Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Regelung der Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit in mit einer Klimatisierungseinrichtung versehenen, gegenüber ihrer Umgebung verschlossenen oder verschließbaren Gebilden wie Schaltschränken, Steuerungsanlagen, Maschinensteuerungen, elektrischen Anschlusskästen, Mobilfunkstationen oder dergleichen umhauste

Einrichtungen, bestehend aus einem mehrteiligen Gehäuse mit einer Vielzahl von Ausnehmungen oder Ventilationsschlitzen, wobei im Gehäuse ein

Verdrahtungsträger zur Aufnahme elektronischer Bauelemente nebst

Anschlussklemmen für die Klimatisierungseinrichtung vorgesehen ist und weiterhin mit einem Bedienelement zur Vorgabe von Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitssollwerten gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 10 2013 111 925 Al ist eine Thermostateinrichtung mit mindestens zwei Thermostaten vorbekannt, die an einer normierten Schiene gehalten sind . Die Thermostate sind hierbei quer zur Schienenachse angeordnet.

Bekannte Thermostate, zum Beispiel ausgebildet als Bimetall -Thermostate, sind mit einem Einstellelement versehen, über das der Betriebspunkt des Thermostaten einstellbar ist. Derartige Thermostaten können in einem

Schaltschrank montiert werden, wobei dieser sogenannte DIN -Schienen bzw. Hutschienen aufweist, auf denen der Thermostat und gegebenenfalls auch andere Schalt-, Steuer- oder Sicherungselemente montiert werden.

Mit der Lösung nach DE 10 2013 111 925 soll durch die Anordnung der

Thermostate quer zur Schiene, das heißt bezogen auf die Thermostate übereinanderliegend, erreicht werden, dass bezogen auf die Schienenbreite nicht unnötig Platz benötigt wird, um andere, weitere elektrische

Betriebsmittel auf der entsprechenden Schiene montieren zu können. Gemäß einer dort bevorzugten Ausführungsform sind die Thermostate mit einem gemeinsamen Gehäuse ausgeführt, dass Verriegelungselemente zum Verriegeln mit der Befestigungsschiene besitzt. Dies soll eine einfache Montage ermöglichen, da lediglich das gemeinsame Gehäuse an die Schiene angesetzt werden muss. Die Verriegelungselemente sind mit zwei, eine

Seitenwange abschnittsweise umgreifenden Positionierstücken einerseits und zwei die andere Seitenwange clipsartig umgreifenden Rastelementen ausgeführt. Das bekannte Gehäuse weist Zugriffsöffnungen zur Verschraubung von Anschlusskabeln an Kontaktblöcken auf. Bei einem Beispiel der

vorbekannten Lehre ist das Gehäuse mehrteilig mit einem Gehäuseunterteil, das die Thermostate trägt, und einem Gehäusedeckel ausgeführt, der mit dem Gehäuseunterteil verrastet ist und Ausnehmungen für Bedienelemente besitzt.

Einzelheiten zur Art und Weise der Erfassung der Umgebungstemperaturen zum Ableiten exakter Regelgrößen sowie zum inneren Aufbau der Thermostate sind der DE 10 2013 111 925 Al nicht zu entnehmen.

Aus der DE 66 05 094 Al ist eine Thermostat-Hygrostat-Kombination vorbekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass beide Geräte räumlich in unmittelbarer Nähe vereinigt werden.

Konkret sind Thermostat und Hygrostat in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wobei die Möglichkeit der gegenseitigen Beeinflussung der Einstellung der Sollwerte des Hygrostaten und des Thermostaten besteht. Insofern ist zur Herstellung eines idealen Raumklimas jedem Temperaturwert ein bestimmter Luftfeuchtigkeitswert zugeordnet.

In Ausgestaltung der Thermostat-Hygrostat-Kombination sind beide Geräte auf einer gemeinsamen Grundplatte mit einem gemeinsamen, beide Geräte umschließenden Gehäusedeckel untergebracht.

Auch dieser Lösung des Standes der Technik sind keine Einzelheiten zur Temperatur bzw. Luftfeuchtigkeitserfassung sowie zum Aufbau der hierfür notwendigen Sensorik zu entnehmen.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung zur Regelung der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit in mit einer Klimatisierungseinrichtung versehenen, gegenüber ihrer Umgebung verschlossen oder verschließbaren Gebilden, wie zum Beispiel Schaltschränken, Anschlusskästen, Mobilfunkstationen oder dergleichen umhauste Einrichtungen anzugeben. Die zu schaffende Anordnung soll in exakter Weise die

klimatischen Bedingungen in der umhausten Einrichtung erfassen, um

vorgegebene Temperatur- bzw. Feuchtigkeitssollwerte möglichst exakt und energiesparend einzuhalten. Dabei soll ein Überschwingen, insbesondere bei Umschaltprozessen von Erwärmung und Kühlung bzw. umgekehrt vermieden werden.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Merkmalskombination gemäß der Lehre nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Demnach wird von einer an sich bekannten Anordnung zur Regelung der Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit ausgegangen, die in mit einer

Klimatisierungseinrichtung versehenen, gegenüber ihrer Umgebung

verschlossenen oder verschließbaren Gebilden angeordnet werden kann.

Bei diesen verschließbaren Gebilden kann es sich um Schaltschränke,

Steuerungsanlagen, Maschinensteuerungen, elektrische Anschlusskästen, Mobilfunkstationen, Computeranordnungen oder dergleichen umhauste

Einrichtungen handeln. Dabei kommt es darauf an, in den umhausten

Einrichtungen ein möglichst stabiles Klima einzustellen, so dass optimale Betriebsbedingungen für die in der Umhausung befindlichen Bauteile,

Baugruppen oder Elemente eingehalten werden. Dabei gilt es auch,

Taupunkterscheinungen auszuschließen, insbesondere dann, wenn eine derartige Umhausung mit elektronischen Komponenten, wie zum Beispiel im Falle einer Mobilfunkstation unter rauen Umweltbedingungen sich im Freien befinden.

Die Anordnung besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse, zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Ausnehmungen bzw. Ventilationsschlitzen aufweist.

Im Gehäuse ist ein Verdrahtungsträger, insbesondere eine Leiterplatte, zur Aufnahme elektronischer Bauelemente nebst Anschlussklemmen für die Klimatisierungseinrichtung vorgesehen. Weiterhin ist mindestens ein Bedien element zur Vorgabe von Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitssollwerten vorhanden. Die Vorgabe der Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitssollwerte kann neben der Möglichkeit eines manuellen Einstellens über zum Beispiel ein Potentiometer auch elektronisch erfolgen, beispielsweise über eine drahtlose oder drahtgebundene Dateneingabeschnittstelle.

Erfindungsgemäß ist auf bzw. an dem Verdrahtu ngsträger ein erster Sensor zur Erfassung der relativen Umgebungsluftfeuchte befindlich. Weiterhin ist ein zweiter Sensor zur Erfassung der Temperatur der in das Gehäuse einströmenden Umgebungsluft sowie ein dritter Sensor zur direkten oder indirekten Erfassung der Verlustwärme der wesentlichsten elektronischen Bauelemente, die die Anordnung aufweist, vorgesehen.

Der dritte Sensor kann hierbei ein Temperatursensor aber auch ein

Stromsensor sein, der über den erfassten Stromfluss mittelbar auf die

Verlustwärme und die hierdurch resultierende Erwärmung im Gehäuseinneren schließt.

Ergänzend besteht die Möglichkeit, dass der Verdrahtungsträger eine Stecker oder Buchseneinheit zum Anschluss eines externen Temperatursensors aufnimmt, wobei über einen Durchbruch im Gehäuse ein Zugang zur Stecker oder Buchseneinheit gegeben ist.

Beispielsweise kann hier der Verdrahtungsträger eine auf einer Leiterplatte verlötete Buchse umfassen, die zu einem Klinkenstecker kompatibel ist, welcher über eine Kabelverbindung zum externen Temperatursensor führt.

Erfindungsgemäß ist der Durchbruch mittels einer Kappe oder eines Deckels verschließbar. Dies bedeutet, dass erst im Falle der tatsächlichen

Notwendigkeit oder des Einsatzes eines externen Temperatursensors der Deckel entfernt werden kann bzw. entfernt werden muss.

Um beim Einbringen, zum Beispiel eines Klinkensteckers in Richtung

zugehöriger Buchse, die sich innerhalb des Gehäuses befindet, ein zufälliges Berühren mit weiteren elektronischen Bauteilen, Komponenten oder Leitungen zu verhindern, ist nach Entfernen des Deckels oder der Kappe zunächst ein Zentrierring in den Durchbruch einzusetzen.

Der Zentrierring mit trichter- oder konusartiger Innengestalt bietet

diesbezüglich eine exakte Führung des beispielhaft erwähnten Klinkensteckers hin in Richtung zugehöriger, im Gehäuse befindlicher Buch se.

Mindestens eine der Flächen des Gehäuses, insbesondere die Gehäuse rückseite, weist nasenartige Fortsätze zum Befestigen des Gehäuses auf einer Norm-Hutschiene auf.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Sensor in einem Abstand von verlustwärmerelevanten Bauteilen auf einer der Seiten des Verdrahtungs trägers befindlich.

Der externe Sensor ist bevorzugt in einem mit Installationsschlitzen

versehenen Miniaturgehäuse untergebracht, wobei das Miniaturgehäuse Mittel zum Befestigen, ausgebildet zum Beispiel als Magnet, Befestigungsschraube, Befestigungsdurchbruch oder dergleichen Vorrichtung aufweist.

Die nasenartigen Fortsätze zum Fixieren des Gehäuses auf einer Norm- Hutschiene sind so ausgebildet, dass ausschließlich eine vertikale Befestigung des Gehäuses auf der Norm-Hutschiene möglich ist.

In Verbindung mit der Ausbildung der Ventilationsschlitze wird bezogen auf die hierdurch vorgegebene Orientierung des Gehäuses eine optimale Durch strömung und damit ein schnelles Ansprechen der diesbezüglichen Sensorik gewährleistet.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Anordnung einen Mikrocontroller auf, welcher programmgesteuert mindestens die Temperaturmesswerte des zweiten und dritten Sensors erfasst und die reale Umgebungstemperatur unter

Berücksichtigung der Verlustwärme prädiktiv bestimmt. Hieraus wird ein Korrekturfaktor zur Regelungsauslösung ermittelt.

Weiterhin dient der Mikrocontroller dazu, die Messwerte des ersten Sensors auf der Basis der prädiktiven Umgebungstemperaturwerte zu korrigieren. Mit Hilfe des Mikrocontrollers verbessert sich die Regelungsgenauigkeit erheblich. Unnötige Temperaturgradienten in der zu klimatisierenden

Umhausung werden vermieden.

Der Mikrocontroller liest die Temperaturmesswerte des zweiten und dritten Sensors aus und kalkuliert über einen implementierten Algorithmus die

Umgebungstemperatur in der Umhausung, und zwar unter Berücksichtigung der Verlustwärme, welche durch die eigentliche Anordnung entsteht.

Verlustwärme wird hier zum einen durch die Leiterzüge auf dem Verdrahtungs träger aber auch durch aktive und passive Bauelemente erzeugt. Hier sind insbesondere die Spulen der Relais zur Ansteuerung der Klimatisierungs einrichtung zu erwähnen.

Mit Hilfe des Mikrocontrollers gelingt es auch, Verzögerungseffekte hinsichtlich der Änderung der Innentemperatur im Gehäuse bezogen auf die Umgebungs temperatur zu berücksichtigen, was sowohl bei der Erwärmung als auch der Kühlung des Volumens innerhalb der Umhausung gilt.

Mit Hilfe des Mikrocontrollers wird also zum einen das Maß der notwendigen Temperaturänderung als Regelungsgröße und die Änderungsrate vorgegeben. Weiterhin ermittelt der Mikrocontroller stationäre bzw. eingeschwungene Zustände und den jeweiligen Status der Klimatisierungseinrichtung und gibt Schaltwerte für eine Statusänderung vor, zum Beispiel von Heizen zu Kühlen oder von Kühlen zu Heizen.

Im Falle der Vorgabe von Luftfeuchtigkeitsregelwerten bestimmt der

Mikrocontroller auf der Basis der kalkulierten Umgebungstemperaturwerte die relative Luftfeuchtigkeit in exakterer Weise.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen : Fig. 1 eine Ansicht auf die erfindungsgemäße Anordnung in Form eines zweiteiligen Gehäuses mit Ventilationsschlitzen und verschlossenem Durchbruch;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 1, jedoch mit

entfernter Kappe unter Freilegung des Durchbruches sowie nach Einführung eines Zentrierringes;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch mit in den

Zentrierring eingestecktem Klinkenstecker, der eine Verbindung zu einer Buchse (Fig . 4) herstellt;

Fig. 4 eine Explosivdarstellung des Gehäuses der erfindungsgemäßen

Anordnung mit Bedienelement, zwei Gehäuseteilen, Leiterplatte, dort befindlichen elektronischen Baugruppen sowie Klinkenstecker und Zentrierring;

Fig. 5 eine Darstellung eines externen Sensors mit separatem

Miniaturgehäuse und Klinkensteckeranschluss;

Fig. 6 zwei Darstellungen des Miniaturgehäuses mit beispielhafter

Magnetbefestigung oder Befestigung mittels Schraube.

Wie aus den Figuren ersichtlich, besteht die erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung der Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit in mit einer

Klimatisierungseinrichtung versehenen, gegenüber ihrer Umgebung

verschlossenen oder verschließbaren Gebilden, wie zum Beispiel einem

Schaltschrank (nicht gezeigt) aus einem mehrteiligen Gehäuse 1; 2.

Das Gehäuse 1; 2 weist eine Vielzahl von Ausnehmungen bzw.

Ventilationsschlitzen 3 auf.

Im Gehäuse 1; 2 ist ein Verdrahtungsträger 4 zur Aufnahme elektronischer Bauelemente 5 nebst Anschlussklemmen 6 für die Klimatisierungseinrichtung vorgesehen. Weiterhin ist mindestens ein Bedienelement 7 zur Vorgabe von Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitssollwerten vorhanden. Auf dem Verdrahtungsträger 4 ist ein erster Sensor 8 zur Erfassung der relativen Umgebungsluftfeuchte befindlich.

Weiterhin ist ein zweiter Sensor 9 zur Erfassung der Temperatur der in das Gehäuse 1; 2 einströmenden Umgebungsluft auf der Rückseite des Verdrahtungsträgers 4 und beabstandet von diesem vorgesehen.

Ein dritter Sensor 10 zur direkten oder indirekten Erfassung der Verlustwärme der wesentlichsten elektronischen Bauelemente 5 bzw. von Leitungszügen auf dem Verdrahtungsträger ist unmittelbar auf der Rückseite des

Verdrahtungsträgers 4 befindlich.

Der Verdrahtungsträger 4 nimmt eine Stecker- oder Buchseneinheit 11 zum Anschluss eines externen Temperatursensors auf.

Diesbezüglich ist im Gehäuse 1 ein Durchbruch für den Zugang zur Stecker oder Buchseneinheit 11 gegeben.

Der Durchbruch im Gehäuse 1 ist mittels einer Kappe oder einem Deckel 12 verschließbar.

Die Kappe oder der Deckel 12 kann einen Schlitz zum Auf- bzw. Abdrehen der Kappe bzw. des Deckels 12 besitzen.

In den dann freiliegenden Durchbruch ist ein Zentrierrin g 13 zum sicheren Einbringen eines Steckers 14 (siehe Figur 3) fixierbar.

Mindestens eine Fläche an der Rückseite des Gehäuses 2 besitzt nasenartige Fortsätze 15 zum Befestigen auf einer Norm-Hutschiene (nicht gezeigt).

Der zweite Sensor 9 kann und soll in einem Abstand von Verlustwärme relevanten Bauteilen 5, zum Beispiel Schaltrelais auf einer der Seiten des Verdrahtungsträger 4, insbesondere der Rückseite im Hinblick auf die

Darstellung nach Figur 4 angeordnet werden.

Der externe Sensor ist in einem mit Ventilationsschlitzen versehenen

Miniaturgehäuse 16 befindlich. Der im Gehäuse 16 angeordnete Sensor steht über eine Kabelverbindung 171 mit dem Klinkenstecker 14 in Verbindung .

Das Miniaturgehäuse 16 weist Mittel 17; 18 zum Befestigen auf.

Bei diesem Mittel kann es sich zum Beispiel um ein Magnet 18 bzw. eine Befestigungsschraube 17 handeln.

Die Gehäusehälften 1; 2 sind über Rastmittel, ausgestaltet als Rastnasen 19 und Rastdurchbrüche 20 verbindbar.

Auf dem Verdrahtungsträger 4 befindet sich al s elektronisches Bauelement ein Mikrocontroller, welcher programmgesteuert mindestens die Temperatur messwerte des zweiten und dritten Sensors erfasst und die reale Umgebungs temperatur unter Berücksichtigung der Verlustwärme der Anordnung prädiktiv bestimmt. Hieraus werden laufend Korrekturfaktoren zur Regelungsauslösung ermittelt.

Weiterhin ist der Mikrocontroller in der Lage, auf der Basis der prädiktiven Umgebungstemperaturwerte die Messwerte des ersten Sensors, das heißt die Feuchtigkeitsmesswerte zu korrigieren.

Je nach primärer Bestimmung der Anordnung als Feuchtigkeits- oder

Temperatursensor wird eine farbige Anpassung des Betätigungselementes 7 und des Gehäuses 16 für den externen Sensor vorgenommen. Auf diese Weise ist bei übereinstimmender Farbigkeit ersichtlich, dass auf jeden Fall der richtige und passende externe Sensor zum Einsatz kommt.

Wenn der Einsatz eines externen Sensors 16 nicht notwendig ist, kann nach Entfernen des Zentrierringes 13 die Abdeckkappe bzw. der Deckel 12 zum Verschluss des Durchbruches wieder eingesetzt werden.

Die vorgestellte Anordnung kann von verschiedenen Steuerungsprinzipien ausgehen und diese unter Nutzung des Mikrocontrollers umsetzen.

Wenn beispielsweise ein Konflikt zwischen vorgegebenem Soll-Luftfeuchtig keitswert und einem Soll-Temperaturwert erkannt wird, hat der gewählte Temperaturwert auf jeden Fall Vorrang. Dies bedeutet, dass der Luftfeuchtig keitswert zugunsten der Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturwertes zurücktritt. Beispielsweise findet dann eine Erwärmung des Innenraumes eines Schaltschrankes, in dem die erfindungsgemäße Anordnung eingesetzt ist, nur bis zu einem bestimmten maximalen Wert statt, und zwar unabhängig davon, ob der an sich gewünschte relative Luftfeuchtigkeitswert bereits erreicht ist. Selbiges gilt auch im Falle einer Kühlung des Innenvolumens eines Schalt schrankes unter Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung . Grundsätzlich ist dabei dafür Sorge zu tragen, dass der Taupunkt nicht unterschritten wird, um einen Feuchtigkeitsniederschlag an diesbezüglich empfindlichen Bauteilen innerhalb des Schaltschrankes oder einer dergleichen Einrichtung zu

verhindern.

Der diesbezüglich Vorrang habende Sollwert kann auch als ein Fensterwert vorgegeben sein, das heißt mit einer zulässigen Schwankung im Hinblick auf eine positive oder negative Abweichung vom Sollwert.

Die vorgestellte Anordnung auf der Basis eines Thermostaten und Hygrostaten ist speziell zur Regelung der Temperatur- oder Luftfeuchtigkeit in Schalt schränken vorgesehen, ohne dass andere vergleichbare Anwendungen ausgeschlossen werden.