WO2020074192A1 - Gasventileinheit und verfahren zur modulierenden steuerung eines gasventils der gasventileinheit - Google Patents

Gasventileinheit und verfahren zur modulierenden steuerung eines gasventils der gasventileinheit Download PDF

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Franz RIEDMÜLLER
Michael Boiger
Christoph Beck
Laura Schüll
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    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/24Valve details

Definitions

  • the invention relates to a gas valve unit and method for modulating control of an electronic gas valve of the gas valve unit.
  • Electronically controlled gas valves for example for use in heating devices, are widely known from the prior art.
  • certain manipulated values of the gas valve and thus its respective flow rate are determined via control values.
  • the control values are calibrated via a calibration value or a calibration line, ie it is determined which control value stands for which flow rate.
  • the calibration is initially carried out at the factory to a predetermined standard value. However, this can be associated with a gas valve
  • Calibration value for example in the case of replacement parts, must be adjusted.
  • the calibration value is adjusted by manually entering a service technician or barcode reading and transmission devices. Entering the calibration value is therefore prone to errors or device-intensive.
  • the invention is therefore based on the object of providing a gas valve unit and a method for modulating control of an electronic gas valve of the gas valve unit, in which the calibration is carried out automatically by using a calibration value.
  • a gas valve unit comprising an electronically controlled gas valve, a controller and a data memory.
  • the gas valve is designed to modulate a gas flow, in particular for use on a heater.
  • At least one calibration value for the gas valve is stored in the data memory, which represents a parameter for a predetermined gas flow rate for a specific control value of the gas valve.
  • Data memories are connected via a digital communication line, for example via SPI or I2C.
  • the control is also designed to electronically control the gas valve for its modulation using the calibration value.
  • the burner control of a heater is preferably used as the control, which already has the necessary logic to carry out the digital communication with the data memory and the gas valve.
  • the data memory is designed as a physical data memory, for example as an EEPROM, flash memory or RFID flash memory.
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • flash memory electrically erasable programmable read-only memory
  • RFID flash memory electrically erasable programmable read-only memory
  • An embodiment is also advantageous in which the data memory forms part of the gas valve. It is particularly favorable here to integrate the data memory into a cable plug device arranged on the gas valve.
  • the cable connector represents the connection device for the plug with the cables for supply and control.
  • the data storage is available as an internet-based data cloud, which is connected to the controller online.
  • the control unit then calls up the calibration value via an Internet connection, which is available, for example, in the case of heaters connected to the Internet via LAN or WLAN.
  • the gas valve unit is characterized in that the data memory is designed as a gateway microcontroller, which is arranged on the gas valve and transmits at least the calibration value to the controller and the gas valve via a bus system.
  • a bus system for example, a CAN bus or LIN bus can be used as the bus system, and an RS-232 interface can be used as the interface.
  • further data can also be transmitted via the bus system, for example the control values for the control values of the gas valve.
  • the bus system can be provided in parallel to the regular cable lines for supplying and controlling the gas valve.
  • the gas valve unit provides that the gateway microcontroller is provided as an additional second redundant data memory and is communication-connected to the control and the gas valve.
  • the gateway microcontroller is provided in addition to the physical data store and can be used if the controller has no access to the physical data store or none
  • the gateway microcontroller is preferably integrated in the gas valve.
  • the gas valve unit is further characterized in that a predetermined standard calibration value is additionally stored directly in the control and can be used by the control to control the gas valve independently of the calibration value stored in the data memory. If none of the calibration values can be called up in the physical data memory or the gateway microcontroller, the control of the gas valve can take place on the basis of the control-internal standard calibration value.
  • the disclosure further relates to a method for modulating control of the gas valve of the gas valve unit described above.
  • the controller first tries to determine the calibration value, in particular when the system is started the physical data storage via the digital communication line. If this is not possible, the controller then reads the calibration value from the intermediate gateway microcontroller via the bus system and uses the calibration value to determine the control values for the gas valve Data cloud stored calibration value is adjusted and updated if necessary. The manufacturer can always provide the currently valid calibration value in the data cloud. The data cloud can not only be used as an update, but also as an alternative for the physical data storage or gateway microcontroller.
  • Fig. 1 is a flowchart for the method for modulating control of the gas valve of the gas valve unit
  • FIG. 1 an exemplary embodiment of the method for modulating the control of the gas valve of the gas valve unit on a heater is shown. At the system start of the heater and therefore the one to be controlled
  • Gas valve is first checked whether the stored calibration value for the gas valve and its serial number can be read out from the physical data memory, for example an EEPROM or Flash RFID, integrated in the gas valve or its cable connector, for example. RFID memories can be read out by radio. If this succeeds, the read calibration value is optionally compared with the calibration value stored in the data cloud and updated if necessary. If no adjustment is possible, the control is activated with continue with the read calibration value, otherwise with the possibly more recent calibration value of the data cloud.
  • the physical data memory for example an EEPROM or Flash RFID, integrated in the gas valve or its cable connector, for example.
  • RFID memories can be read out by radio. If this succeeds, the read calibration value is optionally compared with the calibration value stored in the data cloud and updated if necessary. If no adjustment is possible, the control is activated with continue with the read calibration value, otherwise with the possibly more recent calibration value of the data cloud.
  • control system accesses the standard calibration value stored in the control system and uses this for the control of the gas valve. Optionally, you can also try to retrieve the value stored in the data cloud (not shown).
  • the calibration value can be retrieved from the gateway microcontroller, it is then compared again with the value stored in the data cloud, as described above.
  • other data and values in particular the control value for the gas valve, can also be transmitted to the control system from the gateway microcontroller.
  • the control is preferably formed by the burner control unit of the heater.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasventileinheit umfassend ein elektronisch gesteuertes Gasventil, welches ausgebildet ist, einen Gasdurchfluss zu modulieren, eine Steuerung und einen Datenspeicher, wobei auf dem Datenspeieher zumindest ein Kalibrierwert für das Gasventil gespeichert ist, wobei der Kalibrierwert ein Parameter für eine vorbestimmte Gasdurchflussmenge bei einem bestimmten Ansteuerwert des Gasventils darstellt, wobei die Steuerung, das Gasventil und der Datenspeicher über eine digitale Kommunikationsleitung verbunden sind und die Steuerung ausgebildet ist, das Gasventil zu dessen Modulation unter Nutzung des Kalibrierwertes elektronisch anzusteuern.

Description

Gasventileinheit und Verfahren zur modulierenden Steuerung eines Gasventils der Gasventileinheit
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Gasventileinheit und Verfahren zur modulierenden Steuerung eines elektronischen Gasventils der Gasventileinheit.
Elektronisch gesteuerte Gasventile, beispielsweise zum Einsatz bei Heizge- räten, sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den Gasventilen werden über Ansteuerwerte bestimmte Stellwerte des Gasventils und mithin seine jeweilige Durchflussmenge bestimmt. Die Ansteuerwerte werden über einen Kalibrierwert oder eine Kalibriergerade kalibriert, d.h. es wird festgelegt welcher Ansteuerwert für welche Durchflussmenge steht. Die Kalibrierung erfolgt zunächst ab Werk auf einen vorbestimmten Stan- dardwert. Dieser kann jedoch auf einen zum Gasventil gehörenden
Kalibrierwert, beispielsweise im Ersatzteilfall, angepasst werden müssen. Heutzutage erfolgt die Anpassung des Kalibrierwertes dann durch manuelle Eingabe eines Service-Technikers oder Barcode Lese- und Übertragungsge- räte. Die Eingabe des Kalibrierwertes ist mithin fehleranfällig oder geräteintensiv.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Gasventileinheit und ein Verfahren zur modulierenden Steuerung eines elektronischen Gasventils der Gasventileinheit bereitzustellen, bei der die Kalibrierung durch Nutzung eines Kalibrierwertes automatisch erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination wie nachstehend be- schrieben gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Gasventileinheit umfassend ein elektronisch ge- steuertes Gasventil, eine Steuerung und einen Datenspeicher vorgeschla- gen. Das Gasventil ist ausgebildet, einen Gasdurchfluss insbesondere für den Einsatz an einem Heizgerät zu modulieren. Auf dem Datenspeicher ist zumindest ein Kalibrierwert für das Gasventil gespeichert, der ein Parameter für eine vorbestimmte Gasdurchflussmenge bei einem bestimmten An- steuerwert des Gasventils darstellt. Die Steuerung, das Gasventil und der
Datenspeicher sind über eine digitale Kommunikationsleitung, beispielsweise über SPI oder I2C verbunden. Die Steuerung ist zudem ausgebildet, das Gasventil zu dessen Modulation unter Nutzung des Kalibrierwertes elektro- nisch anzusteuern. Durch die Integration des Datenspeichers in die Gasventileinheit in einer Weise, dass die Steuerung selbst und ohne externe Dateneingabe den Kalibrierwert erfassen bzw. aus dem Datenspeicher auslesen und für die kommenden Ansteuerwerte nutzen kann, kann mit der Gasventileinheit das Gasventil fehlerfrei und abgestimmt auf den gültigen Kalibrierwert ökonomisch und ökologisch betrieben werden. Menschliche Fehler bei der Dateneingabe sind ausgeschlossen.
Als Steuerung wird vorzugsweise die Brennersteuerung eines Heizgerätes verwendet, welche bereits die nötige Logik aufweist, um die digitale Kommu nikation mit dem Datenspeicher und dem Gasventil auszuführen.
In einer ersten Ausführungsvariante der Gasventileinheit ist vorgesehen, dass der Datenspeicher als physischer Datenspeicher ausgebildet ist, bei spielsweise als EEPROM, Flashspeicher oder RFID-Flashspeicher. Derartige Speichermedien sind kostengünstig und einsatzsicher für die Verwendung an Heizgeräten.
Vorteilhaft ist ferner eine Ausführung, bei welcher der Datenspeicher einen Teil des Gasventils bildet. Besonders günstig ist es hierbei, den Datenspei- cher in eine an dem Gasventil angeordnete Kabelsteckvorrichtung zu integ- rieren. Die Kabelsteckverbindung stellt die Anschlussvorrichtung für den Stecker mit den Kabeln zur Versorgung und Ansteuerung dar.
Alternativ oder kumulativ liegt der Datenspeicher als eine internetbasierte Datencloud vor, welche mit der Steuerung online verbunden ist. Der
Kalibrierwert wird dann von der Steuerung über eine Internetverbindung ab- gerufen, die beispielsweise bei über LAN oder WLAN mit dem Internet verbundenen Heizgeräten vorliegen.
Die Gasventileinheit ist in einer weiteren Ausführungsvariante dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher als Gateway-Mikrocontroller ausgebildet, der an dem Gasventil angeordnet ist und über ein Bussystem zumindest den Kalibrierwert an die Steuerung und das Gasventil übermittelt. Als Bussystem kann beispielsweise ein CAN-Bus oder LIN-Bus, als Schnittstelle eine RS-232-Schnittstelle eingesetzt werden. Neben dem Kalibrierwert können auch weitere Daten über das Bussystem übertragen werden, beispielsweise die Ansteuerwerte für die Stellwerte des Gasventils. Das Bussystem kann parallel zu den regulären Kabelleitungen zur Versorgung und Ansteuerung des Gasventils vorgesehen sein. In einer Weiterbildung sieht die Gasventileinheit vor, dass der Gateway- Mikrocontroller als zusätzlicher zweiter redundanter Datenspeicher vorgese- hen und mit der Steuerung und dem Gasventil kommunikationsverbunden ist. Insbesondere wird der Gateway-Mikrocontroller zusätzlich zu dem physischen Datenspeicher vorgesehen und kann genutzt werden, wenn die Steue- rung keinen Zugriff auf den physischen Datenspeicher hat oder keinen
Kalibrierwert auslesen kann. Der Gateway-Mikrocontroller wird vorzugsweise in das Gasventil integriert.
Die Gasventileinheit ist ferner in einer Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich unmittelbar in der Steuerung ein vorbestimmter Standard- Kalibrierwert hinterlegt ist, der durch die Steuerung unabhängig von dem in dem Datenspeicher gespeicherten Kalibrierwert zur Steuerung des Gasventils nutzbar ist. Sollte keiner der Kalibrierwerte in dem physischen Datenspeicher oder dem Gateway-Mikrocontroller abrufbar sein, kann die Ansteuerung des Gasventils auf Basis des steuerungsinternen Standard-Kalibrierwerts erfolgen.
Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur modulierenden Steuerung des Gasventils der vorstehend beschriebenen Gasventileinheit. Dabei wird zunächst über die Steuerung zumindest der Kalibrierwert für das Gasventil aus dem Datenspeicher ausgelesen. Anschließend werden durch die Steue- rung Stellwerte auf Basis des Kalibierwertes an das Gasventil zu dessen Modulation übermittelt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerung insbesondere beim Systemstart zunächst versucht, den Kalibrierwert aus dem physischen Datenspeicher über die digitale Kommunikationsleitung auszulesen. Soweit dies nicht gelingt liest die Steuerung anschließend den Kalibierwert über das Bussystem aus dem zwischengeschalteten Gateway- Mikrocontroller aus und verwendet den Kalibrierwert zur Festlegung der Stellwerte für das Gasventil Als optionale Erweiterung wird in einer Ausfüh rung zudem vorgesehen, dass der ausgelesene Kalibrierwert mit einem in der Datencloud hinterlegten Kalibrierwert abgeglichen und gegebenenfalls aktualisiert wird. In der Datencloud kann herstellerseitig stets der aktuell gül- tige Kalibrierwert bereitgestellt werden. Die Datencloud kann jedoch nicht nur als Aktualisierung, sondern auch als Alternative für den physischen Daten- speicher oder Gateway-Mikrocontroller verwendet werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein Flussdiagramm zu dem Verfahren zur modulierenden Steuerung des Gasventils der Gasventileinheit
Gemäß Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur modulieren den Steuerung des Gasventils der Gasventileinheit an einem Heizgerät ge- zeigt. Beim Systemstart des Heizgeräts und mithin des anzusteuernden
Gasventils erfolgt zunächst eine Überprüfung, ob aus dem beispielsweise in dem Gasventil oder seiner Kabelsteckvorrichtung integrierten physischen Datenspeicher, insbesondere einem EEPROM oder Flash-RFID, über die digitale Kommunikationsleitung der hinterlegte Kalibrierwert für das Gasventil sowie seine Seriennummer auslesbar sind. RFID-Speicher sind über Funk auslesbar. Gelingt dies wird optional der ausgelesene Kalibrierwert mit dem in der Datencloud gespeicherten Kalibrierwert abgeglichen und gegebenenfalls aktualisiert. Soweit kein Abgleich möglich ist, wird die Steuerung mit dem ausgelesenen Kalibrierwert fortgesetzt, andernfalls mit dem eventuell aktuelleren Kalibrierwert der Datencloud.
Misslingt anfänglich beim Systemstart das Auslesen des Kalibrierwerts aus dem physischen Datenspeicher, erfolgt eine digitale Kommunikation über das Bussystem mit dem zwischengeschalteten Gasventil-Gateway-
Mikrocontroller. Gelingt dies ebenfalls nicht, greift die Steuerung auf den steuerungsintern gespeicherten Standard-Kalibrierwert zu und verwendet diesen für die Ansteuerung des Gasventils. Optional kann auch hier zunächst noch versucht werden, den in der Datencloud gespeicherten Wert abzurufen (nicht gezeigt).
Gelingt der Abruf des Kalibrierwertes aus dem Gateway-Mikrocontroller, erfolgt anschließend wieder der Abgleich mit dem in der Datencloud gespeicherten Wert, wie vorstehend beschrieben. Neben dem Kalibrierwert können aus dem Gateway-Mikrocontroller auch weitere Daten und Werte, insbeson- dere die Ansteuerwert für das Gasventil an die Steuerung übertragen werden. Die Steuerung wird vorzugsweise durch die Brennersteuerungseinheit (burner control unit) des Heizgerätes gebildet.

Claims

Patentansprüche
1 . Gasventileinheit umfassend ein elektronisch gesteuertes Gasventil, welches ausgebildet ist, einen Gasdurchfluss zu modulieren, eine Steuerung und einen Datenspeicher, wobei auf dem Datenspeicher zumindest ein Kalibrierwert für das Gasventil gespeichert ist, wobei der Kalibrierwert ein Parameter für eine vorbestimmte Gasdurchfluss- menge bei einem bestimmten Ansteuerwert des Gasventils darstellt, wobei die Steuerung, das Gasventil und der Datenspeicher über eine digitale Kommunikationsleitung verbunden sind und die Steuerung ausgebildet ist, das Gasventil zu dessen Modulation unter Nutzung des Kalibrierwertes elektronisch anzusteuern.
2. Gasventileinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher als physischer Datenspeicher ausgebildet ist.
3. Gasventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher einen Teil des Gasventils bildet.
4. Gasventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher in eine an dem Gasventil angeordnete Kabelsteckvor- richtung integriert ist.
5. Gasventileinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher als eine internetbasierte Datencloud vorliegt, welche mit der Steuerung online verbunden ist.
6. Gasventileinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher als Gateway-Mikrocontroller ausgebildet ist, der an dem Gasventil angeordnet ist und über ein Bussystem zumindest den Kalibrierwert an die Steuerung und das Gasventil übermittelt.
7. Gasventileinheit nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeich- net, dass der Gateway-Mikrocontroller als zusätzlicher zweiter redun- danter Datenspeicher vorgesehen und mit der Steuerung und dem Gasventil kommunikationsverbunden ist.
8. Gasventileinheit nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar in der Steuerung ein vorbestimmter Stan- dard-Kalibrierwert hinterlegt ist, der durch die Steuerung unabhängig von dem in dem Datenspeicher gespeicherten Kalibrierwert zur Steue rung des Gasventils nutzbar ist.
9. Gasventileinheit nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Steuerung durch eine Brennersteuerungseinheit ei nes Heizgerätes gebildet ist.
10. Verfahren zur modulierenden Steuerung des Gasventils der Gasventileinheit nach einem der vorigen Ansprüche, wobei über die Steue- rung zumindest der Kalibrierwert für das Gasventil aus dem Daten- Speicher ausgelesen wird und die Steuerung Stellwerte auf Basis des
Kalibierwertes an das Gasventil zu dessen Modulation übermittelt.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10 mit der Gasventileinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zunächst versucht, den Kalibrierwert aus dem physischen Datenspeicher auszulesen und soweit dies nicht gelingt anschließend über das Bussystem den Kalibierwert aus dem Gateway-Mikrocontroller ausliest und zur Festlegung der Stellwert für das Gasventil verwendet.
12. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den Kalibrierwert mit dem in der Datencloud hinterleg ten Kalibrierwert abgleicht und bei Bedarf aktualisiert.
13. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Steuerung immer dann den Standard- Kalibrierwert verwendet, wenn kein Kalibrierwert aus dem physischen Datenspeicher oder dem Gateway-Mikrocontroller abrufbar ist.
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