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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektronischen Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers, mit einem metallischen Rückteil und einem Gehäuse, mit einer Platine mit mindestens einem Temperatursensor innerhalb des Gehäuses und mit einer Detektionseinrichtung zum Detektieren des Entfernens der Platine und/oder der des Gehäuses und damit des mit dieser verbundenen mindestens einen Temperatursensors von der Rückplatte.
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Zur Leitung der vom Heizkörper abgegebenen Wärme zum Heizkörper-Temperatursensor an der Platine ist stets ein gleichmäßig guter Kontakt zwischen dem Rückteil und dem Heizkörper-Temperatursensor zu gewährleisten und in hohem Maße entscheidend für eine präzise Messung und in der Folge auch eine hohe Kostenverteilgerechtigkeit. Weiterhin müssen derartige Geräte gegen unrechtmäßiges Entfernen des Gehäuses vom Rückteil gesichert sein, insbesondere wenn eine zerstörte Plombe aufgrund von Fernablesung bei einer solchen nicht mehr unmittelbar erkannt werden kann. Damit muss auch die Kontrolle einer unrechtmäßigen Entfernung des Gehäuses vom Rückteil elektronisch erkennbar sein.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der
DE 20 2008 009 276 U beschrieben, auf die verwiesen wird und deren Offenbarungsgehalt zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Heizkostenverteiler ist eine elektro-mechanische Detektionseinrichtung zum Detektieren des Entfernens der Platine und damit des mit dieser verbundenen Temperatursensors von der Rückplatte vorgesehen. Diese Detektionseinrichtung arbeitet zuverlässig, ist aber aufgrund ihrer Ausgestaltung als elektro-mechanische Detektionseinrichtung, bei der eine Kontaktzunge zur Herstellung eines elektrischen Kontaktfeldes, wobei beide in einem Schaltkreis integriert sind, aufwändig und damit nicht preiswert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass bei ihr ein Manipulationsversuch mit gleicher Zuverlässigkeit in konstruktiv einfacherer und preiswerterer Weise erreicht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Detektionseinrichtung eine stromdurchflossene Spule als Teil eines elektronischen Schwingkreises ist.
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Die Erfindung sieht damit einen elektrischen Schwingkreis mit Spule und Kondensator vor, wobei die Spule die Nähe der metallischen Rückplatte detektiert und damit dann, wenn die metallische Rückplatte sich in der Nähe der Spule befindet, das Schwingkreisverhalten, insbesondere die Dämpfung des Schwingkreises, anders ist, als dies der Fall ist, wenn die Spule von einer metallischen Rückplatte entfernt ist. Derart kann bei Entfernen der die Spule und den Temperatursensor tragenden Platine und/oder des Gehäuses von der Rückplatte der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Manipulation der Heizkörpertemperaturerfassung dieses in einfacher Weise durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung detektiert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Spule auf der dem Rückteil zugewandten Rückseite der Platine befestigt ist, wobei insbesondere die Spule in einen Durchbuch eines als Platinenträger dienenden Unterteils des Gehäuses hineinragt. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass ein Spulenkern der Spule mit seiner der Platine abgewandten freien Seite am Rückteil anliegt und/oder das Rückteil im Bereich der Spule eine Erhöhung aufweist.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sehen vor, dass ein Mikrocontroller ausgelegt, den Schwingkreis mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt und die Zeit bis zum Unterschreiten des Spannungswerts der durch den Spannungsimpuls ausgelösten Schwingungen des Schwingkreises unter einem vorgegebenen Schwellwert detektiert, wobei insbesondere der Mikrocontroller dazu ausgelegt ist, ein Überschreiten einer vorgegebenen Normzeit zu detektieren, bis der Spannungswert der Schwingungen des Schwingkreises unter den vorgegebenen Schwellwert fällt und in einem solchen Fall ein Manipulationssignal in einem Speicher speichert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:
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1 die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Explosionsdarstellung;
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2 die Teile der 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht in Explosionsdarstellung;
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3 einen Schnitt auf der Höhe der erfindungsgemäß vorgesehenen Spule durch die Teile der 1 und 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 einen Querschnitt auf der Höhe der Spule durch die miteinander verbundenen Teile gemäß den 1 bis 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 eine Stirnansicht auf die in den 1 bis 4 dargestellten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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6 ein Schaltbild der Elektronik der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
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7a, b das Verhalten der Schwingungen des Schwingkreises der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei korrekter Anordnung der Vorrichtung (7a) und bei Entfernen der die Schwingspule tragenden Platine vom Rückteil (7b).
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers, kurz ein elektronischer Heizkostenverteiler 1, weist ein Rückteil 2, ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil 3, das als Platinenträger dient, einem Gehäuseoberteil, das der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, sowie innerhalb des Gehäuses eine Platine 4 auf, die auf ihrer dem Rückteil 2 abgewandten Oberseite eine elektrische Schaltung mit einer Vielzahl von elektronischen und elektrischen Elementen trägt, von denen zumindest eines notwendigerweise ein Temperatursensor zum Erfassen der vom Heizkörper, an dem der Heizkostenverteiler befestigt ist, über die Zeit abgegebenen Wärme, wobei diese elektrischen und elektronischen Elemente der Einfachheit halber ebenfalls nicht im Einzelnen dargestellt sind.
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Das Rückteil
2 besteht aus Metall, in der Regel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und dient zur Montage des Heizkostenverteilers
1 an einem Heizkörper derart, dass das Rückteil vom Heizkörper nicht ohne Entfernung des Gehäuses mit Gehäuseunterteil
3 und Platine vom Rückteil nicht ohne vorherige Entfernung des Gehäuses mit Gehäuseunterteil
3 und Platine
4 vom Rückteil
2 entfernt werden kann. Das Gehäuseunterteil
3 besteht aus Kunststoff. Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil sind durch in Ausnehmungen eingreifende mit Hinterschneidungen versehene Schnappnasen
3.2 verrastet, wie dies im Einzelnen in der
DE 20 2008 009 276 beschrieben ist, auf die hierzu und auch grundsätzlich zu einem derartigen Heizkostenverteiler bzw. einer gattungsgemäßen einer gattungsgemäßen Vorrichtung verwiesen wird und deren Offenbarung insofern zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
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Das Gehäuse ist über am Gehäuseunterteil 3 ausgebildete erste Schnappnasen 3.1 mit Hinterschneidungen am Rückteil 2 festgelegt, die in entsprechende Nuten 2.1 des Rückteils 2 eingreift. Die Platine 4 wird am Gehäuseunterteil 3 als Platinenträger durch an letzterem ausgebildeten Schnappnasen 3.2, die den Rand der Platine übergreifen, gehalten.
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An der Platine 4 ist auf der dem Rückteil 2 zugewandten Seite eine Spule 5 mit einem Spulenkern 5.1 und einer Spulenwicklung 5.2 befestigt, die letztere in die elektronische Schaltung integriert ist. Die Spulenwicklung 5.2 besteht in der Regel aus Kupferdraht.
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Die Spule 5 greift im zusammengebauten Zustand (3 bis 5) durch eine Öffnung 3.1 des Gehäuseunterteils 3 hindurch und liegt mit dem der Platine 4 abgewandten freien Ende oder Kopf ihres Kerns 5.1 am Rückteil 2 an. Hierzu ist das als Profilstrangteil ausgebildete Rückteil 2 im Bereich der Spule 5 mit einer Erhöhung 2.2 (insbesondere 4, 5) versehen.
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Die Spule 5 ist Teil eines Detektions-Schwingkreises, der weiterhin einen Kondensator aufweist.
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Nach Zusammenbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Heizkostenverteilers 1, der insbesondere als Funk-Heizkostenverteiler ausgebildet ist und insofern auf seiner Platine 4 auch einen Sender trägt und in Betriebnahme ist, ist die Spule 5, genauer die Spulenwicklung 5.2, stromdurchflossen. Die Spule, die, wie im dargestellten Einbauzustand der 3 bis 5 dargestellt, unmittelbar am metallischen Rückteil 2 anliegt, weist der die Spule aufweisende Schwingkreis eine bestimmte Dämpfung auf.
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Wird durch Auseinanderbauen des Heizkostenverteilers die Platine mit dem Temperatursensor und damit auch die an dieser befindlichen Spule vom metallischen Rückteil 2 gelöst und entfernt, so ändert sich das Schwingverhalten des die Spule aufweisenden Schwingkreises. Dies kann detektiert und in einem auf der Platine befindlichen Speicherchip erfasst werden, so dass ein derartiger Manipulationsversuch der Heizkostenerfassung beim Auslesen der Daten im Speicherchip des Heizkostenverteilers ohne weiteres festgestellt werden kann.
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Die 6 zeigt die elektronische Schaltung 6 des erfindungsgemäßen Heikostenverteilers 1, wie sie auf der Platine 4 ausgebildet ist. Die elektronische Schaltung 6 weist einen Mikrocontroller 7 und in üblicher Weise mit diesem verbundene Temperatursensoren, zum einen Heizkörpertemperatursensor RT1, zum anderen einen Raumtemperatursensor RT2 auf. Weiterhin ist ein regelmäßiges Zeitsignal ein Schwingkristall 9 vorgesehen. Die Dektektorspule 5, in der 6 auch mit L1 bezeichnet, ist zusammen mit einem parallel geschalteten Kondensator 10.1 Teil eines Schwingkreises 10, der über einen Strom begrenzenden Widerstand R1 mit dem Mikrocontroller 7 verbunden ist. Die dem Widerstand R2 abgewandte Seite des Schwingkreises 10 ist über einen passiven Vorspannkreis in einem Widerstand R2 mit einem Kondensator C2 geerdet.
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Der Mikrocontroller 7 weist in üblicher Weise einen Prozessor 7.1 (Central Processing Unit), einen Flash-Speicher 7.2 zur Speicherung der Verarbeitungsprogramme und zum Abspeichern aufgenommener Mess- und Detektionsdaten, einen RAM 7.3, einen mit den Temperatursensoren RT1, RT2 verbundenen Temperaturmesskreis 7.7, einen Zeitschaltkreis 7.4, einer Echtzeituhr 7.5, mittels derer sämtliche Elemente des Mikrocontrollers getaktet werden sowie einen 16-Bit-Zeitgeber 7.6 auf, der zur Steuerung der Beaufschlagung des Schwingkreises 10 dient.
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Der Mikrocontroller 7 ist – programm- bzw. softwaremäßig – derart ausgelegt, dass er in vorgegebenen Zeitabständen von beispielsweise 500 msec den Schwingkreis über den Widerstand R1 mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt. Der Schwingkreis 10 ist beispielsweise auf eine Schwingfrequenz von 150 kHz ausgelegt. Befindet sich die Spule 5, L1 in der Nähe eines metallischen Körpers, wie des metallischen Rückteils 3 (1) aus Aluminium, dringt die Spannungsamplitude der Schwingungen des Schwingkreises schneller ab, als es der Fall ist, wenn die Spule 5, L1 sich fernab jedes entsprechenden Metallteils befindet. Dies ist in den 7a und 7b dargestellt, wobei 7a das Abschwingverhalten des Schwingkreises im korrekt eingebauten Zustand des Heizkostenverteilers auf dem metallischen Rückteil 3 zeigt, während die 7b das Abschwingverhalten ohne jeglichen Metallteils in der Nähe der Schwingspule 5, L1 wiedergibt. Es ist ersichtlich, dass beispielsweise bei einer Detektions-Spannungsschwelle von 2,4 Volt die Schwingungen in korrekt eingebautem Zustand nach fünf Schwingungen, also mit der sechsten Schwingung (also nach 1,04 ms) die Spannungsschwelle von 2,4 Volt unterscheiden, während bei von dem Rückteil 3 entferntem Heizkostenverteiler die genannte Spannungsschwelle von 2,4 Volt erst mit der zwölften Schwingung (also nach nahezu 1,8 ms) unterschritten wird.
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Aus den 7a, 7b ist auch ersichtlich, wie der passive Vorspannungskreis R2, C2, die Gesamtspannung und damit auch das Gesamtspannungsverhalten angibt, so dass die Spannung auch nicht um 0 Volt, sondern einen positiven endlichen Wert schwingt, wobei C2 die Empfindlichkeit des Schwingkreises 10 durch Erhöhung der Vorspannung bis auf eine maximale Amplitude vergrößert, R2 zwischen zwei Messungen den Kondensator C2 entlädt, um ein weiteres Erhöhen der Spannung auf C2 zu unterbinden.
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Derart kann das Einhalten der korrekten Einbauposition des Heizkostenverteilers überwacht werden. Wird eine vorgegebene Ausschwingzeit der Spannungsschwingungen des Schwingkreises 10 überschritten, so wird dies als Fehler bzw. als ein Manipulationsversuch detektiert und entsprechend im Flächspeicher 7.2 abgespeichert.
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Der Ablauf ist also folgendermaßen: Der Prozessor 7.1 gibt beispielsweise alle 500 msec über das Schließen des Schalters SW1 einen positiven Spannungsimpuls VDD, im dargestellten Ausführungsbeispiel 3,6 Volt, auf den Schwingkreis 10. Anschließend wird der Schalter SW1 geöffnet, der Schalter SW2 geschlossen und über den Timer 7.6 das Abschwingverhalten der Schwingungen des Schwingkreises 10 bis unter eine vorgegebene Schwelle von 2,4 Volt detektiert und die Zeit bis zum Unterschreiten der Schwelle festgestellt und mit vorgegebenen kritischen Zeiten verglichen.
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Das Detektionsverhalten kann – softwaremäßig – weiter dahingehend verfeinert werden, dass auch die Nähe der Spule 5, L1 zu anderen Metallen als Aluminium, wie Kupfer oder Stahl unterscheidend detektiert wird und damit jeglicher Manipulationsversuch erkannt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizkostenverteiler
- 2
- Rückteil
- 2.1
- Nuten
- 2.2
- Erhöhung
- 3
- Gehäuseunterteil
- 3.1
- Öffnung
- 3.2
- Schnappnasen
- 4
- Platine
- 5, L1
- Spule
- 5.1
- Spulenkern
- 5.2
- Spulenwicklung
- 6
- Schaltung
- 7
- Mikrocontroller
- 7.1
- Prozessor
- 7.2
- Flash-Speicher
- 7.3
- RAM
- 7.4
- Zeitschaltkreis
- 7.5
- Echtzeituhr
- 7.6
- 16-Bit-Zeitgeber
- 7.7
- Temperaturmesskreis
- RT1
- Heizkörpertemperatursensor
- RT2
- Raumtemperatursensor
- 9
- Schwingkristall
- 10
- Schwingkreis
- 10.1
- Kondensator
- R1
- Widerstand
- R2
- Widerstand, Vorspannungskreis
- C2
- Kondensator, Vorspannungskreis
- SW1
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008009276 U [0003]
- DE 202008009276 [0018]
