DE2915219C2

DE2915219C2 - Elektronischer Thermostat mit einer Energieersparungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2915219C2
Application number: DE2915219A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Gerard Versailles Six
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1986-11-27
Also published as: FR2422996B1; GB2019046B; FR2422996A1; GB2019046A; NL7902842A; DE2915219A1; US4338511A

Description

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.

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 Umkehrschalters mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

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

13. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechtecksignalgenerator aus der Kombination eines Dreieckspannungsgenerators des eigentlichen Thermostats und einer Spannungsvergleichsschaltung besteht, wobei die beiden Eingänge der letzteren Schaltung mit dem Ausgang des Dreieckspannungsgenerators bzw. mit der Widerstandsbrücke verbunden sind, die parallel zu dem Widestandsnetzwerk der Meßsonde angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen 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 Belastung in Reihe angeordnet ist, die von dem Versorgungsnetz gespeist wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf feste oder bewegliche elektrische 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 Raumes öffnet, in dem der Konvektor angeordnet ist, ist es klar, daß dies zu einer Energieverschwendung führt; wenn nämlich ein Raum von einem Konvektor geheizt wird, der von einem Thermostat gesteuert wird, ist die von dem

gleich des Wärmeverlusts erforderliche Energie; wenn zum Lüften des Raumes ein Fenster geöffnet wird, werden die Wärmeverluste größer und nimmt die von dem Konvektor abgegebene Leistung zu. Wenn der Verlust besonders groß ist, werden die Regelmöglichkeiten des Thermostaten überschritten; die abgegebene Leistung ist dann maximal und die Temperatur des

Raumes nimmt weiter ab.

In der französischen Patentschrift 23 05 911 ist eine Vorrichtung beschrieben, die mit einem elektronischen Thermostat zusammenarbeitet und die es ermöglicht, die beim Öffnen eines Fensters von dem Konvektor zu liefernde Leistung zu beschränken. Die Wirkung dieser Vorrichtung erfordert die Anwendung einer zweiten Temperatursonde außerhalb des Raumes, wodurch es notwendig wird, feste Konvektoren anzuordnen, während es praktisch unmöglich ist, bewegliche Konvekio- iu ren anzuwenden.

Aus der CH-PS 5 60 292 ist eine Reguliereinrichtung für die Heizung eines Straßen- oder Brückenbelages bekannt, bei der zum Energiesparen die Änderungsgeschwindigkeit der Umgebungstemperatur gemessen und bei der Heizungssteuerung berücksichtigt wird. Hierfür ist u. a. eine Differenziereinheit vorgesehen, welche die Änderung der Umgebungstemperatur in Funktion der Zeit mißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 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 Raumes gelieferte Leistung beschränkt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Thermostaten eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Schaltmittel, die für eine schnelle Abnahme der Temperatur der Sonde empfindlich sind, in der Verbindung für die Steuerelektrode des statisehen Unterbrechers angeordnet sind.

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

In einer ersten Ausführungsform des Thermostaten nach der Erfindung werden die Schaltmittel von einem -to analogen Teilgebilde aus der Kombination eines Netzwerks mit einer großen Zeitkonstante und einer Spannungsvergleichsschaltung erregt.

In einer zweiten Ausführungsform des Thermostaten 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/ 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 BeIa- ss stung während eines Teils der Zeit, also mit herabgesetzter Leistung unter denselben Bedingungen. Auf diese Weise führt das Öffnen des Fensters eines Raumes, in dem ein Konvektor angeordnet ist, der mit einem Thermostat nach der Erfindung versehen ist, das Ausschalten oder das Temperieren 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 desselben erforden der Thermostat nach der Erfindung keine anderen Anschlüsse als die des üblichen Thermostaten, wodurch eine Anpassung an alle Typen von Kon vektoren, 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 Gesamtkosten des Thermostats dar.

In der zweiten Ausführungsform mit digitaler Wirkung 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 zeigt

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 Raumes mit offenem Fenster als Funktion der Zeit;

Fig. 3b auf derselben Zeitskala wie Fig. 3a 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 Öffnen eines Fensters ein vollständiges Ausschalten der Heizung zur Folge hat;

Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer dritten Abwandlung der ersten Ausführungsfqrm des Thermostats nach der Erfindung, bei der das Öffnen eines Fensters ein zeitweises Unterbrechen 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.

In Fig. 1 sind die Enden eines Heizungskonvektors 1 mit einer Klemme 2 des Versorgungsnetzes über eine Leitung 3 bzw. mit einer der Elektroden eines Triacs 4 verbunden, deren andere Elektrode über eine gemeinsame Leitung 5 mit der anderen Klemme 6 des Versorgungsnetzes verbunden ist. Die Anode einer Gleichrichterdiode 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 Glättungskondensator 11 und zwei Teilerbrücken angeordnet, von denen die erste einen festen Widerstand 12 und einen Thermistor 13 und die zweite ein Potentiometer 14 und einen festen Widerstand 15 enthält.

Der positive Eingang einer ersten Vergleichsschaltung 16 ist mit einem Punkt A verbunden, der den Widerständen 12 und 13 gemeinsam ist, während der negat^;ve 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 18 und einem mit diesem in Reihe angeord-

neten 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 s 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 4 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 Punkt A zu und liefert die Vergleichsschaltung 16 an die Steuerelektrode des Triacs 4 ein Startsignal, das für die Speisung des Konvektors 1 sorgt: Die Temperaturerhöhung, 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 Raumes stabilisiert sich dann auf einem Wert, der von der Lage des Schleifkontakts des Potentiometers 14 abhängt, z. B. auf 20° C, während die mittlere von dem Konvektor 1 abgegebene Leistung den Wärmeverlust im Lokal ausgleicht.

Wenn die Wärmeverluste plötzlich zunehmen, z. B. durch das Öffnen eines Fensters, wird die mittlere vom Konvektor 1 abgegebene Leistung erheblich zunehmen, so daß ein neuer Gleichgewichtszustand entsteht. Falls die Verluste größer als die Wärmezufuhr werden, wird der Konvektor 1 dauernd gespeist, und die Energieverschwendung ist maximal, wenn der Benutzer das Fenster nicht schließt.

Die Energieersparungsvorrichtung nach der Erfindung macht eine derartige Eventualität unmöglich; die enthält die Vergleichsschaltung 17, das integrierende RC-Netzwerk mit großer Zeitkonstante 18,19 und die Spannungsquelle 20 für die Schwellwertspannung V₁.

Beim Normalbetrieb ist die Temperatur des geheizten Raumes konstant (Anfang der Fig. Ba) und ist der Spannungsunterschied zwischen den Punkte A und B praktisch gleich Null (Fig. 3b); 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, das das Gatter 21 für die periodischen Steuersignale des Triacs, die von der Vergleichsschaltung 16 herrühren, geöffnet hält.

Durch das Öffnen eines Fensters fällt die Temperatur des Raumes plötzlich ab, zunächst gemäß einer steilen Neigung Pl (Fig. 3 a) und dann langsamer gemäß einer Neigung Pl.

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 größer als die Schwellwertspannung v, (Fig. 3b) und die Vergleichsschaltung 17 klappt um und schließt das 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 v, wird, klappt die Vergleichsschaltung 17 um und wird das Gatter 21 wieder geöffnet.

Wenn verlangt wird, daß die Zeit, während deren die Spannung VA-VB höher als V₁ bleibt, genügend lang ist, um den Benutzer anzuspornen, das Fenster wieder zu schließen (in der Größenordnung von mehreren zehn Minuten), muß die ftC-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, beim Normalbetrieb und einem Wert v₂, der kleiner als v, ist, wenn die Vergleichsschaltung 17 umklappt, wobei die Änderung zwischen den beiden Spannungen durch Rückkopplung des Ausgangs der Vergleichsschaltung auf eine Steuerklemme 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 V₂ wird (Fig. 3b) zu einem Zeitpunkt, der einer kleinen Neigung Pl der Temperatursenkung des Raumes entspricht (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 v₂ wird; dies ist gar nicht bedenklich, wenn der Benutzer im Raum bleibt, weil die schnelle Abnahme der Umgebungstemperatur ihn dazu anspornt, das Fenster wieder zu schließen.

Dies ist nicht der Fall, wenn der Benutzer den Raum 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. 4 kann eine derartige Eventualität vermieden werden.

In Fig. 4, in der die Bezugsziffern denen in den Fig. 1 und 2 entsprechen, ist der Quelle 20 für die Bezugsspannung V₁ eine andere Quelle 201 für die Bezugsspannung v₃ 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 größer als v, ist (Fig. 3 b).

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 v₃ empfängt; unter diesen Bedingungen kann die Rückkehr zum Normalbetrieb nur erfolgen, wenn die Spannung VA-VB die Bezugs-

spannung V₃ übersteigt (Fig. 3b), d. h. wenn die Spannung am Punkt A entsprechend einer Temperaturerhöhung der Sonde 13 abnimmt.

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

In bestimmten Fällen (kalte Mauern, große Räume) kann jedoch die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung zu gering sein, um das Wiederumklappen der Vergleichsschaltung 17 zu bewirken; die Schaltung nach Fig. 5 ermöglicht es, eine derartige Eventualiltät zu vermeiden.

In Fig. 5, in der die Bezugsziffern denen in den Fig. 1,2 und 4 entsprechen, ist das UND-Gatter 21 der is vorhergehenden Schaltbilder durch einen elektronischen Umkehrschalter 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 den Raum, 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 26 zwischen dem Widerstand 12 und dem Thermistor 13 angeordnet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 12 und 25 bildet den Punkt A, während der Verbindungspunkt der Widerstände 25 und 26 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 13 und des Widerstandes 16 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 niedrige Frequenz ist einerseits mit dem Schleifkontakt des Potentiometers 14 über einen Widerstand 29 und andererseits mit dem negativen Eingang einer Vergleichsschaltung 30 verbunden.

Eine Teilerbriicke, 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 Schleifkontakt des Potentiometers 32 verbunden ist.

Der Ausgang der Vergleichsschaltung 30 ist mit einem der Schaltkontakte eines elektrischen Unterbrechers 34 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 elektrischen Thermostat, der auf Basis einer integrierten Schaltung gebildet ist, die von der Anmelderin unter Nr. TCA 280A oder TDA 1023 in den Handel gebracht wird; eine Schaltung dieser Art ist mit einem Generator 28 versehen, der eine Rampenspannung erzeugt, von der ein Teil dem Schleifkontakt des Potentiometers 14 zugeführt wird; derselbe Rampenspannungsgenerator wird zur Lieferung der verringerten Leistung an den Konvektor 1 bei offenem Fenster verwendet; dazu wird die vom Genrator 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 34 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 4 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 angeordnet ist, wobei die Spannung v, den Klemmen des Widerstandes 26 und die Spannung V₃ den Klemmen des Widerstandes 25 entnommen wird.

In Fig. 7, in der die Bezugsziffern denen der Fig. 1, 2, 4, 5 und 6 entsprechen, ist die mit dem elektronischen Thermostat verbundene Energieersparungsvorrichtung eine Kombination digitaler Schaltungen, die mit einer Kette von Widerständen 36, 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 41 sind mit dem Punkt »A« verbunden, wobei der negative Eingang der Schaltung 40 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 36 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 40 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, der Taktsignale mit einer Wiederholungszeit von etwa 1 Sekunde erzeugt.

Die Ausgänge der Gatter 42 und 43 sind mit dem Vorwärtszähleingang »C« bzw. dem Rückwärtszähleingang »£>« eines Zählers 45 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Digital/Analog-Wandlers 46 gekoppelt ist, wobei der Ausgang dieses Wandlers mit dem Verbindungspunkt »ß« 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 mit 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 »5« bzw. »R« eine bistabilen Flipflops 51 verbunden, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des elektronischen Umkehrschalters 23 verbunden ist.

Die Kette von Widerständen 36, 37, 38 und 39 wird derart berechnet, daß beim Normalbetrieb die Spannung am Punkt »ß« praktisch gleich der am Punkt »Λ« ist; unter diesen Bedingungen werden die Vergleichs-

ίο

schaltungen 40 und 41 nicht erregt, sind die Gatter 42 und 43 geschlossen und ist der Ausgangszustand des Flipflops 51 derart, daß der elektronische Umkehrschalter 23 den Ausgang der Vergleichsschaltung 16 mit der Steuerelektrode des Triacs 4 verbindet.

Beim Öffnen eines Fensters nimmt die Spannung am Punkt »/4« zu und wird höher als die Umschaltschwelle der Vergleichsschaltung 40. Das Gatter 42 wird eröffnet 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 is 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 51 einen Impuls, der seinen Ausgang in einen derartigen Zustand bringt, daß dieser den elektrischen 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 »5« zunehmen läßt.

Wenn die Spannung zwischen den Punkten »A« und »β« 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 »B« 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 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 »Ä« 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 »5« 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 monstabilen 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 Öffnen des Fensters verlangt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer 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 Belastung in Reihe angeordnet ist, die vom Versorgungsnetz gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel, 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 Spannungsverglcichsschaltung verbunden sind, deren beide Eingänge mit dem mit der Temperatursonde verbundenen Eingang der ersten Vergleichsschaltung über eine Schwellwertspannungsquelle bzw. über ein Netzwerk mit einer großen Zeitkonstante gekoppelt sind.

3. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertspannung zwei Werte annehmen kann, die von dem Zustand eines Steuereingangs abhängig sind, der mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

4. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit zwei Schwellwertspannungsquellen mit entgegengesetzten Polaritäten versehen ist, die durch einen elektronischen Umkehrschalter geschaltet werden, dessen Steuereingang mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist.

5. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungsquellen mit entgegengesetzten Polaritäten einer Widerstandsbrücke entnommen werden, die in einem Spannungsteilernetzwerk, das mit der Temperatursonde versehen ist, angeordnet ist.

6. Elektronischer Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel mit dem Ausgang eines bistabilen Flipflops verbunden sind, dessen 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 stati-