DE2927154A1 - Elektrische schaltung fuer einen waermeverbrauchszaehler - Google Patents

Elektrische schaltung fuer einen waermeverbrauchszaehler

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DE2927154A1
DE2927154A1 DE19792927154 DE2927154A DE2927154A1 DE 2927154 A1 DE2927154 A1 DE 2927154A1 DE 19792927154 DE19792927154 DE 19792927154 DE 2927154 A DE2927154 A DE 2927154A DE 2927154 A1 DE2927154 A1 DE 2927154A1
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Peter Dipl Ing Loewenhoff
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00Measuring quantity of heat
    • G01K17/06Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Elektrische Schaltung für einen Wärmeverbrauchszähler
  • Die Heizkostenverteilung läßt sich mit Hilfe elektrischer bzw. elektronischer Wärmeverbrauchszähler durchführen.
  • Dabei werden elektrische Meßfühler für Temperaturmessungen verwendet.
  • Solche Wärmeverbrauchszähler haben mehrere Vorteile.
  • Unter anderem läßt sich der Wärmeverbrauch einer Wohnung an einer Stelle, die außerhalb der Wohnung liegt, ermitteln, ähnlich wie beim Elektrozähler.
  • Der Nachteil der elektrischen Messung liegt darin, daß die Leitungen, die zu den Temperaturfühlern führen, in der Wohnung verlegt sind und unabsichtlich oder absichtlich beschädigt werden können. Es können auch Eingriffe in die Stromkreise erfolgen, die eine Herabsetzung des angezeigten Wärmeverbrauchs zum Ziel haben.
  • Die elektrischen Leitungen lassen sich mit einem vertretbaren Aufwand vor solchen Eingriffen nicht schützen.
  • Die Möglichkeit der Beeinflussung der Meßergebnisse kann rechtliche Folgen haben, desto mehr, da bei der Heizkostenverteilung die Verfälschung der Meßergebnisse bei einem Mieter bzw. Wohnungseigentümer zu Mehrbelastungen der anderen Mieter bzw. Wohnungseigentümer führt.
  • Es muß dabei festgestellt werden, daß im Störungsfall eine Alarmmeldung in der Wohnung allein nicht ausreichend ist, da der Bewohner entweder nicht daran interessiert ist, die Störung zu melden oder abwesend sein kann.
  • Eine Störungsmeldung an einer Stelle außerhalb der Wohnung ist auch nicht zufriedenstellend, da eine längere Zeit verstreichen kann zwischen dem Eintritt der Störung und deren Behebung.
  • Die Aufgabe der hier beschriebenen Erfindung ist es, die Möglichkeit einer durch Einwirkung auf die Meßleitungen verursachten Verfälschung der Meßergebnisse eines Wärmeverbrauchszählers auszuschließen.
  • Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist bereits Gegenstand der D-Patentanmeldung P 29 11 836.3 Die vorliegende Erfindung bietet eine weitere, vorteilhafte Lösung dieser Aufgabe und schlägt in diesem Zusammenhang vor, daß der Heizkörper zur Vorgabe des Wärmezuflusses ein elektrisch betätigbares Ventil aufweist, und daß die zur Betätigung des Ventils erforderliche Leistung jeweils mittels eines Signals steuerbar ist, das durch die Temperaturfühler-Meßleitung übertragen wird.
  • Ein besonderer mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß eine unabsichtliche oder absichtliche Beeinträchtigung der Temperaturmeßleitungen den Stromkreis des elektrisch betätigbaren Heizkörperventils beeinflußt und zwar so, daß das Ventil schließt.
  • Der betroffene Heizkörper wird abgeschaltet, wodurch zwei wichtige Ziele erreicht werden 1. Der Bewohner ist selbst daran interessiert, den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen.
  • 2. Es entstehen keine unerfaßten Gebühren.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.l dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • In Fig.l sind als "Heizkörperebene" diejenigen Teile der Schaltung gekennzeichnet, die an dem Heizkörper oder in seiner Nähe angebracht sind. Diese Teile sind über Leitungen mit dem zentralen Teil der Schaltung verbunden, der als "Wohnungsebene" gekennzeichnet ist. Fig.1 zeigt nur die Teile der Schaltung, die für e i n e n Heizkörper benutzt werden. Bei mehreren Heizkörpern werden mehrere solche Teile benötigt.
  • Die Steuerung (1) ist aber für alle Heizkörper gemeinsam. Sie ist entweder mit Hilfe festverdrahteter Logik oder mit Hilfe eines Mikroprozessors aufgebaut.
  • Auch die Stromuersorgungen sind für mehrere Heizkörper gemeinsam.
  • Im oberen Teil der Fig.1 ist das Heizkörperventil (2) (das im weiteren als Schaltventil bezeichnet wird) und dessen Stromversorgung (3) gezeigt.
  • Im Stromkreis des Schaltventils befinden sich die Transistoren 4,5 und 6 in einer Darlington-Schaltung.
  • Der Transistor 4 ist ein ausgangsseitiger Transistor eines Optokopplers; die Transistoren 5 und 6 sind als Stromverstärker eingesetzt, um einen zum Antrieb des Schaltventils ausreichenden Stromwert zu erreichen.
  • Die Transistoren 4, 5 und 6 leiten nur dann, wenn die Diode (7) des Optokopplers im lichtemittierenden Zustand ist. Dies ist der Fall, wenn die Weiche 8 so umgeschaltet ist, daß der Strom von der Stromversorgung 9 vom Punkt 10 (Erdpotential) über die Dioden 11, 7, 12 und die Weiche 8 zum negativen Pol fließt.
  • Als Weiche 8 kann z.B. ein Relais mit Umschaltekontakt oder eine dieses Relais ersetzende Transistorschaltung verwendet werden.
  • Die Diode 7, die bei den üblichen Optokopplern für einen relativ kleinen Strom ausgelegt ist, wird mit dem Widerstand 13 überbrückt, um den Stromkreis niederohmiger zu gestalten.
  • Die Diode 14 ist gesperrt und der Temperaturfühler 15 stromlos.
  • Der Widerstand 16 ist mit der Diode 11 überbrückt, so daß er keinen nennenswerten Einfluß auf den Strom hat, der durch die Diode 7 und den Widerstand 13 fließt.
  • Der Spannungsabfall auf dem Widerstand 13 muß so hoch sein, daß die Diode 7 leitend ist.
  • Für die Temperaturmessung wird die Polarität mit Hilfe der Weiche 8 für kurze Zeit so umgeschaltet, daß die Diode 14 leitet und die Dioden 12, 7 und 11 gesperrt sind. Der Strom fließt jetzt von dem positiven Pol der Stromversorgung 9 über die Weiche 8, den Temperaturfühler 15, die Diode 14 und den Widerstand 16 zum Punkt 10 (Erdpotential).
  • Die Diode 12 schützt die Diode 7 vor zu hoher Sperrspannung und verhindert den Stromfluß durch den Widerstand 13.
  • Die Temperatur wird durch die Messung des Spannungsabfalls auf dem Widerstand 16 ermittelt.
  • Als Temperaturfühler 15 können z.B. ein temperaturabhängiger Widerstand oder eine temperaturabhängige Konstantstromquelle verwendet werden.
  • Die Spannung auf dem Widerstand 16, die von der Temperatur des Temperaturfühlers abhängig ist, wird mit Hilfe der Abtast- und Halteschaltung 18 festgehalten.
  • Zwischen dem Widerstan-d 16 und der Abtast- und Halteschaltung 18 ist ein Vorverstärker 17 eingesetzt, um den Signalpegel zu erhöhen.
  • Von der Abtast- und Halteschaltung wird der Meßwert zum Wärmeverbrauchszähler weitergegeben (Leitung 19).
  • Anstelle der Abtast- und Halteschaltung kann auch ein Digitalspeicher mit einem vorgeschalteten Analog-Digital-Wandler verwendet werden, wobei dann die MeEwerte in digitalisierter Form dem Wärmeverbrauchszähler zugeführt werden.
  • Während die Weiche 8 für die Temperaturmessung umgeschaltet ist, erzeugt die Steuerung (1) einen Abtastimpuls für die Abtast- und Halteschaltung, wodurch diese Schaltung den Temperaturmeßwert übernimmt und bis zur nächsten Abtastung behält.
  • Nach dieser Übernahme wird die Weiche 8 wieder umgestellt, das Temperaturmeßergebnis bleibt in der Abtast-und Halteschaltung erhalten.
  • Die Diode 20 ist eine übliche Schutzdiode, die die induktiven Überspannungen beim Abschalten des Schaltventils verhindert.
  • Die Diode 14 kann entfallen, wenn die als Temperaturfühler 15 eingesetzte Stromquelle so aufgebaut ist, daß sie in einer Richtung keinen oder nur einen geringen Strom durchläßt. Auch wenn als Temperaturfühler ein temperaturabhängiger Widerstand eingesetzt wird, der bedeutend hochohmiger ist als die Parallelverbindung der Diode 7 mit dem Widerstand 13, kann die Diode 14 entfallen, da dann der Temperaturfühler keinen nennenswerten Einfluß auf den Strom in der Durchlaßrichtung der Dioden 11, 7 und 12 hat.
  • Der Stromkreis des Temperaturfühlers soll viel hochohmiger sein, als der Stromkreis in Durchlaßrichtung der Dioden 11, 7 und 12. Wie schon erwähnt, wird dieser Unterschied durch den Einsatz des Widerstandes 13 noch verstärkt. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß schon beim seriellen Einfügen eines Widerstandes in die Temperaturfühler-Meßleitung, der viel kleiner ist als der Widerstand des Temperaturfühlers, der also die Temperaturmessung vernachlässigbar verfälscht, der Strom, der durch den Widerstand 13 fließt, so stark herabgesetzt wird, daß der Spannungsabfall auf diesem Widerstand nicht ausreichend ist, um den leitenden Zustand der Diode 7 zu erhalten. Dadurch sperren die Transistoren 4, 5 und 6 und das Schaltventil schließt.
  • Nehmen wir zum Beispiel an, daß der Widerstand des Temperaturfühlers nicht den Wert von 5 kOhm unterschreitet und daß der Widerstand 13 den Wert von 20 Ohm hat.
  • Beim seriellen Einfügen eines Widerstandes von 20 Ohm in die Temperaturfühler-Meßleitung wird das Ergebnis der Temperaturmessung um weniger als S20000100% = 0,4% verfälscht. Der Spannungsabfall auf der Parallelverbindung der Diode 7 mit dem Widerstand 13 sinkt aber auf weniger als 50% des vorherigen Wertes. Da die Diode nicht linear ist, leitet sie effektiv nicht mehr.
  • Noch günstiger ist die Situation bei Verwendung einer temperaturabhängigen Stromquelle als Temperaturfühler.
  • Noch größere Widerstände können seriell in die Meßleitung eingefügt werden, ohne daß eine nennenswerte Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit auftritt.
  • Der Widerstand 13 kann entfallen.
  • Die Umschaltung der Polarität für die Temperaturmessung hat, wie schon erwähnt, zur Folge, daß die Diode 7 stromlos ist und damit die Transistoren 4, 5 und 6 sperren. Da aber die für die Temperaturmessung und Übernahme des Ergebnisses durch die Abtast- und Halteschaltung notwendige Zeit sehr kurz ist (z.B. 100aus) und die Messungen im Vergleich zu dieser Zeit in großen Zeitabständen vorgenommen werden (z.B. 1 s), reagiert das Schaltventil wegen seiner mechanischen Trägheit auf diese kurzen Unterbrechungen des Stromflusses kaum, und es entsteht effektiv keine Beeinträchtigung seiner Funktion.
  • Andererseits verursachen die Temperaturmessungen in Zeitabständen solcher Größenordnung (Sekunden) wegen der Trägheit des Heizsystems keine nennenswerte Beeinträchtigung der Genauigkeit des Wärmeverbrauchszählers, vorausgesetzt, man verwendet eine dem Stand der Technik entsprechende Abtast- und Halteschaltung.
  • Im folgenden werden die mit der Erfindung erzielten Vorteile genauer erläutert.
  • Zu den Eingriffs- oder Beschädigungsmöglichkeiten an den Temperaturfühler-Meßleitungen gehören: 1. Unterbrechung.
  • 2. Kurzschluß.
  • 3. Einfügen eines elektrischen Widerstandes parallel.
  • 4. Einfügen eines elektrischen Widerstandes seriell.
  • 5. Ersatz- bzw. Simulationsschaltungen, die in die Leitungen eingebaut werden können.
  • Es muß zuerst betont werden, daß der Teil der Schaltung, der direkt am Heizkörper angebracht ist ("Heizkörperebene" in Fig.1), gegen Eingriffe geschützt werden muß, was aber einfach realisierbar ist, im Gegen satz zur Schutzmöglichkeit für die gesamte in der Wohnung befindliche Leitungslänge.
  • Bei Verwendung der Schaltung gemäß der Erfindung wird in den Fällen 1 und 2 der Heizkörper abgeschaltet, da sowohl bei Unterbrechung als auch bei Kurzschluß die Diode 7 stromlos ist und die Transistoren 4, 5 und 6 sperren.
  • Im Falle 3 wirkt sich die Veränderung zuungunsten des Verfälschenden aus, wenn ein Temperaturfühler verwendet wird, bei dem mit steigender Temperatur der durchfließende Strom ansteigt.
  • Die Reaktion beim seriellen Einfügen eines Widerstandes in die Meßleitung (Fall4) ist schon in der Funktionsbeschreibung diskutiert worden. Auch in diesem Fall schließt das Schaltventil.
  • Um sich gegen den Fall 5 abzusichern, kann in einer Ausgestaltung der Erfindung der Spannungsabfall auf den Dioden 7 und 12 und der Meßleitung überwacht werden (Fig.1, Meßschaltung 21).
  • Dieser Spannungsabfall wird bei der Durchlaßrichtung gemessen, die für die Übertragung des Steuersignals zum Stromkreis des Schaltventils vorgesehen ist.
  • Er ist, im Gegensatz zum Spannungsabfall auf dem Temperaturfühler, konstant.
  • Durch Messungen dieses Spannungsabfalls und Vergleich mit dem Soll-Wert kann festgestellt werden, ob bestimmte Toleranzgrenzen nicht überschritten werden, um gegebenenfalls die Stromversorgung des Heizkörperventils abzuschalten (in Fig.1 über die Steuerleitung 22).
  • Die erwähnte Meßschaltung kann durch Spannungsmessungen in verschiedenen Situationen und Vergleich der Ergebnisse mit den Soll-Werten zur Fehlersignalisierung und Wartung des Systems -verwendet werden, wenn der Spannungsversorgungsteil so ausgelegt wird, daß verschiedene Prüfspannungen und Prüfströme unter Kontrolle der Steuerung erzeugt werden können.
  • Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der zur Umschaltung der Polaritäten vorgesehene Schaltkreis (8 in Fig.1) und die Versorgung des Schaltventils (3 in Fig.1) für eine so langsame Umschaltung ausgelegt sind, daß in den angeschlossenen Stromkreisen keine nennenswerten Überspannungen oder Stromstöße auftreten. Dadurch können Qualitätsforderungen betreffend die verwendeten Bauelemente niedriger gehalten werden. Die Verlangsamung der Umschaltung läßt sich z.B. durch Verwendung von Kondensatoren in den entsprechenden Teilen der Schaltung realisieren. Der Strom wird nicht abrupt, sondern langsam verändert, es entstehen nur geringe induktive Überspannungen di (Ldt).
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Optokoppler verwendet, der ausgangsseitig mit einer Darlington-Schaltung bestückt ist. Dadurch wird die Anzahl der Bauelemente verringert, die elektrische Schaltung bleibt unverändert.
  • Eine weitereAusgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Optokoppler verwendet wird, der ausgangsseitig mit einem Thyristor bestückt ist. Solcher Optokoppler ist dann geeignet, wenn ein wechselstromgetriebenes Schaltventil (2) verwendet wird.
  • Eine Schaltung mit einem solchen Optokoppler ist in Fig.2 gezeigt. Es ist nur der Teil der Schaltung dargestellt, der an dem Heizkörper bzw. in seiner Nähe angebracht ist (Heizkörperebene), d.h. der Teil der Schaltung, der in Fig.1 links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 liegt. Die übrigen Teile der Schaltung bleiben wie in Fig.1' mit dem Unterschied, daß die Stromversorgung (3) des Schaltventils diesmal für Wechselstrombetrieb ausgelegt ist.
  • Der ausgangsseitige Thyristor (27) des Optokopplers liegt mit seiner Anode und seiner Katode in der Gleichstromdiagonale der Gleichrlchter-Srückenschaltung, die aus den Dioden 28, 29, 30 und 31 aufgebaut ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei ausgangsseitig antiparallel geschaltete Optokoppler verwendet, um den Wechselstrombetrieb des Schaltventils (2) zu ermöglichen.
  • In Fig.3 ist der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1) gezeigt.
  • Die Eingangsseiten der beiden Optokoppler sind in Reihe geschaltet (Dioden 7 und 34).
  • Jeder der beiden Thyristoren 32und 33 leitet eine Halbwelle des Wechselstroms, wenn die Dioden 7 und 34 leitend sind. Sind die Dioden 7 und 34 stromlos, so sperren die beiden Thyristoren.
  • Sowohl die Schaltung mit der Gleichrichterbrücke (Fig.2), als auch die Schaltung mit zwei ausgangsseitig antiparallel geschalteten Optokopplern (Fig.3) lassen sich auch mit Hilfe von Optokopplern realisieren, die ausgangssei tig mit einem Transistor bestückt sind.
  • Eine Schaltung mit zwei antiparallel geschalteten Optokopplern, die ausgangsseitig mit Transistoren bestückt sind, ist in Fig.4 gezeigt.
  • Die Eingangsseiten der beiden Optokoppler sind in Reihe geschaltet (Dioden 7 und 34). Jeder der beiden Transistoren35 und 36 mit den nachgeschalteten Darlington-Transistoren 37 und 38 leitet eine Halbwelle des Wechselstroms, wenn die Dioden 7 und 34 leitend sind.
  • Sind die Dioden 7 und 34 stromlos, so sperren die Transistoren, und es kann kein Wechselstrom fließen.
  • Die Dioden 39 und 40 schützen die Transistoren vor Durchbruch im gesperrten Zustand.
  • Beim Wechselstrombetrieb des Schaltventils (2), sowohl bei Verwendung der Gleichrichter-Brückenschaltung (wie in Fig.2), als auch bei Verwendung der Antiparallelschaltung (wie in Fig.3 und Fig.4), kann zur Stromverstärkung ein Triac benutzt werden.
  • In Fig.5 ist der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1) gezeigt und zwar mit einem ausgangsseitig mit Thyristor bestückten Optokoppler in einer Gleichrichter-Brückenschaltung.
  • Hier liefert der Thyristor 41 in der Brückenschaltung aus den Dioden 42, 43, 44 und 45 den Strom für die Steuerelektrode (Gate) des Triacs 46. Der widerstand 47 dient zur Strombegrenzung im Stromkreis der Steuerelektrode. Das dem Triac parallelgeschaltete RC-Glied (48, 49) wird wie üblich, bei induktiver Last verwendet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein ausgangsseitig mit einem Feldeffekt-Transistor bestückter Optokoppler verwendet.
  • Solch ein bilateraler FET-Optokoppler kann als ein elektronisch steuerbarer Widerstand betrachtet werden, dessen Ausgangswiderstandswert von einem isolierten Eingangsstrom über einen Widerstandsbereich von einigen hundert Ohm bis zu einigen hundert megaohm gesteuert wird (siehe Zeitschrift Und-oder-nor + Steuerungstechnik, Jahrgang 1979, Heft 5, Seiten 19 und 20).
  • Dieses Bauelement eignet sich sowohl für Gleichstrom- als auch für Wechselstrombetrieb.
  • In Fig.6 ist der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1) gezeigt, in dem der FET-Optokoppler für den Wechselstrombetrieb des Schaltventils (2) verwendet wird.
  • Der ausgangsseitige Feldeffekt-Transistor (50) des Optokopplers und der Widerstand 52 bilden eine Spannungsteilerschaltung. Ist die Diode 7 leitend, so ist der Ausgangswiderstand des Optokopplers so gering (einige hundert Ohm), daß auf dem Widerstand 52 eine ausreichende Starterspannung (Zündspannung) für den Triac 51 entstehen kann.
  • Ist die Diode 7 stromlos, so ist der Ausgangswiderstand des Optokopplers sehr hoch (einige hundert egaoh) und der Stromdurchgang durch den Triac kann nicht gestartet werden.
  • In Fig.7 ist der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1) gezeigt, in dem der FET-Optokoppler für den Gleichstrombetrieb des Schaltventils (2) verwendet wird.
  • Der ausgangsseitige Feldeffekt-Transistor (53) des Dptokopplers und der Widerstand 55 bilden eine Spannungsteilerschaltung. In die zum Schaltventil führende Leitung ist ein Transistor (54) mit seiner Kollektor- und seiner Emitter-Elektrode eingeschaltet. Die Basis des Transistors 54 ist zwischen der Ausgangsseite des Optokopplers und dem Widerstand 55 angeschlossen.
  • Die Spannungsteilerschaltunq (53, 55) ist der Reihenschaltung aus Transistor 54 und Schaltventil 2 parallel geschaltet. Bei kleinem Ausgangswiderstand des Optokopplers (Diode 7 leitend) leitet der Transistor 54.
  • Bei großem Ausgangswiderstand des Optokopplers (Diode 7 stromlos) verteilt sich die Spannung auf dem Spannungsteiler so, daß der Transistor 54 sperrt.
  • Die Spannungsteilerschaltung, die aus der Ausgangsseite eines Optokopplers und aus mindestens einem Widerstand besteht, kann auch bei Verwendung eines Triacs für Wechselstrombetrieb des Schaltventils (2) parallel zur Reihenschaltung aus Triac und Schaltventil angeschlossen werden. Der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25und 26 in Fig.1) ist in Fig.8 dargestellt.
  • Die Funktion ist hier ähnlich wie die der Schaltung aus Fig.6, mit dem Unterschied, daß nach dem Starten des Stromdurchgangs durch den -Triac (57) die Spannung auf dem Spannungsteiler (56, 58) nicht verringert wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Stromverstärker beim Gleichstrombetrieb anstelle eines Transistors bzw. einer Darlingtrn-Schaltung ein Leistungs-Feldeffekt-Transistor verwendet.
  • Der entsprechend veränderte Teil der Schaltung in der Heizkörperebene (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1) ist in Fig.9 dargestellt.
  • Der ausgangsseitige Feldeffekt-Transistor (59) des Optokopplers und der Widerstand 61 bilden eine Spannungsteilerschaltung. In die zum Schaltventil (2) führende Leitung ist ein Leistungs-MOS-Feldeffekt-Transistor mit seiner Drain- und seiner Source-Elektrode eingeschaltet. Die Steuerelektrode (Gate) des MOSFETs ist zwischen der Ausgangsseite des Optokopplers und dem Widerstand 61 angeschlossen. Die Spannungsteilerschaltung (59, 61) ist der Reihenschaltung aus MOSFET und Schaltventil 2 parallel geschaltet.
  • Bei kleinem Ausgangswiderstand des Optokopplers (Diode 7 leitend) ist die Spannung auf dem Widerstand 61 (die Spannung zwischen Gate und Source des MOSFETs) hoch genug, um einen Drainstrom zu bewirken, der das Schaltventil betätigt. Bei großem Ausgangswiderstand des Optokopplers (Diode 7 stromlos) verteilt sich die Spannung auf dem Spannungsteiler so, daß der MOSFET sperrt.
  • Der Vorteil des Leistungs-MOSFETs liegt unter anderem darin, daß er fast stromlos gesteuert werden kann, da in das Gate nur ein sehr geringer Leckstrom fließt. Das bedeutet in manchen Fällen einen verringerten Schaltungsaufwand.
  • Da die Entwicklung der FET-Optokoppler erst in ihren Anfängen steht, wird es in voraussehbarer Zukunft möglich sein, die Schaltventile direkt, ohne Stromverstärker, mit Hilfe eines ausgangsseitig mit Leistungs-FET bestückten Optokopplers zu betätigen. Einen solchen Leistungs-FET-Optokoppler hat z.B. die Firma General Electric vor kurzem angekündigt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung von nehr als einem Temperaturfühler pro Heizkörper (z.B. um Temperatur-Mitteluerte festzustellen oder Temperaturdifferenz-essungen durchzuführen) von mehreren Meßleitungen aus Signale zum Steuern der Ventilbetätigung übertragen werden, wobei die Ventilbetätigung vom gleichzeitigen Anstehen der über alle Meßleitungen zugeführten Signale abhängig ist.
  • Diese Funktion ist durch ausgangsseitige Reihenschaltung mehrerer Optokoppler, die sich eingangsseitig in verschiedenen Meßleitungen befinden, einfach realisierbar.
  • Eine solche Schaltungsanordnung ist in Fig.10 dargestellt. Es wird nur die Schaltung in der Heizkörperebene gezeigt (links von den Schnittstellenpunkten 23, 24, 25 und 26 in Fig.1). Da aber hier zwei Temperaturfühler (15 und 69) pro Heizkörper verwendet werden, wird der zweite Temperaturfühler über die Schnittstellenpunkte 71 und 72 und die Meßleitungen an eine zusätzliche Schaltung in der Wohnungsebene angeschlossen, die gleich aufgebaut ist, wie die Schaltung des ersten Temperaturfühlers (Schaltungsteile 16, 11, 17, 18, 21).
  • Die Steuerung (1) und die Stromversorgungsteile der Schaltung (Schaltungsteile 9 und 8) sind für beide Temperaturfühler gemeinsam. Die Stromversorgung (3) des Schaltventils bleibt unverändert.
  • Durch die Reihenschaltung der ausgangsseitigen Feldeffekt-Transistoren (62 und 63) der beiden Optokoppler wird das Schaltventil 2 erst dann betätigt, wenn beide Dioden 66 und 7 gleichzeitig leitend sind. Nur dann ist die Summe der Widerstände der beiden FETs (62 und 63) so gering, daß der Spannungsabfall äuf dem Widerstand 65 groß genug ist, um über die Gate-Elektrode des Leistungs-OSFETs (64) den Drainstromfluß zur Betätigung des Schaltventils zu bewirken.
  • Damit müssen beide Meßleitungen in Ordnung sein, um den Betrieb des Schaltventils zu ermöglichen.
  • Es sind Kombinationen der Merkmale der unterschiedlichen Ausgestaltungen der Erfindung möglich.
  • Zum Beispiel kann bei zwei Temperaturfühlern pro Heizkorper und einem wechselstromgetriebenen Schaltventil eine Variante aufgebaut werden, bei der zwei Optokoppler verwendet werden, die ausgangsseitig mit Thyristoren bestückt sind, die in Reihe geschaltet in der Gleichstromdiagonale einer Gleichrichterbrücke arbeiten.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung mehrerer parallel bzw. seriell verbundener Temperaturfühler je Heizkörper.
  • Die Schaltung gemäß der Erfindung bietet einige Vorteile im Vergleich zu der Lösung in der D-Patentanmeldung P 29 11 836.3 Durch die Trennung der Stromkreise des Temperaturfühlers und des Schaltventils, und ihre galvanische und induktive Entkopplung, ist es leichter, zwei Systeme (Wärmeverbrauchszähler und automatischer Betrieb der Heizkörperventile) unabhängig voneinander aufzubauen, bzw. zwei solche schon existierende Systeme aneinander anzupassen.
  • Außerdem ist hier ein Wechselstrombetrieb des Heizkörperventils möglich.
  • Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit, mit der bei mehreren Temperaturfühlern pro Heizkörper von mehreren MeEleitungen aus über Optokoppler Signale zum Steuern der Ventilbetätigung übertragbar sind, und die Einfachheizt, mit der durch ausgangsseitige Reihenschaltung mehrerer Optokoppler die Ventilbetätigung vom gleichzeitigen Anstehen mehrerer solcher Signale abhängig gemacht werden kann.
  • Der zusätzliche Vorteil der Schaltung gemäB der Erfindung liegt darin, daß die Temperaturfühler nur impulsweise arbeiten und dadurch ihre Eigenerwärmung sehr gering ist.
  • Damit ist höhere Meßgenauigkeit möglich.

Claims (17)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e e Elektrische Schaltung für einen Wärmeverbrauchszähler mit mindestens einem im Bereich jeweils eines Heizkörpers angeordneten Temperaturfuhler, dessen Meßwerte mittels einer Meßleitung elektrisch zu dem Wärmeverbrauchszähler zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper zur Vorgabe des Wärmezuflusses ein elektrisch betätigbares Ventil aufweist und daß die zur Betätigung des Ventils erforderliche Leistung jeweils mitteIs eines Signals steuerbar ist, das durch die Temperaturfühler-Meßleitung übertragen wird.
  2. 2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler-Meßleitung Bestandteil eines für unterschiedliche Stromrichtungen ausgelegten Stromkreises ist und daß die an der Meßleitung anstehende Polarität für die Übertragung von Meßwerten des Temperaturfühlers zeitweise in die eine Durchlaßrichtung umgeschaltet ist, während die andere Durchlaßrichtung für die Übertragung des Steuersignals vorgesehen ist.
  3. 3. Elektrische Schaltung nach Anspruch'2, dadurch gekennzei-chnet, daß der Widerstand des Stromkreises index für die Übertragung des Steuersignals vorgesehenen Durchlaßrichtung wesentlich kleiner ist als in der anderen Durchlaßrichtung.
  4. 4. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die für die Temperaturmessungen im Stromkreis des Temperaturfühlers verwendeten Widerstände zumindest teilweise mit Dioden überbrückt werden, deren Durchlaßrichtung der für die Übertragung des Steuersignals vorgesehenen Durchlaßrichtung entspricht.
  5. 5. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Temperaturfühler über die Meßleitung geleitete elektrische Meßwert direkt oder über einen Vorverstärker einem Speicher zugeführt wird, der entweder den Meßwert analog oder mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers digital speichert.
  6. 6..Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Umschaltung der Polaritäten vorgesehener Schaltkreis für eine so langsame Umschaltung ausgelegt ist, daß in den an die Meßleitung angeschlossenen Stromkreisen und in dem das Schaltventil versorgenden Stromkreis keine nennenswerten Überspannungen oder Stromstöße auftreten.
  7. 7. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsversorgungsteil einen mit der Meßleitung verbindbaren Prüfspannungsausgang enthält und daß der sich bei Beaufschlagung der Meßleitung mit dieser Prüfspannung ergebende Spannungs- oder Stromwert auf eine Soll-Ist-Wert-Vergleichsschaltung geschaltet ist.
  8. 8. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Steuersignal führende Stromkreis gegenüber demjenigen Stromkreis, der die zur Ventilbetätigung erforderliche elektrische Leistung führt, induktiv und galvanisch entkoppelt ist.
  9. 9. Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entkopplung dieser Stromkreise ein Optokoppler dient.
  10. 10. Elektrische Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler ein ausgangsseitig mit einem Feldeffekt-Transistor oder mit einem Thyristor bestückter Optokoppler ist.
  11. 11. Elektrische Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Optokoppler ausgangsseitig eine Stromverstärkerschaltung nachgeschaltet ist.
  12. 12. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Betrieb des Schaltventils mit Wechselspannung entweder ein Optokoppler mit nachgeschalteter Gleichrichter-Brückenschaltung oder aber zwei Optokoppler in ausgangsseitiger Antiparallelschaltung vorgesehen sind, wobei die Eingangsseiten der beiden Optokoppler in Reihe geschaltet sind.
  13. 13. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite des Optokopplers und mindestens ein Widerstand Bestandteil einer Spannungsteilerschaltung sind, daß in die zum Schaltventil führende Leitung ein Transistor mit seiner Kollektor-und seiner Emitter-Elektrode eingeschaltet ist und daß die Basis des Transistors zwischen der Ausgangsseite des Optokopplers und dem Widerstand angeschlossen ist, wobei die Spannungsteilerschaltung der Reihenschaltung aus Transistor und Schaltventil parallel geschaltet ist.
  14. 14. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite des Optokopplers und mindestens ein Widerstand Bestandteil einer Spannungsteilerschaltung sind, daß in die zum Schaltventil führende Leitung ein Feldeffekt-Transistor mit seiner Drain- und seiner Source-Elektrode eingeschaltet ist und daß die Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors zwischen der Ausgangsseite des Optokopplers und dem Widerstand angeschlossen ist, wobei die Spannungsteilerschaltung der Reihenschaltung aus Feldeffekt-Transistor und Schaltventil parallel geschaltet ist.
  15. 15. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite des Optokopplers und mindestens ein Widerstand Bestandteil einer Spannungsteiler schaltung sind, daß in die zum Schaltventil führende Leitung ein Triac mit seiner Anode 1- und seiner Anode 2-Elektrode eingeschaltet ist und daß die Steuerelektrode des Triacs zwischen der Ausgangsseite des Optokopplers und dem Widerstand angeschlossen ist, wobei die Spannungsteilerschaltung der Reihenschaltung aus Triac und Schaltventil parallel geschaltet ist.
  16. 16. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer, über eine weitere Meßleitung angeschlossener Temperaturfühler vorgesehen ist, daß auch durch diese Meßleitung ein Signal zum Steuern der Ventilbetätigung übertragbar ist und daß die Ventilbetätigung vom gleichzeitigen Anstehen der über beide Meßleitungen zugeführten Signale abhängig ist.
  17. 17. Elektrische Schaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in denjenigen Stromkreis, der die für die Ventilbetätigung erforderliche elektrische Leistung führt, mindestens ein zweiter Optokoppler ausgangsseitig mit dem Ausgang des ersten Optokopplers in Reihe eingeschaltet ist.
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