NL193961C

NL193961C - Batterij gevoede thermostaat voor een verwarmingssysteem.

Info

Publication number: NL193961C
Application number: NL9320049A
Authority: NL
Inventors: James William Ratz
Original assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 2001-03-02
Also published as: WO1994011798A1; CA2145189A1; NL9320049A; CA2145189C; AU674194B2; US5226591A; AU5672994A; NL193961B

Description

1 193961

Batterij gevoede thermostaat voor een verwarmingssysteem

De uitvinding heeft betrekking op een batterij gevoede thermostaat voor het inschakelen en uitschakelen van een verwarmingssysteem, waarbij de thermostaat omvat: 5 a. een lage-temperatuurgrensschakeling; b. een batterij gevoede thermostaatbesturingsinrichting voor het inschakelen en uitschakelen van het verwarmingssysteem.

Een dergelijke thermostaat is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.308.991. Dergelijke elektronische thermostaten vervangen langzamerhand de mechanische thermostaten die in het verleden zijn 10 toegepast. Echter hebben de bekende elektronische thermostaten een inherent probleem dat in de vroegere mechanische thermostaten niet optrad. Dit probleem ontstaat wanneer de vermogensbron van de elektronische thermostaat niet langer vermogen aan de thermostaat levert en de thermostaat niet langer functioneert. In elektronische thermostaten gebeurt dit gewoonlijk wanneer de batterijen die vermogen aan de thermostaat leveren tot een zodanig punt zijn ontladen, dat deze niet langer de thermostaat kunnen voeden. 15 Wanneer de thermostaat niet langer werkt, werkt ook het verwarmingssysteem niet langer, aangezien de thermostaat de keten niet volledig maakt, waardoor het verwarmingsrelais het verwarmingssysteem kan aanschakelen. Wanneer de batterijen in de batterij gevoede thermostaat leeg zijn, wordt dus de thermostaat inactief. Als gevolg daarvan wordt geen warmte aan de geconditioneerde ruimte afgegeven. In klimaten waarbij de thermostaat beneden de vriestoestand daalt, bestaat het probleem dat de verwarmingspijpen 20 bevriezen en mogelijkerwijze scheuren, waardoor schade kan worden toegebracht aan de ruimte die door de thermostaat wordt bestuurd.

Bij de bekende thermostaat is een bimetaalschakelaar over de thermostaatcontacten aangesloten. Deze wordt dan ingesteld op een niveau dat de normale werking van de thermostaat niet zal belemmeren. Dit betekent in normale werkomstandigheden, dat de bimetaalschakelaar niet zou mogen activeren, totdat de 25 temperatuur is gedaald beneden een temperatuur van ongeveer 5°C. Indien de bimetaalschakelaar is ingesteld op een hoger instelpunt, dan zou de bimetaalschakelaar de werking van de thermostaat belemmeren, indien de thermostaat is ingesteld op zijn laagste instelwaarde. Indien voorts de bimetaalschakelaar is ingesteld om ten minste 5°C te handhaven, is er een grote kans dat de temperatuur van de buitenwanden zouden kunnen dalen tot 0°C of minder. Elke verwarmingspijp opgenomen in deze wanden zou kunnen 30 bevriezen en mogelijkerwijze barsten. De uitvinding voorziet in een schakeling voor de toepassing van een bimetaalschakelaar op een hoger instelpunt, wanneer het batterijvermogen laag is of niet bestaat De uitvinding heeft hiertoe als kenmerk, dat c. de lage temperatuurgrensschakeling elektrisch parallel is verbonden met de thermostaatbesturingsin-richting; 35 d. waarbij de thermostaatbesturingsinrichting de lage-temperatuurgrensschakeling blokkeert wanneer de batterij geladen Is; e. waarbij de thermostaatbesturingsinrichting de lage-temperatuurgrensschakelaar vrijgeeft wanneer de batterij ontladen is; en waarbij 40 f. indien de batterij ontladen is de lage-temperatuurgrensschakeling het verwarmingssysteem aanschakelt wanneer de omgevingstemperatuur die door de thermostaat wordt waargenomen lager is dan een vooraf gekozen temperatuur.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont: 45 figuur 1 een schema van de thermostaat waarin de uitvinding is toegepast en de verwarmingsbelasting; figuur 2 een schema van de thermostaat wanneer vermogen wordt toegevoerd aan de lage-temperatuurgrensschakeling; figuur 3 is een schema van de lage-temperatuurgrensschakeling wanneer de thermostaat niet voldoende vermogen heeft om te kunnen werken.

50 Figuur 4 is een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 1 is een schema van de uitvinding. De thermostaat 1 is voorzien van een standaard elektronische thermostaatbesturingsinrichting 10 die voor een deskundige-bekend is en die wordt gevoed door de batterij 15. De thermostaatbesturingsinrichting 10 bekrachtigt of neemt de bekrachtiging van het relais 17 weg, 55 gebaseerd op de omgevingstemperatuur in de ruimte waarin deze de besturingsfunctie uitvoert. Door het bekrachtigen van het relais 17 wordt het warmterelais 50 bekrachtigd, waardoor de niet getoonde verwarmingsbelasting wordt geactiveerd. Het warmterelais 50 wordt gevoed door een transformator 55 van 193961 2 24 volt wisselspanning. De knooppunten R en W worden gebruikt voor het aansluiten van de vermogens-bron 55 en warmterelais 50 op de thermostaat 1. De lage-temperatuurgrensschakeling 20, 24 Is parallel geschakeld aan de thermostaatbesturingsinrichting 10 over de ingangsknooppunten R en W. De lage-temperatuurgrensschakeling 20, 24 omvat een bestuurbare schakelaar 20 die elektrisch is verbonden met 5 de lage grensschakelaar 24 en die wordt bestuurd door een uitgangssignaal bij een knooppunt A van de thermostaatbesturingsinrichting 10. De thermostaatbesturingsinrichting 10 levert een blokkeersignaal aan de bestuurbare schakelaar 20, meer in het bijzonder voor deze uitvoeringsvorm, aan de FET 21. De FET 21 bevindt zich hetzij in een ”aan”- of een "uit”-toestand gebaseerd op het uitgangssignaal van de thermostaatbesturingsinrichting 10. Het uitgangssignaal van de thermostaatbesturingsinrichting 10 is 10 gebaseerd op het vermogensniveau van de batterij 15. Wanneer de batterij 15 voldoende vermogen heeft om de thermostaat 1 te doen werken, is het uitgangssignaal van de thermostaatbesturingsinrichting 10 in het knooppunt A een blokkeersignaal of ongeveer de batterijspanning (dat wil zeggen 4,5 volt wanneer drie AA batterijen van 1,5 volt worden gebruikt). Wanneer dus een blokkeersignaal, of een signaal van nagenoeg 4,5 volt door de FET 21 wordt ontvangen, wordt de FET 21 aangeschakeld en de schakeling van figuur 1 is 15 equivalent aan die van figuur 2.

De bestuurbare schakelaar 20 omvat een triac 23, eem diodebrugschakeling bestaande uit de diodes 26, 27, 28 en 29, veldeffecttransistor (FET) 21, weerstanden 31, 32 en 33, condensator 34 en het diodepaar 35 en 36. Tijdens normaal bedrijf is de FET 21 in een gesloten mode of "aan”- toestand en de thermostaat 1 werkt op de in figuur 2 getoonde wijze. Door FET 21 wordt de diodebrugschakeling, die is opgebouwd uit de 20 diodes 26, 27, 28 en 29 kortgesloten waardoor wordt verhinderd dat de triac 23 wordt bekrachtigd. In feite wordt de bimetaalschakelaar 24 voor de lage grens uit de schakeling verwijderd. Wanneer de batterij 15 is uitgeput, ontvangt de FET 21 niet langer een signaal uit het knooppunt A en wordt thans geschakeld in een open mode of ”uit”-stand, waardoor de kortsluiting over de diodebrug, die is opgebouwd uit de diodes 26, 27, 28 en 29 wordt opgeheven. De-weerstand 33 moet voldoende groot worden gekozen, ongeveer 25 5 kilo-ohm tot 10 kilo-ohm, zodat in een situatie waarin de thermostaatbesturingsinrichting 10 werkt op een temperatuur beneden het instelpunt van de bimetaalschakelaar 24 voor de lage grens, de stroom door de weerstand 33 het warmterelais 50 niet zal bekrachtigen. De weerstand 33 moet echter niet zo groot zijn dat verhinderd wordt dat de triac 23 wordt vrijgegeven.

Wanneer de FET 21 in een ”uit”-toestand is, werkt de schakeling op de in figuur 3 getoonde wijze.

30 Aangezien de thermostaatbesturingsinrichting 10 niet langer kan werken, is deze effectief uit de schakeling verwijderd, evenals de diodes 26 met 29, als gevolg van het verwijderen van de door de FET 21 voortgebrachte kortsluiting.

De in figuur 3 geïllustreerde schakeling kan voorzien in een volledig traject door de lage grensschakelaar 24 als gevolg van het feit dat de poortelektrode van de triac 23 energie krijgt toegevoerd in elke halve 35 cyclus van de spanning van 24 volt uit de transformator 55. De lage grensschakelaar 24 kan thans naar wens de warmtetoevoer uitschakelen of inschakelen teneinde een temperatuur van ongeveer 13°C in de geregelde ruimte te handhaven.

Een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding is in figuur 4 getoond. Het schema van figuur 4 is soortgelijk aan dat van figuur 1, behalve dat de weerstand 33 en de uit de diodes 26,27, 28 en 29 40 opgebouwde diodebrugschakeling zijn verwisseld. De brugschakeling van de diodes 26, 27,28 en 29 is thans elektrisch verbonden met het knooppunt R en de weerstand 37 met de bimetaalschakelaar 24 voor de lage grens. De diodes 35 en 36 zijn vervangen door een kortsluiting. De FET 21 van figuur 1 die een FET van het verrijkingstype is, is hier de FET 22 die een FET van het verarmingstype is. De werking van de tweede uitvoeringsvorm komt overeen met die van figuur 1. Bij deze uitvoeringsvorm wordt door de FET 22 45 de uit de diodes 426, 427, 428 en 429 bestaande diodebrugschakeling kortgesloten, wanneer het batterij-vermogen niet langer aanwezig is en het knooppunt A geen signaal levert. Tijdens bedrijf, waarbij het knooppunt A is bekrachtigd, wordt de kortsluiting verwijderd en de triac 23 vrijgegeven.

Hoewel slechts twee uitvoeringsvormen zijn getoond, zal het duidelijk zijn dat de uitvinding niet tot de getoonde twee uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding van aanvraagster is mogelijk door toepassing 50 van elke door een schakelaar bestuurde inrichting waarbij gebruik wordt gemaakt van een ingangssignaal uit de thermostaatbesturingsinrichting 10, waarbij de schakelaar aan is voor een lage batterijspanning en uit is voor een normale batterijspanning. Bijvoorbeeld zou de bestuurbare schakelaar 20 kunnen bestaan uit een halfgeleiderreiais. Het gaat er in het ontwerp om het stroomverbruik te beperken en daardoor de levensduur van de batterij niet te beperken.

Claims

1. Batterij gevoede thermostaat voor het inschakelen en uitschakelen van een verwarmingssysteem, waarbij de thermostaat omvat: 5 a. een lage-temperatuurgrensschakeling (20, 24); b. een batterij gevoede thermostaatbesturingsinrichting (10) voor het inschakelen en uitschakelen van het verwarmingssysteem; met het kenmerk, dat c. de lage temperatuurgrensschakeling (20, 24) elektrisch parallel is verbonden met de thermostaat-besturingsinrichting (10); 10 d. waarbij de thermostaatbesturingsinrichting (10) de lage-temperatuurgrensschakeling (20, 24) blokkeert wanneer de batterij (15) geladen is; e. waarbij de thermostaatbesturingsinrichting (10) de lage-temperatuurgrensschakelaar (20, 24) vrijgeeft wanneer de batterij (15) ontladen is; en waarbij f. indien de batterij (15) ontladen is, de lage-temperatuurgrensschakeling (20, 24) het verwarmings-15 systeem aanschakelt wanneer de omgevingstemperatuur die door de thermostaat wordt waargenomen lager is dan een vooraf gekozen temperatuur.

2. Thermostaat volgens conclusie 1, waarbij: a. de lage-temperatuurgrensschakeling een bimetaalschakelaar omvat met het kenmerk, dat de J lage-temperatuurgrensschakeling verder een bestuurbare schakelaar (20) omvat, waarbij 20 b. de bestuurbare schakelaar een blokkeersignaai ontvangt van de thermostaatbesturingsinrichting (10) wanneer de batterij (15) is geladen; en c. de bestuurbare schakelaar (20) de bimetaalschakelaar (24) vrijgeeft wanneer de batterij (15) is ontladen.

3. Thermostaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de bestuurbare schakelaar (20) een triac (23) 25 omvat voor het vrijgeven van de bimetaalschakelaar (24).

3 193961

4. Thermostaat volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de bestuurbare schakelaar (20) voorts omvat: a. een veldeffecttransistor (21) met een poort-, een afvoer en een bron-elektrode, welke poortelektrode van de veldeffecttransistor het blokkeersignaai uit de thermostaatbesturingsinrichting (10) ontvangt; en b. een diodebrugschakeling (27, 29, 35 en 36) die elektrisch is aangesloten op de veldeffecttransistor 30 (21) en de triac (23), welke diodebrugschakeling de triac (23) blokkeert wanneer het blokkeersignaai van de thermostaatbesturingsinrichting (10) aanwezig is.

5. Thermostaat volgens conclusie 4, waarbij de veldeffecttransistor (21) van het verarmingstype is.

6. Thermostaat volgens conclusie 4, waarbij de veldeffecttransistor (21) van het verrijkingstype is. Hierbij 4 bladen tekening