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Dokumentenidentifikation DE3703644A1 18.08.1988
Titel Schaltungsanordnung zur analogen Langzeitspeicherung des Höchstwertes einer variablen Gleichspannung
Anmelder Linke, Wolfgang, Dipl.-Ing. (FH), 7118 Künzelsau, DE
Erfinder Linke, Wolfgang, Dipl.-Ing. (FH), 7118 Künzelsau, DE
DE-Anmeldedatum 06.02.1987
DE-Aktenzeichen 3703644
Offenlegungstag 18.08.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.1988
IPC-Hauptklasse G11C 27/00
IPC-Nebenklasse G05D 23/19   

Beschreibung[de]

Der Wert einer elektrischen Spannung läßt sich mit verlustarmen Kondensatoren recht lange speichern. Die Höhe dieser gespeicherten Spannung kann mittels Feldeffekt-Transistoren oder -Verstärkern ohne Belastung und damit verbundener Entladung des Speicherkondensators ausgelesen und einer Regeleinrichtung zugeführt werden. Bei der Speicherung des Höchstwertes einer variablen Spannung ist diese dem sie speichernden Kondensator über eine Halbleiterdiode zuzuführen. Diese leiten einen, wenn auch sehr geringen Sperrstrom, der den Kondensator bei entsprechend umgekehrter Potentialdifferenz entladet. Die an ihm anliegende Spannung sinkt dadurch.

Erfindungsmerkmal der hiermit zum Patent angemeldeten Anordnung ist eine periodische Übertragung der zu speichernden variablen Spannung auf den sie speichernden Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß oben erwähnte Halbleiterdiode mit einem periodisch schließenden mechanischem Schaltstückpaar derweise in Reihe geschaltet ist, daß die Übertragung der zu speichernden variablen Spannung periodisch erfolgt.

Im konkret vorliegenden Fall ist die Temperatur eines Raumes, vorwiegend ein Viehstall, in welchem die tierische Körperwärme durch Lüftung abzuführen ist, auf möglichst konstanter Temperatur zu halten. Das geschieht seit Jahren mittels temperaturabhängig arbeitender Regelung der Ventilatordrehzahl. Ein Raumtemperatur-Anstieg führt zu einer selbsttätigen Erhöhung der Ventilatordrehzahl und damit zur Steigerung der Luftwechselrate. Eine Reduktion der Raumtemperatur kann dabei natürlich nur dann erfolgen, wenn die Außentemperatur niedriger ist als der eingestellte Sollwert. An heißen Sommertagen kann eine Raumtemperatur auf 30°C und darüber ansteigen. Bei einer Sollwerteinstellung auf beispielsweise 20°C rotieren die Ventilatoren mit ihrer Höchstdrehzahl und fördern den höchstmöglichen Volumenstrom. Die Ventilatordrehzahl wird erst wieder reduziert, wenn die Raumtemperatur annähernd auf den Sollwert abgesunken ist. Bei der Lüftung von Viehställen leiden die Tiere unter hohen und schnellen Temperaturunterschieden, wenn einem heißen Tag eine kalte Nacht folgt und während dieser durch eine hohe Ventilatordrehzahl viel kalte Zuluft gefördert wird. Es wäre daher sinnvoll, den Sollwert höher zu stellen und in bestimmten Zeitabständen wieder zu reduzieren. Auf diese Weise läßt sich ein allmähliches Absenken der Raumtemperatur erreichen, was aber bei manueller Verfahrensweise umständlich ist. Der Erfindungsgegenstand ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels eingangs beschriebener Speicherschaltung die Temperaturabsenkung nach einem hohen Temperatur- Istwert allmählich und selbsttätig erfolgt, indem der maximale Istwert zur Führungsgröße umfunktioniert wird.

Das Blockschaltbild zeigt die Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Der Sensor 1 ermittelt die Raumtemperatur in bekannter Weise und führt sie, in ein elektrisches Signal umgeformt, dem Regelverstärker 2 zu. Der Sollwertsteller 3 liefert ein der gewünschten Raumtemperatur entsprechendes elektrisches Signal. Es kennzeichnet den Sollwert und dient somit als Führungsgröße. Die dem Sollwert und dem Istwert entsprechenden elektrischen Signalspannungen werden im Regelverstärker 2 miteinander verglichen und verarbeitet. Mit dem Ergebnis wird ein Leistungsteil beaufschlagt, das in dem dargestellten Fall in bekannter Weise aus dem Zündimpulserzeuger 4 und den Thyristoren 5 besteht. Die Ventilatordrehzahl wird dementsprechend eingestellt. Eine der Regelabweichung entsprechende Ventilatordrehzahl kann auch in bekannter Weise mit Hilfe von Leistungsschützen eingestellt werden, die jeweils eine von mehreren Anzapfungen eines Transformators dem Ventilatormotor aufschalten und damit die ihm zuzuführende Spannung stufenweise verändern.

Bei einem auf 20°C eingestellten Sollwert wird die Ventilatordrehzahl bei einem Anstieg der Raumtemperatur über 20°C so lange erhöht, bis die Ventilator-Nenndrehzahl erreicht ist und der höchstmögliche Volumenstrom gefördert wird. Gemäß dem Erfindungsgegenstand wird über die periodisch schließenden Schaltstücke 6 und die Halbleiterdiode 7 dem Kondensator 8 eine dem Istwert analoge Spannung zugeführt und von ihm gespeichert. Bei einer Temperatur von ungefähr 28°C wird der Schwellwertschalter 10 aktiviert. An seinem Ausgang erfolgt eine Pegeländerung wodurch die Spule des Relais 9 erregt wird. Es gelangt in Arbeitsstellung. Seine Schaltstücke schalten um. Der vom Sollwertgeber 3 zum Eingang des Regelverstärkers 2 führende Strompfad wird unterbrochen. Anstatt ihm wird ein vom Kondensator 8 zum Eingang des Verstärkers 2 führender Strompfad geschlossen. Durch ein spezielles hier nicht näher erläutertes Netzwerk wird erfindungsgemäß ein Sollwert simuliert, der um ungefähr 5 K niedriger liegt als der Istwert, aber größer ist als der eingestellte Sollwert. Die Führungsgröße wird somit zu einer Funktion des Istwertes der Raumtemperatur.

Sinkt nun die Raumtemperatur, so gibt die Führungsgröße einen höheren Temperaturwert vor, als den Istwert, den der Sensor 1 ermittelt. Daraus resultiert eine Reduktion der Ventilatordrehzahl. Der mittels Sollwertsteller vorgegebene Sollwert soll ja wieder erreicht werden, aber nicht mit einem krassen Temperatursturz. Es ist auch nicht sinnvoll die Ventilatoren über einen längeren Zeitraum im Stillstand verharren oder mit einer Grunddrehzahl rotieren zu lassen. Die Führungsgröße wird durch eine programmierte Entladung des Speicherkondensators 8 reduziert, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung über die in Sperrichtung geschaltete Diode 7 und die periodisch schließenden Schaltstücke 6 erfolgt, indem die Entladezeit durch den Sperrstrom der Halbleiterdiode, Impulszeit und Impulspause der periodisch schließenden Schaltstücke bestimmt wird. Die Abkühlungsphase kann sich dabei auf mehrere Stunden oder gar Tage erstrecken. Bei einer genügend abgesenkten Raumtemperatur schaltet der Schwellwertschalter in seinen Normalzustand, die Spule des Relais 9 wird entregt, seine Schaltstücke fallen in ihre Ruhelage zurück. Der vom Speicherkondensator 8 zum Regelverstärker 2 führende Strompfad wird unterbrochen. Der vom Sollwertsteller 3 zum Eingang des Regelverstärkers 2 führende Strompfad wird dafür wieder geschlossen. Der mit Sollwertsteller 3 vorgegebene Sollwert dient somit wieder als Führungsgröße.

Damit während der Abkühlphase, bei niedrigem Volumenstrom und dabei evtl. noch hohen Temperaturen keine zu hohe Schadgasbelastung auftritt ist der Regelverstärker 11 in ODER-Funktion dem Regelverstärker 2 parallel geschaltet. Der Regelverstärker 11 verarbeitet den mit dem Schadgassensor 12 ermittelten Schadgasgehalt der Raumluft und erhöht die Ventilatordrehzahl bei hohem Schadgasgehalt, wenn die aus der Temperatur resultierende Führungsgröße eine niedrige Ventilatordrehzahl vorgibt.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltungsanordnung zur analogen Langzeitspeicherung des Höchstwertes einer variablen Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu speichernde Spannung einem Speicherkondensator über eine Halbleiterdiode die mit einem periodisch schließenden mechanischem Schaltstückpaar in Reihe geschaltet ist zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strompfad zwischen der Gleichspannungsquelle deren höchster Wert zu speichern ist und dem Speicherkondensator nur periodisch mit langer Pausenzeit und kurzer Dauer geschlossen ist.
  2. 2. Die nach Anspruch 1 zu speichernde Gleichspannung ist der durch einen Temperatursensor gemessene, analoge Wert einer Raumtemperatur, die bei Erreichen eines vorbestimmten Istwertes anstelle eines vorgegebenen Sollwertes einer Regeleinrichtung selbst als Führungsgröße aufgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken jener Raumtemperatur die Ventilatordrehzahl durch die Regeleinrichtung reduziert wird, bevor der eingestellte Sollwert erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Führungsgröße als Funktion des Istwertes der Regelgröße einen höheren Sollwert simuliert, als mittels Sollwertsteller vorgegeben ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Absinken der Raumtemperatur eine Reduktion der Führungsgröße verbunden ist, indem nach der in Anspruch 1 beschriebenen Anordnung der Speicherkondensator durch den Sperrstrom der Halbleiterdiode in der Zeit entladen wird, in welcher der Strompfad zwischen Speicherkondensator und Spannungsquelle durch das periodisch schließende Schaltstückpaar geschlossen ist, wobei die im Kondensator gespeicherte Ladung zu der den Istwert darstellenden Spannungsquelle zurück fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Annäherung der Führungsgröße an den eingestellten Sollwert durch die Pausenzeit und die aktive Zeit des periodisch schließenden Schaltstückpaares, sowie durch den Sperrstrom der Halbleiterdiode bestimmt wird, wodurch ein allmähliches, zeitbestimmtes Heranführen des Istwertes an den eingestellten Sollwert erreicht wird.






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