Genstand:11000708 TA OTP-II-AAC prototype

Fra DDHFwiki
Skift til: navigering, søgning
TA OTP-II-AAC prototype
Genstand nr.: 11000708
Producent: Jørn Uffe Christiansen
Model/type:
Serienummer:
Datering: 1976-01-01 - 1977-12-31
Modtaget: 2014-06-10
Beskrivelse: TA OTP-II-AAC "Optimal Time Programmer - Adaptive Analog Computer" beregnet til energibesparelse i bygninger. Prototype.
Særlige oplysninger: Adaptiv Analog Computeren blev produceret i Sverige, men udviklingen (design/beregninger og prototype mm.) er foretaget i Danmark i 1976.
Henvisninger:

Flere billeder:
DSC_5207.JPG empty.jpg

Se alle billeder af denne genstand


DSC_5206.JPG



Prototype Optimiser/ analog computer styret af digital elektronik

Historie

Prototypen til løbende beregning af opstartstid for opvarmning af kolde bygninger, blev udviklet på basis af en Dansk Patent anmeldelse Nr. 1715/75. Princippet blev endvidere patenteret i England, Tyskland og USA Nr.4040565. Efter anmeldelsen i disse lande blev patentrettighederne, af indehaveren, overdraget tilTour & Anderson AB (TA)/Sverige og der blev ligeledes indgået en aftale om, at der skulle udvikles en Prototype for TA, endvidere et service modul/testbox til indstilling af enheden, samt et program (til en TI 59 kalkulator) mm. til beregning/fastlæggelse af de analoge justerbare komponenter i analogcomputeren, ud fra den aktuelle bygnings konstruktion. Både Prototypen, Servicemodulet og Programmet blev udviklet i parcelhuset i Hvidovre. Prototypen blev grundlaget for enheden kort beskrevet som TA OPT- II- A-AAC ”Optimal Time Programmer-Adaptiv Analog Computer”.


Tour & Anderson AB/ TA OPT- II-AAC fik en Guldmedalje for enhed til avanceret energibesparelse ved International VVS messe Pragotherm 1978.


Om Prototypen (billedet TA OTP prototype 1 og 2):

Prototypen indeholder: Optimiserens analoge model og digitale kontrol kredsløb, følerforstærkere, potentiometre til simulering af temperaturfølere mm. På forpladen, RO-rum føler, WA-føler indsat i det dominerende indre termisk tunge bygningselement, OU-ude føler. OP-ønskede rum temp., LL- min temp. for rummet, kontakter mm. Power-supply, mekanisk uge-ur, eller relæer til opstart af motorer, som kan indkoble varmeanlægget ved opstart, var udeladt. Digitale komponenter og operationsforstærkere og bilaterale switche var i hovedsagen baseret på RCA CMOS/MOS Digital Integrated Circuits og Liniear Integrated Circuits. Forsyningsspænding 15 V.


Digital kontrol, samt fastlæggelse af den analoge models komponenter og ”tidstransformation”

Beregningsprocessen startes når kontakten (som simulerer det mekaniske urs fane) aktiveres, ved praktisk brug ca. 10 timer (valgbart) før bygningen skal være oppe på den ønskede temperatur. Samtidig startes en 8-bit (Realtids) tæller, Treal. Tællerens værdi svarer jævnfør ovenstående til den tid, der er tilbage før bygningens rumtemperatur skal være oppe på den ønskede værdi.

Beregningsprocessen i modellen gentages for hver opdatering af Treal, ca. hver 2,3 minut (10H/256=2,3 minut), hvor modelforsøget startes. Det undersøges om det er betids at starte opvarmningsprocessen (med fuld effekt), dvs. om den analoge models ”rumtemperatur” er kommet op på den ønskede værdi. Er den Ikke kommet op, startes anlægget. Dog ikke før næste kommende beregning ligeledes viser, at temperaturen endnu ikke er kommet op. To efterfølgende beregninger for at minimere sandsynligheden for at udefra kommende støjpulser virker forstyrrende på processen.


Valg af analoge komponenter i modellen (prototypen) samt ” tidstransformation”

Størrelsesorden for værdierne i et ”typisk bygningsrum” ansloges som følger:

Termisk modstand R: 10^-3 H°C/kJoule sættes til 20 kohm i modellen.

Varmekapacitet C : 1000 kJoule/°C sættes til 0,55 µF i modellen.

R x C giver 1 H for bygningen, i modellen 11 ms., 1 H i bygningen svarer således 11 ms. i modellen

En forskel på realtiden og modeltiden (3600 S/(11ms) var ca. 327.272 Dette svarer til 2^15 x 10 (327.680). En 15 bit binær tæller, efterfulgt af en divide 10 tæller. Ved hver enkelt beregning i modellen loades tallet fra Treal op i en tilsvarende 8 bit tæller Tmodel, og forsøget i modellen startes. I forsøgets beregningsfase opdateres Tmodel, med en frekvens som er 327.680 gange højere end opdateringen af Treal. Når der kommer en Carry fra Tmodel undersøges, om rumtemperaturen i modellen er kommet op på den ønskede temperatur. Tilsvarende benyttes en Carry for Treal til at se, om bygningen i realtid kom op på den ønskede tidspunkt. Dette benyttes til at ændre på modellen, så den ved næste opstart, typisk et døgn efter, passer bedre til de faktiske forhold.


Om valget af kondensatorer, modstande / deres værdi i modellen

Valg af kondensatorer og modstande i modellen og valg af ”tidstransformation” hænger jævnfør ovenstående sammen.

Ovennævnte valg indebar følgende fordele:

Små pålidelige kondensatorer (uden lækstrøm) kunne anvendes. En enkelt aktiv kondensator, variabel med en faktor 10 fra ca. 0,5 til 5 µF, svarende til den dominerende indre termisk tunge bygningselement indgik.

Enheden ”arbejdede” i det lavfrekvente område.

Rimelige store værdier for kondensatorer indebar, at udefra kommende støj ”spikes” undertrykkes.

Beregningsintervallet blev kort, hvilket i sig selv gav mindre sandsynlighed for forstyrrende eksterne støj transienters indvirkning.

Treal kan i en fast service-mode opdatere hyppigere, således kan man simulere hurtigere realtid, dvs. måle hvor lang tid der går, i denne mode, til ”opstart”. Dernæst gange den målte tid med den tilsvarende faktor.

Forsøget i modellen kan endvidere, i en service mode, gentages så hyppigt, at temperaturkurven kan udtages fra modellen på et oscilloskop (fig. TA OTP prototype 3). En temperaturforskel på 1 °C, sattes til 30 mV, -40°C til 200mV.


Den Addaptive model

Den elektroniske simple analoge model (fig. TA OTP prototype 4) afspejlede kun med tilnærmelse den aktuelle bygnings virkelige forhold. Selv om man forsøgte at komme tæt på virkeligheden ved hjælp af data fra den aktuelle bygning og programmet i TI- 59 kalkulatoren, kunne der i praksis komme væsentlige afvigelser. Det var ønskeligt, at modellen automatisk (adaptivt) skulle kunne ”trække sig ind”, så modellen gradvis kom nærmere til at repræsentere virkeligheden. Af praktiske forhold, var det kun ”muligt” at ”indregulere” på én komponent i modellen. TA henviste til en ”ekspert” på et universitet i Skåne, som efter et møde foreslog, at komponenten i modellen, svarende til den ”termiske modstand” (fig. TA OTP prototype 4. RA) svarende til overgangsmodstanden mellem rumluften til det dominerende tunge bygningselement (CSY) var det mest optimale valg. Dette indebar, at RA skulle være en indstillelig ”Ægte Topol”, ( ”rimelig nøjagtig ”/”ingen produktions spredning), kontrolleret af en 4 bit up-down tæller/ hukommelse, opdateret via rum-temp. og Carry fra Treal). (Lidt af en udfordring, da et sådant simpelt kredsløb tilsyneladende ikke var kendt).


Mandags-fænomen eller kolde vægge

En udbredt ulempe ved opstart af meget, især termisk tunge, bygninger var, at de tunge bygningsdele fortsat var kolde, efter at rumtemperaturen var kommet op på den ønskede værdi. Denne kolde ubehagelige udstråling, kaldtes ”mandags-fænomenet”. Der blev taget højde for dette forhold ved i modellen at udtage ”temperaturforskellen” mellem rumluft og det dominerende tunge element, og lægge en del af dette signal til den ønskede rumtemperatur.

Jørn Uffe Christiansen Mobil 2371 3330 (fastnet 3649 1893).

                                 Fig. TA OPT prototype 3

TA OTP prototype 3.jpg

                                 Fig. TA OPT prototype 4 

TA OTP prototype 4.jpg