DE3130591C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erfassen und Anzeigen der von einem Heizkörper abgegebenen Wärmemenge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for detection and displaying the amount of heat given off by a radiator according to the preamble of claim 1.
Eine damit vergleichbare Schaltungsanordnung ist bereits aus der DE-OS 29 25 119 bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der anteiligen Heizkosten für die Wohnungen eines von einer Zentralheizungsanlage ver sorgten Wohnblocks, welche den jeweiligen Heizkörpern zuge ordnete Temperaturfühler a1-an aufweist. Diese Temperatur fühler werden von einer zentral angeordneten Auswerteschal tung erfaßt und bearbeitet. Die Auswerteschaltung umfaßt einen Multiplexer zur Ansteuerung der einzelnen Temperatur fühler, einen analog Digital-Wandler zur Umwandlung der ana logen Meßwerte in Impulsfolgen, einen Mikroprozessor, welcher von dem jeweils gemessenen Temperaturwert eines jeden Heiz körpers einen Temperaturnormwert subtrahiert sowie die ermit telten Differenzen mit einem Bewertungsfaktor multipliziert. Daneben werden die einzelnen Heizkörper-spezifischen Werte aufsummiert und über die Zeit integriert. Das in der einzigen Figur dargestellte elektronische Zählwerk zeigt daher ledig lich die Gesamtabnahmemenge der einzelnen Temperaturfühler integriert über die Meßdauer. Diese bekannte Anordnung besitzt zum einen den Nachteil, daß eine Vernetzung der einzelnen Temperaturfühler a1-an zur Zentrale zu erfolgen hat, was mit einem erheblichen Installationsaufwand verbunden ist. Die Vernetzung der einzelnen Temperaturfühler mit der zentralen Auswerteeinheit bedingt darüber hinaus den Nachteil, daß Einrichtungen zur Überwachung der Leitungen vorgesehen sein müssen, um die Gefahr von Manipulationen bzw. Störungen wirksam ausschließen zu können. A comparable circuit arrangement is already known from DE-OS 29 25 119. This is a circuit arrangement for determining the proportionate heating costs for the apartments of a block of flats provided by a central heating system, which has the associated temperature sensors a 1 -a n . These temperature sensors are detected and processed by a centrally arranged evaluation circuit. The evaluation circuit comprises a multiplexer for controlling the individual temperature sensors, an analog digital converter for converting the analog measured values into pulse trains, a microprocessor which subtracts a temperature standard value from the measured temperature value of each heating element and the determined differences with an evaluation factor multiplied. In addition, the individual radiator-specific values are added up and integrated over time. The electronic counter shown in the single figure therefore only shows the total quantity of the individual temperature sensors integrated over the measurement period. This known arrangement has the disadvantage, on the one hand, that the individual temperature sensors a 1 -a n must be networked to the control center, which is associated with a considerable installation outlay. The networking of the individual temperature sensors with the central evaluation unit also has the disadvantage that devices for monitoring the lines must be provided in order to be able to effectively rule out the risk of manipulation or malfunctions.
Desweiteren bietet die bekannte Schaltungsanordnung nicht die Möglichkeit der Feststellung der Heizkörper-spezifisch abge gebenen Wärmemenge und damit die Feststellung des spezifischen Wärmeverbrauchs in einzelnen Bereichen einer Wohnung.Furthermore, the known circuit arrangement does not offer the Possibility of determining the radiator-specific abge given amount of heat and thus the determination of specific heat consumption in individual areas of a Flat.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, wel che bei hoher Betriebssicherheit, Manipuliersicherheit und Anzeigegenauigkeit einen minimalen Installationsaufwand er fordert und die Möglichkeit bietet, den Verbrauch an Wärme menge Heizkörper-bezogen zu überwachen.The object of the present invention is a To create circuit arrangement of the generic type, wel che with high operational security, manipulation security and Display accuracy a minimal installation effort calls and offers the possibility of consuming heat to monitor the quantity of radiators.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Schaltungsanord nung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Schaltstufen der Auswerteschaltung in einem an dem Heizkörper befestigba ren Gehäuse angeordnet sind und daß als Energiequelle der Schaltungsanordnung eine Batterie vorgesehen ist. Die einzel nen Schaltungsanordnungen bilden demnach eigenständige Erfas sungseinheiten, welche voneinander unabhängig, d. h. ohne der Notwendigkeit einer Vernetzung an den einzelnen Heizkörpern angebracht werden können. Aufgrund des unmittelbar am Heiz körper angeordneten Gehäuses welches sämtliche Schaltungs komponenten aufweist, ist die Gefahr von Manipulationen im Gegensatz zum Stand der Technik vergleichsweise sehr gering. Vernetzungen bzw. Leitungen können nicht überbrückt, unter brochen oder anderweitig manipuliert werden. Für den Verbrau cher ist der Heizkörper-bezogene Verbrauch an Wärmemenge in nerhalb der Wohnung eindeutig feststellbar bzw. zuzuordnen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann zudem mit ver gleichsweise einfachen Komponenten für den Verbraucher zu ei nem günstigen Preis im großtechnischen Maßstab hergestellt werden. This task is carried out in the generic circuit arrangement Solution solved according to the invention in that all switching stages the evaluation circuit in a attachable to the radiator ren housing are arranged and that as an energy source Circuit arrangement a battery is provided. The single NEN circuit arrangements accordingly form independent acquisitions units that are independent of each other, d. H. without the The need for networking on the individual radiators can be attached. Because of the direct heating body arranged housing which all circuit has components, there is a risk of manipulation in the In contrast to the prior art, it is comparatively very small. Networks or lines cannot be bridged under broken or otherwise manipulated. For consumption is the radiator-related consumption of heat in clearly identifiable or assignable within the apartment. The circuit arrangement according to the invention can also with ver equally simple components for the consumer to egg manufactured at a reasonable price on an industrial scale will.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in vorteilhafter Weise bei Verwendung eines temperaturabhängi gen Widerstandes im Heizkörpertemperaturfühler und Raumtempe raturfühler je eine Spannungsfrequenzwandlerstufe als Frequenz generator vorgesehen.According to a first embodiment of the invention advantageously when using a temperature-dependent resistance in the radiator temperature sensor and room temperature rature sensors each a voltage frequency converter stage as frequency generator provided.
Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei Verwendung temperaturabhängiger Widerstände im Heiz körpertemperaturfühler und Raumtemperaturfühler je ein astabi ler Multivibrator vorgesehen, wobei die Impulsdauer der von den astabilen Multivibratoren gelieferten Rechteckimpulsfolgen proportional der Heizkörpertemperatur bzw. proportional der Raumtemperatur sind.According to a modified embodiment of the invention is when using temperature-dependent resistors in the heating body temperature sensor and room temperature sensor each have an astabi ler multivibrator provided, the pulse duration of the the rectangular pulse trains supplied with the astable multivibrators proportional to the radiator temperature or proportional to the Are room temperature.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, der Mikroprozessor mit einem steuerbaren Ther mostatventil verbunden ist.It is particularly advantageous if, according to a further training of the invention, the microprocessor with a controllable Ther mostat valve is connected.
Um bei Batteriebetrieb die Lebensdauer der Batterie zu erhö hen und den Zeitraum zwischen zwei Batteriewechseln zu ver größern ist es vorteilhaft, wenn die Schaltung im Standby-Be trieb arbeitet.To increase the battery life when running on batteries and the time between two battery changes larger it is advantageous if the circuit in standby mode drive works.
Dazu ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in vor teilhafter Weise eine Timer-Stufe und eine Schaltstufe vorgese hen, die bewirkt, daß lediglich zu bestimmten festen Zeiten die Batteriespannung an die Schaltungsanordnung gelegt und eine Temperatur-Frequenzwandlung vorgenommen wird. For this purpose, in a further embodiment of the invention in front geese a timer stage and a switching stage vorese hen, which causes only certain fixed times the battery voltage is applied to the circuit arrangement and a temperature-frequency conversion is carried out.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch zwei Ausführungsbeispiele von Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung darstellen. Dabei zeigtFurther details and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, which are schematic two embodiments of circuit arrangements according to the Represent invention. It shows
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a circuit arrangement according to the invention and
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 shows another embodiment of the invention.
Grundlage der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und 2 ist die bekannte Gleichung:The basis of the circuit arrangement according to FIGS. 1 and 2 is the known equation:
Q = α · F · t · (TH-TR)Q = αFT (T H -T R )
Q = abgegebene Wärmemenge
α = Wärmeübergangszahl
F = wärmeabgebende Fläche
t = Meßzeit
TH = mittlere Temperatur des Heizkörpers
TR = mittlere Temperatur des Raumes.Q = amount of heat given off
α = heat transfer coefficient
F = surface emitting heat
t = measuring time
T H = average temperature of the radiator
T R = average temperature of the room.
Im allgemeinen kann angenommen werden, daß die Raumtempe ratur TR = 20°C = constant ist. Die wirklich vorhandene jewei lige mittlere Raumtemperatur ist meßtechnisch sehr schwer zu erfassen bzw. leicht zu manipulieren, wenn man sie messen will.In general, it can be assumed that the room temperature T R = 20 ° C = constant. The really existing mean room temperature is very difficult to measure or easy to manipulate if you want to measure it.
Ferner kann die Wärmeübergangszahl α vereinfacht als Konstan te angenommen werden, obgleich sie sich tatsächlich in Abhän gigkeit der Luftgeschwindigkeit am Heizkörper ändert.Furthermore, the heat transfer coefficient α can be simplified as a constant te, although they actually depend on each other the air speed on the radiator changes.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 und 2 weist einen Heiz körpertemperaturfühler 1 auf, der zur Erfassung der mittleren Heizkörpertemperatur dient. Beispielsweise kann dazu ein tempe raturabhängiger Widerstand (PTC- oder NTC-Widerstand) vor gesehen sein. Dem Heizkörpertemperaturfühler ist ein erster Frequenzgenerator 3 nachgeschaltet, der vorzugsweise durch eine Spannungsfrequenzwandlerstufe gebildet ist. Ferner ist ein Raumtemperaturfühler 11 vorgesehen, der mit einem zwei ten Frequenzgenerator 13 verbunden ist. Die beiden Frequenz generatoren steuern einen Mikroprozessor 4 an, der die Aus gangssignale der Frequenzgeneratoren verarbeitet und über einen Impulszähler 5 und einer Dekodier-Treibereinheit 6 einer Anzeigeeinheit 7 zuleitet. Ferner ist eine mit dem Mikroprozes sor 4 verbundene Flächenbewertungsschaltung 2 vorgesehen.The circuit arrangement according to Fig. 1 and 2 has a heating body temperature sensor 1 which serves to detect the average heater temperature. For example, a temperature-dependent resistor (PTC or NTC resistor) can be seen. The radiator temperature sensor is followed by a first frequency generator 3 , which is preferably formed by a voltage frequency converter stage. Furthermore, a room temperature sensor 11 is provided, which is connected to a two-th frequency generator 13 . The two frequency generators control a microprocessor 4 , which processes the output signals from the frequency generators and feeds them via a pulse counter 5 and a decoding driver unit 6 to a display unit 7 . Furthermore, an area evaluation circuit 2 connected to the microprocessor 4 is provided.
Die Temperatur TH des Heizkörpers und die Temperatur TR des Raumes bzw. einer Festtemperatur TC = 20 K werden mittels des Heizkörpertemperaturfühlers 1 und des Raumtemperaturfüh lers 11 erfaßt und, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung, bei dem die Frequenzgeneratoren 3 und 13 als Spannungsfrequenzwandlerstufen ausgebildet sind, diesen zugeführt. Dort werden sie in eine der Heizkörpertemperatur pro portionale Frequenz fH bzw. der Raumtemperatur proportionale Frequenz fR umgewandelt.The temperature T H of the radiator and the temperature T R of the room or a fixed temperature T C = 20 K are detected by means of the radiator temperature sensor 1 and the room temperature sensor 11 and, according to a preferred embodiment of the invention, in which the frequency generators 3 and 13 are designed as voltage frequency converter stages, supplied to them. There they are converted into a frequency f R proportional to the radiator temperature per proportional frequency f H or the room temperature.
Im angeschlossenen Mikroprozessor 4 werden diese beiden Fre quenzen subtrahiert und die Frequenzdifferenz wird mit dem aus der Flächenbewertungsschaltung 2 stammenden Signal ent sprechend der Fläche des Heizkörpers korrigiert.In the connected microprocessor 4 , these two frequencies are subtracted and the frequency difference is corrected with the signal from the area evaluation circuit 2 accordingly the area of the radiator.
Den Mikroprozessor 4 steuert dann, wie beschrieben, die Anzei geeinheit 7, gegebenenfalls ein Thermostatventil 16 und den Timer 10.The microprocessor 4 then controls, as described, the display unit 7 , optionally a thermostatic valve 16 and the timer 10 .
Der Timer 10 legt über einen Schalter S die Spannung einer Batterie 9 mit einem Tastverhältnis von z. B. 1 : 1000 an die einzelnen Schaltstufen. The timer 10 sets the voltage of a battery 9 with a pulse duty factor of z. B. 1: 1000 to the individual switching stages.
Dieses Tastverhältnis wird vom Mikroprozessor 4 in einer Korrek turrechnung berücksichtigt. Prinzipiell gilt, daß die Einschalt dauer des Timers 10 sehr viel größer als 1/fH gewählt ist.This duty cycle is taken into account by the microprocessor 4 in a correction calculation. In principle, the duration of the timer 10 is chosen to be much larger than 1 / f H.
Anstelle einer Spannungsfrequenzwandlerstufe kann auch ein Temperaturstromwandler verwendet werden, dessen Ausgangs größe dann ein der Temperatur proportionaler Strom 1 (TH) ist.Instead of a voltage frequency converter stage, a temperature current converter can also be used, the output variable of which is then a current proportional to temperature 1 (T H ).
Das von der Flächenbewertungsstufe 2 gelieferte Signal, das der wärmeabgebenden Fläche des Heizkörpers proportional ist kann z. B. über eine externe Verdrahtung in den Mikroprozessor 4 eingegeben werden. Dieser Faktor ist wichtig, da die abge gebene Wärmemenge nicht nur von der Temperatur des Heizkör pers abhängt, sondern auch von dessen wärmeabgebender Ober fläche.The signal provided by the area evaluation level 2 , which is proportional to the heat-emitting area of the radiator, can e.g. B. can be entered into the microprocessor 4 via external wiring. This factor is important, since the amount of heat given off depends not only on the temperature of the radiator, but also on the heat-emitting surface.
Im Impulszähler 5 kann die der mittleren Heizkörpertemperatur proportionale Frequenz fH mit einem Faktor N beliebig herunter geteilt werden, vorzugsweise derart, daß in einer Ausgangsim pulsfolge ein einzelner Impuls entweder 1 kWh oder ein 1/10 kWh entspricht. Es sind auch andere Tastverhältnisse mög lich, beispielsweise um die abgegebene Wärmemenge in der Ein heit kcal zu zählen.In the pulse counter 5 , the frequency f H , which is proportional to the mean radiator temperature, can be divided down as desired by a factor N, preferably in such a way that in an output pulse sequence a single pulse corresponds to either 1 kWh or 1/10 kWh. Other duty cycles are also possible, for example to count the amount of heat emitted in the unit kcal.
Die Impulse können in der Impulszählerstufe 5 aufsummiert werden, so daß am Ausgang der Impulszählerstufe 5 die Summe aller Zählimpulse proportional der vom Heizkörper in einem Zeitraum t abgegebenen Wärmemenge ist.The pulses can be summed up in the pulse counter stage 5 , so that the sum of all counting pulses at the output of the pulse counter stage 5 is proportional to the amount of heat emitted by the radiator in a period t.
Die weitere Verarbeitung erfolgt in einer Dekodier-Treiberschalt stufe 6. Die Ausgangsgröße der Impulszählerstufe 5 liegt bei spielsweise binär kodiert vor und wird in der Dekodier-Treiber stufe 6 dekodiert. Der Treiber steuert dann eine Anzeigeeinheit 7 an, und die Wiedergabe der Messung kann dabei in der an sich bekannten 4 1/2-stelligen LCD-Anzeige erfolgen.Further processing takes place in a decoding driver switching stage 6 . The output variable of the pulse counter stage 5 is, for example, binary coded and is decoded in the decoding driver stage 6 . The driver then drives a display unit 7 and the measurement can be reproduced in the 4 1/2-digit LCD display which is known per se.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfin dung sind die Schaltstufen dieselben wie bei dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 1, als Frequenzgeneratoren dienen jedoch astabile Multivibratoren 14 bzw. 15. Diese astabilen Multivi bratoren 14, 15 liefern Rechteckimpulsfolgen, deren Impulsdauer proportional der Heizkörpertemperatur TH bzw. proportional der Raumtemperatur TR ist. Wird die Raumtemperatur als kon stant angenommen, kann ein Wert von TC = 20 K eingesetzt werden. Der nachgeschaltete Mikroprozessor 4 erfaßt diese Im pulsbreiten, berechnet ihre Differenz und bewertet diese Diffe renz entsprechend der Fläche des Heizkörpers an dem gemessen wird.In the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the switching stages are the same as in the embodiment according to FIG. 1, but astable multivibrators 14 and 15 serve as frequency generators. This astable multivi brators 14 , 15 deliver rectangular pulse trains, the pulse duration is proportional to the radiator temperature T H or proportional to the room temperature T R. If the room temperature is assumed to be constant, a value of T C = 20 K can be used. The downstream microprocessor 4 detects these pulse widths, calculates their difference and evaluates this difference according to the area of the radiator on which is measured.
Die Stromversorgung der Schaltungsanordnung erfolgt aus einer Batterie 9. Gemäß einer Weiterbildung ist eine Timer-Stufe 10 und eine Schaltstufe 8 vorgesehen. Beispielsweise wird zu be stimmten festen Zeiten, z. B. jede Minute vom Timer 10 der Schal ter 8 betätigt und damit die Batteriespannung U für z. B. 1 sec an die Schaltstufen gelegt und die beschriebene Tempera tur-Frequenzwandlung vorgenommen.The circuit arrangement is supplied with power from a battery 9 . According to a further development, a timer stage 10 and a switching stage 8 are provided. For example, at certain fixed times, for. B. every minute of the timer 10 of the scarf ter 8 and thus the battery voltage U for z. B. 1 sec to the switching stages and the temperature-frequency conversion described.
Durch ein Tastverhältnis 1 min/1 sec kann die Lebensdauer der Batterie 9 außerordentlich verlängert werden. Es braucht nicht näher erwähnt zu werden, daß die Schaltstufen Timer 10, Impulszähler 5, Dekodier-Treiber 6 und LCD-Anzeige 7 immer an der Batteriespannung U liegen müssen, um einerseits das Integrationsergebnis (Inhalt des Impulszählers) nicht zu ver lieren und andererseits eine kontinuierliche Anzeige sicherzu stellen.The service life of the battery 9 can be extended extraordinarily by a pulse duty factor of 1 min / 1 sec. It need not be mentioned in more detail that the switching stages timer 10 , pulse counter 5 , decoding driver 6 and LCD display 7 must always be connected to the battery voltage U in order not to lose the integration result (content of the pulse counter) on the one hand and on the other hand a ensure continuous display.
Die Anzeigeeinheit 7 kann auch als Rollen-Zählwerk ausgebil det sein. Die Batterie 9 kann auch durch eine wieder auflad bare Akkuzelle ersetzt sein.The display unit 7 can also be configured as a roller counter. The battery 9 can also be replaced by a rechargeable battery cell.
Claims (5)
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