DE2632668C2

DE2632668C2 -

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Publication number: DE2632668C2
Application number: DE19762632668
Authority: DE
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2632668B1

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Solche brennstoffbeheizten Wärmequellen dienen einmal zur Speisung eines Heizkreises mit einer umlaufenden Wassermenge, die von einer Pumpe durch einen Wärmetauscher im Kreislauf zu einer Vielzahl von Verbrauchern geführt wird und von den Verbrauchern zur Wärmequelle zurückgefördert wird. Hierbei stellt sich die Forderung, die Temperatur des umlaufenden Wassers in der Vorlaufleitung über den gesamten Belastungsbereich, das heißt von der Maximallast bis zur Minimallast, gegeben einmal durch die Einschaltung aller Verbraucher und zum anderen beim Abdrosseln aller Heizkörperventile, konstant zu halten. Das ist besonders im letzten Fall relativ schwierig, da die von der Wärmequelle erzeugte Wärmemenge je Zeiteinheit um ein Vielfaches größer ist als die vom Heizungskreis bei abgeschalteten Verbrauchern aufnehmbare Wärmemenge in derselben Zeiteinheit.

Des weiteren sind solche Umlaufwasserheizer über Wasserwärmetauscher an einen Brauchwasserbereiter im Vorrangbetrieb angeschaltet. Somit muß auch der Brauchwasserbereiter mit warmem Vorlaufwasser möglichst konstanter Temperatur versorgt werden, wobei aber der Wärmeaustausch in der Zeiteinheit im Brauchwasserbereiter um ein Vielfaches größer ist als der Wärmeverbrauch im Heizkreis normalerweise in derselben Zeiteinheit beträgt. Die Wärmequelle muß demgemäß die von ihr abgegebene Leistung durch den Regler an unterschiedliche Niveaus von Soll-Vorlauftemperaturen anpassen können und diese dann konstant halten.

Es gibt eine Regelschaltung zur Verwirklichung dieser Aufgaben, die jedoch mit mechanischen Kontakten in Verbindung mit elektronischen Elementen arbeitet

Einer solchen Schaltung, vgl. hierzu die DT-OS

23 44 472, haftet jedoch der Nachteil des relativ großen Erstellungsaufwandes der Schaltung an, da durch die elektromechanischen Bauteile die Schaltung nicht integrierbar ist und auch relativ viel Platz einnimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der genannten ίο Gattung ohne mechanische Bauteile zu verwirklichen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Als Vorteil tritt hierbei in Erscheinung, daß die >S kontaktlos aufgebaute Reglerschaltung voll integrationsfähig ausgebildet sein kann. Durch das Fehlen elektromagnetischer Bauteile sind keine Störspannungsspitzen zu befürchten, die den Regler zu unerwünschtem Arbeiten bewegen könnten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist aus dem Unieranspruch ersichtlich.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:

F i g. 1 zeigt ein logisches Prinzipschema der Erfindung,

die F i g. 2 die vollständige Schaltung.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bpzugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

In dem Blockdiagramm nach Fig. 1 ist 1 ein den Ist-Wert der Temperatur des Wassers einer Vorlaufleitung angebender Wärmefühler, der über eine Leitung 2 dem einen Eingang eines Und-Gliedes 3 zugeführt ist. Dem anderen Eingang 4 des Und-Gliedes 3 ist ein Oder-Glied 5 vorgeschaltet, dessen einer Eingang 6 Ausgang eines weiteren Oder-Gliedes 7 ist. Der eine Eingang 8 des Oder-Gliedes 7 ist mit einem Sollwertgeber 9 für den Temperatursollwert des Brauchwassers verbunden. Der andere Eingang 10 des Oder-Gliedes 7 ist mit dem einen Kontakt U eines von einer Magnetspule 12 betätigbaren Magnetventils 13 verbunden, wobei der Kontakt 14 je nach der Stellung des Magnetventils 13 betätigt ist.

Der andere Eingang 15 des Oder-Gliedes 5 ist zu einem weiteren Oder-Glied 16 geführt, dessen einer Eingang 17 zu einem Zeitglied 18 und dessen anderer Eingang 19 zu einem Sollwertgeber 20 für die Temperatur der Vorlaufleitung bei Heizbetrieb geführt ist.

Eine Ausgangsleitung 21 des Und-Gliedes 3 ist auf einen Verstärker 22 geschaltet, dessen Ausgang 23 mit der Spule 12 des Magnetventils 13 verbunden ist.

Man sieht aus diesem Prinzip-Schaltbild, daß am Und-Glied 3 in jedem Falle der Istwert der Vorlauftemperatur anliegt Das Und-Glied 3 wird durchgeschaltet, wenn im Oder-Glied 5 entweder bei Brauchwasserbetrieb der Sollwertgeber 9 durchgeschaltet ist oder das Ausgangspotential auf der Leitung 23 auf das Oder-Glied 7 rückgekoppelt ist, was von der Stellung des Magnetventils und demgemäß von dem Zustand der Wärmequelle abhängt. Nach einer weiteren Oderbedingung wird das Und-Glied 3 dann beaufschlagt, wenn entweder vom Zeitglied 18 oder vom Sollwertgeber für die Heizungsvorlaufleitung ein Signal anliegt. Durch die Rückkopplungsleitung wird übrigens, wie später noch näher erläutert, das Verhalten des Verstärkers 22 geändert, er arbeitet in einem Falle als Schaltverstärker, im anderen Falle als Linearverstärker.

Gemäß Fig.2 sieht die Schaltung im einzelnen wie

folgt aus:

Die Reglerschaltung nach F i g. 2 weist eine Brückenschaltung mit Brückenästen 25, 26, 27 und 28 auf. Der Brückenast 27 weist den als NTC-Widerstand 29 ausgebildeten Wärmefühler 1 auf, der in der Vorlaufleitung am Ausgang der nicht dargestellten Wärmequelle angeordnet ist. Er ist über eine Leitung 30 an positive Betriebsspannung 31 und über zwei in Serie geschaltete Widerstände 32 und 33 an negative Betriebsspannung 34 angeschlossen. Ein Schaltungspunkt 35 teilt den Brückenast 30 in zwei Brückenzweige und bildet den Mittelpunkt, der über einen Widerstand 36 dem einen Eingang 37 eines !Comparators 38 zugeführt ist Der Widerstand 36 bildet jnit dem Widerstand 39, der an den Eingang 37 angechlossen ist, die Schaltung zur Einstellung der Verstärkung des !Comparators.

Der Brückenast 25 besteht aus zwei Festwidertänden 40 und 41, zwischen denen ein Trimmer 42 und ein Potentiometer 43 angeordnet sind. Die Serienschaltung der eben erwähnten Widerstände ist an positive und negative Betriebsspannung angeschlossen. Das Potentiometer 43 ist identisch mit dem Sollwertgeber 20 gemäß Fig. 1. Der Abgriff 44 des Potentiometers 43 ist über einen Widerstand 45 mit einem Verzweigungspunkt 46 verbunden, der über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 47 mit einem Kontakt 48 des als Umschaltkontakt 49 ausgebildeten Oder-Gliedes 5 verbunden ist Der Schaltungspunkt 46 ist üner eine weitere in Durchlaßrichtung gepolte Diode 50 mit einem Schaltungspunkt 51 verbunden, der über eine Leitung 52 mit dem Kontakt 11 des Magnetventil·: 13 verbunden ist.

Der im Ruhezustand der Schaltung offene Kontakt 53 des Umschalters 14 ist über die Leitung 24 mit einem Schaltungspunkt 54 verbunden, auf den zwei in Sperrichtung gepolte Dioden 55 und 56 geschaltet sind. Die Diode 55 führt zu einem Schaltungspunkt 57, der über eine Leitung 58 mit der Mitte des Brückenastes 26 verbunden ist. Der Brückenast 26 bildet das Zeitglied 18, bestehend aus Widerständen 62, 61, 59 und einem Kondensator 60. Der veränderliche Widerstand 62 ermöglicht eine Einstellung des Zeitgliedes (8 bezüglich seines Zeitverhaltens.

Der Brückenast 28 ist über einen verstellbaren Widerstand 64 und einen Festwiderstand 63 an positive Betriebsspannung angeschlossen, der den Sollwertsteller für die Temperatur des Vorlaufs bildet. Diese Widerstandskombination ist über eine an dem Schaltungspunkt 65 abzweigende Leitung 66 mit dem anderen Kontakt 67 des Umschalters 49 verbunden. Der Schaltungspunkt 65 ist aber auch über einen Widerstand 68 und eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 69 mit dem Schaltungspunkt 51 verbunden. Von der Leitung 66 zweigt eine Leitung 70 ab, die über zwei in Serie geschaltete Widerstände 71 und 72 an die Spule 12 des Magnetventils über eine Leitung 73 angeschlossen ist. Zwischen den Widerständen 71 und 72 zweigt die in Durchlaßrichtung gepolte Diode 56 ab. Der Schaltungspunkt 57 ist über eine weitere in Durchlaßrichtung gepolte Diode 74 mit dem Kontakt 48 des Umschalters 49 verbunden.

Der Schaltungspunkt 46 ist über eine Leitung 75 mit einem Kondensator 76 verbunden. Die Leitung 75 ist über eine Relaisspule 77 mit positiver Betriebsspannung verbunden. Dieses Relais ist mit einem Kontakt 78 zur Speisung der Pumpe versehen. Der Kondensator 76 ist auf der der Leitung 75 abgewandten Seite über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 79 mit dem zweiten Eingang 80 des Komparator 38 und über eine Leitung 81 mit dem Umschalter 49 verbundea Der Komparator ist über Leitungen 82 mit positiver und 83 mit negativer Betriebsspannung verbunden. Ein Kondensator 84 dient zum Kurzschließen von Spannungen hoher Frequenzen am Ausgang 85 des Komparators 38. Der Ausgang 85 ist auf den Eingang eines zweistufigen Transistorverstärkers 86 geschaltet, der über Speiseleitungen 87 mit positiver Betriebsspannung verbunden ist Die negative

■o Betriebsspannung wird über die Leitung 88 und die Spule 12 des Magnetventils angelegt. Eine Diode 89 ist als Freilaufdiode geschaltet Der Verstärkerausgang, d. h. die Leitung 88, ist mit der Leitung 73 verbunden, die nicht nur mit dem Widerstand 72, sondern auch mit einem Widerstand 90 verbunden ist, dessen freier Anschluß mit einem weiteren Widerstand 91 verbunden ist, der über eine wahlweise einschaltbare Verbindung 92 mit dem Brückenast 25 verbunden ist Positive und negative Betriebsspannung werden von einem Netzteil, bestehend aus Transformator 93, Gleichrichter 94 und Glätturagskondensator 95, erzeugt

Die dargestellte Schaltung hat folgende Funktion: Es wird davon ausgegangen, daß die Schaltung unter Betriebsspannung steht, daß der Kontakt 49 auf Brauchwasserbereitung gestellt ist, daß das Magnetventil 13 geschlossen, d. h„ der Brenner erloschen ist, und die Pumpe stillsteht Dieser Schaltungszustand tritt ein, wenn die mit dem Meßwiderstand 29 gemessene Vorlauf-Ist-Temperatur mit der Vorlauf-Soll-Temperatür, eingestellt am Widerstand 64, übereinstimmt Der Ausgang 85 des Komparators 38 is! stromlos, der Transistorverstärker 86 gesperrt. Die vom Sollwertgeber für die Heizung, d. h. dem Potentiometer 43, abgegriffene Spannung am Brückenast 25 isi wirkungslos, da der Kontakt 48 freiliegt. Gleichermaßen ist die am Brückenast 26 abgegriffene Spannung wirkungslos, da sie auf denselben Kontakt 48 geführt ist Somit sind diese Sollwerte für den Komparator 38 irrelevant. Der Komparator 38 ist in diesem Schaltzustand als Schmitt-Trigger geschaltet, da der Ausgang 88 des Transistorverstärkers über die Leitung 73 und die Widerslände 71 und 72 auf den Eingang 80 des Komparators geschaltet sind und der Schaltpunkt 65 über den geschlossenen Kontakt 49 an die Diode 79 geführt ist. Somit ist der Ausgang des Transistorversiärkers auf den Eingang 80 des Komparators geschaltet. Da der erloschene Brenner der Wärmequelle keine Wärmeleistung zuführen kann, wird sich die Vorlauftemperatur ändern, d. h., der Widerstand 29 ändert seinen Wert. Der größer werdende Widerstandswert des Widerstandes 29 führt zu einem potentialmäßigen Abfallen des Schaltungspunktes 35, das Abfallen des Potentials ist auf den Eingang 37 des Kcmparators 38 weitergegeben. In dem Moment, in dem die Spannungswerte auf den Eingängen 37 und 80 des Komparators 38 gleich werden, wird der Ausgang 85 des Komparators bestromt Damit geht der Transistorverstärker 86 in den leitenden Zustand über, d. h, die Spule 12 des Magnetventils 13 wird bestromt. Die Potentialänderung auf der Ausgangsleitung 88 des Transistorverstärkers wird über die Widerstände 72 und 71 auf den Eingang des Komparators rückgekoppelt, wobei ein Umkippen des Komparators und des Schaltverstärkers bewirkt wird. Das öffnende Magnetventil 13 versorgt den Brenner mit Brennstoff, die Wärmequelle arbeitet. Bei einem Öffnungsgrad des Magnetventils 13 von etwa 40% wird der Kontakt 14 vom Kontakt 11 auf den Kontakt 53 umeeschaltet wodurch die Diode 56 leitend

wird und die Rückkopplungsspannung kurzschließt. Damit ist die Rückkopplungsspannung wirkungslos geschaltet, und der Komparator 80 arbeitet als Linearverslärker. Dem Eingang 80 des !Comparators 38 wird eine Linearspannung aus dem Brückenast 28 zugeführt, so daß der am Widerstand 64 vorgegebene Sollwert für die Brauchwassertemperatur wirksam wird. Bei einem Öffnungsgrad des Magnetventils 13 größer als 40% wird eine lineare Regelung erreicht. Ist ein Öffnungsgrad von 40% des Magnetventils verbunden mit einer zu großen Wärmezufuhr in der Wärmequelle, so wird das durch den Widerstand 29 registriert. Im Komparator wird die Vergleichsspannung kleiner, so daß aus der Ausgangsleitung 88 des Transistorverstärkers 86 ein kleiner werdender Strom resultiert. Wird nun die 40%-öffnungsgren?e des Magnetventils 13 aufgrund des kleiner werdenden Speisestroms durch die Spule 12 unterschritten, schaltet der Kontakt 14 wieder um, worauf der Komparator 38 wieder als Schmitt-Trigger arbeitet und schlagartig schließt.

Für den Fall, daß der Umschalter 49 auf Heizungsbetrieb gelegt ist, wird davon ausgegangen, daß die Spule 12 des Magnetventils 13 stromlos ist, dann ist über den Kontakt 14 der Schaltungspunkt 51 auf Masse gelegt. Die Diode 50 schließt somit die am Potentiometer 43 eingestellte Spannung kurz.

Auf den Eingang 80 des Komparators 38 ist das Zeitglied geschaltet, da positive Betriebsspannung über die Widerstände 61 und 62 und die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 74 auf die Leitung 48 geschaltet ist, deren Potential positiver als der Schaltungspunkt 46 ist. Damit trennt die gesperrte Diode 47 die beiden Leitungen potentialmäßig voneinander, so daß die am Potentiometer 43 eingestellte Spannung nach wie vor unwirksam ist. Der Kondensator 60 ist zu diesem Zeitpunkt entladen gewesen, da die Diode 55 vor dem Abschalten des Magnetventils durch den Kontakt 14 auf Masse gelegt war. Die Spannung am Kondensator 60 steigt demgemäß an, sowie die Schaltschwelle des Komparators 38 erreicht ist, kippt der Komparator, so daß ein Spannungssignal am Ausgang 85 erscheint, das zum Durchschalten des Transistorverstärkers 86 führt. Damit wird die Spule 12 des Magnetventils 13 mit Strom gespeist, so daß der Kontakt 14 wieder zurückschaltet. Das Zurückschalten des Kontaktes 14 führt zum Aufschalten des am Potentiometer 43 eingestellten Sollwertes auf den Eingang 80 des Komparators. Das Zurückschalten des Kontaktes 14 führt zu einem Abbau der Spannung am Kondensator 60 durch die Diode 55. Nach dem Umschalten arbeitet der Komparator 38 wieder im Linearitätsbereich. Sowie der Öffnungsgrad von 40% am Magnetventil 13 unterschritten wird schaltet das Magnetventil den Kontakt 14 zurück, so

J₀ daß wieder das Zeitglied im Brückenast 26 wirksam geschaltet wird. Das bedeutet, daß beim Anfordern von Wärme der Komparator als Linearverstärker arbeitet während bei mangelnder Wärmeabnahme aus det Wärmequelle das Zeitglied dafür sorgt, daß das Magnetventil nur in einstellbaren relativ großer Abständen den Brenner speist, um ein zu häufiges Schalten der Wärmequelle zu verhindern.

Die Diode 69 hat die Funktion, wenn der Komparator 38 auf Schmitt-Triggerverhalten geschaltet ist, über der

J₀ Widerstand 68 Massepotential an den Schaltungspunki 65 zu bringen, denselben Schaltungspunkt aber poten tialmäßig von Masse zu trennen, wenn der Komparatoi im Linearitätsbereich arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle, die von einem Brennstoffventil gesteuert über einen Wärmetauscher Wasser eines Heizkreises und/oder Brauchwasser erwärmt, wobei die Temperatur des Vorlaufwassers durch einen temperaturabhängigen Widerstand, der Teil einer Meßbrücke ist, abgefühlt ist und der Sollwert der Temperatur der Vorlaufleitung über zwei weitere Brückenäste mit je einem einstellbaren Widerstand vorgegeben ist, von denen jeweils einer zusammen mit dem den temperaturabhängigen Widerstand enthaltenen Ast auf einen Komparator geschaltet ist, der über einen Verstärker das Brennstoffventil steuert, das einen stellungsabhängigen Umschalter für die Sollwertbrückenäste aufweist, gekennzeichnet durch ein Diodennetzwerk(47,50,55, 56, 69, 74) zur Unwirksamschaltung der nicht benötigten Spannungen der Sollwertzweige (20,26, 28).

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (56) des Diodennetzwerkes im Rückkopplungszweig (72, 71) des Verstärkers so angeordnet ist, daß in der einen Stellung des Umschaltkontaktes (14) des Brennstoffventils der Verstärker (38, 86) als Linearverstärker und in der anderen Stellung als Schaltverstärker arbeitet.