DE2912245A1

DE2912245A1 - Verfahren und schaltungsanordnung fuer die steuerung von speicherheizgeraeten

Info

Publication number: DE2912245A1
Application number: DE19792912245
Authority: DE
Inventors: Gottfried Neumann-Olandt
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1979-03-28
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2912245C2

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung für
die Steuerung von Speicherheizgeräten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von zeitabhängigen Ladesollwerten für die Steuerung von Speicherheizgeräten, wobei die Ladesollwerte eine aus Geradenstücken zusammengesetzte Solladekennlinie bilden und jedem Eckpunkt der Solladekennlinie ein Solladewert und ein Zeitwert zugeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Bei elektrischen Speicherheizgeräten hat sich der zeitliche Verlauf der Nachladung an die Bestimmungen der Elektrizitätsversorungsunternehmen zu halten.
Diese Bestimmungen sind bei verschiedenen Elektrizitätsversorgungsunternehmen unterschiedlich. Aus den Forderungen der Elektrizitätsversorgungsunternehmen ergeben sich Solladekennlinien, die den zulässigen prozentualen Ladewert eines Speicherheizgeräts in Abhängigkeit von der Außertemperatur festlegen. Eine solche Solladeken linie setzt sich aus Gersdenstächen zusamen, deren Eckpuzhe @@@ dem Beginn bzw. Ende von Niedertari@-zeiten und @@@ladezeiten zur Beschterifzeit auser@@@ fallen.
Zur Erzeugung der Solladekennlinie ist es bekannt, von einem Zweiundzwanzig-Stundenuhrwerk getriebene Potentiometer einzusetzen. Nachteilig dabei ist die geringe Genauigkeit der Widerstandsbahn des Potentiometers und die mechanische Abnutzung der Widerstandsbahn nach längerer Betriebszeit. Im übrigen neigt das Uhrwerk infolge von Lagerverschmutzung zum Stehenbleiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem sich eine gewünschte Solladekennlinie ohne zeitabhängige Bewegung von Einstellern erzeugen läßt.
Erfigungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß den Zeitwerten der Eckpunkteentsprechende erste Analog-Spannungswerte und den Ladesollwerten der Eckpunkte entsprechende zweite Analog-Spannungswerte und die zweiten Analog-Spannungswerte zyklisch abgetastet und in erste und zweite Digitalwerte umgesetzt und gespeichert werden und daß zu Zeitpunkten zwischen zwei Eckpunkten der Digitalwert des Solladewertes des jeweiligen Zeitpunktes aus den Digitalwerten dieser Eckpunkte abgeleitet und ausgegeben wird.
Die Eckpunkte sind aus der jeweiligen Solladekennlinie bekannt. Sie bilden die Eingangsgrößen des Verfahrens.
Aus ihnen werden die betreffenden Zwischenwerte in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abgeleitet. Die Solladewerte zu den jeweiligen Zeitpunkten bilden damit die Solladekennlinie als digitale Zahlenfolge nach.
Mit dem genannten Verfahren lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Solladekennlinien erzeugen. Zur Änderung der Solladekennlinien sind lediglich die entsprechenden ersten oder zweiten Analog-Spannungswerte entsprechend einzustellen. Dabei haben die ersten und die zweiten Analog-Spannungswerte vorzugsweise den gleichen Maximalwert, wobei der Maximalwert der ersten Analog-Spannungswerte einem Zeitwert von 24 h und der Maximalwert der zweiten Analog-Spannungswerte einem Ladesollwert von 100 O/o entspricht.
In einem an sich bekannten elektronischen Rechenwerk lässt sich zu Zeitpunkten zwischen zwei Eckpunkten der Solladewert des jeweiligen Zeitpunkts auf einfache Weise dadurch ermitteln, daß in dem Rechenwerk die Differenz je zweier aufeinanderfolgender erster und zweiter Digitalwerte und das Verhältnis dieser Differenzen gebildet wird und daß mit dem Wert des Verhältnisses der Digitalwert des Solladewertes errechnet wird.
Das beschriebene Verfahren lässt sich zur Erfassung der Außentemperatur dadurch ergänzen, daß eine der Außentemperatur entsprechende dritte Analogspannung gebildet wird, die mit den ersten und zweiten Analog-Spannungswerten zyklisch abgetastet und in einen dritten Digitalwert umgesetzt wird, der mit dem jeweils abgeleiteten Digitalwert verarbeitet wird. Damit lässt sich erreichen, daß in dem Ausgangssignal auch die jeweilige Außentemperatur in der Weise erfasst wird, daß bei höheren Außentemperaturen ein kleinerer Ladesollwert vorgegeben wird als bei niedrigeren Außentemperaturen.
Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des genannten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zur Einstellung von ersten und zweiten Analog-Spannungswerten je ein Spannungsteiler vorgesehen ist, der an einer gemeinsamen Speisespannung liegt und dessen Abgriff an je einen Eingang einer Multiplexeinrichtung geschaltet ist, welchem ein Analog/Digitalwandler und ein von einer Uhr gesteuertes Rechenwerk nachgeschaltet ist. Eine derartige Schaltungsanordnung benötigt keine mechanisch bewegten Teile, so daß auch deren Nachteile nicht auftreten. Die Uhr wird vorzugsweise vollelektronisch aufgebaut sein und in bestimmten Zeitabständen das Rechenwerk zur Ableitung eines Solladewertes ansteuern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Solladekennlinie und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Kennlinie nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit durchgezogener Linie eine Solladekennlinie dargestellt, die aus Geradenstücken 1 bis 5 zusammengesetzt ist. Insgesamt ist die Solladekennlinie auf vierundzwanzig Stunden bezogen. Beispielsweise sind auf der Abszisse außer der Zeitdauer auch die Uhrzeit angegeben.
Das Geradenstück 1 läuft von der Zeit Tl (0 h) mit Ladesollwert L1 (O tgo) zum Zeitwert T2 (8 h) beim Ladewert L2 (100 4). Das Geradenstück 2 liegt wischen den Eckpunkten T2, L2 und T3, L3. Das Geradenstück 3 erstreckt sich zwischen den Eckpunkten T3, L3, und T4, L4. Das Geradenstück 4 liegt zwischen den Eckpunkten T4, L4 und T5, L5. Das Geradenstück 5 erstreckt sich zwischen den 5, L5 und T6, L6 Das Geradenstück 1 fällt in die Niedertarifzeit, in welcher die Speicherheizgeräte des betreffenden Versorgungsgebiets zur Ladung freigegeben sind. Entsprechend des jeweiligen Ladeistwertes eines Speicherheizgeräts wird dieses früher oder später einschalten. Während des Geradenstücks 2 kann der Ladesollwert von 100 C/o gehalten werden. Während der Dauer des Geradenstücks 3 kann nur ein Speicherheizgerät nachgeladen werden, dessen Ladeistwert das Geradenstück 3 unterschreitet. So kann beispielsweise kurz vor dem Eckwert T4, L4 nur ein solches Speicherheizgerät einschalten, dessen Ladeistwert den Wert L4 (20 96) unterschritten hat. Während des Laufs des Geradenstücks 5 ist keine Ladung der Speicherheizgeräte des Versorgungsgebiets möglich.
Strichliert ist in Fig. 1 eine weitere Solladekennlinie dargestellt. In dieser sind gegenüber der durchgezogenen Linie die Zeitwerte an den Eckpunkten T2t, L2 und T4', L4 verschoben.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist ein Multiplexer 9 mit einem Analog/Digitalwandler 10 vorgesehen.
An zwölf Eingängen des Multiplexers 9 sind den Zeitwerten Tl bis T6 und den Ladesollwerten L1 bis L6 entsprechende Spannungswerte gelegt. Dabei sind die Eingänge des Multiplexers 9 in der Reihenfolge, in der sie abgetastet werden, mit den zeitlich aufeinanderfolgenden Werten der Eckpunkte Tl, Ll, T2, L2 bis T6, L6 beschaltet. Wie aus der Kennlinie nach Fig. 1 ersichtlich, liegen die Ladesollwerte L2, L3 beim Maximalwert. Sie sind deshalb an die volle Spannung UO einer nicht näher dargestellten geregelten Spannungsquelle gelegt. Die Zeitwerte T1 und T6, die zeitlich zusammenfallen und die Soliadewerte Ll, L5 und L6 weisen die Minimalwerte, nämlich 0 h bzw. O 96, auf. Sie sind dementsprechend an den anderen Pol der Spannungsquelle gelegt. Die Zeitwerte T2 und T4 sollen, wie sich dies aus Fig. 1 ergibt, einstellbar sein. Die zugehörigen Eingänge 3 bzw. 7 des Multiplexers 9 liegen deshalb über Potentiometer Pl und P2 an der Spannung U0. Die Potentiometer P1 und P2 sind so eingestellt, daß im Falle der durchgezogenen Solladekennlinie und im Falle der strichliert gezeichneten Kennlinie die an den Eingängen 3 bzw. 7 anstehende au4 jeweiligen Prozentsatz bezogen, 24 h entspricht.
Die Eingänge 5, 8 und 9 des Multiplexers liegen an festen Spannungsteilern, bestehend aus den Widerständen Rl, R2 bzw. R3, R4 bzw. R5, R6. Da der Zeitwert T3 10 h entsprechen soll, hat der Widerstand Rl den 1,4-fachen Wert des Widerstands R2. Da der Ladewert L4 20 96 des Maximalwertes betragen soll, hat der Widerstand R3 den vierfachen Wert des Widerstands R4. Da bei der Ladekennlinie nach Fig. l der Zeitwert T5 bei 22 h liegt, hat dementsprechend der Widerstand R6 den elffachen Wert des Widerstandes R5.
Ersichtlich lassen sich auf diese Weise einfach die Zeitwerte und Ladesollwerte der Eckpunkte einstellen. Für andere als die in Fig. 1 dargestellten Solladekennlinien könnten im jeweiligen Fall die durch feste Widerstände gebildeten Spannungsteiler durch Potentiometer oder umgekehrt ersetzt werden. Im Bedarfsfalle können auch den direkt an den Polen der Spannungsquelle liegenden Eingängen des Multiplexers 9 feste Spannungsteiler oder Potentiometer vorgeschaltet werden.
Der Multiplexer 9 tastet zyklisch die an seinen Eingängen anliegenden Analogwerte ab. Der Analog/Digitalwandler 10 setzt den jeweils abgetasteten Wert in einen Digitalwert, vorzugsweise in eine binärcodierte Zahl um.
Dieses wird in einen zugeordneten Speicherplatz eines Speichers 11 eines Rechenwerks 12, beispielsweise eines Mikroprozessors, abgelegt. Das Rechenwerk 12 errechnet die Steigungen der Geradenstücke 1 bis 5 durch Ermittlung der Verhältnisse: Ln+1-Ln Tn+1-Tn' wobei n = 1...5. Im Beispielsfalle wird damit für Jedes Geradenstück die Steigung errechnet. Der Wert der Steigung läßt sich gegebenenfalls in einem weiteren Speicher bereithalten.
Mit dem Rechenwerk 12 ist eine Uhr 13 gekoppelt. Diese ruft in Zeitintervallen, die kürzer sind als die Dauer der Geradenstücke 1, 2, 3 oder 5, während der Dauer der betreffenden Kennlinienstücke 1, 2, 3 und 5, deren Steigungen vom Rechenwerk bzw. dessen Speicher ab und multipliziert diese mit dem betreffenden digitalisierten Zeitwert. Dadurch tritt am Ausgang A des Rechenwerks 12 eine Wertfolge auf die ein Abbild der Kennlinie mit den an den Eingängen des Multiplexers 9 eingestellten Eckwerten ist. Im Bedarfsfalle werden die am Ausgang A des Rechenwerks 12 anstehenden Digitalwerte in Analogwerte umgewandelt, welche den Laderegelern der Speicherheizgeräte zugeführt werden.
In Ergänzung der beschriebenen Schaltungsanordnung kann der Multiplexer 9 mit einem weiteren Eingang versehen sein, an dem ein der Außentemperatur des Raumes oder Gebäudes, in dem das Speicherheizgerät untergebracht ist, entsprechender Analoçfert anliegt. Dieser Analogwert wird vom Analog/Digitalwandler 10 ebenfalls in einen Digitalwert umgewandelt und vom Rechenwerk 12 in der Weise verarbeitet, daß sich im Endergebnis nur ein kleinerer Ladesollwert ergibt als bei niedrigeren Außentemperaturen.
Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche spezielle Schaltungsanordnungen, die mit üblichen Mitteln zur Erfindung führen.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Erzeugung von zeitabhängigen Ladesollwerten fiir die Steuerung von Speicherheizgeräten, wobei <Iie LadesoLlwerte eine aus Geradenstücken zusammengesetzte Solladekennlinie bilden und jedem Eckpunkt der Solladekennlinie ein Solladewert und ein Zeitwert zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daf3 den Zeitwerten (T1 bis T6) der Eckpunkte entsprechende erste Analog-Spannungswerte und den Ladesollwerten (L1 bis L6) der Eckpunkte entsprechende zweite Analog-Spannungswerte gebildet werden, daß die ersten Analog-Spannungswerte und die zweiten Analog-Spannungswerte zyklisch abgetastet und in erste und zweite Digitalwerte umgesetzt und gespeichert werden und daß zu Zeitpunkten zwischen zwei Eckpunkten der Digitalwert des Solladewerts des jeweiligen Zeitpunkts aus den Digitalwerten dieser zwei Eckpunkte abgeleitet und ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Analog-Spannungswerte den gleichen Maximalwert haben und der Maximalwert der ersten Analog-Spannungswerte einem Zeitwert von 24 h entspricht und der Maximalwert der zweiten Analog-Spannungswerte einem Ladesollwert von 100 ß entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Analog-Spannungswerte der einzelnen Eckpunkte nacheinander abgetastet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Analog-Spannungswerte verstellbar ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rechenwerk die Differenzen je zweier aufeinanderfolgender erster und zweiter Digitalwerte und das Verhältnis dieser Differenzen gebildet wird und daß mit dem Wert des Verhältnisses der Digitalwert eines Solladewertes an einem Zeitpunkt zwischen zwei Eckpunkten errechnet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Außentemperatur entsprechende dritte Analogspannung gebildet wird, die mit dem ersten und dem zweiten Analog-Spannungswert zyklisch abgetastet und in einen dritten Digitalwert umgesetzt und mit dem jeweils abgeleiteten Digitalwert verarbeitet wird.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung von ersten und zweiten Analog-Spannungswerten je ein Spannungsteiler (P1, P2, Rl bis R6) vorgesehen ist, der an einer gemeinsamen Speisespannung (UO) liegt und dessen Abgriff an je einen Eingang (1 bis 12) einer Multiplexeinrichtung (12) geschaltet ist, welcher ein Analog/Digitalwandler (10) und ein von einer Uhr (13) gesteuertes Rechenwerk (12) nachgeschaltet ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (1 bis 12) der Multiplexeinrichtung (10), die Maximal- oder Minimal-Analog-Spannungswerte zugeordnet sind, direkt an der Speisespannung liegen.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Spannungsteiler (Pl, P2) einstellbar ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem weiteren Eingang der Multiplexeinrichtung (9) ein die Außentemperatur erfassendes Netzwerk liegt.