FI123679B - Lattialämmitystermostaatti - Google Patents

Description

LATTIALÄM MITYSTERMOST AATTI

KEKSINNÖN ALA

Esillä olevan keksinnön suoritusmuotojen kohteena on integroitu lattialämmitys-5 termostaatti- ja vikavirtasuojarakenne.

KEKSINNÖN TAUSTA

Yksi tapa järjestää talon tai talossa olevan huoneen lämmitys on lattialämmitysjär-jestelmillä sähköä käyttäen. Sähköisiä lattialämmitysjärjestelmiä asennetaan tyy-10 pillisesti keittiöihin, kylpyhuoneisiin tai huoneisiin, joissa tarvitaan lisälämpöä (kuten kylmä kellari, lisäosa tai lasten leikkihuone). Lattialämmitysjärjestelmä voidaan toteuttaa asentamalla lämmityselementtejä lattiapinnan alle. Sähköisiä lämmi-tyselementtejä toimitetaan useissa eri muodoissa. Ne voivat olla yhtenä jatkuvapi-tuisena kaapelina, jolloin asentajan täytyy levittää kaapelia lattialle edestakaisin 15 ennalta määritetyin välein ja tehdä paluusilmukka piirin sulkemiseksi, tai ne voi olla järjestetty mattomuotoon, jolloin lämmityselementti on ennalta muodostettu matoksi, joka rullataan auki lattialle. Joissakin korkeajännitekaapeleissa on sisäänrakennettu paluu, mikä tarkoittaa, että kaapelia asentavalla henkilöllä on yksi pää kytkettävänä. Jotkin tekniikat koostuvat silmukasta, jossa on alku ja loppu.

20 Lämmityselementtien lisäksi järjestelmä voi koostua lämmitystermostaattiyksikös-tä, anturista tai anturikaapelista ja johdoista, jotka kytkevät lämmityselementin „ termostaattiyksikköön ja anturin tai anturikaapelin termostaattiyksikköön.

δ ™ Anturi on usein asennettu lattiaan lämpömittaustarkoituksia varten. Anturi voi olla 9 esimerkiksi NTC (Negative Temperature Coefficient) -vastus, jonka resistanssi δ 25 pienenee, kun lämpötila kasvaa. Anturi on kytketty johdoilla termostaattielektro- ir nilkkaan termostaattiyksikössä. Termostaattiyksikkö tyypillisesti kytkee lämmi- ^ tyselementtejä päälle/pois releitä käyttäen lattian lämpötilasta ja termostaatin aseeni tuksesta riippuen. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti termostaatti voi käsittää anturin huo- ° nelämpötilan mittaamiseksi huoneilmasta, o

CVJ

30 Monissa maissa sähkösäännöksissä ja -standardeissa määrätään, että kaikki sähköiset lattianalaiset lämmitysjärjestelmät on suojattava jäännösvirtalaitteella (residual current device, RCD), jonka nimellisjäännösvirta on tyypillisesti alle 30 mA.

2 RCD on sähkökytkentälaite, joka kytkee piirin irti aina, kun se havaitsee, että sähkövirta ei ole tasapainossa jännitelähteeseen kytketyn johtimen ja paluun nollajoh-timen välillä.

RCD voi olla asennettu lattialämmitysjärjestelmään erillisenä yksikkönä tai se voi 5 olla kiinnitettynä termostaattiin. Yksi lattialämmitystermostaatti, jossa on vikavir-tasuoja, on esitetty patenttihakemuksessa EP 1953459A2. Patenttihakemuksen mukaisesti termostaatti ja vikavirtasuoja ovat itsenäisiä elementtejä, jotka on integroitu yhteen. Tästä osittain päällekkäisestä rakenteesta johtuen esitetty termostaatti on kuitenkin kooltaan suhteellisen korkea, sen kokonaissyvyyden ollessa 10 noin 46 millimetriä, mikä on suuri sopimaan vakiokokoiseen seinäasennusrasiaan, jonka syvyys on noin 45 millimetriä. Lisäksi johdot sähköä ja anturia varten tarvitsevat lisätilaa seinäasennusrasiassa, johtaen sellaiseen rakenteeseen, jossa termostaatin ylätaso seinäpinnasta voi olla suurempi kuin 15-25 millimetriä. Lisäksi termostaatin asennus on työlästä, koska lämpötila-anturilta tuleva kaapeli täytyy 15 saattaa kulkemaan vikavirtasuojan läpi, niin että kaapeli voidaan kytkeä termostaattiin.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Esillä olevan keksinnön näkökulmien mukaisesti saadaan aikaan rakenne jään-20 nösvirtasuojatun termostaatin koon pienentämiseksi.

Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa saadaan aikaan piirikuvio (layout) sähkökomponenttien asentamiseksi ohjausyksikköön.

£2 Tämä saavutetaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa mainittujen piirteiden yh- c3 distelmällä. Vastaavasti, epäitsenäiset patenttivaatimukset kuvaavat muita esillä i o 25 olevan keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohtaisia toteutuksia.

° Keksinnön piirteet ja edut käyvät ilmi seuraavasta vain esimerkinomaisesta kek- £ sinnön edullisten suoritusmuotojen selostuksesta, joka on esitetty liitteenä oleviin g> piirustuksiin viitaten.

C\1

O

O

δ C\1

30 PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS

3

Keksinnön suoritusmuotoja esitetään nyt esimerkinomaisesti liitteenä oleviin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 on kaaviomainen esitys, jossa näkyy termostaattiyksikkö, kansi ja seinä, johon termostaattiyksikkö voidaan asentaa.

5 Kuvio 2 on kaaviomainen kuva, jossa näkyy seinään asennettu termostaattiyksikkö.

Kuvio 3 on kaaviomainen piirikuviokuva, jossa näkyy ensimmäinen painettu piirilevy ja joitakin komponenteista levyn yhdellä puolella.

Kuvio 4 on kaaviomainen piirikuviokuva, jossa näkyy toinen painettu piirilevy ja 10 joitakin komponenteista levyn yhdellä puolella.

Kuvio 5 esittää kaaviomaisen kuvan termostaattiyksiköstä edestä toiselta ja sivulta.

Kuvio 6 esittää valokuvaa erään suoritusmuodon mukaisesta termostaattiyksiköstä sekä viivoitti mesta yksikön koon osoittamiseksi.

15 Kuvio 7 esittää valokuvaa erään esimerkkinä olevan suoritusmuodon mukaisesta toisesta painetusta piirilevystä.

Kuvio 8 esittää valokuvaa erään esimerkkinä olevan suoritusmuodon mukaisesta ensimmäisestä painetusta piirilevystä.

Kuvio 9 esittää valokuvaa sivulta erään esimerkkinä olevan suoritusmuodon 20 mukaisesta termostaattiyksiköstä.

CO

δ Kuvio 10 esittää valokuvaa suoritusmuodon esimerkkinä olevasta toteutuksesta.

C\J

i

CO

9 Kuvio 11 esittää termostaatin kaaviomaista kytkentäkaaviota, δ x Kuvio 12 esittää kaaviomaista räjäytyskuvaa lattialämmitystermostaatin mahdol-

CC

“ lisesta rakenteesta mekaniikka mukaan lukien.

o c\j S 25 o

° KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Viitaten ensin kuvioon 1 keksinnön yksi suoritusmuoto soveltuisi seinään asennettavaksi termostaattiyksiköksi 1, kuten kuviossa 1 on esitetty. Keksinnön suoritus- 4 muotojen mukainen termostaattiyksikkö 1 käsittää kaksi painettua piirilevyä (printed circuit board, PCB) 30 ja 20. Esimerkkinä olevissa suoritusmuodoissa PCB:t 30 ja 20 ovat kaksikerroksisia PCB:eitä, joissa on komponentteja piirilevyjen molemmilla puolilla, mutta on myös mahdollista, että joissakin suoritusmuodoissa toi-5 nen PCB:eistä on yksipuolinen. Selostustarkoituksia varten PCB:hen 20 viitataan ensimmäisenä PCB:nä ja PCB:hen 30 toisena PCB:nä esimerkinomaisissa suoritusmuodoissa. Lisäksi sellaiset orientaatiokäsitteet, kuten "yläpuoli” ja "alapuoli", viittaavat laitteen orientaatioon piirustuksissa nähtynä, eikä se rajoita sen orientaatiota käytössä.

10 Termostaattiyksikkö 1 on mitoitettu edullisesti siten, että se mahtuu vakiokokoi- seen seinäsähkörasiaan 10, jonka vapaa sisähalkaisija on 50-55 mm ja ulkohal-kaisija on 70-75 mm, maakohtaisista standardeista riippuen. Rasia 10 voidaan asentaa seinään 12 tekemällä reikä seinän ulkopintaan 12 ja asettamalla rasia aukkoon. Vaihtoehtoisesti rasia 10 voidaan asentaa seinärakenteeseen ennen 15 ulkopinnan asentamista. Rasia 10 voidaan kytkeä joihinkin seinän rakenteellisiin elementteihin (ei esitetty) ruuveilla 14. Kaapissa 10 voi olla metalli- tai muoviosia 102, jotka mahdollistavat termostaattiyksikön 1 sovittamisen rasiaan tukevasti. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti termostaattiyksikössä voisi olla reikiä, jotta mahdollistettaisiin esimerkiksi ruuvien käyttö kiinnittämään yksikkö rasiaan 10. Tällaiset reiät 20 ovat tyypillisesti termostaatin pohjakannessa. Eräässä suoritusmuodossa on kansi 3, joka voidaan asettaa termostaattiyksikön toiselle rasian 10 peittämiseksi ja johon voidaan myös järjestää välineet lämpötilan säätämiseksi ja esimerkiksi vikavir-tanapin painamiseksi tarvittaessa.

Kuvio 2 esittää asennetun termostaattiyksikön 1 asennusrasiassa 10. Kuviosta 2 25 havaitaan, että ainakin jotkin keksinnön suoritusmuodot mahdollistavat vikavirta-,

CO

g eli jäännösvirtasuojatun lattialämmitystermostaatin rakentamisen siten, että termo- ^ staatti työntyy ulos 10-20 mm vähemmän kuin nykyisissä ratkaisuissa, etujen tun- 00 9 nettuun tekniikkaan verrattuna käydessä selvästi esiin seinän 12 pintaa tarkaste- δ lemalla. Yhteen termostaattiyksikön 1 ensimmäisen PCB:n 20 liittimistä on kytketty | 30 useita johtoja 40, kuten kuviossa 2 on kaaviomaisesti esitetty. Keksinnön suori- ^ tusmuotoja ei ole rajoitettu seinäasennusrasiaan, vaan termostaattiyksikön 1 esi- g tetty rakenne mahdollistaa myös suhteellisen ohuen mallin rakentamisen yhtä hy- 9 vin pinta-asennustermostaatiksi.

o

CVJ

Termostaatin esimerkinomainen rakenne ja ensimmäisen PCB:n 20 ja toisen 35 PCB:n 30 komponenttien piirikuvio on esitetty viitaten kuvioon 3 ja kuvioon 4.

5

Liitin 202 ensimmäisellä PCB:llä 20 voi olla esimerkiksi 7-nastainen liitin, kuten MVE25 Euroclamp™:ilta. Termostaatista 1 ulostulevat/sisäänmenevät johdot 40 voidaan kytkeä liittimeen 202. Ainakin joidenkin suoritusmuotojen mukaisesti pää-virta lämmitysjärjestelmään, joka koostuu termostaattiyksiköstä 1 ja lämmitysele-5 menteistä ja lattia-anturista, syötetään liittimen 202 nastan X7 (vaihe(L)) ja X6 (nolla(N)) läpi. Tyypillisesti nimellisjännite Euroopassa on noin 230VAC 50 Hz:n taajuudella. Joillakin alueilla, kuten Pohjois-Amerikassa, nimellisjännite on noin 110VAC 60 Hz:n taajuudella.

Liittimellä 202 tuodaan sähköä myös lämmityselementtiin esimerkiksi nastojen X5 10 ja X4 kautta, jos ohjausrele 206 on kytketty päälle. Ohjausrele 206 voi olla esimerkiksi rele RT334024 Tyco Electronics™:Itä, joka rele kykenee kytkemään päälle ja pois 16A/250VAC suuruisia virtoja/jännitteitä. Rele 206 on edullisesti asennettu piirilevylle sellaiseen suuntaan, että kytkinosa, eli korkeajänniteosa, on lähempänä liitintä 202. Tällöin ohjaussignaali kulkee PCB:n alaosassa kuvion 3 näkökulman 15 suunnasta. Tämä mahdollistaa ensimmäisen PCB:n 30 sähkösuunnittelun sillä tavoin, että korkeajännite-elektroniikka on sijoitettu pääosin PCB:n toiseen vasempaan kulmaan kuvion 3 suunnasta. Eräässä suoritusmuodossa relettä ohjaa mik-rokontrolleri-IC (integroitu piiri) 302 anturilta tulevien mittausten perusteella. Mikro-kontrolleri-IC 302 voi olla esimerkiksi NXP™-mikrokontrolleri, kuten LPC1100, joka 20 perustuu ARM™ Cortex-MO-prosessoriin ja jossa on useita analogia-digitaali- (AD) -muuntimia muiden piirteiden joukossa. Mainittuja AD-muuntimia käytetään määrittämään lämpötilataso mittaamalla virransyöttö anturin NTC:n läpi vertailulämpöti-latason suhteen, joka vertailutaso voidaan asettaa säätövastuksella 304 PCB:ssä 30. Ohjaussignaali IC:ltä 302 releelle voidaan syöttää ensimmäiselle PCB:lle 20 25 liittimen 216 kautta. Signaali anturille voidaan syöttää liittimen 216 kautta. Keksin-„ nön eräässä suoritusmuodossa lattia-anturi on edullisesti kytketty liittimen 202 o nastoihin X1 ja X2 niiden sijoittamiseksi maksimaaliselle etäisyydelle päävirrasta ob (kytketty nastoihin X7 ja X6). Lisäetu lämpötila-anturin liittimeen 202 kytkemisen o mahdollistamisesta on, että termostaatin asennus on helppoa tunnetun tekniikan ° 30 ratkaisuihin verrattuna, joissa lämpötila-anturilta tuleva kaapeli täytyy ohjata ma-

X

£ nuaalisesti jäännösvirtalaitteen läpi termostaatille.

σ> g Lisäkomponentteja ensimmäisellä PCB:llä 20 voivat olla kondensaattori 208, joka ? kehittää jännitettä tuotteen termostaattiosaan, ja sekalaiset komponentit 210, ku- o ten kondensaattorit, vastukset, transistorit, diodit ja muut aktiiviset ja passiiviset 35 komponentit. Vaikka kuviossa esitetään komponentteja vain yhdellä puolella, PCB:n 20 ja PCB:n 30 toisella puolella voi myös olla komponentteja.

6

Keskeinen komponentti vikavirtasuojanäkökulmasta on solenoidikytkinkomponentti 204, joka on kiinnitetty ensimmäiseen PCB:hen 20. Solenoidikomponentti 204 voi olla esimerkiksi WA M2ML -solenoidi yritykseltä Western Automation Research and Development Ltd. Solenoidikytkinkomponentti on ainakin joidenkin suoritus-5 muotojen mukaan kytketty siten, että päävirta nastoista X7 ja X6 syötetään ensin mittauskäämin läpi, joka mittaa jäännösvirran, ja sitten komponentin 204 läpi. Vi-kavirtatilanteessa jäännösvirtalaitteeseen (RCD) liittyvästä elektroniikasta tuleva ohjaussignaali katkaisee päävirran. Yhdessä suoritusmuodossa RCD-elektroniikka sisältyy toiseen PCB:hen 30. Yksi tapa saada signaali RCD:Itä on liittimen 216 10 kautta.

Jäännösvirtalaitteeseen liittyvä elektroniikka koostuu integroidusta piiristä 306 vikavirran detektoimiseksi, koe/mittauskäämistä 308 ja sekalaisista passiivisista ja aktiivisista komponenteista 310. Piiri 306 voi olla esimerkiksi WA05GC yritykseltä Western Automation Research and Development Ltd. Koe/mittauskäämi 308 voi 15 olla esimerkiksi komponentti yritykseltä Western Automation Research and Development Ltd. Päävirta ensimmäisen PCB:n 20 liittimen 202 nastoista X6 ja X7 syötetään nastojen 324 ja 322 kautta toiseen PCB:hen 30. Nastat 324 ja 322 kulkevat mittauskäämin 308 läpi kuten kuviossa 4 on esitetty. Nastat 324 ja 322 on sähköisesti kytketty johdinjohdoilla 315 ja 314 nastoihin 214 ja 212 vastaavasti. Sähköä 20 syötetään takaisin ensimmäiselle PCB:Ile 20 nastojen 214 ja 212 kautta ja sitten kytketään kytkinkomponenttiin 204, kuten aiemmin on esitetty. Vikavirtatapauk-sessa piiri 306 Hipaisee komponentin 204 kytkemään virran pois. Suoritusmuotojen mukaisesti sähköä johtavien johdinjohtojen 314 ja 315 välissä on tila 312. Tila on edullisesti ainakin 4 millimetriä tiettyjen turvastandardien noudattamiseksi. Toises-25 sa PCB:ssä on edullisesti reikä 316 (kuvio 4) kytkimen 204 vikavirran nollauksen „ 213 (katso kuvio 5) käytön mahdollistamiseksi, δ ^ Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukaan PCB 20 ja PCB 30 ovat 9 suurin piirtein samankokoisia päältä päin tarkasteltuna. Ainakin joidenkin suori- S tusmuotojen mukaan PCB-levyt voidaan kiinnittää toisiinsa ’’piggy bag”-tyyliin esi- | 30 merkiksi nastoja 214, 212, 226, 227 ja liitintä 216 käyttäen. Mainitut nastat voi olla ^ juotettu, alun perin ennen toisen ja ensimmäisen yhteenliittämistä joko toiseen ja/tai ensimmäiseen PCB:hen. Toisen ja ensimmäisen lopullisen yhteen asentami- ° sen jälkeen myös nastan toinen pää voidaan juottaa, mikä varmistaa paremman o ^ johtavuuden. Liittimen 216 vastakappale (merkitty myös viitenumerolla 216) voi 35 olla joko toisella tai ensimmäisellä PCB:llä. Liittimessä 216 voi olla esimerkiksi 8 nastaa mahdollistamaan kommunikaatiota toisen 30 ja ensimmäisen 20 PCB:n 7 välillä. Toisen PCB:n 30 ja ensimmäisen PCB:n 20 yhdistelmään viitataan termo-staattiyksikkönä 1 eräässä suoritusmuodossa.

Kuvio 5 esittää edelleen termostaattiyksikköä 1 ensimmäistä PCB:tä 30 kohti katsoen ja vasemmalta (näkymä A) ja toiselta (näkymä B). Kuten voidaan nähdä, toi-5 nen PCB 20 ja ensimmäinen PCB 30 on kytketty pinoon. Aiemmin esitettyjen komponenttien lisäksi voi olla esimerkiksi kytkin 326, joka on juotettu toisen PCB:n 30 toiselle puolelle esimerkiksi vikavirtatoiminnallisuuden testaamiseksi. Kuten voidaan nähdä, solenoidikytkinkomponenttiin 204 voi olla kytketty mekaaninen kytkin 213 vikavirtasuojakytkimen nollaamiseksi.

10 Suoritusmuotojen lisäselvennyksiä on esitetty kuvioissa 6, 7, 8 ja 9, jotka esittävät valokuvia eräästä keksinnön mukaisesta toteutuksesta. Kuten kuvioista 9 ja 6 voidaan nähdä, termostaattiyksikön, jossa on integroitu vikavirtadetektori, koko on merkittävästi pienempi kuin tunnetun tekniikan mukaisissa järjestelyissä.

Kuvio 10 esittää valokuvaa esimerkkinä olevasta termostaatista pääosin toisen 15 PCB:n 30 pintakerroksen suunnasta nähtynä selventämistarkoituksia varten. Manuaaliseen nollausnastaan 213 on pääsy toisessa PCB:ssä 30 olevan aukon 316 kautta. Kuvio 11 esittää termostaatin kaaviomaista kytkentäkaaviota. Toisessa PCB:ssä olevat komponentit on piirretty katkoviivan sisälle. Muut komponentit on asennettu ensimmäiseen PCB:hen 20. Päävirta (L ja N) syötetään liittimen 202 20 nastojen X7 ja X6 kautta. Sähkö johdetaan liittimestä 202 toiselle PCB:Ile 30 ja takaisin ensimmäiselle PCB:lle 20 käämin 308 kautta. Käämi 308 on kytketty piiriin 306 järjestelmässä olevan jäännösvirtavuodon detektoimiseksi. Kuten kuviossa 11 on esitetty, piiri 306 saa aikaan ohjaussignaalin virrankatkaisijakomponentille 204. Normaalissa toiminnassa sähköä syötetään releelle 206. Relettä 206 ohjataan £2 25 mikrokontrollerilla 302. Mikrokontrolleri 302 on kytketty nastojen X1 ja X2 kautta ° anturiin, joka mittaa lattialämpötilaa. Nastoja X4 ja X5 käytetään viemään sähköä § lämmityselementille.

° Kuvio 12 esittää kaaviomaista räjäytyskuvaa lattialämmitystermostaatin mahdolli- £ sesta rakenteesta mekaniikka mukaan lukien. 510 pohjakupu on tyypillisesti asen- σ> 30 nettu sähkörasiaan 10. Keskikantta 508 voidaan käyttää suurentamaan pinta-alaa o ja ilma-rakoa PCB-levyjen 20 ja 30 sähkökomponentteihin. Nuppia 506 voidaan o käyttää kääntämään säätövastusta 304 halutun lämpötilan asettamiseksi. 500, 502 c\j ja 504 ovat termostaatin koristekansia. Osat 500, 502, 504, 506 ja 508 voivat yhdessä muodostaa kuvion 3 kannen 3.

8

Kuten edellä on esitetty, keksinnön mukaisesti jäännösvirtalaitteella varustettu termostaatti käsittää ainakin kaksi painettua piirilevyä (PCB), ensimmäisen PCB:n 20 ja toisen PCB:n 30, ja että rele 206, liitin 202 ja virrankatkaisija 204 on kytketty ensimmäiseen PCB:hen 20 ja että mittauskäämi 308 on kytketty toiseen PCB:hen 5 30. Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa jäännösvirran detektointilogiik- kakomponentit on kiinnitetty toiseen PCB:hen. Jäännösvirran detektoi nti logi i kka-komponentit käsittävät ainakin piirin 306, kuten piirin WA05GC yritykseltä Ward Industries™ tai vastaavan, joka piiri on kytketty mittauskäämiin 308. Tämä kom-ponenttipiirikuvio mahdollistaa hyvin kompaktin termostaattirakenteen.

10 Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa lämpötilan ohjauslogiikka on kytketty toiseen PCB:hen 30. Myös kondensaattori, joka on järjestetty kehittämään jännitettä termostaattipiirille, on sijoitettu ensimmäiselle PCB:lle 20.

Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa liitin 202 käsittää useita liitinnasto-ja ainakin kuormakaapeliin, lattian lämpötila-anturin kaapeliin, lämpötilan alennus-15 signaaliin ja termostaatin lämmityskaapeliliitäntään kytkemiseksi. Koska kaikki ulkoiset kaapeliliitännät ovat termostaatin yhdessä osassa, johon on helppo pääsy, termostaatin asentaminen käyttöä varten on tehty helpoksi ja nopeaksi.

Kuten edellä on mainittu, käytetyillä PCB:eillä voi olla komponentteja levyn yhdellä tai sen molemmilla puolilla. Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukai-20 sesti ensimmäinen PCB 20 käsittää pohjakerroksen 230 ja pintakerroksen 232 ja että toinen PCB 30 käsittää pohjakerroksen 330. Käsitteet pohjakerros ja pintakerros osoittavat tässä yhteydessä, että pohjakerros on levyn yhdellä puolella ja pintakerros on levyn toisella puolella. PCB:n 30 pohjakerros 330 on ensimmäisen PCB:n 20 pintakerrosta 232 kohti ja PCB:n 30 pintakerros 332 on ensimmäisestä £2 25 PCB:stä 20 poispäin. Rele 206, liitin 202 ja virrankatkaisija 204 on kytketty ensim- ° mäisen PCB:n 20 pohjakerrokseen 230 ja että mittauskäämi 308 on kytketty tai i § sijoitettu toisen PCB:n 30 pohjakerroksen 330 ja ensimmäisen PCB:n 20 pintaker- i £ roksen väliin.

X

£ Ainakin joissakin suoritusmuodoissa säätövastus 304 lämpötilatason asettamisek- σ> 30 si on kytketty toiseen PCB:hen 30. Säätövastus 304 on ainakin joissakin keksinet nön suoritusmuodoissa kytketty toisen PCB:n 30 pohjakerrokseen 330, eli ensim- o 5 mäisen PCB:n 20 ja toisen PCB:n 30 väliin, niin että vastus ei kasvata termostaa-

C\J

tin kokonaiskorkeutta. Vastuksen säätämisen mahdollistamiseksi toinen PCB 30 käsittää aukon vipua varten, joka vipu ulottuu kannen 3 läpi, jotta säätövastus 304 35 saadaan kytkettyä toisen PCB:n 30 ja kannen 3 läpi.

9

Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukaisesti ensimmäinen PCB 20 ja toinen PCB 30 on kytketty sähköisesti kahdella liitinjohtoparilla johtamaan korkea-jännitettä ensimmäisen PCB:n 20 ja toisen PCB:n 30 välillä saamaan aikaan kor-keajännitesilmukan ensimmäiseltä PCB:ltä 20 toiselle PCB:lle 30 ja takaisin. Kek-5 sinnön joissakin suoritusmuodoissa tällä mainitulla silmukalla ei ole muuta tarkoitusta kuin kulkea mittauskäämin läpi, niin että jäännösvirta, eli lämmitysjärjestelmän vikatoiminta voidaan detektoida. Lisäksi termostaatti käsittää parin liitinjohtoja 226 ja 227 johtamaan käyttöjännitettä RCD-piiriä varten ensimmäiseltä PCB:ltä 20 toiselle PCB:lle 30. Lisäksi useat lisäliitinjohdot 216 johtavat matalajännitettä ja 10 ohjausdataa ensimmäisen PCB:n (20) ja toisen PCB:n (30) välillä.

Keksinnön mukaisesti virrankatkaisija 204 käsittää liikutettavan runkoelimen 234. Liikutettava runkoelin käsittää metalliliittimiä, jotka on järjestetty liikkumaan edestakaisin kiinteitä koskettimia vasten, jotka kosketti met on kytketty ensimmäisen PCB:n 20 pohjakerrokseen 230, ensimmäiseen PCB:hen 20 kiinnitetyn solenoidin 15 236 ohjaamana. Kuten edellä on mainittu, yksi sopiva virrankatkaisija, eli soleno- idikytkinkomponentti, keksinnön suoritusmuodoissa käytettäväksi on WA M2ML -solenoidi yritykseltä Western Automation Research and Development Ltd. Lisäksi virrankatkaisija 204 käsittää virrankatkaisijan manuaalisen nollausnastan 213. Manuaalinen nollausnasta 213 on järjestetty ulottumaan toisessa PCB:ssä olevan 20 aukon 316 läpi sekä kannen 3 läpi, niin että sitä voidaan käyttää esim. painamalla termostaatin ulkopuolelta.

Keksinnön joidenkin suoritusmuotojen mukaisesti toisen PCB:n 30 pintakerros 332 käsittää koepainonapin 326 termostaatin jäännösvirran detektointitoiminnallisuu-den testaamiseksi. Tämä mahdollistaa sen testaamisen, että jäännösvirran detek-25 tointi ja virrankatkaisija 204 toimivat niin kuin niiden pitäisi.

CO

° Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukainen termostaatti käsittää vih- i o reän ledin ja punaisen ledin ohjausreleen (206) toimintatilan osoittamiseksi. Vihreä i £ ledi ja punainen ledi on edullisesti kytketty toisen PCB:n (30) pintakerrokseen x (332).

CC

CL

g> 30 Joissakin keksinnön suoritusmuodoissa päävirta liittimen 202 nastoista X6 ja X7 o syötetään ensimmäisten liitinjohtojen 324, 322 kautta toiseen PCB:hen 30, en-

O

5 simmäisten liitinjohtojen 324 ja 322 ollessa järjestetty kulkemaan mittauskäämin

CVJ

308 läpi ja kytkemään sähköisesti toisen PCB:n 30 liitinjohtojen 314 ja 315 kautta toisiin liitinjohtoihin 214, 212 ja takaisin ensimmäiseen PCB:heen 20 toisten liitin-35 johtojen 214, 212 kautta, ja sitten syötetään virrankatkaisijaan 204, joka on kytket- 10 ty ensimmäiseen PCB:hen 20. Tämä uusi rakenne ja piirikuvio mahdollistavat jäännösvirran detektoimisen ja virran katkaisemisen tehokkaasti ja luotettavasti hyvin pienessä tilassa ja turvallisuusmääräykset täyttäen.

Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa ensimmäiset liitinjohdot 322 ja 324 5 ovat tosiasiallisesti pitkiä nastoja liittimestä 202 ja toiset liitinjohdot 212 ovat 214 ovat jäykkiä metallinastoja. Liitinjohdot on voitu valmistaa teräksestä, kuparista tai jostain muusta sopivasta metallista, jolla on korkea johtavuus. Tulisi myös huomata, että ensimmäiset ja toiset liitinnastat voi olla valmistettu eri materiaalista. Ensimmäisten liitinjohtojen 322 ja 324 ja toisten liitinjohtojen 212, 214 pituus on aina-10 kin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa 12-20 mm. Ainakin joissakin suoritusmuodoissa ensimmäiset liitinjohdot 322 ja 324 ja toiset liitinjohdot 212 ja 214 on järjestetty toistensa kanssa samansuuntaisiksi.

Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukaisesti ensimmäiset liitinjohdot 322 ja 324 on järjestetty niin, että liitinjohtojen välinen etäisyys on suurempi tai 15 yhtä suuri kuin 4 mm. Samalla tavoin toiset liitinjohdot 212 ja 214 on järjestetty niin, että liitinjohtojen välinen etäisyys on suurempi tai yhtä suuri kuin 4 mm. Sillä, että mainittu etäisyys on suurempi tai ainakin yhtä suuri kuin 4 mm, on mahdollista alentaa liitinjohtojen välisen sähköläpilyönnin riskiä.

Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa ensimmäiset liitinjohdot 322 ja 324 20 ovat osa liitintä 202 ja ne on järjestetty ulottumaan ensimmäisen PCB:n 20 läpi. Tämä alentaa tarvittavien juotettujen liitosten määrää ja siten lämpöä syntyy vähemmän ja jännitteen laskut vähenevät.

Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukaisesti ensimmäiset liitinjohdot „ 322 ja 324 ja toiset liitinjohdot 212 ja 214 on kiinnitetty ensimmäiseen PCB:hen 20.

o 25 Ensimmäiset liitinjohdot 322 ja 324 ja toiset liitinjohdot 212 ja 214 on lisäksi järjes- ώ tetty kytkettäväksi sähköisesti toiseen PCB:hen 30 ulottamalla ne toisessa o PCB:ssä 30 olevien aukkojen läpi niin, että aukkojen reunojen ja liitinjohtojen 322, ° 324 212 ja 214 väliin muodostuu sähkökytkentöjä.

X 5 J

CC

CL

^ Ensimmäisen PCB:n 20 pintakerroksen 232 ja toisen PCB:n 30 pohjakerroksen g 30 330 välinen etäisyys on ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa 7-11 mm.

° Tämä etäisyys mahdollistaa komponenttien sovittamisen ensimmäisen PCB:n 20 o ja toisen PCB:n 30 väliseen tilaan ja silti mahdollistaa termostaatin kompaktin ko-konaiskorkeuden.

11

Kuten edellä on mainittu, keksinnön mukaisesti termostaatti käsittää ensimmäisen painetun piirilevyn (PCB) 20, johon rele 206, liitin 202 ja virrankatkaisija 204 on sijoitettu, ja toisen PCB:n 30, johon mittauskäämi 308 on sijoitettu, ja että rele 206, liitin 202 ja virrankatkaisija 204 on kytketty ensimmäiseen PCB:hen 20. Rele 206 5 on kytketty liittimen 202 viereen, niin että releen kosketti met ovat liittimeen päin. Tämä piirikuviorakenne alentaa korkeajännitekytkentöjen pituutta ensimmäisellä PCB:llä ja siten vähentää lämmön syntymistä termostaatissa.

Ainakin joidenkin keksinnön suoritusmuotojen mukaan rele 206 sijaitsee ensimmäisellä PCB:llä 20 kondensaattorin 208 ja virrankatkaisijan 204 välissä. Tämän 10 piirikuvion etu on, että rele 206 ja virrankatkaisija 204 ovat toistensa vieressä, niin että korkeajännitekomponentit ovat lähellä toisiaan, siten alentaen korkeajännitekytkentöjen pituutta ensimmäisellä PCB:llä.

Ainakin joissakin keksinnön suoritusmuodoissa releen 206 ja liittimen 202 nastojen, joihin rele 206 on kytketty, välinen etäisyys on alle 8 mm.

15 Kuten edellä on mainittu, keksinnön suoritusmuotojen mukainen termostaatti on lattialämmitystermostaatti, jossa on jäännösvirran detektointitoiminnallisuus ja virrankatkaisija termostaatissa.

Muita keksinnön suoritusmuotoja ovat huonelämpötila-anturin lisääminen edullisesti toiselle PCB: Ile 30. Rakenteen suoritusmuodot mahdollistavat mainitun antu-20 rin tarkan toiminnan, koska se sijaitsee niin kaukana kuin mahdollista lämmöstä, jota syntyy ensimmäisellä PCB:llä 20. Lisäksi tehokomponentit, kuten rele 206, ovat kaukana sisäänrakennetusta lämpötila-anturista mahdollistaen tarkemman toiminnan.

CO

£ Lisäksi toinen PCB 30 voi sisältää valoa säteileviä diodeja (LEDejä) näkymään ^ 25 termostaattiyksikön käyttäjille esimerkiksi kannen 3 aukon tai esimerkiksi kannen 3 9 läpinäkyvän osan kautta, δ i Lisäksi esimerkiksi mikrokontrolleri IC 302 voi sisältää tai voi ohjata langatonta tai “ langallista kommunikaatioyksikköä. Mainittua yksikköä voidaan käyttää termo- c\j staattiyksikön kaukovalvontaan ja -ohjaukseen. Esimerkki langattomasta kommu- o 30 nikaatioyksiköstä on Bluetooth- tai langaton paikallisverkko. Esimerkki käytettäväs- ^ tä langallisesta kommunikaatioprotokollasta on paikallisverkko sähkölinjojen tai erillisen kommunikaatioverkon, kuten Ethernetin, yli.

12

Tulisi ymmärtää, että samanlaista rakennetta voidaan käyttää muihinkin termos-taatteihin, joissa tarvitaan vikavirtasuojaa, kuin lattiatermostaattiin. Esimerkkinä samanlaista rakennetta voitaisiin käyttää termostaattiin, joka ohjaa lämmittimiä talossa.

5 Tulisi ymmärtää, että mitä tahansa piirrettä, joka on esitetty minkä tahansa yhden suoritusmuodon osalta, voidaan käyttää yksinään tai yhdistelmänä muiden esitettyjen piirteiden kanssa, ja niitä voidaan myös käyttää yhdistelmänä yhden tai useamman minkä tahansa muun suoritusmuodon piirteen kanssa, tai minä tahansa yhdistelmänä minkä tahansa muun suoritusmuodon kanssa. Lisäksi vastaavia lait-10 teitä ja muunnelmia, joita ei ole esitetty edellä, voidaan myös käyttää poikkeamatta keksinnön suojapiiristä, joka on määritetty liitteenä olevissa patenttivaatimuksissa.

CO

δ

C\J

i

CO

o δ

X

cc

CL

CD

C\l

CM

O

O

δ

CM

Claims (6)

1. Lattialämmitystermostaatti, joka on varustettu jäännösvirtalaitteella, käsittäen termostaatin releen (206), liittimen (202), kondensaattorin (208), virrankatkaisimen (204) ja mittauskäämin (308), tunnettu siitä, että termostaatti käsittää ensimmäi- 5 sen painetun piirilevyn (PCB) (20), johon rele (206), liitin (202) ja virrankatkaisin (204) on kytketty, ja toisen PCB:n (30), johon mittauskäämi (308) on kytketty, ja että rele (206) on kytketty liittimen (202) viereen niin, että releen koskettimet ovat liittimeen päin, ja että virrankatkaisin (204) käsittää liikutettavan runkoelimen (234), liikutettavan runkoelimen käsittäessä metalliliittimiä ja sen ollessa järjestetty liik-10 kumaan edestakaisin ensimmäisen PCB:n (20) pohjakerrokseen (230) kytkettyjä kiinteitä koskettimia vasten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen termostaatti, tunnettu siitä, että ensimmäinen PCB (20) käsittää pohjakerroksen (230) ja pintakerroksen (232) ja että toinen PCB (30) käsittää pohjakerroksen (330), joka on ensimmäisen PCB:n (20) pintakerrok- 15 seen (232) päin, ja pintakerroksen (332), joka on ensimmäisestä PCB:stä (20) poispäin, ja että rele (206), liitin (202) ja virrankatkaisin (204) on sijoitettu ensimmäisen PCB:n (20) pohjakerrokseen (230), ja että mittauskäämi (308) on sijoitettu toisen PCB:n (30) pohjakerrokseen (330).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen termostaatti, tunnettu siitä, että rele 20 (206) on sijoitettu ensimmäiselle PCB:lle (20) kondensaattorin (208) ja virrankat kaisimen (204) väliin.

4. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen termostaatti, tunnettu siitä, että säätövastus (304) lämpötilatason asettamiseksi on kytketty toiseen PCB:hen (30). δ ^ 25

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen termostaatti, tunnettu siitä, että säätövastus CD 9 (304) on sijoitettu toisen PCB:n (30) pohjakerrokseen (330) ja että toinen PCB (30) ” käsittää aukon vipua varten sen kytkemiseksi säätövastukseen (304) toisen PCB:n | (30) kautta. c\j

6. Minkä tahansa edeltävistä patenttivaatimuksista mukainen termostaatti, tunnet- § 30 tu siitä, että releen (206) ja liittimen (202) nastojen, joihin rele (206) on kytketty, ^ välinen etäisyys on pienempi kuin 8 mm.