DE2716517C2

DE2716517C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Festlegung eines Tageszeitpunkts

Info

Publication number: DE2716517C2
Application number: DE2716517A
Authority: DE
Inventors: Aksel Soenderborg Jespersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1977-04-14
Publication date: 1984-07-12
Also published as: JPS541068A; GB1603035A; US4213062A; DE2716517B1; DK152078A; FR2387471A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Festlegung eines Tageszeitpunkts, insbesondere des Beginns und des Endes der Nachtabsenkung bei Heizungsanlagen, durch Integration einer Konstanten über die Zeit ab Sonnenaufgang und Feststellung des Erreichens des gewünschten Tageszeitpunkts durch Vergleichen des Wertes des Integrals mit einem bestimmten Wert und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, zur Festlegung des Beginns und des Endes der Nachtabsenkung Schaltuhren zu verwenden, die kontinuierlich angetrieben werden. Hierbei können sich im Lauf der Zeit erhebliche Abweichungen des Schaltzeitpunkts vom ursprünglich eingestellten Zeitpunkt ergeben. Zwar werden in der Regel elektrisch angetriebene Schaltuhren verwendet, bei denen kein Uhrwerk aufgezogen werden muß. Stromunterbrechungen, seien sie intern, zum Beispiel beim Durchbrennen einer Sicherung, oder extern, zum Beispiel bei Netzausfall, führen zu Stillstandsperioden, die sich im Lauf der Zeit zu recht erheblichen Fehlzeiten summieren können. Ein Nachstellen der Schaltuhr erfolgt in der Regel nicht, sei es weil dem Besitzer die hierfür erforderliche Sachkenntnis fehlt, sei es weil das regelmäßige Nachstellen vergessen wird, so daß Dauerfehler verbleiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie auf einfache Weise' Dauerfehler bei der Festlegung des Tageszeitpunkts vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Sonnenuntergang die Integration mit der doppelten Konstanten fortgesetzt wird.

Bei diesem Vorgehen wird der Tageszeitpunkt durch das Ende der festen Zeitspanne festgelegt. Da diese von einem theoretischen Bezugspunkt ausgeht, der täglich neu ermittelt werden kann, ergibt sich eine hohe Genauigkeit. Zeitfehler können sich nicht summieren; an einem Tag aufgetretene Fehler werden automatisch am folgenden Tag korrigiert

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung mit einem lichtelektrischen Fühler, die zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang ein erstes Steuersignal und zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang ein zweites Steuersignal abgibt, durch einen Integrator, der unter dem Einfluß des ersten Steuersignals die Konstante und unter dem Einfluß des zweiten Steuersignals die doppelte Konstante über der Zeit integriert, und durch einen Vergleicher, der anspricht, wenn der Ausgangswert des Integrators den der festen Zeitspanne entsprechenden Grenzwert überschreitet Es genügen daher verhältnismäßig einfache Bauelemente, um das Verfahren durchzuführen.

Besonders günstig ist es, wenn der Integrator ein mit Taktimpulsen gespeister Binärzähler ist, daß ein Taktimpulsgeber unter dem Einfluß des ersten Steuersignals Taktimpulse mit einer vorgegebenen Frequenz und unter dem Einfluß des zweiten Steuersignals Taktimpulse mit der doppelten Frequenz an den Binärzähler abgibt und daß eine Rückstellvorrichtung vorgesehen ist, die den Binärzähler vor Zählbeginn auf Null zurückstellt. Der Binärzähler beginnt daher bei Sonnenaufgang von Null an langsam und ab Sonrenun- >o tergang schneller zu zählen. Der Zählerausgang kann dann mif einem gewählten Grenzwert verglichen werden.

Insbesondere kann der Taktimpulsgeber mit Netzwechselspannung gespeist sein, aus der Taktimpulse mit der einfachen und der doppelten Netzfrequenz abgeleitet werden. Hierzu braucht lediglich jede zweite oder jede Halbwelle der Netzwechselspannung in einen Taktimpuls umgeformt zu werden.

Beispielsweise können die Taktimpulse an zwei Ausgängen des Taktgebers dauernd i.ur Verfugung stehen und die Ausgänge über je eine vom ersten bzw. zweiten Steuersignal beeinflußte Torschaltung mit dem Binärzähler verbunden sein.

In weiterer Ausgestaltung können das erste und zweite Steuersignal durch zwei verschiedene Spannungsniveaus gebildet sein und die Rückstellvorrichtung einen Differenzierkondensator aufweisen, mit dessen Hilfe beim Obergang vom zweiten auf das erste Steuersignal ein Rückstellsignal erzeugbar ist Dieses Rückstellsignal tritt dann bei Sonnenaufgang, also unmittelbar zu Beginn der neuen Zählperiode auf.

Des weiteren empfiehlt es sich, an den Ausgang des Integrators zwei Vergleicher anzuschließen, von denen der erste dem Beginn der Nachtabsenkung und der zweite dem Ende der Nachtabsenkung zugeordnet ist Zur Festlegung zweier Tageszeitpunkte genügt daher ein einziger Integrator.

Ferner kann dem Binärzähler ein Digital-Analog-Umsetzer nachgeschaltet sein, dessen analoge Ausgangsspannung dem einen Eingang des Vergleichers zuführbar ist, an dessen anderem Eingang eine einstellbare Grenzwertspannung liegt Als Vergleicher kann dann ein einfacher Differenzverstärker dienen, bei dem der Ansprechzeitpunkt durch den Wechsel des Ausgangspotentials angezeigt wird.

Günstig ist es, wenn die analoge Ausgangsspannung an den positiven Eingang des einen und an den negativen Eingang des anderen Vergleichers angeschlossen ist und beide Vergleicher über eine UND- bzw. ODER-Schaltung auf eine gemeinsame Stellschaltung wirken. Die Nachtabsenkungsperiode wird dann dadurch bestimmt, ob an beiden Vergleichern dasselbe Ausgangssignal vorhanden ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in einem Diagramm den jährlichen Verlauf des Sonnenaufgangs und -Untergangs,

Fig.2 die unterschiedliche Zeitdauer zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in verschiedenen Monaten des Jahres,

F i g. 3 in einem Diagramm den Ausgangswert eines Integrators gemäß der Erfindung über der Zeit und

Fig.4 ein Schaltbild für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

In F i g. 1 ist über dem Jahresverlauf, also zwischen Januar und Dezember längs einer Kurve A der Zeitpunkt des Sonnenaufgangs und längs einer Kurve B der Zeitpunkt des Sonnenuntergangs veranschaulicht Genau in der Mitte zwischen diesen beiden Kurven befindet sich die Mittagslinie C

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Sonnenaufgang im Januar etwa gegen 8⁰⁰ Uhr, im März gegen 6⁰⁰ Uhr und im Juni gegen 4⁰⁰ Uhr erfolgt, während der Sonnenuntergang sich von etwa 16°°Uhr bis gegen 20°°Uhr hinausschiebt Der erhöhte Teil der einzelnen Kurven bedeutet daher die Nachtzeit, der vertiefte Teil der einzelnen Kurven die Tagzeit. In alleu Fällen liegt die Mittagslinie C genau auf der Hälfte zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang.

Zu diesem theoretischen Mittagspunkt wird eine feste Zeitspanne 11 hinzugefügt Auf diese Weise gelangt man zu einem Tageszeitpunkt D, hier um 22⁰⁰ Uhr, an dem beispielsweise die Nachtabsenkung in einer Heizungsanlage erfolgen kann.

In F i g. 3 ist eine Integrationsgröße Z über der Zeit veranschaulicht Auf der Zeitlinie sind wieder die Tagesstunden angegeben. Der Nullpunkt des Koordinatensystems liegt beim Mittagspunkt C Der Tageszeitpunkt Z? ist hiervon um die feste Zeitspanne /1 entfernt. Dieser Zeitpunkt ist erreicht wenn die voll ausgezogene Linie E einen vorgegebenen Integrationswert Zi erreicht hat

Die Linie E besteht aus zwei Abschnitten. Der Abschnitt I entspricht der Integration einer Konstanten zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang. Der Abschnitt II entspricht der Integration der doppelten Konstanten nach Sonnenuntergang. Der Abschnitt I entspricht einem Betrieb im Januar; er kann sich bis zur Stellung Γ verlagern, die dem Juni-Betrieb entspricht In allen Fällen wird der Tageszeitpunkt D beim Integrationswert Zl erreicht Dies ist verständlich, weil der Integrator beim Betrieb längs des Abschnitts I zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang denselben Integrationswert erreicht, den er bei einem fiktiven Betrieb längs des gestrichelten Abschnitts ΙΓ, also bei einer Integration mit der doppelten Geschwindigkeit vom Mittagspunkt an erreichen würde.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist eine Steuerschaltung 31 vorgesehen, die eine Brücke 32 mit einem lichtelektrischen Fühler 33 aufweist Dieser stellt den Helligkeitswechsel bei Sonnenaufgang und bei Sonnenuntergang fest, wodurch das Brückengleichgewicht geändert wird. Die Diagonalspannung wird einem Kippverstärker 34 zugeführt, an dessen Ausgang 35 Steuersignale s auftreten, nämlich ein erstes Steuersignal si höheren Spannungsniveaus während der Tagzeit und ein zweites Steuersignal s2 geringeren Spannungsniveaus während der Nachtzeit

Ein Taktgeber 36 wird an seinem Eingang 37 mit Netzwechselspannung von der Frequenz s=50Hz gespeist An einem ersten Ausgang 38 treten dann Taktimpulse /1 mit der Frequenz / und an einem zweiten Ausgang 39 Taktimpulse /2 mit der Frequenz 2/ auf.

Eine Signalverarbeitungsschaltung 40 weist eine UND-Schaltung 41 auf, deren einem Eingang die Taktimpulse 11 und deren anderem Eingang das erste Steuersignal si zugeführt wird, sowie eine zweite UND-Schaltung 42 auf, deren einem Eingang die Taktimpulse /2 und deren anderem Eingang mittels eines NICHT-Gliedes 43 das invertierte zweite Steuersignal 5 2 zugeführt werden. Die Ausgänge der beiden UND-Schaltungen werden über eine ODER-Schaltung 44 an einen Ausgang 45 geführt
Dieser Ausgang 45 stimmt mit dem Eingang eines

Binärzählers 46 überein, dem daher zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang die Taktimpulse /' 1 und während Sonnenuntergang und Sonnenaufgang die Taktimpulse /2 zugeführt werden. Entsprechend dem Zählerinhalt sind die Zählerausgänge 47 besetzt.

Eine Rückstellvorrichtung 48 weist einen Differenzierkonsator 49 auf, der mit dem Ausgang 35 des Kippverstärkers 34 verbunden ist. An ihm tritt daher ein Impuls /3 auf, wenn der Wechsel vom zweiten Steuersignal s2 zum ersten Steuersignal s 1 auftritt. Der Impuls /3 liegt an dem einen Eingang einer UND-Schaltung 50, deren anderer Eingang 51 mit positiver Spannung versorgt wird. Infolgedessen ergibt sich ein Rückstellimpuls /4, der zum Zeitpunkt des Sonnenaufgangs sowohl einem Rückstelleingang 52 des Binärzäh- is lers 46 als auch einem Rückstelleingang 53 Taktimpuls-

An die Zählerausgänge 47 ist ein Digital-Analog-Umsetzer 54 angeschlossen. Dieser weist ein entsprechendes Netzwerk 55 und einen Analogverstärker 56 auf. An dessen Ausgang 57 tritt ein dem Zählerstand entsprechendes Integrationswert-Analogsignal Z auf.

Dieses Signal wird zwei Vergleichern 58 und 59 zugeführt, die je einen Differenzverstärker 60 bzw. 61 mit positiver Rückkopplung aufweisen. Das Analogsignal Zliegt am negativen Eingang des Differenzverstärkers 60 und am positiven Eingang des Differenzverstärkers 61. An die jeweils anderen Eingänge wird eine feste Grenzwertspannung Zl bzw. Z2 gelegt, die an Potentiometern 62 bzw. 63 einer Einstellvorrichtung 64 abgegriffen werden können.

Die Ausgänge beider Vergleicher 58 und 59 sind über je eine Diode 65 bzw. 66, die eine ODER-Schaltung bilden mit dem positiven Eingang 67 eines Kippverstärkers 68 einer Stellschaltung 69 verbunden. Der negative Eingang ist mit Hilfe eines Spannungsteilers 70 mit einer festen Teilspannung versorgt Die Ausgangsspannung des Kippverstärkers 68 steuert ein Relais 71, das im erregten Zustand den Zeitpunkt der Nachtabsenkung kennzeichnet und beispielsweise ein Ventil verstellt

Diese Schaltung arbeitet gemäß Fig.3. Zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang werden dem Binärzähler 46 kontinuierlich Impulse /1 mit der Frequenz f zugeführt (Abschnitt I), nach Sonnenuntergang erhält der Binärzähler die Taktimpulse /2 mit der Frequenz 2/ (Abschnitt II), wenn der Integrationswert Zl erreicht ist, spricht der Vergleicher 58 an, bei Erreichen des Integrationswertes Z2 der Vergleicher 59. Da die Verstärker 60 und 61 gegensinnig beschaltet sind, ist zwischen den beiden Ansprech-Zeitpunkten das Relais 71 erregt

Die veranschaulichten logischen Schaltungen können

aut-tli öni >.x/oler.t iiif<roKiiit coin CtiH A ac· QinörvqKlopc

iiUvit «K|U* "Htbllt UUIgVUUUl l?«.lll. k^LU.t.1 UVlf L/lllUl CtUlIVI k» kommen andere Integratoren in Betracht, zum Beispiel Motoren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zui Festlegung eines Tageszeitpunkts, insbesondere des Beginns bzw. des Endes der Nachtabsenkung bei Heizungsanlagen, durch Integration einer Konstanten über die Zeit ab Sonnenaufgang und Feststellung des Erreichens des gewünschten Tageszeitpunkts durch Vergleichen des Wertes des Integrals mit einem bestimmten Wert, dadurch gekennzeichnet, daß nach Son- ίο nenuntergang die Integration mit der doppelten Konstanten fortgesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (31) mit einem lichtelektrischen is Fühler (33), die zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang ein erstes Steuersignal (s 1) und zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang ein zweites Steuersignal (s2) abgibt, durch einen Integrator (46), der unter dem Einfluß des ersten ^M Steuersignals die Konstante und unter dem Einfluß des zweiten Steuersignals die doppelte Konstante über der Zeit integriert, und durch einen Vergleicher (58, 59) der anspricht, wenn der Ausgangswert des Integrators (Z) den der festen Zeitspanne entsprechenden Grenzwert (Zi₁Zl) überschreitet

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator ein mit Taktimpulsen gespeister Binärzähler (46) ist, daß ein Taktimpulsgeber (36) unter dem Einfluß des ersten Steuersi- gnals (s 1) Taktimpulse (H) mit einer vorgegebenen Frequenz (f) und unter dem Einfluß des zweiten Steuersignals (s2) Taktimpulse (72) mit der doppelten Frequenz (2f) an den Binärzähler abgibt und da3 eine Rückstellvorrichtung (48) vorgesehen ist, die den Binärzähler vor Zählbeginn auf Null zurückstellt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpulsceber (36) mit Netzwechselspannung gespeist ist, aus der Taktimpulse (H, /2) mit der einfachen und der doppelten Netzfrequenz abgeleitet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulse (i 1, /2) an zwei Ausgängen (38,39) des Taktgebers (36) dauernd zur Verfügung stehen und die Ausgänge über je eine vom ersten bzw. zweiten Steuersignal (si, s2) beeinflußte Torschaltung (41,42) mit dem Binärzähler (46) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Steuersignal (si, s2) durch zwei verschiedene Spannungsniveaus gebildet sind und die Rückstellvorrichtung (48) einen Differenzierkondensator (49) aufweist, mit dessen Hilfe beim Obergang vom zweiten auf das erste Steuersignal ein Rückstellsignal (i4) erzeugbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (47) des Integrators (46) zwei Vergleicher (58, 59) angeschlossen sind, von denen der erste dem Beginn der Nachtabsenkung und der zweite dem Ende der Nachtabsenkung zugeordnet ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Binärzähler (46) ein Digital-Analog-Umsetzer (54) nachgeschaltet ist, dessen analoge Ausgangsspannung (Z) dem einen Eingang des Vergleichers zuführbar ist, an dessen anderem Eingang eine einstellbare Grenzwertspannung (Z 1, Z2) liegt

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Ausgangsspannung (Z) an den positiven Eingang des einen (58) und an den negativen Eingang des anderen (59) Vergleichers angeschlossen ist und beide Vergleicht* über eine UND- bzw. ODER-Schaltung (65, 66) auf eine gemeinsame Stellschaltung (69) wirken.