DE2444142A1

DE2444142A1 - Zwischensteuergeraet fuer eine speicherheizgeraeteanlage

Info

Publication number: DE2444142A1
Application number: DE2444142A
Authority: DE
Inventors: Sen Hansguenther Schoenberner; Christian Dipl Ing Wilke
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1974-09-16
Publication date: 1976-03-25
Also published as: DE2444142C2

Description

Zwischensteuergerät für eine Speicherheizgeräteanlage Die Erfindung betrifft ein Zwischensteuergerät für eine Speicherheizgeräteanlage mit einem Zentralsteuergerät, das ein zeit- und/ oder außentemperaturabhängiges Steuersignal für die Aufladung der Speicherhe zgeräte abgibt, wobei das Zwischensteuergerät jeweils einer Gruppe von Speicherheizgeräten vorgeschaltet ist.
Bei Speist erheizgeräteanlagen mit einer Vielzahl von elektrischen Wärmespeicherheizgeräten wird deren Auf ladevorgang von einem gemelnsameniZentalsteuergerät beeinflußt. Dieses steuert die Aufladung der Speicherheizgeräte in Abhängigkeit von den Forderungen des jeweils zuständigen Elektrizitätsversorgungsunternehmens. Beispielsweise ist entweder Vorwärtssteuerung oder Rückwärtssteuerung oder zusätzlich Mittelspreizungssteuerung, bezogen auf die jeweilige Niedertarifzeit, gefordert. Darüber hinaus steuert das Zentralsteuergeärt die Aufladung der Speicherheizgeräte in Abhängigkeit von der jeweiligen Außentemperatur. Bei niedriger Außentemperatur werden die Wärmespeicher stärker aufgeladen, als bei höherer Außentemperatur.
Bei Speicherheizgeräteanlagen, die mehrere Raumeinheiten, beispielsweise Wohnungen, umfassen und die von einem einzigen Zentralsteuergerät gesteuert werden, besteht das Bedürfnis, die Aufladung der einer Raumeinheit zugeordneten Speicherheizgeräte individuell gegenüber dem vom Zentral steuergerät abgegebenen Steuer signal je nach dem Wärmebedarf in dieser Raumeinheit stärken oder schwächen zu können. Grundsätzlich wäre dies dadurch möglich, daß die Aufladeregler der einzelnen Speicherheizgeräte einer Raumeinheit verstellt werden. Da dies umstandlich ist, wurde vorgeschlagen einer Speicherheizgerätegruppe einer Raumeinheit ein gemeinsames Zwischensteuergerät vorzuschalten, mit dem das vom Zentralsteuergerät ausgehende Steuersignal zu beeinflussen ist (DOS 1.905.069).
Der Nachteil bekannter Zwischensteuergeräte besteht u.a. darin, daß eine einmal vorgenommene Einstellung des Zwischensteuergerätes bei unterschiedlichen vom Zentralsteuergerät abgegebenen Steuersignalen zu einer unterschiecllichen Zunahme bzw. Abnahme der Aufladung der an das Zwischensteuergerät angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Zwischensteuergerät vorzuschlagen, mittels dem die Aufladung der zugeordneten Speicherheizgerätegruppe bei den verschiedenen Eetriebszuständen um einen festen Wert anhebbar bzw. absenkbar ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Zwischen steuergerät ist das Steuersignal diesem als Impulsfolge zugefiihrt, deren Tastverhältnis ein Maß für die Zeit und/oder die Außentemperatur ist, und das Tastverhältnis der Impulsfolge ist mittels des Zwischensteuergerätes zur Steuerung der Aufladung der an dieses angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe um einen bestimmten Betrag verstellbar. Hierdurch ist erreicht, daß eine bestimmte Verstellung des Tastverhältnisses der dem Zwischensteuergerät zugeführten Impulsfolge unabhängig von dem zeit- und/oder außentemperaturabhängigen Tastverhältnis zu einer immer gleichen Änderung der Aufladung der an das Zwischensteuergerät angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe führt. D.h., daß beispielsweise, dann wenn in einer Raumeinheit die Speicherheizgeräte stärker bzw.
schwächer aufgeladen werden sollen, als dies dem Steuersignal des Zentralsteuergerätes entspricht, eine entsprechende Verstellung bei allen Außentemperaturen betragsmäßig die gleiche Verstärkung oder Schwächung der Aufladung ergibt. Bei der Erfindung ist weiterhin vorteilhaft, daß das Zwischensteuergerät bei der Aufladung der Speicherheizgeräte keine zusätzlichen Ein- und Ausschaltungen hervorruft, die Funk-Entstörmaßnahmen erfordern würden. Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Zwischensteuergerät günstig, daß die in Ladereglern der Speicherheizgeräte erfolgende Erfassung der jeweiligen Restwärme nicht beeinflußt wird.
Eine wahlweise Vergrößerung oder Verkleinerung des Tastverhältnisses läßt sich bevorzugt dadurch erreichen, daß die Vorderflanke und die Rückflanke jedes Impulses der Impulsfolge jeweils einen weiteren Impuls auslöst, wobei die Impulsdauer beider Impulse gleichzeitig gegensinnig verstellbar ist, und daß die Rückflanke des einen weiteren Impulses den Beginn eines Ausgangsimpulses und die Rückflanke des anderen weiteren Impulses das Ende des Ausgangs impulses bestimmt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem die Steuerung der Aufladung der Speicherheizgeräte über eine im Laderegler vorgesehene Hilfs-Heizeinrichtung erfolgt, die eine verstärkte Aufladung des Wärmespeichers dann bewirkt, wenn sie wenig beheizt ist, wird zur Verstärkung der Aufladung der an das Zwischensteuergerät angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe das Tastverhältnis verkleinert und zur Schwächung der Aufladu-ng vergrößert.
Vorzugsweise sind im Zwischensteuergerät zwei monostabile Multivibratoren vorgesehen, deren einer durch die Vorderflanke und deren anderer durch die Rückflanke jedes Impulses der Impulsfolge schaltbar ist, der eine monostabile Multivibrator bringt nach seiner einstellbaren Impulsdauer ein Flip-Flop in seinen ersten Schaltzustand und der andere monostabile Multivibrator bringt nach seiner einstellbaren Impulsdauer das Flip-Flop in seinen zweiten Schaltzustand, und das Ausgangs signal des Flip-Flop ist den Ladereglern der zugeordneten Speicherheizgerätegruppe zuführbar. Hierdurch ist eine einfache Schaltungsanordnung geschaffen, die sich preiswert mit integrierten Bauelementen aufhauen läßt.
Zur Vergrößerung des Tastverhältnisses ist die Impulsdauer des ersten monostabilen Mültivibrators verkürzbar und die des zweiten verlän erbar. Zur Verkleinerung des Tastverhältnisses ist die Impulse des ersten monostabilen Multivibrators verlängerbar und die es zweiten verkürzbar. Vorteilhaft ist die Impulsdauer des erst und des zweiten Multivibrators gleichzeitig mittels eines einigen Einstellgliedes verstellbar und die Einstellung erfolgt mittels eines zwischen den Multivibratoren liegenden Potentiometers, dessen verstellbarer Abgriff an einem Pol einer Speisespannungsquelle liegt.
Wenn die Impulsfolge am Eingang des Zwischenstenergerätes an sich schon ein kleines Tastverhältnis aufweist und zusätzlich dieses Tastverhältnis durch das Zwischensteuergerät erniedrigt werden soll, besteht die Gefahr, daß das Flip-Flopsfehlerhaft geschaltet wird. Um dies zu vermeiden, ist dem Flip-Flop eine Schaltungsanordnung vorgeschaltet, die bei kleinem Tastverhältnis der Impulsfolge und kurzer Impulsdauer des zweiten monostabilen Multivibrators sicherstellt, daß das Flip-Flop in seinem zweiten Schaltzustand bleibt. Vorzugsweise ist diese Schaltungsanordnung mit dem den ersten Schaltzustand schaltenden Eingang des Flip-Flop verbunden und sie schaltet das Flip-Flop nur dann, wenn die Rückflanke des Impulses des ersten Multivibrators auftritt und gleichzeitig ein Impuls der Impulsfolge am Eingang des Zwischensteuergerätes oder ein Impuls des zweiten Multivibrators vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführung besteht das Steuersignal des Zentralsteuergerätes aus einer getasteten Wechselspannung. Das Zwischensteuergerät weist hierbei vorzugsweise als Eingangsstufe einen Impulsformer auf, der die getastete Wechselspannung in einen Rechteckimpuls umwandelt. Als Impulsformer eignet sich beispielsweise ein Opto-Koppler.
Das Zwischensteuergerät kann verschiedene Ausgangs stufen aufweisen, die das Ausgangssignal des Flip-Flopsin eine Form umwandeln, die zur Verarbeitung in verschiedenen Ladereglertypen geeignet ist.
Beispielsweise weist das Zwischen steuergerät eine Ausgangs stufe auf, die die Rechteckimpulse in eine getastete Wechselspannung umwandelt. In weiterer Ausgestaltung kann das Zwischensteuergerät zusätzlich eine weitere Ausgangsstufe aufweisen, die die Rechteckimpulse in eine deren Impulsdauer analoge Gleichspannung verwandelt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Zwischensteuergerätes, Figur 2 eine Speicherheizanlage mit mehreren Zwischensteuergeräten schematisch, Figur 3- 5 Impulsdiagramme der Schaltungsanordnung nach Figur 1 bei kleinem Tastverh5Etnis am Eingang des Zwischensteuergerätes, wobei in Figur 3 im Zw schensteuergerät keine Verstelllng des Tastverhältnisses erfolgt, in Figur 4 eine Verkleinerung des Tastverhältnisses erfolgt und in Figur 5 eine Vergrößerung des Tastverhältnisses erfolgt, Figur 6 - 8 Impulsdiagramme bei großem Tastverhältnis im Eingang des Zwischensteuergerätes, wobei in Figur 6 keine Verstellung des Tastverhältnisses erfolgt, in Figur 7 eine Verkürzung des Tastverhältnisses erfolgt und in Figur 8 eine Verlängerung des Tastverhältnisses erfolgt, Figur 9 den Zusammellhang zwischen dem Tastverhältnis am Eingang und am Ausgang des Zwischensteuergerätes Figur 10 den Verlauf des Tastverhältnisses während der Ladezeit bei Rückwärts steuerung, Figur 11 den Verlauf des Tastverhältnisses nach Figur 9 bei verschiedenen Außentemperaturen und verschiedenen Einstellungen des Zwischensteuergerätes und Figur 12 die Kennlinie der Aufladung der Speicherheizgeräte bei verschiedenen Außentemperaturen mit den Verstellbereichen des Zwischensteuergerätes.
In Figur 1 liegt an einem Eingang 1 des Zwischensteuergerätes über einen WiderstandR1 ein Opto-Koppler 2. Der Opto-Koppler 2 weist eine Glimmlampe G 1 und einen Fotowiderstand R 2 auf. Der Fotowiderstand R 2 bildet zuwammen mitteinem weiteren Widerstand R 3 einen Spannungsteiler zwischen den Polen 3 und 4 einer Gleichspannungsquelle. Zwischen den Widerständen R 2 und R 3 liegt die Basis eines Transistors T 1, dessen Kollektor ebenfalls über einen Widerstand R 4 an dem einen Pol 3 der Gleichspannungsquelle liegt.
An den Kollektor des Transistors T 1 ist ein erstes Differenzierglied 5 und über einen Negator 6 ein zweites Differenzierglied 7 angeschaltet. An das Differenzierglied 5 schließt sich ein erster monostabiler Multivibrator 8 und an das Differenzierglied 7 ein zweiter monostabiler Multivibrator 9 an. Die Multivibratoren sind durch jeweils zwei NOR-Gatter 10 und 11 bzw 12 und 13 gebildet, zwischen denen jeweils ein Kondensator C 1 bzw. C 2 liegt. Die Kondensatoren C 1 und C 2 sind über Widerstände R 5 bzw. R 6 mit einem Potentiometer P 1 verbunden, dessen Abgriff am Pol 3 der Gleichspannungsquelle liegt. Der Kondensator C 1 bzw. C 2 bestimmt zusammen mit dem Widerstand R 5 bzw. R 6 und der jeweiligen Einstellung des Potentiometers P 1 die Impulsdauer des Multivibrators 8 bzw. 9.
Dem Multivibrator 8 ist eine Schaltungsanordnung 14 nachgeschaltet. Diese besteht aus einem Transistor T 2, dessen Emitter am Multivibrator 8 liegt, wobei der Basis-Emitterstrecke des Transibtors T 2 eine Parallelschaltung eines Widerstandes R 7 und eines Kondensators C 3 parallelgeschaltet ist. An der Basis des Transistors T 2 liegt weiterhin ein ODER-Gatter, das durch Widerstände R 8 und R 9 sowie eine Diode D 1 gebildet ist. Der Kollektor des Transistors T 2 liegt über einen weiteren Widerstand R 10 an dem Pol 3 der Gleichspannungsquelle. Der Kollektor des Transistors T 2 ist über ein Differenzierglied 15 mit einem Flip-Flop 16 verbunden. Das Differenzierglied 15 liegt dabei an dem Eingang des Flip-Flop, an dem dieses in seinen ersten Schaltzustand gebracht wird (gesetzt wird).
Dem zweiten Multivibrator 9 ist eine weitere Schaltungsanordnung 17 nachgeschaltet. Diese weist einen Transistor T 3 auf, dessen Emitter am Multivibrator 9 liegt. Der Basis-Emitterstrecke des Transistors T 3 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R 11 und einem Kondensator C 4 parallelgeschaltet. Weiterhin liegt an der Basis des Transistors T 3 über eine Diode D 2 und 18 einen Widerstand R 12 ein NAND-Gatter, dessen einer Eingang mit dem Kollektor des Transistors T 1 verbunden ist und dessen anderer Eingang vor dem NOR-Gatter 11 des Multivibrators 8 liegt. Der Kollektor des Transistors T 3 liegt über einen weiteren Widerstand R 13 am Pol 3 der Gleichspannungsquelle.
Weiterhin ist der Kollektor des Transistors T 3 über ein Differenzierglied 19 an das Flip-Flop 16 angeschaltet. Er liegt an dem Eingang des Flip-Flop, an dem dieses in seinen zweiten Schaltzustand geschaltet wird (gelöscht wird).
Das Flip-Flop selbst ist aus zwei NAND-Gattern 20 und 21 aufgebaut. Die Gatter 6, 18, 20 und 21 sowie die Gatter 10, 11, 12 und 13 sind vorzugsweise durch ein einziges integriertes Bauelement gebildet.
Am Ausgang 22 des Flip-Flop 16 liegt eine Ausgangsstufe 23, die die Rechteckimpulse des Flip-Flopsl6 in eine getastete Wechselspannung umwandelt. Die Ausgangsstufe 23 weist einen Transistor T 4 auf, dessen Basis am Ausgang 22 liegt.
Weiter sind zwei komplementäre Transistoren T 5 und T 6 vorgesehen, deren Basis-Emitterstrecke jeweils eine Diode D 3 bzw. D 4 parallelgeschaltet ist. Der Emitter des Transistors T 5 und der Kollektor des Transistors T 6 liegen an dem Gate-Eingang eines Triacs Ta und über einen Widerstand R 14 an dem Emitter des Transistors T 4. Der Kollektor des Transistors T 4 ist mit dem Pol 3 der Gleichspannungsquelle verbunden.
Der Kollektor des Transistors T 5 und der Emitter des Transistors T 6 liegen an der Phase 24 eines 50 Hz-Wechselstromnetzes.
An der Phase 24 liegt auch der Triac Ta. Der ausgangsseitige Anschluß 25 des Triacs Ta ist über jeweils einen Widerstand R 15 bzw. R 16 mit der Basis des Transistors T 5 bzw. T 6 verbunden.
Am Ausgang 25 läßt sich eine weitere Ausgangsstufe vorsehen, die die während des Leitens des Transistors T 4 auftretenden positiven und negativen Halbwellen über einen Gleichrichter in ein Gleichspannungssignal verwandelt, dessen Spannungspegel den auftretenden Halbwellen proporitonal ist. Hierdurch ist eine Verwendbarkeit des Zwischensteuergerätes für verschiedene Typen von Speicherheizgeräten gewährleistet. Ein der Impulsdauer des Flip-Flops 16 im Spannungspegel analoges Gleichspannungssignal kann auch durch Anschaltung der weiteren Ausgangsstufe an den Ausgang 22 des Flip-Flop 16 und entsprechende Auslegung der Ausgangsstufe erhalten werden.
In Figur 2 ist schematisch der Verlauf des Steuersignals von einem Zentralsteuergerät Z über Zwischensteuergeräte Zw I, Zw II und Zw III zu Speicherheizgeräten dargestellt. Jedem Zwischensteuergerät Zw I - Zw III ist eine Gruppe von Speicherheizgeräten Sp I, Sp II bzw. Sp III zugeordnet. Die Zwischensteuergeräte befinden sich an zentraler Stelle der Wohnungen, in denen die betreffende Speicherheizgerätegruppe installiert ist. Das vom Zentralsteuergerät abgegebene Steuersignal ist ein getastetes Wechselspannungssignal, dessen Tastverhältnis von der Außentemperatur und der Uhrzeit abhängig ist.
Bei niedrigen Temperaturen und im Falle der Rückwärtsteuerung gegen Ende der Niedertarifzeit ist das Tastverhältnis klein.
Die nicht dargestellten Laderegler der Speicherheizgeräte steuern diese so, daß bei kleinem Tastverhältnis eine stärkere Aufladung der Wärmespeicher stattfindet als bei größerem Tastverhältnis, da bei kleinem Tastverhältnis der Schwellwert, bei dem der Laderegler das Speicherheizgerät einschaltet, eher unterschritten wird. Das Zwischensteuergerät Zw II ist in dem in Figur 2 dargestellten Fall so eingestellt, daß es das Tastverhältnls nicht verändert. Das Zwischensteuergerät Zw I ist so einges£ellt, daß es das Tastverhältnis des Steuersignals verkleinert, so daß die Speicherheizgeräte der angeschlossenen Gruppe Sp I stärker aufgeladen werden.
Das Zwischensteuergerät Zw III ist so eingestellt, daß es das Tastverpältllis des Steuersignals vergrößert, daß die Speicherheizgeräte Sp III der an dieses Zwischensteuergerät angeschlossenen ruppe weniger auf geladen erden als dies an sich aufgrund es Steuersignals der Fall wäre. Im einzelnen wird dies unten beschrieben.
Die anhand von Figur 1 beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Ein am Eingang 1 des Zwischensteuergerätes anstehendes Wechselspannungs-Steuersignal wird mit Hilfe des Opto-Kopplers wegen dessen Trägheit und mittels des Transistors T 1 in ein Rechtecksignal im gleichen Tastverhältnis umgewandelt. Derartige Rechtecksignale sind in den Diagrammen a der Figur 3 und 6 dargestellt. Das Tastverhältnis entspricht dem Verhältnis von Impulsdauer tO zu Periodendauer T. Es beträgt in Figur 3 etwa 10 % und in Figur 6 eta 70 %.
Die ansteigende Flanke des Rechteckimpulses t O löst den monostabilen Multivibrator 8 aus. Dieser gibt einen Impuls der Dauer t 1 ab. Der am Kollektor des Transistors T 1 anstehende Rechteckimpuls wird gleichzeitig über den Negator 6 umgepolt, so daß im Endergebnis die abfallende Flanke des Rechteckimpulses über das Differenzierglied 7 den monostabilen Multivibrator 9 auslöst, der hierdurch einen Impuls der Dauer t 2 abgibt.
Die Dauer der Impulse t 1 und t 21äßt sich durch Verstellen des Abgriffes des Potentiometers P 1 gleichzeitig gegensinnig verstellen. D.h. bei einer Verlängerung der Impulsdauer t1 wird die Impulsdauer t 2 verkürzt oder umgekehrt.
Solange am Ausgang des Multivibrators 8 der positive Impuls t 1 anliegt, sperrt der Transistor T 2, so daß am Widerstand R 10 prkstisch keine Spannung abfällt. Mit der abfallenden Flanke (Rückflanke) des Impulses t 1 wird der Transistor T 2 leitend, so daß am Widerstand R 10 ein Spannungsabfall auftritt. Dieser schaltet über das Differenzierglied 15 das Flip-F1op 16 in seinen ersten Schaltzustand. Er setzt das Fl ip-Flop.
Die abfallende Flanke (Rüclxflanke)des Impulses t 2 des Multivibrators 9 schaltet den Transistor T 3 leitend, so daß der hierbei am Widerstand R 13 auftretende Spannungsabfall über das Differenzierglied 19 das Flip-Flop an dessen anderem Eingany in seinen zweiten Schaltzustand bringt. Das Flip-Flop wird gelöscht. Der am Ausgang 22 des Flip-Flops auftretende Rechteckimpuls ist in den Fig. 3 - 8 im Diagramm d dargestellt.
Die Impulsdauer ist mit t 3 bezeichnet.
In Fig. 3 ist ein am Kollektor des Transistors T 1 auftretender Impuls mit einem Tastverhältnis von etwa 10 % dargestellt.
Die Dauer der Impulse der Multivibratoren t 1 und t 2 ist gleich lang, d.h. der Abgriff des Potentiometers P 1 befindet sich in Mittelstellung. Es ergibt sich hierbei, daß der am Ausgang des Flip-Flops auftretende Impuls t 3 ebenso lang ist, wie der Impuls t O am Kollektor des Transistors T 1.
In den Figuren 4 und 5 wird davon ausgegangen, daß der Impuls am Kollektor des Transistors T 1 das gleiche Tastverhältnis hat wie in Diagramm a der Figur 3 dargestellt. Bei dem Einstellungsbeispiel nach Figur 4 ist die Dauer t1 des Impulses des.Multivibrators 8 gegenüber der Einstellung nach Figur 3 Diagramm b verlängert und die Dauer t 2 des Impulses des Multivibrators 9 dementsprechend verkürzt. Am Ausgang 22 des Flip-Flops tritt jetzt kein Impuls auf, d.h. das Tastverhältnis beträgt O %.
Es ist also durch die Einstellung des Potentiometers das Tastverhältnis extrem verringert, so daß die an das Zwischensteuergerät aigeschlossenen Speicherheizgeräte maximal aufgeladen werden. Um dies zu gewährleisten muß sichergestellt seip, daß bei dieser I instellung des Potentiometers das Flip-Flop 16 nicht mit der Rückflanke des Impulses t 1 in seinen ersten Schaltzustand gelangt, d.h. gesetzt wird. Dies ist dadurch erreicht, daß an die Basis des Transistors T 2 über die Diode D 1 einerseits über den Widerstand R 8 der Kollektor des Transistors T 1 und andererseits über den Widerstand R 9 der Ausgang des Multivibrators 9 angeschaltet ist. Dadurch wird der Transistor T 2 beim Auftreten der Rückflanke des Impulses t 1 nur dann leitend, wenn entweder der Impuls t O am Kollektor des Transistors t 1 oder der Impuls t 2 am Ausgang des Multivibrators 9 anliegt. Wie aus dem Diagramm a der Fig. 3 und aus dem Diagramm c der Figur 4 ersichtlich ist dies zur Zeit der Rückflanke des Impulses t 1 im Diagramm b der Figur 4 nicht der Fall, so daß das Flip-Flop nicht unerwünscht gesetzt wird.
Bei der Einstellung des Potentiometers nach Fig. 5 ist die Dauer t 1 des Impulses des Multivibrators 8 verkürzt und dementsprechend die Dauer t 2 des Impulses des Multivibrators 9 verlängert. Es ergibt sich am Ausgang 22 des Flip-Flops 16 ein Impuls der Dauer t 3, die länger ist als die Dauer t 0 des Impulses am Kollektor des Transistors T 1.
Die Einstellung der Dauer der Impulse der Multivibratoren 8 und 9 in den Diagrammen b und c der Fig. 6 - 8 entspricht der der Fig. 3 - 5. In den Fig. 6 - 8 wird von einem Tastverhältnis des Impulses am Kollektor des Transistors T 1 von etwa 7 % ausgegangen.
Bei de Einstellung nach Fig. 6 ergibt sich also am Ausgang 22 des F1 p-Flops keine Veränderung der Dauer t 3 des Impulses gegenü er der Dauer t O am Kollektor des Transistors T 1. In Figur 7 ist die Impulsdauer t 3 verkürzt, in Fig. 8 verlängert.
Das Tastverhältnis ist in Fig. 8 100 %. Um bei der Einstellung nach Fig. 8 zu vermeiden, daß die Rückflanke des Impulses t 2 das Flip-Flop löscht, was in diesem Falle unerwünscht ist, da die Rückflanke von einem Impuls der vorangegangenen Periodendauer stammt, ist die Schaltungsanordnung 17 und insbesondere das Gatter 18 vorgesehen. Der Transistor T 3 kann dann nicht leitend werden und damit das Flip-Flop 16 nicht löschen, wenn am Ausgang des Gatters 18 keine positive Spannung anliegt. Am Ausgang des Gatters 18 ist die Spannung dann nicht positiv, wenn an beiden Eingängen positive Spannung anliegt, d.h. am Kollektor des Transistors T 1 ein Impuls auftritt und die Umpolung des Impulsverlaufes des Multivibrators 8 positiv ist. Diese Umkehrung wird dabei am Eingang des Gatters 11 abgegriffen. Durch diese Maßnahme ist verhindert, daß das Flip-Flop unerwünscht gelöscht wird.
Innerhalb der Bereichsgrenzen des Tastverhältnisses zwischen 0 % und 100 % gilt folgendes: t 3 = t O + t 2 - t 1.
Die am Ausgang 22 des Flip-Flop 16 auftretenden Impulse schalten den Transistor T 4 leitend. Während dieser Zeit läßt der Triac Ta positive und negative Halbwellen zum Ausgang 25 durch. Wenn der Transistor T 4 gesperrt ist, sperren auch die Transistoren T 5 und T 6, so daß zur Triac Ta nichtleitend ist.
In Figur 9 ist das Tastverhältnis am Ausgang des Zwischensteuergerätes in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis an dessen Eingang gestellt. Der Verstellbereich, in dem das Eingangs-Tastverhältnis größer ist als das Ausgangs-Tastverhältnis ist mit I bezeichnet. Der Verstellbereich, in dem das Eingangs-Tastverhältnis kleiner als das Ausgangs-Tastverhältnis ist, ist mit II bezeichnet. Wird das Zwischensteuergerät im Bereich I betrieben, dann werden die angeschlossenen Speicherheizgeräte stärker aufgeladen, als das an sich aufgrund des Eingangs-Tastverhältnisses der Fall wäre. Im Bereich II gilt das Umgekehrte. Die maximale Verstellung beträgt im Fall der Figur 9 etwa - 45 %.
In Figur 10 ist der Verlauf des Eingangs-Tastverhältnisses während der Ladezeit im Falle der Rückwärtssteuerung darge ellt. Die Bereiche I und II sind die Bereiche, in denen sich das Tastverhältnis mittels des Zwischensteuergerätes verstellen läßt. Ersichtlich bedeutet eine Verstellung des Tastverhältnisses mittels des Potentiometers P 1 des Zwischensteuergerätes eine Parallelverschiebung der Kennlinie III. In diesem Fall ist von einer Maximalverstellung von + 30 % ausgegangen.
Die Darstellung nach Fig. 11 entspricht etwa der nach Fig. 10.
Es sind hier die Tastverhältnisse bei -20 OC mit positiver und negativer Verstellung und die Tastverhältnisse bei OOC mit positiver und negativer Verstellung gezeigt.
In Fig. 12 ist die prozentuale Aufladung der Speicherheizgeräte in Abhängigkeit von der Außentemperatur gezeigt. Das Zentralsteuergerät an sich führt zu einer Aufladung entsprechend der Kennlinie IV. Mit dem Zwischensteuergerät ist eine Verstellung in den Bereichen I und II möglich. D.h. beispielsweise, daß sich die an das Zwischensteuergerät angeschlossene Gruppe von Speicherheizgeräten bei entsprechender Verstellung des Zwischensteuergerätes bei -20 OC nicht auf 100 %, sondern nur auf 70 % aufladen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

============================= 1. Zwischensteuergerät für eine Speicherheizgeräteanlage mit einem Zentral steuergerät, das ein zeit- und/oder außentemperaturabhängiges Steuersignal für die Aufladung der Speicherheizgeräte abgibt, wobei das Zwischensteuergerät jeweils einer Gruppe von Speicherheizgeräten vorgeschaltet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß da Steuersignal dem Zwischensteuergerät als Impulsfolge ungeführt ist, deren Tastverhältnis ein Maß für die Zeit- fnd/oder die Außentemperatur ist, und daß mittels des Zwischensteuergerätes das Tastverhältnis der Impulsfolge zur Steuerung der Aufladung der an dieses angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe um einen bestimmten Betrag verstellbar ist.
2. Zwischensteuergerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Vorderflanke und die Rückflanke jedes Impulses (t 0) der Impulsfolge jeweils einen weiteren Impuls (t 1, t 2) auslöst, wobei die Impulsdauer beider Impulse gleichzeitig gegensinnig verstellbar ist, und daß die Rückflanke des einen weiteren Impulses (t 1) den Beginn eines Ausgangsimpulses (t 3) und die Rückflanke des anderen weiteren Impulses (t 2) das Ende des Ausgangsimpulses (t 3) bestimmt.
3. Zwischensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Verstärkung der Aufladung der an das Zwischensteuergerät angeschlossenen Speicherheizgerätegruppe das Tastverhältnis verkleinerbar und zur Schwächung der Aufladung vergrößerbar ist.
4. Zwischensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei monostabile Multivibratoren (8, 9) vorgesehen sind, deren einer durch die Vorderflanke und deren anderer durch die Rückflanke jedes Impulses (t 0) der Impulsfolge schaltbar ist, daß der eine monostabile Multivibrator (8) nach seiner einstellbaren Impulsdauer (t 1) ein Flip-Flop (16) in seinen ersten Schaltzustand bringt und der andere monostabile Mu tivibrator (9) nach seiner einstellbaren Impulsdauer 2) 2) das Flip-Flop (16) in seinen zweiten Schaltzustand bringt, und daß das Ausgangssignal des Flip-Flops (16) den L dereglern der zugeordneten Speicherheizgerätegruppe zufahrbar ist.
5. Zwischensteuergerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Vergrößerung des Tastverhältnisses die Impulsdauer (t 1) des zweiten Multivibrators (9) verlängerbar ist, und daß zur Verkleinerung des Tastverhältnisses die Impulsdauer (t 1) des ersten Multivibrators (8) verlängerbar und die Impulsdauer (t 2) des zweiten Multivibrators (9) verkürzbar ist.
6. Zwischensteuergerät nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Impulsdauer (t 1, t 2) des ersten und des zweiten Multivibrators (8, 9) gleichzeitig mittels eines Einstellgliedes(P 1) verstellbar sind.
7. Zwischensteuergerät nach Anspruch 6, dadurch g e k e n nze i c h n e t , daß die Einstellung mittels eines zwischen den Multivibratoren (8, 9) liegenden Potentiometers (P 1) erfolgt, dessen verstellbarer Abgriff an einen Pol (3) einer Speisespannungsquelle liegt.
8. Zwischensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Flip-Flop (16) eine Schaltungsanordnung (14) vorgeschaltet ist, die auch bei kleinem Tastverhältnis der Impulsfolge und kurzer Impulsdauer (t 2) des zweiten Multivibrators (9) sicherstellt, daß das Flip-Flop (16)in seinem zweiten Schaltzustand bleibt.
9. Zwis hensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 b 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Flip Elop (16) eine weitere Schaltungsanordnung (17) vorgeschaltet ist, die auch bei großem Tastverhältnis der Impulsfolge und kurzer Impulsdauer (t 1) des ersten Multivibrators (8) sicherstellt, daß das Flip-Flop (16) in seinen ersten Schaltzustand gelangt.
10. Zwischensteuergerät nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schaltungsanordnung (14) mit dem den ersten Schaltzustand schaltenden Eingang des Flip-Flops (16) verbunden ist und das Flip-Flop (16) nur dann schaltet, wenn die Rückflanke des Impulses (t 1) des ersten Multivibrators (8) auftritt und gleichzeitig ein Impuls (t 0) der Impulsfolge oder ein Impuls (t 2) des zweiten Multivibrators vorliegt.
11. Zwischensteuergerät nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schaltungsanordnung (14) aus einem UND-Gatter (T 2) und einem ODER-Gatter (R 8, R 9) an dessen einen Eingang gebildet ist.
12. Zwischensteuergerät nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das UND-Gatter aus einem Transistor (T 2) und das ODER-Gatter aus dessen Basis vorgeschalteten Widerständen (R 8, R 9) besteht.
13. Zwischensteuergerät nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weitere Schaltungsanordnung (17) mit dem den zweiten Schaltzustand schaltenden Eingang des Flip-Flops (16) verbunden ist und das Flip-Flop nur dann schaltet, wenn die Rückflanke des Impulses des zweiten Multivibrators (9) auftritt und gleichzeitig kein Impuls (t O) der Impulsfolge am Eingang des Zwischensteuergerätes oder ein Impuls (t 1) des ersten Multivibrators (8) vorliegt.
14. Zwischensteuergerät nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weitere Schaltungsanordnung (17) von einem UND-Gatter (T 3) und einem NAND-Gatter (18) an dessen einen Eingang gebildet ist, wobei am einen Eingang des NAND-Gatters die Impulsfolge und an dessen anderen Eingang die Umkehrung des Impulses ( t 1) des ersten Multivibrators (8) anliegt.
15. Zwischensteuergerät nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Umkehrung des impulses ( t1) des ersten Multivibrators (8), der von zwei NOR-Gattern gebildet ist, am Eingang des zweiten NOR-Gatters abgeleit>~ ist.
16. Zwischensteuergerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem zweiten Multivibrator (9) ein Negator (6) vorgeschaltet ist, daß das Flip-Flop (16) aus zwei NAND-Gattern (20, 21) aufgebaut ist, und daß die Gatter (6, 18, 20 und 21) von einem einzigen integrierten Bauelement gebildet sind.
17. Zwischensteuergerat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal des Zentralsteuergerätes aus einer getasteten Wechselspannung besteht, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Zwischensteuergerät als Eingangsstufe einen Impulsformer (2, T 1) aufweist, der die getastete Wechselspannung in eine Rechteckimpulsfolge umwandelt.
18. Zwischensteuergerät nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Impulsformer einen Opto-Koppler (2) aufweist.
19. Zwischensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zwischensteuerger t eine Ausgangsstufe aufweist, die die Rechteckimpulse in eine getastete Wechselspannung umwandelt.
20. Zwischensteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Zwischensteuergerät eine weitere Ausgangsstufe aufweist, die das Tastverhältnis des Ausgargssignals in eine dessen Impulsdauer analoge Gleichspannung verwandelt.

L e e r s e i t e