DE3032390A1

DE3032390A1 - Elektrischer uhrenthermostat

Info

Publication number: DE3032390A1
Application number: DE19803032390
Authority: DE
Inventors: John M. Minneapolis Minn. Whitney
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1980-08-28
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE3032390C2; SE447513B; CA1157926A; US4248375A; JPH0238613U; JPS5636715A; SE8006053L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Uhrenthermostaten nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Aus der US-PS 2 558 617 ist eine Vorrichtung mit einem Uhrenthermostat bekannt, durch die die Temperatur in einem Raum während bestimmter Zeitperioden auf einer vorgegebenen Normaltemperatur gehalten wird und bei der die geregelte Temperatur zur Nacht oder während anderer vorgewählter Zeitperioden aus Gründen des Komforts und der Energieeinsparung auf einen etwas erniedrigten Wert eingestellt wird. In derartigen Uhrenthermostaten sind im allgemeinen zwei Hebel für die Auswahl der einstellbaren Normaltemperatur und für die Nacht-Absenkungstemperatur vorgesehen. An dem zweiten Hebel läßt sich somit unmittelbar die Absenkungstemperatur ablesen. Bei der bekannten Vorrichtung kann es passieren, daß bei vorgegebener Nachtabsenkung und bei einer Einstellung der aufrechtzuerhaltenden Normaltemperatur auf einen relativ geringen Wert die während der Nachtabsenkung auftretende Temperatur Werte erreicht, bei denen die Heizung einfrierenkann .

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung _r einen elektrischen Uhrenthermostaten der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei einer niedrig eingestellten Normaltemperatur die sich während der Nachtabsenkung ergebende Temperatur keinen zu geringen Wert einnimmt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Uhrentherrrrostaten mit einer Temperaturauswahleinrichtung für die Auswahl der in einem Raum aufrechtzuerhaltenden Normaltemperatur und- mit einer Einrichtung zur Begrenzung der niedrigsten Temperatur, die in einem Raum während der Nachtabsenkung aufrechterhalten wird. Eine Abweichungsauswahleinrichtung ist vorgesehen, um eine Temperaturabweichung bzw. Rückstellung gegenüber der Normaltemperatur während einer durch eine Zeitsteuervorrichtung eingestellten Zeit vorzugeben. Wenn somit die durch die Auswahleinrichtung

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eingestellte Abweichungstemperatur 1O°C beträgt und die eingestellte Normaltemperatur einen Wert von 21⁰C besitzt, so wird die während der ausgewählten Absenkungszeit aufrechtzuerhaltende Temperatur einen Wert von 11⁰C besitzen. Um zu verhindern, daß die Absenkungstemperatur bei einer niedrigen Einstellung der Normaltemperatur zu gering wird, sind Verbindungsmittel zwischen der Auswahleinrichtung für die Normaltemperatür und der Auswahleinrichtung für die Abweichungsteiuperatur vorgesehen, so daß bei einer Einstellung der Auswahleinrichtung für die Normaltemperatur auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Wertes die Auswahleinrichtung für die Abweichungstemperatur in einer solchen Weise verstellt wird, daß die Temperaturabweichung vermindert wird. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der Raumtemperatur unterhalb eines bestimmten Sicherheitswertes während einer Temperatur-Absenkungsperiode verhindert, falls der Hausbesitzer die Auswahleinrichtung für die Normaltemperatur auf einen zu geringen Wert einstellt.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Uhrenthermostaten zur Steuerung eines Brenners für die Aufrechterhaltung der Temperatur in einem Raum;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in dem Uhrenthermostaten verwendeten bevorzugten Vorrichtung für die Auswahl der Normaltemperatur und der Tempera tür abwe ichung;.

Fig. 3 eine Darstellung des in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten Potentiometers;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht des Potentiometers gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein schematisches Schaltungsschema des erfindungsgemäßen Uhrenthermostaten; und

Fig. 6 ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltkreise des Uhrenthermostaten gemäß Fig. 5.

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Gemäß Fig. 1 dient der Uhrenthermostat 10 dem Anschluß an einen Brenner 11 zwecks Steuerung der Temperatur in einem Raum 12. Der Uhrenthermostat 10 besitzt eine Zeitsteuereinrichtung 13, wie beispielsweise eine mechanische oder elektrische Uhr, eine Tempera turauswahleinrichtung 14 für die Auswahl der zu regelnden Normaltemperatur und eine Abweichungsauswahleinrichtung 15

für die Auswahl des Abweichungsbetrages

bzw. der Absenkung gegenüber der Normaltemperatur während vorbestimmter Zeitperioden. Wie ersichtlich, ist die Temperaturauswahleinrichtung auf 21⁰C eingestellt, so daß eine temperaturempfindliche Einrichtung 20, beispielsweise ein temperaturabhängiges Widerstandselement den Ofen 11 so steuert, daß eine Temperatur von 21⁰C in dem Raum 12 aufrechterhalten wird. Die Abweichungsauswahleinrichtung 15 ist auf 8°C eingestellt, so daß beim Eintritt in eine vorbestimmte Zeitperiode die eingestellte Normaltemperatur gegenüber 21⁰C um 8°C abgesenkt wird, wodurch sich eine Raumtemperatur von 13⁰C ergibt.

Gemäß Fig. 2 ist die Temperaturauswahleinrichtung 14 und die Temperaturabweichung-Auswahleinrichtung 15 schematisch dargestellt. Die Temperaturauswahleinrichtung umfaßt einen Einstellknopf 25, der über eine Welle 24 auf einen Abgriffarm 23 einwirkt. Der Abgriffarm 23 schleift auf einem Widerstandselement 22 eines Potentiometers 21. Der Einstellknopf 25 dient der Auswahl der Normaltemperatur, indem eine Marke 30 auf die geeignete Temperatur auf einer Skalenplatte 31 eingestellt wird. Durch die Position des Abgriffarmes 23 auf dem Potentiometer 21 wird der Temperatursollwert ausgewählt. Die Temperaturabweichung wird durch ein Potentiometer 3 2 vorgegeben, welches ein Widerstandselement 33 besitzt, auf welchem ein Abgriffarm 34 entlanggleitet, der über einen Hebel 35 mit der Temperaturauswahleinriehtung 15 verbunden ist. Durch Bewegung der Einrichtung 15 in die geeignete Stellung auf einer Skala 40 wird die Temperatürabweichung bzw. Absenkung vorgegeben, indem der Abgleich eines Brückenschaltkreises 52 verändert wird.

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Eine Verbindungseinrichtung 41 ist zwischen dem Einstellknopf und dem Hebel 15, 35 der AbweichungSauswahleinrichtung vorgesehen, so daß bei einer Einstellung des Einstellknopfes 25 auf eine niedrige Temperatur, wie beispielsweise 10⁰C die Verbindungseinrichtung 41 das Einstellglied 15 ergreift und die Temperaturauswahleinrichtung im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Auf diese Weise wird die Temperaturabweichung vermindert, so daß die Temperaturabsenkung während der vorbestimmten Zeitperiode nicht auf einen zu niedrigen Wert erfolgt.

Das spezielle in Fig. 2 verwendete Potentiometer ist in den Figuren 3 und 4 näher dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist die Welle mit dem Abgriffarm 23 verbunden, um diesen zu bewegen, wenn eine Temperaturauswahl durch den mit der Welle verbundenen "und hier nicht dargestellten Einstellknopf 25 erfolgt. Ein Einstellglied 41 ist der Welle 24 zugeordnet und mit der rückseitigen Platte verbunden, wobei das Einstellglied 41 im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, wenn der Temperaturauswahlknopf 25 in Richtung auf eine niedrige Temperatur bewegt wird. Auf der Welle 24 ist ein Element 44 gelagert, das einen Potentiometerabgriff 34 und einen zugeordneten Abgriffarm 45 trägt. Mit dem Element 44 ist der Hebel 35 und die Temperaturabweichung-Auswahleinrichtung 15 verbunden. Wenn das Einstellglied 41 im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, so gelangt es mit dem Hebel 35 in Eingriff und bewegt die Temperaturabweichung-Auswahleinrichtung im Gegenuhrzeigersinn, wie dies in Fig. 2 schematisch veranschaulicht ist.

Der elektronische Uhrenthermostat 10 ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, wobei er über einen Zweileiter-Steuerschaltkreis an eine Last, in diesem Fall an ein Gasventil bzw. an einen Brenner 11 angeschlossen ist. Die Netzspannung wird durch einen Transformator 51 geliefert, der in der Nähe des Brenners angeordnet ist und an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Der Thermostat 10 besitzt einen Widerstand 20 mit negativem Temperaturkoeffizdenten, der mit der Raumtemperatur seinen Widerstand verändert. Der Widerstand 20 ist an einen Brückenschaltkreis 52 angeschlossen, um ein Eingangssignal am Eingang 53 eines Thermostat-

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Steuerschaltkreises 54 zu liefern. Der Steuerschaltkreis 54 arbeitet auf ein Relais 55, das seinerseits einen Schalter 60 betätigt, um die angeschlossene Last zu steuern. Der Thermostat-Steuerschaltkreis 54 erhält einen Impuls über eine Leitung 62 von der elektronischen Digitaluhr 63 in bekannter Weise zugeführt und er betätigt in Abhängigkeit von dem Temperaturabgleich des Brückenschaltkreises 52 das Relais 55, um die Last 11 zu betätigen.

Der Thermostat-Steuerschaltkreis 54 erhält ebenso wie der integrierte Takt/Programmierschaltkreis 63 Spannung von der Spannungsquelle 51 in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Schalters zugeführt. Der integrierte Schaltkreis 6 3 wird durch eine herkömmliche Tastatur 65 gesteuert und liefert auf einer Digitalanzeige 70 eine digital ablesbare Anzeige.

Der Sollwert des Thermostat-Steuerschaltkreises 54 wird durch das Potentiometer 21 verändert, wenn der Abgriffarm 23 über den Sollwert-Einstellknopf 25 verschoben wird. Die Absenkung wird durch das Potentiometer 3 2 in Abhängigkeit von der Stellung des Gliedes 15 vorgegeben.. Der elektronische Thermostatteil liefert die Steuerung: für das Relais 55 in Abhängigkeit von dem- durch das Potentiometer 21 ausgewählten Sollwert. Wenn- der gewünschte Sollwert durch Positionierung des Abgriffarmes 23 ausgewählt ist und die Temperatur an dem Widerstandselement 20 die ausgewählte Temperatur übersteigt, so wird der Schalter 60 geöffnet, um den Brenner bzw. die Last 11 von der Spannung—abzutrennen.

Der Uhrenthermostat kann über die Tastatur 65 hinsichtüch der

in

geeigneten Zeitperioden eingestellt werden, denen die-verschiedenen Temperaturpegel durch den Thermostat-Steuerschaltkreis aufrechtzuerhalten sind. Die Digitalanzeige 70 zeigt die Uhrzeit an. Diese Zeit entspricht der tatsächlichen Tageszeit beim Betrieb des Uhrenthermostaten und während der Programmierung des Schaltkreises 63 wird die Anzeige benutzt, um die Zeit anzuzeigen, die in das Programm eingefügt wird. Im tatsächlichen Betrieb kann der integrierte Schaltkreis 63 mittels der Tastatur 65 programmiert

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werden, um während einer bestimmten Tageszeitperiode eine Normaltemperatur aufrechtzuerhalten und um während einer nächtlichen Zeitperiode die Temperatur gegenüber dem eingestellten Normalwert abzusenken.

Gemäß Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des integrierten Schaltkreises 63 dargestellt. Die an die verschiedenen Leitungen angeschriebene Zahl veranschaulicht jeweils die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Verbindungsleitungen· Dem integrierten Schaltkreis 63 wird Spannung von einer Spannungsversorgungsquelle 64 über einen Spannungsverteilungsschaltkreis 71 zugeführt. Der Schaltkreis 63 liefert alle 10 Sekunden einen Impuls über die Leitung 72 an den Thermostat-Steuerschaltkreis 54. Ferner werden diese Impulse der Einrichtung 75 zugeführt, um alle Minute einen Impuls durch den Zähler 74 zu liefern, alle 10 Min. einen Impuls von dem Zähler 75 zu liefern, jede Stunde einen Impuls von dem Zähler 80 zu liefern und jeden Tag einen Impuls von dem Zähler 81 zu liefern. Diese Impulse werden der Multiplexereinrichtung 82 zugeführt, die das binär codierte entsprechende Signal der Wandlereinrichtung" 83 zuführt. Von der Wandlereinrichtung 83 werden- die Signale über die Flüssigkeitskristall-Treiberschaltung 84 der Digitalanzeige 70 zugeführt. Mittels des Steuerschaltkreises 90, der an die Tastatur 65 angeschlossen ist, werden über den Ausgang 91 die verschiedenen Freigabe- und Multiplexereinrichtungerr gesteuert, um in Registern 93 die verschiedenen Tageszeiten zu speichern, an denen die Temperatur auf die verschiedenen gegenüber der Normaltemperatur unterschiedlichen Pegel zu verschieben ist. Eine Speicher-Steuereinrichtung 95 steuert den Vergleich, der in dem Register 95 gespeicherten Zeiten mit der tatsächlichen Zeit der Einrichtung 73, um die Ausgangssteuerung 101 zu betätigen und ein Ausgangssignal am Ausgang 66 zu liefern, das an den thermostatischen Steuerschaltkreis angeschlossen ist. Das Ausgangssignal auf der Leitung 66 besitzt einen hohen bzw. niedrigen Signalpegel, um mit diesem eine Narmaltemperatur oder eine Energiespartemperatur zu steuern. Ein Oszillator 103 liegt über die Spannungsverteilungsschaltung 71 an einer Gleich-

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spannung, um die Spannung für die Steuerung 90 sowie den Takt zu liefern, wenn keine Spannung durch die Spannungsquelle verfügbar ist.

Im Betrieb wird der integrierte Taktprogrammierer 63 durch Auswahl verschiedener Zeiten über die Tastatur 65 und Eingabe dieser Zeiten in das Schieberegister 93 so eingestellt, daß bei Übereinstimmung der tatsächlichen von der Einrichtung 73 gelieferten Zeit mit der in dem Register 93 gespeicherten Zeit das Ausgangssignal des thermostatischen Steuerschaltkreises verschiedene Temperaturpegel in dem durch den Widerstand 20 überwachten Raum einstellt, wobei die über die Einstellvorrichtung 15 eingestellte Abweichung berücksichtigt wird.

Wenn ein Hausbesitzer eine bestimmte Abweichungs- bzw. Absenkungstemperatur durch Einstellung der Einstellvorrichtung 15 ausgewählt hat, so wird die durch den Einstellknopf 25 und das Potentiometer 21 eingestellte Normaltemperatur jedesmal um den Absenkungsbetrag zurückgestellt, wenn die durch den Taktschaltkreis vorgegebene Zeit den Zeitpunkt der Absenkung erreicht. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Stellung wird eine Absenkung um 8⁰C vorgegeben. Bei einer Einstellung der Normaltemperatur über den Einstellknopf- 25 auf 21⁰C ergibt sich somit eine auf 13⁰C abgesenkte Temperatur während der ausgewählten Zeitperiode.

Mit dem einzigen Temperatursollwert-Einstellknopf 25 kann beispielsweise der Hausbesitzer beim Verlassen des Hauses für das Wochenende oder längere Ferien die Temperatur in dem Raum bzw. in dem Haus auf einen sehr viel geringeren Sollwert einstellen. Die niedrigste Temperatur, die während der Absenkungszeit aufrechterhalten werden kann,ist begrenzt. Es sei angenommen, daß der Sollwert-Einstellknopf 25 auf 10⁰C eingestellt sei. Dem Hausbesitzer ist unter Umständen nicht erkennbar, daß bei einer Absenkung um 8⁰C die Raumtemperatur während der Absenkungsperiode auf 2°C herunterfällt. Dies kann zu einem Einfrieren

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der Wasserleitungen in den Wänden des Hauses führen. Durch
eine Verschiebung des Mitnehmers 41 bei einer Einstellung des Einstellknopfes 25 auf eine niedrige Temperatur ergreift dieser Mitnehmer 41 das Einstellglied 15 und bewegt den Hebel 35 im
Gegenuhrzeigersinn, wodurch die Absenkungstemperatur? in Richtung auf den Wert Null verstellt wird. Die Auswirkung der Bewegung des Mitnehmers 41 auf die Abweichungs-Auswahleinrichtung 15
hängt von der Stellung des Mitnehmers 41 ab, wobei durch eine Bewegung des· Einstellknopfes 25 im Gegenuhrzeigersinn der Einfluß vergrößert wird.

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Claims

HONEYWELL INC. 27. August 1980

Honeywell Plaza 1007698 Ge

Minneapolis, Minn., USA Hz/de

Elektrischer Uhrenthermostat

Patentansprüche:

/ 1.\Elektrischer Uhrenthermostat mit ersten Einstellmittel]! für \y die Auswahl der in einem Raum aufrechtzuerhaltenden Normaltemperatur, mit zweiten Einstellmitteln zur Vorgabe einer gewünschten Temperaturabweichung von der gewählten Normaltemperatur und mit einem elektrischen Zeitgebermechanismus für die Vorgabe einer bestimmten Zeitperiode, während welcher die Temperatur um die vorgegebene Temperaturab'weichung von der eingestellten Normaltemperatur abweichen soll, gekennzeichnet durch Verbindungsmittel (41) zwischen den ersten Einstellmitteln (25) und den zweiten Einstellmitteln (15), um bei einer Bewegung der ersten Einstellmittel auf eine vorbestimmte Temperatureinstellung die zweiten Einstellmittel in eine vorbestimmte Stellung zu bewegen.
2. Uhrenthermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Einstellmittel (25) die in einem Raum während der Heizung aufrechtzuerhaltende Temperatur vorgeben, daß die zweiten Einstellmittel (15) den Temperaturbetrag vorgeben, "~um den die eingestellte Temperatur während bestimmter Zeitperioden durch den Zeitgebermechanismus (13) zurückgestellt werden kann, .um Energie durch Aufrechterhaltung einer geringeren Temperatur zu sparen, und daß die

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Verbindungsmittel (41) die Rückstellwirkung reduzieren, wenn die durch die ersten Einstellmittel (25) eingestellte aufrechtzuerhaltende Temperatur zu einer solch geringen Temperatur führen würde, daß ein Einfrieren der Heizung auftreten könnte.
3. Uhrenthermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten Einstellmittel einen Knopf (25) aufweisen, der über ein Potentiometer (22,23) auf einen Temperatursteuerkreis

(10) einwirkt,

daß die zweiten Einstellmittel eine Handbetätigungseinrichtung

(15) umfassen, die auf ein zweites Potentiometer (33,34) des Temperatursteuerkreises (10) einwirkt, um den Betrag der Temperaturrückstellung einzustellen und

daß die Verbindungsmittel aus einem Hebel (41) bestehen, der den Knopf (25) mit der Handbetätigungseinrichtung (15) verbindet, um die Handbetätigungseinrichtung auf einen geringeren Differenzwert einzustellen, wenn durch den Knopf eine niedrige Temperatur vorgewählt wird.

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