DE3106761C2

DE3106761C2 - Stelleinrichtung für Heizungsregler

Info

Publication number: DE3106761C2
Application number: DE3106761A
Authority: DE
Inventors: Volker Zug Eckstein
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1987-05-07
Also published as: IT8219415A0; FR2499262A3; IT1149702B; DE3106761A1; FR2499262B3; CH652517A5

Abstract

Stelleinrichtung mit Stellorganen und mit einem Anzeige organ für die Arbeitskennlinie. Deren Verlauf wird durch Verstellen der elektrischen Werte von zwei Schiebepotentiometern unabhängig voneinander verändert. Sie steuern zwei logische Schaltungen (1, 2) eines Mikro-Prozessors, deren Ausgänge (5, 8) eine dritte logische Schaltung (3) mit einem Ausgang (11) für einen Vorlauf-Sollwertregler steuern, wobei die erste Schaltung (1) die zweite (2) beeinflußt. Weitere Eingänge der logischen Schaltungen (1, 2, 3) sind für Stell- und Meßwerte für die Raumtemperatur und den Windeinfluß bestimmt. Die logischen Schaltungen (1, 2, 3) arbeiten digital und enthalten Additions- und Multiplikationsglieder und die dritte Schaltung (3) zudem einen Komplementierer. Ein Schreib-Lese-Speicher wird von ihnen gemeinsam benützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung für Heizungsregler der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Stelleinrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 26 51 560). Die Stelleinrichtung ermöglicht die Einstellung der Steilheit und Lage des zwischen zwei bestimmten Punkten angenähert linearen Verlaufs der Arbeitskennlinie des witterungsabhängigen Heizungsreglers mittels je eines Stellorgans. Anzeigeorgane zeigen die Steilheit und Lage der Arbeitskennlinie an. Darüber hinaus ist eine Stelleinrichtung bekannt (CH-PS 5 27 465). Bei dieser Stelleinrichtung sind die Stellorgane für die Einstellung der Steilheit und für die Parallelverschiebung der Kennlinie mechanisch miteinander gekoppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen mechanischen Mitteln unter Vermeidung der Zwangskupplung der Stellorgane mit der Einstellung an zwei Punkten die jeweils richtigen Eingabewerte möglichst genau ermittelbar sind. Dies erlaubt eine sehr genaue Extrapolierung der Einstellwerte.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung beansprucht.

Durch die Anwendung von Rechnern in Form von Teilen eines Mikroprozessors ist eine einfache und genaue Einstellung einer linearen Arbeitskennlinien, oft auch "Eichkurve" und im folgenden kurz "Kennlinie" genannt, möglich. Dies gilt auch für den Sonderfall, daß trotz der Einstellung einer linearen Kennlinie durch Auswahl zweier bestimmter Punkte derselben anschließend die zusätzliche Möglichkeit bestehen soll, in einer dritten logischen Schaltung die lineare Kennlinie in bestimmten Bereichen nicht linear zu machen, um besondere Einflüsse, beispielsweise besonders tiefe Außentemperaturen, mit zu berücksichtigen. Für die genaue Linearisierung sind bei der Erfindung auch nicht etwa viele einzelne Schaltelemente erforderlich. Der Mikroprozessor kann natürlich auch andere Rechnerfunktionen übernehmen. Insgesamt ergibt sich auch eine leichte Bedienbarkeit, da mit der Einstellung an zwei Punkten die richtigen Eingabewerte für die Steilheit und Parallelverschiebung bzw. Lage leicht ermittelt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; dabei zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschema und
Fig. 2 ein ausführlicheres Schema der Steuerung der Stelleinrichtung.
Die Stelleinrichtung der Fig. 1 bedient sich in bekannter Weise zweier nicht dargestellter Potentiometer als Stellorgane und zusätzlich dazu dreier elektronischer, logischer Schaltungen 1, 2 und 3, welche die Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Potentiometer zu einem Steuersignal für einen Vorlauf- Sollwertregler besorgen. Die Stellorgane sind vorzugsweise Schiebepotentiometer, deren Einstellstifte mit einem Diagrammzeiger zur Anzeige der Kennlinie verbunden sind, wie dies in der CH-PS 5 27 465 beschrieben ist. Im vorliegenden Fall sind die Potentiometer mechanisch nicht miteinander gekuppelt; dagegen sind auch im vorliegenden Anschläge zur Vermeidung einer fallenden Kennlinie vorhanden.
Der Ausgang des ersten Stellorgans ist mit einem Eingang 4 der ersten logischen Schaltung 1 und einem ersten Eingang 4&min; der zweiten logischen Schaltung 2 verbunden. Der Ausgang 5 dieser ersten logischen Schaltung 1 ist an einen zweiten Eingang 6 der zweiten logischen Schaltung 2 angeschlossen, von der ein dritter Eingang 7 an den Ausgang des zweiten Stellorgans angelegt ist.
Der Ausgang 5 der ersten logischen Schaltung 1 und ein Ausgang 8 der zweiten logischen Schaltung 2 sind mit den Eingängen 9 und 10 der dritten logischen Schaltung 3 verbunden, an deren Ausgang 11 das Steuersignal für den Vorlauf-Sollwertregler abgenommen wird.
Das ausführlichere Schema der Stelleinrichtung nach Fig. 2 zeigt die logischen Schaltungen 1, 2 und 3 mit ihren Eingängen 4, 4&min;, 6, 7, 9 und 10 und dem Ausgang 11 der logischen Schaltung 3 nebst weiteren Eingängen für weitere Stellwerte und Meßwerte, die mit ihren Symbolen ebenfalls an der zugehörigen Stelle angegeben sind. Am Eingang 4 und 4&min; der logischen Schaltungen 1 und 2 wird je das Stellsignal α&sub0; für die Steilheit der Kennlinie eingegeben. Weitere Eingänge 12 und 13 der ersten logischen Schaltung 1 und Eingänge 14 und 15 der logischen Schaltung 2 sind für je einen Stell- und einen Meßwert bestimmt. Der Eingang 12 der logischen Schaltung 1 und der Eingang 14 der logischen Schaltung 2 wird mit einem Meßwert X _wi für die Windgeschwindigkeit angesteuert. Ein einmal eingestellter Stellwert E _wi, der dem Einfluß des Windes auf das betreffende zu heizende Gebäude proportional ist, wird dem Eingang 13 der ersten logischen Schaltung 1 und dem Eingang 15 der zweiten logischen Schaltung 2 zugeführt. Daneben wird am dritten Eingang 7 der zweiten logischen Schaltung das Ausgangssignal β&sub0; des zweiten Stellorgans, das die Parallelverschiebung der Kennlinie bestimmt, angelegt. An einem sechsten Eingang 16 der zweiten logischen Schaltung 2 wird ein Festwert T _R für die Raumtemperatur, z. B. 20°C eingestellt, der nicht veränderbar ist. Die gewünschte Abweichung W _Δ _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KR&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54;- der Raumtemperatur vom Festwert T _R, die ebenfalls einen Stellwert darstellt, wird einem siebten Eingang 17 der zweiten logischen Schaltung 2 zugeführt.
Das Ausgangssignal α der ersten logischen Schaltung 1 und das Ausgangssignal β der zweiten logischen Schaltung 2 werden in die dritte logische Schaltung 3 an deren Eingängen 9 und 10 eingegeben. α und β sind die nunmehr in Bezug auf den Einfluß des Windes durch die Schaltung 1 und der Außentemperatur durch die Schaltung 2 korrigierten Werte für die Steilheit und die Parallelverschiebung der Kennlinie zur Einstellung und Aufrechterhaltung der gewünschten Abweichung W _Δ _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KR&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54;. Um diese präzise zu erhalten, wird ein weiteres Korrektursignal X _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KaK&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; für einen dritten Eingang 18 der dritten logischen Schaltung 3 benötigt, das der Tatsache Rechnung trägt, daß die Heizkurve entgegen der früheren Ansichten nicht exakt der Außentemperatur proportional ist, sondern von weniger als -5°C Außentemperatur an weniger steil und gekrümmt ist gegenüber den Temperaturen oberhalb -5°C, wo sie linear ansteigt. Am Ausgang 11 der dritten logischen Schaltung 3 kann dann das durchweg korrigierte Signal W _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°Kv&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; für den Vorlauf- Sollwertregler der betreffenden Heizung abgenommen werden.
Die logischen Schaltungen 1 bis 3 sind vorzugsweise für die Verarbeitung digitaler Signale eingerichtet. Die Eingangsignale sind daher mittels Analog-Digitalwandlern umgeformt, soweit sie ursprünglich in analoger Form, z. B. in verschiedenen Potentialen, vorliegen. Die logischen Schaltungen 1, 2, 3 können durch die arithmetisch-logische Recheneinheit (ALU) eines einen Festwertspeicher (ROM) und einen veränderbaren Schreib-Lese-Speicher (RAM) aufweisenden Mikro-Prozessor des Typs MC 6801 verschiedener Hersteller implementiert sein.
Die Stelleinrichtung nach den Fig. 1 und 2 arbeiten in folgender Weise:
Die erste logische Schaltung 1 enthält verschiedene digitale Multiplikations- und Additionsglieder, durch welche der eingestellte Wert α&sub0; für die Steilheit der Kennlinie mittels des Meßwertes X _wi für die Windgeschwindigkeit und des den Windeinfluß berücksichtigenden Stellwertes E _wi zur wahren Steilheit α korrigiert wird. Dies geschieht nach folgender Gleichung 1):
Gleichung 1): α = α&sub0; (1 + X _wi · E _wi)
Daraus ist ersichtlich, daß der Wind einen maßgeblichen Einfluß auf die Steilheit der Kennlinie hat.
Die zweite logische Schaltung 2 enthält ebenfalls digitale Muliplikations- und Additionsglieder, ist aber gegenüber der ersten logischen Schaltung 1 wesentlich komplizierter aufgebaut, da sie nebst dem Stellwert α&sub0; und dem korrigierten Wert α für die Steilheit der Kennlinie, die den Windeinfluß berücksichtigenden Werte X _wi und E _wi und den Stellwert β&sub0; für die Parallelverschiebung der Kennlinie noch die Temperaturwerte verarbeiten muß. Dies geschieht im wesentlichen in drei Stufen:
Stufe 1, Gleichung 2):
Δβ _wi = T _R · α&sub0; · X _wi · E _wi
Der Wert T _R kann im ROM fest gespeichert sein.
(Berücksichtigung des Windeinflusses auf die Festtemperatur und die eingestellte Parallelverschiebung.)
Stufe 2, Gleichung 3):
Δβ _R = W _Δ _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KR&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; (1 + α)
(Berücksichtigung der korrigierten Steilheit und der von Hand eingestellten gewünschten Raumtemperatur auf die Parallelverschiebung.)
Stufe 3, Gleichung 4):
β = β&sub0; + Δβ _wi + Δβ _R
(Korrektur der eingestellten Parallelverschiebung durch den Einfluß des Windes und der Raumtemperatur auf die Parallelverschiebung.)
In der dritten, aus einem Komplementierer, Additions- und Multiplikationsgliedern bestehenden logischen Schaltung wird das Ausgangssignal W _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°Kv&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; für den Vorlauf-Sollwertregler aus den wahren Werten α und β mittels eines Korrektursignals X _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KaK&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; für die nichtlineare Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Außentemperatur bei tieferen Außentemperaturen nach folgender Gleichung 5) berechnet:
Gleichung 5): W _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°Kv&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; = -α · X _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KaK&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54;- + β
Selbstverständlich benützen alle drei logischen Schaltungen Speicherzellen des RAM für die Zwischenspeicherung der Resultate bis zum nächsten logischen Verarbeitungsschritt.
Aus dem Vorhergehenden kann ersehen werden, daß mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Heizkurveneinstellung mittels zweier Potentiometer unter Wahrung des Einstell- und Anzeigekomforts ohne mechanische Kupplung der Potentiometer nur durch mathematische Verbindung und Extrapolierung mittels eines Mikro- Prozessors oder anderen Rechners auf einfache, genau und sicher funktionierende Weise erhalten werden kann. Die Einrichtung besitzt zudem den Vorteil, daß der Unterhalt wenig Zeit und Kosten in Anspruch nimmt.
Komplementierer sind Baugruppen, welche eine Subtraktion vornehmen, da die Subtraktion zweier Zahlen auch als eine Addition der einen Zahl mit dem Komplementärwert der anderen zurückgeführt werden kann.

Claims

1. Stelleinrichtung für Heizungsregler, bei der die Steilheit und Lage des zwischen zwei bestimmten Punkten angenähert linearen Verlaufs der Arbeitskennlinie des witterungsabhängigen Heizungsreglers mittels je eines Stellorgans einstellbar und mittels Anzeigeorganen anzeigbar sind und bei dem Stellorgane unabhängig voneinander mechanisch verstellbare Widerstände, wie Potentiometer, aufweisen, deren Ausgangssignale elektronische Schaltungen einer Rechner aufweisenden Regelschaltung steuern, die mit Additionsgliedern ausgerüstet ist, wobei der Ausgang eines der Stellorgane mit einer ersten und einer zweiten elektronischen Schaltung in Verbindung steht und der Ausgang des anderen Stellorgans an die zweite elektronische Schaltung angeschlossen ist, und die Ausgänge beider Schaltungen mit einer dritten elektronischen Schaltung in Verbindung stehen, deren Ausgang den Vorlauf-Sollwertregler des Heizungsreglers steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronischen Schaltungen als logische Schaltungen (1, 2, 3) auch Multiplikationsglieder und Speicher aufweisen und Teile eines Mikroprozessors sind und die dritte logische Schaltung (3) einen Komplementierer aufweist,
daß die erste logische Schaltung (1) und die zweite logische Schaltung lineare korrigierte Werte für die Steilheit (α) und für die Parallelverschiebung (β) und die dritte Schaltung daraus ein nichtlinear korrigiertes Steuersignal (W _Tr) für den Vorlauf-Sollwertregler nach folgender Maßgabe berechnen:

a) Die erste logische Schaltung (1) berechnet aus einem Steilheits-Stellwert (α&sub0;) und einem Windfaktor (K _wi) den korrigierten Steilheitswert gemäß
α = α&sub0; (1 + K _wi);

b) die zweite logische Schaltung (2) berechnet aus einem Stellwert (β&sub0;) für die Parallelverschiebung, dem korrigierten Steilheitswert (α) und einem Festwert (T _R) für die Raumtemperatur den korrigierten Wert (β) für die Parallelverschiebung gemäß
β = β&sub0; + T _R · α;

c) die dritte logische Schaltung (3) berechnet aus beiden korrigierten Werten und einem Nichtlinearitäts-Korrekturwert (X _TaK) das Steuersignal (W _Tv) gemäß
W _Tv = β - α · X _TaK

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung eines wählbaren Stellwerts (W _{Δ TR}) gemäß der Abweichung vom Festwert (T _R) der Raumtemperatur die zweite logische Schaltung (2) den korrigierten Wert (β) für die Parallelverschiebung gemäß
β = β&sub0; + T _R · α&sub0; · K _wi + W _{Δ TR} · (1 + α)
berechnet.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste logische Schaltung (1) unter Berücksichtigung eines Windgeschwindigkeitswertes (X _wi) und eines Stellwerts (E _wi) für den Windeinfluß den korrigierten Steilheitswert (α) gemäß
α = α&sub0; (1 + X _wi · E _wi)
berechnet.

4. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwert (T _R) für die Raumtemperatur, der Stellwert (W _{Δ TR}) für die gewünschte Abweichung von diesem Festwert (T _R), der Stellwert (E _wi) für den Windeinfluß und/oder der Nichtlinearitäts-Korrekturwert (X _TaK) wählbar in Speicher speicherbar sind.

5. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellorgane Schiebepotentiometer sind, deren Einstellstifte mit einem Diagrammzeiger zur Anzeige der Kennlinie verbunden sind und Anschläge zur Vermeidung einer fallenden Kennlinie aufweisen.

6. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite logische Schaltung (1, 2) gemeinsame Eingänge (12, 14 resp. 13, 15) zur Eingabe des von der Windgeschwindigkeit abhängigen Meßwertes (X _wi) und des den Windeinfluß berücksichtigenden Stellwertes (E _wi) aufweisen.

7. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite logische Schaltung (2) einen Eingang (16) für den Festwert (T _R) für die Raumtemperatur und einen Eingang (17) für den Stellwert W _Δ _T&udf53;st2&udf54;&udf53;sg6&udf54;°KR&udf53;st&udf54;&udf53;sg9&udf54; für die Abweichung von der eingestellten Raumtemperatur (T _R) aufweist.

8. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (5) der ersten logischen Schaltung (1) an einen Steuereingang (6) der zweiten logischen Schaltung (2) gelegt ist.

9. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zellen eines gemeinsamen Schreib-Lese-Speichers für die logischen Schaltungen (1, 2, 3) vorgesehen sind.

10. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eingänge der logischen Schaltungen (1, 2, 3) mit Analog/Digital-Wandlern für einzugebende Analogwerte versehen und für digitale Verarbeitung der eingegebenen Daten ausgelegt sind.

11. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Schaltungen (1, 2, 3) durch die arithmetisch-logische Einheit (ALU) des Mikroprozessors implementiert sind.