DE4215459A1 - Sensorgesteuerte Raumbelüftung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, mit Hilfe von Sensoren Schaltvorgänge aus­ zulösen. Zum Beispiel kann man mit Hilfe eines Temperatur- Sensors einen Raum-Ventilator dann einschalten, wenn die Raumtemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

Ähnlich ist es möglich, eine Belüftung dann einzuschalten, wenn ein vorgegebener Feuchtewert überschritten wird.

Weiter ist bekannt, Beleuchtung dann einzuschalten, wenn ein gewisser Dämmerungswert erreicht wird.

Des weiteren ist bekannt, elektromotorisch Fenster dann zu schließen, wenn außerhalb des Fensters bestimmte Grenzwärme, Geräuschpegel oder Luftbelastung mit Schadstoffen etc. er­ reicht ist. Als nachteilig wird oft empfunden, daß das subjektive Empfinden nicht mit den eingestellten Schalt­ werten üblicher und bekannter Sensoren übereinstimmt.

Die Ursache liegt darin, daß Lebewesen nicht nur absolute Werte registrieren, sondern vornehmlich Veränderungen be­ werten.

So wird beispielsweise die Änderung der relativen Feuchte von 50 auf 60% sofort bemerkt und kann den Wunsch auslösen, z. B. die Fenster zwecks Lüftung zu öffnen.

Ähnliche Beispiele lassen sich insbesondere beim Auftreten von Gerüchen (Gasanteile in der Atemluft), Temperaturen usw. nachweisen.

Die vorliegende Erfindung beschreibt daher Sensoren mit nachgeschalteter Auswerteelektronik, die physiologisch richtig arbeiten und ihre Schaltfunktion in Abhängigkeit von der Situation verändern.

Fig. 1 zeigt den Grundgedanken anhand einer so gesteuerten Lüftungseinrichtung. Dort wird über einen Einsteller ein Schwellwert eingestellt, bei dessen Überschreitung in jedem Fall ein Schaltsignal ausgelöst wird. Im Beispiel liegt diese Schaltschwelle bei 90% relativer Feuchte. Ist diese Schwelle nicht erreicht, erzeugt der Sensor ein Schaltsignal dann, wenn der aktuelle Sensorwert den von der Auswerte­ elektronik ermittelten Durchschnitt-Sensorwert einer frei bestimmbaren Zeit um einen festzulegenden Betrag über­ schreitet.

Vereinfacht gesagt: Die Elektronik "lernt" den durchschnitt­ lichen Sensorwert z. B. der letzten 2 Stunden, indem ein Integral (vereinfacht Durchschnittswert) der letzten Sensor­ werte innerhalb dieser Zeitspanne gebildet wird. Der aktuelle Sensorwert wird in Beziehung zu diesem Wert gesetzt und erzeugt ein Schaltsignal dann, wenn der aktuelle Sensor­ wert sich mit einem festlegbaren Betrag vom ermittelten Durchschnittswert entfernt. In Fig. 1 ist (1) ein fest ein­ gestellter Grenzwert. Wenn der Sensorwert diese Schwelle nach oben hin übersteigt, wird in jedem Fall ein Schalt­ signal ausgelöst.

(2) Möglicher "Lernwert" vom Minimum bis zum Maximum.

(3) Mit dem Lernwert mitlaufende Schaltschwelle, liegt in einem fest definierten Abstand oberhalb des Lernwertes (2).

Die Fig. 2 zeigt den praktischen Verlauf eines Sensor­ signals über die Zeit.

(4) ist der Verlauf des Sensorsignals.

(6) ist der nachfolgende "Lernwert", der ein Integral des Sensorwertes (4) darstellt. (1) ist der bereits erwähnte feste Schwellwert.

(5) sind diejenigen Zeiten, in denen ein Schaltsignal generiert wird.

Es ist gut zu erkennen, daß das Signal (7) durch Über­ schreiten des fest eingestellten Wertes (1) ein Signal er­ zeugt. Die Impulse 8, 9, 10 lösen durch Überschreiten des Lernwertes (4) ebenfalls ein Signal aus.

Fig. 3 zeigt den praktischen Aufbau eines derartigen Sensors. Das Sensorsignal gelangt als Spannungssignal über den Ein­ gang (11) in die Schaltung.

Es wird im Komparator (12) mit dem Signal (13) verglichen, welches am Ausgang des D/A-Wandlers (17) bereit steht. Es handelt sich dabei um ein Signal, das den Zählerstand eines Vorwärts-/Rückwärtszählers (15) abbildet, der über den Clock-Generator (16) angesteuert wird und dessen Zähl­ richtung vom Ausgangssignal des Komparators (12) über die Leitung (14) an den Vorwärts-/Rückwärtszähler geleitet wird.

Damit wird sich nach einer Zeit, die abhängig ist von der Frequenz des Clock-Generators (16) am Ausgang des D/A-Wand­ lers (17) eine Spannung ergeben, die der Eingangsspannung (11) folgt. Über den Impedanzwandler (18) wird dieses Signal auf den Komparator (20) gegeben, wobei die Widerstände (19) die Aufgabe haben, eine frei wählbare Hysterese des An­ sprechverhaltens zu erzeugen.

Gleichzeitig wird das Sensorsignal (11) auf den Komparator (21) gegeben, wo es mit dem Signal des einstellbaren Spannungsteilers (22) verglichen wird.

Schaltet einer der Komparatoren (20, 21), wird der Transis­ tor (23) durchgesteuert und ein Ausgangssignal erzeugt.

Dabei wird im Komparator (20) das aktuelle Sensorsignal (11) mit dem Ausgangssignal des D/A-Wandlers (13) verglichen, der auch als "Lernwert" bezeichnet wird. Die als Oder-Schaltung aufgebaute Komparatoren-Anordnung (20, 21) sieht dagegen vor, daß bei Überschreiten des am einstellbaren Spannungs­ teiler (22) eingestellten Wertes in jedem Fall durchge­ schaltet wird.

Selbstverständlich sind einige Varianten der vorstehend be­ schriebenen bevorzugten Lösung möglich.

Insbesondere ist es möglich, die Funktionen dieser Schaltung in einem Mikroprozessor mathematisch nachzubilden. Sinngemäß gilt daher die Lehre dieser Erfindung auch für Anordnungen mit Mikroprozessoren.

Claims (4)

1. Apparat zur Verarbeitung von Sensorsignalen mit physiolo­ gisch angepaßtem Schaltverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß vom Sensorsignal (11) in einer geeigneten elektronischen Schaltung ein Mittelwert über eine frei wählbare Zeit ge­ bildet wird, welcher fortlaufend mit dem eingespeisten Sensorsignal derart verglichen wird, daß am Ausgang ein Schaltsignal erzeugt wird, wenn das eingespeiste Sensor­ signal den im Gerät gebildeten Mittelwert übertrifft.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Anordnung aus Anspruch 1 gleichzeitig das ein­ gespeiste Sensorsignal mit einer eingestellten, festen Spannungsquelle derart verglichen wird, daß ein Schaltsignal dann erzeugt wird, wenn die eingespeiste Sensorspannung den vorher eingestellten Pegel überschreitet, wobei die Signal­ erzeugung nach Anspruch 1 und die Schaltsignalerzeugung wie vorstehend beschrieben über eine Oder-Schaltung ein Aus­ gangssignal der Gesamtanordnung erzeugen derart, daß ein Ausgangssignal entsteht, wenn entweder das eingespeiste Sensorsignal den im Apparat gebildeten Mittelwert über­ schreitet oder das eingespeiste Sensorsignal den fest einge­ stellten Pegel überschreitet.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Clock-Generator (16) in seiner Frequenz derart ver­ ändert werden kann, daß die Mittelwert-Bildung zwischen Minimal- und Maximal-Wert zwischen einigen Minuten bis einigen Stunden verändert werden kann.

4. Apparat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal (11) von einem Thermosensor, einem Feuchtesensor, einem Lichtsensor, einem Drucksensor, einem Gassensor, einem pH-Wert-Sensor oder einem Durchfluß-Sensor kommen kann.