DE19728803C1 - Arrangement for measuring and regulating temperature e.g. for adjusting a heating system - Google Patents
Arrangement for measuring and regulating temperature e.g. for adjusting a heating systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturmessung und/oder -regelung mit einem Gehäuse, das in seinem Innern einen Temperaturfühler zur Messung der außerhalb des Gehäu ses gegebenen Raumtemperatur aufweist, wobei ein oder mehre re Wärmequellen in und/oder an dem Gehäuse vorhanden sind (Oberbegriff des Anspruches 1). Die vorgenannten Wärmequel len können sich auch außerhalb des Gehäuses an diesem befin den. Um die Temperatur eines Raumes mittels eines Tempera turfühlers zu erfassen, sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Die eine ist der Einsatz eines sogenannten Fernfühlers, der an einer möglichst geeigneten Stelle des Raumes positioniert wird und somit unmittelbar die Raumtemperatur mißt. Damit erhält man eine genaue Raumtemperaturerfassung. Nachteilig ist hierbei der Aufwand und, daß der Fernfühler irgendwo im Raum angebracht werden muß. Auch muß man für eine Verbindung zwischen dem Fernfühler und den Geräten sorgen, welche die gemessene Temperatur auswerten und z. B. die Regelung der Raumtemperatur durch Verstellung einer Heizung durchführen. Dadurch entsteht ein beträchtlicher Aufwand. The invention relates to an arrangement for temperature measurement and / or regulation with a housing that is inside a temperature sensor for measuring the outside of the housing ses given room temperature, one or more re heat sources are present in and / or on the housing (Preamble of claim 1). The aforementioned heat sources len can also be on the outside of the housing the. The temperature of a room using a tempera There are several ways to record the sensor. One is the use of a so-called remote sensor, the positioned in the most suitable place in the room and thus immediately measures the room temperature. In order to you get an exact room temperature measurement. Disadvantageous is the effort and that the remote sensor somewhere in the Space needs to be attached. You also have to connect between the remote sensor and the devices that the Evaluate the measured temperature and e.g. B. the regulation of Carry out room temperature by adjusting a heater. This creates a considerable effort.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Temperaturfühler zur Erfassung der Raumtemperatur innerhalb eines Gehäuses vorzusehen, das beispielsweise an einer Montagefläche im Raum angebracht ist und in etwa auch die Raumtemperatur aufweist. Nachteiligerweise ist dabei ein gewisses Wärmege fälle von der Außenluft her durch die Gehäusewandung gege ben. Es besteht die Gefahr einer Fremdbeeinflussung und damit Verfälschung der Temperaturmessung durch Wärmequellen im Gehäuse und äußere thermische Einflüsse. Dies können z. B. Temperaturen einer Halterung oder Montagefläche für die Anordnung sein. In verstärktem Maße gilt dies dann, wenn die Anordnung in oder an einem Heiz- oder Kühlgerät angebracht ist, da in diesen Fällen die Fühlertemperatur durch die Temperatur des betreffenden Gerätes besonders stark beein flußt wird. Zur Verbesserung der Genauigkeit der Raumtempe ratur-Erfassung hat man hierzu vorgesehen, den Temperatur fühler mit langen Anschlußdrähten und damit im Abstand von der Montagefläche innerhalb des Gehäuses anzubringen und ferner das Gehäuse mit Luftdurchtrittsschlitzen zu versehen. Trotzdem war oft eine merkliche Abweichung der Temperatur des Fühlers gegenüber der Außentemperatur nicht zu vermei den. Der letztgenannte Nachteil verstärkt sich erheblich in Fällen, in denen sich innerhalb des Gehäuses oder außerhalb des Gehäuses an diesem eine oder mehrere Wärmequelle(n) befindet bzw. befinden. Der in der Praxis am häufigsten vorkommende Fall einer solchen Wärmequelle innerhalb des Gehäuses ist ein Regler, der die gemessene Raumtemperatur verarbeitet und aufgrund dieser Regelgröße entsprechende Steuerimpulse an die betreffende Heiz- oder Kühleinrichtung gibt. Nachteilig ist dabei die von einer solchen Wärmequel le, insbesondere einem Regler abgegebene Wärme, die inner halb des Gehäuses zu einer erheblichen Übertemperatur gegen über der außerhalb des Gehäuses gegebenen Außentemperatur führt. Die insgesamt im Innern des Gehäuses sich einstellen de Temperatur ist also erheblich größer als die zu messende Außentemperatur. Der Temperaturfühler mißt aber diese Über temperatur des Gehäuseinnern und gibt somit dem Regler eine falsche Regelgröße ein.Another option is the temperature sensor for recording the room temperature within a housing to provide, for example, on a mounting surface in the Room is appropriate and approximately the room temperature having. A disadvantage is a certain amount of heat falls from the outside air through the housing wall ben. There is a risk of external interference and thus falsifying the temperature measurement by heat sources in the housing and external thermal influences. This can e.g. B. Temperatures of a bracket or mounting surface for the Arrangement. This applies to a greater extent if the Arrangement in or attached to a heater or cooler is because in these cases the sensor temperature is determined by the Temperature of the device in question is particularly affected is flowing. To improve the accuracy of the room temperature Temperature detection has been provided for this purpose, the temperature sensor with long connection wires and therefore at a distance of the mounting surface within the housing and to provide the housing with air passage slots. Nevertheless, there was often a noticeable difference in temperature of the sensor compared to the outside temperature the. The latter disadvantage increases significantly in Cases where inside or outside the housing on this one or more heat source (s) located or located. The most common in practice occurring case of such a heat source within the Housing is a controller that measures the measured room temperature processed and based on this controlled variable Control impulses to the relevant heating or cooling device gives. The disadvantage of such a heat source is le, in particular a controller emitted heat, the inner half of the housing against a significant overtemperature above the outside temperature given outside the housing leads. The total adjust inside the case The temperature is therefore considerably higher than that to be measured Outside temperature. The temperature sensor measures this over temperature of the interior of the housing and thus gives the controller a wrong control variable.
Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung besteht demgegenüber darin, ausgehend von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, d. h. unter Beibehaltung der durch die Positionierung des Temperaturfühlers innerhalb des Gehäuses gegebenen Vorteile, dafür zu sorgen, daß eine im Gehäuseinnern gebildete Übertemperatur die Genauigkeit der Erfassung der außerhalb des Gehäuses vorhandenen Raumtempe ratur nicht beeinträchtigt.The task or problem of the invention is in contrast, based on an arrangement according to the Preamble of claim 1, d. H. while maintaining the by positioning the temperature sensor inside the Housing given advantages to ensure that an im Excess temperature formed inside the housing the accuracy of Detection of the room temperature outside the housing not affected.
Zur Lösung dieser Aufgaben- bzw. Problemstellung ist, ausge hend vom o. g. Oberbegriff des Anspruches 1 zunächst gemäß dessen Kennzeichen vorgesehen, daß bevorzugt zwischen der (den) jeweiligen Wärmequelle(n) und dem Temperaturfühler zumindest ein Hilfstemperaturfühler innerhalb des Gehäuses an einer Stelle angeordnet ist bzw. sind, deren Temperatur durch den Wärmestrom der Wärmequelle(n) stärker beeinflußt wird als die Temperatur am Temperaturfühler, daß ein Rech ner, sowie Verbindungsleitungen vom Temperaturfühler und vom (von den) Hilfstemperaturfühler(n) zum Rechner vorgesehen sind und daß der Rechner zur Auswertung der Temperaturmes sungen des Temperaturfühlers und des Hilfstemperaturfühlers oder der Hilfstemperaturfühler für die Ermittlung der Außen temperatur ausgebildet ist. Im Fall von einer oder mehreren Wärmequellen am oder im Gehäuse ergeben sich innerhalb des Gehäuses Stellen oder Bereiche, deren Temperatur von derar tigen Wärmequellen stärker beeinflußt wird als die Tempera tur des Temperaturfühlers. An einer solchen Stelle wird zusätzlich ein Hilfs-Temperaturfühler vorgesehen. Je mehr an zusätzlicher Wärme durch die Wärmequelle oder durch mehrere Wärmequellen entsteht und in Richtung zum (zu den) Hilfs- Temperaturfühler(n) und dem Temperaturfühler strömt, desto größer wird, bezogen auf die Außentemperatur, die Übertempe ratur des Temperaturfühlers und desto größer ist auch die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen am (an den) Hilfs-Temperaturfühler(n) und dem Temperaturfühler. Es läßt sich mittels des Rechners die Temperatur im Raum außerhalb des Gehäuses näherungsweise und mit genügender Genauigkeit aus den Temperaturmessungen des Hilfs-Temperaturfühlers und des Temperaturfühlers ermitteln. Hierzu wird auf den Ver fahrensanspruch 12 und die nachfolgenden Erläuterungen der Ausführungsbeispiele und der Berechnungen verwiesen. Damit ergeben sich mehrere Vorteile. Es werden alle thermischen Einflüsse auf den Temperaturfühler weitgehend kompensiert, insbesondere der störende Einfluß einer Wärmequelle (Netz spannung, von Schaltströmen und von Schaltzuständen, rela tive Einschaltdauer von Geräten oder sonstigen Wärmequellen, bei Speicherheizgeräten deren Aufladezustand, Montageflächen und dergleichen mehr), die sich innerhalb des Gehäuses befinden. Da sich zumindest ein Hilfstemperaturfühler zu sätzlich zu dem Haupttemperaturfühler im gleichen Innenraum, nämlich dem Innenraum des Gehäuses befindet, kann der Ein fluß einer solchen Wärmequelle weitgehend ausgeschaltet und die korrekte Außentemperatur errechnet werden.To solve this task or problem is out starting from the above Preamble of claim 1 initially according to whose characteristics provided that preferably between the the respective heat source (s) and the temperature sensor at least one auxiliary temperature sensor within the housing is or are arranged at a point whose temperature more influenced by the heat flow from the heat source (s) is the temperature at the temperature sensor that a rech ner, as well as connecting cables from the temperature sensor and (from the) auxiliary temperature sensor (s) to the computer are and that the computer for evaluating the Temperaturmes solutions of the temperature sensor and the auxiliary temperature sensor or the auxiliary temperature sensor for determining the outside temperature is formed. In the case of one or more Heat sources on or in the housing arise within the Housing locations or areas whose temperature is derar heat sources is influenced more than the tempera door of the temperature sensor. In such a place an auxiliary temperature sensor is also provided. The more on additional heat from the heat source or from several Heat sources arise and towards (auxiliary) Temperature sensor (s) and the temperature sensor flows, the more the overtemp increases based on the outside temperature temperature sensor and the larger it is Temperature difference between the temperatures on the Auxiliary temperature sensor (s) and the temperature sensor. It leaves the temperature in the room outside using the computer of the housing approximately and with sufficient accuracy from the temperature measurements of the auxiliary temperature sensor and of the temperature sensor. For this, refer to Ver claim 12 and the following explanations of Embodiments and the calculations referenced. In order to there are several advantages. There are all thermal Influences on the temperature sensor largely compensated, in particular the disruptive influence of a heat source (network voltage, switching currents and switching states, rela active duty cycle of devices or other heat sources, for storage heaters, their state of charge, mounting surfaces and the like more) that are inside the case are located. Since at least one auxiliary temperature sensor is too in addition to the main temperature sensor in the same interior, namely the interior of the housing, the one Flow of such a heat source largely turned off and the correct outside temperature can be calculated.
Die Erfindung ist aber auch anwendbar, um thermische Ein flüsse auf den Temperaturfühler zu kompensieren, die von am Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses vorhandenen Wärmequellen bzw. Verursachern von Wärme herrühren. In diesen Fällen wird die störende Wärme nicht im Gehäuse, sondern außerhalb des Gehäuses erzeugt, beeinflußt aber trotzdem die vom Haupttem peraturfühler gemessene Temperatur. Das dynamische Verhalten des Temperaturreglers ist somit von den vorgenannten Ein flüssen unabhängig. Die Größe dieser Einflüsse kann sich sowohl langfristig als auch kurzfristig ändern. Dies macht eine ständige Erfassung der Istzustände der Temperaturen im Gehäuse und deren Umsetzung durch den Rechner und den Regler erforderlich, welche durch die Erfindung gewährleistet ist. Hiermit wird die Raumtemperatur richtig erfaßt, denn der Rechner kann beispielsweise auf dem Wege einer Extrapolation mit genügender Genauigkeit die vorhandene Außentemperatur vorhandene Außentemperatur errechnen. Der Rechner verbraucht praktisch keine elektrische Energie und bildet somit keine zusätzliche, störende Wärmequelle. Korrekturfehler der Fühler-Temperatur sind somit vermieden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur genauen Temperaturer fassung auf einen Fernfühler verzichtet werden kann. Dies ergibt eine wesentliche Einsparung und Vereinfachung.The invention is also applicable to thermal A to compensate flows on the temperature sensor, which by am Housing or heat sources present outside the housing or cause of heat. In these cases the annoying heat not in the housing, but outside the Housing creates, but still affects the main one temperature sensor measured temperature. The dynamic behavior of the temperature controller is thus one of the aforementioned flow independently. The size of these influences can vary change both long term and short term. This does a constant recording of the actual temperatures in the Housing and its implementation by the computer and the controller required, which is guaranteed by the invention. With this, the room temperature is recorded correctly, because the For example, the computer can be extrapolated the existing outside temperature with sufficient accuracy calculate the existing outside temperature. The calculator is consuming practically no electrical energy and therefore does not form any additional, annoying heat source. Correction error of the Sensor temperatures are thus avoided. Another advantage the invention is that for precise Temperaturer can be dispensed with a remote sensor. This results in a substantial saving and simplification.
Die vorstehend erläuterten Merkmale und Vorteile der Erfin dung sind dem Stand der Technik nicht zu entnehmen. So zeigt DE 86 18 463 U1 einen Fühler für die Messung von Oberflä chentemperaturen. Schon dies ist anders als das Ziel der vorliegenden Erfindung, nämlich die außerhalb des Gehäuses in der Luft vorhandene Raumtemperatur zu messen. Die vorge nannte Literaturstelle sieht hierzu einen direkten körperli chen Fühlerkontakt mittels eines Primärfühlers vor, der zur Anlage an das betreffende Teil gebracht wird. Ferner ist auch noch ein Sekundärfühler vorgesehen, der sich innerhalb der Handhabe des betreffenden Gerätes befindet und zusammen mit dem Primärfühler ein Differenzialthermometer bildet. Dabei erfaßt der Sekundärfühler ständig die Temperatur eines ihn tragenden Bezugskörpers. Der Bezugskörper ist in einer praktischen Ausführung als Handhabe ausgebildet. Der Primär temperaturfühler wird in dem dort angegebenen Beispiel zur Messung der Körpertemperatur auf die Haut des Patienten aufgelegt. Bei dieser Temperaturmessung soll der Einfluß der Außentemperatur eliminiert werden. Das Problem der Ausschal tung des Einflusses einer zusätzlichen Wärmequelle innerhalb des betreffenden Gehäuses wird dabei nicht angesprochen.The features and advantages of the inven discussed above are not to be found in the prior art. So shows DE 86 18 463 U1 a sensor for the measurement of surface temperatures. This alone is different from the goal of present invention, namely the outside of the housing measure the room temperature in the air. The featured the cited reference sees a direct physical Chen sensor contact by means of a primary sensor, which for Attachment is brought to the part in question. Further is also a secondary sensor is provided, which is located inside the handle of the device in question and together forms a differential thermometer with the primary sensor. The secondary sensor continuously detects the temperature of one reference body supporting it. The reference body is in one practical execution designed as a handle. The primary temperature sensor is used in the example given there Measurement of body temperature on the patient's skin hung up. In this temperature measurement, the influence of Outside temperature can be eliminated. The problem of stripping development of the influence of an additional heat source within the relevant housing is not addressed.
Die Literaturstelle DE 38 26 329 C1 befaßt sich mit einer Einrichtung zur Bestimmung und Regelung der Temperatur eines Innenraumes, wobei insbesondere an den Innenraum eines Kraftfahrzeuges gedacht ist. Es sind ein erster und ein zweiter Temperaturfühler vorgesehen. Dabei ist der erste Temperaturfühler in einem Luftstrom angeordnet, der aus dem zu erfassenden Raum ausströmt. Der zweite Temperaturfühler nimmt die Temperatur des Ortes und/oder des Materials an, an dem der erste Temperaturfühler angebracht ist. Dies könnte beispielsweise das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges sein. Die Erfassung einer zusätzlichen Wärmequelle, die entweder im Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses angebracht ist, und die Eliminierung der hiervon sich ergebenden Meß störungen der Außentemperatur wird auch in dieser Literatur stelle nicht angesprochen. Vielmehr handelt es sich hier nur um einen Regler mit einem eingestellten Temperatursollwert. Weitere Einzelheiten sind der rein schematischen Darstellung und Beschreibung eines Ausführungsbeispieles dieser Litera turstelle ebenfalls nicht zu entnehmen.Literature DE 38 26 329 C1 deals with one Device for determining and regulating the temperature of a Interior, in particular the interior of a Motor vehicle is intended. It's a first and a first second temperature sensor provided. Here is the first Temperature sensor arranged in an air flow that from the flows out to be detected. The second temperature sensor takes on the temperature of the place and / or the material to which the first temperature sensor is attached. this could for example the dashboard of a motor vehicle his. The detection of an additional heat source, the installed either in the housing or outside the housing and the elimination of the resulting measurement Disturbances of the outside temperature are also mentioned in this literature place not addressed. Rather, it is only about around a controller with a set temperature setpoint. Further details are the purely schematic representation and description of an embodiment of this litera door station also not to be removed.
Schließlich zeigt die Literaturstelle DE 37 22 000 C2 eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur eines Mediums, insbe sondere zur Messung der Innenraumtemperatur in einem Kraft fahrzeug. Auch hier sind zwei Temperatursensoren vorgesehen. Einer befindet sich an der Oberfläche einer Wand, deren Temperatur zu messen ist, während der andere Temperatursen sor sich in der Nähe dieser Wand befindet und von dem zu erfassenden Medium, hier besonders der Luft innerhalb eines Kraftfahrzeuges, umgeben ist. Dies entspricht im wesentli chen den Inhalten der beiden zuvor erläuterten Literatur stellen, so daß hierzu und dem Unterschied zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden kann.Finally, reference DE 37 22 000 C2 shows one Device for measuring the temperature of a medium, esp especially for measuring the indoor temperature in one power vehicle. Two temperature sensors are also provided here. One is on the surface of a wall, the Temperature is to be measured while the other is temperature sor is near this wall and from there medium, especially the air within a Motor vehicle is surrounded. This essentially corresponds chen the contents of the two previously explained literature so that this and the difference to the subject of the present invention to the foregoing can be referred.
Im Falle einer Temperaturregelung sind die Mittel gemäß Anspruch 2 vorgesehen.In the case of temperature control, the means are according to Claim 2 provided.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 3. Hiermit wird das Merkmal der Positionie rung des Hilfs-Temperaturfühlers (oder der Hilfs-Temperatur fühler) im Bereich zwischen der oder den Wärmequelle(n) und dem Temperaturfühler optimiert.A preferred embodiment of the invention is the subject of claim 3. This is the feature of Positionie the auxiliary temperature sensor (or the auxiliary temperature sensor) in the area between the heat source (s) and the temperature sensor optimized.
Die Merkmale des Anspruches 4 erhöhen die zu erwärmende Masse am Hilfs-Temperaturfühler. Dies ergibt eine gewisse Trägheit in der Änderung seiner Temperatur; d. h. seine Änderung wird verzögert und geglättet.The features of claim 4 increase that to be heated Mass at the auxiliary temperature sensor. This gives a certain Sluggishness in changing its temperature; d. H. his Change is delayed and smoothed.
Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 betreffen vorteilhafte Positionierungen der o. g. Merkmale der Erfindung in Bezug auf das Gehäuseinnere. Zugleich kann über die Grundplatte der Temperatureinfluß des Bodens des Unterteiles des Gehäu ses erfaßt werden. Da die Unterteile mit ihren Böden in der Regel an einer Gebäudewand oder einer daran gehaltenen Montagefläche befestigt werden und deren Temperatur im wesentlichen annehmen, ist hiermit auch der Einfluß der Temperatur der Gebäudewandung mit erfaßt. Dagegen ist die Positionierung des Haupttemperaturfühlers nahe der Innenwand der Deckelseite des Gehäuseoberteiles günstig zur Erfassung der Umgebungstemperatur des Gehäuses.The features of claims 5 and 6 relate to advantageous Positioning of the above Features of the invention in relation on the inside of the housing. At the same time, the base plate the temperature influence of the bottom of the lower part of the housing be recorded. Since the bottoms with their bottoms in the Usually on a building wall or on a wall Mounting surface are attached and their temperature in assume the influence of Temperature of the building wall also recorded. Against that is Position the main temperature sensor near the inner wall the cover side of the upper part of the housing cheap to capture the ambient temperature of the housing.
Anspruch 8 ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung für den Einsatz als Anordnung an einem Heizkörper.Claim 8 is a preferred embodiment of the invention for use as an arrangement on a radiator.
Der vorstehend bereits angesprochene Verfahrensanspruch 12 betrifft vorteilhafte Maßnahmen zur Feststellung der Außen temperatur aufgrund der sich einstellenden Temperaturen am Temperaturfühler und am Hilfs-Temperaturfühler.The method claim 12 already mentioned above concerns advantageous measures to determine the outside temperature due to the resulting temperatures at Temperature sensor and on the auxiliary temperature sensor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung zu entnehmen:Embodiments of the invention are the following description and the accompanying drawing:
Die im wesentlichen schematische Zeichnung zeigt:The essentially schematic Drawing shows:
Fig. 1: im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einem Hilfsfühler, Fig. 1: an average of a first embodiment of the invention with only one auxiliary sensor,
Fig. 2: schematische Andeutung des Rechners mit dem Rechengang, FIG. 2 shows schematic indication of the computer with the calculation process,
Fig. 3: eine weitere schematische Darstellung des Rechners mit einem anderen, vereinfachten Rechengang, Fig. 3 is a further schematic representation of the computer with another, simplified calculation process,
Fig. 4-7: Einzelheiten zugehöriger Schaltungsanordnungen Fig. 4-7: Details of associated circuit arrangements
Fig. 8: eine weitere Ausführung der Erfindung, bei der ein Temperaturregler an einem Heizkörper montiert ist, Fig. 8 shows a further embodiment of the invention, wherein a temperature controller is mounted on a radiator,
Fig. 9: eine Anordnung ähnlich Fig. 1, jedoch mit zwei Hilfs-Temperaturfühlern, Fig. 9 shows an arrangement similar to Figure 1 but with two auxiliary temperature sensors.
Fig. 10: zur Verdeutlichung ein zweistufiges Rechen schema für die Anordnung gemäß Fig. 9, Fig. 10: to illustrate a two-step rake schematic of the arrangement according to FIG 9.
Fig. 11: eine Analogschaltung zur Realisierung des Rechenschemas gemäß Fig. 10. Fig. 11: an analog circuit for the realization of the calculation scheme according to FIG. 10.
In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1, bestehend aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3 dargestellt. Zum Unterteil 3 mit Boden 3' kann noch eine Grundplatte 4 gehören, die Träger von elektrischen Bauteilen und elektrischen Leitungen ist. Das Unterteil 3 dient zur Anbringung des Gehäuses 1 an einer Mon tagefläche 5, z. B. der Wand eines Raumes.In Fig. 1 a housing 1 consisting of an upper part 2 and a lower part 3 is shown. A base plate 4 , which is a carrier of electrical components and electrical lines, can also belong to the lower part 3 with the base 3 '. The lower part 3 is used to attach the housing 1 to a Mon day surface 5 , z. B. the wall of a room.
Im Innenraum 6 des Gehäuses 1 ist ein Temperaturfühler 7 vorgesehen, der die Temperatur in der Umgebungsluft 8 des Gehäuses 1 messen und einem strichpunktiert angedeuteten Rechner 9 zuführen soll. Der Rechner 9 kann sich, je nach, Bedarf und den örtlichen Gegebenheiten, im Innenraum 6 des Gehäuses 1 befinden (siehe Fig. 1) oder außerhalb des Gehäu ses 1.In the interior 6 of the housing 1 , a temperature sensor 7 is provided which is intended to measure the temperature in the ambient air 8 of the housing 1 and to supply it to a computer 9 indicated by dash-dotted lines. The computer 9 can, depending on the need and the local conditions, be located in the interior 6 of the housing 1 (see FIG. 1) or outside the housing 1 .
Ferner zeigt Fig. 1 mehrere Wärmequellen, z. B. einen im Innenraum 6 in einer Entfernung vom Temperaturfühler 7 vorgesehenen Regler 20. Eine weitere Wärmequelle ist gemäß den Ziffern 5' die Temperatur (Wärme oder Kälte) der Mon tagefläche 5. Der von diesen Wärmequellen 10 ausgehende Wärme strom ist durch Pfeile gekennzeichnet. Es ist ferner ein Hilfs-Temperaturfühler 11 vorgesehen, dem von der Wärmequel le 10 und von dem direkt unter ihm liegenden Bereich der Wärmequelle 5' mehr Wärme zugeführt wird als dem Temperatur fühler 7. Der betreffende Hilfstemperaturfühler 11 kann dabei etwa auf einer direkten Linie zwischen der betreffenden Wärmequelle und dem Temperaturfühler 7 angeordnet sein. Es ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit zwei Wärme quellen 5, 10 und Vorhandensein eines Hilfstemperaturfüh lers 11 dieser an einer Stelle plaziert, an welcher der nach folgend erläuterte Korrekturfaktor k für die Beeinflussung von der einen Wärmequelle her etwa gleich ist mit dem Kor rekturfaktor k für die Beeinflussung dieses Hilfstemperatur fühlers durch die andere Wärmequelle.Further, FIG. 1 shows a plurality of heat sources, such. B. a controller 20 provided in the interior 6 at a distance from the temperature sensor 7 . Another heat source is in accordance with the numerals 5 ', the temperature (heat or cold) the daily Mon surface. 5 The heat flow emanating from these heat sources 10 is indicated by arrows. There is also an auxiliary temperature sensor 11 which is supplied with more heat than the temperature sensor 7 by the heat source 10 and from the area of the heat source 5 'directly below it. The relevant auxiliary temperature sensor 11 can be arranged approximately on a direct line between the heat source in question and the temperature sensor 7 . It is in the present embodiment with two heat sources 5 , 10 and the presence of an auxiliary temperature sensor 11 that is placed at a point at which the correction factor k explained below for influencing one heat source is approximately the same as the correction factor k for the influence of this auxiliary temperature sensor by the other heat source.
Wie erwähnt, kann die Erfindung aber auch in Fällen einge setzt werden, in denen sich innerhalb des Gehäuses mehr als zwei Wärmequellen und/oder Hilfstemperaturfühler befinden.As mentioned, the invention can also be used in cases be set in which there is more than within the housing two heat sources and / or auxiliary temperature sensors.
Der Rechner 9 kann ein Mikroprozessor oder eine Analogschal
tung sein. Mögliche Rechenverfahren sind in den Fig. 2 und 3
dargestellt und als Formel angegeben. Darin bedeuten:
The computer 9 can be a microprocessor or an analog circuit. Possible calculation methods are shown in FIGS. 2 and 3 and given as a formula. Where:
TR = Temperatur im Außenraum 8
TF = Temperatur am Temperaturfühler 7
Tü = Übertemperatur am Temperaturfühler 7
gegenüber der Temperatur im Raum 8,
so daß die Gleichung gilt
TF = TR + Tü
TH = Temperatur am Hilfstemperaturfühler 11
k = ein konstanter Korrekturfaktor in Form eines
Multiplikators von Tü, der sich aus den
örtlichen Gegebenheiten ergibt.
TKR = korrigierte Raumtemperatur.TR = outdoor temperature 8
TF = temperature at temperature sensor 7
Tü = excess temperature at temperature sensor 7 compared to the temperature in room 8 ,
so that the equation holds
TF = TR + Tü
TH = temperature at auxiliary temperature sensor 11
k = a constant correction factor in the form of a Tü multiplier, which results from the local conditions.
TKR = corrected room temperature.
In dem zweistufigen Rechenschema gemäß Fig. 2 ist vorausge
setzt, daß die Differenz zwischen der Hilfsfühlertemperatur
TH und der Fühlertemperatur TF proportional zur Übertempera
tur Tü des Temperaturfühlers 7 ist. Es gilt daher:
In the two-stage calculation scheme according to FIG. 2, it is presupposed that the difference between the auxiliary sensor temperature TH and the sensor temperature TF is proportional to the excess temperature of the temperature sensor 7 . The following therefore applies:
TH - TF = k . TüTH - TF = k. Door
Mit Hilfe eines ersten Addierers 12 werden die Meßergebnisse
des Hilfstemperaturfühlers und des Temperaturfühlers mitein
ander verglichen und die Differenz einem zweiten Addierer 13
zugeführt. Es ergibt sich dann eine korrigierte Raumtempera
tur TKR wie folgt:
With the help of a first adder 12 , the measurement results of the auxiliary temperature sensor and the temperature sensor are compared with each other and the difference is fed to a second adder 13 . This results in a corrected room temperature TKR as follows:
TKR = TF + 1/k(-k Tü) = TR.TKR = TF + 1 / k (-k Tü) = TR.
Soll als Temperaturfühler F wahlweise ein Fernfühler einge setzt werden, der die Raumtemperatur direkt mißt, d. h. keine Übertemperatur aufweist, so muß der zuletzt erläuterte, vom Hilfs-Temperaturhilfsfühler ausgehende Kompensationszweig unwirksam gemacht werden. Dazu muß an dem zweiten Addierer 13 der Eingang +1/k auf Null umgeschaltet werden.If, as a temperature sensor F, a remote sensor is optionally used, which measures the room temperature directly, ie does not have an excess temperature, the last-explained compensation branch originating from the auxiliary temperature auxiliary sensor must be deactivated. For this purpose, the input + 1 / k must be switched to zero at the second adder 13 .
In dem 1-stufigen Rechenschema gemäß Fig. 3 ist ebenfalls
wie in Fig. 2 vorausgesetzt die Differenz zwischen der
Hilfsfühlertemperatur TH und der Fühlertemperatur TF propor
tional zur Übertemperatur Tü des Temperaturfühlers F. Es
ergibt sich die korrigierte Raumtemperatur TKR wie folgt:
In the 1-stage calculation scheme according to FIG. 3, as in FIG. 2, the difference between the auxiliary sensor temperature TH and the sensor temperature TF is also proportional to the overtemperature Tü of the temperature sensor F. The corrected room temperature TKR results as follows:
TKR = TF(1 + 1/k) - TH . 1/k = TR.TKR = TF (1 + 1 / k) - TH. 1 / k = TR.
Soll in diesem Fall als Temperaturfühler F wahlweise ein Fernfühler ohne Übertemperatur eingesetzt werden, so muß der Kompensationszweig ebenfalls unwirksam gemacht werden. Hierzu ist am zweiten Addierer der Eingang -1/k auf Null und der Eingang +(1 + 1/k) auf +1 umzuschalten. Should be a temperature sensor F in this case either Remote sensors are used without excess temperature, the Compensation branch can also be rendered ineffective. For this purpose, input -1 / k on the second adder is at zero and the input + (1 + 1 / k) to switch to +1.
Die Fig. 4 bis 7 zeigen Möglichkeiten der Schaltung des Rechners 9, der in Fig. 1 nur strichpunktiert angedeutet ist. Er kann sich entweder gemäß Fig. 1 innerhalb des Gehäuses befinden; er könnte aber auch außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Seine Wärmeentwicklung ist ver nachlässigbar klein und braucht daher nicht in die vor stehend erläuterte Auswertung der Messungen des Temperatur fühlers und des Hilfstemperaturfühlers bzw. der Hilfstempe raturfühler einbezogen zu werden. Dabei ist mit UV die Versorgungsspannung des betreffenden Systemes gemeint. FIGS. 4 to 7 show possibilities of the circuit of the computer 9, which is only indicated in phantom in FIG. 1,. It can either be located inside the housing according to FIG. 1; but it could also be arranged outside the housing. Its heat development is negligibly small and therefore does not need to be included in the evaluation of the measurements of the temperature sensor and the auxiliary temperature sensor or the auxiliary temperature sensor explained above. UV is the supply voltage of the system in question.
Die Schaltung gemäß Fig. 4 zeigt eine elektronische Verzöge rung der Hilfsfühlertemperatur bei dem einstufigen Rechen schema gemäß Fig. 3. Da bei einer Anordnung wie in Fig. 1 dargestellt der Hilfs-Temperaturfühler nicht nur stärker, sondern auch im Temperaturanstieg schneller von der Wärme quelle oder den Wärmequellen beeinflusst wird als der Tempe raturfühler, kann eine Verzögerung und Glättung der Hilfs fühlertemperatur vorteilhaft sein. Zu diesem Zweck ist ein R/C-Verzögerungsglied 14 vorgesehen.The circuit according to FIG. 4 shows an electronic delay of the auxiliary sensor temperature in the single-stage arithmetic scheme according to FIG. 3. Since in an arrangement as shown in FIG. 1 the auxiliary temperature sensor is not only stronger but also faster in the temperature rise from the heat source or the heat sources is influenced as the temperature sensor, a delay and smoothing of the auxiliary sensor temperature can be advantageous. For this purpose, an R / C delay element 14 is provided.
Statt der vorstehenden Schaltung oder in Ergänzung dieser Schaltung kann der Hilfstemperaturfühler 11 (die Ziffer 11 gilt sinngemäß auch für die Anordnung mehrerer Hilfstempera turfühler) thermisch mit einer Wärmekapazität verkoppelt sein (nicht dargestellt), welche die Änderung seiner Tempe ratur verzögert und glättet. Eine solche thermische Kapazi tät ist eine zusätzliche Masse, die aufgrund ihrer Koppe lung, insbesondere Anlage, mit dem bzw. an dem Hilfs-Tempe raturfühler von ihm abgegebene Wärme aufnimmt. Fig. 5 zeigt, daß bei Schaffung einer geeignet großen thermischen Trägheit des Hilfs-Temperaturfühlers (beispielsweise durch die vorge nannte Masse) die in der Schaltung gemäß Fig. 4 vorgesehene elektronische Verzögerung entfallen kann, indem aufgrund der vorgenannten thermischen Verzögerung der Erwärmung des Hilfs-Temperaturfühlers 12 dieser und der Temperaturfühler 7 etwa gleich schnell von den Wärmequellen in ihrer Temperatur geändert werden. Auch kann das vorgenannte R/C-Glied entfal len, wenn aufgrund der Funktion des vorgesehenen Reglers nicht ständig ein genauer Vergleich der beiden Fühlertempe raturen nötig ist (Beispiel: sogenannter Zwei-Punkt-Hei zungsregler).Instead of the above circuit or in addition to this circuit, the auxiliary temperature sensor 11 (the number 11 applies mutatis mutandis to the arrangement of several auxiliary temperature sensor) can be thermally coupled to a heat capacity (not shown), which delays and smoothes the change in its temperature. Such a thermal capaci ty is an additional mass which, due to its coupling, in particular system, absorbs heat given off by it or on the auxiliary temperature sensor. Fig. 5 shows that when creating a suitably large thermal inertia of the auxiliary temperature sensor (for example, by the aforementioned mass), the electronic delay provided in the circuit of FIG. 4 can be omitted by the heating delay of the auxiliary due to the aforementioned thermal delay. Temperature sensor 12 of this and the temperature sensor 7 can be changed about the same speed by the heat sources in their temperature. The aforementioned R / C element can also be omitted if, due to the function of the controller provided, a precise comparison of the two sensor temperatures is not constantly necessary (example: so-called two-point heating controller).
In der Schaltung gemäß Fig. 6 ist die Schaltung der Fig. 5 dahingehend vereinfacht, daß der Innenwiderstand des Span nungsteilers des Hilfs-Temperaturfühlers gleichzeitig der Einspeisewiderstand für den Addierer ist.In the circuit of FIG. 6, the circuit of FIG. 5 is simplified, the internal resistance of the tension of the auxiliary temperature sensor voltage divider at the same time Einspeisewiderstand for the adder.
Schließlich zeigt die Schaltung nach Fig. 7 eine weitere Vereinfachung.Finally, the circuit according to FIG. 7 shows a further simplification.
Fig. 8 zeigt eine Anwendung der Erfindung, bei der innerhalb einer Anordnung 15 ein Temperaturregler 24 an einen Heizkör per 16 montiert wird. Die Temperatur des Temperaturfühlers 7 wird zum großen Teil durch die Raumtemperatur TR bestimmt, während der Hilfs-Temperaturfühler 11 dem Wärmestrom W vom Heizkörper 16 ausgesetzt ist und eine wesentlich höhere Temperatur als die Temperatur am Temperaturfühler 7 hat. Zwischen dem Heizkörper und dem Temperaturregler befinden sich zwei thermische Isolierkörper 17, 18, zwischen denen die Anschlußdrähte 19 des Hilfs-Temperaturfühler geführt sind. Da die Temperaturfühler gewisse Fehler haben, ist es für eine gute Korrektur der Übertemperatur nötig, daß der Temperaturunterschied zwischen Temperaturfühler 7 und Tempe ratur-Hilfsfühler 11 ein Vielfaches der vorgenannten Fehler ist, so daß sich die Fehler kaum auswirken. Das ist bei der vorliegenden Anordnung der Fall. Ferner zeigt Fig. 8 eine Trennwand 20, den Anschluß- und Reglerraum 21 mit Seitenwand 22, eine Leiterplatte 23, auf der sich der Temperaturregler 24 befindet und einen Fuß 25. Fig. 8 shows an application of the invention, in which a temperature controller 24 is mounted on a radiator by 16 within an arrangement 15 . The temperature of the temperature sensor 7 is largely determined by the room temperature TR, while the auxiliary temperature sensor 11 is exposed to the heat flow W from the heating element 16 and has a substantially higher temperature than the temperature at the temperature sensor 7 . Between the heater and the temperature controller there are two thermal insulators 17 , 18 , between which the connecting wires 19 of the auxiliary temperature sensor are guided. Since the temperature sensors have certain errors, it is necessary for a good correction of the overtemperature that the temperature difference between the temperature sensor 7 and temperature auxiliary sensor 11 is a multiple of the aforementioned errors, so that the errors have little effect. That is the case with the present arrangement. Further, Fig. 8 shows a partition wall 20, the connection and regulator chamber 21 with side wall 22, a circuit board 23, the thermostat 24 is on the leg member 25 and a.
Fig. 9 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 1, jedoch mit zwei Hilfs-Temperaturfühlern 11 und 11'. Davon wird der erste Temperaturfühler 11 durch den mit Pfeilen angezeigten Wärme strom eines ersten, wärmeabgebenden Bauelementes W1 und der zweite Hilfs-Temperaturfühler 11' durch den mit einem ge strichelten Pfeil angedeuteten Wärmestrom einer zweiten Wärmequelle W2, nämlich der Montagefläche 5 entsprechend stark beeinflußt. Wenn es mehrere, räumlich weit auseinan derliegende Wärmequellen gibt, kann das Ziel eines großen Temperaturunterschieds zwischen dem Temperaturfühler und den Temperatur-Hilfsfühlern sowie der Erfassung der Einflüsse aller Wärmequellen besser erfüllt werden, wenn man in der Nähe jeder Wärmequelle einen Hilfs-Temperaturfühler anordnet (wie dargestellt). Die Positionierung der Temperatur-Hilfs fühler 11, 11' innerhalb des Gehäuses erfolgt sinngemäß entsprechend der Erläuterung der Plazierung des einen Hilfs-Temperaturfühlers 11 in der Ausführung nach Fig. 1. Fig. 9 shows an arrangement similar to Fig. 1, but with two auxiliary temperature sensors 11 and 11 '. Of this, the first temperature sensor 11 is influenced by the heat flow indicated by arrows of a first, heat-emitting component W1 and the second auxiliary temperature sensor 11 'by the heat flow indicated by a ge dashed arrow of a second heat source W2, namely the mounting surface 5 correspondingly strongly influenced. If there are several heat sources that are spatially far apart, the goal of a large temperature difference between the temperature sensor and the auxiliary temperature sensors and the detection of the influences of all heat sources can be better met by arranging an auxiliary temperature sensor in the vicinity of each heat source (as shown). The positioning of the auxiliary temperature sensors 11 , 11 'within the housing is carried out analogously in accordance with the explanation of the placement of an auxiliary temperature sensor 11 in the embodiment according to FIG. 1.
Fig. 10 zeigt ein zweistufiges Rechenschema für die Anord
nung in Fig. 9. Dabei wurde zur Vereinfachung und Verdeut
lichung des Rechenganges folgendes vorausgesetzt:
TÜ1 = Übertemperatur des Temperaturfühlers 7,
die durch W1 erzeugt wird
TÜ2 = Übertemperatur des Temperaturfühlers 7,
die durch W2 erzeugt wird
Die Temperatur TH1 des ersten Hilfs-Temperaturfühlers
11 wird gegenüber der Temperatur TR im Außenraum 8 nur
durch die Wärmestrahlung von W1 erhöht.
Die Temperatur TH2 des Hilfs-Temperaturfühlers 11' wird
nur durch die Wärmestrahlung W2 gegenüber der Tempera
tur TR im Außenraum erhöht.
Weiter wird Proportionalität vorausgesetzt, wie in den
Erläuterungen zu Fig. 2 angegeben.
Es sind ein erster Addierer 26 und ein zweiter Addierer
27 vorgesehen. Fig. 10 shows a two-stage calculation scheme for the arrangement in Fig. 9. The following was assumed to simplify and clarify the calculation process:
TÜ1 = excess temperature of the temperature sensor 7 , which is generated by W1
TÜ2 = excess temperature of the temperature sensor 7 , which is generated by W2
The temperature TH1 of the first auxiliary temperature sensor 11 is increased compared to the temperature TR in the outer space 8 only by the heat radiation from W1.
The temperature TH2 of the auxiliary temperature sensor 11 'is increased only by the heat radiation W2 compared to the temperature TR in the outside.
Proportionality is also assumed, as indicated in the explanations for FIG. 2.
A first adder 26 and a second adder 27 are provided.
Fig. 11 zeigt eine Analogschaltung zur Realisierung des Rechenschemas in Fig. 10. Die Temperaturfühler 7, 11 und 11' sind NTC-Widerstände. Die Realisierung von negativen Koeffi zienten im ersten Addierer 26 erfolgt durch umgekehrte Einschaltung der Hilfstemperaturfühler 11, 11' gegenüber dem Temperaturfühler 7. Am Ausgang 28' des Operationsverstärkers 28, der sich an den zweiten Addierer anschließt, erhält man eine Spannung, die linear mit der Raumtemperatur TR ansteigt und bei idealer Korrektur nicht von den Wärmequellen beeinflußt wird. Die Höhe der Kennlinie im Diagramm UA = f(TR) kann mit der Spannung U2 einge stellt werden. Die Spannung U1 wird so gewählt, daß kein Strom über die Brücke Br1 zum Addierer 27 fließt, wenn alle drei Temperaturfühler die gleiche Temperatur haben. Dann kann durch Öffnen der Brücke Br1 die Korrektur auf einfache Weise ausgechaltet werden, was erforderlich ist, wenn man für den Temperaturfühler 7 einen Fernfühler ohne Übertempe ratur einsetzt. Die Schaltung in Fig. 11 kann in vereinfach ter Ausführung auch angewendet werden wenn nur ein Hilfs- -Temperaturfühler vorhanden ist. Es entfallen dann 11', R3, R6. FIG. 11 shows an analog circuit for realizing the calculation scheme in FIG. 10. The temperature sensors 7 , 11 and 11 'are NTC resistors. The realization of negative coefficients in the first adder 26 is carried out by reversing the auxiliary temperature sensors 11 , 11 ′ compared to the temperature sensor 7 . At the output 28 'of the operational amplifier 28 , which is connected to the second adder, a voltage is obtained which rises linearly with the room temperature TR and, with ideal correction, is not influenced by the heat sources. The height of the characteristic curve in the diagram UA = f (TR) can be set with the voltage U2. The voltage U1 is chosen so that no current flows through the bridge Br1 to the adder 27 if all three temperature sensors are at the same temperature. Then the correction can be switched off in a simple manner by opening the bridge Br1, which is necessary if one uses a remote sensor without temperature for the temperature sensor 7 . The circuit in FIG. 11 can also be used in a simplified embodiment if only one auxiliary temperature sensor is present. 11 ', R3, R6 are then omitted.
Die Wärmequellen, Wärmeströme und Übertemperaturen können auch negativ sein (Beispiel: Kalte Wand).The heat sources, heat flows and excess temperatures can also be negative (example: cold wall).
Wenn ein Hilfs-Temperaturfühler von mehr als einer Wärme quelle beeinflußt wird, dann ist eine exakte Korrektur der Übertemperatur des Temperaturfühlers 7 nur möglich, wenn für alle Wärmequellen das Verhältnis von Hilfsfühlertemperatur änderung zur Temperatur-Änderung des Temperaturfühlers 7 gleich ist. Denn nur in diesem Fall gibt es einen bestimmten Koeffizienten K für das Rechenschema. Deshalb kann es nötig sein, mehrere Hilfs-Temperaturfühler einzusetzen und jeder Wärmequelle einen Hilfs-Temperaturfühler zuzuordnen.If an auxiliary temperature sensor is influenced by more than one heat source, then an exact correction of the excess temperature of the temperature sensor 7 is only possible if the ratio of the auxiliary sensor temperature change to the temperature change of the temperature sensor 7 is the same for all heat sources. Because only in this case is there a certain coefficient K for the calculation scheme. It may therefore be necessary to use several auxiliary temperature sensors and to assign an auxiliary temperature sensor to each heat source.
Es kann zusätzlich ein in der Zeichnung nicht dargestellter Fernfühler vorgesehen sein, der sich außerhalb des Gehäuses in dem Raum befindet, dessen Temperatur zu messen ist. Beim Einsatz dieses Fernfühlers wird die Temperaturkorrektur des Temperaturfühlers 7 abgeschaltet.In addition, a remote sensor (not shown in the drawing) can be provided, which is located outside the housing in the room whose temperature is to be measured. When using this remote sensor, the temperature correction of the temperature sensor 7 is switched off.
Claims (12)
TKR = TF + 1/k . (-k Tü)
errechnet wird, wobei für den Wert Tü gilt:
Tü = 1/k . (TH - TF).12. A method for temperature measurement and / or control by means of an arrangement according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that for determining the room temperature based on the temperature sensor ( 7 ) and the auxiliary temperature sensor ( 11 , 11 ') measured temperatures In the case of a two-stage calculation scheme, this is entered into a first adder ( 12 ) and the corrected room temperature TK in a further adder ( 13 ) according to the formula:
TKR = TF + 1 / k. (-k door)
is calculated, where the following applies to the value Tü:
Tu = 1 / k. (TH - TF).
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