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Temperaturregelgerät, insbesondere fUr elektrische Heizungsanlagen
Die Erfindung betrifft ein Temperaturregelgerät, insbesondere fflr elektrische Heizungsanlagen
mit einem Gehäuse mit einem elektronischen Bauelement und einem FUhler für die Temperatur
der Umgebung.
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In elektrischen Heizungsanlagen werden Temperaturregelgeräte beispielsweise
zur Optimierung des Behaglichkeitsgrades in Wohnräumen verwendet. In solchen Temperaturregelgeräten
werden vorwiegend mechanische Schaltmittel verwendet, die mittels Schnappfedern
oder Magneten praktisch unverzögert schalten. Es sind auch elektronische Schaltmittel
bekannt, welche aber, infolge der
hohen Wärmeentwicklung der elektronischen
Bauteile, unzulässig gro3se Baumasse aufweisen. Ein bedeutender Nachteil bekannter
Temperaturregelgeräte besteht darin, dass die Eigenerwärmung weder erfasst noch
kompensiert wird. Dies kann bei steigender Verlustleistung dazu führen, dass der
Sollwert nach unten verschoben wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist die Messonde
zur Erfassung der zu regulierenden Temperatur nicht im Gehäuse für die elektronischen
Bauteile untergebracht, sondern ausserhalb, was ebenfalls zu grösseren Baumassen
und zu einer exponierten, der Gefahr der Beschädigung ausgesetzten Lage führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperaturregelgerät der eingangs
genannten Art zu schaffen, welches die Nachteile bestehender Ausführungen nicht
aufweist, sondern bei kleinsten Baumassen eine genaue Temperaturregelung ermöglicht.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Temperaturregelgerät
dadurch gelöst, dass das Gehäuse auf mindestens einer Seite einen mit Kühlrippen
versehenen Kühlkörper aufweist, und dass es einen weiteren Fühler zur Erfassung
und Kompensation der Eigenerwärmung enthält.
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Dadurch, dass einerseits das Gehäuse mit einem Kühlkörper versehen
ist, und andererseits ein weiterer Temperaturfühler zur Erfassung und Kompensation
der dennoch auftretenden Eigenerwärmung des Temperaturregelgerätes vorgesehen ist,
kann dieses ausserordentlich klein gebaut werden, so dass es auch in bewohnten Räumen
untergebracht werden kann ohne als optisch störender Bauteil empfunden zu werden.
Dennoch arbeitet das Temperaturregelgerät äusserst genau.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Temperaturregelgeräts
anhand der Zeichnung näher erläutert Es stellen dar:
Fig. 1 einen
Schnitt durch das Temperaturregelgerät; Fig. 2 eine Vorderansicht des Temperaturregelgeräts
nach Fig. 1; Fig. 3 ein Blockschema des Temperaturregelgeräts nach Fig. 1; Fig.
4 ein Leistungsdiagramm des Temperaturregelgeräts nach Fig. 3.
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In Fig. 1 ist an einem Kühlkörper la eines Gehäuses'l ein elektronisches
Leistungselement 2 befestigt. Auf einer Bodenplatte 3 ist eine Steckleiste 4 mit
den Kabelanschlussklemmen 5 angeordnet, welche über die Steckerstifte 6 mit einem
elektronischen Impulsbreitenregler 7 elektrisch verbunden wird. Der Impulsbreitenregler
7 ist auf eine gedruckte Schaltung 8 gelötet, welche zugleich Träger eines verstellbaren
Widerstandes 9 mit Bedienungsknopf 10, einer Messbrücke 11, eines Speisegerätes
12, eines Nullspannungsschalters 13 sowie Verbindungsleitungen 14 ist.
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Die Messbrücke 11 umfasst dahei einen ersten Fühler, z.B. für die
Umgebungsluft sowie einen zweiten Fühler zur Erfassung und Kommen sation der Eigenerwärmung,
wobei die beiden Fühler vorzugsweise im gleichen Zweig liegen.
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In Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Temperaturregelgerätes gezeigt,
wobei zusätzlich zwei Schaltorgane 15 und 16 dargestellt sind, welche für die Programmwahl
verwendet werden.
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Fig. 3 zeigt im weiteren zur besseren Verständlichkeit der Funktionsweise
des Reglers ein Blockschema, in welchem die Eingänge des Impulsbreitenreglers 7
mit der Messbrücke 11 und dem Speisegerät 12 verbunden sind. Der Ausgang des Impulsbrcitenreglers
7 ist an einen Nullpannungschalter 13 angesrhlossen.
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Der Nullspannungsschalter 17 sowie das Speisegerät 12 und der Leistungsschalter
2 liegen ihrerseits in Phase. Der Ausgang des Nullspannungsschalters 13 ist ferner
mit dem einen Eingang des Leistungsschalters 2 verbunden, dessen Ausgang direkt
mit einem Verbraucher 17 verbunden ist.
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Das dargestellte Temperaturregelgerät schaltet die elektrische Heizleistung
im sogenannten Leistungsnulldurchgang und genügt somit den Anforderungen der staatlichen
Prtifstellen. Die Leistungsdosierung erfolgt wie in Fig. 4 veranschaulicht durch
Aenderung der Einschaltzeit resp. Ausschaltzeit innerhalb eines Zeitintervalles.
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Im Gegensatz zu einem Zweipunktregler wird durch einen Stetigregler
das Heizgerät nicht periodisch erwärmt und wieder abgekühlt, sondern es wird dem
Heizgerät nur soviel Energie zugeführt, wie zur Konstanthaltung der eingestellten
Raumtemperatur erforderlich ist. Die Regulierung Cr Energiezufuhr erfolgt durch
einen elektronischen Nullspannusschalter, der den Lastkreis in rascher Folge öffnet
und schliesst. Die Energiezufuhr hängt somit vom Impulspausenverhältnis ab, das
wiederum durch die Abweichung von der eingestellten Raumtemperatur beeinflusst wird.
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Die Arbeitsweise des Temperaturregelgeräts ist wie folgt: Ueber die
Messbrücke 11 mit ihren Temperaturfühlern wird ein Impulsbreitenregler 7 mit stetiger
Charakteristik angesteuert, welcher in Abhängigkeit eines elektronischen Nulspannungsschalters
13 über einen elektronischen Leistungsschalter 2 den Verbraucher 17 ein- und ausschaltet.
Die Regelcharakteristik kann mit dem Verstellglied 9 und den Schaltorganen 15 und
16 an die jeweils notwendigen Bedingungen angepasst werden. Mittels der Steckeinheit
3, 4, 5, 6 kann die Montage des Reglers auf einfachste Weise erfolgen und im Störungsfalle
ist ein einfacher
Austausch möglich. Zur besseren Verständlichkeit
der Funktionsweise des Temperaturregelgerätes soll nachstehend noch kurz auf die
physikalischen Vorgänge hingewiesen werden.
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Als elektronischer Leistungsschalter wird ein Zweirichtungs ttristor
verwendet, der in eingeschaltetem Zustand naturgemäss einen Spannungsabfall aufweist.
Bei einem max. Laststrom wird deshalb eine bestimmte Leistung im Halbleiter in Wärme
umgesetzt. Da die Gehäusetemperatur eines heute üblichen Halbleiters einen maximal
zulässigen Wert nicht überschreiten darf, wird die erzeugte Verlustwarme des elektronischen
Leistungsschalters 2 über den Kühlkörper la abgeleitet und an die Umgebung abgegeben.
Die Wärmeabgabe eines Kühlkörpers an die Umgebung erfolgt durch Konvektion und Strahlung.
Bedingt durch die maximale Gehausetemperatur des elektronischen Leistungsschalters
2 und den Wärmeübergangswiderstand von diesem auf den Kühlkörper la und unter Berücksichtigung
einer genügenden Sicherheit, darf die Temperatur am Kühlkörper wiederum einen maximal
zulässigen Wert nicht übersteigen. Unter Annahme einer maximalen Umgebungstemperatur
von +30ob bleibt lediglich ein Temperaturgefälle von 35°C zwischen Umgebungsluft
und Kühlkörper la, was zwangsläufig zu einer beachtlichen Grbsse des Kühlkörpers
la führt.
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Diese Verwendung des zweiten Fühlers zur Erfassung und Kompensation
der Eigenerwärmung verhindert eine Abnahme des Sollwertes bei steigender Verlustleistung
und kann sogar eine Zunahme des Sollwertes bewirken.
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Somit hat das erfindungsgemässe Temperaturregelgerät gegenüber bestehenden
Ausführungen zwei besonders vorteilhafte Eigenschaften, welche erstens in der genannten
Erfassung und der Kompensation der Eigenerwärmung und zweitens darin besteht, dass
bei kleinsten Baumassen,die durch die Verlustleistung bedingte Wärme an die Umgebung
abgegeben werden kann. Dabei wird der
Kühlkörper derart in das äussere
Aussehen des Temperaturregelgeräts eingegliedert, dass er in jedem Wohnraum ohna
eine optische Störung angeordnet werden kann.
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Im Gegensatz zum gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem der Kühlkörper
des Gehäuses direkt mit dem Regeltei' verbunden ist, kann der Kühlkörper auch getrennt
davon angeordnet werden. Er könnte dann beispielsweise als Teil der Frontplatte
an einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse angeordnet sein. Bei einer solchen Variante
liessen sich der Regelteil und der Kühlkörper auf einer gemeinsamen Grundplatte
montieren.
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Anstelle der gezeigten dreiseitig offenen Kühlrippen kann der Kühlkörper
auch nur zweiseitig oder einseitig offene Kühlrippen aufweisen. Die dreiseitig offene
Aushihrung ist jedoch hinsichtlich Wärmeabgabe durch- Strahlung und Konvektion bevorzugt.