DE3145512A1

DE3145512A1 - Anordnung zur steuerung der von einem widerstand erzeugten heizleistung

Info

Publication number: DE3145512A1
Application number: DE19813145512
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Dausel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1983-05-26
Also published as: DE3145512C2

Description

Anordnung zur Steuerung der von einem
Widerstand erzeugten Heizleistung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsanordnung der im oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Eine solche Anordnung zur Steuerung der von einem Widerstand erzeugten Heizleistung kann dazu dienen, beispielsweise Wärmespeicher in einer Wohnung in Abhängigkeit von vorgegebenen Temperaturen aufzuladen bzw. der Mehraufladung zu reduzieren.
Bei einer aus der DE-OS 21 38 446 bekannten Anordnung zur Aufladesteuerung von Wärmespeichern dient ein zentrales Steuergerät zur Weitergabe des als proportional verstärkte Spannung vorliegenden Meßwertes des überwachten Außentemperaturbereichs an in den Wohnungen vorgesehene Untergeräte, wobei in jedem Untergerät nach Beifügung einstellbaren Zusatzwerten die Umformung in eine Steuerspannung erfolgt, die eine dem Meßwert proportionale Aufheizung der Heizwiderstände der Temperaturregler der Wärmespeicher bewirkt.
Die Übertragung des der Außentemperatur proportionalen Meßwertes in Form einer Wechselspannung vom Zentralgerät an die Untergeräte ist an sich vorteilhaft, weil aus Sicherheitsgründen eine galvanische Trennung zwischen Zentralgerät und Untergerät gefordert wird Die hier aufgrund dieser Forderung verwendeten Trennwandler und Glättungskondensatoren können durch die ihnen eigenen elektrischen Eigenschaften einen einwandfreien Regelungsablauf der Heizleistung nicht gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der die Heizleistung sehr genau geregelt wird, die geringe Abmessungen hat und von Alterungserscheinungen nur in einem unbedeutenden Umfang beeinflußt wird, und die eine galvanische Trennung der Steuerkreise ohne Transformator ermöglicht. Weitere Anforderungen im Rahmen der Aufgabenstellung sind eine Netzspannungskompensation und ein rein ohmscher Widerstand.
Die gestellte Aufgabe läßt sich nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale lösen.
Durch die vorgeschlagene Verwendung von Thermokopplern werden vorteilhafterweise eine galvanische Trennung der Steuerkreise und ein rein ohmscher Eingangswiderstand erreicht. Der Sollwert wird von einem zentralen Steuergerät vorgegeben und über einen Thermokoppler, der zugleich die galvanische Trennung übernimmt, mitgeteilt.
Der Istwert - Ausgangsleistung - wird ebenfalls über einen Thermokoppler gemessen. Dabei kann über ein in Serie mit dem temperaturabhängigen Widerstand des Thermokopplers geschaltetes Potentiometer die Ausgangsleistung in einem gewissen Bereich geändert werden, sofern die Kennlinien des Thermokopplers linear sind. Die Thermokoppler sind in einer Brückenschaltung angeordnet, die durch Konstantstromquellen gespeist werden. Durch die Brückenschaltung wird der Einfluß der Umgebungstemperatur sowie der Versorgungsspannung kompensiert. Die Brückenspannung wird einem Differentialintegrator zugeführt, der die Abweichung zwischen Soll- und Istwert ausregelt. Die Regelspannung wird über einen Komparator geführt, auf dessen zweiten Eingang ein Sägezahngenerator geschaltet ist. Letzterer bewirkt, daß das Zeitintervall T der Ausgangsleistung zwischen 20 und 80 % Einschaltdauer maximal 15 Sek. beträgt. Der Leistungsschalter wird schließlich von einem statischen Nullspannungsschalter angesteuert.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Darin zeigen Fig. 1 ein Prinzipbild der Erfindung und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung zu Bildung der Regelabweichung.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur temperaturabhängigen Aufladesteuerung eines Wärmespeichers enthält für die Einstellung des Sollwertes ein zentrales Steuergerät 6. Das dem Sollwert entsprechende Signal wird auf den Thermokoppler 1 geschaltet, der einen einstellbaren, temperaturabhängigen Widerstand 12 und einen Primärwiderstand 11 aufweist. Ein dem Istwert der Heizleistung proportionales Signal wird auf einen Thermokoppler 2 gegeben, der seinerseits einen einstellbaren, temperaturabhängigen Widerstand 22 und einen primären Widerstand 21 enthält.
Die in einer Brückenschaltung erfaßten Thermokoppler 1, 2 werden durch Konstantstromquellen gespeist, die gegebenenfalls durch Konstantspannungsquellen ersetzt werden können. Zur Ausregelung der Abweichung zwischen Soll- und Istwert wird die Brückenspannung auf einen Differentialintegrator 13 (Fig. 2) in der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung 7 geschaltet, wobei das Signal des Istwertes über ein in Reihe mit dem Thermokoppler 2 geschaltetes Potentiometer 3 den Differentialintegrator 13 ansteuert.
Mit Hilfe des Potentiometers 3 kann ein Mehraufladung bzw. eine Reduzierung der Aufladung eingestellt werden. Das Ausgangssignal der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung 7 wird an einen kontaktlosen Schalter gelegt, beispielsweise ein Triac b, der in Reihe mit dem Steuerwiderstand 5 für den Thermoschalter zum Ein- und Ausschalten des Wärmespeichers geschaltet ist.
In Fig. 2 ist der Aufbau der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung 7 wiedergegeben, die vorzugsweise in einem integrierten Schaltkreis zusammengefaßt ist. Wie in Fig. 1 beschrieben, werden die Signale Soll- und Istwert auf den Differentialintegrator 13 geschaltet, der mit dem Komparator 8 verbunden ist. Auf einen zweiten Eingang des Komparators 8 wird ein Sägezahngenerator 9 geschaltet, wodurch die Einschaltdauer der Ausgangsleistung eingestellt werden kann. Der Leistungsschalter (Triac 4) wird von dem mit dem Komparator 8 in Reihe liegenden statischen Nullspannungsschalter 10 angesteuert.
Die Vorteile der Erfindung sind in der einwandfreien galvanischen Trennung der Steuerkreise durch die vorgeschlagenen Thermokoppler zu sehen, durch die außerdem ein rein ohmscher Eingangswiderstand gewährleistet ist.
Die vorgeschlagene Netzkompensation ermögl-icht darüber hinaus eine sehr genaue Steuerung der Heizleistung, wobei insgesamt eine optimale Langzeitstabilität durch die verwendeten Bausteine in der Steuerungsanordnung erzielt wird.

Claims

Patentansprüche Anordnung zur Steuerung der von einem Widerstand erzeugten Heizleistung, insbesondere dem Steuerwiderstand für Thermoschalter zum Ein- und Ausschalten eines Wärmespeichers, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Sollwert der Heizleistung entsprechendes Signal über einen ersten Thermokoppler (1) und ein dem Istwert der Heizleistung proportionales Signal über einen zweiten einstellbaren Thermokoppler (2) einer Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung (7) zugeführt werden, deren Ausgangssignal an ein in Reihe mit dem Steuerwiderstand (5) an Netzspannung liegenden kontaktlosen Schalter (4) gelegt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Widerstände (11, 21) der Thermokoppler (1, 2) jeweils mit einem temperaturabhängigen Widerstand (12, 22) in Brückenschaltung geschaltet sind, daß die Serienschaltungen der sekundären und der einstellbaren Widerstände von Konstantstromquellen gespeist werden und die an den sekundären Widerständen abfallenden Spannungen je an einen Eingang eines Differentialintegrators (13) in der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung (7) gelegt sind
3 Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung (7) der Differentialintegrator (13) mit einem Eingang eines Komparators (8) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an einen Sägezahngenerator (9) gelegt ist, und dessen Ausgang über einen bei Nulldurchgang der Netzspannung an den kontaktlosen Schalter (4) weiterleitenden Nullspannungsschalter (10) angeschlossen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung (7) ein als Integrator (13) ausgebildeter Differentialverstärker ist.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung der Regelabweichung (7) ein integrierter Schaltkreis ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaktlose Schalter (4) ein Triac ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaktlose Schalter (4) ein Thyristor ist.