DE2820979A1

DE2820979A1 - Temperaturregelsystem

Info

Publication number: DE2820979A1
Application number: DE19782820979
Authority: DE
Inventors: Ronald Raymond Chin; Robert John Cleary
Original assignee: ENERGY MASTER Inc
Current assignee: SPIEGEL, JUANITA E., NEW YORK, N.Y., US
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1978-11-23
Also published as: US4132355A; DE2820979C2; IT7823305A0; JPS6333170B2; JPS53141881A; FR2391506A1; FR2391506B1; CA1118512A; IT1158709B; GB1601566A

Description

8000 München 80 Mühldorfstraße 25

5 Telefon (089) 496872

Telegramme patemus münchen — , , ., _ ι — ι · Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

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Temperaturregelsystem

Die Erfindung betrifft ein Temperaturregelsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

In gewissen Fabrik- und Geschäftsgebäuden werden Schaltungen zum Betätigen von Heizungs- und Klimaanlagen für verschiedene Teile des Gebäudes mittels üblicher individueller Thermostaten geregelt, die einen begrenzten Einstellbereich haben. So kann die niedrigste Einstellung für einen Heizungsregler bei etwa 10 C (50 F) in Arbeits- oder Büroräumen liegen. Wenngleich Wohngebäude, Motels und ähnliche Gebäude gewöhnlich so eingerichtet sind, daß sie lokale Einstellungen der geregelten Temperaturen in den individuellen Wohneinheiten o.dgl. erlauben, sind die Besitzer oft nicht willens, die Regler auf niedrigere Heiztemperaturen einzustellen und die Kühltemperaturen anzuheben, wie dies nun zum Zwecke der Energieeinsparung als notwendig angesehen wird, insbesondere während der gesamten oder einiger Nachtstunden. In einigen derartiger Gebäude bzw. Räume, wie in der Arbeitshalle eines Fabrikgebäudes, kann es erwünscht und vollständig sicher

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sein, wenn im Zeitraum, während dessen der Raum nicht genutzt wird, bestimmte Heizungen so lange abgeschaltet gehalten werden, als die Innentemperatur ca. 4 C (40⁰F) überschreitet. In Wohngebäuden u.dgl. kann ein Üoersteuern der Einstellungen der Besitzer für Heizung und Klimaanlage von entfernten Stellen aus notwendig sein, um eine zweckmäßige Temperaturbegrenzung sicherzustellen.

Während dieses Problem allgemein erkannt worden ist, haben frühere Lösungen im wesentlichen zu hohen Kosten aufgrund getrennter zusätzlicher Regelleitungen und anderer Einrichtungen sov/ie deren Montage geführt. So werden in früheren Systemen Niederspannungs-Leitungen verwendet, wodurch die Notwendigkeit zur Installation von Schutzleitungen oder Leitungen in großen Röhren vermieden wird. Andere frühere Systeme verwenden Multiplex-Technik zur Übermittlung aller ihrer Signale auf wenigen Koaxialkabeln. Hierdurch konnte jedoch nicht die Verwendung zusätzlicher Leitungen und ausgeklügelter MuItiplex-Einrichtungen vermieden werden.

Ein bekanntes Regelsystem (US-PS 4 021 615) vermeidet zusätzliche Leitungsverlegung im Gebäude durch Übertragen von Regel-Impulsstößen über vorhandene Telefonleitungen. Dieses Regelsystem hat u.a. die Nachteile, daß (1) die übertragende Regelschaltung in jede Telefonleitung am Zweigamt eingezweigt werden muß; (2) die Systemempfänger jeder Telefonleitung an jeder entfernten Stelle angezapft v/erden müssen; und (3) die entfernten Empfänger nur in durch Telefonleitungen bedienten Bereichen des Gebäudes angeordnet sein können, wobei dies in der Regel keineswegs alle Bereiche des Gebäudes sind.

Es ist daher Hauptaufgabe der Erfindung, ein verbessertes Regelsystem für elektrische Einrichtungen zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.

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Ein Regelsystem gemäß der Erfindung verwendet die zum Verbinden der elektrischen Einrichtungen mit der elektrischen Stromversorgung vorhandenen Leitungen.

Insbesondere schafft die Erfindung ein Temperatur-Regelsystein, bei dem Steuersignale zu Temperaturregelvorrichtungen über die elektrischen Versorgungsleitungen gesandt werden, um in mindestens einem eingegrenzten Raum die Temperatur fernzuregeln.

Bei einer bevorzugten Ausführung umfaßt das Temperaturregelsystem einen Hauptsender zum Abgeben von Regelsignalen, die durch Temperatur und/oder Zeit an einem Hauptort bestimmt werden. Die Regelsignale werden über die Versorgungsleitungen zu Empfängern übertragen, die jeweils am Ort der Regelvorrichtung längs der Versorgungsleitungen angeordnet sind.

Es ist Stand der Technik, daß entfernte Verbraucher von einer zentralen Warte aus in Abhängigkeit von Regelsignalen überwacht v/erden können, die von der zentralen Warte über Koaxialkabel übertragen werden, welche normalerweise für Kabel-Fernsehübertragung verwendet werden. Bei derartigen bekannten Systemen wird das Regelsignal von einem lokalen Detektor erfaßt-, der direkt mit dem dadurch kontrollierten Verbraucher verbunden ist. Ein solches System hat u.a. den Nachteil, daß jeder lokale Detektor mit dem Koaxialkabel-Netz verbunden und jeder überwachte Verbraucher über Leitungen mit dem Detektor verbunden sein muß.

Um hier eine Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der Erfindung ein Regelsystem vorgeschlagen, bei dem Regelsignale zu entfernten Verbrauchern an einem durch ein Koaxialkabel-Netz versorgten Ort ge liefert wird.Die Verbraucher werden in Abhängigkeit vom Auffangen von Signalen geregelt,.welche durch ein Koaxialkabel-Netz zu einem lokalen Detektor übertragen werden, ohne daß.neue Leitungen zur Verbindung des Detektors und des Verbrauchers erforderlich werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläu-

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tort. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Regelsystems gemäß der Erfindung zum Regeln von Temperaturen in einem zweistöckigen Gebäude, das im Vertikalschnitt dargestellt ist;

Fig. 2a und 2b Darstellungen einer reinen Sinuswelle einer Versorgungsspannung und des gleichen Signals mit gemäß der Erfindung überlagerten Regelimpulsen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Regelsignal-Hauptsenders gemäß der Erfindung;

Fig. 3a ein Blockschaltbild einer Versorgungsschaltung für den Sender nach Fig. 3;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Stromausfall-Anzeigeschaltung zur Verwendung bei dem Regelsystem nach der Erfindung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Regelsignalempfängers gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches die Verbindung des Relais nach Fig. 5 mit der Regelschaltung für die Temperatur beeinflussende Geräte zeigt;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Anschluß an eine elektrische Drei-Phasen-Versorgung gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Regelsystems gemäß, der Erfindung, bei welchem ein lokaler Verbraucher durch Signale geregelt wird, die von einer zentralen Regelwarte über Koaxialkabel übertragen werden;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Anordnung der lokalen Abtastung und des Regelsystems nach Fig. 8.

Fig. 1 ist ein Schema für ein ohne zusätzliche Leitungen arbeitendes Regelsystem für Abschalt-Stunden oder Nachtzeitregelung von die Temperatur beeinflussenden Vorrichtungen wie Raumheizungen und Klimaanlagen. Obwohl eine Ausführung der Erfindung bezüglich der besonderen Anordnung nach Fig. 1 mit Heiz- und Kühlgeräten an

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bestimmten Stellen beschrieben ist, kann die Erfindung auch zweckmäßig zum Regeln von Heiz- und/oder Kühlgeräten in Anordnungen jeder Größe, Ausgestaltung und Verwendung dienen.

Der allgemeine Arbeitsbereich 10 im zweiten Stock des Gebäudes enthält vier Raumheizungen 12. Diese Heizungen können elektrisch oder mit einem Brennstoff wie Gas beheizt sein. In beiden Fällen sind die Raumheizungen 12 vorzugsweise mit einer automatisch arbeitenden, thermostatischen Temperatur-Regelschaltung üblicher Bauart ausgerüstet, die über eine elektrische Versorgungsleitung 14 von einem Verteiler 16 aus versorgt werden, um normalerweise die Temperatur in dem Arbeitsbereich bei einer geeigneten Arbeitstemperatur zu halten. Ferner ist jede Heizung mit einem Regelempfäger IS ausgerüstet, der auf Regelsignale anspricht, die über die Leitung in noch zu beschreibender Weise empfangen werden.

Der erste Stock des Gebäudes hat einen Büroraum 20 und einen Reqlerraum 22. Eine Klimaanlage 24 im Büroraum wird über eine elektrische Versorgungsleitung 14¹ von einem Verteiler 16¹ aus versorgt. Die Klimaanlage 24 ist mit einem Regelempfänger 18¹ verbunden, der auf ein Regelsignal anspricht, das der Versorgungsleitung 14· in der noch zu beschreibenden Weise einprägbar ist.

Eine solche Klimaanlage ist normalerweise mit einer eingebauten, automatisch arbeitenden, thermostatischen Temperaturregelung üblicher Bauart ausgestattet.

Mittels einer Versorgungsleitung 14·· ist ein Leistungsanschluß 26 im Reg.J.erraum 22 mit dem Verteiler 16' verbunden. Der Anschluß 26 kann eine übliche Standard-llO-Volt-Steckdose sein, die für allgemeinen Verbrauch vorgesehen ist,. z.B. für die Aufnahme eines Anschlußsteckers für einen elektrischen Verbraucher von 110. bis 117 Volt und 60 Hz. Es sei bemerkt, daß die Versorgungsleitungen 14, 14' und 14'· von der gleichen Stromquelle über Leitungen 28 zum Verteiler 16' und Leitungen 28» zum Verteiler 16 versorgt werden. Das Gebäude ist normalerweise mit einer Drei-Phasen-Stromversorgung

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verschon, obgleich auch Hegelsysteme gemäß der Erfindung mit einer iiin-Phascn-Vcrsorgung auskommen können. Im Reglerraum 22 ist ein Rcgelscnder 30 über Leitungen 32 mit dem Anschluß 26 verbunden. Der Sender 30 ist ferner mit einem Haupt-Thermostat 34 verbunden. Der Thermostat Icann an einem Fenster des Gebäudes so angeordnet sein, daß er einer Temperatur ausgesetzt ist, die angenähert im kältesten Teil des Gebäudes herrscht. Der Regelsender . . und der Haupt-Thermostat werden im einzelnen anhand der Fig. 3 beschrieben.

Der Regelsender wird betätigt, um den elektrischen Verteilernetz des Gebäudes Regelimpulse einzuprägen. Fig. 2a zeigt ein theoretisch reines Sinus-Signal 36, das normalerweise durch die Versorgungsleitungen 14, 14* und 14'· übertragen wird und bei 110 bis 117 Volt eine Frequenz von 60 Hz haben kann. Die gleiche Sinuswelle, der jedoch Regelimpulse A, H, C und D überlagert bzw. eingeprägt sind, ist in Fig. 2b gezeigt. Die Signale A, B, C und D repräsentieren Signale, die an die Versorgungsleitung 14'· und damit an den Rest des untereinander verbundenen Netzes einschließlich der Leitungen 14· und 14 mittels des Regel senders 30 gekoppelt sind, um nach Wahl die Regelempfänger wie 18 und 18' gemäß Fig. 1 zu betätigen. Die Heizungen werden beim Auftreten vorbestimmter Bedingungen am Haupb-Thermostat 34 zu vorgewählten Zeiten betätigt. Ein Beispiel für solche Bedingungen ist, daß die Heizungen dann betätigt werden, wenn eine Temperatur von weniger als 4 C (40 F) mittels des Thermostats 34 zwischen 7 Uhr abends und 7 Uhr morgens gemessen wird, wenn das Gebäude normalerweise nicht benützt wird.

Der in Fig. 3 gezeigte Regelsender 30 umfaßt zwei kristallgesteuerte Oszillatoren 40A und 40B, die bei einer höheren Frequenz des elektrischen Versorgungsnetzes wirksam sind. Die Oszillatoren werden durch Gatterschaltungen 42A und 42B mit einer 60-Hz-Folgegeschwindigkeit geregelt, um der 60-Hz-Frequenz des Versorgungsleitungsnetzes gemäß der Sinuswelle 36 nach Fig. 2a und 2b zu entsprechen. Ferner sind elektromechanxsche 7-Tages-Zeitgeber 44A und 44B mit den Oszillatoren 4OA und 4OB verbunden, um die Zeitperioden zu steuern, während denen die Oszillatoren ein- oder ausge-

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schal hei; sind. Die Ausgänge der Kristall-Oszillatoren sind mit einem Klasse-C-Verstärker 46 verbunden. Die Ein- und Ausschaltung des Klassc-C-Verstürkers 46 wird von dem Nachttherrnostat 34 gesteuert. Vorzugsweise ist dieser Thermostat ein üblicher Bi;netall-Therrnostat. Der Thermostat gewährleistet fehlersicheren Betrieb in dem vorgewählten Temperaturbereich, wie im 4 C-Bereich, wo die Raumheizuncjen 12 wie in dem vorher erwähnten Beispiel abgeschaltet su halten sind. Der Ausgang des Verstärkers 46 ist mittels einer kapazitiven Koppelschaltung 48 über einen Leiter 32 mit dem Leistungsanschluß 26 (Fig. 1) verbunden.

Es sei nun wieder das Anwendungsbeispiel betreffend den Betrieb der Uaumheizunqen 12 betrachtet, wenn die Temperatur am Thermostat 34 über 4°C (40⁰F) zwischen 7 Uhr abends und 7 Uhr morgens ansteigt. Der Ossiilator 4OA oszilliert dann bei einer Frequenz, bei welcher die Empfänger 18 ansprechen, und der Zeitgeber 44A stellt den Oszillator 4OA auf Nachtbetrieb ein, um seinen Betrieb während der genannten Zeitspanne zu erlauben. Der Nacht-Thermostat 34 wirkt dann über den Verstärker 46 so, daß er einen fehlersicheren Betrieb der Nacht-Rückstellung auf die 4°C-Einstelltemperatur gewährleistet. Alternativ kann der Sender durch Handschalter von einer zentralen Stelle wie einem Hotelpult aus anstatt durch elektromechanisch Zeitgeber gesteuert werden. Z.B. wäre bei einer anderen Ausführung ein Hauptsender mit 100 Regelfrequenzen am Empfangspult einer Hotel-Eingangshalle angeordnet, wobei jeder der 100 zu versorgenden Räume einen entsprechenden Empfänger hat, der auf den Steuerbefehl des Hotelangestellten anspricht. Der Empfänger schaltet seinerseits die Klimaanlage oder die Heizungen ein oder aus.

Fig. 3a zeigt eine konventionelle Gleichstromversorgung 50, die zur Stromversorgung vom Netz mit einer Spannung zwischen 110 und 117 Volt verbunden ist und die B+Spannung für die Oszillatoren und den Verstärker des Senders liefert. Dieser Gleichspannungsausgang, der vorzugsweise bei 165 Volt liegt, umfaßt zwei Ausgangsleitungen 50A und 5OB.

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Fig. 4 zeigt eine Stromausfall-Anzeigeschaltung, welche zur Vereinfachung vorzugsweise benachbart dem Sender 30 angeordnet ist. Die Ausfall-Anzeigeschaltung umfaßt eine Stromunterbrechungs-Blinkschaltung 52, die mit der Versorgungsleitung oder dem Netz im Gehäuse verbunden ist, um eine Lampe 54 zum Blinken zu veranlassen, wenn ein Stromausfall stattgefunden hat. Dies zeigt an, daß ein Rückstellen der 7-Tages-Zeitgeber 44A und 44B wahrscheinlich notwendig ist. Die Ausfall-Anzeigeschaltung kann durch momentanes Schließen eines Rückstellschalters 56 ausgestellt werden.

Ein Empfänger, wie der Empfänger 18 zum Regeln einer Raumheizung 12 gemäß Fig. 1, ist im einzelnen in Fig. 5 dargestellt. Mit den Versorgungsleitungen 14 der Raumheizung ist eine Versorgungsschaltung 60verbunden, welche eine B+-Gleichspannung einem Klasse-C-Verstärker 62 zuführt. Die Versorgungsleitung 14 ist ferner über eine kapazitive Koppelungsschaltung 64 mit dem Eingang des Verstärkers 62 verbunden, worüber das Sinuswellensignal 36 (Fig.2b) einschließlich eventueller Regelimpulse A, B, C und D dem Verstärker zugeführt wird, wobei diese Regelimpulse durch den Sender 30 eingeprägt worden sind. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Kristallfilter 66 verbunden, welcher nur solche Impulse durchläßt, die von denjenigen des Senderausgangs mit der vorgewählten Frequenz abgeleitet sind, auf welche der jeweilige Empfänger anspricht, um einen Vorspannstrom zu erzeugen. Alternativ kann der Empfänger auf einen speziellen Adressencode ansprechen, der auf zwei oder mehr Tonfrequenzen anspricht, die dem elektrischen Verteilernetz eingeprägt sind. Der Vorspannstrom wird einer Ausgangsstufe 68/ die ei- ' nen üblichen Schalttransistor aufweist, welcher zur Betätigung eines üblichen Relais 70 geschaltet ist. Die Betätigung des Relais 70 öffnet Kontakte 72 gemäß Fig. 6, die in Reihe mit vorhandenen Geräte-Regelschaltungen 74 und der Versorgungsquelle 76 geschaltet sind. Ein Öffnen der Empfänger-Relaiskontakte 72 macht somit die Geräte-Regelschaltung unwirksam. Bei dem geschilderten speziellen Ausführungsbeispiel wird die Raumheizung 12 unwirksam, wenn die Regelschaltung ausgeschaltet wird. In ähnlicher Weise dienen Impulse eines Oszillators im Sender, wodurch Impulse einer Frequenz

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entstehen, auf welche der Empfänger 18· für die Klimaanlage 24 anspricht, zum Abschalten der vorgesehenen Regelschaltung für die Klimaanlage. Wenn der Sender die Erzeugung ■ entsprechender Regelimpulse für die Versorgungsleitung des Netzes unterbricht, wird das Empfängerrelais 70 unwirksam gemacht und die Kontakte 72 schließen, um die vorhandene Geräte-Regelschaltung wieder in Betrieb zu setzen.

Gemäß Fig. 7 sind übliche Kondensatoren 74 über entsprechende Paare der Drei-Phasen-Leitungszweige der Versorgungsquelle an den Verteilern in Reihe geschaltet. Ferner sind Stör-Unterdrücker 76 üblicher Festkörper bzw. Halbleiterbauart in jeder Phasenleitung Ll, L2, L3 in Reihe zum Null-Leiter geschaltet. Bei einer bevorzugten Ausführung können die Kondensatoren so vorgesehen sein,daß sie Schaltungskontinuität der über das Netz übertragenen Regelsignale für solche Netzwerke mit mehr als einer Phasenleitung gewährleisten. Die Stör-Unterdrücker sind zum Schutz gegen Leistungsspitzen und Streu-Ströme vorgesehen, welche die Empfänger falsch triggern könnten.

Zusammenfassend sei nun der Betrieb des vorliegenden Systems beschrieben. Die Impuls-Gatterschaltungen 42 schalten die Oszillatoren 4OA, 4OB usw. des Senders 60 bei einer 60-Hz-Folgegeschwindigkeit nur während einer ausgewählten Zeitperiode ein, die mittels der entsprechenden Zeitgeber 44A, 44B usw. vorgegeben wird. Somit können vier Impulse von vier unterschiedlichen Frequenzen entsprechend A, B, C und D nach Fig. 2b über die Versorgungsleitung übertragen werden, wenn vier Oszillatoren eingesetzt werden. Die Impulse A können alle vier Raumheizungen 12 im Arbeitsraum regeln, wenn erwünscht. Wenn jedoch unterschiedliche Heizung bei einer bestimmten Thermostat-Temperatur, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten während des Tages unwirksam gemacht werden sollen, wirken die verschiedenen Zeitgeber 44Ä, 44B, usw. über verschiedene Frequenz-Oszillatoren, um verschiedene Signale zum Regeln der verschiedenen Heizungen abzugeben.

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l'.'enn unterschiedliche Temperaturen die Regelbedingungen geben sollen,.wie es beim Vorhandensein von Klimaanlagen in dem System erforderlich ist, lcönnen Schaltmittel vorgesehen sein, um wahlweise an die Stelle eines Thermostaten mit unterschiedlichen Charakteristika r,u dem Thermostaten 34 gemäß Fig. 3 zu treten. Alternativ kann ein weiterer Sender zusätzlich zum Sender 30 vorgesehen und mit einem anderen Thermostaten verbunden sein', und die Ausqänqe beider Sender können gleichzeitig auf das Leitungsnetz einwirken, um Impulse unterschiedlicher Frequenzen den die verschiedenen Vorrichtungen regelnden Empfängern zuzuleiten.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist deutlich geworden, daß das

Regelsystem dazu geeignet ist, unterschiedliche Kombinationen von

Heizungen, Klimaanlagen, Ventilatoren und anderen Geräten als beschrieben, zu regeln.

Fig. 3 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm ein Regelsystem, das ein Koaxialkabel-Netz 102 zur Übertragung von Regelsignalen verwendet, die von einer zentralen Regel- oder Steuerwarte lOO ausgehen. Bei einer bevorzugten Ausführung kann die zentrale Regelwarte an einer Kabel-Fernseh-Sendeeinrichtung angeordnet sein. Die zentrale Regelwarte 100 kann einon Vielzweck-Computer-Codierer 104 umfassen, der abhängig von einem Haupt-Zeitgeber 106 und einer programmierten Parameter—Eingabe bezüglich der gewünschten Ein— und Abschaltzeiten für die Verbraucher an entfernten Stellen 107 arbeitet, wobei eine Verbindung über das Koaxialkabel-Netz 102 geschaffen ist. Ein Radio- oder Fernsehfrequenzen abgebender Sender 108 wird abhängig von dem Computer-Codierer betätigt und sendet Regelsignale über das Koaxialkabel-Netz bei einer oder mehreren bezeichneten Frequenzen. Das Sendesignal kann einen Adressenteil und einen Datensignalteil enthalten. Der Adressenteil identifiziert ausschließlich eine besondere entfernte Stelle 107 und der Datensignal teil enthält Daten zum wahlweisen Regeln besonderer Verbraucher an den entfernten Stellen oder zum Regeln besonderer Funktionen der Verbraucher an den entfernten Stellen.

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Eine typische Verbraucherinstallation entfernt, von der zentralen Regelwarte ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann cli_e installation "1 Io am V/oh nor I: eines Kdbolfernseh-Teilnehmers oder in einer von mehreren Räumen oder Wohnungen liegen, die mit einem Kabelfernseh-System oder mit einem gemeinsamen Antennensystem verbunden sind.

Die lokale Installationkann einen Radio- oder Fernsehfrequenzempfänger umfassen,. der an das Koaxialkabel-Netz angeschlossen ist. Regelsignale, die für die spezielle . entfernte, Installation vorgesehen sind, können durch einen zweckmäßigen üblichen Digital-Adressen-Detektor 112 identifiziert v/erden. Ein lokaler Sender 114 wird durch den Adressendetektor 112 betätigt. Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführung wird der lokale Sender durch ein Relais 116 abhängig vom Empfang des richtigen Adressensignals durch den Empfänger 111 eingeschaltet.

Das elektrische Verteilernetz bei dem entfernten Verbraucher ist mit dem Bezugszeichen 118 bezeichnet. Üblich stellt das elektrische Verteilernetz das gewöhnliche Hausnetz mit bei 120 und 126 gezeigten Auslaßanschlüssen dar. Der lokale Sender kann an das elektrische Verteilernets mittels eines Leitungskabels und eines Steckers 122 angeschlossen werden. Der lokale Sender 114 kann dem elektrischen Verteilernetz 118 ein Regelsignal über das Leitungskabel und den Stecker 122 einprägen. Vorzugsweise kann der lokale Sender eine Regelfrequenz von 50 oder 60 Hz einer 120- oder 240-Volt-Versorgungs-Spannung:.. des elektrischen Verteilernetzes 118 in der anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen V/eise überlagern bzw. einprägen. Die dem elektrischen Verteilernetz 118 eingeprägten Signale können durch einen Empfänger 124 abgegriffen werden, der mit dem elektrischen Versorgungsnetz über einen anderen Anschluß 126 verbunden ist. Der Empfänger 124 kann seinerseits ein Relais 128 betätigen, das die zu einem elektrischen Verbraucher gespeiste Energie regelt. Bei einer bevorzugten Ausführung kann die Installationi3o eine Heiz- oder Kühlanlage sein, die normalerweise durch einen örtlichen Thermostaten geregelt wird. Das Regel-

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system kann jedoch auch für jeden anderen Energieverbraucher eingesetzt werden. Darüberhinaus kann das Regelsystem dazu verwendet werden, Kleinverbraucher zu regulieren, die einer zentralen Kontrolle bedürfen, wie Mietfernseher für Motels, Einbruchmelder, u. dgl.

In Fig. 9 ist eine abgewandelte Ausführung der lokalen Installation gemäß Fig. 8 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Vorrichtungen verwendet sind. Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist der konventionelle Empfänger 111 mit dem Koaxialkabel-Netz Iü2 verbunden. Der Empfanger ist an einen Adressen-Detektor angeschlossen, welcher die für die spezielle lokale Installationbestimmten Regelsignale identifiziert. Solche Regelsignale werden zu dem lokalen Regelsignalcodierer durchgelassen, welcher ein Regelsignal liefert, das zur Übertragung durch den lokalen Sender 114 geeignet ist. Der lokale Sender überträgt seinerseits das Regelsignal über das elektrische Versorgungsnetz 118 in der beschriebenen Weise. Die Regelsignale werden durch Empfänger wie den Empfänger 124 empfangen, und spezielle Regelsignale, die mit dem Empfänger gekoppelte Verbraucher regeln sollen, werden durch den Regelsignaldetektor 125 erkannt. Wenn ein solches Regelsignal erkannt ist, kann das Relais 128 geöffnet oder geschlossen werden, um die Betätigung des Verbrauchers 130 zu regeln.

Das anhand der Fig. 8 und 9 beschriebene Regelsystem arbeitet wie folgt. Ein System-Teilnehmer kann Daten zu der zentralen Regelwarte geben, welche den Zeittakt betreffen, in welchem der lokale Teilnehmer seine Geräte betätigt zu haben wünscht. Z.B. kann der Teilnehmer die zentrale Regelwarte anrufen und unmittelbar den Computer-Codierer 104 anweisen, bestimmte elektrische Geräte seiner lokalen Installation während der Nachtstunden abzuschalten. Wenn demgemäß der Haupt-Zeitgeber 106 anzeigt, daß bei dem betreffenden Teilnehmer der vorgeschriebene Abschalt- oder Einschalt-Zeitpunkt erreicht ist, erzeugt der Computer-Codierer ein dem betreffenden Verbraucher eigenes Adressensignal und der Sender 108 sendet dieses Adressensignal über das Koaxialkabel-Netz 102. An

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der lokalen installation 110 kann ein empfangenes Adressensignal, das der Installation 110 eigen ist, durch den Adressendetektor gemäß Fig. 8 oder den Adressendetektor 132 des Systems nach Fig. entschlüsselt werden. Auf die Entschlüsselung des Adressensignals, das der Installation 110 zugehört, wird das Relais 116 gemäß Fig. betätigt, um den lokalen Sender 114 einzuschalten. Bei dem in Fig. 9 gezeigten System erlaubt die Erkennung des der lokalen Installation zugehörigen Adressensignals dem lokalen Regelsignalcodierer den Datenteil des empfangenen Signals zu sichten und daraufhin ein Regel signal für den lokalen Empfänger 114 abzugeben. Das Regelsignal kann dann über das elektrische Verteilernetz 118 übertragen werden. Der Regelsignaldetektor 125 wird dann wirksam, um aus den über das elektrische Versorgungsnetz 118 übertragenen Regelsignalen diejenigen abzutasten, die für den speziellen Verbraucher bestimmt sind, welchem der Empfänger zugehört. Auf die Abtastung solcher speziellen Regelsignale hin betätigt der Regelsignaldetektor 125 ein Relais 128, welches die Installation 130 regelt.

Zusammenfassend ist ein Regelsystem zur zentralen Regelung für elektrische Verbraucher vorgesehen, die an das elektrische Verteilernetz beispielsweise eines Gebäudes angeschlossen sind. Bei einer Ausführung kann das Regelsystem zum Energiesparen in der Anwendung bei temperaturbeeinflussenden Vorrichtungen wie Raumheizungen und Klimaanlagen verwendet werden, indem örtliche Thermostate für solche Geräte übersteuert werden, um eine Benutzung während vorwählbarer Zeitperioden zu verhindern. Das Regelsystem umfaßt einen Sender zum Senden von Regelimpulsen über das elektrische Versorgungsleitungsnetz des Gebäudes. Mit den-örtlichen Thermostaten verbundene Empfänger tasten die Impulse ab und sperren die elektrische Stromzufuhr zu den Thermostaten abhängig von den abgetasteten Impulsen, um dadurch die Betätigung der zugehörigen, die Temperatur beeinflussenden Vorrichtungen zu verhindern. Bei einer Ausführung arbeitet der Regelimpuls-Sender abhängig von Signalen, die über ein koaxialkabel übertragen werden, wie es bei Kabelfernseh-Systemen verwendet wird.

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Claims

8000 München 80 Müh!dc.-.ö:raße 25

Telefon (GOj) «6872, Tüinx Si.6935
Telegrammo paiemur. ..._ur.cr.ur₍

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

ENERGY MASTER INCORPORATED
New York,USA
P 107 04

Patentansprüche:

; 1.yTemperaturregelsystem mit mehreren die Temperatur beeinflussenden. vorrichtungen, von denen jede individuell mittels einer lokalen thermostatischen Regelvorrichtung geregelt und über ein elektrisches . Verteilernetz mit Energie versorgt wird, gekennzeichnet durch

oine Regeleinrichtung, die zum Übersteuern der lokalen Regelvorrichtung ausgebildet ist und

einen Regelsender (30; 114), der bei mindestens einer vorbestimmten
Bedingung elektrische Impulse einer vorgewählten Trägerfrequenz in
das elektrische Verteilernetz (14; 118) abgibt, sowie

eine Empfangseinrichtung (18; 124), welche mindestens einer der thermostatisch geregelten Vorrichtungen zugeordnet ist, um diese vom Verteilernetz abhängig von den dem Verteilernetz eingeprägten Impulsen zu trennen oder damit zu verbinden ,
umfaßt.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennz.eich.net, daß die die Temperatur beeinflussenden Vorrichtungen Raumheizungen
(12) umfassen.

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ORIGINAL INSPECTED

-. :-..:-·-λ :.γλτ., ::■::; r....c:r: r.r.r-ruc'r. 1 oder 2, dadurch g c k e π r. ■-. ο i ~; ;■. r. s \: , ά...-- c.^:.o dio Temperatur beeinflussenden Vor- sLch"<'.':--*£)-. . : .in;¹. on';:c (.'Vl) umfassen.

■" . Ro.-mlr.vston roch einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch π ο .: ο r. r. γ. e i c η η e t , (j_aß eine vor be stimm, te Bedingung cl.".e ';:i e.i.t".o."i itiiupt viicrr.ioG ta ten (34) erfaßbare Temperaturbedir.gunq ist.

.'. iics;.;--: cys :m nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e .: e η r. :: ei i c h η e ι. , daß eine vorbestimmte Bedingung eine vor» c i.r.orn :-:o!. -qebor (O'iA, ^y":ß) gemessene Zeitspanne ist.

■ ;. Ro-:::^"!.r.yston nach oir.eni der Ansprüche 1 bis 5, dadurch c: c .: e η r. r. e :. c h nc, , daß Sendeeinrichtungen (10S) zur" . bor zweier, eier Regelcignale bei einer vorbestimmten TrMgerfreguer.ri in /\bh""rivioi;rii c von einer vorbestimmten Bedingung über ein ;'-oaxia„-iC-.oei-.'-.etr, (10.?) vorccsohen sind und daß lokale Koaxialkabel-Emp- :anqsexnrichtungen (111) zum Empfangen der über das Koaxialkabel-Netz üocrtranenen i^egelsignale vorgesehen sind, wobei der Regel sender (114) die elektrischen Impulse dem elektrischen Leistungs-Verteilernet" (113) in Abhängigkeit vom Empfang der Regelsignale mit-LeIs der Koaxialkabel-Ernpfangseinrichtungen (111) einprägt.

V. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e :■; e η η ζ e i c h η e t , daß die die Temperatur beeinflussenden Vorrichtungen mehrere Raumheizungen (12) eines Raumheizungssystems

thermostatische

umfassen, wobei jede Raumheizung durch lokale/Regelvorrichtungen geregelt ist, die an das vorhandene elektrische Verteilernetz (14) des rleizungssysteins angeschlossen sind, und wobei jede thermostatische Kegelvorrichtung zum Betätigen einer entsprechenden Raumheizung bei einer ersten vorwählbaren Temperatur in einem ersten Temperaturbereich betätigbar ist, solange die Schaltung vom elektrischen Vor Lei 1ernetz (14) mit Strom versorgt wird, daß ein Haupt-Regel thermos tat (34) zum Abgeben eines Signales an acn Renolscnder (30) beim Auftreten einer zweiten wählbaren Temperatur in einem zweiten Temperaturbereich vorgesehen ist, welcher

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niedriger air. ccr ο,τ;ί:ο ;'c:.ipcra;:urbereich lieg!;; daß ein '.'.ei .<-.c'oc? (':·'·/.. ΛΛ'Δ) zum übertragen eines Zeitsignal.::; z«. con Regelsender (30) bei innerhalb mindestens einer 24-5tur.dor.-. riode vorgewählten Zeiten vorhanden ist und dar, die Eiapf anqscinrich tunqen (Io) die zu einer örtiicnen triermor.tntinchcn Kcc,clvo:"riclii:ur.c gespeiste elektrische Leistung anhand;: von con uer.i elektrischen Verteilernetz (14) eingeprägten impulsen steuert, so daß die lokale thermostatische Regelvorrichtune; während einer vorgewählten 2^ei cspanne innerhalb der 24—Sounder.—I'sriocc: keinen elektrischen Strom erhält, solange die Temperatur an h^upttheriv.oGtat (3^) oberhalo der zweiten wählbaren Temperatur -lege, und daß die lokale thermos tatische Regelvorrichtung eic;: tr inci...·.". Strom während der ausgewählten Zeitspanne innerhalb der 24-Stur.Ger.-Periode dann erhält, wenn die Temperatur am Haupt-Thermostat (2-O unterhalb der zweiten wählbaren Temperatur liegt.

-■"■. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch cj e kennzeichnet, daß der Regel sender (30; 114) auf eir.o Vielzahl von Temperaturkornbinationen und ausgewählte Zeitspannen reagiert, um elektrische Impulse unterschiedlicher, vorbestimmter Rcgelfrequenzen dem Verteilernetz ( 14; 118) bei einer der Stror.-vcrsorguncjsfrecucnz entsprechenden Impulsrate einzuprägen, und daß jeder Temperatur-Regelvorrichtung Empfangseinrichtungen (IB; 12'¹-, 125) zugeordnet sind, die auf das Vorhandensein unterschiedlicher Impulse einer der vorbestimmten Regelfrequenzen entsprechenden Frequenz ansprechen, um die jeweiligen Temperatur-Regelvorrichtungen (12; 24) individuell zu regeln.

9. Regelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelsender (30; 114) folgende Baugruppen umfaßt:

mehrere Oszillatoren (40A, 40B) fixierter Frequenz, von denen jedcz bei einer größeren Frequenz als die Stromversorgungsfrequenz betreibbar ist;
eine erste Gatterschaltung (42) zum Veranlassen jeder der genann-

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Lon Oszillatoren (4ΟΛ, 4OB) zum Abgeben von Impulsen einer der .'Miromvcrsorgungsfrcquena entsprechenden Kate (Impulsfrequenz); ]c einen jedem Oszillator zugeordneten Zeitgeber (44A, 44B) zum Verhindern der Schwingung des Oszillators außerhalb einer Zeitspanne, die durch den Zeitgeber vorgegeben ist; einen Hauptthermostats-i(34) zum Messen der Temperatur und eine zweite Gatterschaltung (46) zum Einprägen der Oszillator-Impulse in das elektrische Verteilernetz (14; 118) abhängig von der durch den Hauptthermostaten (34) gemessenen Temperatur.

10. Verfahren zum zentralen Regeln mehrerer die Temperatur beeinflussenden Vorrichtungen, von denen jede individuell durch eine örtliche thermostatische Regelvorrichtung geregelt wird, welche von einem vorhandenen elektrischen Verteilernetz mit Strom versorgt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Senden von Regelimpulsen eines Regelsenders über das elektrische Verteilernetz in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Zeitbedingung;

Empfangen der Regelimpulse mittels einer dem elektrischen Verteilernetz zugeordneten Empfangseinrichtung und Verbinden und Trennen mindestens einer der örtlichen thermostatischen Regelvorrichtungen mit bzw. von dem elektrischen Verteilernetz abhängig von den dem Verteilernetz eingeprägten Regelimpulsen.

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