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Elektrische Schaltung für einen Wärmeverbrauchszähler
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Die Heizkostenverteilung läßt sich mit Hilfe elektrischer bzw. elektronischer
Wärmeverbrauchszähler durchführen.
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Dabei werden elektrische Meßfühler für Temperaturmessungen verwendet.
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Solche Wärmeverbrauchszähler haben mehrere Vorteile.
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Unter anderem läßt sich der Wärmeverbrauch einer Wohnung an einer
Stelle, die außerhalb der Wohnung liegt, ermitteln, ähnlich wie beim Elektrozähler.
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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.
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Die elektrischen Leitungen lassen sich mit einem vertretbaren Aufwand
vor solchen Eingriffen nicht schützen.
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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.
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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.
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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.
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Die Aufgabe der hier beschriebenen Erfindung ist es, die Möglichkeit
einer durch Einwirkung auf die Meßleitungen verursachten Verfälschung der Meßergebnisse
eines Wärmeverbrauchszählers auszuschließen.
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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.
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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.
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Der betroffene Heizkörper wird abgeschaltet, wodurch zwei wichtige
Ziele erreicht werden 1. Der Bewohner ist selbst daran interessiert, den ursprünglichen
Zustand wieder herzustellen.
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2. Es entstehen keine unerfaßten Gebühren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.l dargestellt und
wird im folgenden näher beschrieben.
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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.
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Die Steuerung (1) ist aber für alle Heizkörper gemeinsam. Sie ist
entweder mit Hilfe festverdrahteter Logik oder mit Hilfe eines Mikroprozessors aufgebaut.
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Auch die Stromuersorgungen sind für mehrere Heizkörper gemeinsam.
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Im oberen Teil der Fig.1 ist das Heizkörperventil (2) (das im weiteren
als Schaltventil bezeichnet wird) und dessen Stromversorgung (3) gezeigt.
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Im Stromkreis des Schaltventils befinden sich die Transistoren 4,5
und 6 in einer Darlington-Schaltung.
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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.
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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.
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Als Weiche 8 kann z.B. ein Relais mit Umschaltekontakt oder eine dieses
Relais ersetzende Transistorschaltung verwendet werden.
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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.
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Die Diode 14 ist gesperrt und der Temperaturfühler 15 stromlos.
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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.
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Der Spannungsabfall auf dem Widerstand 13 muß so hoch sein, daß die
Diode 7 leitend ist.
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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).
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Die Diode 12 schützt die Diode 7 vor zu hoher Sperrspannung und verhindert
den Stromfluß durch den Widerstand 13.
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Die Temperatur wird durch die Messung des Spannungsabfalls auf dem
Widerstand 16 ermittelt.
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Als Temperaturfühler 15 können z.B. ein temperaturabhängiger Widerstand
oder eine temperaturabhängige Konstantstromquelle verwendet werden.
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Die Spannung auf dem Widerstand 16, die von der Temperatur des Temperaturfühlers
abhängig ist, wird mit Hilfe der Abtast- und Halteschaltung 18 festgehalten.
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Zwischen dem Widerstan-d 16 und der Abtast- und Halteschaltung 18
ist ein Vorverstärker 17 eingesetzt, um den Signalpegel zu erhöhen.
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Von der Abtast- und Halteschaltung wird der Meßwert zum Wärmeverbrauchszähler
weitergegeben (Leitung 19).
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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.
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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.
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Nach dieser Übernahme wird die Weiche 8 wieder umgestellt, das Temperaturmeßergebnis
bleibt in der Abtast-und Halteschaltung erhalten.
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Die Diode 20 ist eine übliche Schutzdiode, die die induktiven Überspannungen
beim Abschalten des Schaltventils verhindert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Noch günstiger ist die Situation bei Verwendung einer temperaturabhängigen
Stromquelle als Temperaturfühler.
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Noch größere Widerstände können seriell in die Meßleitung eingefügt
werden, ohne daß eine nennenswerte Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit auftritt.
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Der Widerstand 13 kann entfallen.
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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.
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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.
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Im folgenden werden die mit der Erfindung erzielten Vorteile genauer
erläutert.
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Zu den Eingriffs- oder Beschädigungsmöglichkeiten an den Temperaturfühler-Meßleitungen
gehören: 1. Unterbrechung.
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2. Kurzschluß.
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3. Einfügen eines elektrischen Widerstandes parallel.
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4. Einfügen eines elektrischen Widerstandes seriell.
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5. Ersatz- bzw. Simulationsschaltungen, die in die Leitungen eingebaut
werden können.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Dieser Spannungsabfall wird bei der Durchlaßrichtung gemessen, die
für die Übertragung des Steuersignals zum Stromkreis des Schaltventils vorgesehen
ist.
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Er ist, im Gegensatz zum Spannungsabfall auf dem Temperaturfühler,
konstant.
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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).
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei ausgangsseitig
antiparallel geschaltete Optokoppler verwendet, um den Wechselstrombetrieb des Schaltventils
(2) zu ermöglichen.
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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.
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Die Eingangsseiten der beiden Optokoppler sind in Reihe geschaltet
(Dioden 7 und 34).
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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.
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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.
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Eine Schaltung mit zwei antiparallel geschalteten Optokopplern, die
ausgangsseitig mit Transistoren bestückt sind, ist in Fig.4 gezeigt.
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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.
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Sind die Dioden 7 und 34 stromlos, so sperren die Transistoren, und
es kann kein Wechselstrom fließen.
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Die Dioden 39 und 40 schützen die Transistoren vor Durchbruch im gesperrten
Zustand.
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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.
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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.
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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.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein ausgangsseitig
mit einem Feldeffekt-Transistor bestückter Optokoppler verwendet.
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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).
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Dieses Bauelement eignet sich sowohl für Gleichstrom- als auch für
Wechselstrombetrieb.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei großem Ausgangswiderstand des Optokopplers (Diode 7 stromlos)
verteilt sich die Spannung auf dem Spannungsteiler so, daß der Transistor 54 sperrt.
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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.
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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.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Stromverstärker
beim Gleichstrombetrieb anstelle eines Transistors bzw. einer Darlingtrn-Schaltung
ein Leistungs-Feldeffekt-Transistor verwendet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Funktion ist durch ausgangsseitige Reihenschaltung mehrerer
Optokoppler, die sich eingangsseitig in verschiedenen Meßleitungen befinden, einfach
realisierbar.
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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).
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Die Steuerung (1) und die Stromversorgungsteile der Schaltung (Schaltungsteile
9 und 8) sind für beide Temperaturfühler gemeinsam. Die Stromversorgung (3) des
Schaltventils bleibt unverändert.
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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.
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Damit müssen beide Meßleitungen in Ordnung sein, um den Betrieb des
Schaltventils zu ermöglichen.
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Es sind Kombinationen der Merkmale der unterschiedlichen Ausgestaltungen
der Erfindung möglich.
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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.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung mehrerer parallel
bzw. seriell verbundener Temperaturfühler je Heizkörper.
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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.
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Außerdem ist hier ein Wechselstrombetrieb des Heizkörperventils möglich.
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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.
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Der zusätzliche Vorteil der Schaltung gemäB der Erfindung liegt darin,
daß die Temperaturfühler nur impulsweise arbeiten und dadurch ihre Eigenerwärmung
sehr gering ist.
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Damit ist höhere Meßgenauigkeit möglich.