CONTROL CIRCUIT FOR AN ELECTRIC SAUNA

Abstract: A heating time reduction of more than 50% compared with the known sauna control systems is achieved by mounting a second temperature sensor (7) in the area of the bench (6), connecting the two temperature sensors (5, 7) with a PI cascade regulating circuit, and by achieving this temperature precisely in the region of the bench (6) in contrast to the known regulating systems which regulate the setpoint temperature via the sauna heater (3) using a first temperature sensor (5). <IMAGE>

Description: Elektroofensteuerung für eine Sauna Die Erfindung betrifft eine Elektroofensteuerung für eine Sauna mit einer über einem an einer Wand stehenden Ofen gemeinsam angeordneten Temperaturschmelzsicherung und einem Temperatursensor. Solche Elektroofensteuerungen sind bekannt und dienen dazu, dass einerseits mittels der Temperaturschmelzsicherung bei Überschreiten eines gesetzlich vorge 0 schriebenen Grenzwertes (140 Celsius) der Ofen aus- geschaltet wird, andererseits dient der in Nähe der Temperaturschmelzsicherung angebrachte Temperatursensor zur Erfassung der Istwerttemperatur, womit die Sollwerttemperatur geregelt wird. Durch diese Anordnung wird eine eingestellte Sollwerttemperatur, z.B. 800 Celsius, sehr schnell an diesem über dem Ofen befindlichen Temperatursensor erreicht und die Folge davon ist, dass der Elektroofen ausgeschaltet wird, obwohl die Sollwerttemperatur im Sitzbankbereich noch nicht erreicht ist. Nachdem sich die Wärme im Saunaraum verteilt hat und damit die eingestellte Sollwerttemperatur unterschritten wird, wird der Saunaofen wieder bis Erreichen der vorgegebenen Sollwerttemperatur eingeschaltet. Diese Aufheizzeitphase wiederholt sich aperiodisch und kann 1 bis 2 Stunden dauern, bis die Sauna gleichmässig mit der vorgegebenen Sollwerttemperatur erwärmt ist, bedingt durch die räumliche Nähe von Temperatursensor und Ofen, wobei die eigentliche Temperaturregelung nur in direkter Ofennähe sich abspielt. Nachteilig hierbei ist, dass die Aufheizphase sehr lang ist, die eingestellte Solltemperatur nur über dem Ofen ausgeregelt wird und dadurch eine niedrigere Temperatur In Nähe der Liegefläche sich einstellt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektroofensteuerung für eine Sauna zu schaffen, die obengenannte Nachteile nicht aufweist, bzw. eine kürzere Aufheizzeitphase erreicht sowie die vorgegebene Sollwerttemperatur an der Sitzbank einregelt. Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Durch die Erfindung wird erreicht, dass durch die hiermit kontrollierte Schnellaufheizung eine Aufheizzeitverkürzung grösser als 50 % gegenüber den bekannten Saunasteuerungen erreicht wird, ohne dass dies der Benutzer als unangenehm empfindet. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der Saunabenutzer gradgenau die Temperatur im Sitzbankbereich vorgeben kann und diese vorgebene Temperatur auch tatsächlich erzielt wird im Gegensatz zu den bekannten Steuerungen, die die Sollwerttemperatur über dem Saunaofen regelt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Temperatursensor ortsveränderlich positionierbar ist, wodurch an jedem beliebigen Platz der Saunabenutzer die Sollwerttemperatur vorgeben kann. Darüberhinaus wird in vorteilhafter Weise automatisch und schnell das schwankende Temperaturgefälle zwischen Ofen und Liegefläche beim Betreten oder Verlassen der Sauna ausgeglichen. Durch eine neben der Sollwerttemperaturanzeige angeordneten Istwerttemperaturanzeige lässt sich vorteilhaft erkennen, inwieweit die Aufheizzeitphase fortgeschritten ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Anzeige für das Erreichen einer vorgegebenen Differenz (z.B. -2 C) der Soll- und Istwerttemperatur vorgesehen werden, wobei eine ausserhalb des Saunaraumes angebrachte entsprechende Anzeige signalisieren kann, dass der Saunaraum den eingestellten Solltemperaturwert erreicht hat. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch einen weiteren vorgegebenen Differenzwert (z.B. 50 C) die Anzeige das baldige Erreichen des Sollwertes zusätzlich signalisiert, was dem auf das Erreichen der Sollwerttemperatur Wartenden signalisiert, dass nach Ablauf einer kurzen Zeit die Sauna die vorgegebene Sollwerttemperatur erreicht haben wird. In einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung bildet bei Ausfall des zweiten Temperatursensors der erste Temperatursensor die alleinige Regelgrösse, wobei das Zentralgerät ein Ausfall signal an eine Anzeige, z.B. der Istwerttemperaturanzeige in Form von periodischen Anzeigeunterbrechungen, gibt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung (nicht dargestellt) ist darin zu sehen, dass der zweite Temperatursensor mit einem batteriegespeisten Infrarot- oder Ultraschallsender als Einheit verbunden sk mft beliebig ortsveränderbar ist. Natürlich muss gewähr- leistet sein, dass der Empfänger die Sendesignale empfangen kann, was durch Empfangsanzeige vermivte werden kann, da die Sendesignale periodisch erfolgen. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass zumindest eine Verkabelung zwischen dem zweiten Temperatursensor und dem Zentralgerät entfälllt und damit weitgehenst frei diesen Sensor positionieren kann. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Saunaraum; Fig. 2 eine Temperatur-Zeit-Kurve als Stand der Tech nik; Fig. 3 eine Temperatur-Zeit-Kurve gemäss der Erfin dung; Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Elektroofensteuerung. In der Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Saunaraum 1 dargestellt. In bekannter Weise steht an einer Wand 2 ein Elektroofen 3, über den in einer Höhe von ca. 10 - 15 cm unterhalb der Decke gemeinsam eine Temperaturschmelzsicherung 4 und ein Temperatursensor 5 angeordnet sind. Aus Temperaturgründen ist die Installation meist ausserhalb des Saunaraumes 1 angeordnet. In Sitzhöhe der hinteren Sitzbank 6 ist ein zweiter Temperatursensor 7 angeordnet und hat die Aufgabe, an diesem Ort die vorgegebene Sollwerttemperatur einzuregeln. Es ist nützlich, wenn die Istwerttemperatur mittels einer Anzeige 8 im Saunaraum 1 abzulesen ist. Das ausserhalb des Saunaraumes 1 befindliche Zentralgerät 9 ist mit einer Stromversorgung 10, den beiden Temperatursensoren 5, 7, der Temperaturschmelzsicherung 4, dem Ofen 3 und der Istwerttemperaturanzeige verbunden. Darüberhinaus weist das Zentralgerät 9 eine Bereitschaftsanzeige 11 auf, die signalisiert, dass die vorgewählte Solltemperatur mit der Isttemperatur übereinstimmt, bzw. in ungefährer Ubereinstimmung dazu. Diese Anzeige 11 lässt sich natürlich auch vorteilhaft an einem anderen Ort (zusätzlich) anbringen, z.B. in einem Wohnbereich, womit man auf die Bereitstellung der Saunatemperatur hingewiesen wird. Neben der Istwerttemperaturanzeige 8 im Saunaraum 1 kann natürlich auch eine entsprechende zusätzliche Sollwerttemperaturanzeige 8' vorgesehen werden. Das Zentralgerät 9 befindet sich ausserhalb des Saunaraumes 1, weil hier solche Temperaturen herrschen, die normale Bauteile erlauben und somit in einem kostengünstigen Rahmen bleibt. In der Fig. 2 ist eine Temperatur-Zeit-Kurve als Stand der Technik dargestellt, wobei die Kurve 12 den vom Temperatursensor 5 erfassten Temperaturwert als Verlauf darstellt. Die daraus resultierende Isttemperatur in Höhe der Sitzbank 6 zeigt die Kurve 13. Hieraus zeigt sich, dass die Istwerttemperatur sich langsam asymptotisch der Sollwerttemperatur nähert. Der periodische Verlauf der Kurven 12, 13 ergibt sich aus der Zwei-Punkt-Regelung des Ofens 3, wobei diese Kurve 12 um einen vorgegebenen Sollwert (z.B. 800 C) verläuft. Durch Wärmeverluste in der Sauna entsteht ein bleibendes Temperaturgefälle zwischen den Orten des Temperatursensors 5 und in Höhe der Sitzbank 6, so dass keine gradgenaue Isttemperatur erreicht wird und die Temperatur im Bereich der Sitzbank 6 die Sollwerttemperatur nur annäherend erreicht. Im Vergleich zum Kurvenverlauf nach Figur 2 als Stand der Technik ist in der Figur 3 der Kurvenverlauf 12, 13 der erfindungsgemässen Elektroofensteuerung dargestellt, wobei die glatten Kurvenverläufe 12, 13 durch eine an sich bekannte PI-Kaskadenregelung erreicht werden. Der P-Anteil wird von dem Temperatursensor 5' (Kurve 12), der I-Anteil von dem Temperatursensor 7 (Kurve 13) abgeleitet. Die Temperaturregelungshysterie für den Temperatursensor 5 ist als sogenanntes Proportionalband 14, für den Sensor 7 als Proportionalband 15 dargestellt. Beim Aufheizvorgang wird mittels des Temperatursensors 5 solange mit maximaler Temperatur (1400 C) über den PI-Regler der Ofen 3 gesteuert, bie die Temperautr am Temperatursensor 7 die untere Schwelle des Proportionalbandes 15 überschritten hat (Ofenabschaltpunkt 16), worauf die weitere Regelung mittels Temperatursensors 7 vorgenommen wird. Durch die PI-Regelungscharakteristik tritt kein periodisches Pendeln des Temperaturistwertes um den Sollwert auf, wodurch der Istwert deckungsgleich mit dem Sollwert ausgeregelt wird und damit wird eine gradgenaue Sollwerttemperatur am Benutzungsort (Temperatursensor 7) erzielt. Die Kurve 13 zeigt deutlich, dass gegenüber der Kurve 13 nach Fig. 2 in einer wesentlich kürzeren Zeit (A t) die Sollwerttemperatur erreicht wird. Die Überlagerung der Kurve 12 auf der Kurve 13 ergibt sich durch das Temperaturgefälle zwischen Ofen 3 und dem Bereich der Sitzbänke 6. Eine Zweipunktkaskadenregelung (nicht dargestellt) würde einen nicht so optimalen Kurvenverlauf 13 (periodisches Pendel um einen Temperaturistwert) ergeben im Gegensatz zu der PI-Kaskadenregelung. In der Fig. 4 ist in schematischer Darstellung die Elektroofensteuerung mittels eines Blockschaltbildes dargestellt. So sind einerseits mit dem Zentralgerät 9 die beiden Temperatursensoren 5, 7 und die Temperaturschmelzsicherung 4 verbunden, andererseits sind der Ofen 3, die Istwerttemperaturanzeige 8, die Bereitschaftsanzeige 11 und die Stromversorgung 10 mit dem Zentralgerät 9 verbunden. Vorzugsweise steuert und regelt das Zentralgerät 9 mit einem Mikroprozessor den Ofen 3. Regelungstechnisch werden im Zentralgerät 9 die beiden Temperaturwerte in einer Kaskadenregelung erfasst, die vorzugsweise durch einen Mikroprozessor kontrolliert werden. Neben der Istwerttemperaturanzeige 8 kann auch eine Sollwerttemperaturanzeige 8' vorgesehen werden.

Claims: A method of heating a sauna room (1) to a desired temperature in the region of a bench (6), the control of the desired temperature, measured by a first temperature sensor (7) near the bench, being superimposed on the control for the temperature near the electric stove, measured by a second temperature sensor (5), in a cascade control, characterised in that the furnace (3) is controlled at a maximum admissible temperature in the immediate vicinity of the second temperature sensor (5) until the actual temperature in the immediate vicinity of the first temperature sensor (7) has crossed a lower threshold of a proportional band (15) around the desired temperature. A method according to Claim 1, characterised in that a two-position cascade control is assigned to the proportional-controller band (15). A method according to Claim 1, characterised in that a PI cascade control is assigned to the proportional-controller band (15), the P-component being derived from the second temperature sensor (5) and the I-component being derived from the first temperature sensor (7). A method according to at least one of the preceding Claims, characterised in that the actual temperature value measured by the first temperature sensor (7) is indicated. A method according to at least one of the preceding Claims, characterised in that the attainment of a preset differential value of the desired and actual temperature is indicated. A method according to at least one of the preceding Claims, characterised in that the attainment of the desired temperature is indicated. A method according to at least one of the preceding Claims, characterised in that, on failure of the first temperature sensor (7), the single controlled variable is formed and indicated by the second temperature sensor (5).

Inventors: MATTINGER, DETLEF, RUTSCH, HELMUT, TROTT, ADOLF
Applicants: WELLA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: G05D23
IPC codes: A61H33, G05D23