DE2915219A1

DE2915219A1 - Elektronischer thermostat mit einer energieersparungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2915219A1
Application number: DE19792915219
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Gerard Six
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2422996B1; GB2019046B; FR2422996A1; GB2019046A; DE2915219C2; NL7902842A; US4338511A

Description

N.V. Philips

hilips¹6i,::;.v

2.k.1979 1 PHF 78519

Elektronischer Thermostat mit einer Energieersparungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Thermostat,- der mit einer Energieersparungsvorrichtung versehen ist und u.a. weiter eine Temperatureonde und eine Spannungsvergleichsschaltung enthält, die mit der Steuerelektrode eines statischen Unterbrechers gekoppelt ist, der mit einer Belastung in Reihe angeordnet ist, die von dem Versorgungsnetz gespeist wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschliesslich, auf feste oder bewegliche elektrische

jQ Heizungskonvektoren, in die der zugehörige elektronische Thermostat und die zugehörige Temperatursonde eingebaut sind, um das Anbringen einer anderen Verdrahtung als die für die Verbindung des Heizungselements mit dem Versorgungsnetz erforderliche Verdrahtung zu vermeiden.

Die Wirkung eines elektronischen Thermostats ist allgemein bekannt. Die Temperaturänderungen einer Sonde werden in Spannungsänderungen umgewandelt, die über eine Vergleichsschaltung das Leitendwerden und Sperren eines Triacs steuern, der mit dem Heizwiderstand in Reihe geschaltet ist.

Falls der Benutzer ein Fenster eines Lokals öffnet, in dem der Konvektor angeordnet ist, ist es klar, dass dies zu einer Energieverschwendung führt; wenn nämlich ein Lokal von einem Konvektor geheizt wird, der von einem Thermostat gesteuert wird, ist die von dem Versorgungsnetz zu liefernde Energie die für den Ausgleich des Wärmeverlusts

909843/0920

2.4.79 /Tr PHF 78519

erforderliche Energie; wenn zum Lüften des Lokals ein Fenster geöffnet wird, werden die Wärmeverluste grosser und nimmt die von dem Konvektor abgegebene Leistung zu. Wenn der Verlust besonders gross ist, werden die Regel— möglichkeiten des Thermostats überschritten; die abgegebene Leistung ist dann maximal und die Temperatur des Lokals nimmt weiter ab.

In der französischen Patentschrift 2 305 911 ist eine Vorrichtung beschrieben, die mit einem elektronischen Thermostat zusammenarbeiten muss und die es ermöglicht, die beim Offnen eines Fensters von dem Konvektor zu liefernde Leistung zu beschränken.

Die Wirkung dieser Vorrichtung erfordert die Anwendung einer zweiten Temperatureonde ausserhalb des Lokals, wodurch es notwendig wird, feste Konvektoren anzuordnen, während es praktisch unmöglich ist, bewegliche Konvektoren anzuwenden.

Die Erfindung hat u.a. die Aufgabe, dem elektronischen Thermostat eine Schaltung hinzuzufügen, mit deren Hilfe die Heizung ausgeschaltet oder die mittlere von der Heizvorrichtung bei schnell abnehmender Temperatur des zu heizenden Lokals gelieferte Leistung beschränkt werden kann.

Weiter hat die Erfindung die Aufgabe, das obengenannte Ergebnis dadurch zu erzielen, dass die Temperatursonde des elektronischen Thermostats als Steuermittel für die Energieersparungsschaltung verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Offnen des Fensters des geheizten Lokals zeitweilig eine schnelle Abnahme der Umgebungstemperatur zur Folge hat, bevor die Zeit vergangen ist, die die infolge der Wirkung der Thermostatregelung geforderte zugeführte Leistung benötigt, um die Luft aufs neue zu heizen.

Nach der Erfindung ist der elektronische Thermostat der mit einer Energieersparungsvorrichtung versehen ist und u.a. weiter eine Temperatursonde und eine Spannungsvergleichsschaltung enthält, die mit der Steuerelektrode eines statischen Unterbrechers gekoppelt ist, der mit einer von dem Versorgungsnetz gespeisten Belastung in Beihe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Schalthilfsmittel _f

909843/0920

2Λ.79 / PHF 78519

(ff

die für eine schnelle Abnahme der Temperatur der Sonde empfindlich sind, in der Verbindung für die Steuerelektrode des statischen Unterbrechers angeordnet sind.

In einer ersten Ausführungsform der Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung werden die Schaltmittel von einem analogen "Teilgebilde" aus der Kombination eines Netzwerks mit einer grossen Zeitkonstante und einer Spannungsvergleichsschaltung erregt.

In einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung werden die Schaltmittel von einem digitalen "Teilgebilde" aus einer Kombination logischer Schaltungen mit zwei Spannungsvergleichsschaltungen, einem Taktsignalgenerator, einer Vielzahl von Gattern, zwei monostabilen Flipflops, einem bistabilen Flipflop, einem Vorwärts/Rückwärtszähler und einem Digital/Analog-Wandler erregt.

Die Schaltmittel bewirken, abhängig von den vorherrschenden Bedingungen, entweder das vollständige Ausschalten der Belastung bei schneller Abnahme der Temperatur der Sonde oder die Speisung dieser Belastung während eines Teils der Zeit, also mit herabgesetzter Leistung unter denselben Bedingungen. Auf diese Weise führt das Offnen des Fensters eines Lokals, in dem ein Konvektor angeordnet ist, der mit einem Thermostat nach der Erfindung versehen ist, das Ausschalten oder das "Tempieren" des genannten Konvektors herbei, wobei eine Rückkehr in den Normalbetriebszustand erst nach dem Schliessen des Fensters möglich ist.

. Auf diese Weise wird jede Energieverschwendung nach einer unnützen Aufforderung zur Lieferung von Leistung vermieden.

In den verschiedenen Ausführungsformen und Abwandlungen derselben erfordert der Thermostat nach der Erfindung keine anderen Anschlüsse als die des üblichen Thermostats, wodurch eine Anpassung an alle Typen von Konvektoren, ungeachtet ob sie fest oder beweglich sind, erhalten werden kann. In der ersten Ausführungsform mit analoger Wirkung und diskreten Komponenten stellt die Erhöhung des Selbstkostenpreises, die die Anwendung der Energieersparungsvorrichtung mit sich bringt, nur einen sehr geringen Teil der

909843/0920

2.4.79 Jr PHF 78519

.··■ ν ■■-■■■

Gesamtkosten des Tliermostats dar.

In der zweiten Ausführungsform mit digitaler ¥irkung lässt sich die eigentliche Energieersparungsvorrichtung leicht integrieren und werden die sich dabei ergebenden Vorteile einer Massenfertigung erhalten.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der . Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild, teilweise als Blockschaltbild ausgeführt, einer ersten Ausführungsform mit analoger Wirkung eines elektronischen Thermostats, der mit einer Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer praktischen ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform des Thermostats nach der Erfindung;

Fig. 3a die Temperaturänderung des geheizten Lokals mit offenem Fenster als Funktion der Zeit,

Fig. 3b auf derselben Zeitskala wie Fig. 3& die entsprechenden Spannungsänderungen zwischen zwei Punkten der Schaltbilder nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 das Prinzipschaltbild einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform des Thermostats nach der Erfindung, bei der das Offnen eines Fensters ein vollständiges Ausschalten der Heizung zur Folge hat; Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer dritten Abwandlung der ersten Ausführungsform des Thermostats nach der Erfindung, bei der das Offnen eines Fensters das "Tempieren" der Heizung mit sich bringt;

Fig. 6 im Detail ein Prinzipschaltbild der bevorzugten Ausführungsform des Thermostats nach Fig. 5» und

Fig. 7 das Prinzipschaltbild, teilweise als Blockschaltbild ausgeführt, einer zweiten Ausführungsform mit digitaler Wirkung der Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung, mit der der elektronische Thermostat versehen ist. ^J In Fig. 1 sind die Enden eines Heizungskonvektors 1 mit einer Klemme 2 des Versorgungsnetzes über eine Leitung bzw. mit einer der Elektroden eines Triacs h verbunden, deren andere Elektrode über eine gemeinsame Leitung 5 mit

909843/0920

2.4.79 /Λ PHF 78519

der anderen Klemme 6 des Versorgungsnetzes verbunden ist. Die Anode einer Gleichrichtdiode 7 ist mit der Leitung 3 verbunden, -während die Kathode über einen Widerstand 8 mit der positiven Leitung 9 verbunden ist.

Zwischen der gemeinsamen Leitung 5 und der positiven Leitung 9 sind eine Zenerdiode 10, ein Glattungskondensator 11 und zwei Teilerbrücken angeordnet, von denen die erste einen festen Widerstand 12 und einen Thermistor 13 und die zweite ein Potentiometer lh und einen festen Widerstand enthält.

Der positive Eingang einer ersten Vergleichsschaltung ist mit"einem Punkt A verbunden, der den Widerständen 12 und 13 gemeinsam ist, während der negative Eingang mit dem Schleifkontakt des Potentiometers 14 verbunden ist. Der positive Eingang einer zweiten Vergleichsschaltung 17 ist mit einem Punkt B verbunden, der einem Widerstand und einem mit diesem in Reihe angeordneten Elektrolytkondensator 19 gemeinsam ist, wobei dieser Kondensator zwischen dem Punkt A und der gemeinsamen Leitung 5 angeordnet ist. Der negative Eingang der Vergleichsschaltung 17 ist mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle 20 verbunden, während die positive Klemme der letzteren Quelle mit dem Punkt A verbunden ist.

Die Ausgänge der Vergleichsschaltungen 16 und 17 sind mit den beiden Eingängen eines UND-Gatters 21 verbunden, dessen Ausgang mit der Steuerelektrode der Triacs h gekoppelt ist.

Wenn das Vorhandensein der Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung mal ausser Betracht gelassen wird, ist die Wirkung des elektronischen Thermostats nach Fig. 1 bekannt: Die Schaltung 16 vergleicht eine feste Bezugsspannung, die mit Hilfe des Potentiometers 14 einstellbar ist, mit einer Spannung am Punkt A, deren Wert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Thermistors 13 ändern kann; wenn die Temperatur der Sonde 13 abnimmt, nimmt die Spannung am J-Punkt A zu und liefert die Vergleichschaltung 16 an die Steuerelektrode des Triacs k ein Stitrtsignal, das für die Speisung des Konvektors 1 sorgt: Die Temperaturerhöhung,

309843/0920

2.Jj-*79 β PHF 78519

. ■ S

die dadurch, erzielt wird, führt eine Herabsetzung des Widerstandes der Sonde 13 und somit der Spannung am Punkt A herbei, wobei der Triac 4 gesperrt wird.

Die Temperatur des geheizten Lokals stabilisiert sich dann auf einem Wert, der von der Lage des Schleifkontakts des Potentiometers 14 abhängt, Z₀B₀ auf 20°C, wahrend die mittlere von dem Konvektor 1 abgegebene Leistung den Warmeverlust im Lokal ausgleicht.

¥enn die Wärmeverluste plötzlich zunehmen, z.B. durch das Offnen eines Fensters,-wird die mittlere vom Eonvektor abgegebene Leistung erheblich zunehmen, so dass ein neuer Gleichgewichtszustand entsteht« Falls die Verluste grosser als die Wärmezufuhr werden, wird der Konvektor 1 dauernd gespeist j und die Energieverschwendung ist maximal, i-ierni der Benutzer das Fenster nicht schliesst.

Die Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung macht eine derartige Eventualität unmöglichj die enthält die Vergleichsschaltung 17 _s das integrierende EC-Metzwerlü mit grosser Zeitkonstante 18, 19 und die Spannungsquelle für die Schwellwertspannung v.„

Beim Normalbetrieb ist die Temperatur des geheizten Lokals konstant (Anfang der Figo 3a) und ist der Sparmungs— unterschied zwischen den Punkten A und B praktisch gleich Null (Fig. 3t>)l die Spannungsänderungen am Punkt A sind nämlich sehr langsam und die am Punkt B folgen diesen Änderungen praktisch völlig«

Unter diesen Bedingungen gibt die Vergleichsschaltung 17 dauernd ein Signal ab_s das das Gatter 21 für die periodischen Steuersignale des Triacs, die von der Vergleichsschaltung 16 herrühren, geöffnet hält.

Durch das Offnen eines Fensters fällt die Temperatur des Lokals plötzlich ab, zunächst gemäss einer steilen Neigung P1 (Fig- 3a) und dann langsamer gemäss einer Neigung P2„

™ Die Spannung am Punkt A nimmt schnell zu, während die Spannung am Punkt B zuerst praktisch konstant und der vorhergehenden Spannung am Punkt A gleich bleibt? der Spannungsunterschied VA-VB wird grosser als die Schwellwertspannung

2.4.79 7 PHF 78519

/10

V₁ (Fig. 3b) und die Vergleichsschaltung 17 klappt um und schliesstdas Gatter 21 für das Startsignal des Triacs, das von der Vergleichsschaltung 16 herrührt.

Die Spannung am Punkt B ist dann dazu geneigt, der Spannung am Punkt A mit einer Geschwindigkeit gleich zu kommen, die von der Zeitkonstante der RC-Schaltung abhängig ist, und zu dem Zeitpunkt, zu dem VA-VB niedriger als V₁ wird, klappt die Vergleichsschaltung 17 um und wird das Gatter wieder geöffnet.

Wenn verlangt wird, dass die Zeit, während deren die Spannung VA-VB höher als v- bleibt, genügend lang ist, um den Benutzer anzuspornen, das Fenster wieder zu schliessen, (in der Grössenordnung von mehreren Zehn Minuten) muss die RC-Zeitkonstante sehr gross sein, was zu der Anwendung eines Kondensators 19 sehr hohen Wertes führt, der umfangreich und nicht besonders zuverlässig ist.

In Fig. 2, in der die Bezugszeichen denen in Fig. 1 entsprechen, ermöglicht das Vorhandensein der Bezugsspannungsquelle 200 es, die Anwendung eines sehr grossen Kondensators 19 ^zu vermeiden. Die Spannungsquelle 200 variiert zwischen dem Wert v- bei.m Normalbetrieb und einem Wert v,, der kleiner

als V₁ ist, wenn die Vergleichsschaltung 17 umklappt, wobei ·■ ■

die Änderung zwischen den beiden Spannungen durch Rückkopplung des Ausgangs der Vergleichsschaltung auf eine Stetierklemme für die Spannungsänderung stattfindet. Auf diese Weise erfolgt die Rückkehr zum Normalbetrieb der Vergleichsschaltung 17 nur, wenn die Spannung VA-VB kleiner als die Spannung v„ wird (Fig. 3b) zu einem Zeitpunkt, der einer kleinen Neigung P2 der Temperatursenkung des Lokals ent— spricht (Fig. 3a).

In den beiden eben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Rückkehr zum Normalbetrieb nach einer mehr oder weniger langen Zeit, wenn das Fenster offen bleibt, weil die Spannung am Punkt B immer niedriger als die Spannung V₁ oder ν wird; dies ist gar nicht bedenklich, wenn der Benutzer im Lokal bleibt, weil die schnelle Abnahme der Umgebungstemperatur ihn dazu anspornt, das Fenster wieder zu schliessen.

909843/0920

2.4.79 Jt PHF 78519

Dies 1st nicht der Fall, wenn der Benutzer das Lokal verlässt, nachdem er das Fenster geöffnet hat; in diesem Falle wird nach einer unwirksamen Periode von einigen zehn Minuten der Konvektor 1 aufs neue mit voller Leistung gespeist werden, solange das Fenster offen bleibt. Mit einer Schaltung nach Fig. k kann eine derartige Eventualität vermieden werden.

In Fig. 4, in der die Bezugsziffern denen in den Fig. und 2 entsprechen, ist der Quelle 20 für die Bezugsspannung ν eine andere Quelle 201 für die Bezugsspannung v„ hinzugefügt, deren Polarität der der ersteren Spannung entgegengesetzt ist, wobei die beiden vorgenannten Quellen abwechselnd mit dem negativen Eingang der Vergleichsschaltung 17 mit Hilfe eines unipolaren elektronischen Umkehrschalters 22 verbunden werden können, wobei der genannte Schalter über eine Leitung gesteuert wird, die mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 17 verbunden ist.

Beim Normalbetrieb ist der negative Eingang der Vergleichsschaltung 17 mit der negativen Klemme der Quelle V₁ auf gleiche Weise wie bei den Schaltbildern nach den Fig. 1 und 2 verbunden und das Umklappen der Schaltung 17 erfolgt, wenn die Spannung-VA-VB grosser als V₁ ist (Fig. 3b).

Nach dem Umklappen der Schaltung 17 schaltet der Umkehrschalter 22 die Quelle 201 auf den negativen Eingang der Vergleichsschaltung 17 um, die dann eine positive Bezugsspannung v_ empfängt; unter diesen Bedingungen kann die Rückkehr zum Normalbetrieb nur erfolgen, wenn die Spannung VA-VB die Bezugs spannung v„ übersteigt (Fig. 3t>) > d.h. wenn die Spannung am Punkt A entsprechend einer Temperaturerhöhung der Sonde 13 abnimmt.

Normalerweise erfolgt, wenn das Fenster eines Lokals wieder geschlossen wird, die Rückkehr zu der Umgebungstemperatur genügend schnell, um die Rückkehr zum Normalbetrieb zu bewirken.

In bestimmten Fällen (kalte Mauern, grosse Lokale) kann jedoch die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung zu gering sein, um das Wiederumklappen der Vergleichsschaltung 17 zu bewirken; die Schaltung nach Fig. 5 ermöglicht

909843/0920

2.4.79 Sf PHF 78519

Ni

es j eine derartige Eventualität zu vermeiden.

In Fig. 5s in der die Bezugsziffern denen in den Fig. 1, 2 und 4 entsprechen, ist das UND-Gatter 21 der vorhergehenden Schaltbilder durch einen elektronischen Umkehrsehalter 23 ersetzt, dessen Eingang mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 17 verbunden ist.

Die Steuerelektrode des Triacs 4 ist mit dem Hauptkontakt des Umkehrschalters 23 verbunden, während die beiden Schaltkontakte mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 16 bzw. mit einem Rechtecksignalgenerator 24 verbunden ,sind.

Wenn sich der Umkehrschalter 23 in der "Sparlage" befindet, wird die Steuerelektrode des Triacs 4 derart mit verhältnismässig kurzen rechteckförmigen Spannungsimpulsen gespeist, dass der Konvektor 1 eine geringe Leistung verbraucht, um das Lokal, nachdem das Fenster geschlossen ist, genügend schnell auf die richtige Temperatur zu bringen.

In Fig. 6, in der die Bezugsziffern denen in den Fig. 1, 2, 4 und 5 entsprechen, werden zwei Widerstände 25 und 2.6 zwischen dem Widerstand 12 und dem Thermistor I3 angeordnet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 12 und 25 bildet den Punkt A₅ während der Verbindungspunkt der Widerstände 25 und 2.6 mit dem Punkt B über den Widerstand 18 verbunden ist.

Die beiden Schaltkontakte des elektronischen Umkehrschalters 22 sind mit dem Punkt A bzw. mit dem Verbindungspunkt des Thermistors I3 und. des Widerstandes 2.6 verbunden. Ein Widerstand 27 ist zwischen dem Schleifkontakt des Potentiometers 14 und dem negativen Eingang der Vergleichsschaltung 16 angeordnet.

Der Ausgang eines Generators 28 zum Erzeugen von Rampenspannungen sehr niedriger Frequenz ist einerseits mit dem Schleifkontakt des Potentiometers 14 über einen Widerstand 29 und andererseits mit dem negativen Eingang einer Vergleichsschaltung 30 verbunden.

" Eine Teilerbrücke, die aus einem ersten Widerstand 31» einem Potentiometer 32 und einem zweiten Widerstand 33 besteht, ist zwischen den Leitungen 9 und 5 angeordnet, wobei der positive Eingang der Vergleichsschaltung 30 mit dem

909843/0920

2.4.79 yt PHF 78519

Schleifkontakt des Potentiometers 3² verbunden ist.

Der Ausgang der Vergleichsschaltung 30 ist mit einem der Schaltkontakte eines elektronischen Unterbrechers 3^ verbunden, dessen Steuereingang mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung 17 gekoppelt ist, während der andere Schaltkontakt mit der Anode einer Diode 35 verbunden ist, deren Kathode mit dem negativen Eingang der Vergleichsschaltung 16 verbunden ist.

Die Schaltung nach Fig. 6 enthält einen elektronischen Thermostat, der auf Basis einer integrierten Schaltung gebildet ist, die von der Anmelderin unter Nr. TCA 280A oder TDA 1023 in den Handel gebracht xvird; eine Schaltung dieser Art ist mit einem Generator 28 versehen, der eine Rampenspannung erzeugt, von der ein Teil dem Schleifkontakt des Potentiometers lh zugeführt wird; derselbe Rampenspannungsgenerator wird zur Lieferung der verringerten Leistung an den Konvektor 1 bei offenem Fenster verwendet 5 dazu wird die vom Generator 28 herrührende Rampenspannung mit Hilfe einer Schaltung 30 mit einer festen Gleichspannung-verglichen, die von einer Teilerbrücke geliefert wird. Die Schaltung 30 liefert auf diese Weise am Eingang rechteckförmige Spannungsimpulse , deren Breite mit Hilfe des Potentiometers 32 regelbar ist.

In der Sparlage ist der elektronische Unterbrecher Jk geschlossen und werden die von der Vergleichsschaltung 30 stammenden rechteckförmigen Spannungsimpulse über die Diode 35 dem negativen Eingang der Vergleichsschaltung 16 zugeführt, so dass dem Triac k die entsprechenden Startimpulse geliefert werden, wobei die mittlere vom Konvektor 1 verbrauchte Leistung mit Hilfe des Potentiometers 3² regelbar ist.

Die Quellen mit entgegengesetzten Polaritäten 20 und 21 der Fig. 5 sind durch eine Hilfsteilerbrücke 25, 26 ersetzt, die in der Hauptteilbrücke 12, 13 der Temperatursonde ange-

^⁵ ordnet ist, wobei die Spannung V₁ den Klemmen des Widerstandes 26 und die Spannung v„ den Klemmen des Widerstandes entnommen wird.

In Fig. 7s in der die Bezugsziffern denen der Fig. 1,

S09843/Ü2®

2.4.79 - ---Vf PHF 78519

/IM

4, 5 und 6 entsprechen, ist die mit dem elektronischen Thermostat verbundene Energieersparungsvorrichtung eine Kombination digitaler Schaltungen, die mit einer Kette von Widerständen j6, 37» 38, 39 zusammenarbeiten, die zwischen der positiven Leitung 9 und der negativen Leitung 5 angeordnet ist. Zwei zusammengeschaltete Eingänge mit entgegengesetzten Polaritäten zweier Vergleichsschaltungen 40 und sind mit dem Punkt "A" verbunden, wobei der negative Eingang der Schaltung 40 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände und 37 verbunden ist, während der positive Eingang der Schaltung 41 an den Verbindungspunkt der Widerstände 38 und 39 angeschlossen ist.

Die Ausgänge der Vergleichsschaltungen 4O und 41 sind mit einem der Eingänge der beiden UND-Gatter 42 bzw. 43 verbunden, wobei die beiden anderen zusammengeschalteten Eingänge der genannten Gatter mit dem Ausgang eines Generators 44 verbunden sind_s der Taktsignale mit einer Wiederholungszeit von etwa 1 Sekunde erzeugt» Die Ausgänge der Gatter 42 und 43 sind mit dem Vorwärts-Zähleingang "C" bzw. dem Rückwärtszähleingang "D" eines Zählers 45 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Digital/Analog-Wandlers 46 gekoppelt ist, wobei der Ausgang dieses Wandlers mit dem Verbindungspunkt "B" der Widerstände 37 und 38 verbunden ist.

Die Ausgänge der Gatter 42 und 43 sind ebenfalls mit den Eingängen zweier monostabiler Flipflops 47 bzw. 48 mii: einer Periode von etwa 10 Sekunden sowie mit den ersten Eingängen der beiden UND-Gatter 49 bzw. 50 verbunden, wobei die anderen Eingänge der genannten Gatter mit den Ausgängen der Flipflops 47 bzw. 48 verbunden sind.

Die Ausgänge der Gatter 49 und 50 sind mit den beiden Eingängen "S" bzw. "R" eines bistabilen Flipflops 51 verbunden, dessen Ausgang mit dein Steuereingang des elektronischen Umkehrsehalters 23 verbunden ist. Die Kette von Widerständen 36, 37, 38 und 39 wird derart berechnet, dass beim Normalbetrieb die Spannung am Punkt "B" praktisch gleich der am Punkt "A" istf unter diesen Bedingungen werden die Vergleichsschaltungen· 4o und" 4l

§09843/0920

2,4.79 ' t£ PHF 78519

nicht erregt, sind die Gatter 42 und 43 geschlossen und ist der Ausgangszustand des Flipflops 51 derart, dass der elektronische Umkehrsehalter 23 den Ausgang der Vergleichsschaltung 16 mit der Steuerelektrode des Triacs 4 verbindet.

Beim Offnen eines Fensters nimmt die Spannung am Punkt "A" zu und wird höher als die Umsehaltschwelle der Vergleichsschaltung 40. Das Gatter 42 wird geöffnet und die vom Generator 44 stammenden Taktimpulse werden dem Vorwärtszähleingang "C" des Zählers 45 zugeführt.

Zu gleicher Zeit erregt der erste Taktimpuls das monostabile Flipflop 47 während 10 Sekunden; unter diesen Bedingungen wird, wenn die Neigung mit der die Spannung am Punkt "A" zunimmt, derart ist, dass ein zweiter Zählimpuls dem Gatter 49 vor dem Ende der Periode des monostabilen Flipflops 47 zugeführt wird, das genannte Gatter geöffnet und empfängt der Eingang "S" des bistabilen Flipflops 5I einen Impuls, der seinen Ausgang in einen derartigen Zustand bringt, dass dieser den elektronischen Umkehrschalter 23 in die "Sparlage" umklappen lässt, d.h., dass die Steuerelektrode

*" des Triacs mit dem Generator 24 verbunden wird.

Zu gleicher Zeit werden die am Ausgang des Zählers 45 insgesamt gezählten Impulse vom Digital/Analog-Wandler 46 in eine ansteigende Rampenspannung umgewandelt, die die Spannung am Punkt "B" zunehmen lässt.

^ Wenn die Spannung zwischen den Punkten "A" und "B" wieder niedriger als die Umschaltschwelle der Vergleichsschaltung 40 wird, kehrt .die letztere Schaltung in die Anfangslage zurück, wird das Gatter 42 geschlossen und wird das Zählen unterbrochen; nach der Periode von 10 Sekunden des monostabilen Flipflops 47 bleibt die ganze Schaltung in demselben Zustand, solange das Fenster offen bleibt.

Eine nach dem Schliessen des Fensters erfolgende Temperaturerhöhung bringt eine Spannungsherabsetzung am Punkt "A" in bezug auf den Punkt ^VB" mit sich. Wenn die Umschaltschwelle der Vergleichsschaltung 41 erreicht wird, wird das Gatter 43 geöffnet und werden die vom Generator 44 stammenden Taktimpulse zu gleicher Zeit dem Rückwärtszähleingang "D" des Zählers 45 und dem Eingang des monostabilen

SQ9S43/Ö926

2.4.79 y> 4b PHF 78519

Flipflops 48 zugeführt, der während 10 Sekunden von diesen Impulsen erregt wird.

Wenn ein zweiter Impuls dem Gatter 50 vor dem Ende der Periode des monostabilen Flipflops 48 zugeführt wird, wird auf gleiche Weise wie für das monostabile Flipflop 47 und das Gatter 49 das genannte Gatter geöffnet und empfängt der Eingang "R" des bistabilen Flipflops 51 das Signal, das seinen Ausgang in den Zustand versetzt, in dem der elektronische Umkehrschalter 23 in die normale Regellage versetzt wird.

Zu gleicher Zeit führt das Zurückzählen des Zählers 45 am Ausgang des Wandlers 46 eine abfallende Rampenspannung herbei, wodurch die Spannung am Punkt "B" der Spannung am Punkt "A" sehr nahe gebracht wird. Wenn der Unterschied zwischen diesen beiden Spannungen kleiner als die Umschaltschwelle der Vergleichsschaltung 41 wird, kehrt diese in die Anfangslage zurück, wird das Gatter 43 geschlossen und wird das Zurückzählen nach einer Periode von 10 Sekunden des monostabilen Flipflops 48 unterbrochen; die ganze Schaltung wird unwirksam und die Heizung wird aufs neue normal geregelt.

In der Ausführungsform der eben beschriebenen Energieersparungsvorrichtung spielt die Kombination des Zählers 45 und des Wandlers 46 die Rolle der Schaltung 18, 19 mit einer grossen RC-Zeit der vorhergehenden Ausführungen. Dadurch kann eine weitere Integration der Vorrichtung erhalten werden, die in einem Gehäuse mit vier Durchführungen, und zwar den Enden .der Widerstände 36 und 39» dem Punkt A und dem Ausgang des bistabilen Flipflops 51> verwirklicht werden kann.

Es versteht sich, dass die Energieersparungsvorrichtung mit digitaler Wirkung nach Fig. 7 mit dem elektronischen Thermostat mit Rampenspannung, wie im rechten Teil des Schaltbildes nach Fig. 6 beschrieben, kombiniert werden kann. Auch versteht es sich, dass der elektronische Schalter 23 durch das Gatter 21 der Fig. 1, 2 und 4 ersetzt werden kann, falls eine vollständige Ausschaltung der Belastung 1 beim Offnen des Fensters verlangt wird.

909843/0920

Claims

2.4.79 1 PHF 78519

PATENTANSPRÜCHE

'1.1 Elektronischer Thermostat, der mit einer Energieer sparungsvorrichtung versehen ist und u.a. weiter eine Temperatürsonde und eine Spannungsvergleichsschaltung
enthält, die mit der Steuerelektrode eines statischen

Unterbrechers gekoppelt ist, der mit einer Belastung in Reihe angeordnet ist, die von dem Versorgungsnetz gespeist wird, dadurch gekennζeichnet, dass Schalthilfsmittel, die für eine schnelle Abnahme der Temperatur der Sonde empfindlich sind, in der Verbindung für· die Steuerelektrode des statischen Unterbrechers angeordnet sind.

2. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel mit dem Ausgang einer zweiten Spannungsvergleichsschaltung verbunden sind, deren beide Eingänge mit dem mit der Temperatursonde verbundenen Eingang der ersten Vergleichsschaltung über eine Schwellwert Spannungsquelle bzw. über ein Netzwerk mit einer
grossen Zeitkonstante gekoppelt sind.

3· Elektronischer Thermostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellxiertspannung zwei Werte annehmen kann, die von dem Zustand eines Steuereingangs

abhängig sind, der mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

k. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mit zwei Schwellwertspannungsquellen mit entgegengesetzten Polaritäten versehen ist_s die durch

2.4.79 " 2 PHF 78519

einen elektronischen Umkehrschalter geschaltet werden, dessen Steuereingang mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

5. Elektronischer Thermostat nach Anspruch k, dadurch

gekennzeichnet, dass die beiden Spannungsquellen mit entgegengesetzten Polaritäten einer ¥iderstandsbrücke entnommen werden, die in einem Spannungsteilernetzwerk, das mit der Temper&tursonde versehen ist, angeordnet ist.

6. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Schaltmittel mit dem Ausgang eines bistabilen Flipflops verbunden sind, dessen beide Eingänge durch zwei UND-Gatter mit einer digitalen Schaltung verbunden sind, die mit zwei Spannungsvergleichsschaltungen, einem Taktsignalgenerator, zwei weiteren UND-Gattern, zwei monostabilen Flipflops, einem Vorwärts/Rückwärtszähler und einem Digital/Analog-Wandler versehen ist, wobei zwei zusammengeschaltete Eingänge der beiden obengenannten Vergleichsschaltungen mit der Temperatursonde verbunden sind, während die beiden anderen Eingänge mit einer Widerstandsbrücke verbunden sind, die parallel zu dem Widerstandsnetzwerk der Sonde angeordnet ist.

7. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel aus einem UND-Gatter mit zwei Eingängen bestehen, dessen Ausgang mit der Steuerelektrode des statischen Unterbrechers verbunden ist, wobei einer der Eingänge des genannten Gatters mit dem Ausgang der ersten Vergleichsschaltung gekoppelt ist.

8. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel aus einem elektronischen Umkehrschalter bestehen, dessen Hauptkontakt mit der Steuerelektrode des statischen Unterbrechers verbunden ist, wobei die beiden Schaltkontakte mit dem Ausgang der ersten Vergleichsschaltung bzw. mit dem Ausgang eines Rechtecksignalgenerators verbunden sind.

9· Elektronischer Thermostat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Eingang des UND-Gatters mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist „

S09843/Q920

2.4.79 3 PHF 78519

10. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass der andere Eingang des UND-Gatters mit dem Ausgang des bistabilen Flipflops verbunden ist. 11." Elektronischer Thermostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang des elektronischen Umkehrsehalters mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

12. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang des elektronischen Umkehrsehalters mit dem Ausgang des bistabilen Flipflops verbunden ist.

13· Elektronischer Thermostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechtecksignalgenerator aus der Kombination eines Breieckspannungsgeiierators des eigentlichen Thermostats und einer Spannungsvergleichsschaltung besteht, wobei die beiden Eingänge der letzteren Schaltung mit dem Ausgang des Dreieckspannungsgenerators bzw. mit der Wider— standsbrücke verbunden sdnd, die parallel zu dem Widerstandsnetzwerk der Messonde angeordnet ist.

9098 43/0920