DE3632586A1 - Vorrichtung zur programmsteuerung von eine eigene temperatursteuerung oder temperaturregelung aufweisenden geraeten, insbesondere geraeten ohne elektrische hilfsenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Programmsteuerung von eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung aufweisenden Geräten, insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie. Die Erfindung ist vorzugsweise zur besseren Ausnutzung von Heizgeräten verschiedener Objekte, zur Verbesserung des Komfortempfindens verwendbar. Durch die Anwendung der Erfindung kann eine bedeutende Energieeinsparung erzielt werden.

Die für die Programmsteuerung von Heizungen ausgebildeten bekannten Lösungen sind meistens Temperaturreglersysteme, welche im allgemeinen mit einem mit einer Synchronuhr versehenen Zeitzähler gesteuert werden, wobei die darin verwendeten Thermometer in den meisten Fällen durch auf Ausdehnung beruhende Gasthermometer oder Bimetallthermometer gebildet werden.

Die modernen Geräte beinhalten bereits elektronische Quarzuhren, auch die elektronischen Temperaturreglersysteme verbreiten sich immer mehr.

Zeitprogrammsteuereinrichtungen sind nur bei den mit elektrischer Hilfsenergie funktionierenden Heizgeräten bekannt, wo sich diese als äusserst vorteilhaft und wirtschaftlich erwiesen haben. Ihre Funktion richtet sich im allgemeinen nach den verschiedenen Tagen der Woche und den einzelnen Tageszeiten.

Es sind weiterhin gut bewährte individuelle Heizgeräte - insbesondere Gasheizungen - bekannt, welche mit einem Temperaturregler versehen sind. Dank ihrer einfachen und zuverlässigen Funktion sind die keine Hilfsenergie beanspruchenden Eingriffsorgane weit verbreitet.

Bei den mit einem gesonderten Regelungsgasventil versehenen Gasheizgeräten stellt der Anwender mittels des Temperaturreglerknopfes des Gerätes einen der gewünschten Temperatur entsprechenden Wert ein. Das Gerät hält nach der Anzündung durch Aus- und Einschalten die eingestellte Temperatur.

Auf ähnliche Weise funktionieren auch die mit Temperaturregler versehenen Heizkörperventile, wobei diese jedoch nicht die Gasströmung, sondern die Warmwasserströmung regeln.

Durch das Erscheinen der Heizkörperventile mit Temperaturregelung oder der mit Temperaturregler kombinierten Gasventile konnte eine gewaltige Energieeinsparung für die Volkswirtschaft und eine wesentliche Kosteneinsparung für die einzelnen Verbraucher erreicht werden, da die früher verwendeten manuell betätigten Ventile (ohne Temperaturregler) zu einer Überheizung der Wohnungen und sonstiger Räume führte.

In einem geheizten Objekt, z. B. innerhalb einer Wohnung sind im allgemeinen mehrere verschiedene Räume zu beheizen. Die Funktion dieser Räume ist an den verschiedenen Tagen der Woche und in den verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich, wodurch sich dementsprechend auch der optimale Temperaturpegel ändert. Bei den mit eine Temperaturregelung aufweisenden Heizkörperventilen oder mit eine individueller Temperaturregelung aufweisenden Gasheizungen versehenen Wohnungen konnte die Erfahrung gemacht werden, dass die Mehrheit der Bevölkerung die Ventile der Geräte nur einmal auf die gewünschte Temperatur einstellt und diese vom Herbst bis zum Frühjahr auf der gleichen Temperatur hält.

Tagsüber oder nachts, während des Aufenthaltes in der Wohnung oder bei Abwesenheit, bzw. im Falle sonstiger Benutzungsvarianten bestehen jedoch wesentliche Unterschiede in der optimalen Temperatur. Deswegen ist bei dem überwiegenden Teil der Bevölkerung eine bedeutende Energieverschwendung zu verzeichnen, da ein regelmässiges Nachstellen der Regelungseinrichtung versäumt wird.

In der Praxis der Heiztechnik konnte weiterhin erfahrungsgemäss festgestellt werden, dass sich die individuellen, raumweise gesondert geregelten Heizungen besser den individuellen Anwenderansprüchen anpassen und somit eine grössere Energieeinsparung erwirken als die mit einer zentralen, sogar programmgesteuerten Regelung versehenen Systeme. Die gesonderten raumheizenden Vorrichtungen verbreiteten sich jedoch nicht auf die mit Hilfsenergie funktionierenden und somit programmregelbaren Mittel infolge der hohen Kosten der Vorrichtungen, bzw. der kostenaufwendigen Anordnung und Montage.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Realisierung einer vorteilhaften Programmsteuerbarkeit von eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung beinhaltenden Geräten, insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie, desweiteren in der sich den Umgebungsbedingungen optimal anpassenden Inbetriebshaltung der Geräte und in der Erzielung einer bedeutenden Energieeinsparung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Temperaturfühler von eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung beinhaltenden Geräten - insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie - durch ein in seiner Nähe angeordnetes Temperaturübertragungselement beeinflussbar, zur Programmsteuerung geeignet ausbildbar ist. Dadurch kann auch die Funktion der Einzelgeräte auf einander abgestimmt werden. Die eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung beinhaltenden Geräte können fallsweise und in Abhängigkeit ihres Types unter voneinander abweichenden Bedingungen betrieben werden, dazu tragen auch die voneinander abweichenden Ansprüche der Anwender an die Geräte bei. Es wurde weiterhin erkannt, dass die wünschgemässe Funktion des Temperaturübertragungselementes durch eine entsprechend ausgebildete Anpassungseinheit gesichert werden kann.

Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zur Programmsteuerung von eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung aufweisenden Geräten, insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie, welche je Gerät mindestens einen, Teil der Temperatursteuerung oder Temperaturregelung bildenden Temperaturfühler aufweisen, wobei der Ausgang des Temperaturfühlers unmittelbar oder mittelbar an ein Eingriffsorgan angeschlossen ist.

Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie mit einer Zeitbasisschaltung versehen ist, deren Ausgang mit dem Eingang eines an sich bekannten programmierbaren Zeitgebers verbunden ist, dass weiterhin in der Umgebung eines jeden Temperaturfühlers ein Wärmeübertragungselement angeordnet ist, während der Ausgang/die Ausgänge des programmierbaren Zeitgebers über eine Anpassungseinheit mit dem Eingang/den Eingängen des Wärmeübertragungselementes/der Wärmeübertragungselemente verbunden ist/sind.

Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit einer Netzersatzanlage, zweckmässigerweise einem Akkumulator mit Dauerladung, versehen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Anpassungseinheit je Wärmeübertragungselement einen Leistungstransistor, dessen Basis über einen Widerstand an die Eingänge der Anpassungseinheit angeschlossen ist, desweiteren die Eingänge der Anpassungseinheit über einen Widerstand und eine in Reihe geschaltete Leuchtdiode mit dem Emitter des Leistungstransistors verbunden sind, während der Kollektor des Leistungstransistors über ein Potentiometer mit den Wärmeübertragungselementen verbunden ist.

Das Wärmeübertragungselement/die Wärmeübertragungselemente kann/können als Heizwiderstand/Heizwiderstände oder auch als Peltier-Element/e ausgebildet sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 2 den Aufbau der Anpassungseinheit,

Fig. 3 ein Schema einer möglichen Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Blockschema einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung veranschaulicht, welche mit Temperaturfühlern 1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, . . . 1 _n versehen ist, die einen Teil der Temperatursteuerung oder Temperaturregelung der mit eigener Temperatursteuerung oder Temperaturregelung versehenen Geräte bilden.

Ein Ausgang des Temperaturfühlers 1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, . . . 1 _n ist unmittelbar oder mittelbar an ein in der Figur nicht näher dargestelltes Eingriffsorgan 2 ₁, 2 ₂, 2 ₃, . . . 2 _n angeschlossen.

Die Vorrichtung ist mit einer Zeitbasisschaltung 3 versehen, deren Ausgang mit einem Eingang eines an sich bekannten programmierbaren Zeitgebers 4 verbunden ist. Der Ausgang/Die Ausgänge des programmierbaren Zeitgebers 4 ist/sind über eine Anpassungseinheit 5 mit dem Eingang/den Eingängen eines Wärmeübertragungselementes/von Wärmeübertragungselementen 6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n verbunden. Das Wärmeübertragungselement/ Die Wärmeübertragungselemente 6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ist/sind in der Nähe des Wärmefühlers/der Wärmefühler 1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, . . . 1 _n angeordnet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Vorrichtung weiterhin mit einer Speiseeinheit 8 und einer Netzersatzanlage 9, vorzugsweise einem Akkumulator mit Dauerladung versehen.

In Fig. 2 ist eine detailiertere Schaltungsanordnung der Anpassungseinheit 5 veranschaulicht, welche je Wärmeübertragungselement 6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n einen Leistungstransistor T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n aufweist. Die Basis des Leistungstransistors T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n ist über einen Widerstand R ₁, R ₂, R ₃, . . . R _n an die Eingänge der Anpassungseinheit 5 angeschlossen. Die Eingänge der Anpassungseinheit 5 sind über einen Widerstand R′ ₁, R′ ₂, R′ ₃, . . . R′ _n und eine in Reihe geschaltete Leuchtdiode D ₁, D ₂, D ₃, . . . D _n mit dem Emitter des Leistungstransistors T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n verbunden, während der Kollektor des Leistungstransistors T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n über ein Potentiometer P ₁, P ₂, P ₃, . . . P _n mit dem Wärmeübertragungselement 6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n verbunden ist.

Die Speiseeinheit 8 der Vorrichtung sichert auf eine an sich bekannte Weise aus dem Netz einen mittels Ventiltransistor gebildeten gefilterten Gleichstrom. Die nachteiligen Auswirkungen von kurzzeitig anhaltenden - höchstens einige Stunden - Netzausfällen werden von einer Netzersatzanlage 9 verhütet, welche vorzugsweise durch einen Akkumulator mit Dauerladung gebildet wird. Diese ist auf für einen Fachmann bekannte Weise mit entsprechenden Diodensperren derart angeschlossen, dass bei Vorhandensein des Netzes die Ladung zum Beispiel über einen Begrenzungswiderstand erfolgt. Bei Netzausfall erhalten der Speicher des programmierbaren Zeitgebers 4 und die Zeitbasisschaltung 3 den Speisestrom aus dem Akkumulator. In diesem Betriebszustand - d. h. bei Betrieb von der Netzersatzanlage 9 - funktionieren die Anzeiger 7 a, 7 b, 7 c der Anzeigeeinheit 7 des programmierbaren Zeitgebers 3 nicht, ebenfalls werden die Temperatursteuerung- und Temperaturregelungsfunktionen unterbrochen. Nach Beendigung des Netzausfalles aktivisiert sich die Vorrichtung erneut, die Anzeige erscheint und die Steuerungs- oder Regelungsfunktion tritt erneut in Betrieb. Sollte das Gerät aus irgendeinem Grunde (z. B. zu lang anhaltender Stromausfall, extrem grosse elektrische Störungen bei Netzausfall oder während der erneuten Inbetriebssetzung) seine einprogrammierten Informationen verlieren, wird eine Neuprogrammierung erforderlich.

Nachstehend wird die Programmierung, bzw. Neuprogrammierung und Betätigung der Vorrichtung näher erläutert.

Die Zeitbasisschaltung 3 wird vorzugsweise durch einen Quarzoszillator gebildet. Dadurch wird - wie allgemein bekannt - eine grosse Genauigkeit bei der Zeitmessung erreicht, wobei die hohe Oszillatorfrequenz mittels an sich bekannter Teilerschaltungen geteilt an die entsprechenden Takteingänge des programmierbaren Zeitgebers 4 geleitet wird.

Der programmierbare Zeitgeber 4 kann mittels integrierter Schaltungen, z. B. TMS 1122 der Firma TEXAS, ausgebildet werden, welche mit entsprechenden Anpassungs- und Antriebschaltungen (z. B. SN 75491, bzw. SN 75492) ergänzt die gesamte Zeitgeberfunktion realisieren. Die Programmierung des programmierbaren Zeitgebers 4 soll hier in den Einzelheiten nicht erläutert werden, da diese in den entsprechenden Ausgaben der Firma TEXAS aufzufinden ist, in der vorliegenden Beschreibung wird darauf nur hingewiesen. Bei Anwendung eines IC sind vier Kanäle 1′, 2′, 3′, 4′ programmierbar.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Kanal 1′ der Vorrichtung mit einem Heizkörperventil 10 einer Ausgangstemperaturregelung der Anpassungseinheit 5 in Verbindung, während der Kanal 4′ der Vorrichtung mit einem kombinierten Gasventil 11 eines individuellen Gasheizgerätes in Verbindung steht.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung sind auf deren linker Seite Druckknopftasten 12 angeordnet, mittels welcher die Vorrichtung programmierbar ist.

Es sollen nun angenommen werden, dass der Kanal 4′ programmgesteuert werden soll, wobei der an sich bekannte Temperaturreglerknopf eines individuellen Gasheizgerätes - z. B. Konvektor des Types F8.12 - derart eingestellt ist, (ca. 3-4 Stellungen), dass der Temperaturfühler 1 ₄ die Lufttemperatur des Raumes auf einer Temperatur von 20-22°C hält. Nachts zum Schlafen, bzw. tagsüber bei Abwesenheit wäre eine Temperatur von 16-18°C ausreichend. Mit Hilfe der Druckknopftasten 12 wird dieses Zeitintervall in den Kanal 4′ einprogrammiert, während dessen die Raumtemperatur auf dem niederen Wert zu halten ist. Während der Programmierung leuchten die die Programmierung unterstützenden LED-Dioden auf, welche die Auswahl des entsprechenden Kanals 1′, 2′, 3′, 4′, bzw. die Tatsache der Ein- bzw. Ausschaltung melden, an den Anzeigern 7 a, 7 b, 7 c sind die eingestellten Zeitpunkte kontrollierbar.

An dem zu der Anpassungseinheit 5 gehörenden Potentiometer P ₄ - welches vorzugsweise in °C kalibriert ist - wird der Temperaturunterschied, in dem vorliegenden Beispiel 4°C, eingestellt, dies ist deshalb möglich, da die Anpassungseinheit 5 eine Verbindung zwischen der Ausgangstemperaturregelung des programmierbaren Zeitgebers 4 und dem die Temperaturregelung des zu steuern gewünschten Gaskonvektors sichernden Temperaturfühler 1 ₄ sichert.

Das von dem programmierbaren Zeitgeber 4 gelieferte zeitgesteuerte Signal treibt einerseits über den Widerstand R ₄ die Leuchtdiode D ₄ an, welche meldet, ob an dem gegebenen Kanal 4′ ein Eingriffsignal für den Temperaturfühler 1 ₄ vorhanden ist, oder nicht. Sollte ein Eingriffsignal vorhanden sein, so leuchtet die Leuchtdiode D ₄ auf.

Das von dem programmierbaren Zeitgeber 4 abgegebene programmierte Signal treibt andererseits über den Widerstand R ₄ den Leistungstransistor T ₄ an, welcher über das Potentiometer P ₄ einen Strom an das Wärmeübertragungselement 6 ₄ schaltet. Die Wärme, welche durch den über das Wärmeübertragungselement 6 ₄ fliessenden Strom entsteht, beeinflusst (ändert) den Zustand des Temperaturfühlers 1 ₄.

In dem Falle, wenn das Wärmeübertragungselement 6 ₄ durch einen Heizwiderstand gebildet ist, erzeugt dieses auf Wirkung des durchfliessenden Stromes eine zusätzliche Wärmemenge, d. h. der Temperaturfühler 1 ₄ detektiert schon bei niederer Temperatur - in dem vorliegenden Beispiel bei einer um 4°C niedrigeren Temperatur - dass die Heizung abzustellen ist und hält somit die Lufttemperatur über den einprogrammierten Zeitraum auf einen Wert von 16-18°C. Durch die entsprechende Wahl der Werte des Potentiometers P ₄ und des Heizwiderstandes ist der Temperaturänderungswert einstellbar.

Durch die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann neben einem verbesserten Komfortempfinden eine bedeutende - pro °C ca. 6%, bei einer durchschnittlichen Lebensführung einer Familie 10-20% - Energieeinsparung erzielt werden.

Das Wärmeübertragungselement 6 ₄ kann auch durch ein Peltier-Element ausgebildet sein, in diesem Falle kann eine entgegengesetzt gerichtete Steuerung realisiert werden.

Durch die entsprechende Auswahl der Bauelemente der Anpassungseinheit 5, sowie durch deren Veränderbarkeit kann die erfindungsgemässe Vorrichtung an verschiedene Geräte angepasst werden und den Ansprüchen der jeweiligen Anwender erforderlichenfalls entsprechend flexibel verändert werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist zur von einander unabhängigen, gruppenmässigen Programmsteuerung von eine eigene Temperaturregelung oder Temperatursteuerung aufweisenden Geräten, insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie, ausgezeichnet geeignet, kann jedoch auch zur Programmsteuerung von mit elektrischer Hilfsenergie funktionierenden Geräten verwendet werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Programmsteuerung von eine eigene Temperatursteuerung oder Temperaturregelung aufweisenden Geräten, insbesondere Geräten ohne elektrische Hilfsenergie, welche je Gerät mindestens einen, als Teil der Temperatursteuerung oder Temperaturregelung ausgebildeten Temperaturfühler aufweist, wobei der Ausgang des Temperaturfühlers unmittelbar oder mittelbar an ein Eingriffsorgan angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitbasisschaltung (3) vorgesehen ist, deren Ausgang mit einem Eingang eines an sich bekannten programmierbaren Zeitgebers (4) verbunden ist, desweiteren in der Nähe eines jeden Temperaturfühlers (1 ₁, 1 ₂, 1 ₃, . . . 1 _n ) ein Wärmeübertragungselement (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃ . . . 6 _n ) angeordnet ist, wobei der Ausgang/die Ausgänge des programmierbaren Zeitgebers (4) über eine Anpassungseinheit (5) mit dem Eingang/den Eingängen des Wärmeübertragungselementes/ der Wärmeübertragungselemente (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ) verbunden ist/sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Zeitgeber (4) mit einer Anzeigeeinheit (7) versehen ist, welche vorzugsweise Tage-, Stunden-, Minuten-Anzeiger (7 a, 7 b, 7 c) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Netzersatzanlage (9), vorzugsweise ein Akkumulator mit Dauerladung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungseinheit (5) je Wärmeübertragungselement (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ) einen Leistungstransistor (T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n ) aufweist, dessen Basis über einen Widerstand (R ₁, R ₂, R ₃, . . . R _n ) mit den Eingängen der Anpassungseinheit (5) verbunden ist, desweiteren die Eingänge der Anpassungseinheit (5) über einen Widerstand (R′ ₁, R′ ₂, R′ ₃, . . . R′ _n ) und eine in Reihe geschaltete Leuchtdiode (D ₁, D ₂, D ₃ . . . D _n ) an den Emitter des Leistungstransistors (T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n ) angeschlossen sind, während der Kollektor des Leistungstransistors (T ₁, T ₂, T ₃, . . . T _n ) über ein Potentiometer (P ₁, P ₂, P ₃, . . . P _n ) mit dem Wärmeübertragungselement (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ) als Heizwiderstand ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃, . . . 6 _n ) durch ein Peltier-Element gebildet ist.