DE2364358C3 - Temperaturabhängige Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängige Steuervorrichtung für eine Wasserheizung mit einer Wärmequelle, einem motorgesteuerten Mischer, der eine Wärmequellenvorlauf- oder -rücklaufleitung mit einer Heizungsvorlauf- oder -rücklaufleitung nach Maßgabe der Steuervorrichtung verbindet, dessen Meßglieder eine Vorlauf- sowie Raum- oder Außentemperatur erfassen.

Derartige Steuervorrichtungen arbeiten im allgemeinen mit analogen Meßgrößen, die über Verstärkcrschaltungen und Dreipunkistellgliedcrn ausgewertet werden. Verstärkcrschaltungen, insbesondere dann, wenn Transistoren nicht im Sättigungsbercich arbeiten, weisen vielfältige Nachteile auf, z. B. Temperaturabhängigkeit oder Änderung der Verstärkungsfaktoren.

Vielfach finden temperaturabhängige Widerstände zur Messung der Raum- und Vorlauftcmperatur Verwendung. Da die Verstärker und die temperaturabhängigen Widerstände räumlich unterschiedlich weit voneinander entfernt sein können, muß regelmäßig ein Abgleich stattfinden, da alle parasitären Widerstände Berücksichtigung finden müssen, wie z. B. Klcmmcnwidcrslündc, LeiUmgswiderständc usw.

Bei Funktionsüberwachungen ist es einem Hei-/ungsbauer in der Regel nicht möglich, eine einwand-

freie Funktionskontrolle durchzuführen, da analoge Parameter gemessen und ausgewertet werden müssen.

Aus der US-PS 34 54 221 ist eine frequenzabhängige Temperaturregelung bekanntgeworden, bei der die Temperatur eines Extruders gemessen und einem Galvanometer zugeführt wird, dieses Galvanometer verstellt einen Oszillator, wobei die Frequenzänderung als Maß der Temperatur einem Regler zugeführt wird, der die Heizung regelt.

Die DT-AS 12 65 829 zeigt einen Dreipunktregler, dessen Eingangsspannung durch eine Modulatorstufe zerhackt wird. Dabei wird ein amplitudenmoduliertes Rechteckstgnal mit konstanter Frequenz erzeugt, das mittels Wechselstromverstärker auf ein für eine Triggerstufe verarbeitbares Signal verstärkt wird. Weiterhin ist eine Kondensatorwiderstandkombination vorgesehen, die den Schaltpunkt des Wechselstromverstärkers beeinflußt.

Bei schaltenden Reglern, den sogenannten Zweipunktreglern, ist es allgemein üblich, mit Impulsbreitenmodulation zu arbeiten. Unterschreitet der SOLL-Wcrt den IST-Wert, so schaltet der Regler den Heizkreis ein; überschreitet der SOLL-Wert den IST-Wert, so schaltet der Regler den Heizkreis aus. Je nach Wärmeabfuhr verändert sich damit das Impulspausenverhältnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung zu schaffen, bei der kein zusätzlicher Abgleich erforderlich ist, der beliebige LeitungsläniKn zwischen Meßort und Stellort zuläßt und servicefreundlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßglieder Teile monostabilcr, von einem Trigger getaktcter temperaturabhängiger Multivibratoren ;ind und daß die Ausgänge der monostabilen Multivibratoren einem Komparator zugeführt sind, dessen Stellglied als Funktion der Impulslängen auf den Ausgangsleitungen den Mischer betätigt.

Die mit der Erfindung erziclbaren Vorteile liegen darin, daß die Steuerleitungen mit digitalen Signalen beaufschlagt werden. Sonn: entfällt jeglicher zusätzliche Abgleich. Außerdem wird eine Unabhängigkeit von parasitären Widerstandseinflüssen der Leitung vom Meßort zum Regler erreicht. Ferner könnte das außentempe^raturabhängigc Signal vcn einer Korn mandostelle für mehrere Steuerschaltungen gemeinsam abgegeben werden.

Da die digitalen Signale nur eine ja/nein-Aussage kennen, ist es für einen Servicemann sehr leicht, 5" Funktionskontrollen mit Hilfe von z. B. Glühlampen durchzuführen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine elektronische Schaltung einer temperaturabhängigen Steuervorrichtung,

F i g. 2 das Ausgangssignal eines astabilen Multivibrators,

Fig. 3 das differenzierte Ausgangssignal des astabilen Multivibrator?,

Fig. 4 ein temperaturabhängiges Ausgangssignal des einen monostabilen Multivibrators,

F i g. 5 ein temperaturabhängiges Ausgangssignal des anderen Multivibrators.

F i g. 6 ein Ausgangssignal des Komparator,

Fig. 7 ein anderes Ausgangssignal des Komparators,

Fig. 8 eine besondere Aiisfühmnosforrn piner Widerstandskombination mit Feldeffekttransistoren,

Fig. 9 einen astabilen Multivibrator mil Feldeffekttransistor als Einstellwiderstand,

Fig. 10 eine Widerstandskomoination mit Temperaturfühler und Schaltuhrkontakt,

Fig. 11 eine Heizungsanlage mit Brauchwasserbereiter und Steuervorrichtung,

Fig. 12 eine Heizungsanlage mit Anfahrthermobereiter und Steuervorrichtung,

In allen zwölf Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein astabiler Multivibrator 1 wird gebildet aus einem negierenden Identitätsgatter 2, an dessen Ausgang 3 über einen Verzweigungspunkt 4 ein Kondensator 5 angeschlossen ist. Der Widerstand 6, der als Potentiometer oder FET ausgebildet sein kann, ist einerseits über einen Verzweigungspunkt 7 an den Kondensator 5 und an einen Eingang 8 eines NAND-Gatters9, andererseits über einen Verzweigungspunkt 10 an einen Ausgang 11 des NAND-Gattcrs 9 und einen F.ingang 12 des negierenden Identitätsgalters 2 angeschlossen. Ein zweiter Eingang 13 de;, NAND-Gatters 9 ist über einen Verzweigungspunkt 14 und über einen Widerstand 15 mit positiver Betriebsspannung verbunden. An den Verzweigungspunkt 14 ist ein an negative Betriebsspannung angeschlossener Schalter 16 angeklemmt. Der Verzweigungspunkt 4 beeinflußt über ein Widerstand 17-Kondensator 18-Glicd die beiden Eingänge 19 und 20 der NOR-Gatter 21 und 22. Das NOR-Gatter 21 ist über einen Kondensator 23 und einen Verzweigungspunkt 24 mit einem negierenden Identitätsgatter 25 verkoppelt. Eine an positive Betriebsspannung angeschlossene Widerslandskombination 26, bestehend aus einer Reihenschaltung eines temperaturabhängigen Widerstandes 27 und eines Potentiometers 28 und dazu parallelgcschaltetem weitcrem Potentiometer 29, ist an den Verzwcigimgspunkt 24 angeschlossen. Vom Ausgang 30 führt eine Riickkoppelleitunr 31 zum Eingang 32 des NOR-Gatters 21. Ein temperaturabhängiger Widerstand 33, der einerseits an positive Betriebsspannung angeschlossen ist, ist andererseits über einen Verzweigungspunkt 34 mit einem Eingang 35 eines negierenden Identitätsgatters 36 verbunden. Als temperaturabhängige Widerstände kommen sowohl NTC- als auch PTC-Widerstände in Frage, nui müssen die Widerstände 27 und 33 das jeweils andere Charakteristikum aufweisen. Über eine Rückkoppclleitung 37 wird ein Eingang 38 des NOR-Gatters 22 von einem Ausgang 39 des negierenden Identitätsgatters 36 beeinflußt. Ein Kondensator 4C verbindet das NOR-Gatter 22 mit dem negierender Identitätsgatter 36. Der Ausgang 30 ist über eir Disjunktionsgatter 41 und einem Verzweigungspunki 42 an ein Konjunktionsgatter 43 angeschlossen. Da: Konjunktionsgatter 43 beeinflußt ein Relais 44, wel dies seinerseits über einen Rclaiskontakt 45 Spannung an eine Wicklung 46 eines Motors 47 legt. Dei Ausgang 39 beeinflußt über ein Disjunktionsgattei 48 und einen Verzweigungspunki 49 ein Konjunk tionsgatter 50, das seinerseits ein Relais 51 steuert Ij.: Relais 51 legt über seinen Kontakt 52 Spannunj an eine Wicklung 53 des Motors 47.

Der Vcrzwciuungspunkt 42 ist über ein negieren

des Identitätsgatter 54 mit einem Eingang 515 des welcher der Widerstand 6 durch einen Feldeffekt-Konjunktionsgatters 50 verbunden, während der Ver- transistor ersetzt ist. Es besteht somit die Möglichzweigungspunkt 49 über ein negierendes Idcntitäts- keit, alle Parameter von einem entfernt liegenden Ort gatter 56 einen Eingang 57 des Konjunktionsgatters zu beeinflussen, so z. B. vom Wohnraum.
43 beeinflußt. Ein Eingang 58 ist über einen Schalter- 5 In F i g. 10 ist eine weitere Ausgestaltung der Wikontakt 59 und einen Widerstand 60 mit negativer derstandskombination 26 dargestellt. Eine Reihen-Betriebsspannung verbunden. Ein Eingang 61 erhält schaltung von einem Schaltkontakt 70 einer nicht über einen Schalterkontakt 62 und einen Widerstand dargestellten Schaltuhr und einem einstellbaren Wi-63 negatives Potential. Ein Schalter 64 kann sowohl derstand 71 überbrückt den Widerstand 29. Mit dieden Schalterkontakt 59 als auch den Schalterkontakt io ser Maßnahme kann eine Nachtabsenkung erreicht 62 mit positiver Betriebsspannung verbinden. Seine werden.

Ruhelage befindet sich zwischen den beiden Scha!- Einem Heizkessel 101 in Fig. 11 mit einem öl-

terkontakten 59 und 62. brenner 102 und einem den Ölbrenner 102 beein-

Während des Betriebs der Steuervorrichtung ist flussenden Kesselthermostaten 103 ist in seinem obe-

der Schalter 16 geöffnet; am Eingang 13 des NAND- 15 ren Teil 104 ein Brauchwasserbereiter 105 einge-

Gatters9 steht somit positives Potential an. Der lagert. Ein Brauchwassertemperaturfühler 106 ist

astabile Multivibrator 1 gibt Rechteckimpulse ab, wie über eine Leitung 107 mit dem Punkt 59 oder 62

in F i g. 2 dargestellt. Sein Rechteckausgangssignal der temperaturabhängigen Steuervorrichtung 108

wird über das ÄC-Glied 17, 18 differenziert, wie in verbunden.

Fig. 3 gezeigt, und auf die Eingänge 19 und 20 der 20 Ein Kesselrücklauf 109 ist an einen Ausgang 110,

NOR-Gatter 21 und 22 geleitet, um die monostabilen ein Kesselvorlauf 111 ist an Eingang 112 eines Vier-

Multivibratoren 65 und 66 zu triggern. Die Zeitkon- wege-Mischventils 113 angeschlossen. Ein Ausgang

stante des monostabilen Multivibrators 65 wird be- 114 des Vierwegemischers 113 korrespondiert über

einflußt von der des Kondensators 23 und der der einen Heizungsvorlauf 115 und eine Pumpe 116 mit

Widerstandskombination 26. Der temperaturabhän- 25 den Heizkörpern 117. Ein Heizungsrücklauf 118 ist

gige Widerstand 27 fühlt die Temperatur des Vor- an einen Eingang 119 des Vierwege-Mischventils 113

laufwassers ab. Mit den beiden Potentiometern 28 angeschlossen.

und 29 können die Steilheit und die Empfindlichkeit Ein Temperaturfühler 120, bestehend aus der Wider temperaturabhängigen Steuervorrichtung einge- derstandskombination 26 und dem monostabilen stellt werden. 30 Multivibrator 66, der an einen Heizungsvorlauf 115

Der temperaturabhängige Widerstand 33 wird von angelegt ist, beeinflußt über eine Leitung 121 die

der Außentemperatur oder der Raumtemperatur be- temperaturabhängige Steuervorrichtung 108.

einflußt. Die Zeitdauer der Pulszeit hängt vom Wi- Ein Außentemperaturfühler 122, bestehend aus

derstand 33 und vom Kondensator 40 ab. Werden dem temperaturabhängigen Widerstand 33 und dem

die beiden monostabilen Multivibratoren 65 und 66 35 monostabilen Multivibrator 65, der an eine Außen-

getriggert, so geben beide ein Rechtecksignal ab wand 123 angebracht ist, teilt sich der temperatur-

(vgl. hierzu Fig. 4 und 5). abhängigen Steuervorrichtung 108 über eine Leitung

Die beiden Rechtecksignale werden von einem 124 mit. Wird während der Heizperiode Brauchwas-Vergleicher 67 verglichen. Sind die Pulszeiten der ser gezapft, so kühlt sich das im Brauchwasserbereibeiden Rechtecksigriale gleich groß, so wird keines 4° ter 105 vorhandene Wasser ab. Der Schaltkontakt der beiden Relais 44 und 51 erregt, sind die Pulszei- des Brauchwassertemperaturfühlers 106 schließt sich ten unterschiedlich groß, so wird entweder Relais 44 und legt positive Betriebsspannung an einen der oder Relais 51 betätigt und somit der Motor 44 für Kontakte 59 oder 62. Das Mischventil 113, angetrieein nicht dargestelltes Mischventil entweder in ben vom Motor 44, fährt in die Stellung, in der der Rechts- oder in Linksdrehung versetzt. Mit der er- 45 Eingang 112 mit dem Eingang 110 verbunden ist. Das findungsgemäßen temperaturabhängigen Steuervor- Brauchwasser wird somit sehr schnell wieder aufrichtung kann durch Verändern der Ω-Werte des geheizt. Hat das Brauchwasser die am Brauchwasser-Widerstandes 29 bzw. 28 in Abhängigkeit von der thermostaten 106 eingestellte Temperatur erreicht, Zeit eine Nachtabsenkung der Vorlauftemperatur so öffnet sein Schaltkontakt, und das Mischventil 113 durchgeführt werden. Ersetzt man nicht nur den 50 fährt impulsweise in seine Ausgangsstellung zurück. Widerstände, sondern auch die Widerstände 28 und In Fig. 12 ist anstelle des Brauchwasserthermo-29, durch Feldeffekttransistoren, die durch Fern- staten 106 ein Anfahrthermostat 125 eingebaut, despotentiomeier angesteuert werden, so kann der Hei- sen Schließer an einen der Kontakte 59 oder 62 anzungsbenutzer den Mischer von der Wohnung aus geschlossen ist Während der Aufheizzeit übernimmt fernstellen, wenn die Schalter 16 und 64 gleichfalls 55 der Anfahrthermostat 125 dieselbe Funktion, die im in der Wohnung angeordnet sind. vorherigen Beispiel der Brauchwasserthermostat ein-

In Fi g. 8 sind anstelle der Widerstände 26 und 27 genommen hat Es wird somit ein schnelles DurchFeldeffekttransistoren eingesetzt. fahren des Taupunktes mit anschließender tempera-

Das gleiche gilt für die Schaltung in Fig. 9, bei turabhängiger Steuerung erreicht.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Temperaturabhängige Steuervorrichtung für eine Wasserheizung mit einer Wärmequelle, einem motorgesteuerten Mischer, der eine Wärmequellenvorlauf- oder -rücklaufleitung mit einer Heizungsvorlauf- oder -rücklaufleitung nach Maßgabe der Steuervorrichtung verbindet, dessen Meßglieder eine Vorlauf- sowie Raum- oder Außentemperatur erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder (27, 33) Teile monostabiler von einem Trigger (I) getakteter. temperaturabhängiger Multivibratoren (65, 66) sind und daß die Ausgänge (30, 39) der monostahilen Multivibratoren (65, 66; einem Komparator (67) zugeführt sind, dessen Stellglied (44, 51) als Funktion der Impulslängen auf den Ausgangsleitungen den Mischer betätigt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder (27, 33) temperaturabhängige Widerstände sind und gegenläufige Charakteristik aufweisen,.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabilen Muitivibratoren (65, 66) eine Serienschaltung eines NOR-Gatlcrs (21, 22) eines Kondensators (23, 40) und eines negierenden Idenlitätsgatters (23, 36) aufweisen und daß die temperaturempfindlichen Widerstände (27, 33) /wischen Kondensator (23, 40) und negierenden Identitätsgattern (25, 36) angekoppelt sind.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dau eine Widerstandskombination (26) aus einer Scrienschalkmg eines der temperaturabhängigen Widerstände (27) mit einem veränderlichen Widerstand (28) vorhanden ist, der ein weiterer veränderlicher Widerstand (29) parallel geschaltet ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Widerstände (28, 29) aus Feldeffekttransistoren bestehen.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trigger als astabilcr Multivibrator (1) ausgebildet ist, dessen Frequenz einstellbar ist.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (I) eine Serienschaltung aus einem NAND-Gatter (9) mit einem negierenden Identitätsgatlcr (2) aufweist, wobei das negierende Identitälsgattcr (2) mittels Kondensator (5) und Widerstand (6) überbrückt ist. und daß der eine Hingang (8) des NAND-Gatters (9) r.iit dem Vcrbindungspunkt (7) von Kondensator (5) und Widerstand (6) verbunden ist.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) einslellbar ist.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (6) durch einen Feldeffekttransistor gebildet ist.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des astabilen Multivibrators (1) über einen Differcntialor (17, 18) mit den beiden Eingängen (19, 20) der monostabilen Multivibratoren (65, 66) verbundei ist.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß der Komparator au; zwei Konjunktionsgattern (43, 50) besteht, derer beide Eingänge mit je einem Ausgang der mono stabilen Multivibratoren (65, 66) verbunden sind wobei in je einer der Leitungen ein negierende: Identitätsgatter (54, 56) angeordnet ist.

12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgänge de; Komparator (67) wahlweise den Mischventil motor steuern.

13. Steuervorrichtung nach Anspruch 11 odei 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparatoi (67) Disjunktionsgatter (41, 48) vorgeschalte sind, deren andere Eingänge über je einen Widerstand (60, 63) an Bezugspotential liegen, wöbe die Widerstände (60, 63) von einem Schalter (64^ überbrückbar sind.

14. Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (64) Stellglied eines Gebrauchswasserthcrmoslaten (106] ist.

15. Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kesselthermostal (125) den Schalter (64) betätigt.

16. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daG der veränderliche Widerstand (29) von einen-Schaltuhrkontakt (70) überbrückbar ist.

17. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daG die monostabilen Multivibratoren (65, 66) mil dem veränderlichen Widerstand (26, 33) eine Baueinheit bilden.