CH378012A - Steuergerät in einer Gebäude-Heizungsanlage - Google Patents

Description

  Steuergerät in einer     Gebäude-l-leizungsanlage       Zur     Beheizung    von Gebäuden ist es erwünscht,  die Heizungsanlage so zu betreiben,     dass    ihre Tem  peratur der Aussentemperatur     angepasst    wird. Einem  Absinken der Aussentemperatur hat dabei     z.B.    im  Fall einer Warmwasserheizung eine Erhöhung der  Vorlauftemperatur des aus dem Kessel kommenden  Wassers zu folgen, während eine Erhöhung der  Aussentemperatur von einer Verminderung der Vor  lauftemperatur begleitet sein soll.

   Zu diesem Zweck  sind besondere, Steuergeräte entwickelt worden, in  welchen die Vorlauftemperatur mit der Aussentem  peratur in der gewünschten Weise     verffiichen    wird  und welche Steuerbefehle zur Betätigung des Regel  gliedes der Heizungsanlage abgeben. Die Vorlauf  temperatur und die Aussentemperatur werden dabei  mit Hilfe<B>je</B> eines Widerstandsthermometers gemes  sen. Die elektrischen     Messgrössen    dieser Thermo  meter werden meistens in einer     Messbrücke    ver  glichen, deren eine Brückendiagonale von einer  Gleichspannung gespeist ist.

   An die andere     Brük-          kendiagonale    ist sodann der Eingang eines nor  malerweise mehrstufigen elektronischen Verstärkers  angeschlossen, dessen Ausgangsstromkreis die     Wick-          Jung    eines Relais enthält. Die Kontakte dieses Relais  werden dazu benützt, beispielsweise den Brenner  der Heizungsanlage ein-     bzw.    auszuschalten.

    
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    In <SEP> Heizu <SEP> <B>-</B> <SEP> ngsanlagen, <SEP> <B>-</B> <SEP> in <SEP> denen <SEP> die <SEP> Temperatur  <B>-</B> <SEP> <U>oääL"IKW,</U>            relais    erforderlich, wobei das eine Relais anspricht,  wenn     d-ie    Vorlauftemperatur zu tief ist, während  das andere Relais anzusprechen hat, sobald     die    Vor  lauftemperatur zu hoch ist.

   Die     Anschaltung    der  beiden Relais an die elektrischen Thermometer     bzw.     an die diese Thermometer enthaltende     Messbrücke     hat dementsprechend über einen oder zwei elektro  nische Verstärker zu erfolgen, Vermittels dieser bei  den Relais kann dann beispielsweise der     Verstell-          motor    des Mischventils in der einen oder anderen  Richtung angelassen und bei Erreichung der benö  tigten Vorlauftemperatur wieder stillgesetzt werden.  



  Da die elektrischen Thermometer in der Regel  keine hohe Strombelastung vertragen, sind im     Dia-          (Yonalzweig    der     Messbrücke    nur sehr geringe elektrische  C  Spannungen erhältlich. Man benötigt daher mehrstufige  Verstärker mit Elektronenröhren oder Transistoren,  um Relais zu betreiben, deren Schaltkontakte die zur  Betätigung des Regelgliedes der Heizungsanlage be  nötigte elektrische Leistung schalten können. An die       Ansprechempfindlichkeit    und besonders an die zeitliche  Stabilität der Verstärker müssen hohe Anforderun  gen gestellt werden, die bisher nur     mit    beträchtli  chem Aufwand erfüllt werden konnten.

   Besonders  kritisch sind die Betriebsbedingungen der Eingangs  stufe der Verstärker, welche an die elektrische Mess-  
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    brücke <SEP> angeschlossen <SEP> ist; <SEP> meistens <SEP> müssen <SEP> zusätz  <U>d <SEP> ig <SEP> er-Pe</U> <SEP> Be <SEP> <B>q</B>           <B>17</B> infolge eines durch dessen Drehspule<B>18</B> in ent  sprechender Richtung fliessenden elektrischen Stroms  beispielsweise im     Uhrzeigersinn    bis zum Anschlag  <B>19',</B> so soll nur die     öffnung   <B>13'</B> freigegeben, der  Photohalbleiter<B>5'</B> belichtet, die     Glimmentladungs-          röhre        l'    gezündet und das Relais 2' zum Ansprechen  gebracht werden.

   Die     öffnung   <B>13</B> bleibt abgedeckt,  der Photohalbleiter<B>5</B> unbelichtet, die     Glimmentla-          dungsröhre   <B>1</B> nicht gezündet und das Relais 2     un-          erregt.    In entsprechender Weise soll bei einer im       Gegenuhrzeigersinn    erfolgenden     Verschwenkung    der       Abdeckfahne   <B>15</B> bis zum Anschlag<B>19</B> nur die       öffnung   <B>13</B> freigegeben, der Photohalbleiter<B>5</B> be  lichtet die     Glimmentladungsröhre   <B>1</B> gezündet und  das elektromechanische Relais 2 zum Ansprechen  gebracht werden.

   Die     Verschwenkung    des beweg  lichen     Messgliedes   <B>17</B> im     Gegenuhrzeigersinn    setzt  dabei eine Umkehrung der Stromrichtung des durch  die Drehspule<B>18</B> fliessenden elektrischen Stroms  voraus. Um ferner die Empfindlichkeit der beschrie  benen Anordnung nach Bedarf verändern zu können,  ist parallel zur Drehspule<B>18</B> noch ein regelbarer       Shuntwiderstand    20 vorgesehen.  



  Die Drehspule<B>18</B> des elektrodynamischen     Mess-          systems   <B>16</B> ist nun im einen     Diagonalzweig    einer für  Steuergeräte an sich bekannten elektrischen     Mess-          brücke    eingeschaltet. Diese weist drei beispielsweise  gleiche Längswiderstände 21, 22,<B>23</B> auf, die<B>je</B> etwa  <B>100</B> Ohm haben können. Der vierte Längswider  stand wird durch die Reihenschaltung von zwei  Widerstandskombinationen bestimmt, welche an die  Klemmen 24 und<B>25</B> angeschlossen werden.

   Die an  die Klemmen 24 gelegte Widerstandskombination  enthält den temperaturempfindlichen Widerstand des  elektrischen Thermometers zur Messung der Aussen  temperatur, während die an die Klemmen<B>25</B> ge  legte Widerstandskombination dann den temperatur  empfindlichen Widerstand des elektrischen Thermo  meters zur Messung der Vorlauftemperatur der Hei  zungsanlage aufweist.

   Die an die Klemmen 24 und  <B>25</B> anzuschliessenden Widerstandskombinationen sind  aus Gründen der     übersichtlichkeit    nicht näher darge  stellt; sie enthalten ausser den temperaturempfind  lichen Widerständen der beiden elektrischen Ther  mometer noch     Regelwid-erstände,    um in an sich be  kannter Weise die jeweils benötigte Kennlinie ein  zustellen, gemäss welcher die Vorlauftemperatur in  Abhängigkeit von der Aussentemperatur geregelt  werden soll. Der andere     Diagonalzweig    der elektri  schen     Messbrücke    21 bis<B>25</B> wird von einer Gleich  spannung gespeist, die nur wenige Volt beträgt.

   Diese  Gleichspannung kann mit Hilfe der Niederspannungs  wicklung 12 des     Netzanschlusstransformators    4, des       Trockengleichrichterelementes   <B>26</B> und des     Filterkon-          densators   <B>27</B> von einigen Hundert Mikrofarad er  zeugt werden.  



  Im übrigen ist das beschriebene Regelgerät dazu  bestimmt, beispielsweise das Mischventil einer Hei  zungsanlage mit     Rücklaufbeimischung    zu steuern.  Dieses Mischventil oder auch ein anderes kontinu-         ierlich    verstellbares Regelorgan der Heizungsanlage  wird zweckmässig vermittels eines in seiner Drehrich  tung umkehrbaren     Verstellmotors    betätigt. Um eine  hinreichend langsame Verstellung des Regelorgans  der Heizungsanlage zu erhalten, wird dasselbe vom       Verstellmotor    aus über ein     Untersetzungsgetriebe     bewegt.

   Der     Verstellmotor    selbst wird an das     Wech-          selstroninetz    über die Kontakte<B>28</B> und<B>28',</B> der  Relais 2 und 2' so angeschlossen,     dass    beim An  sprechen des einen oder anderen der beiden Relais  2     bzw.    2' der Motor in der gewünschten einen oder  anderen Drehrichtung läuft, während er stillgesetzt  wird, wenn die Erregerwicklungen beider Relais 2  und 2' stromlos sind.  



  Varianten des beschriebenen Steuergerätes sind  in grösserer Anzahl möglich, ohne     dass    der grund  sätzliche Aufbau desselben verlassen wird. So kann  man beispielsweise die elektrische     Messbrücke    21  bis<B>25</B> teilweise in das elektrodynamische     Messsystem     <B>16</B> einbeziehen, indem man diesem zwei Drehspulen  <B>18</B> gibt, welche das     Messglied    bewegen. Die eine Dreh  spule<B>18</B> wird mit der sonst an den Klemmen 24  angeschlossenen Widerstandskombination in Reihe  geschaltet, während die andere Drehspule<B>18</B> in  analoger Weise mit der sonst an den Klemmen<B>25</B>  angeschlossenen Widerstandskombination in Reihe  liegt.

   Die beiden Reihenschaltungen werden schliess  lich in gegensinniger Weise an den Filterkondensator  <B>27</B> angeschlossen. Die Brückenwiderstände 21 bis  <B>23</B> fallen unter diesen Umständen fort und der     Shunt-          widerstand    20 wäre doppelt auszuführen, sofern die  ser überhaupt noch benötigt würde.  



  Ferner kann man die     Abdeckfahne   <B>15</B> auch so  ausführen,     dass    in der dargestellten Mittellage des  beweglichen     Messgliedes   <B>17</B> beide Photohalbleiter<B>5</B>  und<B>5'</B> von der Lampe<B>11</B> bestrahlt werden, wäh  rend in den beiden     Endlagen    des     Messgliedes   <B>17</B>  nur der eine oder andere der beiden Photohalbleiter  <B>5</B>     bzw.   <B>5'</B> unter dem     Einfluss    der Lampe<B>11</B> steht.  



  An der Stelle von Photohalbleitern in der Form  von lichtempfindlichen     Cadmiumsulfidschichten    kön  nen auch andere lichtempfindliche Widerstände oder  normale Photozellen verwendet werden. Die licht  empfindliche Schaltelemente<B>5</B> und<B>5'</B> können ferner  an zwei normale, einstufige, aus     Hochvakuumver-          stärkerröhren    oder Transistoren gebildete Verstärker  angeschlossen werden, deren Ausgangsstromkreise  die Erregerwicklungen der Relais 2 und 2' speisen.  Ferner wäre es möglich, die lichtempfindlichen Schalt  elemente<B>5</B> und<B>5'</B> als Phototransistoren auszubilden,  welche unmittelbar die Erregerwicklungen der Relais  2 und 21 beeinflussen.

   Gegenüber der beschriebenen  Ausführungen gemäss der Zeichnung haben diese  und ähnliche Varianten aber den Nachteil geringe  rer Betriebssicherheit und die Verwendung normaler  Photohalbleiter<B>5</B> und<B>5'</B> in Verbindung mit zuge  ordneten     Kaltkathodenglimmlichtröhren   <B>1</B> und<B>l'</B> hat  sich als besser erwiesen.  



  Schliesslich kann man die Lampe<B>11</B> durch eine  radioaktive Strahlungsquelle ersetzen, welche vorwie-           gend        a-Strahlen    aussendet. An die Stelle der licht  empfindlichen Schaltelemente<B>5</B> und<B>5'</B> treten dann       Ionisationskammern,    die im Prinzip gleich wie die  Photohalbleiter an die     Glimmentladungsröhren   <B>1</B>  und<B>l'</B> angeschlossen werden. In diesem Fall ist es  zweckmässig, die radioaktive Strahlungsquelle unmit  telbar auf dem beweglichen     Messglied   <B>17</B> anzubringen.  



  Eine weitere Vereinfachung ergibt sich im Steuer  gerät, wenn dasselbe in Heizungsanlagen zu verwen  den ist, die lediglich durch die Ein- und Ausschaltung  eines oder mehrerer Brenner zur Verfeuerung von  festen, flüssigen oder     gasförinigen    Brennstoffen ge  regelt werden. Unter diesen Umständen kann im  Regelgerät das Relais 2, die     Glimmentladungsröhre     <B>l',</B> das     strahlungsempfindliche    Schaltelement<B>Y,</B> die  Widerstände<B>6', 7'</B> und<B>10'</B> und die Kondensatoren  <B>8'</B> und<B>9"</B> weggelassen werden.

   Meistens erübrigt  sich auch die Lochblende 14; die     Abdeckfahne   <B>15</B>  des beweglichen     Messgliedes   <B>17</B> wird so ausgeführt,       dass    in der einen Endlage des.     Messgliedes   <B>17</B> der  verbleibende Photohalbleiter<B>5</B> von der Lampe<B>11</B>  voll bestrahlt wird, während in der anderen Endlage  des     Messgliedes   <B>11</B> der Photohalbleiter<B>5</B> von jeglicher  Bestrahlung abgeschirmt ist. Die Kontakte<B>28</B> des  Relais 2 können bei dieser Ausführung des     Steuer-          Cre     ,     rätes    unmittelbar zur Ein- und Ausschaltung des  Brenners der Heizungsanlage herangezogen werden.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Steuergerät in einer Anlage zur Beheizung von Gebäuden, bei welcher Anlage mittels eines vom Steuergerät beeinflussten Regelgliedes der Heizungs anlage deren Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Aussentemperatur gesteuert wird, wobei sowohl die Vorlauftemperatur als auch die Aussentempera tur mittels<B>je</B> eines elektrischen Thermometers ge messen und die elektrischen Messgrössen dieser Ther mometer im Steuergerät miteinander verglichen wer den und das Regelglied der Heizungsanlage nach Massgabe dieses Vergleiches verstellt wird, dadurch gekennzeichnet,

   dass das Steuerg.eeät wenigstens ein strahlungsempfindliches Schaltelement sowie eine Strahlungsquelle zur Bestrahlung dieses Schaltelemen tes aufweist, dass der Vergleich, der elektrischen Messgrössen der genannten Thermometer mittels eines im Steuergerät eingebauten elektrodynam-ischen Mess- systems erfolgt, dessen bewegliches Messglied die auf das betreffende strahlungsempfindliche Schaltelement fallende Strahlungsmenge steuert,

   und dass das Regel glied der Heizungsanlage in Abhängigkeit von dem durch das betreffende strahlungsempfindliche Schalt element fliessenden elektrischen Strom betätigt wird. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Steuergerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei strahlungsempfindliche Schalt elemente vorgesehen sind, und dass das bewegliche Messglied des elektrodynamischen Messsystems in seiner Mittellage entweder die Bestrahlung beider strahlungsempfindlichen Schaltelemente bewirkt oder die Bestrahlung beider strahlungsempfindlichen Schaltelemente unterbindet,

   während in der auf der einen Seite dieser Mittellage befindlichen Endlage des beweglichen Messgliedes nur das eine strahlungs empfindliche Schaltelement und in der auf der an deren Seite dieser Mittellage befindlichen Endlage des beweglichen Messgliedes nur das andere strah lungsempfindliche Schaltelement bestrahlt wird. 2.

   Steuergerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass bei Verwendung von nur einem strahlungsempfindlichen Schaltelement das beweg liche Messglied des elektrodynamischen Messsystems zwei Endlagen einnehmen kann, wobei in der einen dieser Endlagen das strahlungsempfindliche Schalt element bestrahlt und in der anderen dieser Endlagen die Bestrahlung des strahlungsempfindlichen Schalt elementes unterbunden ist.

   <B>3.</B> Steuergerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein elektrodynamisches Messsystem verwendet wird, dessen bewegliches Messglied bei stromloser Spule eine Mittellage einnimmt, und dass die Spule dieses Messsystems im einen Diagonal- zweig einer elektrischen Messbrücke liegt, welche die beiden elektrischen Thermometer zur Messung der Vorlauf- und der Aussentemperatur enthält und deren anderer Diagonalzweig von einer Gleichspannungs- quelle gespeist ist. 4.

   Steuergerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine elek trische Lampe ist, als strahlungsempfindliche Schalt elemente Photohalbleiter vorgesehen sind, und dass das bewegliche Messglied des elektrodynamischen Messsystems eine Abdeckfahne aufweist, welche in den Strahlengang zwischen Lampe und dem be treffenden Photohalbleiter eintauchen kann.

   <B>5.</B> Steuergerät nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass den betreffenden strahlungsemp findlichen Schaltelementen<B>je</B> eine Kaltkathoden- glimmlichtröhre mit Starterelektrode zugeordnet ist, wobei das strahlungsempfindliche Schalteleinent einen Bestandteil des die Starterelektrode enthaltenden Steuerstromkreises der zugeordneten Kaltkathoden- glimmlichtröhre bildet,

   und dass der Hauptentladungs- stromkreis der betreffenden Kaltkathodenglimmlicht- röhre elektromechanische Mittel zur Betätigung des Regelgliedes der Heizungsanlage aufweist.

   <B>6.</B> Steuergerät nach Unteranspruch<B>5,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptentladungsstromkreis der betreffenden Kaltkathodenglimmlichtröhre von einer Wechselspannung gespeist ist und der die Star- terelektrode aufweisende Steuerstromkreis derart mit dem Hauptentladungsstromkreis derselben Kaltkatho- denglimmlichtröhre elektrisch gekoppelt ist, dass <B>je-</B> weils nach einmal erfolgter Zündung der Hauptent ladung deren Wiederzündung in den nachfolgenden Perioden der Wechselspannung begünstigt wird.