WO2016107931A1

WO2016107931A1 - Thermostatvorrichtung und verfahren zum feststellen einer fehlverkabelung bei einer thermostatvorrichtung

Info

Publication number: WO2016107931A1
Application number: PCT/EP2016/000004
Authority: WO
Inventors: Jürgen GEPPERTH
Original assignee: tado GmbH
Priority date: 2015-01-04
Filing date: 2016-01-03
Publication date: 2016-07-07
Also published as: EP3240972A1; DE102015000079A1; EP3240972B1

Abstract

Eine Thermostatvorrichtung zum Steuern einer Heizungsanlage umfasst einem ersten, zweiten und dritten elektrischen Anschluss zum Verbinden mit einer Heizungsanlage, eine Steuereinrichtung, welche einen Heizungssteuerbefehl erzeugen und diesen wahlweise in Form einer Analogspannung am dritten elektrischen Anschluss, oder in Form einer modulierten Digitalspannung oder eines modulierten Digitalstroms über den ersten und / oder zweiten elektrischen Anschluss ausgeben kann. Die Thermostatvorrichtung umfasst außerdem Spannungs- und Strommessmittel, welche zum Lesen von Digitalsignalen der Heizungsanlage so angeordnet sind, dass eine Spannung und ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss messbar sind. Die Spannungsmessmittel können außerdem eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss messen. Zum Feststellen einer fehlerhaften Verbindung von Drähten einer Heizungsanlage mit den elektrischen Anschlüssen kann die Steuereinrichtung einen Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen. In diesem messen die Spannungsmessmittel eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss, vergleicht die Steuereinrichtung die gemessene Spannung mit mindestens einem Referenzwert und erzeugt die Steuereinrichtung abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal. Offenbart wird auch ein entsprechendes Verfahren zum Steuern einer Heizungsanlage mit einer Thermostatvorrichtung

Description

Thermostatvorrichtung und Verfahren zum Feststellen einer Fehlverkabelung bei einer Thermostatvorrichtung

TECH NISCH ES GEBIET

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Thermostatvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Feststellen einer Fehlverkabelung bei einer

Thermostatvorrichtung.

Unter einer Thermostatvorrichtungen können Geräte verstanden werden, welche Steuerbefehle an eine Heizungsanlage aussenden, insbesondere abhängig von einer Umgebungstemperatur der Thermostatvorrichtung oder einer Temperatur in einem Raum, der durch die Heizungsanlage erwärmt werden soll.

VERWAN DTER STAN D DER TECHN IK

Oft werden Thermostatvorrichtungen genutzt, welche zwei elektrische Anschlüsse aufweisen. Diese werden mit der zu steuernden Heizungsanlage verbunden und ermöglichen eine digitale

Kommunikation sowie eine Energieversorgung der Thermostatvorrichtung durch die Heizungsanlage.

Zudem existieren Thermostatvorrichtungen mit drei elektrischen Anschlüssen, die mit der zu steuernden Heizungsanlage zu verbinden sind. Über zwei der elektrischen Anschlüsse kann eine Energieversorgung der Thermostatvorrichtung durch die Heizungsanlage bewirkt werden. Der übrige elektrische Anschluss erlaubt die Ausgabe eines Steuerbefehls von der Thermostatvorrichtung an die Heizungsanlage. Dieser Steuerbefehl wird in Form einer Analogspannung ausgegeben.

Eine gattungsgemäße Thermostatvorrichtung zum Steuern einer Heizungsanlage soll sowohl für die vorgenannte digitale Kommunikation über zwei Anschlüsse als auch für die genannte uni-direktionale Kommunikation durch eine Analogspannung geeignet sein. Dadurch ist die Thermostatvorrichtung zum Nachrüsten bestehender Heizungssysteme geeignet, wobei sie ein vorhandenes Thermostat ersetzen kann. Hierzu umfasst eine gattungsgemäße Thermostatvorrichtung:

- einen ersten, zweiten und dritten elektrischen Anschluss zum Verbinden mit einer Heizungsanlage,

- eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Heizungssteuerbefehl zu erzeugen und diesen wahlweise - in Form einer Analogspannung am dritten elektrischen Anschluss auszugeben, oder

- in Form einer modulierten Digitalspannung oder eines modulierten Digitalstroms über den ersten und / oder zweiten elektrischen Anschluss auszugeben,

- Spannungsmessmittel und Strommessmittel, welche zum Lesen von Digitalsignalen, die von der Heizungsanlage stammen (das heißt über einen durch den ersten und zweiten Anschluss gebildeten Stromkreis eintreffen), so angeordnet sind, dass mit ihnen eine Spannung und ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss messbar sind,

wobei die Spannungsmessmittel außerdem dazu eingerichtet sind, eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss zu messen.

Ein solches Verfahren und eine solche Thermostatvorrichtung sind von der Anmelderin in DE 10 2012 021 509 AI beschrieben.

Das korrekte Anschließen einer solchen Thermostatvorrichtung kann ungeschulten Personen jedoch Schwierigkeiten bereiten. Dieses Problem wird dadurch verstärkt, dass für eine möglichst große Kompatibilität die gattungsgemäße Thermostatvorrichtung (mindestens) drei elektrische Anschlüsse aufweist, auch wenn abhängig von der zu steuernden Heizungsanlage eventuell nur zwei Drähte zu verbinden sind.

Wird durch die gattungsgemäße Thermostatvorrichtung ein vorhandenes Thermostat ersetzt, so ist es grundsätzlich möglich, die Drähte zum bestehenden Thermostat zu beschriften oder zu markieren. Unter Umständen kann die Gefahr von Fehlverkabelungen dadurch verringert werden, wenn diese Drähte sodann an der gattungsgemäßen Thermostatvorrichtung angeschlossen werden. Je nach Gestaltung des vorhandenen Thermostats ist eine Unterscheidung und korrekte Zuordnung der Drähte aber nicht immer möglich.

Im Fall einer Fehlverkabelung können Beschädigungen der Thermostatvorrichtung entstehen. AUFGABE

Als eine A u f g a b e der vorliegenden Offenbarung kann das Bereitstellen einer

Thermostatvorrichtung und eines Verfahrens angesehen werden, welche Beschädigungen der Thermostatvorrichtung aufgrund einer Fehlverkabelung entgegenwirken. KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe wird gelöst durch die Thermostatvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Varianten dieser Thermostatvorrichtung und dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen und in der nachstehenden Beschreibung angegeben.

Bei der Thermostatvorrichtung der oben genannten Art ist erfindungsgemäß zum Feststellen einer fehlerhaften Verbindung von Drähten einer Heizungsanlage mit den elektrischen Anschlüssen der Thermostatvorrichtung die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen Fehlverkabelungs- untersuchungsmodus durchzuführen. In diesem:

messen die Spannungsmessmittel eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss,

vergleicht die Steuereinrichtung die gemessene Spannung mit mindestens einem Referenzwert und

erzeugt die Steuereinrichtung abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Fehlverkabelungs- Feststellungssignal.

Bei dem Verfahren der oben genannten Art zum Feststellen einer Fehlverkabelung bei einer Thermostatvorrichtung zur Steuerung einer Heizungsanlage umfasst erfindungsgemäß die

Thermostatvorrichtung:

- eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Heizungssteuerbefehl zu erzeugen und diesen wahlweise

- in Form einer Analogspannung am dritten elektrischen Anschluss auszugeben, oder

- Spannungsmessmittel und Strommessmittel, welche zum Lesen von Digitalsignalen, die von der Heizungsanlage stammen, so angeordnet sind, dass mit ihnen eine Spannung und ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss messbar sind,

Zum Feststellen einer fehlerhaften Verbindung von Drähten einer Heizungsanlage mit den elektrischen Anschlüssen der Thermostatvorrichtung umfasst das Verfahren das Durchführen eines Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus. In diesem: messen die Spannungsmessmittel eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss, vergleicht die Steuereinrichtung die gemessene Spannung mit mindestens einem Referenzwert und

erzeugt die Steuereinrichtung abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein

Fehlverkabelungs-Feststellungssignal.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine Fehlverkabelung erkannt und angezeigt wird, ohne dass es einer Mitwirkung eines Benutzers bedarf. Für diese Erkennung kann bereits eine Spannungsmessung allein am dritten elektrischen Anschluss genügen, das heißt an dem Anschluss, der im Normalbetrieb für die Ausgabe eines Heizungssteuerbefehls (oder kurz: Steuerbefehls) in Form einer Analogspannung genutzt wird. Vorteilhafterweise kann es hierzu ausreichen, allein Komponenten zu verwenden, die ohnehin in einem Normalbetrieb der Thermostatvorrichtung verwendet werden. Dadurch sind die Kosten, die auf die Implementierung des

Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus der Erfindung entfallen, vorteilhafterweise gering.

Die Vorteile einer Messung und Auswertung der Spannung am dritten elektrischen Anschluss kommen besonders zum Tragen, wenn zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss ein elektrischer Verpolungsschutz vorhanden ist. Zur Spannungsausgabe kann der Verpolungsschutz zwei Leitungen umfassen, an denen er bestimmte (gewünschte) Polaritäten unabhängig von einem Vertauschen von zwei angeschlossenen Drähten ausgibt. So kann als Verpolungsschutz eine

Gleichrichterschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss vorgesehen sein. Die Gleichrichterschaltung kann zum Beispiel einen Brückengleichrichter umfassen, welcher aus vier Dioden bestehen kann.

Durch den Verpolungsschutz wird demnach erreicht, dass es keinen Unterschied macht, ob ein Draht am ersten oder zweiten Anschluss verbunden wird. Eine Spannungsmessung und -auswertung hinter dem Verpolungsschutz würde demnach keine oder keine klare Aussage ermöglichen, welcher der beiden angeschlossenen Drähte falsch verbunden ist. Hingegen erlaubt die erfindungsgemäße Spannungsmessung am dritten Anschluss die eindeutige Aussage, ob der Draht an diesem Anschluss korrekt oder falsch verbunden ist.

Die Spannungsmessmittel zur Spannungsmessung am dritten Anschluss können auch in einem Normalbetrieb eingesetzt werden, in welchem ein Signal über den dritten Anschluss an eine angeschlossene Heizungsanlage ausgegeben wird. In diesem Fall wird durch die Spannungsmessung eine korrekte Signalausgabe überprüft und im Rahmen eines Regelkreises gegebenenfalls korrigiert. So kann es vorkommen, dass eine angeschlossene Heizungsanlage die Höhe der analogen Ausgangsspannung am dritten Anschluss unerwünscht beeinflusst. Um diese Beeinflussung zu kompensieren, bilden die Spannungsmessmittel und die Steuereinrichtung eine Regelschleife: Es wird eine Differenz zwischen einer gemessenen Spannungshöhe am dritten Anschluss und einer gewünschten Spannungshöhe ermittelt. Entsprechend der ermittelten Differenz gibt die

Steuereinrichtung eine Anweisung zur Erhöhung oder Erniedrigung der Spannung am dritten Anschluss aus.

Im Falle einer Fehlverkabelung kann hingegen die Spannung am dritten Anschluss nicht oder nicht wie gewünscht verändert werden. Ob dies vorliegt, wird durch den Vergleich der gemessenen Spannung mit dem mindestens einen Referenzwert ermittelt. Hierunter kann grundsätzlich eine beliebige Verrechnung der gemessenen Spannung mit einem oder mehreren vorgegebenen Werten verstanden werden. Beispielsweise kann verglichen werden, ob die gemessene Spannung sich um mindestens einen vorgebbaren Schwellwert von 0 Volt unterscheidet. Aufwändigere Berechnungen sind ebenfalls möglich.

Die elektrischen Anschlüsse können grundsätzlich beliebige elektrische Mittel sein, die ein

Anschließen von Drähten ermöglichen. Beispielsweise können sie als Anschlussklemmen gestaltet sein, die von einer Umgebung eines Gehäuses der Thermostatvorrichtung zugänglich sind. Als Drähte können beliebige elektrische Leitungen oder Kabel aufgefasst werden. Um die drei Drähte, die im Falle einer analogen Signalübertragung vorhanden sind, leichter auseinanderzuhalten, wird im Folgenden der Draht, der am dritten Anschluss zu verbinden ist, auch als Signalübertragungsdraht bezeichnet. Die beiden anderen Drähte werden auch als Versorgungsdrähte bezeichnet, wodurch auf ihre Funktion der Energieversorgung hingewiesen wird.

Ein wesentlicher Vorteil des Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus besteht darin, dass eine falsche Verkabelung sofort mit Start der Thermostatvorrichtung erkannt werden kann. So kann die

Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, unmittelbar nach einem Gerätestart den

Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen. Unter einem Gerätestart kann verstanden werden, dass die Steuereinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird und daraufhin in der Lage ist, eine Anweisung zur Ausgabe eines Steuerbefehls über die elektrischen Anschlüsse auszugeben. Dies kann insbesondere durch Verbinden von Drähten an zwei oder drei der elektrischen Anschlüsse der Fall sein, oder auch durch ein darauffolgendes Betätigen eines gegebenenfalls vorhandenen An- /Aus-Schalters.

Bei dieser Ausführung wird somit nach einem Gerätestart nicht ein Normalbetrieb durchgeführt, in welchem ein Steuerbefehl über die elektrischen Anschlüsse ausgebbar ist. Ein solcher Normalbetrieb kann auch als Heizungsanlagensteuermodus bezeichnet werden. Vielmehr ist bei dieser Ausführungsvariante die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Heizungsanlagensteuermodus erst dann durchzuführen, wenn in dem Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kein Fehlverkabelungs- Feststellungssignal erzeugt wird.

Durch diese rasche Erkennung einer Fehlverkabelung können thermische Schäden vermieden werden, die bei einer Fehlverkabelung erst zeitversetzt, beispielsweise nach einigen Minuten, eintreten. Insbesondere kann die Thermostatvorrichtung einen Operationsverstärker umfassen, mit dem die Spannung am dritten Anschluss einstellbar ist. Dieser Verstärker droht durch eine langandauernde Fehlverkabelung thermisch beschädigt zu werden.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, bei Erzeugung eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals zur Vermeidung von Beschädigungen aufgrund einer Fehlverkabelung die Thermostatvorrichtung oder Komponenten der Thermostatvorrichtung abzuschalten. Die Komponenten können beispielsweise Funkmittel und/oder den vorgenannten Operationsverstärker umfassen. Ein Abschalten kann dahingehend verstanden werden, dass ein Stromfluss durch diese Komponenten verhindert oder reduziert wird.

Um möglichst schnell und zuverlässig eine Fehlverkabelung zu erkennen, kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, während dem Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus:

die Erzeugung eines Testsignals am dritten Anschluss zu veranlassen und

sodann die Messung der Spannung am dritten elektrischen Anschluss durchzuführen, um festzustellen, ob das Testsignal ausgebbar ist oder eine Fehlverkabelung dies verhindert.

In anderen Worten wird überprüft, ob ein vorgegebenes Testsignal am dritten Anschluss erzeugbar ist. Das Testsignal ist allgemein eine von null verschiedene Spannung und wird im Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus mit dem mindestens einen Referenzwert verglichen.

Die Steuereinrichtung kann außerdem dazu eingerichtet sein, bei Erzeugung eines Fehlverkabeiungs- Feststellungssignals eine Anweisung an einen Benutzer auszugeben, wonach ein am dritten Anschluss angeschlossener Draht zu trennen und an einem der anderen beiden Anschlüsse anzuschließen ist. Werden nur zwei Drähte verwendet, ist dies demnach eine eindeutige Anweisung zum Herstellen einer korrekten Verkabelung: Der Draht ist vom dritten Anschluss zu lösen und an den noch freien Anschluss zu verbinden. Bei drei verwendeten Drähten bleiben durch diese Anweisung immerhin nur zwei Verkabelungsmöglichkeiten, die ein Benutzer daraufhin testen kann, nämlich den Draht vom dritten Anschluss mit dem Draht vom ersten Anschluss oder dem Draht vom zweiten Anschluss zu tauschen. Die Ausgabe einer Anweisung an den Benutzter kann grundsätzlich in beliebiger Art erfolgen. Für eine einfache Implementierung des Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus werden Mittel genutzt, die auch unabhängig vom Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus vorhanden und genutzt werden. So kann ein akustisches Signal ausgegeben werden, wobei die entsprechenden Mittel in einem Normalbetrieb beispielsweise dazu genutzt werden können, den Eingang eines Signals zu bestätigen, welches ein Benutzer über ein Smartphone eingibt und welches über eine Internetverbindung zu einem Server geleitet und schließlich von den Funkmitteln empfangen wird.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Anweisung an den Benutzter auch visuell angezeigt werden, etwa über eine oder mehrere LEDs oder einen Bildschirm.

Es kann bevorzugt sein, wenn die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Anweisung an den Benutzer über eine Internetverbindung, die über Funkmittel der Thermostatvorrichtung hergestellt wird, an den Benutzer zu senden. In dieser Weise kann dem Benutzer die Anweisung ausführlich und leicht verständlich übermittelt werden. Behebt der Benutzer nach einer solchen Anweisung die Fehlverkabelung, so kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung den Benutzer über die Funkmittel und die Internetverbindung darüber informiert, dass nun eine korrekte Verkabelung hergestellt wurde. Dies kann immer dann erfolgen, wenn nach Erzeugung eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals in einem darauffolgenden Durchführen des Fehlverkabelungs- untersuchungsmodus kein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt wird. Hierfür kann es erforderlich sein, in einem nicht flüchtigen Speicher Fehlverkabelungs-Feststellungssignale zu protokollieren. Der Speicher kann innerhalb der Thermostatvorrichtung oder in einem Server vorhanden sein, mit welchem die Funkmittel über eine Internetverbindung kommunizieren.

Es ist möglich, dass die Thermostatvorrichtung über keine Batterie verfügt und eine Energieversorgung allein über den ersten und zweiten elektrischen Anschluss erfolgt.

Bei einer Energieversorgung über den ersten und zweiten elektrischen Anschluss kann es auf die Art der Fehlverkabelung ankommen, ob die Steuereinheit trotzdem mit elektrischer Energie versorgt wird und den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus ausführen kann oder nicht. So kann es der Fall sein, dass die Steuereinheit mit Energie versorgt wird, wenn ein Signalübertragungsdraht, der mit dem dritten Anschluss zu verbinden ist, mit demjenigen Versorgungsdraht vertauscht wird, welcher auf Masseniveau oder jedenfalls näher an Masseniveau ist als der übrige Versorgungsdraht. Hingegen kann es der Fall sein, dass die Steuereinheit nicht mit Energie versorgt wird, wenn am dritten Anschluss derjenige Versorgungsdraht verbunden ist, dessen elektrisches Potential zur Energieversorgung weiter von Masse entfernt ist als das elektrische Potential des anderen Versorgu ngsdra htes.

Im Fall einer Fehlverkabelung, die eine Energieversorgung und damit eine Ausführung des Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus ermöglicht, ist eine BUS-Kommunikation (also eine digitale Signalübertragung über den ersten und zweiten Anschluss) in der Regel noch möglich, eine analoge Signalausgabe über den dritten Anschluss hingegen nicht. Daher ist eine Überprüfung einer Fehlverkabelung über die Spannung am dritten Anschluss besonders geeignet, auch wenn die Thermostatvorrichtung mit einer Heizungsanlage verbunden wird, welche eine digitale Kommunikation nutzt und demnach der dritte Anschluss hier nicht benötigt wird.

Eine Fehlverkabelung, die keine Energieversorgung ermöglicht und damit die Ausführung des Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus verhindert, kann ein Benutzer daran erkennen, dass die Thermostatvorrichtung nicht startet. Es kann jedoch gewünscht sein, dass auch bei solchen Fehlverkabelungen ein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt werden kann. Dies wird ermöglicht, wenn eine Batterie zur Energieversorgung vorgesehen ist. Die Thermostatvorrichtung kann über Steuerungsmittel verfügen, mit denen eine Energieversorgung über die Batterie abgeschaltet wird, wenn eine Energieversorgung über die elektrischen Anschlüsse gegeben ist und einen Betrieb der Steuereinrichtung ermöglicht. Die Steuerungsmittel können Bestandteil der Steuereinrichtung oder von dieser verschieden sein. Zum Erkennen einer Fehlverkabelung, durch welche keine Energieversorgung über die elektrischen Anschlüsse (insbesondere den ersten und zweiten elektrischen Anschluss) gegeben ist, ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, mit Hilfe der Energieversorgung der Batterie den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen.

Die Batterie kann wiederum für weitere Funktionen genutzt werden, so dass diese nicht allein für den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus notwendig ist. Beispielsweise kann die Batterie immer dann vorübergehend genutzt werden, wenn ein momentaner Energiebedarf von Komponenten der Thermostatvorrichtung höher ist als die über die elektrischen Anschlüsse nutzbare Energie. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Funkmittel oder eine LCD-Anzeige der Thermostatvorrichtung vorübergehend aktiv sind.

Die Thermostatvorrichtung kann auch über weitere Anschlüsse zum Verbinden mit der Heizungsanlage verfügen, ohne dass die hier beschriebene Lehre beeinträchtigt wird. Die beschriebenen fakultativen Merkmale der Thermostatvorrichtung sollen auch als entsprechende Merkmale von Verfahrensvarianten der Erfindung angesehen werden, wobei sich Verfahrensschritte aus dem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtungsmerkmale ergeben, und umgekehrt.

Ausgestaltungen der Erfindung werden weiter unter Bezug auf die beiliegende schematische Zeichnung beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Thermostatvorrichtung und einer daran anzuschließenden Heizungsanlage.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In Fig. 1 sind schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Thermostatvorrichtung 1 sowie eine daran anzuschließende Heizungsanlage 40 dargestellt. Die Thermostatvorrichtung 1 kann Steuerbefehle erzeugen, mit denen ein Betrieb der Heizungsanlage 40 eingestellt wird, beispielsweise eine Heizkesseltemperatur.

Die Thermostatvorrichtung 1 ist üblicherweise in einem anderen Raum als die Heizungsanlage 40 angeordnet. Beispielsweise kann sich die Thermostatvorrichtung 1 in einem Wohnzimmer befinden und die Heizungsanlage 40 in einem Keller oder einem Nachbargebäude.

Um Steuerbefehle an die Heizungsanlage zu senden, umfasst die Thermostatvorrichtung 1 einen ersten elektrischen Anschluss 11, einen zweiten elektrischen Anschluss 12 und einen dritten elektrischen Anschluss 13. An diese sind mehrere Drähte 41, 42, 43 anzuschließen, welche zu der Heizungsanlage 40 führen.

Über die Drähte 41-43 kann außerdem eine Energieversorgung der Thermostatvorrichtung 1 bewerkstelligt werden. Hierzu sind die Anschlüsse 11 und 12 geeignet innerhalb der Thermostatvorrichtung 1 mit weiteren Komponenten verbunden.

Die Thermostatvorrichtung 1 soll mit einer Vielzahl verschiedener Heizungsanlagen 40 kompatibel sein. Hierzu ist die Thermostatvorrichtung 1 in der Lage, einen Steuerbefehl in verschiedener Weise auszugeben. Einerseits ist eine analoge Signalausgabe möglich. Bei dieser wird eine Spannungshöhe am Anschluss 13 mittels Spannungsausgabemitteln 14 eingestellt. Die Höhe dieser Spannung kann sodann von der Heizungsanlage 40 als Steuerbefehl interpretiert werden. Ist die Heizungsanlage 40 für einen solchen Empfang eines analogen Steuerbefehls gestaltet, so diesen die anderen beiden Drähte, die zu den Anschlüssen 11 und 12 führen, allein der Energieversorgung. Eine Kommunikation von der Heizungsanlage 40 zur Thermostatvorrichtung 1 ist in der Regel nicht möglich.

Als alternative Möglichkeit, einen Steuerbefehl auszugeben, kann die Thermostatvorrichtung 1 die Anschlüsse 11 und 12 als digitalen BUS nutzen. Dabei ist eine bidirektionale Kommunikation möglich, das heißt, eintreffende Digitalsignale können von der Thermostatvorrichtung 1 gelesen werden und Steuerbefehle können ausgegeben werden. Zum Lesen von Digitalsignalen sind Spannungsmessmittel 4 und Strommessmittel 5 vorgesehen. Diese messen eine Spannung und einen Strom zwischen den Anschlüssen 11 und 12, wobei hierunter auch eine hieraus abgeleitete Spannung und ein hieraus abgeleiteter Strom verstanden werden können. So können beispielsweise die Spannungs- und Strommessung hinter Komponenten erfolgen, die mit den Anschlüssen 11 und 12 verbunden sind. Im dargestellten Beispiel ist eine Gleichrichterschaltung 15 mit den Anschlüssen 11 und 12 verbunden. Die Gleichrichterschaltung 15 kann insbesondere als Brückengleichrichter gestaltet sein. Die an den Anschlüssen 11 und 12 anliegende Spannung ist üblicherweise eine Gleichspannung, so dass durch die Gleichrichterschaltung 15 ein Verpolungsschutz erreicht wird. Dadurch kann ein Benutzer die beiden Drähte für die Anschlüsse 11 und 12 vertauschen, ohne dass es zu Fehlern kommt. Die abgeleitete Spannung und der abgeleitete Strom hinter der Gleichrichterschaltung 15 und gegebenenfalls weiterer folgender Komponenten sollen im Rahmen dieser Beschreibung als gleichbedeutend mit der Spannung und dem Strom an den Anschlüssen 11 und 12 verstanden werden können.

Im Fall der digitalen Kommunikation erfolgt über die Anschlüsse 11 und 12 auch eine Energieversorgung. Der Anschluss 13 bleibt hingegen funktionslos und wird allein bei einer analogen Signalausgabe verwendet.

Für eine Heizungsanlage 40, die eine analoge Signalausgabe erfordert, werden demnach drei Drähte 41-43 benötigt (dargestelltes Beispiel). Andere Heizungsanlagen, die für eine digitale Kommunikation gestaltet sein, nutzen hingegen bloß zwei Drähte 41, 42.

Ein Benutzer muss die zwei oder drei vorhandenen Drähte 41-43 korrekt mit den Anschlüssen 11-13 verbinden, damit eine Heizungssteuerung möglich ist. Eine Fehlverkabelung kann außerdem zu Beschädigungen von Komponenten der Thermostatvorrichtung 1 führen. Insbesondere können sich ein oder mehrere Operationsverstärker der Thermostatvorrichtung 1 durch eine Fehlverkabelung allmählich erhitzen und dadurch Schaden nehmen. Um eine Fehlverkabelung zu erkennen und einen Benutzer darauf hinzuweisen, ist eine Steuereinrichtung 20 der Thermostatvorrichtung 1 dazu eingerichtet, einen Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen. Es kann vorgesehen sein, dass dieser Modus direkt nach jedem Anschalten der Thermostatvorrichtung 1 durchgeführt wird, beziehungsweise, sobald eine Stromversorgung der Thermostatvorrichtung 1 hergestellt wird.

Für den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kann zunächst genutzt werden, dass durch die Gleichrichterschaltung 15 ein Vertauschen der Versorgungsdrähte 41 und 42, die mit den Anschlüssen 11 und 12 zu verbinden sind, folgenlos ist. Am Anschluss 13 sind die Folgen aber abhängig davon, welcher der Drähte 41-43 angeschlossen ist. Ist eine Stromversorgung gegeben, so können die Spannungsausgabemittel 14 eine Spannung am Anschluss 13 wie gewünscht einstellen, wenn der korrekte Draht 43 hiermit verbunden ist. Die übrigen beiden Drähte 41, 42 können beliebig mit den Anschlüssen 11 und 12 verbunden sein, um eine Stromversorgung zu erreichen.

Hingegen liegt eine fehlerhafte Verbindung vor, wenn der Signalübertragungsdraht 43 nicht mit Anschluss 13 verbunden ist, sondern mit einem der anderen Anschlüsse 11 oder 12. Abhängig davon, welcher der Versorgungsdrähte 41 oder 42 mit Anschluss 13 verbunden ist, kann eine Stromversorgung bewerkstelligt werden oder nicht. Der Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kann nur durchgeführt werden, wenn eine Stromversorgung für die Steuereinrichtung 20 gegeben ist. Weil bei einer solchen Fehlverkabelung jedoch die Heizungsanlage 40 die Spannung beeinflusst oder festlegt, die über den Versorgungsdraht 41 oder 42 am Anschluss 13 anliegt, können die Spannungsausgabemittel 14 nicht eine Spannung am Anschluss 13 wie gewünscht einstellen.

Dies wird im Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus über die Spannungsmessmittel 4 erfasst. Dazu wird die gemessene Spannung am Anschluss 13 mit Referenzdaten verrechnet. Beispielsweise kann verglichen werden, ob ein Referenzwert über- oder unterschritten wird. Bei fehlerhafter Verkabelung kann die gemessene Spannung im Bereich von 0 Volt liegen oder höchstens um +/- 1 oder 2 Volt abweichend davon. Insbesondere kann je nach Gestaltung die Spannung geringfügig unterhalb von 0 V liegen, wobei ein MikroController der Steuereinrichtung 20 gestaltungsabhängig allein positive Spannungen messen kann und somit 0 V anzeigt. Hingegen können bei richtiger Verkabelung deutlich höhere Spannungswerte erzeugt werden. Hierzu kann auch vorgesehen sein, dass im Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus die Spannungsausgabemittel 14 zum Erzeugen eines Testsignals am Anschluss 13 angesteuert werden. So kann die Ausgabe eines Fehlverkabelungs-Feststellungssignals auch immer dann erfolgen, wenn eine Spannung am Anschluss 13 nicht oder um höchstens eine vorgegebene Größe durch die Spannungsausgabemittel 14 änderbar ist.

Abhängig vom Vergleich mit den Referenzdaten wird ein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt. Dieses kann insbesondere über Funkmittel 18 der Thermostatvorrichtung 1 ausgegeben werden. Die Funkmittel 18 können eine Internetverbindung selbst oder über eine Kommunikation zu einem netzwerkfähigen Gerät herstellen. Über die Internetverbindung kann ein Benutzer über die Fehlverkabelung informiert werden. Insbesondere kann an ein Smartphone des Benutzers eine entsprechende Information gesendet werden. Grundsätzlich kann ein Fehlverkabelungs- Feststellungssignal auch in anderer Form einem Benutzer kenntlich gemacht werden, etwa über eine visuelle Anzeige, insbesondere in Form von Leuchtdioden oder eines Bildschirms an der Thermostatvorrichtung 1.

Eine Fehlverkabelung kann aber auch in einer Weise vorliegen, die keine Energieversorgung über die Anschlüsse 11-13 bereitstellt. Ist keine Batterie vorhanden, so kann ein Benutzer eine solche Fehlverkabelung dadurch erkennen, dass die Thermostatvorrichtung 1 nicht starten kann. Alternativ kann die Thermostatvorrichtung 1 aber auch über eine Batterie 17 verfügen. Diese kann genutzt werden, wenn über die Anschlüsse 11-13 keine oder eine nicht genügende Energieversorgung möglich ist. Dank der Batterie 17 kann auch bei solchen Fehlverkabelungen der Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchgeführt werden.

Um thermische Schäden an Komponenten der Thermostatvorrichtung 1 zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die Thermostatvorrichtung 1 sich ausschaltet oder zumindest Komponenten deaktiviert, sobald ein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt und an einen Benutzer gesendet worden ist. Beispielsweise kann dies unmittelbar nach einem Senden eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals über die Funkmittel 18 erfolgen. Auch können die Spannungsausgabemittel 14 oder andere Komponenten, mit denen ein Strom einstellbar ist, so betrieben werden, dass sie im Fall einer Fehlverkabelung möglichst geringe Ströme führen oder verursachen.

Damit eine Fehlverkabelung möglichst schnell erkannt wird, kann zudem vorgesehen sein, dass der Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus direkt nach einem Start der Thermostatvorrichtung 1 durchgeführt wird und zu einem Normalbetrieb, in dem Steuerbefehle ausgesendet werden, erst gewechselt wird, wenn im Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kein Fehlverkabelungs- Feststellungssignal erzeugt worden ist. Ein wesentlicher Vorteil des Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kann auch darin gesehen werden, dass keine Komponenten erforderlich sind, die nicht auch für andere Funktionen der Thermostatvorrichtung 1 genutzt werden. So werden die Spannungsmessmittel 4 am Anschluss 13 auch dazu verwendet, eine korrekte Höhe einer durch die Spannungsausgabemittel 14 eingestellten Spannung zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Der Unterschied zu dieser Normalfunktion liegt beim Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus im Vergleich mit dem Referenzwert und der Folge, einen Benutzer über die Fehlverkabelung zu informieren.

Auch die Funkmittel 18 werden nicht nur im Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus genutzt, sondern beispielsweise auch dazu, dass ein Benutzer Anweisungen an die Thermostatvorrichtung 1 senden kann. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 20 der Thermostatvorrichtung 1 dazu gestaltet sein, abhängig von empfangenen Anweisungen oder empfangenen Temperaturmesswerten entsprechende Steuerbefehle an eine Heizungsanlage zu erzeugen. Die Thermostatvorrichtung 1 selbst kann ebenfalls über Temperaturmessmittel verfügen (nicht dargestellt).

Für eine leichtere Darstellung ebenfalls nicht dargestellt sind die Komponenten der Steuereinrichtung 20, welche zur Ausgabe eines Steuerbefehls in Form einer modulierten Digitalspannung oder eines modulierten Digitalstroms dienen. Diese Spannung oder dieser Strom wird dem Stromkreis aufgeprägt, welcher über den ersten und zweiten Anschluss gebildet wird, was hier als Signalausgabe über den ersten und / oder zweiten Anschluss bezeichnet wird. Eine digitale Modulation kann dahingehend verstanden werden, dass der Strom oder die Spannung auf eine Folge zweier verschiedener Pegel eingestellt wird. Diese Folge kodiert den Steuerbefehl. Hingegen bestimmt bei einer analogen Spannung ihre exakte Höhe den Inhalt des Steuerbefehls, ohne dass eine Folge verschiedener Pegel erforderlich ist.

Zusammenfassend ergeben sich bei Heizungsanlagen mit zwei Drähten 41, 42 oder bei Heizungsanlagen mit drei Drähten 41, 42, 43 jeweils sechs Verbindungsmöglichkeiten:

Zwei hiervon sind korrekte Verbindungen. Bei diesen ist der Signalübertragungsdraht 43 beziehungsweise bei zwei vorhandenen Drähten kein Draht mit dem Anschluss 13 verbunden.

Zwei fehlerhafte Verbindungen, die keine Signalausgabe aber dennoch eine Energieversorgung ermöglichen, sind gegeben, wenn ein bestimmter der Versorgungsdrähte (hier als Draht 41 bezeichnet) mit dem Anschluss 13 verbunden ist. Zwei fehlerhafte Verbindungen, die keine Signalausgabe und auch keine Energieversorgung ermöglichen, sind gegeben, wenn der andere der Versorgungsdrähte (hier als Draht 42 bezeichnet) mit dem Anschluss 13 verbunden ist.

Die beiden Gruppen fehlerhafter Verbindungen können durch den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus erkannt werden. Bei Vorhandensein einer Batterie kann auch zwischen diesen Gruppen abhängig davon differenziert werden, ob über die Anschlüsse 11-13 eine Energieversorgung möglich ist. Diese Information ist aber für die Ausgabe eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals nicht erforderlich.

Der Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kann besonders einfach umgesetzt werden, wenn dieser keine andere Messung als die Spannungsmessung am dritten Anschluss 13 umfasst. Indem gerade diese Spannung gemessen wird, kann gleichwohl zuverlässig eine Fehlverkabelung erkannt werden. Daher ermöglicht die offenbarte Thermostatvorrichtung, dass Beschädigungen durch eine Fehlverkabelung vermieden werden können, ohne dass aufwändige elektronische Komponenten, insbesondere Sicherungen, notwendig wären.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Thermostatvorrichtung zum Steuern einer Heizungsanlage (40) mit

- einem ersten, zweiten und dritten elektrischen Anschluss (11, 12, 13) zum Verbinden mit einer Heizungsanlage (40),

- einer Steuereinrichtung (20), welche dazu eingerichtet ist, einen Heizungssteuerbefehl zu erzeugen und diesen wahlweise

- in Form einer Analogspannung am dritten elektrischen Anschluss (13) auszugeben, oder

- in Form einer modulierten Digitalspannung oder eines modulierten Digitalstroms über den ersten und / oder zweiten elektrischen Anschluss (11, 12) auszugeben,

- Spannungsmessmittel (4) und Strommessmittel (5), welche zum Lesen von Digitalsignalen, die von der Heizungsanlage (40) stammen, so angeordnet sind, dass mit ihnen eine Spannung und ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (11, 12) messbar sind,

wobei die Spannungsmessmittel (4) außerdem dazu eingerichtet sind, eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss (13) zu messen,

dadurch gekennzeichnet,

dass zum Feststellen einer fehlerhaften Verbindung von Drähten (41, 42, 43) einer Heizungsanlage (40) mit den elektrischen Anschlüssen (11, 12, 13) der Thermostatvorrichtung die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, einen Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen, in welchem:

die Spannungsmessmittel (4) eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss (13) messen,

die Steuereinrichtung (20) die gemessene Spannung mit mindestens einem Referenzwert vergleicht und

die Steuereinrichtung (20) abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt.

2. Thermostatvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, unmittelbar nach einem Gerätestart den Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus durchzuführen.

3. Thermostatvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist,

- einen Heizungsanlagensteuermodus durchzuführen, in welchem ein Steuerbefehl über die elektrischen Anschlüsse (11, 12, 13) ausgegeben wird, und

- den Heizungsanlagensteuermodus erst dann durchzuführen, wenn in dem Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus kein Fehlverkabelungs-Feststellungssignal erzeugt wird.

4. Thermostatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, während dem Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus:

- die Erzeugung eines Testsignals am dritten Anschluss (13) zu veranlassen und

- sodann die Messung der Spannung am dritten elektrischen Anschluss (13) durchzuführen, um festzustellen, ob das Testsignal ausgebbar ist oder eine Fehlverkabelung dies verhindert.

5. Thermostatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, bei Erzeugung eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals zur Vermeidung von Beschädigungen aufgrund einer Fehlverkabelung die Thermostatvorrichtung oder Komponenten der Thermostatvorrichtung abzuschalten.

6. Thermostatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, bei Erzeugung eines Fehlverkabelungs- Feststellungssignals eine Anweisung an einen Benutzer auszugeben, wonach ein am dritten Anschluss (13) angeschlossener Draht (41, 42) zu trennen und an einem der anderen beiden Anschlüsse (11, 12) anzuschließen ist.

7. Thermostatvorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass Funkmittel (18) vorhanden sind, über welche eine Internetverbindung herstellbar ist, und dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die Anweisung an den Benutzer über eine mit den Funkmitteln (18) hergestellte Internetverbindung an den Benutzer zu senden.

8. Thermostatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Verpolungsschutz zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss (11, 12) eine Gleichrichterschaltung (15) vorgesehen ist.

9. Thermostatvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Batterie (17) zur Energieversorgung vorgesehen ist,

dass Steuerungsmittel vorgesehen und dazu eingerichtet sind, eine Energieversorgung über die Batterie (17) abzuschalten, wenn eine Energieversorgung über die elektrischen Anschlüsse (11, 12, 13) gegeben ist,

dass zum Erkennen einer Fehlverkabelung, durch welche keine Energieversorgung über die elektrischen Anschlüsse (11, 12, 13) gegeben ist, die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, mit Hilfe der Energieversorgung der Batterie (17) den Fehlverkabelungs- untersuchungsmodus durchzuführen.

10. Verfahren zum Feststellen einer Fehlverkabelung bei einer Thermostatvorrichtung (1) zur Steuerung einer Heizungsanlage (40),

wobei die Thermostatvorrichtung (1) umfasst:

- einen ersten, zweiten und dritten elektrischen Anschluss (11, 12, 13) zum Verbinden mit einer Heizungsanlage (40),

- eine Steuereinrichtung (20), welche dazu eingerichtet ist, einen Heizungssteuerbefehl zu erzeugen und diesen wahlweise

wobei die Spannungsmessmittel (4) außerdem dazu eingerichtet sind, eine Spannung am dritten elektrischen Anschluss (13) zu messen, wobei zum Feststellen einer fehlerhaften Verbindung von Drähten einer Heizungsanlage (40) mit den elektrischen Anschlüssen (11, 12, 13) der Thermostatvorrichtung das Verfahren das Durchführen eines Fehlverkabelungsuntersuchungsmodus umfasst, in welchem: