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Dokumentenidentifikation DE3336290C2 06.08.1992
Titel Verfahren zur Fernübertragung von Daten einer Heizungs- oder Kühlanlage
Anmelder Joh. Vaillant GmbH u. Co, 5630 Remscheid, DE
Erfinder Thomas, Rolf, 5632 Wermelskirchen, DE;
Taag, Jürgen, 5630 Remscheid, DE
DE-Anmeldedatum 03.10.1983
DE-Aktenzeichen 3336290
Offenlegungstag 07.06.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse G08C 19/16
IPC-Nebenklasse G08C 15/06   F24H 9/20   F24F 11/00   H04Q 9/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fernübertragung von Daten einer Heizungs- und Kühlanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In der Heizungs- und Kühltechnik war es lange Zeit üblich, zur Übertragung einer Vielzahl von Ist- und Soll-Werten, wie beispielsweise Raum-Ist- und Raum-Soll-Temperatur, Heizungsvorlauf- Ist- oder Heizungsvorlauf-Soll-Temperatur, eine der Anzahl der jeweiligen Werte entsprechende Zahl von Übertragungsleitungen zwischen den Ist- und Soll-Wert-Gebern und der Empfängerstation, in der Regel dem Regler der Heizungsanlage, vorzusehen. Es leuchtet ein, daß mit der Vermehrung der Geber der entstehende Leitungsaufwand, insbesondere bei einer Fernübertragung, nicht mehr tragbar ist.

Werden die Ist-Wert-Geber mit den Soll-Wert-Gebern elektrisch in Reihe geschaltet, so sind weder die Ist-Werte noch die Soll- Werte für sich isoliert greifbar. Hieraus resultieren Verarbeitungs- und Erweiterungsschwierigkeiten beim Regler der Heizungs- oder Kühlanlage.

Um diesen Schwierigkeiten entgegenzuwirken, wurde gemäß der DE-OS 29 12 235 eine Schaltungsanordnung zur seriellen Fernübertragung von Steuerdaten für eine Heizungsanlage vorgeschlagen. Dazu ist ein Zeitmultiplexverfahren unter Benutzung FM-codierter Digitalsignale vorgesehen. Die Übertragung erfolgt über das hausinterne Stromnetz. Nachteilig wirkt sich bei dieser Schaltung vor allem die Notwendigkeit der Anpassung von Sender und Empfänger an die bereits bestehende Steuer- und Regelungselektronik aus, da die anfallenden Informationen bei Heizungssteuerungen beziehungsweise -regelungen als Analoginformationen anfallen und in dieser Form nicht über das hausinterne Stromnetz übertragen werden können.

Bekannt sind weiterhin ein digitales Signalübertragungsverfahren aus der GB-PS 13 49 884, ein Funkfernsteuerungssystem mit Impulslängenmodulation aus der DE-OS 29 36 084 und eine Gefahrenmeldeanlage mit einer 2-Draht-Leitung zwischen Sender und Empfänger, wobei Frequenzsignale übertragen werden, aus der DE-OS 29 03 266. Den aus diesen Vorveröffentlichungen bekannten Signalübertragungsverfahren ist vor allem die Kompliziertheit des Aufbaus und die Gefahr damit verbundener Funktionsunsicherheiten gemeinsam.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fernübertragen von Daten einer Heizungs- und/oder Kühlanlage zu schaffen, das sich durch einfachen, funktionssicheren Aufbau auszeichnet, das mit einer minimalen Leitungszahl auskommt und bei dem ein isoliertes Abgreifen einzelner Ist- oder Soll-Werte möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Vorrichtungsanspruchs.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sowie der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung, die anhand der Figuren eins bis drei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung,

Fig. 2 eine mögliche schaltungstechnische Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 ein Diagramm.

In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Eine Heizungsanlage weist eine brennstoffbeheizte Wärmequelle 1 auf, die aus einem Brenner 2 und einem von ihm beheizten Wärmetauscher 3 besteht, dem Wasser über eine Rücklaufleitung 4 zu- und über eine Vorlaufleitung 5 abgeführt wird. In der Vorlaufleitung 5 ist ein Vorlauftemperatur-Istwertgeber 6 angeordnet. Die Vorlaufleitung 5 führt zu einer Verteilungsstelle 7, von der eine Brauchwasserbereiter-Vorlaufleitung 8 und eine Heizkörper-Vorlaufleitung 9 abzweigt. Die Brauchwasserbereiter-Vorlaufleitung 8 führt über einen Brauchwasserspeicher 10 und eine Brauchwasserbereiter-Rücklaufleitung 11 zu einem 3-Wege-Umschaltventil 12, das einen Umstellmotor 13 aufweist, der über eine Leitung 14 an einen Ausgang 15 eines Reglers 16 angeschlossen ist. Die Heizkörper-Vorlaufleitung 9 führt zu einer Vielzahl parallel- und/oder in Serie geschalteter Heizkörper 17, die über eine Heizkörper-Rücklaufleitung 18 mit einem anderen Anschluß des 3-Wege-Ventils 12 in Verbindung steht. Vom Auslaßanschluß des 3-Wege-Ventils führt die Rücklaufleitung 4, in der eine Heizungsumwälzpumpe 19 angeordnet ist, zurück zum Wärmetauscher 3 der Wärmequelle 1.

Ein Antriebsmotor 20 der Pumpe ist über eine Eingangsleitung 21 gleichermaßen mit dem Ausgang 15 des Reglers 16 verbunden.

Der Brenner 2 wird über eine Brennstoffzuleitung 22, in der ein Magnetventil 23 angeordnet ist, aus einem Gasnetz oder einem Öltank gespeist. Eine Antriebsspule 24 des Magnetventils 23 ist über eine Leitung 25 gleichermaßen an den Ausgang 15 des Reglers 16 angeschlossen.

Der Heizungsanlage ist eine Vielzahl von Soll- und Istwertgebern zugeordnet, von denen ein Istwertgeber der Temperaturfühler 6 ist, der in der Vorlaufleitung 5 angeordnet ist und der über eine Leitung 26 mit einem Meßwertumformer 27 verbunden ist. Meßwertumformer und Fühler 6 bilden zusammen einen Geber G1. Dieser Geber G1 weist einen Startkennzeichengeber 28 auf, der mit dem Geber G1 über eine Leitung 29 verbunden ist. Der Geber 27 steht über eine Leitung 30 mit einem Abfrager 31 in Verbindung. An dem Abfrager sind über Leitungen 32 und 33 weitere Geber G2 und G3 angeschlossen, wobei der Geber G2 mit dem Bezugszeichen 34 versehen ist und einen Einsteller 35 aufweist, an dem zum Beispiel der Sollwert der Heizungsvorlauftemperatur eingestellt werden kann. Der Geber G3 besitzt das Bezugszeichen 36, er ist über eine Leitung 37 mit einem Raumtemperatur-Istwertgeber 38 verbunden. Es ist nun möglich, weitere Geber an den Abfrager 31 anzuschließen, beispielsweise einen Sollwertgeber für die Raumtemperatur, Soll- und Istwertgeber für die Rücklauftemperatur, Soll- und Istwertgeber für die Brauchwassertemperatur und einen Programmschalter zur Umschaltung auf Tag- und Nachtsollwerte zur Erzielung einer Nachtabsenkung.

Der Abfrager ist über zwei gerichtete Leitungen 39 und 40 mit einem Verteiler 41 verbunden, auf die über eine Leitung 42 von einem Startgeber 43 ein Startsignal gegeben werden kann. An dem Verteiler sind über Leitungen 44, 45 und 46 Empfänger E1, E2, E3 und so weiter angeschlossen. Von den Empfängerstationen führt je eine Leitung 50, 51 und 52 als Eingangsleitung zum Regler 16. Der Verteilstation sind so viel Empfänger E1, E2, E3, . . . zugeordnet, wie der Abfragestation Geber zugeordnet sind. Der Abfrager, der detaillierte Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun anhand der Fig. 2 weiterbeschrieben. Eine von den Gebern zum Abfrager und zum Verteiler durchgehende Leitung 61 legt alle Stationen auf ein gemeinsames Bezugspotential und liegt an einer Betriebsspannung -UB. Eine zweite Leitung 62 liegt an positiver Betriebsspannung und ist allen Gebern G1, G2, G3, . . . gemeinsam. Zwischen den Leitungen 61 und 62 erstrecken sich die Geber G1, G2 und G3, die aus der Serienschaltung eines Vorwiderstandes 63, 64 und 65 mit dem zugehörigen Ist- oder Sollwertwiderstand 6, 35 und 38 bestehen. Zwischen dem Sollwertsteller und/oder Istwertwiderstand und dem Vorwiderstand zweigt je eine Leitung 66, 67 und 68 ab, die alle zu einem Analogmultiplexer 69 geführt sind, der ein Teil des Abfragers 31 ist. Sind mehr Geber vorhanden, so führen entsprechend mehr Leitungen zum Analogmultiplexer. An den Analogmultiplexer ist weiterhin über die Leitung 29 der Startkennzeichengeber 28 angeschlossen.

Von der Leitung 62 zweigt eine Betriebsspannungszuführungsleitung 70 ab, die sowohl zum Analogmultiplexer 69 als auch zu einem Ringzähler 71 geführt ist, der über ein Leitungsbündel 72 mit dem Analogmultiplexer verbunden ist. In die Leitung 62 ist ein Spannungsregler 73 eingefügt, der ausgangs- und eingangsseitig über Siebkondensatoren 74 abgeblockt ist. Die Leitung 40 ist mit der Leitung 62 über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 75 verbunden. Die Leitung 40 ist weiterhin über eine Abzweigleitung 76 an den Ringzähler 71 angeschlossen.

Die Leitungen 61, 39 und 40 gehen vom Abfrager 31 über ein dreiadriges Leitungsbündel zum Verteiler 41. Die Verteilstation 41 besteht aus einem Mikroprozessor 77, einem Analogdigitalwandler 78 und einem Speicher 79, wobei letzterer die Speicherplätze für die einzelnen Empfänger E1, E2, E3, . . . darstellt. Speicher und Mikroprozessor sind über die Leitungen 44 bis 46 miteinander verbunden, Mikroprozessor und Analogdigitalwandler sind über ein Leitungsbündel 80 miteinander verbunden. Die Leitung 61 ist bis zum Analogdigitalwandler durchgezogen. Mit den Leitungen 81 besteht die Möglichkeit, weitere Ist- und Sollwertgeber, die unabhängig von der Datenfernübertragung sind, an den Analogdigitalwandler anzuschließen. Die Leitung 40 ist über einen Widerstand 82 an eine weitere Betriebsspannungsquelle UB1 angeschlossen, die Leitung 40 ist über eine Kollektorbasisstrecke eines Transistors 84 und einer Leitung 85 mit dem Mikroprozessor verbunden. Der Kollektor 86 des Transistors ist mit der Leitung 61 verbunden.

Zur Erklärung der Funktion der in der Fig. 2 dargestellten Schaltung wird auf die Diagramme der Fig. 3 zurückgegriffen. Die Kurve 91 zeigt ein regelmäßiges Impulstaktsignal von konstanter Frequenz, hier wird davon ausgegangen, daß der Startgeber 43 ein solches Spannungssignal erzeugt. Es wäre auch möglich, die einzelnen Impulse 92 der Kurve 91 in unregelmäßigen Abständen erscheinen zu lassen. In der Fig. 2 ist der Startgeber 43 teilweise in den Mikroprozessor 77 integriert, teilweise auch vom Transistor 84 gebildet. Die Kurve 93 stellt den Zählerstand des Ringzählers 71 dar. Die Kurve 94 stellt die einzelnen Signale der Soll- und Istwertgeber G1, G2, G3, . . . dar, und zwar auf der Leitung 39. Gemäß den einzelnen Kurvenstücken 95, 96 und 97 ist ersichtlich, daß es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 um mindestens 8 Geber handelt.

Für die Beschreibung der Funktion wird davon ausgegangen, daß die Schaltung im Ruhezustand ist und daß der Analogmultiplexer 69 einen beliebigen Geber der Geber G1 bis G8 angewählt hat. Weiterhin hat der Mikroprozessor 77 gerade einen der Empfänger E1 bis E8 angewählt beziehungsweise einen der zugehörigen Speicherplätze.

Zu Beginn einer Datenfernübertragung von Gebern zum Empfänger über das Leitungsbündel 39, 40 muß nun sichergestellt werden, daß Multiplexer und Mikroprozessor den selben Geber beziehungsweise Empfänger anwählen. Beim Anlaufen ohne Datenfernübertragung wählt der Mikroprozessor den Empfänger E1 aufgrund eines internen Adressierbefehls an. Der Multiplexer tastet nun zyklisch die Geber G3, G4, G5 und so weiter ab und überträgt die entsprechenden Werte auf die Leitung 39. Diese werden im Analogdigitalwandler in Digitalwerte umgesetzt und über das Leitungsbündel 80 auf den Mikroprozessor 77 gegeben. Da die Vorwiderstände 63 bis 65 als Spannungsteiler zusammen mit den Geberwiderständen 35, 6 und 38 wirken, sind die auf den Leitungen 66, 67, 68 anstehenden Signale unterhalb des Maximalwertes UB. Der Mikroprozessor ist nun so programmiert, daß er unterhalb des Wertes UB liegende Signale beim Anlauf unterdrückt. Tastet der Multiplexer im Laufe des Abfahrzyklus über die Leitung 29 den Startkennzeichnungswiderstand 28 ab, so ist der am Eingang des Multiplexers anstehende Spannungswert erheblich höher als die anderen, nämlich nahezu UB. Bei Vorliegen dieses Wertes, der auch über die Leitung 39 an den Mikroprozessor 77 weitergegeben wird, erkennt der Mikroprozessor, daß nun der Multiplexer auf dem Anfang steht, daß nämlich als nächster Schritt der Geber G1 abgefragt wird. Nunmehr sind Verteiler und Abfrager synchronisiert, als nächstes wird der Geber G1 vom Multiplexer und dem Analogwandler und dem Mikroprozessor auf den Empfänger E1 durchgeschaltet. Als nächstes folgt der Wert für G2 und so weiter bis G8. Im Anschluß an die Übertragung des Wertes von G8 findet eine mehr oder minder lange Pause statt, zu Beginn eines neuen Übertragungszyklus wird wieder mit dem Abfragen des Spannungswertes des Startkennzeichengebers 28 begonnen. Es wäre auch möglich, den Abfragezyklus zu ändern oder einzelne Abgeber zu übergehen. Das wäre eine Frage der Ausbildung des Multiplexers beziehungsweise des Mikroprozessors. Aber auch hier handelt es sich um eine vereinbarte Reihenfolge des Abfragens.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Fernübertragung von Daten einer Heizungs- oder Kühlanlage mit mehreren Gebern und mehreren Empfängern, bei der die Gebersignale von einem Abfrager in einer Reihenfolge abgefragt, codiert und über eine Leitung zu einem Verteiler auf die verschiedenen Empfänger gegeben werden, wobei der Abfrager am geberseitigen Ende der Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Geberabfrage und die der Empfängeranwahl gleich und starr gehalten wird, daß einem Geber (28) ein Spannungswert, der sich von allen anderen Spannungswerten der Eingänge unterscheidet, als Startkennzeichen zugeordnet ist, daß der Verteiler (41) den Abfrager (31) ansteuert, so daß dieser zyklisch die Geber (28, 27/6, 34/35, 36/38) abfragt und daß der Verteiler beim Anlauf so lange alle Signale unterdrückt, bis er das Startkennzeichen des Startkennzeichengebers (28) erkennt.
  2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfrager (31) einen Multiplexer (69) aufweist, dessen Eingänge mit den verschiedenen Gebern (28, 27/6, 34/35, 36/38) verbunden sind, wobei ein erster Eingang des Multiplexers (69) an den Startkennzeichengeber (28) gelegt ist.
  3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (41) aus einem Mikroprozessor, einem Analogdigitalwandler und den einzelnen Empfängern (E1, E2, E3) besteht, die untereinander mit Leitungen verbunden sind, und daß die Datenübertragungsleitung (39) im Analogdigitalwandler mündet.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor mit einem elektronischen Schalter (84) versehen ist, der Taktimpulse über eine Rückmeldeleitung (40) auf den Abfrager (31) schaltet, die der Auswahl der verschiedenen Geber (G1, G2, G3) dienen.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldeleitung (40) gleichzeitig als Spannungsversorgung für den Abfrager (31) ausgebildet ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfrager (31) neben dem Multiplexer einen Ringzähler (71) aufweist, der über ein Leitungsbündel mit dem Multiplexer verbunden ist.






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