DE1944195A1 - Electronic, outside temperature-dependent controlled valve control for heating systems - Google Patents
Electronic, outside temperature-dependent controlled valve control for heating systemsInfo
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Description
Elektronische, außentemperaturabhängig gesteuerte Ventilregelung für Heizungsanlagen Die Erfindung betrifft eine elektronische, außtemperaturabhängig gesteuerte Regelung eines elektrotermisch betätigten Ventils für Heizungsanlagen.Electronic, outside temperature-dependent valve control for Heating systems The invention relates to an electronic, outside temperature dependent controlled regulation of an electro-thermally operated valve for heating systems.
Für eine wirtschaftliche Raumbeheizung ist zur Steuerung eines Baumkonvektorventilx und/oder eines zentralen Heizwassersmischventils einer Heizungsanlage eine Regelung erforderlich, die einer seits die Zuführ der Wärmeenergie zu den Raumkonvertoren kontinuierlich und sit kleinster Hysterese in Ibhängigkeit Ton der Außentezpß.For economical room heating, a tree convector valve x and / or a central heating water mixing valve of a heating system required, on the one hand, the supply of thermal energy to the room converters continuous and sit the smallest hysteresis depending on the tone of the external pressure.
ratur und deren Schwankungen steuert, und die andererseits unter Verwendung eines elektrotermisch betAtigberen Ventile ökonomisch aufgebaut und gefertigt werden kann.rature and its fluctuations controls, and the other hand using of an electro-thermally actuated valve can be constructed and manufactured economically can.
Elektronische, außtemperaturabhängig gesteuerte Regelungen für Konvertorventile und/oder Mischventile sind bekannt. Aus einer elektronischen Schaltung wird einerseits en temperaturabhängiger Halbleiterwiderstand der Außtemperatur ausgesetzt, andererseits wird mittels eines weiteren Temperaturfühlers die Vorlauftemperatur des, den Raumkonvertoren zugeführten, heizwassers bemessen. Die aus den beiden Temperaturmessungen in einer elektronischen Brikkenschaltung gebildete Steuerspannung wird über einen elektronischen Verstärker einem Stellmotor zugeführt, der das ventil entsprechend dem Steuerbefehl öffnet oder scnließt. Eine derartge Regelung ist mit der Nachteil behaftet, daß durch die sogenannte Auf-Zu-Regelung des Konvertorventils und/oder des zentralen Mischers, den Konvektoren relativ undosierte Wärmeenergiemengen zugeführt werden, was zu einer Unter- oder Überbeheizung, d.h0 zu einer Hysterese, der effektiv abgestrahlten Wärmeenergie, bezogen auf die Anßentemperatur und/oder den elektronischen Temperaturfühlern, führen kann. Desweiteren sind derartige Regelungen elektronisch als auch elektromechanisch, insbesondere durch den Stellmotor und dem zur drehgeschwindigkeitsrichtigen Betätigung des Ventils erforderlichen Untersetzungsgetriebe aufwendig und verhältnismäßig teuer.Electronic, outside temperature-dependent controlled controls for converter valves and / or mixing valves are known. On the one hand, an electronic circuit becomes en temperature-dependent semiconductor resistance exposed to the outside temperature, on the other hand will the flow temperature by means of another temperature sensor of the heating water supplied to the room converters. The one from the two temperature measurements Control voltage formed in an electronic bridge circuit is via a electronic amplifier fed to a servomotor that controls the valve accordingly the control command opens or closes. Such a scheme has the disadvantage afflicted by the so-called open-close control of the converter valve and / or of the central mixer, the convectors are supplied with relatively undosed amounts of heat energy resulting in underheating or overheating, i.e. hysteresis, which is effective radiated heat energy, based on the outdoor temperature and / or the electronic Temperature sensors. Furthermore, such regulations are electronic as well as electromechanically, in particular by the servomotor and the correct rotational speed Actuation of the valve required reduction gear complex and proportionate expensive.
Aus den zuletzt genannten Nachteilen ist es ferner bekannt, anstelle der Stellmotoren mit den notwendigen Untersetzungsgetrieben elekirothermisch betätigte Ventile einzusetzen. Diese, im Aufbau und der Steuerung verhältnismäßig einfachen Ventile werden durch die Ausdehnung einer Flüssigkeit, die von einem direkt beheiztes Heizwiderstand beaufschlagt wird, betätigt0 Die Regelung erfolgt ähnlich der oben geschilderten Einrichtung, inden das Ventil in einer @ogenannten Zweipunktsteuerung auf- oder zugeregelt wird.From the last-mentioned disadvantages, it is also known instead the servomotors with the necessary reduction gears operated electro-thermally Use valves. These are relatively simple in structure and control Valves are heated by the expansion of a liquid by a directly Heating resistor is applied, actuated 0 The control is similar to that above described device, inden the valve in a @ so-called two-point control is regulated up or down.
Zur Beseitigung dieser Nachteile ist eine elektronische, saßenteie peraturabhängig gesteuerte Begelung, bei Verwendung eines elektrothermisch betätigbaren Ventils, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß einer, mit einer Amplitude, entsprechend dem Außentemperaturreglierbereich erzeugten Impulspannung eines elektromischen Sägezahngenerators, eine proportional zur Außtemperatur gleitende Steuergleichspannung entgegen wirkt, und daß die dar@@@ resultierende Differenz-Impulsspannung, deren Impulslänge proportional zur Außtemperatur ist, über einen elektronischen Schalt@@@@tährer de@ Heizwiderstand des elektrotermisch betätig@erem Ventile beaufsehlegt.To eliminate these drawbacks, an electronic, satenteie is available temperature-dependent control, when using an electrothermally actuated one Valve, according to the invention characterized in that one, with an amplitude, according to the outside temperature control range generated pulse voltage of an electrical Sawtooth generator, a DC control voltage that is proportional to the outside temperature counteracts, and that the @@@ resulting difference pulse voltage, their Pulse length is proportional to the outside temperature, via an electronic switch @@@@ tährer The heating resistance of the electrothermally actuated valve is applied.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist nicht nur die außentemperaturproportionale, kontinuierliche Regelung des Ventils durch die außtemperaturproportionale Differenzimpulslänge it, die über einen impulsgesteuerten, elektronischen Schaltverstärker das Heizelement des Ventils intermittierend kürzer oder länger mit elektrischer Energie versorgt, das durch die Rückkenträgneit der thermisch beeinflußten Gebermasse des Ventils uleAr oder weniger weit, außentemperaturproportional, kontinuierlich öffnet oder schließt, sondern aucu durch den dadurch erzielbaren vorteilhaften Wirkungsgrad für die gesamte Heizlange. Vorteilhaft ist ferner der einfacne und übersicatliche Afbau und die lEnktion der egelung.The solution according to the invention is not only advantageous because it is proportional to the outside temperature, Continuous control of the valve through the difference pulse length proportional to the outside temperature it, which controls the heating element via a pulse-controlled, electronic switching amplifier the valve is intermittently supplied with electrical energy for a shorter or longer period, This is due to the backward inertia of the thermally influenced transmitter mass of the valve uleAr or less, proportional to the outside temperature, continuously opens or closes, but also through the advantageous efficiency that can be achieved thereby for the entire heating length. The simple and oversized form is also advantageous Afbau and the lEnction of regulation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird im Folgenden naher bescarieben. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen, außtemperatur abhängigen regelung eines elektrotermisch betätigten Mischerventils, Fig. 2 ein Diagramm mit der Impulsspannung des Sägezahngenerators und der von der Außentemperatur abhängigen Steuergleichspannung , bei einer Außentemperatur von + 20°C, Fig. 3 ein Diagramm der beiden Spannungen U# und UA bei einer Außentemperatur von - 20°C luld Fig. 4 ein Diagramm der beiden Spannungen U# und Ug bei einer Außentemperatur von # 0 Im Blockschaltbild der Fig. 1 bedeutet 1 ein elektronischer Sägezahngenerator, 2 eine Meßstelle mit einem Außentemperaturfühler 3, 4 ein impulsgesteuerter Generator und 5 ein elektronischer ochaltverstärker 6 kennzeichnet ein Stromversorgungsgerät und 7 ein elektrotermisch betätigtes Ventil in der gezeichneten Form eines Vierwegemischers.An embodiment of the invention is shown in the drawing Darge and is described in more detail below. 1 shows a block diagram of a electronic, outside temperature dependent control of an electro-thermally operated Mixer valve, Fig. 2 is a diagram with the pulse voltage of the sawtooth generator and the DC control voltage, which is dependent on the outside temperature, at an outside temperature of + 20 ° C, Fig. 3 is a diagram of the two voltages U # and UA at an outside temperature from - 20 ° C luld Fig. 4 is a diagram of the two voltages U # and Ug at an outside temperature of # 0 In the block diagram of Fig. 1, 1 means an electronic sawtooth generator, 2 a measuring point with an outside temperature sensor 3, 4 a pulse-controlled generator and 5 an electronic switching amplifier 6 denotes a power supply device and 7 an electrothermally actuated valve in the drawn form of a four-way mixer.
Der elektronische Sägezahngenerator 1 bestent im einzelnen aus einer Doppelbasisdiode 8, die in der Halbleitertecnnik auch als Unijunction Transistor bekannt ist, einem Kondensator 9 und einen Widerstand 10, 11 nd 12 zeigt die Stromversorgungsleitungen. Der Kondensator 9 bildet, zusammen mit dem Widerstand 10, die Zeitkonstante der Eigenfrequenz des Generators 1. Am ;-iidersta!d 10 kann überdies der Arbeitspunkt der Diode 8 eingestellt werden. Über den Emitter 13 der Diode 8 wird die Impulsspaannung U# abgekoppelt und der Meßstelle 2 zugeführt.The electronic sawtooth generator 1 bestent in detail from one Double base diode 8, also known in semiconductor technology as a unijunction transistor is known, a capacitor 9 and a resistor 10, 11 and 12 shows the power supply lines. The capacitor 9 forms, together with the resistor 10, the time constant of the Natural frequency of the generator 1. Am; -iidersta! d 10 can also be the operating point of the diode 8 can be set. Via the emitter 13 of the diode 8, the pulse voltage U # is decoupled and fed to the measuring point 2.
In der Meßstelle 22 trifft die, mit konstanter Frequenz laufende Impulsspannung U# auf eine, in einen Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand 14 und dem punktiert gezeichneten, in dem Außentemperaturfühler 3 vorgesenenen, temperaturabhängigen Halbleiterwiderstand 13 erzeugten, außentemperaturproportional gleitenden Steuergleichspannung UA-+°C+°C , deren Arbeitspunkt am Widerstand 14 einstellbar ist. 11 und 12 zeigt die Stromversorgungsleitung.The pulse voltage running at a constant frequency hits the measuring point 22 U # on a, in a voltage divider, consisting of the resistor 14 and the dotted drawn, in the outside temperature sensor 3 vorgesenen, temperature-dependent Semiconductor resistor 13 generated, outside temperature proportional sliding control voltage UA- + ° C + ° C, the operating point of which can be set at resistor 14. 11 and 12 shows the power supply line.
Mittels eines Potentiometers 16 kann die Größe des Spannungswertes U# zum vorgesehenen vollen Regelbereich der Regelung, bezogen auf die beiden maximalen Außentemperaturgrenzwerte (+ 20°C bis - 20°C) und dem durch den Halbleiterwiderstand 15 beim Durchfahren des 0 vollen Regelbereiches bewirkten Steuergleichspannungsänderung UA-°C+°C, eingestellt werden.By means of a potentiometer 16, the size of the voltage value U # to the intended full control range of the control, based on the two maximums Outside temperature limit values (+ 20 ° C to - 20 ° C) and due to the semiconductor resistance 15 when passing through the full control range caused the control voltage change UA- ° C + ° C.
D.h. der Wert der Änderung der Steuergleichspannung UA zwischen den beiden vorgesenenen max. Temperaturgrenzwerten, entspricht im Punkt 15 der meßstelle 2 dem vollen Amplitudenwert der geeicuten Impulsspannung U# des Sägezahngeneratords 1.I.e. the value of the change in the DC control voltage UA between the two specified maximum temperature limit values, corresponds to point 15 of the measuring point 2 the full amplitude value of the calibrated pulse voltage U # of the sawtooth generator 1.
Die, bedingt durch eine Außentemperaturänderng zur Sägezahnimpulsspannung U#, gleitende Steuergleichspannung UA ergibt im Punkt 17 der Meßstelle 2 eine mehr oder weniger große Differenzimpulsspanung deren zu deren Impulslänge it der Außentemperatur proportional ist.The, due to an outside temperature change to the sawtooth pulse voltage U #, sliding DC control voltage UA results in one more at point 17 of measuring point 2 or less large differential pulse voltage to its pulse length it the outside temperature is proportional.
Diese Impulse steuern über einen impulsgesteuerten Generator 4 in Form eines Schwellwertschalters bistabilen Multivibrators einen elektronischen Schaltverstärker 5.These pulses control a pulse-controlled generator 4 in Form of a threshold switch bistable multivibrator an electronic switching amplifier 5.
Im elektronischen Scahltverstärker 5, bestehend aus einer Triggerdiode 18, einem Kondensator 19 und einem Ladewiderstand 20, steuert die Triggerdiode 18 einen albleiterwechselstromschalter 21, der den Heizwiderstand 22 aus den Wecheslstromnetz mit elektrischer Energie versorgt. 11 und 12 kennzeichnen die Stromverwsorgungnsleitung.In the electronic switch amplifier 5, consisting of a trigger diode 18, a capacitor 19 and a charging resistor 20 control the trigger diode 18 a semiconductor alternating current switch 21, which connects the heating resistor 22 from the alternating current network supplied with electrical energy. 11 and 12 identify the power supply line.
Der Heizwiderstand 22 beaufschlagt in bekannter Weise eine, sich unter Temperatureinwirkung ausdennende, lasse 23 in Form eines Flüssigkeits- oder eines Bimetallgebers, die einen Schieber 24 eines Vierwegemischventils 7 betätigt. The heating resistor 22 acts in a known manner on itself expanding under the influence of temperature, let 23 in the form of a liquid or a bimetal sensor which actuates a slide 24 of a four-way mixing valve 7.
Der Heizwiderstand 22 wird intermittierend in Abhängigikeit von der außentemperaturproportionalen Impulslänge it ein- oder ausgeschaltet. The heating resistor 22 is intermittently depending on the outside temperature proportional pulse length it switched on or off.
Die Einschaltdauer gleich der Heizzeit entspricht der Impulslänge it. Bedingt durch die Rückkehrträgheit der Thermik beaufschlagten Gebermasse, pendelt der schieber 24 des Ventils 7 menr oder weniger stark, entsprechend der impulslänge it bzw. des Impulsfolgeabtandes, in einer bestimmten, außentemperaturproportionalen Position, wobei der Maximalregelbereich des Schiebers 24 des Ventils 7 mit dem max.The switch-on duration equal to the heating time corresponds to the pulse length it. Due to the inertia of the thermal return, the transducer mass oscillates The slide 24 of the valve 7 is smaller or less strong, according to the pulse length it or the pulse train interval, in a certain, outside temperature proportional Position, the maximum control range of the slide 24 of the valve 7 with the max.
Begelbereich der elektronischen Regelung verglichen ist. Durch diese erfindungsgemäße Betätigung wird der Schieber 24 des Ventils 7 folglich in Abhängigkeit von der Außentemperatur kontinuierlich betätigt.Begelbereich the electronic control is compared. Through this Actuation according to the invention, the slide 24 of the valve 7 is consequently dependent operated continuously by the outside temperature.
Im Diagramm der Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei einer Größe der Amplitude der Sägezahnimpulsspannung U#, entsprechend einem Regelbereich ton ca + 20°C bis ca. - 20°C, die entsprechend gepolte Steuerglei hspannung UA+ 20 g im Punkt 17 der Meßstelle 2 in Fig. 1 die Sägezahnimpulsspannung U# bis auf einen vernachlässigbaren Wert eliminiert. Die verbleibende Differenzimpulsspanung UA , entsprechend einer Impulslänge it 20 ist nicht mehr in der Lage, den Heizwiderstand 22 in Fig, 1 genügend elektrische Energie zuzufijaren, um den schieber 24 des Ventils 7 zu betätigen. Das Ventil 7 ißt demnach voll geschlossen, was einer Heizwasserzufuhr aus dem Heizkesselreservoir von 0 % Leistung entspricht.In the diagram of FIG. 2 it can be seen that with a size of the amplitude the sawtooth pulse voltage U #, corresponding to a control range ton approx. + 20 ° C to approx. - 20 ° C, the correspondingly polarized control equilibrium voltage UA + 20 g in point 17 of the Measuring point 2 in FIG. 1 shows the sawtooth pulse voltage U # except for a negligible one Value eliminated. The remaining differential pulse voltage UA, corresponding to one Pulse length it 20 is no longer able to adequately control the heating resistor 22 in FIG zuzufijaren electrical energy in order to operate the slide 24 of the valve 7. The valve 7 therefore eats fully closed, which means a supply of heating water from the boiler reservoir of 0% power.
Da Diagramm der Fig. 3 zeigt einen Wert der Steuergleichspannung UA entsprechend einer außentemperatur von -20°C zum konstanten Frequeez- und Amplitudenwert der Sägezahnimpulsspannung U . Die im Punkt 17 der Meßstelle 2 in Fig. 1 folglich wirkende Differnzimpulsspannung UA. entspricht ca. der größe der Amplitude der Impulsspannung UA. Gleichfalls entspricht die Impulslänge it -20°C anhändern der Zeitkonstante des Sägezanns. D.H. der heizwiderstand 22 in Fig. 1 wird nur mit kleinesten Unterbrechungen mit elektrischer Energie versorgt, folglich wird der Schieber 24 des Ventils 7 voll geöffnet. Diese Schieberlage entspricht einer Keizwasserzufuhr aus dem Keizkesselreservoir zu den Konvektoren von 100 %.The diagram in FIG. 3 shows a value of the DC control voltage UA corresponding to an outside temperature of -20 ° C for a constant frequency and amplitude value the sawtooth pulse voltage U. The at point 17 of the measuring point 2 in Fig. 1 consequently effective differential pulse voltage UA. corresponds approximately to the size of the amplitude of the pulse voltage UA. Likewise, the pulse length corresponds to -20 ° C handle the Time constant of the sawtooth. D.H. the heating resistor 22 in Fig. 1 is only with the smallest Interruptions are supplied with electrical energy, consequently the slide 24 of valve 7 fully open. This slide position corresponds to a supply of germinating water from the Keizkessel reservoir to the convectors of 100%.
In Fig. 4 entspricht der Wert der Steuergleichspannung OA bei einer Außentemperatur von # 0°C der Halben Sägezahnimpulsspannung U#.In Fig. 4, the value of the DC control voltage OA corresponds to a Outside temperature of # 0 ° C of half the sawtooth pulse voltage U #.
Folglich entspricnt nach der Erfindung die Einschaltdauer ca. der Ausschaltzeitdauer des Reizwoderstandes 22 in Fig. 1. Unter Berücksichtigung der Rückkehrträgheit des thermisch durch den Keizwiderstand 22 beaufschalgten Sebers 23 des Ventils 7, ist der schieber 24 ca. zu 50 % offen, was einer 50 %igen Keizwasserzufuhr aus dem Kesselreservoir und einer 50 %igen Beimischen von Konvektorrücklaufwasser zum Konvektorvorlaufheizwasser, das den Raumkonvektoren zugeführt wird, entspricht.Consequently, according to the invention, the duty cycle corresponds to approx Switch-off period of the stimulus word stand 22 in FIG. 1. Taking into account the Return inertia of the sebum thermally imposed by the core resistor 22 23 of the valve 7, the slide 24 is approximately 50% open, which means a 50% Keizwasserzufuhr from the boiler reservoir and a 50% admixture of convector return water to the convector flow heating water that is fed to the room convectors.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691944195 DE1944195A1 (en) | 1969-08-30 | 1969-08-30 | Electronic, outside temperature-dependent controlled valve control for heating systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691944195 DE1944195A1 (en) | 1969-08-30 | 1969-08-30 | Electronic, outside temperature-dependent controlled valve control for heating systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1944195A1 true DE1944195A1 (en) | 1971-03-04 |
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ID=5744223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691944195 Pending DE1944195A1 (en) | 1969-08-30 | 1969-08-30 | Electronic, outside temperature-dependent controlled valve control for heating systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1944195A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2533909A1 (en) * | 1975-07-26 | 1977-01-27 | Vaillant Joh Kg | Storage heating plant control system - has operation linked to function of external temperature sensor |
| DE2559700A1 (en) * | 1975-07-26 | 1977-07-21 | Vaillant Joh Kg | Central heating controls for outside temp. responsive systems - adjusts pulse to pause ratio of system operation to suit system heat requirement |
| DE3736659C1 (en) * | 1987-10-29 | 1989-05-24 | Telefunken Electronic Gmbh | Temperature control circuit |
-
1969
- 1969-08-30 DE DE19691944195 patent/DE1944195A1/en active Pending
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