DE2951219C2 - - Google Patents
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die z. B. aus der DE-OS
28 19 032 bekannt ist.
Diese Schaltungsanordnung ermöglicht es, eine Heizungs-
oder Klimatisierungsanlage so zu steuern, daß sie im Laufe
eines Tages einen bestimmten Temperaturzyklus durchläuft.
Dieser kann für einen anderen Tag nur durch erneutes Eingeben
anderer Zykluswerte geändert werden, denn es werden
nur Zeitsignale für einen Tagesablauf, nicht aber auch
Tagessignale erzeugt, durch die unterschiedliche Temperaturzyklen
für verschiedene Tage wirksam geschaltet werden
könnten.
Aus der DE-OS 26 11 467 ist es bekannt, bei einem Temperatursteuergerät
für die Klimatisierung von Gebäuden nicht
nur Tagesprogramme, sondern auch Wochenprogramme vorzusehen.
Diese Wochenzyklen sehen ein automatisches Umschalten
von einem thermostatisch geregelten in einen teilweise
ungeregelten Betriebszustand vor, um z. B. an Wochenenden
den Energiebedarf herabzusetzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, in Abweichung von diesen vorbekannten
unflexiblen Vorgaben eine Schaltungsanordnung anzugeben,
mit der es möglich ist, mehrere verfügbare Temperaturzyklen
wahlweise beliebigen Tagen einer Tagesfolge zu
zuordnen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung erzeugt
der Taktgenerator auch Tagessignale, die einer Tagesplanmatrix
zugeführt werden, in der innerhalb einer Zuordnungstabelle
jedem Tag einer Tagesfolge jeweils ein Tagesplan
zugeordnet ist. Dieser muß dann nur abhängig vom Auftreten
des jeweiligen Tagessignals abgerufen werden, so daß an
diesem Tag ein entsprechender Temperaturzyklus durchlaufen
wird. Dieser Temperaturzyklus kann ggf. auch noch einem
anderen Tag der Tagesfolge zugeordnet sein, was von dem
Inhalt der Zuordnungstabelle abhängt.
Bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist ein
Oszillator vorgesehen, der ein elektronisches Bauelement enthält,
dessen Eigenschaften sich abhängig von der Umgebungstemperatur
ändern, so daß die Frequenz des Oszillators temperaturabhängig
ist. Die Anordnung enthält ferner eine Schaltung,
deren Ausgangssignal sich periodisch ändert und konstante
Frequenz hat. Hierzu kann beispielsweise ein sehr stabiler
Oszillator vorgesehen sein. Auch kann die elektrische
Wechselstromversorgung zur Ableitung eines solchen Signals
ausgenutzt werden.
Das frequenzkonstante Signal wird auf zwei Arten genutzt:
Zunächst erzeugt es ein Zeitbezugssignal, das wiederum die Ableitung
eines temperaturabhängigen Signals aus dem Ausgangssignal
des temperaturabhängig arbeitenden Oszillators ermöglicht.
Ferner dient es als Eingangssignal für mehrere digitale
Teilerschaltungen, die Zeitsignale erzeugen. Die Zeitsignale
können ein Jahressignal, ein Monatssignal, ein Tagessignal,
ein Stundensignal, ein Minutensignal und ein Sekundensignal
sein. Diese Zeitsignale dienen zur Abfrage eines digitalen,
programmierbaren Speichers, der ein Zeit-Temperaturmuster
speichert. Es handelt sich dabei um eine Speicherung der gewünschten
Temperatur zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines sich
wiederholenden Zeitraums, beispielsweise eines Tages, einer
Woche, eines Monats oder eines Jahres. Das von dem Speicher
durch das Zeitsignal abgeleitete Temperaturvorgabesignal
wird dann mit dem jeweils aktuellen Temperatursignal
verglichen, und die daraus erhaltene Differenz dient zur Erzeugung
eines Steuersignals für den Ofen, eine Klimaanlage oder
ähnliche Einrichtung, wobei dieses Steuersignal entweder ein
Proportionalsignal oder ein Ein-Aus-Signal sein kann.
Das Auftreten eines Ausgangssignals am Thermostaten kann so
eingestellt werden, daß die Zeit ausgeglichen wird, die die zu
steuernde Vorrichtung zur Beeinflussung der Temperatur am
Thermostaten benötigt. Ist die Vorgabetemperatur beispielsweise
21°C und fällt die vom Thermostaten festgestellte Temperatur
ab, so kann das Steuersignal für die zu steuernde
Vorrichtung beispielsweise bei 21,5°C einsetzen. Dieses
"Kompensationssignal" kann einstellbar sein und durch das
System als eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der
Temperatur oder abhängig von extern festgestellten Faktoren
wie z. B. Außentemperatur eines Gebäudes abgeleitet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung kann
eine Dezimalanzeige vorgesehen sein, die die aktuelle Temperatur,
die eingestellte Vorgabetemperatur und/oder die Zeit
anzeigt. Diese Größen können kontinuierlich oder sequentiell
angezeigt werden. Die Anzeige kann beispielsweise abwechselnd
das Datum, die Zeit und die aktuelle Temperatur wiedergeben.
Wird eine Angabe der Außentemperatur gewünscht, so ist deren
Anzeige in ähnlicher Weise möglich.
Die Anzeige kann auch zur Programmierung des Zeit-Temperaturmusters
im Speicher mittels manuell zu betätigender Einstell
elemente verwendet werden. Die Eingabevorrichtung hat dann
beispielsweise die Form mehrerer billiger Drucktasten, wie
sie auch bei digitalen Uhren verwendet werden. Mit einer Drucktaste
wird die Vorrichtung dann zwischen dem Normalbetrieb
und dem Einstellzustand umgeschaltet. Eine weitere Drucktaste
wählt das zu beeinflussende Register aus, mit dem beispielsweise
das jeweilige Datum, die aktuelle Zeit, die Vorgabezeit,
das Vorgabedatum oder die Temperatur gespeichert werden. Eine
dritte Drucktaste kann zur Eingabe dieser Funktionen dienen,
die dann während der Einstellung laufend angezeigt werden.
Die Drucktasten oder andere manuell zu betätigende Einstell
elemente ermöglichen die Eingabe einer bestimmten Startzeit
und eines Startdatums in den Speicher sowie deren Anzeige.
Auch ermöglichen sie die Eingabe und Anzeige einer Temperatur
für einen Zeitraum, der mit dem zuvor eingegebenen Zeitpunkt
beginnt. Dann kann die Endzeit einer bestimmten Periode und
die Startzeit der nächsten Periode sowie die für diese Periode
vorgegebene Temperatur eingegeben werden. Dieser Prozeß setzt
sich fort, bis die gesamte durch die Steuerung zu erfassende
Periode eingegeben ist. Beispielsweise kann der Zeitraum einer
Woche eine geeignete Zyklusperiode sein. Eine relativ hohe
Temperatur kann in den Speicher für solche Perioden während
der Woche eingegeben werden, wenn das Haus bewohnt ist und
die Nachtruhe der Hausbewohner normalerweise endet. Niedrigere
Temperaturen können für Nachtzeiten und für solche Zeiten
eingegeben werden, zu denen die Bewohner abwesend sind.
Das Programm kann auch so aufgebaut werden, daß das Haus
kurz vor dem Ende der Nachtruhe oder vor der Rückkehr der
Hausbewohner bereits aufgeheizt wird.
Die Möglichkeit, einen vollständigen Zeitzyklus von Temperaturen
über lange Perioden zu programmieren, führt zu beachtlichen
Energieeinsparungen, da für solche Zeiten, in denen
die Heizung oder die Kühlung ohne Beeinträchtigung der Hausbewohner
reduziert werden können, ein verringerter Brennstoff-
oder Leistungsverbrauch auftritt. Dieselben Gesichtspunkte
gelten auch in ähnlicher Weise für kommerzielle oder
industrielle Nutzung der Schaltungsanordnung.
Es ist auch möglich, ein Normalprogramm zu bestimmten Zeiten
durch eine programmierte Temperatur zu ersetzen. Wollen die
Hausbewohner das Haus beispielsweise für das Wochenende verlassen,
so können sie eine niedrigere Temperatur für diesen
Zeitraum einprogrammieren, wobei dann ein Aufheizzyklus kurz
vor ihrer Rückkehr vorgesehen wird. Nach Ablauf dieses Sonderzeitraums
wird die Steuerung dann ihren normalen Programmzyklus
fortsetzen.
Die elektrische Speisung der Schaltungsanordnung erfolgt vorzugsweise
mit einer Wechselstromquelle, beispielsweise über
die Sekundärwicklung eines Transformators, der auch das Elektromagnetventil
für den Kraftstoff eines Ofens speist. Der Schaltausgang
des Thermostaten ist vorzugsweise mit der zu steuernden
Vorrichtung in Reihe an die Speiseleitung angeschlossen. Wenn
der Schaltausgang offen ist, so daß die zu steuernde Vorrichtung
abgeschaltet ist, so wird die elektrische Leistung für
die Steuerung an den Anschlüssen des Schalters verfügbar. Wenn
der Schaltausgang geschlossen ist, so daß die zu steuernde
Vorrichtung gespeist wird, so kann die Wechselspannung für die
Steuerung an einem kleinen Widerstand abgenommen werden, der
mit der zu steuernden Vorrichtung und der Speiseleitung in
Reihe geschaltet ist.
Es ist zwar möglich, ein analoges elektrisches Signal mit einer
temperaturabhängigen Amplitude aus dem Ausgangssignal variabler
Frequenz des temperaturabhängig arbeitenden Oszillators ohne
irgendeinen Zeitbezug abzuleiten. Die Verwendung einer Analogschaltung
kompliziert jedoch den Aufbau und erhöht die Kosten
der Schaltungsanordnung gegenüber einer insgesamt digitalen
Technik. Die Ableitung eines digitalen Signals mit einem temperaturabhängigen
Wert erfordert irgendeine Art eines Zeitbezugs
für den Oszillator mit temperaturabhängiger Frequenz.
Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet
mit integrierten Halbleiterschaltungen, mit denen alle digitalen
Funktionen einschließlich derjenigen des Oszillators,
der Zeitbezugsschaltung, des Speichers und der Vergleicher
verwirklicht werden. Diese Schaltung kann aus einer oder mehreren
integrierten Einzelschaltungen aufgebaut sein, die mit
der Anzeige, dem Temperaturfühler, einer Programmeingabevorrichtung
und dem Ausgangsschalter sowie untereinander verbunden
sind. Der Ausgangsschalter kann ein Halbleiterschalter oder
ein mechanischer Schalter sein. Wird ein Halbleiterschalter
verwendet, so kann er ggf. auch Teil der integrierten Schaltung
sein, was von verschiedenen ökonomischen und technischen
Faktoren abhängt. Die Logikschaltungen der Schaltungsanordnung
sind vorzugsweise in einem in geeigneter Weise programmierten
Mikroprozessor vereinigt.
Die durch die Schaltungsanordnung verursachten Kosten sind
mit denen eines Elektronenrechners oder einer Digitaluhr vergleichbar.
Diese liegen niedriger als diejenigen von Bimetall
thermostaten, die mit der Schaltungsanordnung ersetzt werden
können, wobei zusätzlich noch zahlreiche weitere Funktionen
verwirklicht werden können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Schaltungsanordnung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
anhand der Figuren. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung nach
der Erfindung in Verbindung mit einer zu steuernden,
elektrisch gespeisten Vorrichtung,
Fig. 2 eine Blockdarstellung bestimmter Funktionseinheiten
der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung
und
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Anordnungsmöglichkeit
von Funktionseinheiten der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung dargestellt, die mit einer Schaltung 10
zur Erzeugung eines stabilen Ausgangssignals arbeitet.
Diese Schaltung kann beispielsweise ein stabiler Oszillator
sein, der möglicherweise quarzgesteuert ist, oder sie
kann ein periodisch einzuschaltendes Ausgangssignal abgeben,
wozu dann als Zeitbezug die Frequenz der Stromversorgung
dient, wie noch beschrieben wird. Die wichtigste Eigenschaft
der Schaltung 10 besteht darin, daß sie unempfindlich gegenüber
der Umgebungstemperatur am Thermostaten ist, und zwar
mindestens innerhalb des normalen Betriebsbereichs der Gesamtvorrichtung.
Ihr Ausgangssignal ist ein bivalentes elektrisches
Signal, das periodisch seinen Zustand ändert. Es kann
auch als Taktsignal bezeichnet werden. Handelt es sich um ein
analogvariables Signal, beispielsweise um ein sinusförmiges
Signal, so kann eine geeignete Signalformungsschaltung, beispielsweise
ein Nulldurchgangsdetektor, zur Umsetzung eines
solchen Signals in ein bivalentes Signal vorgesehen sein.
Das Ausgangssignal der Schaltung 10 ist auf eine Teilerkette
12 geführt, die Zeitsignale erzeugt. Dies sind Ausgangssignale,
die ihren Zustand in Abständen einer Sekunde, einer
Minute, einer Stunde und eines Tages ändern. Bei anderen
Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung kann die Teilerkette
auch zusätzliche Signale abgeben, die ihren Zustand in Abständen
eines Monats und eines Jahres ändern, jedoch wird vorzugsweise
ein Zyklus von einer Woche vorgesehen, so daß
kein Monats- oder Jahressignal erforderlich ist. Die Teilerkette
12 kann den Vorrichtungen entsprechen, die auch in
Digitaluhren oder anderen elektronischen Uhren verwendet
werden.
Die Taktschaltung 10 liefert ihr Ausgangssignal auch an einen
Temperaturdetektor 14. Alternativ kann dieses dem Temperaturdetektor
14 zugeführte Signal auch aus einer Stufe der
Teilerkette 12 abgeleitet sein, was durch eine gestrichelte
Linie 16 angedeutet ist.
Ein zweites Eingangssignal erhält der Temperaturdetektor 14
von einem Oszillator 18 variabler Frequenz, der von einem
wärmeabhängig arbeitenden Bauelement 20 gesteuert wird. Dieses
ist physikalisch so auf dem Thermostaten angeordnet,
daß es der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist. Es ändert seine
elektrischen Eigenschaften abhängig von der Umgebungstemperatur
mindestens in dem normalen Betriebsbereich des Thermostaten.
Beispielsweise kann das temperaturabhängig arbeitende
Element 20 ein Thermistor sein, der an eine Stromversorgung
angeschlossen ist und eine Spannung an den Oszillator 18 abgibt,
die eine Funktion der Umgebungstemperatur im Bereich
des Thermostaten ist. Das Element 20 kann deshalb auch als
Wärmefühler bezeichnet werden. Der Oszillator ist dann eine
spannungsgesteuerte Schaltung und gibt ein periodisch variables
Ausgangssignal ab, dessen Frequenz von der Umgebungstemperatur
abhängt. Alternativ kann das Element 20 auch direkt
im Oszillator 18 angeordnet sein, wobei es dann z. B. in den
Tankkreis des Oszillators 18 eingeschaltet ist. Der Oszillator
18 und das temperaturabhängig arbeitende Element 20 bilden
gemeinsam einen Generator für ein Signal, dessen Frequenz
temperaturabhängig ist.
Der Temperaturdetektor 14 wird von dem Zeitbezugssignal gesteuert,
das von dem Taktgenerator 10 abgeleistet ist, und erzeugt
ein temperaturabhängiges digitales Signal aus den Ausgangssignalen
des Oszillators 18. Der Temperaturdetektor 14
kann mit verschiedenen Schaltungen arbeiten, von denen einige
im folgenden noch erläutert werden. Beispielsweise kann er
mit den beiden Eingangssignalen gesteuerte Zähler enthalten,
deren Zustände periodisch beispielsweise durch Subtraktion
verglichen werden, wodurch sich dann ein temperaturabhängiges
Signal ergibt. Alternativ kann ein Eingang der Schaltung
auch zum Aufwärtszählen eines Zweirichtungszählers und der
andere Eingang zu dessen Abwärtszählen dienen. Die Zählerstände
dieses Zählers können in regelmäßigen Intervallen geprüft
werden und liefern dann ein temperaturabhängiges Signal.
Die Ausgangssignale der Teilerkette 12 dienen zur Abfrage
eines gemäß einer Zeit-Temperaturcharakteristik programmierten
Speichers 22, der für einen vorbestimmten Zeitpunkt eine
gewünschte Temperatur angibt, die jeweils in ihm gespeichert
ist. Gemäß einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfindung
arbeitet die Steuerung mit einem Wochenzyklus, und der
Speicher 22 enthält für alle Zeitpunkte innerhalb dieses
Wochenzyklus die jeweils gewünschten Temperaturwerte. Diese
Werte werden einem Vergleicher 24 zugeführt, der auch das jeweils
aktuelle Temperatursignal von dem Temperaturdetektor 14
erhält. Der Vergleicher 24 liefert ein Ausgangssignal, dessen
Charakteristik von seinen beiden Eingangssignalen abhängt. Das
Ausgangssignal kann ein bivalentes Signal werden, dessen einer
Wert dann vorliegt, wenn die aktuelle Temperatur höher als die
Vorgabetemperatur ist, und dessen anderer Wert dann vorliegt,
wenn die aktuelle Temperatur kleiner als die Vorgabetemperatur
ist. Alternativ kann der Vergleicher 24 auch ein proportionales
Ausgangssignal erzeugen, das die Differenz zwischen
der aktuellen und der Vorgabetemperatur angibt.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 24 könnte auch so modifiziert
sein, daß weitere Faktoren berücksichtigt sind, beispielsweise
die Verzögerung zwischen der Zeit der Einschaltung
und der Zeit, zu der eine Temperaturänderung tatsächlich
den Thermostaten erreicht, d. h. das Ausgangssignal des
Vergleichers 24 könnte so eingestellt sein, daß es ein Schaltkriterium
enthält, wenn die aktuelle Temperatur sich in Richtung
der Vorgabetemperatur ändert, sie jedoch noch nicht erreicht
hat. Wenn die zu steuernde Vorrichtung 26 beispielsweise
ein Ofen ist, so könnte ein Ausgangssignal von dem Vergleicher
24 abgegeben werden, wenn die aktuelle Temperatur
abfällt und einen vorbestimmten Wert oberhalb der Vorgabetemperatur
erreicht. Zu diesem Zweck kann der Vergleicher 24
ein Eingangssignal von einem externen Temperaturfühler 28 erhalten,
so daß dann der Grad dieser Versetzung abhängig von
dem Unterschied zwischen der aktuellen Temperatur und der Außentemperatur
gemacht werden kann, denn die aktuelle Temperatur
ändert sich mit einer Geschwindigkeit, die von dieser Differenz
abhängt. In weiteren möglichen Ausführungsformen kann
der Vergleicher auch eine Schaltung zur Berechnung der Ände
rungsgeschwindigkeit der aktuellen Temperatur enthalten, um
so den Voreilungsfaktor einstellen zu können.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 24 steuert einen Ausgangs
schalter 30. Dieser Schalter ist beispielsweise mit einer
elektrischen Stromquelle 32 und der zu steuernden Last 26 in
Reihe geschaltet, so daß die letztere eingeschaltet wird,
wenn der Ausgangsschalter 30 geschlossen ist. Der Ausgangsschalter
30 kann Arbeitskontakte enthalten, die entweder
mechanisch oder als Halbleiterschalter ausgebildet sind. Wenn
der Vergleicher 24 ein proportionales Ausgangssignal abgibt,
so kann das Ein-Ausschaltverhältnis des Ausgangsschalters 30
gemäß einer vorgegebenen Speisung der zu steuernden Vorrichtung
26 eingestellt werden.
Die Stromversorgung für die Schaltung wird vorzugsweise von
der Stromquelle 32 abgeleitet, wozu eine Verbindung mit den
geöffneten Schalterkonktakten oder ein Reihenwiderstand 31
im Ausgangsstromkreis bei geschlossenen Kontakten vorgesehen
sein kann.
Das in dem Speicher 22 gespeicherte Programm wird durch eine
geeignete Programmeingabevorrichtung 34 eingegeben und modifiziert.
Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist hierzu ein Tastensatz vorgesehen, der Zahlen-
und Befehlstasten aufweist. Alternativ können als Eingabevorrichtung
auch Drucktasten der Art vorgesehen sein, wie
sie in digitalen Uhren verwendet werden. Ferner können auch
Einstellknöpfe oder ähnliche Einstellelemente verwendet werden.
Eine Anzeige 36, vorzugsweise eine Flüssigkristallanzeige, erhält
Binärsignale von einer Treiberschaltung 38. Bei anderen
Ausführungsformen der Erfindung kann als Anzeige auch ein Leuchtdiodenfeld,
eine Plasmaanzeige o. ä. vorgesehen sein. Die Treiberschaltung
empfängt ein aktuelles Temperatursignal von dem
Temperaturdetektor 14, ein Zeitsignal von der Teilerkette 12,
ein Vorgabetemperatursignal für den jeweiligen Zeitpunkt von
dem Speicher 22 und ein allgemeines Ausgangssignal des Speichers
22 über die Leitung 40. Bei Normalbetrieb liefert die
Treiberschaltung 38 Signale an die Anzeige 36, so daß diese
sequentiell die Zeit, die aktuelle Temperatur und die Vorgabetemperatur
anzeigt. Alternativ können auch andere Informationen,
beispielsweise die mit dem Temperaturfühler 28 fest
gestellte Außentemperatur, angezeigt werden.
Wenn die Eingabevorrichtung 34 zur Eingabe oder Modifizierung
eines im Speicher 22 enthaltenen Programms dient, so
wird die Treiberschaltung 38 durch das Signal der Eingabevorrichtung
34 angesteuert, welches eine Anzeige der Informationen
bewirkt, die von der Eingabevorrichtung 34 an den
Speicher 22 übergeben werden. Diese Steuerung erfolgt über
die Leitung 40. Die von dem Programmierer in die Eingabe
vorrichtung 34 jeweils eingegebene Information wird auf
diese Weise gleichzeitig mit der Anzeige 36 dargestellt.
Einige Funktionseinheiten der in Fig. 1 gezeigten Schaltung
sind deutlicher in Fig. 2 dargestellt und werden im folgenden
erläutert.
Der Taktgenerator 10 hat vorzugsweise die Form eines 60 Hz-
Generators 50, der einen Nulldurchgangsdetektor 52 ansteuert.
Der Nulldurchgangsdetektor 52 liefert immer dann einen Ausgangsimpuls,
wenn sein Eingangssignal den Wert Null durchläuft.
Eine bistabile Schaltung 54 setzt das Ausgangssignal des Null
durchgangsdetektors 52 in ein Rechtecksignal um.
Die Ausgangssignale des Nulldurchgangsdetektors 54 werden
der Teilerkette 12 zugeführt, die Ausgänge für Minuten, Stunden,
Vormittag/Nachmittag und Tag hat.
Das Ausgangssignal der bistabilen Schaltung 54 wird auch einem
Zähler 56 zugeführt, der in dem Temperaturdetektor 14 enthalten
ist. Ähnlich wird das Ausgangssignal des frequenzvariablen
Oszillators 18 einem weiteren Zähler 58 zugeführt. Die
Ausgangssignale dieser beiden Zähler 56 und 58 werden einer
Subtraktionsschaltung 60 zugeführt, die in regelmäßigen Intervallen
abhängig von einem Signal am Minutenausgang der Teilerkette
12 eine Subtraktion durchführt. Dieses Signal bewirkt
auch eine Freigabe des Zählers 56 und 58. Somit wird in jeder
Minute nach einer Subtraktion ein Signal abgegeben, das gleich
dem Unterschied zwischen den Frequenzen des Taktsignals und
des Temperatursignals ist.
Der programmierte Speicher 22 enthält einen Speicher mit wahlfreiem
Zugriff, der aus vier Abschnitten besteht, und zwar
einer Tagesplanmatrix 62 und drei weiteren Planabschnitten 64,
66 und 68. Die Planabschnitte enthalten jeweils einen vollständigen
24-Stunden-Zeit-Temperaturzyklus. Ein typischer Plan kann
folgendermaßen ablaufen: 0.00 Uhr - 7 Uhr -18°; 7 Uhr - 9 Uhr -
21°; 9 Uhr - 17.30 Uhr - 13°; 17.30 Uhr - 23.30 Uhr - 21°;
23.30 Uhr - 0.00 Uhr - 18°. Ein typischer Tagesplan bei unbewohntem
Haus kann beispielsweise 0.00 Uhr - 0.00 Uhr - 13°
sein.
Drei derartige Pläne sind in die Speicherabschnitte 64, 66 und
68 eingegeben. Es können auch weitere Planabschnitte vorgesehen
sein.
Die Tagesplanmatrix 62 enthält Informationen darüber, welcher
Plan an einem bestimmten Tag zu benutzen ist. Beispielsweise
kann für Montag bis Freitag der Plan A, für Samstag der Plan B
und für Sonntag der Plan C dienen.
Ein bestimmter Plan aus der Tagesplanmatrix 62 wird mit dem
Tagesausgangssignal der Teilerkette 12 ausgewählt. Dadurch
steuert die Matrix 62 eine von drei Torschaltungen 70 a, b oder
c an, wodurch einer der drei Planabschnitte 64, 66 oder 68 mit
einem Vergleicher 72 verbunden wird. Der Vergleicher 72 erhält
auch das Minuten-, Stunden- und Vormittag/Nachmittag-
Ausgangssignal der Teilerkette 12. Er vergleicht dieses Zeitsignal
mit einem Signal des ausgewählten Plans und gibt ein
Ausgangssignal an den Vergleicher 24 ab, welches die zu dem
jeweiligen Zeitpunkt vorgegebene Temperatur angibt.
Es können auch andere Programmgestaltungen vorgesehen sein.
Beispielsweise kann der Thermostat einfach nur auf Tagesbasis
oder Monatsbasis programmiert sein.
In Fig. 3 sind weitere alternative Funktionseinheiten für
die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dargestellt. Diese Einheiten
ermöglichen die Steuerung eines Temperatursystems
für eine Klimaanlage 80 und einen Luftheizer 82, beispielsweise
einen Ofen oder eine ähnliche Einrichtung. Diese Ausführungsform
des Thermostaten enthält auch programmierbare
Einheiten zur Einstellung der Temperaturerzeugung derart,
daß Ungenauigkeiten des temperaturabhängig arbeitenden Oszillators
hinsichtlich Grundfrequenz und Frequenzänderung abhängig
von der Temperatur kompensiert werden.
Das System enthält einen wärmeabhängig arbeitenden Oszillator
84. Die Frequenz dieses Oszillators kann folgendermaßen ausgedrückt
werden:
f = kt + f o wobei
f
= Oszillatorfrequenz
t
= Temperatur
f
o
= Grundfrequenz des Oszillators bei
einer vorgegebenen Temperatur
k
= konstant.
Wegen Herstellungstoleranzen kann es erforderlich sein, den
Oszillator durch Einstellung der Grundfrequenz und der Konstanten
zu kompensieren. Hierzu gibt die Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 das Ausgangssignal des Oszillators 84 an einen
Zähler 86 weiter, der wiederum periodisch durch ein Signal
freigegeben wird, welches von einem Taktsignalgenerator 88
abgegeben wird. Der Inhalt des Zählers 86 wird jeweils bei
einem Freigabevorgang einer Subtraktionsschaltung 90 zugeführt,
die ferner ein digitales Signal von einer Schaltung 92
erhält, in der eine Grundtemperatureinstellung gespeichert
ist. Der Inhalt dieses Registers 92 kann mit einer Programmquelle
94 entweder bei der Herstellung oder beim Betrieb eingestellt
werden.
Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 90 wird über einen
Teiler 96 geführt, der dieses Signal durch ein Signal teilt,
welches von einem Register 98 abgegeben wird. Dieses Register 98
enthält eine Zahl, die die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz
abhängig von der Temperatureinstellung bestimmt. Der Inhalt des
Registers 98 wird gleichfalls mit der Programmquelle 94 einge
stellt.
Das Ausgangssignal des Teilers 96 liefert einen genauen Meßwert
der aktuellen Temperatur. Die Einstellung des Registers 92 bewirkt
auch eine Einstellung der Grundfrequenz des Oszillators.
Eine Einstellung des Registers 98 modifiziert die Änderungsge
schwindigkeit des Ausgangssignals zum Teiler 96 abhängig von
der Temperatur.
Das Ausgangssignal des Teilers 96 wird zwei Vergleichern 100
und 110 zugeführt. Der Vergleicher 100 erhält ferner das Ausgangssignal
eines Addierers 104, der einen Voreilungsfaktor
aus einem Register 106 zu dem Vorgabetemperatursignal aus dem
Speicher 22 oder einer ähnlichen Quelle addiert. Dieser Voreilungsfaktor
kann beispielsweise 2°C sein, so daß bei einer
Vorgabetemperatur von 21°C das Ausgangssignal des Addierers 104
eine digitale Zahl ist, die einer Temperatur von 23°C entspricht.
Ähnlich wird der im Register 106 gespeicherte Voreinstellungsfaktor
von dem Vorgabetemperatursignal in einer Subtraktionsschaltung
108 subtrahiert, deren Ausgangssignal dem weiteren
Vergleicher 110 zugeführt wird. Ist die aktuelle Temperatur
21°C und beträgt der Voreilungsfaktor 2°C, so gibt die Subtraktionsschaltung
108 ein digitales Ausgangssignal entsprechend
19°C ab.
Wenn die aktuelle Temperatur das Ausgangssignal des Addierers
104 überschreitet, so wird an einen Ausgangsschalter 112 ein
Signal abgegeben, welches diesen schließt. Der Schalter 112
schaltet dann die Anlage 80 ein. Liegt das aktuelle Temperatursignal
des Teilers 96 unter dem Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung
110, so wird ein Signal an einen Ausgangs
schalter 114 abgegeben, der die Heizung 82 einschaltet.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ergibt sich also
eine Toleranzzone, die dem doppelten, im Register 106 eingestellten
Wert entspricht. Wenn die Temperatur die obere Grenze
dieser Toleranzzone überschreitet, so wird die Klimaanlage eingeschaltet,
und wenn die Temperatur unter die untere Grenze
fällt, so wird die Heizung eingeschaltet.
Es ist ferner möglich, separate Voreilungsfaktoren für die
Klimaanlage und für die Heizung vorzusehen. Der jeweilige Faktor
kann dann von der Programmquelle 94 her eingestellt bzw.
programmiert werden.
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Temperaturein
stellvorrichtung, mit einem Temperatursensor zum Erzeugen
eines elektrischen, die jeweilige Umgebungstemperatur
angebenden Signals, mit einem Taktgenerator
zur Erzeugung digitaler elektrischer Signale, die
die Uhrzeit angeben, mit einer entsprechend einem nach
Uhrzeiten für einen wiederholbaren Tageszyklus vorgegebenen
Temperaturlauf programmierbaren digitalen Speicheranordnung,
mit einer Abrufeinrichtung zum taktgesteuerten
Abrufen des jeweiligen Temperaturverlaufs aus
der Speicheranordnung und mit einer Steuereinheit, die
mit der Temperatureinstellvorrichtung, dem Temperatursensor
und der Speicheranordnung verbunden ist und ein
Steuersignal zur Steuerung der Temperatureinstellvorrichtung
abhängig von dem Unterschied zwischen dem
elektrischen Signal und der jeweils abgerufenen Temperatur
abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Taktgenerator (10) auch Signale erzeugt, die den jeweiligen Tag angeben,
daß die Speicheranordnung (22) mehrere Speicher (64, 66, 68)
umfaßt, in denen mehrere unterschiedliche Tageszyklen
speicherbar sind, daß eine Tagesplanmatrix (62) vorgesehen
ist, in der den Tagen einer Tagesfolge jeweils
ein Tagesplan mit einem Tageszyklus zugeordnet ist,
und daß die Abrufeinrichtung (10, 12) das jeweilige Tagessignal
des Taktgenerators (10) der Tagesplanmatrix (62) zuführt,
um einen der Speicher (64, 66, 68) entsprechend dem jeweils
aktuellen Tag auszuwählen, und das Zeitsignal des
Taktgenerators (10) dem jeweils ausgewählten Speicher
(64, 66, 68) zuführt, um einen diesem Tag zugeordneten
Tageszyklus aus diesem Speicher (64, 66, 68) abzurufen.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Taktgenerator (10)
digitale elektrische Signale entsprechend den Tagen
einer Woche erzeugt, daß die Speicheranordnung (22), drei
Speicher (64, 66, 68) umfaßt, und daß die Tagesplanmatrix
(62) die Zuordnung des ersten Speichers (64)
zu Montag bis Freitag, des zweiten Speichers (66) zu
Samstag und des dritten Speichers (68) zu Sonntag an
gibt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (10)
einen temperaturunabhängigen Oszillator (50) mit einer
stabilen, gegen Temperaturänderungen unempfindlichen
Frequenz enthält und eine digitale Teilerkette (12) zum
Teilen der Frequenz und zum Erzeugen der Tagessignale
und Zeitsignale ansteuert, daß der Temperatursensor (20)
einen temperaturempfindlichen Oszillator (18) mit einer
entsprechend der Temperatur veränderlichen Frequenz ansteuert
und daß eine mit dem temperaturempfindlichen
Oszillator (18) verbundene Vorrichtung (14) zum Erzeugen
eines digitalen, die Umgebungstemperatur angebenden
Signals durch Vergleich der stabilen Frequenz mit
der temperaturabhängigen Frequenz enthält.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der temperaturempfindliche
Oszillator (18) in seinem Tankkreis ein temperaturabhängiges
elektrisches Schaltelement (20) enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19792951219 DE2951219A1 (de) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Schaltungsanordnung zur temperatursteuerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792951219 DE2951219A1 (de) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Schaltungsanordnung zur temperatursteuerung |
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DE2951219A1 DE2951219A1 (de) | 1981-06-25 |
DE2951219C2 true DE2951219C2 (de) | 1988-12-29 |
Family
ID=6088965
Family Applications (1)
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DE19792951219 Granted DE2951219A1 (de) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Schaltungsanordnung zur temperatursteuerung |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
1979
- 1979-12-19 DE DE19792951219 patent/DE2951219A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Owner name: HONEYWELL INC., MINNEAPOLIS, MINN., US |
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