DE3518645A1

DE3518645A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung einer sanitaer-mischbatterie fuer kalt- und warmwasser

Info

Publication number: DE3518645A1
Application number: DE19853518645
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Knebel & Roettger Fa
Current assignee: Knebel & Roettger Fa
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1986-11-27
Also published as: FI88218C; NL8601311A; FI88218B; IT8620519A1; DK238986A; DE3518645C2; DK164613B; FI862073A0; FR2582420A1; IT1188687B; DK238986D0; BE904793A; DK164613C; IT8620519A0; US4693415A; FI862073A; FR2582420B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Sanitär-Mischbatterie für Kalt- und Warmwasser, wobei durch einen Vergleich zwischen Ist-Temperatur des Mischwassers und einer vorgewählten Soll-Temperatur eine Temperaturregelung vorgenommen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Mischbatterie mit je einem Ventil für Kalt- und Warmwasserzufuhr und kontinuierlicher Regelung der Mischwasser-, temperatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Für Haushaltszwecke und sanitäre Anlagen sind thermostatgesteuerte Mischbatterien bekannt, bei denen ein Steuerkolben in axialer Richtung von einem Ausdehnungselement verschoben wird, das gegenläufig eine Warmwassereintritts- und eine Kaltwassereintrittsbohrung im Batteriegehäuse übersteuert. Durch Begrenzung des Ausdehnungsweges des Ausdehnungselements über die Bedienung eines Skalengriffs von außen wird die Mischwassertemperatur vorgewählt. Die Mengenregulierung erfolgt unabhängig über einen von außen verdrehbaren Hebel oder Drehgriff, wobei der Warmwasser- und Kaltwassereintritt gemeinsam geöffnet oder geschlossen werden können. Nachteile solcher Anordnungen bestehen in der Trägheit des Regelsystems und der daraus folgenden Regelungenauigkeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Methode zur vollautomatischen und elektronischen Steuerung von Mischarmaturen zu schaffen, mit der eine funktionssichere, genaue und schnelle Temperatur- und Mengenregulierung in einfacher Weise realisiert werden

können. Darüber hinaus soll diese Methode auch die automatische Einstellung einer vorwählbaren, kumulativen Füllmenge ermöglichen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ist-Temperatur im Mischwasser kontinuierlich gemessen wird und daß aus der Abweichung zwischen SoIl- und Ist-Temperatur elektronisch mindestens zwei getrennte, zeitlich veränderliche Stellwerte abgeleitet werden, die zur elektromechanischen Einstellung sowohl der Kalt- als auch der Warmwasserzufuhr dienen, und daß bei der Ermittlung der Stellwerte eine vorgewählte und während der Temperaturregelung konstant zu haltende Durchflußmenge des Mischwassers berücksichtigt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Erfindungsgemäß können aus den zeitlich veränderlichen Stellwerten Durchflußteilmengen für Kalt- und Warmwasserzufuhr ermittelt werden; diese sind den zeitlich veränderlichen Stellwerten proportional. Daraus kann dann kontinuierlich die momentane kumulative Füllmenge des Mischwassers bestimmt werden. Beim Erreichen eines Wertes für die kumulative Füllmenge, der gleich ist einer vorgewählten kumulativen Füllmenge, werden die Stellwerte auf Null gesetzt und somit die Kalt- und Warmwasserzufuhr abgestellt.

Es ist vorteilhaft, daß beim Starten des Ermittlungsvorganges für die kumulative Füllmenge gleichzeitig die Ermittlung der Stellwerte ausgelöst wird. Beim Erreichen eines Wertes für die kumulative Füllmenge, der gleich der vorgegebenen kumulativen Füllmenge ist, wird

der Ermittlungsvorgang der kumulativen Füllmenge beendet.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn gemäß der Erfindung der Füllvorgang durch Betätigen einer Pausentaste unterbrochen werden kann, wobei die momentane kumulative Füllmenge des Mischwassers zum Zeitpunkt der Unterbrechung gespeichert wird. Eine Fortsetzung des Füllvorganges unter Berücksichtigung der bereits gezapften und aus dem Speicherwert bekannten Füllmenge ist durch erneutes Betätigen der Pausentaste möglich. Für den Fall, daß ein unterbrochener Füllvorgang nicht fortgesetzt werden soll, wird durch Start eines neuen Füllvorganges die gespeicherte momentane kumulative Füllmenge des Mischwassers gelöscht und damit die Pausenfunktion aufgehoben.

Vorzugsweise werden Standardwerte für Soll-Temperatur, Durchflußmenge und kumulative Füllmenge des Mischwassers gespeichert. Ebenfalls abrufbar gespeichert werden die diesen Werten zugehörigen, vorher ermittelten Stellwerte. Dadurch wird ermöglicht, daß z. B. bei Betätigung der Ventile zum Zwecke eines Vollbads Standard-Temperatur, -Füllmenge und Durchflußmenge, ohne sie einzeln auszuwählen, mit einer einfachen Tastenbetätigung eingestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Temperatur des Mischwassers unter Konstanthaltung der Durchflußmenge des Mischwassers ein Regelkreis vorgesehen ist, mit dem nach Vergleich der im Mischwasser gemessenen Ist-Temperatur mit der vorgewählten Soll-Temperatur über einen Regelalgorithmus mindestens zwei Stellwerte zur

Betätigung mindestens zweier elektromechanischer Ventilantriebe ableitbar sind und einer der Stellwerte durch Subtraktion aus einem der eingestellten Durchflußmenge proportionalen Wert ableitbar ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 9 bis 11 beschrieben.

Erfindungsgemaß werden unter Umgehung einer Durchflußmengen-Bestimmung über eine einfache Temperaturmessung im Mischwasser die Kalt- und Warmwasserventile elektromechanisch geöffnet und geschlossen. Die Durchflußmenge des Mischwassers wird dabei konstant gehalten. Gleichzeitig ist möglich, eine bestimmte Füllmenge vorzugeben und den zur Temperatursteuerung vorgesehenen Regelkreis nach Erreichen der gewünschten Füllmenge automatisch abzuschalten.

Erfindungsgemäß wird die Temperaturmessung durch einen in einer Mischkammer angeordneten Sensor vorgenommen. Vorzugsweise wird die Temperatur am Ausgang der Mischkammer erfaßt, um Ungenauigkeiten infolge ungenügender Durchmischung der Wasserströme auszuschalten.

Zur Realisierung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen elektronischen Steuerung ist je ein Ventil für KaIt- und Warmwasserzufuhr notwendig, die elektromechanisch angetrieben werden können. Die elektromechanischen Antriebe für die beiden Ventile können Elektromotore, wie Schrittschaltmotore, Gleich- oder Wechselstrommotore sein. Magnetventile, die eine analoge Einstellung des Öffnungswinkels erlauben können ebenfalls verwendet werden. Auch Magnetventile, die über ein einstellbares Puls-Pausen-Verhältnis betrieben werden und somit eine quasi-analoge Betriebsweise zulassen, oder hydraulische Antriebe können 35

hierfür eingesetzt werden.

Die Ventile können durch mehrere aufeinanderliegende Keramikscheiben realisiert werden. Solche Drehscheiben-Ventile, die elektromechanisch betrieben werden können, sind z. B. in der DE-OS 30 41 979 beschrieben.

Erfindungsgemäß werden aus den zeitlich veränderlichen Stellwerten, die über den ebengenannten Regelkreis gewonnen werden, Durchflußteilmengen ermittelt. Hierfür können entsprechende Funktionsgeber eingesetzt werden. In einem Integrator wird dann aus den Durchflußteilmengen die kumulative, momentane Füllmenge bestimmt. Die ermittelte Füllmenge wird dann mit der vorgewählten kumulativen Füllmenge verglichen. Beim Erreichen der vorgewählten kumulativen Füllmenge kann der Regelkreis mit Hilfe einer Unterbrecherschaltung unterbrochen werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird ^ein Start-Flip-Flop für den Integrator vorgesehen. Gleichzeitig beim Starten des Integrators wird über den Komparator der Regelkreis zur Ermittlung der Stellwerte eingeschaltet.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Steuerschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und 30

Fig. 2 ein Tableau zur Bedienung der Schaltungsanordnung.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden je ein Ventil 1 und 2 für Kalt- und Warmwasserzufuhr

vorgesehen, die über Elektromotoren 3 und 4 angetrieben sind. Die in der Mischkammer 5 gemessene Ist-Temperatur und die bei 6 eingestellte Soll-Temperatur werden im Subtrahierer 7 verglichen. Über einen PID-Regler 8 wird aus der Regelabweichung der Stellwert^₁ für den Antrieb des Ventils 1 gebildet. Der Stellwert U> „ wird aus dem Stellwert c/* ₁ und einem der Gesamtdurchflußmenge Qges proportionalen Stellsignals c>6ges am Ausgang der Subtrahierschaltung 9 gebildet. Die Durchflußmenge des

IQ Kalt- und Warmwassers ist bekanntlich nicht nur vom

Öffnungswinkel der Ventile 1 und 2 sondern auch von der Druckdifferenz von Eingangs- und Staudruck am Ventilauslauf abhängig. Hier wird davon ausgegangen, daß die Eingangsdrücke zeitlich konstant sind. Die Absolut-

•j 5 größe der Druckwerte wird über einstellbare Faktoren

und getrennt für Warm- und Kaltwasser zweige berücksichtigt.

Aus den in diesem Regelkreis ermittelten und zeitlich veränderlichen Stellwerten oi . und oC _ werden über Funktionsgeber 10 und 11 den Stellwerten proportionale Durchflußteilmengen QoC. und QcL· ermittelt. Die Ausgänge der Funktionsgeber werden zu einem Integrator 12 geführt, mit dem dann aus den Durchflußteilmengen QoC. und QoC? die kumulative, momentane Füllmenge ermittelbar ist. Anschließend an den Integrator 12 wird ein Komparator 13 vorgesehen, mit dem die momentane, kumulative Füllmenge und die bei 14 vorgegebene kumulativen Füllmenge verglichen werden. Ist die vorgegebene Füllmenge erreicht, so kann über eine Unterbrecherschaltung 14 der Regelkreis zur Stellwert-Ermittlung durch Schalter 15 und 16 unterbrochen werden.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird der Integrator 12 durch ein Start-Stop-Flip-Flop 17 in Gang 35

gesetzt. Gleichzeitig kann dann über den Komparator 13 der Regelkreis zur Ermittlung der Stellwerte eingeschaltet werden. Ist nach Erreichen der gewünschten Füllmenge der Regelkreis unterbrochen, so wird über das Flip-Flop 17 der Integrator 12 gestoppt.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Steuerung ermöglicht eine einfache und für Haushaltszwecke geeignete Bedienung, wie sie an einem Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist. Durch Drücken der Tasten "Auf" und "Zu" wird die Ermittlung der Stellwerte gestartet. Die Temperatur kann durch Betätigen der Tasten""Temp" und "+" bzw. "-" entsprechend hoch oder niedrig eingestellt werden. In gleicher Weise erfolgt die Einstellung der Durchflußmenge. Sollen, in Abweichung vom Regelfall, sehr hohe Temperaturen erwünscht sein, so wird die Taste "++" gedrückt. Die Taste "Max" ist für die maximale kumulative Füllmenge vorgesehen, z. B. für ein Vollbad. Mit der Taste "Pause" wird eine Unterbrechung eines laufenden Füllvorganges ermöglicht.

Zwischen den Tasten "Temp" und "Menge" ist eine Digitalanzeige vorgesehen, mit der die jeweils eingegebenen Zahlenwerte wiedergegeben werden.

Die mit jeweils einem Sternchen (*) bezeichneten Tasten sind vorzugsweise in Form von Leuchtdioden ausgebildet.

Claims

~^]~— " ;■■ 35186A5

394-59 10. April 1985

CASCH/BES

Knebel & Röttger GmbH & Co., 5860 Iserlohn

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Sanitär-Mischbatterie für Kalt- und Warmwasser

Patentansprüche

. Verfahren zur Steuerung einer Sanitär-Mischbatterie für Kalt- und Warmwasser, wobei durch einen Vergleich zwischen Ist-Temperatur des Mischwassers und einer vorgewählten Soll-Temperatur eine Temperaturregelung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Temperatur im Mischwasser kontinuierlich gemessen wird und daß aus der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Temperatur elektronisch mindestens zwei getrennte, zeitlich veränderliche Stellwerte abgeleitet werden, die zur elektromechanischen Einstellung sowohl der Kalt- als auch der Warmwasserzufuhr dienen, und daß bei der Ermittlung der Stellwerte eine vorgewählte und während der Temperaturregelung konstant zu haltende Durchflußmenge des Mischwassers berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß aus den zeitlich veränderlichen Stellwerten 35

* JL*

Durchflußteilmengen für Kalt- und Warmwasserzufuhr ermittelt werden, welche den Stellwerten proportional sind und daraus kontinuierlich die momentane kumulative Füllmenge des Mischwassers bestimmt wird und beim Erreichen eines Wertes für die kumulative Füllmenge, der gleich einer vorgewählten kumulativen Füllmenge ist, die Stellwerte auf Null gesetzt und somit KaIt- und Warmwasserzufuhr abgestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß beim Starten des Ermittlungsvorgangs für die kumulative Füllmenge gleichzeitig die Ermittlung der Stellwerte ausgelöst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betätigen einer Pausentaste der Füllvorgang unterbrochen und der Wert der momentanen Füllmenge des Mischwassers gespeichert und durch erneutes Betätigen der Pausentaste der Füllvorgang unter Berücksichtigung des gespeicherten Wertes der kumulativen Füllmenge des Mischwassers fortgesetzt wird.
5. Verfahren nach Mspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Start eines neuen Füllvorganges der gespeicherte Wert der momentanen kumulativen Füllmenge des Mischwassers gelöscht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen eines Wertes für die kumulative Füllmenge, der gleich der vorgegewählten kumulativen Füllmenge ist, der Ermittlungsvorgang der kumulativen Füllmenge beendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Standartwerte für Soll-Temperatur, Durchflußmenge und kumulative Füllmenge des Mischwassers sowie die diesen Werten zugehörigen, vorher ermittelten Stellwerte abrufbar gespeichert werden.
8. Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Sanitär-Mischbatterie mit je einem Ventil für Kalt- und

TO Warmwasserzufuhr und kontinuierlicher Regelung der Mischwassertemperatur zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Temperatur des Mischwassers unter Konstanthaltung der Durchflußmenge des Mischwassers ein Regelkreis vorgesehen ist, mit dem nach Vergleich der im Mischwasser (5) gemessenen Ist-Temperatur mit der vorgewählten Soll-Temperatur (6) über einen Regelalgorithmus (8) mindestens zwei Stellwerte zur Betätigung mindestens zweier elektromechanischer Ventilantriebe (3,4) ableitbar sind und einer der Stellwerte durch Subtraktion (9) aus einem der vorgewählten Durchflußmenge proportionalen Wert ableitbar ist.
9· Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelalgorithmus (8) ein PID-Regler vorgesehen ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurehgekennzeichnet, daß aus den zeitlich veränderlichen Stellwerten über Funktionsgeber (10,11) die den Stellwerten proportionalen Durchflußteilmengen ermittelbar sind, daß ein Integrator (12) vorgesehen ist, mit dem aus den Durchflußteilmengen die kumulative, 35

momentane Füllmenge ermittelbar ist, daß ein Komparator (13) zum Vergleich der momentanen, kumulativen Füllmenge mit der vorgewählten kumulativen Füllmenge vorhanden ist und daß der Regelkreis zur Ermittlung der Stellwerte beim Erreichen der vorgegebenen kumulativen Füllmenge abschaltbar ist.

. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis

9, dadurch gekennzeichnet daß ein Start-Flip-Flop 10. (17) für den Integrator (12) vorgesehen ist und gleichzeitig beim Starten des Integrators (12) über den Komparator (13) der Regelkreis zur Ermittlung der Stellwerte einschaltbar ist.