DE3003455A1 - Leistungssteuerschaltung - Google Patents
LeistungssteuerschaltungInfo
- Publication number
- DE3003455A1 DE3003455A1 DE19803003455 DE3003455A DE3003455A1 DE 3003455 A1 DE3003455 A1 DE 3003455A1 DE 19803003455 DE19803003455 DE 19803003455 DE 3003455 A DE3003455 A DE 3003455A DE 3003455 A1 DE3003455 A1 DE 3003455A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- power
- heating element
- circuit according
- bit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 263
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 33
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 32
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 19
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 10
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 4
- 108091081062 Repeated sequence (DNA) Proteins 0.000 description 3
- 101800005141 Somatostatin-34 Proteins 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012913 prioritisation Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- RSPISYXLHRIGJD-UHFFFAOYSA-N OOOO Chemical compound OOOO RSPISYXLHRIGJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229930091051 Arenine Natural products 0.000 description 1
- XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N Norphytane Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1906—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
- G05D23/1913—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device delivering a series of pulses
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
- G05F1/44—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
- G05F1/45—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
- G05F1/452—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with pulse-burst modulation control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Electric Stoves And Ranges (AREA)
Description
3003A55
New York 12305 (USA) ·
Die Erfindung betrifft eine Leistungssteuerschaltung für in der Leistungsabgabe gesteuerte Heizelemente, insbesondere
betrifft die Erfindung eine Leistungssteuerschaltung für eine geschaltete Stromversorgung einer Anzahl
in der Leistungsabgabe gesteuerter Heizelemente.
Die Verwendung von Glas-Keramik-Platten als Kochflache
für elektrische Kochgeräte kommt immer mehr in Gebrauch. Zu den Vorteilen dieser glatten Kochoberfläche gehört
das gefällige Aussehen und die leichte Reinigungsmöglichkeit. Derartige Kochflächen sind jedoch wegen ihrer
hohen thermischen Impedanz der Glas-Keramik-Platte thermisch weniger effizient als gebräuchliche Kochplatten
mit ummantelten Heizelementen.
Wegen der speziellen elektrischen und thermischen Eigenschaften von Materialien, wie MoSi2 und Wolfram sind
daraus hergestellte Heizelemente zur Verwendung bei Glas-Keramik-Kochplatten attraktiv. Der große positive
Temperaturkoeffizient des Widerstandswertes, die geringe thermische Masse, der geringe spezifische Wärmewert
von MoSi^ und Wolfram und die hohe, mit derartigen Heizelementen erreichbare Arbeitstemperatur geben die Möglichkeit
für eine verbesserte thermische Effizienz bei Kochgeräten, bei denen eine Glas-Keramik-Kochplatte
vorgesehen.ist. Jedoch ergeben gerade diese dynamischen,
elektrischen und thermischen Eigenschaften Probleme bei
030Ö33/.06fie
— 17 — ' . . . ..... f . BAD ORIGINAL
der Leistungssteuerung, die in ihrer Folge die Verwendung von aus derartigen Materialien hergestellten
Heizelementen bei elektrischen Kochgeräten sehr unpraktisch gemacht haben.
üblicherweise wird die Leistungssteuerung bei elektrischen
Kochgeräten mit Hilfe temperaturabhängiger Schalter, beispielsweise Bimetallwärmeschalter, erreicht.
Für den Betrieb stellt der Benutzer den Schalter so ein, daß sich die gewünschte Kochtemperatur ergibt.
Der Schalter bleibt bis das Heizelement eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, geschlossen. Der
Schalter öffnet dann und bleibt solange geöffnet, bis die Heizelementtemperatur unter einen vorbestimmten
Wert fällt. Der Schalter schaltet auf diese Weise endlos ständig ein und aus. Da die gebräuchlichen ummantelten
Heizelemente sich nur verhältnismäßig langsam aufheizen und abkühlen, sind die Schaltzyklen relativ
lang und reichen von einigen Sekunden bis zu 30 Sekunden. Außerdem ändert sich der Widerstand der gebräuchlichen
ummantelten Heizelemente nur geringfügig beim übergang
von der Raumtemperatur auf die Arbeitstemperatur. Da in dem interessierenden Arbeitstemperaturbereich der
Widerstand gebräuchlicher Heizelemente verhältnismäßig unabhängig von der Temperatur ist, sind, wenn die Schalter
geschlossen sind, transiente überströme sehr klein. Demzufolge arbeiten die üblichen Leistungssteuertechniken
befriedigend.
Die dynamischen Eigenschaften von aus MoSi2 oder Wolfram
hergestellten Heizelementen verhindern jedoch, daß diese unter Verwendung gebräuchlicher Steuertechniken gesteuert
werden können. Zunächst ändert sich der Widerstand eines MoSi2-Hei2elementes, wie es allgemein in der US-PS
3 912 905 beschrieben und für die Verwendung in einem
030033/0651- ~ ie -
^' -'■ —V BAD ORIGINAL
Kochgerät vorgesehen ist, ausgehend von 1 bis 1,5 Ohm bei Raumtemperatur auf 12 Ohm bei einer Arbeitstemperatur
von näherungsweise 1000 C, Unter der Annahme, daß die Stromversorgung mit einem üblichen 120-V-Wechselspannungshausnetz
erfolgt, ändert sich folglich der Laststrom mit der Temperaturänderung des Heizelementes von Raumtemperatur
auf die Arbeitstemperatur von einem anfänglichen Scheitelwert von rund 110 A auf einen stationären
Strom in der Größenordnung von 8,5 Afeff. Dieser anfängliche
Strom von 110 A ist offensichtlich größer als
das was mit Ausnahme für extrem kurze Zeitintervalle bei einem Haushaltsgerät hingenommen werden kann. Zweitens
kühlt das Heizelement sehr schnell ab; die erste Zeitkonstante für die thermische Trägheit dieses Heizelementes
liegt in dem Bereich zwischen 600 bis 1000 msec. Da das Heizelement mit einem parallellaufenden Widerstandsabfall
schnell abkühlt, können erhebliche Überströme auch während des stationären Betriebes auftreten,
da der Widerstand des Heizelementes zwischen zwei Stromeinschaltungen auf einen Wert absinken kann, der
einen übermäßigen Strom während jedes nachfolgenden Stromschubes bedingt. Deshalb ist ·, um häufige erhebliche
Stromspitzen zu vermeiden, ein sehr schneller Schalter erforderlich, der zur zeitlichen Begrenzung
des übermäßigen Stromes während der Aufheizperiode des Heizelementes die Verwendung kurzer Einschaltzeiten
und kurzer Ausschaltzeiten ermöglicht, um einen unbrauchbaren Widerstandsabfall während des stationären
Betriebszustandes zu vermeiden.
Offensichtlich können die verhältnismäßig langsamen mechanischen Schaltvorgänge der üblicherweise verwendeten
wärmeabhängigen Schalter die schnellen Schaltvorgänge nicht erbringen, die zur Vermeidung eines
übermäßigen Stromes während jedes Stromeinschaltzyklus erforderlich sind. In ähnlicher Weise wurden die ge-
030033/0656
bräuchlichen elektronischen Steuerungen zur Verwendung bei üblichen Heizelementen von Kochgeräten so gestaltet,
daß sie verhältnismäßig lange Ein- und Ausschaltperioden verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Leistungssteuerschaltung
zur Verwendung mit einer Vielzahl von aus MoSi2, Wolfram oder ähnlichem Material', hergestellten
Heizelementen eines Kochgerätes zu schaffen, die die sich wiederholenden Überströme während des Normalbetriebes
minimiert, wobei durch eine koordinierte Steuerung der Stromzufuhr für jedes Heizelement der
von allen Heizelementen gemeinsam entnommene Strom auf einem, so kleinen Wert gehalten wird, daß keine Interferenz
mit der Stromversorgung anderer Haushaltsgeräte auftritt und durch die koordinierte Steuerung der durch
das Kochgerät entnommene Gesamtstrom minimiert ist, wenn eines oder mehrere Heizelemente, die sich auf
Raumtemperatur befinden, eingeschaltet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Leistungssteuerschaltung durch die Merkmale der Ansprüche
1, 19, 22, 32, 37 und 47 gekennzeichnet.
Bei der Leistungssteuerschaltung wird die Ausgangsleistung der Vielzahl von Heizelementen einer elektrisch beheizten
Herdfläche, beispielsweise eines Elektroherdes, elektronisch gesteuert, um für jedes Heizelement eine Wärmemenge
zu erzeugen, die der durch den Benutzer für jedes Heizelement getrennt ausgewählten Leistungseinstellung
entspricht, wobei die Leistungseinstellung aus einer Vielzahl diskreter Leistungseinstellungen auswählbar
ist. Die Heizelemente selbst sind vorzugsweise durch eine schnelle thermische und elektrische Reaktion gekennzeichnet,
wie sie für Heizelemente aus MoSi^ oder Wolfram typisch ist, und werden in Verbindung mit. einer
- 20 BAD ORIGINAL
Glas-Keramik-Herdfläche verwendet. Für jedes Heizelement
ist eine getrennte Eingabeeinrichtung für die Leistungseinstellung,vorzugsweise ein Tastenfeld, vorgesehen. .
Die Leistungssteuerschaltung weist zusätzlich zu der Bedienung von η in einem stationären Betriebszustand
arbeitenden Heizelementen die Bedienung von η weiteren Heizelementen auf, die in zwei zusätzlich verfügbaren
mit "Weichstart"- und "Sofort-Ein"-Modus bezeichneten Betriebsweisen gefahren werden.
Die Heizelemente werden mit jeweils eine Vollschwing'ung des Wechselspannungssignales umfassenden Stromimpulsen
versorgt. Für die individuelle Steuerung der Stromimpulswiederholrate für jedes Heizelement ist eine elektronische
Schaltung verwendet. Die Steuerlogik für jedes Heizelement erzeugt eine eindeutige Stromimpulswiederholrate
für jede durch den Benutzer ausgewählte mögliche Leistungseinstellung.
In einem Speicher wird ein der für das jeweilige Heizelement ausgewählten Leistungseinstellung entsprechendes
digitales Steuersignal gespeichert. Während des stationären Betriebes wird die Stromimpulswiederholrate für
jedes Heizelement durch die Reaktion der Steuerlogik auf das jeweils zugehörige gespeicherte Steuersignal
bestimmt.
Die koordinierte Steuerung der Stromversorgung für'jedes
Heizelement wird durch einen Haupttakt erreicht, der sicherstellt, daß die Steuerlogik für jedes der n-Heizelemente
einmal für jeweils n-Stromeinschaltzyklen durchlaufen wird. Diese Staffelung der Steuerlogikverarbeitung
für jedes Heizelement bewirkt, daß jedes Heizelement gegenüber den anderen Heizelementen um
wenigstens eine Stromschwingung in der Phase versetzt ist.
D30033/0658
-. 21 -BAD ORIGINAL
Diese Art des Betriebes minimiert das Überlappen von Stromeinschaltimpulsen. Somit wird bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel mit vier Heizelementen bei einer Impulswiederholrate von 1/4 oder geringer während jeder
Schwingung der Netzspannung höchstens einem Heizelement ein Stromimpuls zugeführt. Folglich werden,wenn alle
vier Heizelemente im stationären Betrieb mit einer Leistungseinstellung arbeiten, die eine Impulswiederholrate
von T/4 erfordert, während jeder Schwingung der Netzspannung Stromimpulse einem anderen Heizelement
zugeführt, anstatt während einer Schwingung allen vier Heizelementen einen Stromimpuls zuzuführen, so daß alle
vier dann drei Schwingungen mit Strom unbeaufschlagt
sind«
Der "Weichstart"-Modus wird für ein Heizelement immer
dann initialisiert, wenn die Leistungseinstellung für dieses Heizelement von einer "AUS"-Einstellung in eine
andere Leistungseinstellung geändert wird. Arbeitet das Heizelement in dem "Weichstart"-Modus, so wird die
Stromimpulswiederholrate unabhängig von der tatsächlich ausgewählten und in dem Speicher abgespeicherten Leistungseinstellung dadurch gesteuert, daß die zu der tatsächlichen
Leistungseinstellung gehörige Stromimpulswiederholrate
durch eine vorgegebene Stromimpulswiederholrate ersetzt wird. Diese "Weichstarf-Stromimpulswiederholrate
ermöglicht eine maximale Stromzufuhr zu dem kalten Heizelement, ohne daß die .Stromabgabefähigkeit des Netzes
überschritten wird, weil der Widerstand des Heizelementes von seinem verhältnismäßig niedrigen Wert bei Raumtemperatur
auf den verhältnismäßig hohen Wert bei Betriebstemperatur übergeht. Die "Weichstarf'-Uberwachungseinrichtung
für η-Heizelemente verhindert die Stromzufuhr zu allen übrigen Heizelementen, wenn während einer
Schwingung der Netzspannung der Strom für ein in dem "Weichstart"-Modus arbeitendes Heizelement eingeschaltet
30 033/06SI
BAD ORIGINAL - 22 -
ist. Folglich wird ein von dem Gerät entnommender übermäßiger Gesamtstrom aufgrund von einem oder mehreren
in dem transienten "Weichstart"-Modus arbeitenden Heizelementen vermieden. Nachdem eine vorbestimmte Zeit
vergangen ist, beendet die Leistungssteuerschaltung den "Weichstarf'-Betriebszustand und initialisiert
einen "Sofort-Ein"-Betriebszustand.
Der Zweck des "Sofort-Ein"-Betriebszustandes liegt darii
eine nahezu sofortige optische Anzeige für den Benutzer in Form eines Aufglühens des Heizelementes dafür zu
geben, daß das Heizelement aus der "AUS"-Einstellung in eine andere Leistungseinstellung umgeschaltet wurde.
In dem "Sofort-Ein"-Betriebszustand wird für eine vorbestimmte Zeit die Stromimpulswiederholrate für die
tatsächliche Leistungseinstellung durch die Stromimpulsrate für die maximale Leistungseinstellung ersetzt, wodurch
das Heizelement sofort nach der Beendigung des "Weichstart"-Modus hell aufglüht. Der "Sofort-Ein"-Modus
wird beendet, ehe nennenswerte Energie auf die Herdfläche übertragen ist, um so eine Überhitzung
zu vermeiden, falls die niedrigste Leistungseinstellung ausgewählt ist. Nachdem für den "Sofort-Ein"-Betriebszustand
eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, beendet die Leistungssteuerschaltung diesen Betriebszustand
und die Stromimpulswiederholrate kehrt zu der tatsächlich ausgewählten Stromimpulswiederholrate zurück,
womit der stationäre Betriebszustand gestartet wird. Es ist außerdem eine Vorkehrung getroffen, um vorzeitig
den "Sofort-Ein"-Betriebszustand zu beenden, wenn währen dieses Betriebes die Leistungseinstellung auf eine niedr
gere Leistungseinstellung umgeschaltet wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Leistungssteuerschaltung
ergibt ein lieferfähig programmierter Mikroprozessor die Steuerlogik. Darüberhinaus ist ein
030033/0658
- 23 -BAD ORIGINAL
alternatives Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem eine Steuerlqjik verwendet wird, die diskrete logische
Schaltungen verwendet.
Die Leistungssteuerschaltung kann somit vorteilhaft zur Steuerung mehrerer Heizelemente, die aus MoSi2, Wolfram
oder ähnlichen Materialien hergestellt sind, verwendet werden und minimiert durch elektronische Steuerung das
erneute Auftreten von überströmen während des normalen Betriebs« Außerdem ist damit die Steuerung von Heizelementen
möglich, die einen verhältnismäßig hohen (über dem normalen Haushaltsmaximum) liegenden Strom beim Einschalten
mit Raumtemperatur ziehen. Durch das schnelle Schalten wird die Steuerung der einzelnen Heizelemente
koordiniert und der gesamte von den diversen Heizelementen gezogene Scheitelstrom während des stationären Betriebes
minimiert, um die Interferenz mit anderen Haushaltsgeräten zu verringern. Hierzu sind die Ströme der einzelnen
Heizelemente um wenigstens einen Zyklus gegeneinander in der Phase versetzt. Weil während einer ersten vorbestimmten
Zeit einem kalten Heizelement unabhängig von der ausgewählten Leistungseinstellung der Strom entsprechend dem "Weichstart
"-Modus zugeführt wird, wird eine anfängliche Stromüberlastung dieses Heizelementschaltkreises verhindern,
wobei gleichzeitig die Stromzufuhr zu den anderen Heizelementen gesperrt ist, wenn ein Heizelement in dem "Weichstart"
Modus arbeitet« Hierdurch wird eine Stromüberlastung des Gerätes vermieden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Herdfläche mit einer Vielzahl von Heizelementen mit der Leistungssteuerschaltung gemäß
der Erfindung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 ein verallgemeinertes Blockdiagramm für ein Kochgerät mit einer Leistungssteuerschaltung
gemäß der Erfindung,
030 033/0658
- 24 -
Fig. 3 Stromverläufe, die zu verschiedenen durch den
Benutzer auswählbaren Leistungseinstellungen gehören,
Fig. 4 die Staffelung, in der die Stromimpulse bei der Leistungsein stellung 5 jedem der vier
Heizelemente zugeführt werden,
Fig. 5A das Blockdiagramm der Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 5B ein erweiteres Blockdiagramm einer der Steuerlogikschaltungen
des Blockdiagrammes nach Fig. 5A,
Fig. 6 die jedem der vier Heizelemente zugeführten Stromimpulse, wenn eines von ihnen in dem "Weichstart"-Modus
und die anderen drei auf der Leistungseinstellung 7 arbeiten,
Fig. 7 das Blockdiagramm der Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung mit einem Mikroprozessor
als Kern,
Fig. 8 die Querbeziehungen zwischen den unterschiedlichen Programmroutinen nach den Fig. 9 bis
17,
Fig. 9 Flußdiagramme der Netz einschalt-, Abfrage-, 1S Eingabedaten-, Vergleichs-, Leistungssteuer-,
Leistungsvergleich-, Nul^-Durchgangs-, Ausgangs- und Shiftroutinen,
Fig*18A weitere Einzelheiten des Tastenfeldes und des
Digital-Signalgenerators für das Ausführungsbeispiel der Leistungsteuerschaltung gemäß
der Erfindung mit logischen Bauelementen gemäß Fig. 5A in einem Blockdiagramm,
030033/065Ö
- 25 -
Fig„18B das Logikdiagramm des Haupttaktes nach Fig. 5A
für das Ausführungsbeispiel der Leistungssteuerschaltung
gemäß der Erfindung mit diskreten logischen Bauelementen e
Fig»19 das Logikdiagramm des Speichers und der Testeinrichtung
nach Fig» 5B für das Ausführungsbeispiel der Leistungssteuerschaltung gemäß der
Erfindung mit diskreten Logikbauelementen,
Fig.20 das Logikdiagramm des Steuerwortgenerators nach
Figo 5B für das Ausführungsbeispiel der Leistungssteuerschaltung
gemäß der Erfindung mit diskreten Digital-Bauelementen,
Fig·21 das Logikdiagramm des "Weichstart"-Flipflops„
des "Weichstart"-Timers, des "Sofort-Ein"-Flipflops
und des "Sofort-Ein"-Timers nach Fig= 5B für die Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung mit diskreten Logikbauelementen
,
Fig.22 das Logikdiagramm der Ausgangslogik nach Fig. 5A
für die Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung mit diskreten Logikbauelementen,
Fig.23 das Logikdiagramm der Sperrlogik nach Fig. 5A
für die Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung mit diskreten Logikbauelementen und
Fig„24 das Zeitdiagramm für die verschiedenen in der
Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung mit diskreten digitalen Bauelementen auftretenden
Zeitsteuersignale.
- 26 -
930033/065
Insgesamt geht es hier um die koordinierte Steuerung der Leistungsabgabe von mehreren Widerstandsheizelementen,
und zwar um ein Steuersystem zur Steuerung der Kochtemperatur einer Glas-Keramik-Herdfläche oder
-Kochplatte mit mehreren Widerstandsheizelementen, die aus MoSi2/Wolfram oder anderem Material mit ähnlichen
thermodynamischen und elektrischen Eigenschaften hergestellt sind, wo bei die Leistungsabgabe jedes der Heizelemente durch
eine offene Steuerschleife gesteuert ist.
Hierbei wird die Kochtemperatur durch eine Steuerung der Impulswiederholrate der jedem Heizelement zugeführten
Stromimpulse gemäß der Leistungseinstellung geregelt, die von dem Benutzer aus einer Vielzahl
diskreter Leistungseinstellungen für jedes Heizelement getrennt auszuwählen ist. Es gibt einen Bereich
diskreter Leistungseinstellungen, der einen zweckmäßigen Kochtemperaturbereich umfaßt, wobei jeder Leistungseinstellung eine spezielle Stromimpulswiederholrate zugeordnet
ist. Die(Steuerung jedes Heizelementes ist
mit denen der anderen Heizelemente insoweit verknüpft, daß jedes Heizelement für eine ganze Anzahl von Zyklen
außerhalb der Einschaltphase der übrigen Heizelemente arbeitet.
Die Steuerung kennt drei Arbeitszustände, nämlich den gleichbleibenden Betrieb, den weichen Start und den "Sofort
EIN"-Modus. Der weiche Start wird verwendet, wenn ein auf oder in der Nähe der Raumtemperatur liegendes
Heizelement das erstemal eingeschaltet wird, um eine vorübergehende Überlastung der Stromabgabefähigkeit
der Stromversorgung für dieses Heizelement zu vermeiden. Wie oben erwähnt, liegt der Widerstand eines aus MoSi-
oder Wolfram hergestellten Heizelementes bei Raumtemperatur größenordnungsmäßig um den Faktor 10 unter
dem Widerstand bei der Arbeitstemperatur. Deshalb ist
030033/0656 - 27 -
BAD ORIGINAL
3 O O 3 ΛΓ 5
bei diesem Arbeitsbetrieb,, um eine anfängliche tinschaltstromüberlastung
zu vermeiden, eine vorbestimmte Stromimpulswiederholrate
vorgesehen, die unabhängig von der tatsächlichen Leistungseinstellung ist» Bekanntlich können verhältnismäßig
große Stromimpulse mit kurzer Dauer hingenommen werden, ohne daß Sicherungen herausfallen oder
Leistungstransxstoren zerstört werden.Folglich wird das Problem der Stromüberlastung dadurch bewältigt,
daß die Dauer der Stromimpulse begrenzt ist und die Impulse einen entsprechenden zeitlichen Abstand voneinander
aufweisen. Jedoch ist es auch wünschenswert, das Heizelement schnell auf die Arbeitstemperatur zu bringen,
um auf diese Weise die Dauer des Zeitintervalles mit einem verhältnismäßig geringen Widerstand des Heizelementes
und den daraus resultierenden hohen Stromspitzen zu minimierenο Ein kurzer zeitlicher Abstand der Stromimpulse
bringt die Heizelemente schneller auf die Arbeitstemperatur . Demgemäß ist eine Impulswiederholrate
erwünscht, die einen optimalen Kompromiß zwischen diesen widerstreitenden Überlegungen ergibt. Die unten im
einzelnen beschriebene Impulswiederholrate für einen weichen Start wurde empirisch bestimmt und orgibt einen
befriedigenden Kompromiß.
Wie den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, ist es zweckmäßig, den weichen Start immer dann zu verwenden,
wenn ein kaltes (auf Raumtemperatur) Heizelement eingeschaltet werden soll. Da die Steuerung keine Temperaturfühler
verwendet, ist ein anderer Weg zur Erkennung eines kalten Heizelementes erforderlich. Es wird
daran erinnert, daß Hetzelemente aus MoSi2 oder Wolfram
sehr schnell warm werden und abkühlen. Praktisch bedeutet dies, daß, wenn eine Stromabschaltung durch den Bedienenden
ausgewählt ist, das Heizelement so schnell auskühlt, daß es bis auf Raumtemperatur abgekühlt ist
- 28 -
030033/0656
:/ BAD ORIGINAL
:/ BAD ORIGINAL
(das Heizelement und nicht die gläserne Herdfläche),
ehe der Bedienende physisdi eine andere Einstellung auswählen kann. Somit gibt das Vorliegen eines
AUS-Wählzustandes den ausreichenden Hinweis, daß das
Heizelement auf Raumtemperatur ist. Demgemäß wird der weiche Start immer dann verwendet, wenn die Steuerung
eine Änderung der Leistungseinstellung erkennt, die von einem-AUS-Wählzustand in einen anderen Leistungszustand
übergeht.
Obwohl die in diesem Betriebszustand verwendete Impulswiederholrate
den durch das jeweilige Heizelement entnommenen Strom während der vorübergehenden Aufheizperiode
innerhalb brauchbarer Grenzen hält, kann es geschehen, daß wenn andere Heizelemente gleichzeitig arbeiten,
insbesondere wenn sie mit höheren Leistungseinstellungen arbeiten, die Hinzunahme der vorübergehenden,
zu der Stromentnahme durch die anderen Heizelemente hinzukommenden Stromspitzen für das im Weichstart-Betriebszustand
arbeitende Heizelement bewirken kann, daß der gesamte von dem Gerät entnommene Strom, und zwar entweder
als Augenblickswert oder als Mittelwert, die akzeptierbaren Grenzen übersteigt. Deshalb ist eine
Vorkehrung getroffen, um während eines Stromzyklus,bei dem ein Stromimpuls einem in dem Weichstart-Betriebszustand
arbeitenden Heizelement zugeführt wird, die Stromzufuhr zu allen übrigen Heizelementen gesperrt
ist. ·
Der "Sofort Ein"-Betriebszustand ist dazu verwendet, um vorteilhaft die Tatsache auszunutzen, daß Heizelemente
aus MoSi2 oder Wolfram beim Einschalten mit der vollen
Leistung nahezu sofort hell glühen. Bei dem "Sofort Ein"-Betriebszustand
wird kurzfristig die der tatsächlichen Leistungseinstellung entsprechende Impulswiederholrate
durch die maximale Stromimpulswiederholrate ersetzt,
030033/065Ö
- 29 -
BAD ORIGINAL
30034-.5
damit das Heizelement mit ausreichender Stärke aufleuchtet, um durch die Herdfläche hindurch von dem
Benutzer optisch wahrnehmbar zu sein. Dieser Betriebszustand ist auf den Weichstart-Betriebszustand unmittelbar
folgend vorgesehen, um dem Benutzer eine optische Anzeige zu liefern, daß das Heizelement eingeschaltet
ist ο Obwohl das Heizelement selbst auch bei den niedrigsten, in dieser Steuerung verwendeten Leistungseinstellungen
sichtbar glüht, filtern oder schwächen die optischen Eigenschaften der üblicherweise verwendeten Glas-Keramik-Kochoberfläche
die sichtbare Strahlung bei kleinen Leistungseinstellungen in einem solchen Maße, daß bei
diesen niedrigeren Leistungseinstellungen von dem Benutzer das. Glühen durch die Kochoberfläche nicht leicht
wahrnehmbar ist.
In der Praxis ist die Dauer des Weichstart^-Betriebszustandes
so kurz, daß die Verzögerung zwischen der Auswahl der Leistungseinstellung durch den Benutzer und
dem Erscheinen des Aufglühens kaum erkennbar ist. Für den Benutzer scheint das Heizelement im wesentlichen
sofort nach einem Wechsel der Leistungseins\ellung aus einem AUS-Zustand in einen anderen Leistungszustand
aufzuglühen. Nach einem vorbestimmten Intervall mit einer etwas willkürlichen Dauer (etwa 8 1/2 see wurden
als befriedigend angesehen) wird dieser Betriebszustand automatisch beendet, wobei die Dauer dieses Zeitintervalles
nur der offensichtlichen Beschränkung unterliegt, daß eine verlängerte Zufuhr der vollen Leistung zu dem
Heizelement die Temperatur der verhältnismäßig langsam reagierenden Gläs-Keramik-Kochflache soweit anheben
kann, daß sie die Temperatur übersteigt, die zu der von dem Benutzer gewählten Leistungseinstellung gehört.
- 30 -
0 033/0656
BAD ORIGINAL
Außerdem ist eine Vorkehrung getroffen, um umgehend den "Sofort Ein"-Betriebszustand zu beenden, falls
die Leistungseinstellung auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, ehe die für diesen Betriebszustand
vorgesehene Zeit abgelaufen ist.
Wie der Name bereits sagt, folgt der stationäre Betrieb diesen anfänglichen, vorübergehenden Betriebszuständen.
Während des stationären Betriebes wird die zu der tatsächlichen, durch den Benutzer ausgewählten Leistungseinstellung gehörige Impulswiederholrate verwendet.
Das System arbeitet zu jedem Zeitpunkt in diesem stationären Betriebszustand mit Ausnahme des kurzen Intervalles,
das einer Änderung der Leistungseinstellung von der Aus-Einstellung in eine andere Leistungseinstellung
folgt. Ein Wechsel der Leistungseinstellung aus einer "Nicht AUS"-Einstellung in eine andere "Nicht AUS"-Einstellung
führt zu einem Wechsel der Impulswiederholrate, die zu der neuerlich ausgewählten Leistungseinstellung
gehört, wobei kein vorübergehender Ersatz dieser Impulswiederholrate verwendet wird.
Wie oben beschrieben, gehören zu jedem Heizelement ein eigenes Tastenfeld für die Auswahl der Leistungen 1 bis
7. Somit kann die Leistungseinstellung für jedes Heizelement von dem Benutzer unabhängig frei eingestellt
werden. Jedoch wird die Weitergabe der Eingabeinformation von dem durch den Benutzer betätigten Tastenfeld zu der
Steuerlogik so koordiniert, daß die Steuerung jedes Heizelementes wenigstens eine und höchstens drei Stromzyklen
aus der Phase mit jedem der anderen drei Heizelemente ist. Dies spreizt oder staffelt die Stromspitzendes
durch das Gerät entnommenen Gesamtstromes über ein vier Zyklen umfassendes Steuerintervall, so daß der
durch das Gerät bei jedem Zyklus entnommene Spitzenstrom verringert ist.
030033/0656 " 31 "
BAD ORIGINAL
3 003 4 υ
In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen durchweg ähnliche oder entsprechende Bauelemente.
In Fig. 1 ist eine Herdfläche, eine Steuertaftel und
eine Anzeigetafel eines Elektroherdes 7 veranschaulicht, der eine im wesentlichen horizontale Glas-Keramik-Herdfläche
9 aufweist. Strahlenförmige Muster 11 kennzeichnen
die relative seitliche Lage jedes von vier (nicht gezeigten) Oberflächenheizelementen,die unmittelbar
unter der Herdfläche 9 angeordnet sind. Die Steuer- und Anzeigetafel 12 enthält für jedes Heizelement
einen vollständigen Satz kapazitiver Berührungsschaitertasten 5 und eine Leuchtdioden-7-Segcment-Digitalanzeige«
Fig. 2 veranschaulicht schematisch das gemäß der Erfindung zu steuernde System. Jedes der vier, vorzugsweise aus
MoSi2 oder Wolfram hergestellten Widerstandsheizelemente
ist über Netzleitungen L1 und N sowie einen der Triacs 3a bis 3d und einen strombegrenzenden Trennschalter
6 mit dem Haushaltsnetz von 120 V 60 Hz Wechselstrom verbunden, wobei die Heizelemente 1a bis 1d parallel
zueinander angeordnet sind. Die Triacs 3a bis 3d sind von gewöhnlicher Bauart und können den Strom in jeder
Richtung, gleichgültig welche Polarität die Spannung an ihren Hauptanschlüssen 3(1) und 3(2) aufweist, leiten,
wenn sie entweder durch eine positive oder eine negative, den Gateanschlüssen 3(3) zugeführte Spannung getriggert
werden. Um die Verdrahtung gegen übermäßigen Strom zu schützen, sind die gebräuchlichenTrennschalter 6 vorgesehen.
Jeder Trennschalter 6 öffnet, wie dies für diese Geräte üblich ist, den Stromkreis, sobald der mittlere
Strom für ein beschränktes Zeitintervall den Nennwert übersteigt, wobei die Trennschalter jedoch Stromimpulse
mit hohen Scheitelwerten zulassen, wenn diese nur sehr kurze Zeit dauern und zeitlich einen genügend
Ü0G33/065S - 32 -
BAD ORIGINAL
weiten Abstand voneinander haben/ damit der Strommittelwert
so begrenzt ist, daß er kleiner ist als es für die Auslösung des Trennschalters erforderlich ist. Die
Steuerung 4 regelt die den Heizelementen 1a bis 1d zugeführte Leistung, indem sie die Rate steuert, mit der ge*
maß den gewählten,Leistungseinstellungen, die für jedes
Heizelement über.das.Tastenfeld.5 durch den Benutzer eingege
ben sind, den Gateanschlüssen,3(3), Torimpulse zugeführt,
werden. Die aus Tasten gebildeten und mit S/U1 bis S/U4 bezeichneten Spalten liefern die Steuereingaben
für die Heizelemente 1a bis 1d.
Bei dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die den Heizelementen 1a bis-1d zugeführten Stromimpulse
Vollwellen mit 120 V und 60 Hz Wechselstrom. Jedoch können in gleicher Weise auch Stromimpulse mit abweichenden
Frequenzen und Spannungen verwendet werden. Es können ebenfalls zur Stromversorgung Halbwellen eingesetzt
werden.
Wie oben angedeutet,, sind eine Vielzahl unterschiedlicher
Leistungseinstellungen vorgesehen, von denen jede Leistungseinstellung zu einer speziellen Stromimpulswiederholungsrate
gehört. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind neun Leistungseinstellungen,
einschließlich der Einstellung EIN und AUS/für jedes
Heizelement 1 vorhanden. Die Tabelle 1 zeigt die Impulswiederholungsrate
und die Heizleistung, die zu jeder Leistungseinstellung gehört, jeweils ausgedrückt in
Prozenten der Gesamtleistung.
- 33 -
030033/0656
| Tabelle I | Ausgangs | Steuersignalcode | Y2 | Y3 | Y4 | |
| Leistungs- | Stromimpuls-* | leistung % | Y1 | 0 | O | 1 |
| einstellung | Wiederholungsrate | 4 | 0 | O | 1 | 0 |
| 1. (η = 4) | 1/64 | 8 | O | 0 | 1 | 1 |
| 2 (η· = 3) - | ■■'■ 1/32 | 13 | O | 1 | O | O |
| 3 in = 2) | ',.· 1/16- | 22 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 4 (η:= Ι)./ | ;, ι/8· | 35 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 5 | 1/4 . | 60 | O | 1 | 1 | 1 |
| 6 : ;.-■ | • 1/2 : | 100 | 0 | O | 0 | 0 |
| 7 -■■.■■" ζ Λ | : t/i- | - | 1 | 0 | 0 | 1 |
| aus; - ■ | 1 | |||||
| EIN : ■.-■:■ | ||||||
Die Signale a bis g nach Fig. 3'entsprechen der dem
Heizelement 1 bei jeder Leistungseinstellung 1 bis 7. zugeführten Spannung. Das Signal h entspricht dem .insgesamtverfügbaren
Spannungsverlauf„ Die Impulse mit
eingeschalteter Spannung sind durch ausgezogene Linien wiedergegeben, während diejenigen Schwingungen-des Eingangssignales,
zu. denen der Triac nichtleitend ist, gestrichelt veranschaulicht sind.
:Wie-in Tabelle 1 und; Fig. 3 gezeigt ist, variieren die
Impulswiederholungsraten von einer Impulswiederholungsrats von 1/64, d.h. einem Stromimpuls pro 64 Stromschwingungen
bei der Leistungseinstellung 1, nämlich der kleinsten "Nicht Aus"-Leistungseinstellung bis auf eine.Wiederholungsrate
von 1/1 , d.h. einem Stromimpuls bei jeder Schwingung für die'Leistungseinstellung' 7, nämlich der
maximalen Leistungseinstellung. Beispielsweise führt die Wähl der Leistungseinstellung 3 für ein Heizelement
1 zu dem Spannungssignal (c) nach Fig, 3, das einer ImpulswiederhoIrate von 1/16 entspricht, mit der
das ausgewählte Heizelement versorgt wird.
34 -
Fig. 4 zeigt den Signalverlauf der den vier Heizelementen zugeführten Spannungen, wenn alle vier Heizelemente
in dem stationären Betriebszustand mit der Leistungseinstellung 5 arbeiten, die eine Impulswiederholrate
von 1/4 erfordert. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß jedes Heizelement wenigstens
einen Stromimpulszyklus gegenüber der Phase jedes anderen Heizelementes versetzt ist. Folglich ist, obwohl
alle vier Heizelemente eingeschaltet sind, der von dem Gerät entnommene maximale Gesamtscheitelstrom
gleich dem Scheitelstrom der von einem einzelnen Heizelement entnommen wird. Ohne diese Eigenschaft des
gestaffelten Betriebs könnte es geschehen, daß der maximale Scheitelstrom viermal so groß wie dieser
Wert wäre, was geschehen würde, wenn die Stromimpulse während derselben Schwingung allen vier Heizelementen
zugeführt werden. Zusätzlich zu dem sich hieraus ergebenden hohen Scheitelstrom würde diese Stromspitze
von drei Schwingungen gefolgt werden, in denen die Heizelemente abgeschaltet sind. Dies könnte zu einem
unerwünschten sichtbaren Flackern der Hausbeleuchtung führen, wobei dieses Phänomen bei kleinen Leistungseinstellungen wegen der niedrigen Impulswiederholungsrate
der Stromimpulse noch ausgeprägter sein könnte.
Die koordinierte Steuerung, die dieses Staffelungsverhalten
ergibt, wird dadurch erreicht, daß die Steuerlogik nur für ein Heizelement je Zyklus sequentiell
wiederkehrend durchgelaufen wird und folglich die Steuerlogik für jedes einzelne Heizelement einmal pro
vier Zyklen durchlaufen wird.
Bei der Ausführung der verschiedenen Impulswiederholungsraten trifft das Steuersystem 4 nur für eines der vier
Heizelemente 1(a) bis 1(d) je Schwingung der Netzspannung,
im folgenden als Steuerintervall bezeichnet, eine Steuer-
030033/06S6 " 35 "
entscheidung. Folglich wird für jedes einzelne Heizelement einmal pro vier Steuerintervalle eine Steuerentscheidung
getroffen= Diese vier SteuerIntervalle lange Periode ist im folgenden mit Steuerperiode bezeichnet.
Die richtige Ausführung der Impulswiederholungsraten erfordert, daß eine Entscheidung über
eine Triggerung, d.h. die Entscheidung, ob dem jeweiligen
Heizelement 1(a) bis T(d) ein Stromimpuls zugeführt oder nicht zugeführt werden soll, am Beginn
jedes Steue'rintervalles getroffen werden muß. Dies wird durch eine Steuerentscheidung erreicht, die durch
ein 4-Bit-bigital-Steuerwort gekennzeichnet ist, indem der Zustand jedes Bits eine Entscheidung repräsentiert,
ob dem zugehörigen.Heizelement ein Stromimpuls zugeführt wird oder nicht. Durch sequentielles
Prüfen eines jeweils anderen Bits dieses Steuerwortes innerhalb jedes Steuerintervalls der Steuerperiode
wird für jedes Steuerintervall eine Triggerentscheidung erhalten. Die Steuerentscheidung besteht somit
tatsächlich aus vier Triggerentscheidungen, die gleichzeitig oder parallel einmal innerhalb jedes der vier
Steuerintervalle getroffen werden, jedoch sequentiell oder seriell als eine Triggerentscheidung je Steuerintervall
ausgeführt werden. Während jedes Steuerintervalles wird ein Bit jedes der Steuerworte für das jeweilige
Heizelement abgefragt. Die Entscheidung, einen Stromimpuls einem speziellen Heizelement zuzuführen,
wird dadurch ausgeführt, daß dem Gate des jeweils zugehörigen Triacs 3(a) bis 3 (d) ein Triggerimpuls zugeführt
wird. Wenn die Entscheidung lautet, keinen Stromimpuls zuzuführen, wird der zugehörige Triac 3 (a) bis
3(d)' nicht getriggert und bleibt somit während des nächsten Steuerintervalles gesperrt»
- 36 -
I30Q33/Ö6S
Die Triggerung der Triacs 3(a) bis 3(d) ist, wie
üblich, mit dem positive Steigung aufweisenden Null-Durchgang des Netzspannungssignales synchronisiert,
um die Triaczuverlässigkeit zu verbessern und die elektromagnetische Interferenz zu minimieren, die sich
aus dem Schaltübergang ergibt.
Das Steuersystem 4 nach Fig. 5A enthält vier untereinander
gleiche Steuerlogiknetzwerke 4(a) bis 4 (d), von denen jedes abhängig von der Benutzereingabe über das
Tastenfeld 5 Steuerworte erzeugt. Jedes der Steuerlogiknetzwerke 4 (a) bis 4 (d) ist eindeutig nur einer aus Tasten
gebildeten Spalte des Tastenfeldes 5 und einem der Triacs 3(a) bis 3(d) zugeordnet, d.h. die Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) erzeugen zur Steuerung der Stromimpulswiederholrate für die Heizelemente 1(a) bis
1 (d) (Fig. 2) Steuerworte, und zwar in Abhängigkeit von der Eingabe der vom Benutzer ausgewählten Leistungseinstellung mit Hilfe der Spalten S/U1 bis S/U4 des
Tastenfeldes 5 (Fig. 2).
Wie bereits erwähnt, wird einmal für jeweils vier Steuerintervalle
ein 4-Bit-Steuerwort für das jeweilige Heizelement 1 (a) bis 1 (d) erzeugt, wobei die vier Steuerintervalle enthaltende
Periode, wie gesagt, als Steuerperiode bezeichnet ist.
Jedes der Steuerworte wird in der Stromsteuerlogik 24 in einem eigenen
Speicherregister gespeichert. Die Bits des Steuerwortes werden nacheinan·
der, beginnend mit dem höchstwertigen BIt7 bis hin zu dem
niedrigstwertigen Bit bitweise pro Wort geprüft, so daß am Beginn jedes Steuerintervalles insgesamt vier Bits
überprüft sind. Der Zustand des geprüften Bits entscheidet, ob der Strom zu dem zugehörigen Heizlement während
des Steuerintervalles eingeschaltet werden soll.
Während eines von jeweils vier Steuerintervallen wird jeweils
030033/0666
• - 37 -
ein spezielles Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) durchgegangen,
während die die durch die Logiknetzwerke 4(a) bis 4(d) erzeugten Steuerworte speichernde Ausgangslogik
24 einmal pro Steuerintervall durchlaufen wird. Diese zeitliche Zuordnung ist durch einen Null-Durchgangsdetektor
10 und einen Haupttakt 12 synchronisiert. Der Null-Durchgangsdetektor 10 enthält eine gebräuchliche
Schaltung, die das 60 Hz Wechselspannungssignal überwacht und bei ins Positive gehendem wull-Durchgang der
Netzspannung einen Null-Durchgangsimpuls erzeugt, der, wie in Fig. 3 bei i veranschaulicht, zu der Erzeugung
eines Null-Durchgangsimpulses am Beginn jeder Netzspannungsschwingung führt. Diese Null-Durchgangsimpulse werden
der Äusgangslogik 24 und-dem Haupttakt 12 zugeführt.
In der Funktion bedeutet dies, daß der Null-Durchgangsimpuls in der Ausgangslogik 24 den Zustand der Testbits
an die Ausgangsanschlüsse des Ausgangsnetzwerks 24 bringt.
Der Haupttakt 12 arbeitet als 2-Bit-Ringzähler mit vier
Ausgangsleitungen 12(a) bis 12 (d), von denen jede einem Zählerinhalt entspricht» Der Haupttakt 12 zählt die
Null-Durchgangsimpulse des Null-Durchgangsd2tektors 10
und liefert einen Sperrimpuls an der Ausgangsleitung, die zu dem aktuellen Zählerstand gehört. Somit wird
aufeinanderfolgend an jedem Ausgang einmal für jeweils vier Null-Durchgänge ein Freigabeimpuls erzeugt. Die
Äusgangsleitungen 12 (a) bis 12(d) sind mit dem jeweils
zugehörigen Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) verbunden«
Das Erscheinen eines Freigabesignales an einem Eingang eines d.er genannten Steuerlogiknetzwerke 4 (a) bis
4(d) initialisiert den Logikzyklus,durch den ein Steuerwort
erzeugt wird» Auf diese Weise gibt der Haupttakt nacheinander die Steuerlogiknetzwerke 4(a) bis 4(d)
frei,, wobei jeweils ein Steuerlogiknetzwerk 4 (a) bis
4 (d) am Beginn jedes Steuerintervalles in Abhängigkeit von den Null-Durchgangsimpulsen des Null-Durchgangs-
• - 930033/06Si _
BAD ORIGINAL
detektors 10 freigegeben ist.
Jedes der Steuerlogiknetzwerke 4 (a) bis 4(d) erzeugt
zusätzlich zu dem Steuerwort ein Tastenfeldabtastsignal und ein Weichstart-Ausgangssignal . Das Tastenfeldabtastsignal
wird derjenigen Spalte von Tasten des Tastenfeldes 5 zugeführt, die zu dem jeweiligen Steuerlogiknetzwerk
4(a) bis 4(d) gehört, um festzustellen, ob über diese Spalte ein Benutzereingabesignal eingegeben
ist. Auf diese Weise wird jede Spalte während desjenigen Steuerintervalles, zu dem das zugehörige
Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) freigegeben ist, abgetastet.
Folglich wird jede Spalte einmal pro Steuerperiode, d.h. einmal alle vier Steuerintervalle, .abgetastet.
Das Ausgangssignal des Tastenfeldes 5 liefert an den Decoder 50 eine Abtastinformation. Der Decoder
50 wandelt das Eingangssignal von dem Tastenfeld 5 in eine binärcodierte Dezimalzahl (BCD) und gibt das
decodierte Signal an die Eingänge aller vier Steuerlogiknetzwerke 4 (a) bis 4(d) weiter. Jedoch reagiert
während eines Steuerintervalles nur eines der Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) auf dieses Eingangssignal,
und zwar das Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d), das während des jeweiligen Steuerintervalles durch den
Haupttakt 12 freigegeben ist.
Das "Weichstart"-Ausgangssignal jedes zugehörigen Steuerlogiknetzwerkes
4(a) bis 4(d) gelangt an ein Sperrlogiknetzwerk
22. Der Zustand dieses Ausgangssignales gibt an, ob das zugehörige Heizelement in dem "Weichstart"~
Arbeitszustand arbeitet. Falls keines der Heizelemente in dem "Weichstart"-Betriebszustand ist, durchläuft das
Ausgangssignal der Ausgangslogik 24 für jedes Heizelement 1 (a)bis 1 (d)
unverändert das Sperrlogiknetzwerk 22 und gelangt über
Triactreiberschaltungen 26 zu den entsprechenden Triacs
3(a) bis 3 (d). Für den Fall, daß sich jedoch eines oder
030033/0656
- 39 -
mehrere Heizelemente in dem "Weichstart"-Modus befinden,
sperrt das Sperrlogiknetzwerk 22 die Triggerung aller übrigen Triacs 3(a) bis 3(d) während desjenigen Steuerintervalles,
zu dem der Triac in den Leitzustand gebracht ist, der zu dem in dem "Weichstarf'-Modus arbeitenden
Heizelement gehört.
Figo 6 zeigt die Spannungsverläufe aller vier Heizelemente,
wenn eines der Heizelemente in dem "Weichstarf'-Modus arbeitet, während die übrigen drei Elemente im stationären
Modus mit der L'eistungseinstellung 7 arbeiten. Fig, 6 veranschaulicht, daß die Stromzufuhr zu den drei in
dem stationären Modus arbeitenden Heizelementen während desjenigen.Zyklus gesperrt ist, in dem der Strom für das
in dem "Weichstarf'-Modus arbeitende Heizelement eingeschaltet ist.
Fig. 5B zeigt stellvertretend für die Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) weitere Einzelheiten des Steuerlogiknetzwerkes
4 (a). Von dem Timer 15 werden Taktsignale zur Synchronisierung des Durchtaktens des Steuerlogiknetzwerkes
4(a) erzeugt. Ein erster Taktimpuls wird in den Decoder 50 eingespeist, und zwar um diesen zu
normieren und zum Empfang des nächsten Eingangssignales von dem Tastenfeld 5 vorzubereiten. Dann wird von dem
Takt 15 ein Abtastimpuls erzeugt, der der zu dem Steuerlogiknetzwerk 4(a) gehörenden Spalte S/U1 des Tastenfeldes
5 zugeführt wird. Dieser Abtastimpuls veranlaßt den Ausgang des Tastenfeldes 5, den Zustand der Tasten
in dieser Spalte wiederzugeben. Wenn eine Taste betätigt ist, identifiziert das Ausgangssignal des Tastenfeldes
5 die ausgewählte Leistungseinstellung; wenn keine Taste betätigt ist, zeigt das Ausgangssignal des Tastenfeldes
5 eine leere Eingabe an. Der Decoder 50 verschlüsselt das Ausgangssignal von dem Tastenfeld 5 in ein BCD-Signal,
das zu einem Speicher 18 übertrangen wird. Der Speicher
BAD ORIGINAL
- 40 -
enthält eine (nicht dargestellte) temporäre Speicherzelle KB sowie eine . (ebenfalls nicht dargestellte)
permanente Speicherzelle PM zur Speicherung der Daten. Das neuerlich eingegebene digitale Steuersignal des
Decoders 50 wird zunächst der mit KB bezeichneten temporären Speicherzelle abgespeichert/ die durch
ein Torsignal von dem Takt 15 freigegeben ist. Nachdem dieses abgespeicherte Signal in einer noch zu beschreibenden
Weise durch eine Testeinrichtung 30 überprüft ist, kann das in der Zelle KB gespeicherte Signal
(abhängig von der unten erläuterten überprüfung) in die permanente Speicherzelle PM des Speichers über-,
tragen werden, in der es solange unbegrenzt aufbewahrt wird, bis es durch ein Steuersignal ersetzt wird, das
einer nachfolgend ausgewählten Leistungseinstelung entspricht.
Die Testeinrichtung 30 überwacht die in der Zelle KB gespeicherten Eingangsdaten, um festzustellen, ob das
Eingangssignal eine leere Eingabe, d.h. keine neue Eingabe, eine "AUS"-Einstellung, eine "EIN"-Einstellung
oder eine der Leistungseinstellungen 1 bis 7 darstellt. Wenn eine leere Eingabe erkannt ist, bleibt der Inhalt
der Speicherzelle PM unverändert und die Steuerlogik fährt gemäß der vorher eingegebenen und in der
Zelle PM gespeicherten Einstellung fort. Wenn von der Testeinrichtung 30 eine neue Eingabe erkannt ist, bei-'
spielsweise eine "AUS"-Einstellung, wird das Datum bei der Adresse PM abgespeichert und ersetzt die vorher
eingegebene Einstellung.
Falls jedoch entweder eine "EIN"-Einstellung oder eine der Leistungseinstellungen 1 bis 7 erkannt ist, wird
eine zusätzliche überprüfung auf den Inhalt der Speicherzelle PM durchgeführt, ehe der Inhalt von KB nach PM
übertragen wird, um festzustellen, ob ein transienter
030Ö33/06S6
- 41 -
Modus begonnen oder beendet werden muß. Diese zusätzliche Überprüfung ist zusammen mit den "Weichstart"-
und den "Sofort-Ein"-Betriebszuständen beschrieben.
Während des ersten Steuerintervalles seiner Steuerperiode erzeugt ein Steuerwortgenerator 16 eines der
in Tabelle 2 aufgelisteten 4-Bit-Worte. Die Stromimpulswiederholungsraten
für die Leistungseinstellungen 5, 6 und 7 können durch wiederholte Erzeugung eines
dieser Steuerworte ausgeführt werden; die Leistungseinstellungen 1, 2, 3 und 4 können durch wiederholte
Erzeugung der richtigen Folge der Worte ( 000) und (0000) ausgeführt werden.
Steuerworte
| 0 | 0 | 0 | O |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
1 1
Es wird darauf verwiesen, daß für jedes Steuerperiode
ein Bit pro Wort abgefragt wird» Bei diesem Satz von Steuerworten führt das Testbit mit dem Zustand logisch Eins zu
einer Entscheidung, den Triac zu triggern; wenn der logische Zustand Null ist, erfolgt die Entscheidung
nicht zu triggernο Der sequentielle Test der Bits erfolgt
mit dem höchstwertigen Bit beginnend.
Es .ist ersichtlich, daß die Leistungseinstellungen AUS
und 5 bis 7 durch die Erzeugung eines der Steuerworte "(0000), (1000), (101,0) und (1111) pro Steuerperiode
implementiert werden können, was zu Impulswiederholraten von 0, 1/4, 1/2'und 1/1 führt,
α«ι ή Λ ft f>
ιλλ pn
30033/-06b©
30033/-06b©
BAD ORIGINAL - 42 -
Die Leistungseinstellungen 1 bis 4 erfordern die richtige wiederholte Aufeinanderfolge der Steuerworte
(1000) und (0000). Im einzelnen erfordert die Leistungseinstellung 4 eine wiederholte Sequenz des Wortes (1000)
gefolgt von einem nachfolgenden Wort (0000); die Leistungseinstellung 3 wiederum erfordert die Wiederholung
einer Sequenz, die ein Wort (1000)' gefolgt von drei Worten mit (0000) enthält; ferner benötigt
die Leistungseinstellung 2 die Wiederholung einer Sequenz, die ein Wort (1000) gefolgt von sieben nachfolgenden
Worten (0000) enthält und schließlich wird für die Leistungseinstellung 1 die Wiederholung einer Sequenz
benötigt, die ein Wort (1000) gefolgt von fünfzehn aufeinanderfolgenden Worten .(0000) beinhaltet. Somit
wird für die Leistungseinstellung 4 das Wort (1,000) nach jeder zweiten Steuerperiode,bei der Leistungseinstellung
3 das Wort (1000) nach jeder vierten Steuerperiode, bei der Leistungseinstellung 2 das Wort (1000)
nach jeder achten Steuerperiode und schließlich für die Leistungseinstellung 1 das Wort (1.000) nach
jeder sechszehnten Steuerperiode erzeugt. Oder kürzer ausgedrückt, das Steuerwort (1 000). wird alle 2n Steuerperioden
erzeugt, wobei η für die Leistungseinstellungen 4 bis 1 (Tabelle I) zwischen 1 und 4 liegt. Zur Bildung
der richtigen Sequenz der Worte (1 000) und (0000) wird einpinärzähler verwendet, bei dem nach 2n Zählschritten
der gleiche Zustand der ersten weniger als n-wertigen Bits des Zählwertes auftritt. Beispielsweise ist das weniger als
1-wertige Bit des Zählerinhalts alle 21 oder 2 Zählschritte
gleich null, während die ersten weniger als 2-wertige Bits
2
alle 2 oder 4 Zählschritte null ist usw.
alle 2 oder 4 Zählschritte null ist usw.
Ein als Null-Durchgangshauptzähler 14 ausgebildeter Ringzähler dient dazu, immer wieder eine vorbestimmte
Anzahl von Freigabeimpulsen des Hauptzählers 12 zu zählen und zurückzusetzen. Die augenblicklichen, dem
030033/0656
- 43 -
laufenden Zählerstand des Zählers 14 entsprechenden Inhalte sind mit ZCM bezeichnet. Für die Leistungseinstellungen 1 bis 4 führt der Steuerwortgenerator
16 die gewünschten wiederholten Sequenzen der Worte (1000),und (0000) mit Hilfe eines logischen Vergleiches
auf den ersten weniger als n-wertigen Bit des Zählerinhaltes des Zählers 14 aus, wobei für die Leistungseinstellungen 4 bis 1 η zwischen 1 und 4 liegt (Tabelle
Wenn festgestellt wird, daß die ersten weniger als nwertigen Bits alle in dem Zustand logisch Null sind,
erzeugt der Steuerwortgenerator 16 das Wort (1 000),
während, wenn nicht alle diese Bits gleich logisch Null sind, das Wort (0000) erzeugt wird. Beispielsweise ist
für die Leistungseinstellung 3 η gleich 2 und deshalb erzeugt der Steuerwortgenerator 16 das Steuerwort d 000)
bei jedem Auftreten des Zählerstandes, in dem die ersten weniger als 2-wertigen Bits logisch Null sind, was jedesmal
nach vier Zählschritten auftritt. Da der Hauptzähler 14 die Freigabeimpulse zählt, erzeugt der Steuerwortgenerator
in diesem Beispiel das Wort (1.000: in jeder vierten Steuerperiode, so daß eine Sequenz von Steuerworten
erzeugt wird, in dem ein Bit mit logisch Eins alle vier Worte oder sechzehn Bits auftritt, was zu der
gewünschten Stromimpulswiederholungsrate von 1/16 führt.
Insofern ist die Arbeitsweise des stationären Betriebes beschrieben. Im folgenden ist die funktionelle Implementierung
des "Weichstart"- und des "Sofort-Ein"-Modus beschrieben.
Die mit "Weichstart"- und "Sofort Ein" bezeichneten transienten Betriebszustände werden durch die Testeinrichtung
30 gestartet. Wie gesagt werden diese transienten Betriebszustände ausgeführt, wenn die Leistungsein-
030033/06Si
BAD ORIGINAL - 44 -
stellung von dem AUS in den EIN und darüberhinaus in
eine bestimmte andere Leistungseinstellung geändert ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn der Benutzer
von dem "AUS"-Betriebszustand in irgendeine andere Leistungseinstellung umschaltet, er zunächst den "EIN"-Betriebszustand
auswählen muß und dann eine der gewünschten Leistungseinstellungen 1 bis 7 auswählen
kann.
Wie bereits beschrieben, überwacht die Testeinrichtung 30 die neuen bei KB gespeicherten Abtastergebnisse. Wenn
bei KB eine "EIN"-Eingabe erkannt ist, prüft die Testeinrichtung das bei PM gespeicherte Signal, um festzustellen,
ob das gerade ausgeführte Steuerwort eine "AUS"-Einstellung wiedergibt, die anzeigt, daß die Einstellung
von dem "AUS"-Zustand in eine andere Einstellung gewechselt werden soll. Wenn das bei PM gespeicherte Signal
keiner "AUS"-Einstellung entspricht, was anzeigt, daß die Einstellung nicht aus einer "AUS"-Einstellung umgeschaltet
wird, wird die "EIN"-Eingabe ignoriert und der Inhalt von PM bleibt unverändert. Wenn PM ein einer
"AUS"-Einstellung entsprechendes Signal enthält, besteht
der erste Schritt bei der Ausführung des l'Weichstart"-Modus
in einem Umspeichern des "EIN"-Signales von KB nach PM. Der zweite Schritt erfolgt, wenn ein
einer Leistungseinstellung von 1 bis 7 entsprechendes Signal in KB eingegeben ist. Die Testeinrichtung 30
prüft beim Erkennen eines einer Leistungseinstellung 1 bis 7 entsprechenden Signales den Inhalt von PM, ob dieser
einem "EIN"-Signal entspricht. Wenn das "EIN"-Signal erkannt ist, gibt die Testeinrichtung 30 ein Setzsignal
an ein "Weichstart"-Flipflop (SSL) 32 ab, womit die Initialisierung des "Weichstart"-Modus abgeschlossen
ist. Der Inhalt von KB wird dann nach PM umgespeichert. Solange jedoch wie SSL gesetzt bleibt, erzeugt,unabhängig
von dem Inhalt von PM, der Steuerwortgenerator '16
030033/06S6
- 45 -
" 45 ' 300345
ein Steuerwort, das den "Weichstart"-Modus kennzeichnet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieses Bitmuster identisch, mit dem Wort für die Leistungseinstellung
5-. Folglich ist die Stromimpulswiederholungsrate während des "Weichstart"-Modus dieselbe, die auch
der Leistungseinstellung 5 zugeordnet ist, nämlich ein Stromimpuls pro vier Steuerintervalle. Es wurde empirisch
festgestellt, daß diese Stromimpulswiederholungsrate eine optimale Wiederholungsrate ist, mit der ein kaltes MoSi--Heizelement
angesteuert werden kann, ohne daß die Stromabgabefähigkeit des Stromnetzes überschritten wird, wobei
. diese Stromimpulswiederholungsrate dem Heizelement auch ermöglicht, den Widerstandswert des stationären
Zustandes zu erreichen. ·
Durch das Setzen von SSL 32 wird ein"Weichstart"-Timer
(SST) 34 freigegeben. SST 34 steuert durch Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Freigabeimpulsen des Haupttaktes
12 die Dauer des "Weichstart"-Betriebszustandes. Wenn dieser vorbestimmte Zählerstand erreicht ist, erzeugt
SST 34 ein Ausgangssignal, das sowohl SST 34 als auch SSL 32 zurücksetzt, womit der "Weichste ^"-Betriebszustand
beendet ist, und das ein "Sofort-Ein"-Flipflop (IOL) 36 setzt, was den "Sofort-Ein"-Betriebszustand
startet«, IOL 36 veranlaßt, wenn es gesetzt ist, den Steuerwortgenerator 16, die größte Leistungseinstellung
auszuführen, und zwar unabhängig von der ausgewählten Leistungseinstellung. Ferner ergibt IOL 36 den
"Sofort-Ein^-Timer (IOT) 38 frei. IOT 38 bestimmt durch
Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Freigabeimpulsen des Haupttaktes 12 die Dauer des "Sofort-Ein"-Betriebszustandes
und erzeugt dann ein Rücksetzsignal, das sowohl IOT 38 als auch IOL 36 zurücksetzt, womit der
"Sofort-Ein"-Betriebszustand beendet ist. Daran anschließend arbeitet der stationäre Betriebszustand,wie
oben beschrieben, weiter.
■■ . ■■ 030033/0 6 58 - 46 -
BAD ORIGINAL
Falls ein Umschalten der Leistungseinstellung von einem höheren Wert auf einen niedrigeren Wert erfolgt, soll,
wie gesagt, der "Sofort-Ein"-Betriebszustand beendet werden, obwohl der "Sofort-Ein"-Betriebszustand noch
in der Ausführung begriffen ist. Die Testeinrichtung 30 erbringt diese Funktion wie folgt. Wenn ein einer
Leistungseinstellung 1 bis 7 entsprechendes Signal bei KB erkannt ist, wird der Inhalt von PM auf die Leistungseinstellung
hin überprüft. Enthält PM ein Signal, das einer Leistungseinstellung entspricht, die anzeigt,
daß die neue Eingabe einen Wechsel der Leistungseinstellung von einer auf eine andere Einstellung zwischen
1 und 7 wiedergibt, so wird ein Größenvergleich der Inhalte von KB und PM durchgeführt. Ist die Größe des
Signales bei KB kleiner als die bei PM, was anzeigt, daß die neue Leistungseinstellung niedriger als die
vorher gewählte ist, gibt die Testeinrichtung 30 ein Rücksetzsignal an IOL 36 und IOT 38, so daß der "Sofort-Ein"-Betriebszustand
beendet wird. Der Inhalt von KB wird nach PM umgespeichert, und es erfolgt die Ausführung
der neuerlich eingegebenen Leistungseinstellung im stationären Modus.
Immer wenn ein "AUS" bei KB eintrifft, werden alle Flipflops und Timer sofort zurückgesetzt und der "Weichstart"-Modus
und der "Sofort-Ein"-Modus beendet.
Fig. 7 veranschaulicht schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Steuerschaltung für den Elektroherd nach Fig. 1 mit einer Glas-Keramik-Herdfläche und
vier MoSi2~Heizelementen, bei dem die Leistungssteuerung
elektronisch durch einen Mikroprozessor oder Chip der TMS 1000-Serie erfolgt. Der Mikroprozessor der TMS 1000-Serie
ist im Handel von Texas Instruments, Inc. oder anderen Herstellern erhältlich. Technische Einzelheiten
des Mikroprozessors sind der Texas Instruments Ver-
030033/06SS
- 47 -·,..-;i·
IAG BAD ORIGINAL
300ΓΗΠ5
öffentlichung mit dem Titel "TMS 1000 Series Data Manual", erschienen im Dezember 1975, zu entnehmen.
In Fig. 7 veranschaulicht ein Chip 40 einen Mikroprozessor
der TMS 1000-Serie, der durch die bleibende Konfigurierung seines ROM-Speichers für die Ausführung
des Steuerschemas gemäß der Erfindung entsprechend verwendbar gemacht worden ist«
Das Tastenfeld 5 ist ein kapazitives Tastenfeld mit vier Spalten aus jeweils neun Tasten. Die Spalten zur Steuerung
der Hefeelemente 1(a) bis 1(d) sind mit S/U1 bis
S/U4 bezeichnet. Die Tasten ermöglichen es dem Benutzer, zusätzlich zu den Zuständen "EIN" und "AUS" für jedes
Heizelement T(a) bis 1(d) Leistungseinstellungen 1 bis 7
auszuwählen. Das Tastenfeld 5 arbeitet in der bekannten üblichen Weise kapazitiver Berührungstastenfelder und
ist hier nur in dem Maße beschrieben, wie es zum Verständnis der Eingabeerzeugung für das Steuersystem notwendig
ist. Jede Taste des Tastenfeldes 5 enthält eine obere und zwei untere Flächen. Die obere Fläche ist von
den unteren Flächen durch ein dielektrisches Material
getrennt, womit von der Wirkung her zwei in Serie liegende
Kondensatoren gebildet sind. Die obere Fläche stellt eine gemeinsame Platte ' für jede der beiden unteren
Flächen dar. Eine der unteren Flächen jeder Taste ist mit einer Eingangsleitung verbunden, die für alle Tasten
der Spalte gemeinsam ist. Die andere untere Fläche liegt an einer Ausgangsleitung, die sie mit allen Tasten der
Zeile teilt. Somit weist das Tastenfeld 5 eine Eingangsleitung für jede Spalte, an die alle Tasten dieser Spalte
angeschlossen sind, sowie neun Ausgangsleitungen auf, von denen jeweils eine zu einer Zeile von Tasten gehört.
Jede Spalte des Tastenfeldes 5 wird durch periodisches Einspeisen einer Abtastspannung in die Eingangsleitung
130033/06 Si _48
;M. -, :■ BAD ORIGINAL
dieser Spalte abgetastet. Diese Spannung wird an alle Ausgangsleitungen aller unberührten Tasten im wesentlichen
unverändert übertragen. Das Ausgangssignal einer berührten Taste wird sich jedoch unterscheiden, da es
durch die zusätzliche Kapazität gedämpft ist, die von der Berührung der oberen Fläche durch den menschlichen
Benutzer herrührt.
Bei der Schaltung nach Fig. 7 wird nacheinander an den Ausgängen RO bis R3 des Chips 4 ein Eingangs- oder Abtastimpuls
zur Verfügung gestellt; diese Impulse werden bei ihrem Erscheinen an den Ausgängen RO bis R3 zu den
zugehörigen Eingängen eines Tastenfeldtreibers 46 übertragen. Der Tastenfeldtreiber 46 besteht aus einer üblichen
Treiberschaltung, die zur Verstärkung der Impulse aus den Ausgängen RO bis R3 verwendet ist. Die verstärkten
Impulse werden von dem Tastenfeldtreiber 46 an die entsprechende Spalteneingangsleitung des Tastenfeldes
übertragen. Auf diese Weise wird jede Spalte des Tastenfeldes 5 nach neuen Eingaben abgesucht, d.h. sie wird
periodisch nach betätigten Tasten mit einer Geschwindigkeit abgesucht, die durch das in dem ROM-Speicher des
Chips 40 enthaltene Steuerprogramm bestimmt ist. Wie aus der folgenden Beschreibung der Steuerroutine ersichtlich
ist, wird jede Spalte einmal alle vier Steuerintervalle abgesucht.
Der Ausgang des Tastenfeldes 5 ist über ein einfaches strombegrenzendes Widerstandsnetzwerk 50(2) und ein
kapazitives Interface 50(1) mit dem Chip 40 verbunden« Das Widerstandsnetzwerk 50(2) legt nur einen
großen, strombegrenzenden Widerstand in der Größenordnung von 10 Kohm in Serie mit jeder Ausgangsleitung
des Tastenfeldes 5. Das kapazitive Interface 50(1) dient den diversen Funktionen wie der Priorisierung der Tastenfeldausgangssignale,
der ümcodierung des Tastenfeld-
030033/06S6
-AS-
BAD ORIGINAL
30034 5
ausgangssignales in ein durch den Chip 40 erkennbares Digitalformat· und dem Multiplexen dieser Eingabe für
den Chip 40 mit dem Null-Durchgangsimpuls von dem Null-Durchgangsdetektor
10, so daß der Chip 40 in die Lage gebracht wird, seine Steuerfunktionen mit den Null-Durchgängen
der Netzwechselspannung zu synchronisieren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das kapazitive Interface 50(1) eine integrierte Schaltung TMS 1976,
die von Texas Instruments, Inc. auf dem Markt ohne weiteres erhältlich ist. Da die Einzelheiten dieser
integrierten Schaltung in Bezug auf die Erfindung nicht kritisch sind, ist deren Betriebsweise nur insoweit beschrieben,
wie es für das Verständnis der Erfindung notwendig ist.'Einzelheiten über die Wirkungsweise dieser
Schaltung als Interface für ein kapazitives Berührungstastenfeld sind in der Texas Instruments Veröffentlichung
von 1977 mit dem Titel "TMS 1976 Capacitive Touch Keyboard Interface Manual" veröffentlicht.
Das Interface 50(1) enthält, kurz gefaßt, neun kapazitive
Eingänge C1 bi's C9, die intern mit neun (nicht dargestellten) internen Puffern gekoppelt sind. Jeder Eingang
ist über einen sehr großen Widerstand an eine hohe Eingangsspannung gelegt und somit mit einem hohen
Potential vorgespannt. Die internen Puffer sind so gestaltet, daß sie negative Übergänge einer extern erzeugten
Referenzspannung erkennen= Jeder Eingangspuffer liefert
einen Setzbefehl an sein zugehöriges internes (nicht dargestelltes) Flipflop, wenn er an seinem C-Eingang
eine Eingangsspannung erkennt, die von der Referenzspannung abweicht. Das Ausgangssignal dieser Flipflops wird
intern an einen (nicht dargestellten) Codierer übertragen, der wiederum die Funktionen der Priorisierung und
Codierung erbringt. Dem Eingang C1 ist die höchste Priorität und dem Eingang C9 ist die niedrigste Priorität
/065@ _ _ 50 _
zugewiesen. Die empfangene Eingabe mit der jeweils höchst Priorität wird als 4-Bit BCD-Wort verschlüsselt und
zu einem internen Multiplexer übertragen.
Der Multiplexerteil des Interface 50(1) wird über den mit ISR bezeichneten Eingang gesteuert. Wenn ISR auf
einem niedrigen Potential liegt, wird das BCD-Wort an die Ausgänge Y1 bis Y4 übertragen. Ein hohes Potentic
an dem Eingang ISR setzt ohne Vorbedingung alle in Abhängigkeit von den C-Eingangsleitungen arbeitenden intei
nen Flipflops zurück und hält diese Rücksetzbedingung solange aufrecht, bis der ISR-Eingang wiederum zu einem
niedrigen Potential zurückkehrt. Wenn alle Flipflops zurückgesetzt sind, ist das von ihnen erzeugte Signal
dasselbe, wie wenn keine Tasten betätigt sind. Wenn der Eingang ISR auf hohem Potential liegt, erscheint
zusätzlich das Signal des Eingangs F an dem Ausgang Y1 Diese Funktion des Eingangs ISR, nämlich der Auswahl
zwischen den C-Eingängen und dem F-Eingang ermöglicht es, daß diese Eingänge für den Chip 40 gemultiplext
werden. Die Steuerung dieser Multiplexfunktion wird über einen Chipausgangsanschluß R8 erreicht, der elektrisch
über einen ISR-Treiber 47 mit dem Eingang ISR des Interface 50(1) gekoppelt ist.
Der Chip 40 erhält von dem Interface 50(1) das BCD-codie te 4-Bit-Signal, das an den Eingängen K1, K2, K4 und K5
dem abgetasteten Ausgangssignal des Tastenfeldes 5 entspricht, wozu die Eingänge K1, K2, K4 und K8 elektrisch
mit den Ausgängen Y1 bis Y4 des Interface 50(1) verbunden sind. Wie bereits beschrieben, verbindet auch der
Eingang K1 den Chip 40 über den F-Eingang des Interface 50(1) mit dem Null-Durchgangsdetektor 10.
030033/0656
003 4
Die Ausgangssignale des Chips 40 werden an Ausgängen OO bis 07, RO bis R3 sowie R4 bis R7 und R8 abgegeben.
Die Ausgänge OO bis 07 liefern über Segmentanzeigetreiber 41 eine Anzeigeinformation für gebräuchliche
7-Segment-Leuchtdiodenanzeigen 44, Die Ausgänge RO, R3 sind, wie bereits beschrieben, an die Spalten S/U1
bis S/U4 über den Tastenfeldtreiber 46 angeschlossen. Der Ausgang R8 liegt über dem ISR-Treiber 47 an dem
ISR-Eingang des Interface 50(1). Ferner sind die Ausgänge
RO bis R3 mit dem Eingang eines gebräuchlichen Digital-Änzeigetreibernetzwerks 42 verbunden, das die
Anzeige 44 freigibt» Die Ausgänge R4 bis R7 verbinden schließlich den Chip 40 über gebräuchliche Triactreiber
26 mit den Gateanschlüssen der Stromsteuertriacs 3(a) bis 3 (d)ο Der Triactreiber 26 verstärkt das aus
den Ausgängen R4 bis R7 kommende Ausgangssignal und isoliert den Chip 40 gegen die Netzleitung.
Durch die bleibende Konfigurierung des ROM-Speichers
des Chips 40 für die Ausführung eines vorgegebenen Befehlssatzes ist, wie gesagt, der Chip 40 für die Ausführung
der Steuerfunktionen gemäß der Erfindung vorbereitet. In den Fig„ 9 bis 18 sind Flußdiagramme veranschaulicht,
die die in dem Mikroprozessor implementierten Steuerroutinen veranschaulichen, um die von dem Tastenfeld
5 über das Interface 50(1) kommenden Eingabedaten entgegenzunehmen, zu speichern und zu verarbeiten und
um die Steuersignale zur Triggerung der Triacs 3 (a) bis 3(d) in der Weise zu erzeugen, daß diejenige Stromimpulswiederholsungsrate
erhalten wird, die für die,für das jeweilige Heizelement T(a) bis 1(d) ausgewählte, Leistungseinstellung erforderlich ist. Aufgrund dieser Diagramme
kann leicht das Programm für die bleibende Speicherung in dem ROM des Mikroprozessors 40 geschrieben werden mit
dem der Mikroprozessor 40 in der Lage ist, die entsprechenden Steuerfunktionen auszuführen.
BAD ORIGINAL
"52" ■ 3003435
Steuerprogramm
Das Steuerprogramm besteht aus einer Folge von in den Flußdiagrammen nach den Fig. 9 bis 18 veranschaulichten
Routinen, die in dem ROM-Speicher enthalten sind. Der RAM-Speicher des TMS 1OOO enthält 64 Speicherworte,
die zu vier Sätzen angeordnet sind, von denen jeder Satz 16 4-Bit-Worte beinhaltet. Zur Adressierung des
RAM werden zwei Register verwendet: Das X-Register zur Adressierung eines der vier Sätze und das Y-Register
zur Abdressierung eines der 16 Worte in einem Satz
Nach den Fig. 5A und 5B ist, wie gesagt, jedem Heizelement
ein Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) zugeordnet,
die insgesamt in einer gestaffelten Weise abgearbeitet werden, wobei jeweils in einem Steuerintervall ein anderes Steuerlogiknetzwerk
4 (a) bis 4(d) in der Weise durchgetaktet wird, daß ein bestimmtes Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d)
nur einmal alle vier Steuerintervalle abgearbeitet wird.
Die vier Steuerlogiknetzwerke 4(a) bis 4(d) sind in der
Steuerroutine dieses Ausführungsbeispieles unter Verwendung unterschiedlicher Sätze des RAM für das jeweilige
Steuerlogiknetzwerk implementiert. Die Speicherplätze in jedem Satz des RAM dienen zur Nachbildung der
Funktionen, die durch den Speicher 18, den Hauptzähler
14, die Testeinrichtung 30, den Steuerwortgenerator 16, die Flipflops 32 und 36 sowie die Timer 34 und 38 jedes
Steuerlogiknetzwerkes erbracht werden. Die Funktionen
des Steuerlogiknetzwerkes 4 (a) bis 4 (d) werden dur'ch Programmbefehle ausgeführt, die auf den Sätzen 0-3 des
RAM arbeiten. Der Satz der Programmbefehle wird einmal während jedes Steuerintervalles durchlaufen. Die Staffelung
wird dadurch erreicht, daß das Satzregister als Ringzähler arbeitet, der von null bis drei zählt und
bei jedem SteuerintervalI erhöht wird. Dies bewirkt,
030033/0658
- 53 BAD ORIGINAL
" 53 " 3 00 34 Γ>
5
daß die Steuerbefehle bei jedem Steuerintervall auf einem anderen Satz im RAM arbeiten, wobei jeder einzelne
Satz einmal alle vier Steuerintervalle bearbeitet wird. Lediglich die Speicherstellen in jedem Satz des RAM, die
das Steuerwort für diesen Satz speichern, werden bei der Durchführung der Funktionen der Ausgangslogik 34
und der Sperrlogik 22 bei jedem Steuerintervall ausgewertet. Obwohl das jeweilige Steuerwort jedes Satzes
nur einmal alle vier Steuerintervalle erzeugt wird, wird das höchstwertige Bit jedes der Steuerworte in
jedem Steuerintervall geprüft und dann wird jedes Steuerwort in jedem Steuerintervall um ein Bit nach links geschoben,
so daß in dem jeweils nachfolgenden Steuerintervall
ein neues Bit geprüft wird»
Der Initialisierungsprogrammdurchlauf wird durch das Einschalten des Stromes an das System, beispielsweise
durch Einstecken des Gerätes in eine Netzsteckdose, gestartet» Es ist ersichtlich, daß solange das Gerät
eingesteckt ist, die Steuerschaltung ständig, unabhängig von der ausgewählten Leistungseinstellung, mit Strom
versorgt ist. Beim Eintreten in die Null-Durchgangsroutine (Fig= 15) wird das Programm angehalten, um das Auftteten
des nächsten Null-Durchganges der Netzspannung abzuwarten= Beim Erkennen eines Null-Durchgangssignales
werden die TriggerentScheidungen für die Triacs durch
Setzen oder Rücksetzen der Ausgangsflipflops R4 bis R7
an die Triactreiber übermittelt, anschließend werden die Steuerworte (Ausgangsroutine, Fig. 17) geschiftet und
das Programm kehrt in die Abfrageroutine (Fig. 10) zurück, um den nächsten Durchlauf durch das Programm
zu beginnen.
Eine Beschreibung jeder Routine ist im folgenden anhand des Flußdiagrammes gegeben.
030033/06 S8 BAD original _ 54
1. Netzeinschaltroutine - Fig, 9
Diese Routine setzt alle internen Timer, Flipflops und
Register zurück, wenn die Netzspannung eingeschaltet wird, beispielsweise wenn der Herd eingesteckt wird
öder wenn die Spannung nach einer Unterbrechung der Stromversorgung wiederkehrt. Diese Routine wird nur
nach einer Wiederkehr der NetζVersorgung oder einem
Ersteinschalten der . NetzVersorgung erneut abgearbeitet.
2. Abfrageroutine - Fig. 10 ·
Diese Routine, die üblicherweise von der Shiftroutine (Fig. 17) angesprungen wird, steuert die Eingabe der
Daten von dem kapazitiven Interface 50(1) und auch die Ausgabe der Ausgabedaten für das Anzeigeelement
44,auf dem die auszuführende Leistungseinstellung angezeigt wird.
Die Dateneingabe von dem Interface 50(1) wird von der folgenden Befehlssequenz erbracht. Zunächst wird das
kapazitive Interface 50(1) durch Umschalten des Ausgangsflipflops R8 in den Zustand logisch Eins zurückgesetzt
(Block 90). Dies setzt die internen Eingangspuffer des
Interface 50(1) zurück. Als nächstes wird der SU-Zähler weitergeschaltet (Sock 92). Der SU-Zähler ist ein Satzregister,
der so gestaltet ist, daß er immer wieder von null bis drei zählt und auf null zurückgesetzt wird
(Blöcke 94 und 96). Der durch SU adressierte Satz des RAM wird ausgewählt (Block 98), was es ermöglicht, daß
bei jedem Durchlauf durch das Programm ein unterschiedlicher Satz des RAM bearbeitet wird, wie dies in dem
Steuerprogrammüberblick ausgeführt ist. Daran anschließend
030033/065S
" 55 " 30034G5
wird das Tastenfeldabfragesignal aus dem vorhergehenden Durchlauf (R(SU-I) zurückgesetzt (Block 100). Das
kapazitive Interface 50(1) wird nunmehr durch Umschalten des Ausgangsflipflops R8 auf logisch null gesetzt
(Block 101), womit die internen Flipflops in dem kapazitiven Interface 50(1) zur Aufnahme neuer Eingabedaten
vorbereitet sind. Die der aktuell ausgeführten Leistungseinstellung entsprechenden Ausgabedaten
werden dann an die Ausgänge 00 bis 07 (Block 102) übertragen. Als nächstes wird die Abfrage des Tastenfeldes 5
nach neuen Eingabedaten für das Heizelement, das zu aem
Zählerstand in dem SU-Satzregister gehört ., gestartet,
indem der Abfrageausgang bei R(SU) (Block 104) betätigt wird. Hierdurch wird die richtige Tastenfeldspalte
und die richtige Anzeigeziffer freigegeben. Schließlich werden die neuen Daten des kapazitiven
Interface 50(1) eingelesen ( Block 106) und vorübergehend in den Speicher KB (Block 107) abgespeichert.
Nachdem die Übernahme der Eingabedaten von der zu dem Heizelement mit der Adresse SU gehörenden Tastenfeldspalte
abgeschlossen ist, verzweigt das Programm in die Eingabedatenroutine (Fig. 11).
3. Eingabedatenroutine - Fig, 11
Diese Routine stellt fest, ob die neuerlich eingegebenen von der Abfrageroutine erhaltenen und kurzzeitig bei
KB gespeicherten Daten eine leere Eingabe, d.h„ keine Tastenfeldeingabe, eine "AUS."-Eingabe, eine "EIN"-Eingabe
oder eine Leistungseinstellung 1 bis 7 wiedergeben«
- 56 -
030033/0656
BAD ORIGINAL
Für den Fall, daß das neue Datum eine leere Eingabe (Block 111) wiedergibt, bleibt das langfristige
Speicherregister, das das zur Zeit ausgeführte Steuersignal enthält, unverändert und das Programm verzweigt
in die Leistungssteuerroutine (Fig. 13).
Wenn das neue Datum bei KB eine "AUS"-Eingabe (Block 13 2)
repräsentiert, wird dieses Datum nach PM umgespeichert (Block 114), die dem "Weichstart"- und dem "Sofort-Ein"-Flipflop
und deren Timer entsprechenden Variablen zurückgesetzt (Blöcke 115a bis d) und das Programm verzweigt
in die Leistungssteuerroutine (Fig. 13),
Wenn andererseits das neue Datum eine "EIN"—Eingabe
(Block 116) enthält, wird eine zusätzliche Überprüfung
vorgenommen, um die Notwendigkeit der Ausführung eines "Weichstart"-Modus festzustellen. Das bei PM gespeicherte
Steuersignal wird geprüft (Block 118), um auf diese Weise festzustellen, ob die vorher eingegebene Einstellung
eine "AUS"-Eingabe war. Wenn dies der Fall ist, wird die bei KB gespeicherte neu eingegebene "EIN"-Eingabe nach
PM umgespeichert (Block 120). Falls die obige Bedingung nicht zutrifft, bleibt der Inhalt von PM unverändert und
das Programm verzweigt ebenfalls wieder in die Stromsteuerroutine (Fig. 13). Der letztere Zustand zeigt an,
daß die Eingabe entweder von "EIN" nach "EIN" oder' von einer Leistungseinstellung zwischen 1 und 7 nach "EIN"
geändert wurde, wobei dann jedoch die neue "EIN"-Eingabe ignoriert wird.
Wenn das neue Datum weder eine leere Eingabe noch eine "AUS"- noch eine ."EIN"-Eingabe repräsentiert, wie dies
durch den "NEIN"-Ausgang an dem Block 116 angezeigt ist,
muß das neue Datum eine Leistungseinstellung zwischen 1 und 7 repräsentieren, womit es notwendig ist, das bei PM
030033/0658
- 57 -
•J I
gespeicherte Signal zu prüfen und festzustellen, ob die vorher eingegebene Einstellung eine "AUS"-Eingabe
war (Block 117). Bei erfüllter Bedingung bleibt der Inhalt von PM unverändert und das Programm verzweigt
in die Leistungssteuerroutine (Fig. 13). Diese Bedingung zeigt an, daß ein Versuch gemacht wurde, von
dem "AUS"--Zustand in eine Leistungseinstellung 1 bis
7 überzugehen, ohne zunächst eine "EIN"-Eingabe auszuwählen. Bei derartigen Fällen wird die neue Leistungseinstellung ignoriert. Wenn die Bedingung bei Block 117
nicht erfüllt ist, zeigt dies an, daß die vorhergehende Einstellung entweder eine "EIN"-Einstellung oder eine
Leistungseinstellung 1 bis 7 war, woraufhin das Programm in die Vergleichsroutine (Fig. 12) verzweigt.
4. Vergleichsroutine - Fig. 12
Diese Routine wird nur angesprungen, wenn die neue Eingabe eine Leistungseinstellung 1 bis 7 enthält. Die
Hayptaufgabe dieser JRoutine ist die Initialisierung des
"Weichstart"-Modus und der Beendigung des "Sofort-Ein"-Modus,
wenn dies angebracht istPiese Funktion wird in der folgenden Weise erreicht. Block 122 prüft den Inhalt
von PM auf eine "EIN"-Einstellung. Wenn PM eine "EIN"-Einstellung enthält, die anzeigt, daß die Leistungseinstellung
von "EIN" auf eine Leistungseinstellung 1 bis 7 umgeschaltet wurde, wird SSL (Block 124) gesetzt. Die
neu eingegebene und übergangsweise bei KB gespeicherte Leistungseinstellung wird dann nach PM (Block 125) übertragen
und das Programm verzweigt in die Leistungssteuerroutine (Fig,, 13).
Wenn festgestellt wurde, daß PM eine andere Einstellung als eine "EIN"-Einstellung enthält (Block 122) (oder eine
"AUS"-Einstellung, wie oben bei der Eingabedatenroutine
Q30033/065S
beschrieben),- die einen Wechsel von einer auf eine
andere Leistungseinstellung 1 bis 7 anzeigt, ist es notwendig, festzustellen, ob die neu eingegebene Leistungseinstellung kleiner als die gegenwärtig ausgeführte
Leistungseinstellung ist. Es sei wiederum darauf hingewiesen, daß ein Merkmal des Steuerschemas darin besteht,
daß der "Sofort-Ein"-Modus umgehend beendet wird, wenn eine neue Leistungseinstellung eingegeben
wird, die kleiner als die alte Leistungseinstellung ist,falls das Gerät in dem "Sofort-Ein"-Modus arbeitet.
Wie in Tabelle I angegeben, entsprechen die Leistungseinstellungen 1 bis .7 einem BCD-Code, der wiederum
der dezimalen Einstellunsbezeichnung entspricht. Somit wird auf den bei PM und KB gespeicherten Daten ein
Größenvergleich durchgeführt (Block 126). Wenn das bei KB gespeicherte/ codierte Signal kleiner als dasjenige
bei.PM ist, ist die neue Leistungseinstellung niedriger und IOL und IOT werden zurückgesetzt (Blöcke
128 und 129). Wenn jedoch das bei KB gespeicherte Signal nicht kleiner ist als das von PM, bleiben IOL
und IOT unverändert. In beiden Fällen wird das eingangs bei KB gespeicherte, neu eingegebene Datum nach PM
übertragen (Block 125). Das Programm verzweigt dann in die Leistungssteuerroutine (Fig. 13).
5. Leistungssteuerroutine - Fig. 13
Die Hauptfunktionen der Leistungssteuerroutine sind das Weiterschalten des Hauptzählers bei jeder Steuerperiode
und die Ausführung der "Weichstart"- und "Sofort-Ein"-Routinen,
so es erforderlich ist. Nach dem Erhöhen des Hauptzählers (Block 150), der wie ein Ringzähler arbeitet und
fortwährend von null bis fünfzehn zählt, wird die SSL-Variable
geprüft (Block 152). Wenn die den Betrieb im "Weichstart"-Modus anzeigende SSL-Variable gesetzt ist,
030033/065S
- 59 -
wird die SST-Variable erhöht (Block 154) und ihr Wert mit einer mit "Zeitende"bezeichneten Bezugskonstanten
mit dem Zweck verglichen , die Dauer des"Weichstart"-Modus
(Block 156) zu begrenzen. Wenn der Wert der SST-Variablen den Wert der Konstanten übersteigt, werden
die SSL-Variable (Block 157) und die SST-Variable (Block 158) zurückgesetzt, sowie die IOL-Variable gesetzt
( Block 159) „Um eine Sekunde zu erreichen, wird die Konstante "Zeitende "auf 15 gesetzt. Der Inhalt des
Registers MKB1, ein Register, das bei der Ausführung des
"Sofort-Ein"-Modus,wie weiter unten beschrieben, verwendet
wird, wird an dieser Stelle gegen den Inhalt von PM ausgetauscht (Block 115), da die IOL-Variable
in dieser Schleife das erstemal gesetzt ist und die Inhalte dieser Register in ähnlicher Weise innerhalb
der Leistungsvergleichsroutine (Block 168, Fig. 14B)
ohne Durchlaufen des Blockes 164 der "Sofort-Ein"-Schleife ausgetauscht wurden. Das Programm verzweigt
dann in den Block 146 der Leistungsvergleichsroutine, mit der die "Weichstart11-Wiederholungsrate unabhängig
von der tatsächlichen bei PM gespeicherten Leistungseinstellung ausgeführt wird.
Wenn die SSL-Variable nicht gesetzt ist, wird die IOL-Variable geprüft (Block 160). Wenn diese den Betrieb
im "Sofort-Ein"-Modus anzeigende Variable gesetzt ist, · wird das mit MKB bezeichnete Register mit dem Code für
die höchste Leistungseinstellung geladen, der bei diesem Ausführungsbeispiel der BCD-Code für die Leistungseinstellung
7 (Block 161) ist. Die IOT-Variable wird dann
um eins erhöht (Block 162) und (Block 163)geprüft, um
festzustellen, ob der Variablenwert ein vorgegebenes Maximum (MAXTIME) überstiegen hat. Wönn dies nicht der
Fall ist, werden die Inhalte von MKB und PM ausgetauscht (Block 164), womit PM anstelle der tatsächlichen Leistungseinstellung
das der Leistungseinstellung 7 entsprechende
0033/0658 —
BAD ORIGINAL - 60 -
Signal enthält, womit unabhängig von der tatsächlichen Leistungseinstellung die dem "Sofort-Ein"-Modus zugeordnete
Stromimpulswiederholungsrate ausgeführt wird. Wenn die IOT-Variable den Maximalwert übersteigt,
wird durch Rücksetzen der IOL- und der IOT-Variablen
(Blöcke 165 und 166) der "Sofort-Ein"-Modus beendet. Zum Erreichen einer Dauer von 8 1/2 see wird die
Variable MAXTIME auf 128 gesetzt. In jedem Falle geht das Programm dann in die Leistungsvergleichsroutine
(Fig. 14A und B).
6. Leistungsvergleichsroutine - Fig. 14A und 14B
In dieser Routine wird ein 4-Bit-Steuerwort (POW) erzeugt,
das für die Ausführung der richtigen Stromimpulswiederholungsrate oenötigt wird. Wenn eine der Leistungseinstellungen 5 bis 7 ausgewählt ist, wie ' durch
den Inhalt von PM = 5 bis 7 angezeigt (Blöcke 130 bis 132), wird POW auf (1000), (1010) oder (1111) gesetzt
(Blöcke 146 bis 148). Wie oben erläutert, werden die für diese Leistungseinstellungen erforderlichen
Wiederholungsraten durch wiederholte Erzeugung des jeweils richtigen Steuerwortes ausgeführt. In ähnlicher
Weise wird der "Weichstart"-Modus durch Setzen der POW-Variablen gleich (1000) (Block 146) ausgeführt,
wenn die SSL-Variable gesetzt ist (Block 152, Fig».13).
Um die Leistungseinstellungen 1 bis·4 auszuführen, ist
es notwendig, wiederholt Sequenzen aus Worten (1000) und (0000) zu erzeugen. Die richtige Sequenz wird durch
überprüfen der Inhalte von PM und der Zählerstandsvariablen ZCM des Hauptzählers erzeugt. Für die. Leistungseinstellung 4 ist die richtige Sequenz abwechselnd
(1000) und (0000). Die Abfrage des ersten niedrigwertigsten Bit der ZCM-Variablen auf 0 (Block 140) ergibt bei
030033/065Ö
- 61 -
jedem übernächsten Zählerstand eine JA-Antwort. Wenn die Bedingung erfüllt ist und der Inhalt von PM = 4
(Block 133), wird die POW-Variable auf (1000) gesetzt (Block 138). Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist,
wird die POW-Variable auf (OOOO) gesetzt (Block 139). Somit wechselt bei der Leistungseinstellung 4, bei
der PM = 4 ist,, die Variable POW bei jeder Steuerperiode
zwischen (1000) und (OOOO).
Für den Fall, daß das erste nullwertige Bit gleich null ist, der Inhalt von PM jedoch ungleich null, wird das
nächst höherwertige Bit nach einer Null abgefragt (Block 141)ο Eine erfüllte Bedingung bedeutet, daß die
ersten beiden niedrigstwertigen Bits null sind, ein Ereignis, das nur einmal alle vier Zählerschritte auftritt=
Wenn die Bedingung erfüllt ist und der Inhalt von PM = 3, was anzeigt, daß die Leistungseinstellung
3 ausgewählt ist, wird POW auf (1000) gesetzt. Wenn das zweite niedrigstwertige Bit ungleich null ist,
wird POW auf (0000) gesetzt. Somit ist,wenn der Inhalt
von PM = 3 ist, POW gleich (1000) einmal alle vier Steuerperioden und (0000) sonst, womit die gewünschte
Sequenz für die Leistungseinstellung 3 mit (1000)gefolgt
durch drei aufeinanderfolgende Worte mit (0000) erzeugt wird.
Für den Fall, daß die Bedingung bei Block 134 nicht erfüllt ist, bedeutet diesesdaß die Leistungseinstellung
keine der Leistungseinstellungen 3 bis 7 ist, und daß die ersten zwei niedrigstwertigen Bits von ZCM gleich
null sind. Der nächste Programmschritt besteht nunmehr darin, das dritte niedrigstwertige Bit von ZCM auf null
abzufragen (Block 142)„ Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wird POW auf (0000) gesetzt. Eine erfüllte Bedingung
gibt an, daß die ersten drei niedrigstwertigen Bits null sind, was.einmal alle acht Zählschritte auftritt. Wenn
030033/0656 BAD 0RIQINAL
die Bedingung erfüllt ist und die Leistungseinstellung 2 ausgewählt wurde, d.h. PM = 2 (Block 135), wird
POW auf (1000) gesetzt. Folglich ist für die Leistungseinstellung 2 einmal alle acht Steuerperioden PCW gleich
(1000) und (0000) sonst, womit die gewünschte Sequenz von einem Wort mit (1000) gefolgt von sieben nachfolgenden
Worten (0000) erzeugt ist.
Im Falle, daß schließlich die drei niedrigstwertigen Bits von ZCM null sind und der Inhalt von PM ungleich
2, 3, 4, 5 oder 7, wird das vierte niedrigstwertige Bit (Block 143) auf null abgefragt. Wenn die Bedingung
erfüllt ist, und somit angezeigt ist, daß die ersten vier niedrigstwertigen Bits null sind, was einmal
alle sechzehn Zählschritte auftritt und die Leistungseinstellung 1 ausgewählt ist (PN = 1) (Block 136) wird
POW auf (1000) gesetzt. Somit ist bei der Leistungseinstellung 1 POW einmal alle sechzehn Steuerperioden
gleich (1000) und (0000) sonst, womit die gewünschte Sequenz, bestehend aus einem Wort mit 1000 gefolgt
von fünfzehn anschließenden Worten mit 0000 erzeugt ist.
Eine unerfüllte Bedingung bei Block 136 bedeutet, daß
die Leistungseinstellung "AUS" eingegeben wurde und daß POW auf (0000) zu setzen ist.
Nach der Erzeugung des entsprechenden Steuerwortes für die Steuerperiode bleibt das Programm in dieser Routine,
um durch Abfrage der IOL-Variablen (Block 167) festzustellen,
ob das Heizelement in dem "Sofort-r'Ein"-Modus arbeitet.
Wenn diese Variable gesetzt ist, ist es notwendig, die Inhalte von MKB und PM miteinander zu vertauschen,
um dem anfänglichen Austausch entgegenzuwirken, der bei der Ausführung des "Sofort-Ein"-Modus in der
Leistungssteuerroutine ausgeführt wurde. Das Programm verzweigt dann in die Null-Durchgangsroutine (Fig. 15).
030033/0658
- 63 -
7. Null-Durchgangsroutine - Fig. 15
Diese Routine setzt vor dem nächsten Null-Durchgang der Netzspannung (Block 170) die Triac-Trigger-Flipflops
R4 bis R7 zurück. Der Ausgang R8 ist auf hohes Potential geschaltet (Block 171), um den ISR-Eingang des kapazitiven
Interface 50(1) zu setzen, damit das Durchschleifen des F-Einganges des Interface 50(1) an den Y-Ausgang
freigegeben ist. Hierdurch wird es möglich, daß der Null-Durchgangsimpuls an dem K1-Eingang erscheint. Das
Programm wartet, bis dieser Impuls bei K1 erscheint (Blöcke 172 und 173). Wenn der Null-Durchgangsimpuls
empfangen ist, wird die ISR-Eingabe für das Interface 50(1) zurückgesetzt (Block 174) und das Programm verzweigt
in die Leistungsausgaberoutine (Fig. 16).
8. Leistungsausgangsroutine - Fig. 16
Diese Routine erbringt die Funktionen des Ausgangslogiknetzwerks 24 und des Sperrlogiknetzwerks 22 (Fig. 5A).
Beim stationären Betrieb werden in dieser Routine die Steuerworte POW (a) bis POW(d) für die vier Heizelemente
(Blöcke 181 bis 184) adressiert und das höchstwertige Bit jedes Steuerwortes abgefragt (Blöcke 185 bis 188).
Diejenigen Ausgangsflipflops R4 bis R7, die zu Steuerworten
gehören, deren höchstwertiges Bit in dem Zustand logisch eins ist, werden gesetzt (Blöcke 191 bis 194).
Diejenigen AusgangsflipflopsR4 bis R7, die zu Steuerworten
gehören, deren höchstwertiges Bit in dem Zustand logisch null ist, werden nicht gesetzt. Im letzteren
Fall bleiben diese Flipflops in dem zurückgesetzten Zustand, da jedes der Flipflops R4 bis R7 vorher in der
Null-Durchgangsroutine (Block 170, Fig. 15) zurückgesetzt worden ist. Das Setzen eines Ausgangsflipflops
bewirkt, daß der zugehörige Triac in den leitenden Zustand
030033/0658 ^ 64 _
BAD ORIGINAL
umgeschaltet wird, Triacs, die zu in dem zurückgesetzten
Zustand gehörenden Flipflops gehören, bleiben nichtleitend. Auf diese Weise wird während des stationären Betriebszustandes
bei jedem Durchlauf durch das Steuerprogramm das höchstwertige Bit jedes der vier Steuerworte
abgefragt. Folglich wird bei jedem Steuerintervall die Entscheidung durchgeführt, ob der jeweilige
Triac zu triggern oder nicht zu triggern ist.
Der "Weichstart"-Modus einschließlich der Sperrfunktion
wird ebenfalls von dieser Routine ausgeführt. Es ist nochmals erwähnt, daß in dem "Weichstart"-Modus arbeitenden
Heizelementen Stromimpulse mit einer Geschwindigkeit von einem Impuls pro vier Steuerintervalle zugeführt
wird. Während dieses Steuerintervalles, in dem einem in dem "Weichstart"-Modus arbeitenden Heizelement Strom
zugeführt wird, werden den anderen Heizelementen unabhängig von der Leistungseinstellung für diese anderen
Heizelemente keine Stromimpulse zugeführt. Diese Sperrfunktion wird von der Routine,wie folgt ausgeführt.Beim
Eintreten in diese Routine wird die zu dem durch den SU-Zähler identifizierten' Heizelement gehörenden-SSL-Variable
(Block 180) abgefragt. Wenn sie gesetzt ist, was anzeigt, daß das Heizelement in dem "Weichstart"-Modus
arbeitet, wird das zu dem als R(SÜ+4) identifizierte Heizelement gehörige Ausgangsflipflop R4 bis R7 gesetzt,
wobei SU der Zählerstand ist, der das jeweilige Heizelement identifiziert und das Programm verzweigt in
die Shiftroutine (Fig. 17). Die übrigen durch die Null-Durchgangsroutine (Block 170, Fig. 15) zurückgesetzten
Ausgangsflipflops bleiben unverändert, da die Blöcke, die über den stationären Zustand entscheiden,
nämlich die Blöcke 181 bis 188 und 191 bis 194 umgangen
werden, wenn die SSL-Variable gesetzt ist. Auf diese Weise wird die Stromzufuhr zu allen übrigen Heizelementen
unabhängig von deren Leistungseinstellung gesperrt,weil
030033/0658
- 65 _
nur das zu dem im "Weichstart"-Modus arbeitende Heizelement
gehörende Ausgangsflipflop R4 bis R7 gesetzt
ist.
9. Shiftroutine - Fig. 17
Diese Routine adressiert und shiftet die Steuerworte
für jedes Heizelement um eine Bitstelle nach links. Die Leistungsausgangsroutine und die Shiftroutine (Fig.
und 17)sorgen für das sequentielle von links nach rechts fortschreitende Abfragen der Steuerwortbits, indem sie
die Stelle des jeweils höchstwertigen Bits jedes Steuerwortes prüfen und dann die Bits jedes Steuerwortes bei
jedem Steuerintervall nach links verschieben= Auf diese
Weise wird die Steuerlogik für jedes Heizelement innerhalb jeder Steuerperiode abgearbeitet, jedoch die Entscheidung
zum Ein- und Ausschalten wird in jedem Steuerintervall durchgeführt. Das Programm kehrt dann in die
Abfrageroutine (Fig. 10) zurück und führt die Befehle für den nächsten Satz aus dem RAM aus.
Aus Kostenüberlegungen stellt ein Mikroprozessor das Hauptsteuerelement in der Steuerschaltung eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles dar. Jedoch ist die Erfindung nicht auf ein derartiges Ausführungsbeispiel zu
beschränken. Der durch die funktionalen Blockdiagramme nach den Fig. 5A und 5B sowie den Flußdiagrammen der
Fig. 9 bis 17 veranschaulichte Steuerablauf kann unter Verwendung einer fest verdrahteten Digital-Logik ausgeführt
werden, wobei Schaltungsbauelemente verwendet werden, die ohne weiteres auf dem Markt verfügbar sind.
30033/065©
BAD ORIGINAL
Die Fig. 18 bis 23 veranschaulichen die logische Schaltung für ein weiteres Ausführungsbeispiel unter
Verwendung einer fest verdrahteten logischen Schaltung anstelle eines Mikroprozessors. Solche Bauelemente,
die bereits beschrieben sind, behalten ihr usprüngliches Bezugszeichen. Die veranschaulichten
logischen Schaltungen weisen untereinander die allgemein in dem Blockdiagramm nach den Fig. 5A und 5B
veranschaulichten Schnittstellen auf.
Bei der im folgenden beschriebenen logischen Schaltung ist die Interface-Schaltung aus Gründen der Klarheit
weggelassen, eine solche Schaltung wiederum ist konventionell und bekannt.
Bei dem Mikroprozessorausführungsbeispiel ergibt sich die zeitliche
Steuerung der logischen Ereignisse von der Natur her als Konsequenz der seriellen Arbeitsweise des
Mikroprozessors. Jeder Befehl wird in einer Abfolge ausgeführt, wobei nur ein Befehl zu einem Zeitpunkt
ausgeführt werden kann. Somit geht, wenn das Steuerintervall durch die Eingabe eines Null-Durchgangsimpulses
gestartet ist, der Mikroprozessor schrittweise durch die in dem ROM gespeicherten Befehle. Die richtige Reihenfolge
der Ausführung der in dem ROM gespeicherten Befehle gibt die zeitliche Abfolge vor.
Bei dem Ausführungsbeispiel mit der fest verdrahteten Digital-Logik werden die Ereignisse innerhalb jedes
Steuerintervalles durch eine Steuerschaltung in jedem der Steuernetzwerke 4(a) bis 4(d) gesteuert. Jede Zeitsteuerschaltung
erzeugt sechs Zeitsteuersignale TS1 bis TS6, wie sie in dem Zeitsteuerdiagramm nach Fig. 24 für
030033/0656
- 67 -
das Logiknetzwerk 4(a) gezeigt sind. Jede Zeitsteuerschaltung
erzeugt diese Zeitsteuerimpulse während des ersten Steuerintervalles, der zu seinem Logiknetzwerk
und dem, zugehörigen Heizelement gehörenden Steuerperiode. Es ist nochmals erwähnt, daß die Steuerperiode
jedes Heizelementes nicht in Phase mit einem der anderen Heizelemente ist und daß auf diese Weise die internen
Zeitsteuersignale während jedes Steuerintervalles nur für ein Steuerlogiknetzwerk erzeugt werden. Dies wird
durch von dem Haupttakt 12 erzeugte Freigabesignale MTS (a) bis (d) gesteuert, die aufeinanderfolgend die
vier Steuerlogiknetzwerke 4(a) bis 4(d) freigeben. Das
Freigabesignal MTS(a) ist in Fig. 24 gezeigt.
Fig. T8A zeigt schematisch die Schaltung für die Implementierung
der Funktionen des Tastenfeldes 5 und des Decoders 50 aus Fig„ 5A. Die Schaltung nach Fig. 18A
ist dieselbe Grundschaltung, wie sie oben zusammen mit dem Mikroprozessorausführungsbeispiel Pig. 7) beschrieben
ist, nämlich ein kapazitives Berührungstastenfeld 5 mit einem Decoder 50,der ein Widerstandsnetzwerk
50(2) und ein kapazitives Interface 50(1) enthält. Der Unterschied besteht darin, daß das Interface 50(1)
die Codierung und Priorisierungsfunktion ausführt, jedoch nicht das Multiplexen des Null-Durchgangsimpulses
mit den Steuersignaldaten erbringt, wie dies bei dem Mikroprozessorausführungsbeispiel der Fall ist. Die
Tastenfeld- und ISR-Betätigungssignale werden durch die Timerschaltung jedes Steuerlogiknetzwerkes erzeugt.
Das erste Zeitsteuersignal TS1 (Fig. 24) von jedem Steuerlogiknetzwerk ist über ein ODER-Gatter 47(1)
.und den ISR-Treiber 47 an den ISR-Eingang gelegt. Folglich
liegt an den ISR-Eingang bei jedem SteuerIntervall
ein Signal an. Ein zweites Zeitsteuersignal TS2 (Fig. 24)
030033/0658 -
BAD ORIGINAL
— π η —
wird der zu dem aktuell freigegebenen Steuerlogiknetzwerk zugehörigen Spalte über eine Treiberschaltung 46
zugeführt, um diese nach betätigten Tasten abzufragen. Somit wird bei jedem Steuerintervall nur eine Spalte .
überprüft. Tabelle I zeigt die Beziehung zwischen der Leistungseinstellung und dem Ausgangssignal des kapazitiven
Interface 50(1). Das durch das Interface 50(1) erzeugte 4-Bit-Ausgangssignal liegt an dem Eingang
jedes der vier Speicherregister 18(1) des Speichers 18
(Fig. 19), von denen eins für jedes Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) vorgesehen ist. Wie anhand der
einzelnen Steuerlogiknetzwerke noch ausführlicher beschrieben/ werden diese Daten an alle vier logischen
Steuernetzwerke in jedem Steuerintervall übertragen, werden aber nur in das spezielle Register desjenigen
Netzwerkes übernommen, das während dieses speziellen Steuerintervalles durch den Haupttakt 12 freigegeben ist.
Haupttakt
Bezugnehmend auf die Fig. 5A und 5B ist nochmals erwähnt, daß die Funktion des Haupttaktes 12 darin·besteht,
sequentiell die vier Steuerlogiknetzwerke 4(a) bis 4(d) freizugeben, und zwar ein Steuerlogiknetzwerk
je Steuerintervall. Die durch den Haupttakt 12 erzeugten
und mit MTS(a) bis MTS(d) bezeichneten Freigabesignale
für die Netzwerke 4(a) bis 4(d) initialisieren die Steuerperiode für das freigegebene Steuernetzwerk.
Fig. 18b zeigt schematisch die logische Schaltung, die die Funktion des Haupttaktes 12 erbringt. Der Zähler 12(1)
ist ein üblicher 4-Bitzähler, der dazu dient, die Null-Durchgangsimpulse von dem Nulldurchgangsdetektor
10 zu zählen. Die vier Ausgänge des Zählers 12(1) sind an einen Decoder 12(2) angeschlossen, der ein gebräuchlicher,
ohne weiteres als integrierte Schaltung mit
030033/0656
3 O Ü 3 4 Γ) 5
der Serienbezeichnung SN 7442 verfügbarer BCD-nach-Dezimaldecoder mit vier Eingangs- und zehn Ausgangsleitungen
ist ο Die mit 12(a) bis 12 (d) bezeichneten
Ausgänge und die die Zählerstände O bis 3 repräsentierenden Ausgangssignale des Decoders 12(2) ergeben die Freigabesignale
MTS(a) bis MTS (d)„ Der dem Zählerstand 4 entsprechende
Ausgang ist mit dem Rücksetzeingang des Zählers 12(1) verbunden. Durch diese Anordnung zählt
der Zähler 12(1) von 0 bis 3 und wird bei jedem vierten Null-Durchgangsimpuls auf 0 zurückgesetzt. Da der
Zähler 12(1) von O bis 3 zählt, erscheint an dem Ausgang
12(a) bis 12 (d), der dem jeweiligen Zählerstand des Zählers 12(1) entspricht, ein Freigabesignal. Die
Ausgangssignale 12(a) bis 12(d) liegen an den Freigabeeingängen
der Timer 50 jedes Steuerlogiknetzwerkes 4(a) bis 4 (d) „ Auf diese Weise wird sequentiell für jedes
Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) ein Freigabesignal
erzeugt, so daß nur ein Netzwerk je Steuerintervall freigeben ist. Die durch den Haupttakt 12 erzeugten Freigabesignale
initialisieren die Erzeugung interner Steuersignale für das jeweils freigegebene Steuerlogiknetzwerk
4(a) bis 4(d).
Wie-in.Fig. 5A dargestellt, sind vier einzelne Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) vorgesehen, von denen jedes einem zugehörigen Heizelement 1(a) bis 1(d) zugeordnet
ist. Die folgende Beschreibung betrifft die logische Schaltungen, die bei diesen Ausführungsbeispielen
diese Netzwerke bilden. Die Beschreibung bezieht sich auf das Netzwerk 4 (a). Die Betriebsweise der Schaltung
dieses Netzwerks ist für dasjenige Steuerintervall beschrieben, währendpem das Netzwerk 4(a) freigegeben ist.
Wie bereits ausgeführt, sind die Netzwerke 4(a) bis
030 03 3/0658 Oni(^!NAL
- · - 70 -
4(d) nacheinander durch den Haupttakt 12 freigegeben,
und zwar nur ein Netzwerk während jedes Steuerintervalls. Somit ist die Beschreibung der Betriebsweise
der Schaltung dieses Steuerlogiknetzwerkes 4(a)in gleicher Weise auf die übrigen Steuerlogiknetzwerke
4 (b) bis 4 (d) während der nachfolgenden Steuerintervalle anwendbar.
Jedes Steuerlogiknetzwerk 4(a) bis 4(d) enthält eine
Zeitgeberschaltung, die abhängig von dem Freigabesignal
des Haupttaktes 12 arbeitet und eine Serie von sechs Zeitsteuersignalen TS1 bis TS6 erzeugt, wie in dem
Zeitdiagramm nach Fig. 24 veranschaulicht ist, um den Betrieb des Steuerlogiknetzwerkes 4(a) bis 4(d) zu
synchronisieren. Das Freigabesignal des Haupttaktes für das Steuerlogiknetzwerk 4(a) ist mit MTS(a) in
Fig. 24 beschrieben. Wie dargestellt, werden die sechs Zeitsteuersignale TS1 bis TS6 nur in demjenigen Steuerintervall
erzeugt, in dem der MTS-Impuls empfangen ist.
Die Einzelheiten der Zeitgeberschaltung sind nicht unmittelbar Gegenstand der Erfindung und deshalb wird die
Zeitgeberschaltung nur bezüglich ihrer Funktionen beschrieben. Zur Erzeugung der Zeitsteuersignale gemäß
dem Zeitdiagrainm nach Fig. 24 kann eine der vielen bekannten und gebräuchlichen Zeitsteuerschaltungsanordnungen
verwendet werden.
Eine Kurve ZCP nach Fig. 24 entspricht dem Ausgangssignal des Null-Durchgangsdetektors 10 (Fig. 5A). Die
Kurve MTS (a) entspricht einer der vier Ausgangssignale des Haupttaktes 12. Die Signale TS1 bis TS6 dienen
der Synchronisierung des Betriebes des Steuerlogiknetz-
030033/0656
- 71 -
■ 71 - 3003/ff.5
Werkes innerhalb jedes Steuerintervalls. TS1 ist ein ins Negative gehender oder fallender Impuls, der dem ISR-Eingang des
kapazitiven Interface 50(1) zugeführt wird. Der ins Negative gehende Impuls muß eine ausreichende Breite
aufweisen, so daß er lang genug auf logisch null bleibt, damit das Tastenfeld 5 durch TS2 abgefragt werden kann,
und die Ergebnisse dieser Abfrage in das durch TS3 freigegebene Register 18(1) des Speichers 18 eingetragen
werden können, d.h. TS1 muß sich mit TS2 und TS3 überlappen. TS4 dient als Freigabesignal für das Register
18(2) des Speichers 18. Dieses Signal liegt über ein
UND-Gatter 30(1) der Testeinrichtung 30 (Fig. 19) an
dem Freigabeeingang des Registers 18(2). Das Zeitsteuersignal TSS wird dem Takteingang des "Weichstart"-Flipflops 32 und des "Sofort-Ein"-Flipflops 36 zugeführt,
um die Ausgangssignale dieser Flipflops in Abhängigkeit der neuen Abfrageergebnisse (Fig. 21) zu aktualisieren.
Die Vergleichseinrichtung 16 aktualisiert dann ihr Ausgangssignal entsprechend der aktualisierten Flipflop-Information.
Das Zeitsteuersignal TS6 liegt an der Ausgangslogik (Fig. 5A und 22), um die übertragung
des Steuerwortes in das zugehörige Steuerwcrtspeicherregister
24(1) (a) freizugeben. Anschließend wartet die Zeitsteuerschaltung auf den nächsten Freigabeimpuls des
Haupttaktes 12, der die nächste Steuerperiode dieses Steuerlogiknetzwerkes 4(a) initialisiert.
Speicher
Fig. 19 veranschaulicht die logische Schaltung für die Implementierung des Speichers 18 und der Testeinrichtung
30 nach Fig. 5B. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Speicher 18 einen mit KB bezeichneten, temporären
Speicher 18(1) und einen mit PM bezeichneten permanenten Speicher 18(2). Es ist ersichtlich, daß der Speicher KB
P30033/085S —~"
BAD ORIGINAL - 72 -
bei jeder Steuerperiode aktualisiert wird und die Ergebnisse der Abfrage der zugehörigen Tastenfeldspalte
speichert. PM wird jedoch nur dann aktualisiert, wenn während der Abfrage dieser Spalte eine betätigte Taste
identifiziert ist. Jedes dieser Bauelemente besteht im wesentlichen aus einem 4-Bit-Parallel - Ein/Ausgabe Speicherregister,
das ohne weiteres als integrierte Schaltung mit der Bezeichnung SN 74194 erhältlich ist.
Das Speicherregister 18(1) empfängt und speichert das von dem Interface 50(1) kommende Steuersignal. Dieses
Signal wird durch das Zeitsteuersignal TS3 gemäß dem Zeitdiagramm nach Fig. 24 zum Ausgang des Registers 18(1)
weitergetaktet. Das Ausgangssignal des Registers 18(1) wird in der beschriebenen Weise durch die Testeinrichtung
30 abgefragt. Ein Ausgangssignal des Gatters 30(2) der Testeinrichtung 30 gibt , wenn die Bedingung erfüllt
ist, das Register 18(2) frei,in dem ein Impuls zu dem Freigabeeingang (E) des Registers 18(2) gesendet
wird, womit das Einlesen des codierten in dem Register 18(1) gespeicherten Signales in das Register
18(2) freigegeben wird. Der Inhalt des Registers 18(1)
bleibt bei diesem Vorgang unverändert.
Die Testeinrichtung 30 ermöglicht es, daß das neue, temporär in dem Register 18(1) gespeicherte Signal
in das Register 18(2) nur dann übertragen werden kann, wenn:erstens das neue gespeicherte Signal ein "AUS"-Signal
ist,oder zweitens das neue Signal ein "EIN"-Signal ist und das vorhergehende in dem Register 18(2)
gespeicherte Signal ein "AUS"-Signal ist/ oder drittens,
wenn das neue Signal eine der Leistungseinstellungen
030033/0656
- 73 -
zwischen 1 und 7 ist und das alte gespeicherte Signal kein "ÄUS"-Signal ist. Zusätzlich setzt die Testeinrichtung
30 das "Weichstarf'-Flipflop und das "Sofort-Ein"-Flipflop
zurückj. wenn in dem Register 18(2) ein
"AUS"-Signal gespeichert ist. Aufgrund der Bedingung (1)
wird ein."AUS"-Signal immer in das Register 18(2) eingelesen; die Bedingung (2)stellt sicher, daß die
"EIN"-Einstellung vor einer der Leistungseinstellungen 1 bis 7 auszuwählen ist, wenn ausgehend von einer "AUS"-Bedingung
umgeschaltet wird,und sie stellt außerdem sicher, daß eine "EIN"-Einstellung unberücksichtigt
bleibt, wenn das alte Signal eine der Leistungseinstellungen zwischen 1 und 7 ist? Bedingung (3)gestattet
schließlich ein Umschalten in eine andere Leistungseinstellung 1 bis 7ο Es ist ersichtlich, daß eine leere
Eingabe, die eine Bedingung darstellt, in der keine der Tasten betätigt ist, von Natur aus dadurch ausgeschlossen
ist, daß die Freigabe des Registers 18(2) nur unter den
Bedingungen (1), (2) oder (3), wie oben beschrieben, ermöglicht wird.
Testeinrichtung
Testeinrichtung
Die Testeinrichtung 30 dieses Ausführungsbeispieles ist anhand des Logikschaltbildes nach Fig. 19 beschrieben=
Der Ausgang des UND-Gatters 30(1) ist mit dem Freigabeeingang des Registers 18(2) verbunden. Wenn das Ausgangs-.signal
des Gatters 30(2) eine logische Eins ist, wird der inhalt des Registers 18(1) in das Register 18(2)
übertragen. Das Gatter 30(1) dient der Synchronisierung der Freigäbe des Registers 18(2) mit dem Zeitsteuersignal
TS2 (Fig. 24), indem das Signal TS4 mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters 30(2) UND-verknüpft wird, wobei
dieses Ausgangssignal den Zustand logisch Eins aufweist, wenn eine der Bedingungen (1), (2) oder (3) erfüllt ist«
Das Vorliegen eines "AUS"-Signals (1000) in dem Register 18(1) wird durch das UND-Gatter 30(3) erkannt, dessen
Eingangssignale die vier Ausgangssignale des Registers 18(1)
—N
/08Si &4D ORlGIiMAL
- 74 -
sind.Die Eingangssignale für das Gatter 30(3), die den
drei niedrigstwertigen Bits des Signales aus dem Register 18(1) entsprechen, sind invertiert« Somit ist das Ausgangssignal
des Gatters 30(3) gleich logisch Eins, wenn ein durch das Wort (1000) dargestelltes "AUS"-Signal
in dem Register 18(1) gespeichert ist. Das Ausgangssignal des Gatters 30(3) liegt über die Gatter 30(2)
und 30(1) an dem Freigabeeingang des Registers 18(2).
Das Vorliegen eines "EIN"-Signales in dem Register 18(1) wird durch ein UND-Gatter 30(4) erkannt, dessen Eingänge
mit den Ausgängen des Registers 18(1) verbunden sind.
Die Eingangssignale des Gatters 30(4), die den Bits mit der Wertigkeit 1 und 2 des Signales des Registers
18(1) entsprechen, sind invertiert. Folglich ist das Ausgangssignal des Gatters 30(4) auf logisch Eins, wenn
ein "EIN"-Signal (1000) in dem Register 18(1) gespeichert ist. Das Ausgangssignal des Gatters 30(4) liegt über die
Gatter 30(6), 30(2) und 30(1) an dem Freigabeeingang des Registers 18(2). Ein in dem Register 18(2) gespeichertes
"AÜS"-Signal wird durch ein UND-Gatter 30(5) erkannt, dessen Eingänge an die vier Ausgänge des Registers
18(2) angeschlossen sind. Hierbei sind ebenfalls die Eingangssignale des Gatters 30(5), die den drei
niedrigstwertigen Bit des Signales aus dem Register 18(2) entsprechen, invertiert. Somit ist das Ausgangssignal
des Gatters 30(5) logisch Eins, wenn in dem Register 18(2) ein "AUS"-Signal (1000) gespeichert ist. Die Ausgangssignale
der Gatter 30(4) und 30(5) sind durch ein UND-Gatter 30(6) miteinander UND-verknüpft. Folglich ist das
Ausgangssignal des Gatters 30(6) logisch Eins, wenn das
neue Signal in dem Register 18(1) ein "EIN"-Signal ist, während das alte Signal in dem Register 18(2) ein "AUS"-Signal
ist. Das Ausgangssignal .des Gatters 30(6) ist in den Freigabeeingang des Registers 18(2) über die
Gatter 30(2) und 30(1) eingekoppelt.
030033/06SS
- 75 -
Das Vorhandensein eines Signales, das einer der Leistungseinstellungen 1 bis 7 in dem Register 18(1) entspricht,
wird durch Gatter 30(7) und 30(8) erkannt. Die Eingänge eines ODER-Gatters 30(7) sind mit denjenigen Ausgängen
des. Registers 18 (1) verbunden, die den drei niedrigstwertigen
Bits entsprechen ο Folglich ist das Ausgangssignal an dem Gatter 30(7) für jedes von null verschiedene
Signal in dem Register 18(1) gleich logisch Eins.· Ein
UND-Gatter 30(8) verknüpft das Ausgangssignal des Gatters 30(7) mit einem invertierten Eingangssignal, das dem
höchstwertigen Bit des Registers 18(1) entspricht. Wie Tabelle I zeigt, ist bei den Einstellungen "EIN" und
"AUS" das höchstwertige Bit gleich logisch Eins, während es für die Leistungseinstellungen 1 bis 7 gleich logisch
Null ist. Folglich ist das Ausgangssignal des Gatters 30(8) logisch Eins, wenn das Signal in dem Register 18(3)
eine der Leistungseinstellungen 1 bis 7 repräsentiert, während es sonst logisch Null ist. Ein UND-Gatter 30(9)
verknüpft das.Ausgangssignäl des Gatters 30(8) mit dem
invertierten Ausgangssignal des Gatters 30(5). Dementsprechend ist das Ausgangssignal des Gatters 30(9)
logisch Eins und das Ausgangssignal von Gatver 30(5) gleich logisch Null , womit angezeigt ist, daß das Signal
in dem Register 18(1) einer Leistungseinstellung zwischen 1 und 7 entspricht und das Signal in dem Register 18(2)
kein "AUS"-Signal ist. Das Ausgangssignal des Gatters 30(9) liegt über die Gatter 30(2) und 30(1) an dem Freigabeeingang
des Registers 18(2).
Die Testeinrichtung 30 setzt das "Weichstart"-Flipflop
32 (Fig. 21), wenn (a) das Register 18(1) ein einer Leistungseinstellung zwischen 1 und 7 entsprechendes
Signal enthält; und (b) das Register 18(2) ein "EIN"-Signal speichert. Die Bedingung (a) wird durch eine
logische Eins an dem Ausgang des UND-Gatters 30(8) er-
930033/085i
BAD ORIGINAL - 76 -
kannt, wie dies oben beschrieben ist.
Die Bedingung (b) wird durch ein UND-Gatter 30(10) erkannt, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Registers
18(2) verbunden sind, wobei das ein- und das zweiwertige
Bit invertiertjsind, so daß das Ausgangssignal des Gatters 30(10) nur dann logisch Eins ist, wenn das in dem Register
18(2) gespeicherte Signal ein "EIN"-Signal (1001) ist. Die Ausgangssignale der Gatter 30(8) und 30(10)
sind durch ein UND-Gatter 30(11) miteinander logisch verknüpft. Der mit 30(a) bezeichnete Ausgang des UND-Gatters
30(11) ist mit dem Setzeingang des "Weichstart"-Flipflops
32 (Fig. 21) verbunden. Eine logische Eins liegt somit dann an dem "Weichstart"-Flipflop 32, wenn
die obigen Bedingungen (a) und (b) erfüllt sind.
Wenn das in dem Register 18(1) gespeicherte Signal eine
geringere Leistungseinstellung repräsentiert, als die durch das in dem Register 18(2) repräsentierte Signal,
setzt die Testeinrichtung 30 das "Sofort-Ein"-Flipflop 36 (Fig. 21) zurück..Dies wird durch einen Komparator
30(12) erreicht, der einen Größenvergleich der Inhalte der beiden Register 18(1) und 18(2) durchführt.
In der Blockschaltung nach der Fig. 19 wird diese Funktion
durch den Komparator 30(12), die Gatter .30(5), 30(8) und 30(13) bis 30(15) zustandegebracht. Die Inhalte
der Register 18(1) und 18(2) werden ständig durch den Komparator 30(12) verglichen, der ein gebräuchlicher
4-rBit-Komparator ist, der als intergrierte Schaltung unter der Bezeichnung SN 7485 zu beschaffen ist. Wenn
die Größe des InhajLts des Registers 18(1) kleiner ist als die Größe des Inhaltes des Registers 18(2), was
dann zutrifft, wenn die neu eingegebene Leistungseinstellung kleiner als die vorherigeLeistungseinstellung ist,
ist das Ausgangssignal des Komparators 30(12) gleich
030Ö33/08S8
— 77 —
3 O O 3
logisch Eins, Dieses Ausgangssignal liegt an dem UND-Gatter
30 (50), das es mit den Ausgangssignalen der UND-Gatter 30(8) und 30(14) logisch UND-verknüpft.
Wie bereits beschrieben,, ist das Ausgangssignal des
UND-Gatters 30(8) gleich logisch Eins, wenn innerhalb des Registers 18(1) einer der Leistungseinstellungen
zwischen 1 und 7 entspricht. Das Ausgangssignal, des UND-Gatters 30(14), das das invertierte
höchstwertige Bit des Registers 18(2) mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters 30(13) verknüpft, ist
entsprechend gleich logisch Eins, wenn das Register 18(2) einen Code enthält, der eine der Leistungseinstellungen
1 bis 7 repräsentiert, wobei das ODER-Gatter 30(13) die drei niedrigstwertigen Bits des
Registers 18(2) zusammenodert. Folglich verkünpft das Gatter 30(15) die Ergebnisse des Vergleiches, um
immer, wenn beide Register 18(1) und 18(2) Signale
enthalten, die einer der Leistungseinstellungen zwischen 1 und 7 enthalten, über das ODER-Gatter 30(16)
den Eingang des "Sofort-OEin"-Flipflops 36 (Fig. 21)
zurückzusetzen. Wenn die obige Bedingung erfüllt ist und die durch den Inhalt des Registers 18(I11 wiedergegebene
Leistungseinstellung kleiner ist als die des Registers 18(2), ist das·Ausgangssignal des Gatters
30(50), und folglich das Ausgangssignal 30 (c) des Gatters 30(16), logisch Eins, was zu einem Rücksetzen
des "Sofort-Ein"-Flipflops 36 führt.
Das Ausgangssignal des Gatters 30(5) liegt ebenfalls an dem Rücksetzeingang des "Sofort-Ein"-Flipflops 3.6,
und zwar über das ODER-Gatter 30(16). Somit wird das "Sofort-Ein"-Flipflop 36 in entsprechender Weise
zurückgesetzt, wenn in dem Register 18(2) ein "AUS"-Signal (1000) gespeichert ist.
'33/0656 BAD ORIGINAL ~
Schließlich ist der mit 30(b) bezeichnete Ausgang des
Gatters 30(5) unmittelbar mit dem Rücksetzeingang des "Weichstarf'-Flipflops 32 verbunden. Hieraus folgt,
daß das "Weichstart"-Flipflop 32 zurückgesetzt wird, wenn in dem Register 18(2) ein "AUS"-Signal gespeichert
ist.
Der Hauptzähler 14 nach Fig. 5B ist bei diesem Ausführungsbeispiel
mit Hilfe eines 4-Eit-Binärzählers implementiert, der die durch den Haupttakt 12 (Fig.
18B) erzeugten Impulse zählt: Es ist ersichtlich, daß der Freigabeimpuls für ein spezielles Steuerlogiknetzwerk
alle vier Steuerintervalle erzeugt wird. Der Hauptzähler 14 kann eine unter der Typenbezeichnung
SN 7493 zu beziehende integrierte Schaltung sein.
Die logische Schaltung bei diesem Ausführungsbeispiel des Steuerwortgenerators 16 (Fig. 5B) enthält, wie
in Fig. 20 veranschaulicht ist, im wesentlichen einen BCD-Dezimaldecoder 16(1) mit vier Eingangs- und zehn
Ausgangsleitungen sowie ein Netzwerk von logischen Gattern, das die Gatter 16(4) (a) bis 16(4) (d) umfaßt,
die als Zählgatter bezeichnet sind und in Abhängigkeit der vier mit 14(a) bis 14(d) bezeichneten Ausgangssignale
des Haupttaktes 14 arbeiten, die die vier Bits des Zählerstandes repräsentieren; sie enthält
ferner mit Vergleichsgatter bezeichnete Gatter 16(2) (a) bis 16(2)(d), die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen
der Zählgatter 16(4) (a) bis 16(4) (d) sowie den AusgangsSignalen des Decoders 16(1) arbeiten, dessen
ß30033/06S6
- 79 -
Äusgangssignale die Leistungseinstellungen 1 bis 5 repräsentieren; außerdem enthält sie mit Codiergatter
bezeichnete Gatter 16(9) (a) bis 16(9) (d), deren Ausgangssignale das 4-Bit-Steuerwort enthalten; und
schließlich enthält sie Koppelgatter 16(5), 16(6), 16 (7) und 16(8) .
Diese Schaltung erzeugt während des ersten Steuerintervalles ihrer Steuerperiode eines der folgenden 4-Bit-Steuerworte
"(0000) , (1000), (1010) oder (1111). Das jeweils erzeugte Steuerwort ist eine Funktion der ausgewählten
Leistungseinstellung, des Zählerstandes des Hauptzählers und des Betriebszustandes, wobei letzterer
von dem Zustand des "Weichstart"-Flipflops 32 und des
"Sofort-Ein"-Flipflops 36 (Fig» 21) bestimmt ist.
Wie bereits ausgeführt, sind die Leistungseinstellungen
5 bis 7 der "Weichstart"- sowie der "Sofort-Ein"-Modus mittels der wiederholten Erzeugung eines der jeweils
zutreffenden oben beschriebenen Steuerworte implementiert; für die Leistungseinstellungen 1 bis 4 hingegen
müssen eine Folge aus (1000) und (0000) wiederholt erzeugt werden. Die spezielle zu der jeweiligen Leistungseinstellung gehörende Sequenz ist dieselbe, wie sie
oben für das Mikroprozessorausführungsbeispiel beschrieben ist ο
Gemäß Fig. 20 entschlüsselt der Decoder 16(1) die auszuführende
Leistungseinstellung, indem er das an den Leitungen 18(a) bis 18(d) anstehende Ausgangssignal
des Registers 18(2) des Speichers 18 (Fig. 20) decodiert.
Wie ausgeführt, speichert das Register 18(2) ein BCD-Signal,
das die auszuführende Leistungseinstellung repräsentiert. Jedes Ausgangssignal des Decoders 16(1)
ist eindeutig einer jeweiligen Leistungseinstellung zugeordnet. Die Ausgangssignale 1 bis 7 des Decoders
D30033/06SS _ 8o
BAD ORIGINAL
16(1) gehören dementsprechend zu den LeistungseinStellungen
1 bis 7 (die Anschlüsse O, 8 und 9 werden bei diesem Ausführungsbeispiel nicht verwendet). Die dem
codierten Eingangssignal für den Decoder 16(1) entsprechende
Leistungseinstellung wird durch eine logische Null an dem zugehörigen Decoderausgang angezeigt. Die
Ausgangssignale aller anderen Ausgangsleitungen sind logisch Eins. Wenn beispielsweise das codierte Eingangssignal
der Leistungseinstellung 3 entspricht, ist das Ausgangssignal an dem Anschluß 3 des Decoders
16(1) gleich logisch Null, während die Ausgangssignale an den übrigen Anschlüssen alle gleich logisch Eins
sind. Der Decoder 16(1) ist ein üblicher BCD-Dezimaldecoder, der unter der Bezeichnung SN 7442 zu erhalten
ist.
Die Codiergatter 16(9) (a) bis 16(9) (c) erzeugen an den
Ausgängen CW1 bis CW4 ein Steuerwort, wobei CW1 das
höchstwertige Bit und CW4 das niedrigstwertige Bit darstellt.
Das Ausgangssignal des Codiergatters 16(9) (c) liegt über ODER-Gatter 16(9) (a) bzw. 16(9) (b) an den Ausgängen CW1 und CW3 und bildet unmittelbar die Ausgangssignale
CW2 und CW4. Folglich erzeugt eine logische Eins am Ausgang des Gatters 16(9) (c) ein Steuerwort
(1111), das an den Ausgängen CW1 bis CW4 ansteht. Das Gatter 16(9) (c) ist ein UND-Gatter, das das invertierte
Ausgangssignal des "Weichstart"-Flipflops 32 (SSL) (Fig. 5B). mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters 16(8)
verknüpft. Das ODER-Gatter 16(8) odert das invertierte Ausgangssignal 7 des Decoders 16(1) mit dem Ausgangssignal
des "Sofort-Ein"-Flipflops 36 (IOL) (Fig. 21)
zusammen. Folglich ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 16(9) (c) nur dann logisch Eins, wenn das "Weichstarf'-Flipflop
32 zurückgesetzt ist (d.h. das Ausgangs-
030033/0656
- 81 -
3 O O 3 4 Γι 5
signal ist gleich logisch Null) und Ausgang 7 des Decoders
16(1) auf logisch Null (freigegeben) liegt oder wenn das "Sofort-Ein"-Flipflop 36 gesetzt ist.. In ähnlicher
Weise sind das Ausgangssignal des Gatters 16(9) (c)
und folglich die Ausgangssignale CW2 und CW4 gleich logisch Null (gesperrt), wenn entweder das "Weichstart"-Flipflop
32 gesetzt ist oder wenn eine andere Leistungseinstellung als 7 ausgewählt ist und das "Sofort-Ein"-Flipflop
36 zurückgesetzt ist.
Die Codiergatter 16(9) (a) und 16(9) (b) verknüpfen die Ausgangssignale des UND-Gatters 16(7) mit den Ausgangssignalen
CW1 bzw. CW3. Das UND-Gatter 16(7) verknüpft das invertierte Ausgangssignal 6 des Decoders 16(1) und
das Ausgangssignal des "Weichstart"-Flipflops 32. Somit sind das Ausgangssignal des Gatters 16(7) und folglich
die Ausgangssignale der Gatter 16(9) (a) und 16(9) (b)
gleich logisch Eins, wenn der Ausgang 6 des Decoders 16(1) logisch Null und das "Weichstart"-Flipflop 32
zurückgesetzt ist, womit an den Ausgängen CW1 bis CW4
das Steuerwort (1010) erzeugt wird.
Das Steuerwort (1000) wird unter den folgenden drei Bedingungen erzeugt: (1) der"Weichstart"-Modus befindet
sich in Ausführung, d.h. das "Weichstart"-Flipflop 32 ist gesetzt? (2) für den stationären Betriebszustand ist die
Leistungseinstellung 5 ausgewählt; oder (?) eine der Leistungseinstellungen 1 bis 4 ist ausgewählt und ein
entsprechender Zählerstand des Zählers 14 wird erkannt. Die Bedingung (3) ist weiter unten im einzelnen beschrieben»
Bei der Bedingung (1) ist das Ausgangssignal des "Weichstart"-Flipflops 32 logisch Eins, wenn es gesetzt
ist. Dieses Ausgangssignal liegt über das ODER-Gatter 16(9) (a) an dem Ausgang CW1. Folglich ist CW1
gleich logisch Eins, wenn das "Weichstart"-Flipflop 32 gesetzt ist. Das Ausgangssignal des "Weichstart"-Flip-
030033/0 6 Si BAD ORIGINAL
flops 32 ist ferner, wie oben beschrieben, ein invertiertes Eingangssignal für die UND-Gatter 16(7) und 16(9) (c).
Dementsprechend sind, wenn das Ausgangssignal des "Weichstart"-Flipflops 32 logisch Eins ist, die Ausgangssignale
dieser UND-Gatter 16(7) und 16(9) (c) logisch Null. Demgemäß sind auch CW2 bis CW4 gleich logisch Null.
Somit steht an den Ausgängen CW1 bis CW4 das Steuerwort
(1000) an.
Wenn bei der Bedingung (2) die Leistungseinstellung 5 ausgewählt ist, liegt der Ausgang 5 des Decoders 16(1)
auf logisch Null, während seine übrigen Ausgänge auf logisch Eins liegen. Während des stationären Betriebszustandes
sind ferner sowohl-das "Weichstart"-Flipflop
32 als auch das "Sofort-Ein"-Flipflop 36 zurückgesetzt. Folglich sind die Ausgangssignale der Gatter 16(7) und
16(9)(c) logisch Null und bewirken eine logisch Null an den Ausgängen CW2 bis CW4. Das Ausgangssignal des
Ausganges 5 des Decoders 16(1) ist inv^ertiert und liegt
über das ODER-Gatter 16(6) und das UND-Gatter 16(9) (a) an dem Ausgang CW1. Hiermit liegt an CW1 eine logische
Eins, wenn der Ausgang 5 auf logisch Null liegt, womit an den Ausgängen CW1 bis CW4 das Steuerwort (1000) liegt.
Wie ausgeführt, werden bei der Bedingung (3) für die
Leistungseinstellungen 1 bis 4 wiederholt Sequenzen bestehend aus Steuerworten (1000) und (0000) erzeugt.
Um die gewünschte Steuerwortsequenz für die jeweilige Leistungseinstellung zu erzeugen, wird die Beziehung
zwischen der Wiederholrate für das Steuerwort (1000) allgemein ausgedrückt zu 1/2 und dem binären Zählerstand
des Hauptzählers 15 ausgenutzt, der eine Steuerwortwiederholrate von 1/2n auszuführen ermöglicht, indem
immer dann ein Steuerwort (1000) erzeugt wird, wenn die ersten η-niedrigstwertigen Bits des Zählers 14 logisch
Null sind. Beispielsweise erfordert die Leistungsein-
03ÖÖ33/Ö65S
- 83 -
3003A55
stellung 4 eine Wiederholung der Steuerwortsequenz, die
mit einem Steuerwort (1000) beginnt, das von sieben nachfolgenden Steuerworten (0000) gefolgt wird bzw.
eine Wiederholrate für das Steuerwort (1000) von 1/8 aufweist, was 1/2 entspricht mit η = 3. Die gewünschte
Wiederholrate von 1/8 wird dadurch erreicht, daß immer, wenn die ersten drei niedrigstwertigen Bits des Zählers
logisch Null sind, was einmal alle acht Zählerschritte erfolgt, das Steuerwort (1000) erzeugt wird.
Zur Ausführung dieser Sequenz wird der Zählerstand des Zählers 14 in der folgenden Weise durch die Zählgatter
16(4) (a) bis 16(4) (d) verarbeitet. Die Eingangssignale auf den Leitungen 14(a) bis .(d) des Zählers 14 entsprechen
dem ersten bis vierten niedrigstwertigen Bit des Zählerstandes. Das Gatter 16(4)(a) ist ein Inverter,,
dessen Ausgangssignal logisch Eins ist, wenn· das erste niedrigstwertige Bit logisch Null ist. Das Ausgangssignal
des Inverters 16(4)(a) ist durch das UND-Gatter 16(4)(b) mit dem invertierten Eingangssignal auf der
Leitung 14(b) derart verknüpft, daß das Ausgangssignal des UND-Gatters 16(4)(b) nur dann logisch Eins ist, wenn
die ersten zwei niedrigstwertigen Bits null sind. In gleicher Weise ist das Ausgangssignal des UND-Gatters
16(4)(b) durch das UND-Gatter 16(4)(c) mit dem invertierten Eingangssignal auf der Leitung 14(c) verknüpft,
womit das Ausgangssignal des Gatters 16 (4); (c) nur dann logisch Eins ist, wenn die ersten drei niedrigstwertigen
Bits gleich logisch Null sind. Dieses Schaltmuster ist in ähnlicher Weise für das Gatter 16(4) (d) wiederholt.
Die Vergleichsgatter 16(2) (a) bis 16(2) (d) erbringen eine UND-Verknüpfung der einzelnen Ausgangssignale der
Zählgatter 16(4) (a) bis 16(4) (d) mit den invertierten Ausgangssignalen 4-1 des Decoders 16(1), d.h. das
UND-Gatter 16 (2) (a) verknüpft das Ausgangssignal des
930033/0638
BAD ORIGINAL - 84 -
Gatters 16(4)(a) mit dem invertierten Ausgangssignal
am Anschluß 4, während das UND-Gatter 16(2) (b) das Ausgangssignal des Gatters 16(4)(b) mit dem Ausgangssignal
des Decoders 16(1) am Ausgang 3 verknüpft usw. Jedes der Vergleichsgatter 16(2) (a) bis 16(2) (d)
kann als typisch derjenigen speziellen Leistungseinstellung zugeordnet betrachtet werden, die durch ihre
Ausgangsleitung von dem Decoder 16(1) repräsentiert ist. Bei einer Anordnung in dieser Weise kann das Ausgangssignal
höchstens eines der Vergleichsgatter 16(2) (a) bis 16(2) (d) in jedem Steuerintervall gleich logisch Eins
sein, wobei das Ausgangssignal jedes der Vergleichsgatter 16(2) (a) bis "16(2) (d) nur dann logisch Eins sein
kann, wenn das zu dieser Leistungseinstellung gehörige Muster der niedrigstwertigen Bits auftritt, das zu dem
entsprechenden Vergleichsgatter gehört. Wenn beispielsweise die Leistungseinstellung 3 ausgeführt werden soll,
ist der Ausgang 3 des Decoders 16(1) logisch Null, während seine übrigen Ausgänge logisch Eins sind. Folglich
ist das invertierte Decoderausgangssignal, das das Eingangssignal für das Vergleichsgatter 16(2) (b)
bildet, logisch Eins, während die übrigen invertierten Eingangssignale für die anderen Vergleichsgatter logisch
Nullsind. Folglich bleiben die Ausgangssignale von anderen Vergleichsgattern als dem Vergleichsgatter 16(2) (b)
auf logisch Null, unabhängig von Stand des Zählers Jedoch ist das Ausgangssignal des Vergleichsgatter 16(2) (b)
immer, wenn die ersten zwei niedrigstwertigen Bits des Zählers 14 logisch Null sind, wie dies durch eine logische
Eins an dem Ausgang des Gatters 16(4) (b) angezeigt ist, gleich logisch Eins. Hieraus folgt, daß bei der Leistungseinstellung
3 das Ausgangssignal des Gatters 16(2) (b) einmal alle vier Zählerschritte logisch Eins ist.
- 85 -
030033/0658
Die Ausgangssignale der Vergleichsgatter 16(2) (a) bis 16(2) (d) liegen über ODER-Gatter 16(5), 16(6) und 16(9) (a)
an dem Ausgang CW1 des Steuerwortsgenerators 16. Die ODER-Gatter 16(5) odern die Ausgangssignale der Vergleichsgatter
16(2) (aj bis 16(2) (d) zusammen und dementsprechend
ist das Ausgangssignal des Gatters 16(5) logisc,h Eins, wenn das Ausgangssignal eines der Vergleichsgatter
16(2) (a) bis 16(2) (d) logisch Eins ist. Eine logische Eins an dem Ausgang des ODER-Gatters 16(5)
führt zu der Erzeugung des Steuerwortes (1000).
Flipflops und Timer
Wie bereits beschrieben, werden zur Initialisierung der
zeitlichen Festlegung und der Beendigung des "Weichstart"- und des"Sofort-Ein"-Modus Flipflops und Timer verwendet.
Fig„ 2.1 veranschaulicht den Teil der Steuerschaltung, der bei diesem Ausführungsbeispiel das "Weichstart"-"Flipflop
32 (SSL),den"Weichstart"-Timer 34 (SST), das
"Sofort-Ein"-Flipflop 36 (IOL) und den "Sof^rt-Ein"-Timer
38 (IOT)" enthält. Die Flipsflops 32 und 36 sind gebräuchliche J-K-Flipsflops, die unter der Bezeichnung
SN 7470 erhältlich sind»
Wie aus den Fig. 19 und 21 hervorgeht, ist der J~Eingang
von SSL 32 an den Ausgang 30 (a) des Gatters 30(11)
der Testeinrichtung 30 angeschlossen= Der Q-Ausgang von'SSL 32 liegt über die Leitung 32 (a) an einem Eingang
der Gatter 16(6), 16(7) und 16.(9) (c) . Ferner ist de^ Q-Ausgang an den Timer 34 angeschlossen.
Wenn beim Betrieb die Testeinrichtung 30 feststellt, daß die Ausführung des "Weichstart"-Modus erforderlich ist,
•erscheint eine logische Eins an dem Ausgang des Gatters
ÖÖ33/06SS BAD ORIGINAL
— 86 —
30(11) der Testeinrichtung 30 (Fig. 19). Der Q-Ausgang
von SSL 32 schaltet dann, getaktet durch das Zeitsteuersignal TS5 (Fig.. 24), auf eine logische Eins um und
bleibt solange auf der logischen Eins, bis nachfolgend über den K-Eingang von SSL 32 eine logische Eins eingetaktet
wird. Wenn SSL 32 zurückgesetzt wird, schaltet sein Ausgangssignal auf die logische Null um und bleibt
solange Null, bis der "Weichstart"-Modus wieder erforderlich
ist.
Der Timer 34 steuerijdurch Zählen einer vorbestimmten
Anzahl von Zeitsteuersxgnalen TS2 (Fig. 24) die zeitliche Dauer des Betriebes im "Weichstart"-Modus, wenn
er durch den gesetzten Zustand von SSL 32 freigegeben ist, wobei er sich und SSL 32 nachfolgend zurücksetzt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Dauer von etwa einer Sekunde erforderlich. Dies wird durch die Verwendung
eines 4-Bit-Zählers 34(1) und der Verwendung des Ausgangssignales eines UND-Gatters 34(2) erreicht,
das die vier Ausgangssignale des Zählers 34(1) miteinander verknüpft, um SSL 32 und den Zähler 34(1) zurückzusetzen.
Beim 16. Zählschritt erscheint eine logische Eins auf der Leitung 34(3), womit das Ausgangssignal
des UND-Gatters 34(2) ein Rücksetzen des Zählers 34(1) und von SSL 32 bewirkt. Wie bereits erwähnt, wird das-Zeitsteuersignal
TS2 synchron mit Freigabeimpulsen des Haupttaktes 12 erzeugt, die jedem der Steuerlogiknetzwerke
einmal alle vier Steuerintervalle zugeführt werden. Foiflich beträgt die Frequenz des Zeitsteuersignales
TS2 15 Hz. Die Zählung von 15 Impulsen genügt deshalb, um das gewünschte Ein-Sekunden-Intervall befriedigend
anzunähern.
Die Zählung der TS2-Signale durch den Zähler 34(1) des Timers 34 wird durch das Ausgangssignal von SSL 32 freigegeben,
das über ein UND-Gatter 34 (4) mit dem Zeit-
030033/065S
BAD ORIGINAL
steuersignal TS2 UND-verknüpft ist. Demzufolge werden
die Signale TS2 zu dem Takteingang des Zählers 34(1) durch das Gatter 34(4) durchgelassen, wenn SSL 32
gesetzt ist und gesperrt, wenn SSL 32 zurückgesetzt ist.
Beim Auftreten eines der folgenden Ereignisse werden SSL 32 und der Zähler 34(1) des Timers 34 zurückgesetzt:
Das Zählen von einer vorbestimmten Anzahl von Zählschritten; oder das Eintreffen eines "AUS"-Signales
in dem Register 18(2) (Fig. 19). Das ODER-Gatter 32(1) verknüpft das Ausgangssignal 30(b) der Testeinrichtung
30 mit dem Ausgangssignal 34(3) für den K-Eingang von SSL 32. Somit führt eine logische Eins
entweder am Ausgang 30 (b), was das Eingeben einer "AUS"-.
Eingabe anzeigt oder eine logische Eins auf der Leitung 34(3), die das Auftreten des 16. Zählschrittes
signalisiert zu einer logischen Eins an dem Ausgang des ODER-Gatters 32(1), so daß SSL 32 zurückgesetzt
wird«
Eine logische Eins an dem Ausgang des Gatters 32(1) setzt außerdem synchron mit dem Zeitsteuersignal TS5
(Fig. 24) den Zähler 34(1) zurück. Das Ausgangssignal des Gatters 32(1)'liegt über ein UND-Gatter 34(5) an
dem Rücksetzeingang des Zählers 34(1), wobei durch dieses UND-Gatter das Ausgangssignal des Gatters 32(1)
mit dem Zeitsteuersignal TS5 verknüpft wird. Eine logische Eins an dem Ausgang des Gatters 34(5) setzt
den Zähler 34 (1) zurück.
Die Betriebsweise des "Sofort-Ein"-Flipflops 36 (IOL)
und des "Sofort-Ein"-Timers 38 (IOT) ist sehr ähnlich
derjenigen von SSL 32 und des Timers 34, die eben beschrieben ist. IOL 36 wird durch dasselbe Signal gesetzt,
das SSL 32 zurücksetzt, nämlich einer logischen Eins an dem Ausgang 34.(3) des Zählers 34(2), der mit dem J-Eingang
■930033/0656
■>-.; -να'- - 88 -
BAD ORIGINAL
von IOL 36 verbunden ist. Das Setzen von IOL 36 gibt
aufgrund des Durchschaltens des Zeitsteuersignales TS2 zu dem Eingang des Timers 38 über ein UND-Gatter 38(1)
diesen .frei. Die zeitliche Dauer des "Sofort-Ein"-Modus
wird durch den eine vorbestimmte. Anzahl von TS2-Impulsen zählenden Timer 38 gesteuert. Erreicht wird
dies durch die Verwendung zweier ,4-Bit-Zähler 38(2) und 38(3), die hintereinandergeschaltet als 8-Bit-Zähler
arbeiten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gewünschte Dauer des "Sofort-Ein"-Modus von 8 1/2 see
durch die Zählung von 128 Impulsen TS2 sehr gut angenähert. Beim Beginn des 129. Zählschrittes ist der Ausgang
des Zählers 38(3), der mit 38(5) bezeichnet ist, und dem höchstwertigen Bit entspricht, logisch Eins.
Das Ausgangssignal von 38(5) liegt über das ODER-Gatter 36(1) an dem K-Eingang von IOL 36. Damit wird nach dem
Zählen von 128 Zeitsteuerimpulsen TS2 IOL 36 zurückgesetzt. Das UND-Gatter 38(1) sperrt dann bis zum erneuten Setzen von IOL 36 weitere Impulse für den Timer
38.
Das Zurücksetzen der Zähler 38(2) und 38(3) des Timers 38 wird dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal des
Gatters 36(1) jedem der Rücksetzeingänge beider dieser
Zähler über ein UND-Gatter 38(6) zugeführt wird. Das UND-Gatter 38(6) synchronisiert durch eine UND-Verknüpfung
der Signale von dem Gatter 36(1) mit dem Zeitsteuersignal TS5 das Rücksetzen dieser Zähler 38(2) und 38(3).
IOL 36 wird auch zusätzlich entweder durch eine logische Eins an dem Ausgang 30(c) der Testeinrichtung 30 (Fig.
19) zurückgesetzt, was die Auswahl einer niedrigeren" Leistungseinstellung signalisiert oder IOL 36 wird durch
ehe logische Eins an dem Ausgang 30(b) zurückgesetzt, die der Eingabe eines "AUS"-Signales entspricht. Diese
Ausgangssignale liegen über das ODER-Gatter 36(1) an dem
030033/0656
— 89 —
K-Eingang von IOL 36.
Die in den Timern 34 bzw. 38 verwendeten Zähler 34(1) sowie 38(2) und 38(3) sind unter der Typenbezeichnung
SN 5493 erhältliche integrierte Schaltungen.
Das in Fig. 22 veranschaulichte Logikschaltbild erbringt
die Funktion der Ausgangslogik 24 nach Fig. 5A. Schieberegister 24(1) (a)- bis 24(1) (d) empfangen die Steuerworte
CW (a) bis CW(d) von den Steuerlogiknetzwerken 4 (a) bis 4 (d) in aufeinanderfolgenden Steuerintervallen
und speichern diese Steuerworte. Ein 4-Bit-Steuerwort wird in das jeweils zugehörige Shiftregister
24(1) bis 24(4) eingegeben, wenn das Zeitsteuersignal TS6 des Timers 15 des jeweils zugehörigen Steuerlogiknetzwerkes
4(a) bis 4(d) dem Freigabeeingang (E) dieses Shiftregisters zugeführt wird. Dieses Zeitsteuersignal
TS5 wird jeweils während des ersten Steuerintervalles derjenigen Steuerperiode erzeugt, dip zu dem jeweiligen
Heizelement 1 (a) bis 1(d) gehört. Das Steuerwort des nächsten Steuerlogiknetzwerkes wird in sein
zugehöriges Shiftregister 24(1) (a) bis 24(1) (d) bei dem nächsten Steuerintervall übergeben, das das erste
Steuerintervall seiner Steuerperiode ist. Dies geschieht aufeinanderfolgend für alle vier Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) in periodischer Weise, wobei der Ablauf,
wie beschrieben, durch den Haupttakt 12 synchronisiert ist.
Da die Steuerperioden für die jeweiligen Heizelemente 1 (a) bis 1(d) während eines jeweiligen Steuerintervalles
gestaffelt sind, ist eines der Shiftregister freigegeben, um ein neues Steuerwort zu übernehmen, während
3/0656 BAD ORIGINAL 9Q _
die Inhalte der anderen drei Shiftregister vor der Abfrage des höchstwertigen Bits um eine Stelle nach
links geshiftet sind. Dies ermöglicht es, daß jedes Bit jedes Steuerwortes sequentiell von links nach
rechts jeweils ein Bit je Steuerintervall abgefragt wird.
Das dem Freigabeeingang des zugehörigen Shiftregisters zugeführte Zeitsteuersignal liegt außerdem über ein
ODER-Gatter 24(3) an dem Shifteingang der jeweils anderen drei Shiftregister. Während des ersten Steuerintervalles
der Steuerperiode für das Heizelement 1(a) erzeugt beispielsweise das Steuerlogiknetzwerk 4(a)
ein Steuerwort CW(a), das als 4-Eit-Signal an dem Dateneingang
des Shiftregisters 24(1) (a) anliegt. Der Timer 15 des Steuerlogiknetzwerkes 4(a) gibt einen
Zeitsteuerimpuls TS6(a) ab, der dem Freigabeeingang des Shiftregisters 24(1) (a) zugeführt wird und es diesem
gestattet, das neue Steuerwort zu übernehmen. Dieses Zeitsteuersignal TS6(a) gelangt außerdem über ODER-Gatter
24(3)(b) bis 24(3)(d) zu den Links-Shifteingängen der Shiftregister 24 (1) (b) bis 24(1) (d) und bewirkt,
daß die Inhalte dieser Shiftregister um eine Stelle nach links geshiftet werden.
Der dem höchstwertigen Bit entsprechende Ausgang jedes der Shiftregister 24(1) (a) bis 24(1) (d) liegt unmittelbar
an dem J-Eingang eines jeweils, zugehörigen Flipflops
24(2)(a) bis 24(2)(d) und über einen jeweils zugehörigen Inverter 24(4) (a) bis 24(4) (d) an dem K-Eingang des
jeweils selben Flipflop. Eine logische Eins an der Stelle des höchstwertigen Bits setzt das jeweils zugeordnete
Flipflop 24(2) (a) bis 24(2) (d) beim Auftreten des nächsten Null-Durchgangsimpulses des Null-Durchgangsdetektors
(Fig. 5A), während in ähnlicher Weise umgekehrt beim Empfang des nächsten Null-Durchgangsimpulses eine logische
030033/0653
- 91 -
3 O O 3 4 ri 5
Null in dieser Bitposition das entsprechende Flipflop
zurücksetzt.
Die Shiftregister 24(1) (a) bis 24(1) (d) sind als integrierte Schaltungen mit der Bezeichnung SN 74194 erhältlich.
Die Flipflops 24 (4) (a) bis 24(4) (d) sind gebräuchliche J-K-Flipflops, wie sie für das "Weichstart"-Flipflop
und das "Sofort-Ein"-Flipflop beschrieben sind.
Die Ausgänge 24 (a) bis 24 (d) der Flipflops 24(2) (a) bis 24(2) Cd) sind mit den Gate-Anschlüssen der Triacs 3(a)
bis 3(d) über das Sperrlogiknetzwerk 22 und Triactreiber 126 verbunden. Auf diese Weise ist die Triggerung der
Triacs 3(a) bis 3(d) mit dem. Netzspannungs-Null-Durchgang synchronisiert.
Die in Fig. 23 veranschaulichte logische Schaltung arbeitet als Sperrlogik 22 (Fig. 5A). Wegen der oben beschriebenen
gestaffelten Art und Weise, in 1er die vier Heizelemente 1(a) bis 1(d) gesteuert sind, wird während
beliebiger Steuerintervalle beim Betrieb in dem "Weichstart"-Modus
höchstens ein Heizelement mit Strom versorgt» Die Funktion der Sperrlogik 24 besteht darin,
diejenigen Steuerintervalle zu erkennen, in denen der Strom für ein in dem "Weichstart"-Modus arbeitendes
Heizelement eingeschaltet ist,und die Stromzufuhr zu den anderen drei Heizelementen während dieses Steuerintervalles
zu sperren.
Die Erkennungsfunktion der Schaltung nach Fig. 23 wird
durch UND-Gatter 22(3) (a) bis 22(3) (d) erbracht, die die Triggerausgangssignale 24 (a) bis 24 (d) der Ausgangslogik
24 nach Fig. 22 mit den Ausgangssignalen 32 (a) bis 32 (d)
3 0033/0658 -—,
RAD ORIGINAL ~ 92 -
der "Weichstart"-Flipflops der Steuerlogiknetzwerke
4(a) bis 4(d) miteinander UND-verknüpfen. Ein Ausgangssignal
logisch Eins von einem der UND-Gatter 22(3)(a) bis 22(3) (d) zeigt an, daß das zugehörige Triggersignal
logisch Eins und daß das zugehörige "Weichstart"-Flipflop gesetzt ist. Somit ist,wenn das Ausgangssignal
eines der UND-Gatter 22 (3) (a) bis 22(3) (d) logisch Eins ist, das Triggersignal für die übrigen Triacs gesperrt.
Die Sperrfunktion leisten die als Sperrgatter bezeichneten
UND-Gatter 22(1) (a) bis 22(1) (d) zusammen mit NOR-Gattern 22(2) (a) bis 22(2) (d). Die Sperrgatter 22(1)(a)
bis 22(1) (d) ergeben eine UND-Verknüpfung der Eingangssignale auf den Leitungen 24(a) bis 24 (d) mit den Ausgangssignalen
der UND-Gatter 22(2) (a) bis 22(2)(d).
Der Ausgang jedes UND-Gatters 22(3) (a) bis 22(3) (d) für die Erkennung ist, mit Ausnahme des jeweils zugehörigen
Sperrgatters/über die NOR-Gatter 22(2) mit allen übrigen
Sperrgattern 22(1) verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 22(3) (a) ist beispielsweise über die NOR-Gatter
22 (2)(b) bis 22(2) (d) mit den Sperrgattern 22(1) (b) bis 22(1) (d) verbunden. Folglich führt ein Ausgangssignal
logisch Eins eines speziellen UND-Gatters 22(3) (a) bis 22(3) (d) zu einer logischen Null an einem der Eingänge
und folglich zu einer logischen Null an den Ausgängen jedes der Sperrgatter 22(1) mit Ausnahme des
zu dem jeweiligen Gatter für die Erkennung zugehörigen Sperrgatter 22(1).
Die Ausgangssignale 22(a) bis 22 (d) der Gatter 22(1) (a)
bis 22(1) (d) liegen über übliche Triactreiber 26 an den Gate-Anschlüssen der Triacs 3(a) bis 3 (d). Eine logische
Eins an einem der Ausgänge bewirkt, daß der zugehörige Triac in den leitenden Zustand umgeschaltet wird, während
030033/06S6
30034 5
eine logische Null als Ausgangssignal dazu führt, daß
der zugehörige Triac bei dem nächsten Null-Durchgang des Wechselspannungssignales nichtleitend wird.
Als Beispiel für die Schaltungsbetriebsweise sei angenommen,
daß das Heizelement 1(a) in dem "Weichstart"-Modus arbeitet. Demzufolge ist das Eingangssignal
32(a) logisch Eins. Während desjenigen Steuerintervalles,
während dem, bestimmt durch die Ausgangslogik 24, der Strom dem Heizelement 1(a) zugeführt ist, ist das
Eingangssignal 24 (a) ebenfalls logisch Eins mit der Folge, daß das Ausgangssignal des UND-Gatters 22(3) (a)
logisch Eins ist, während die Ausgangssignale der NOR-Gatter 22 (2) (b) bis 22(2) (d) Null und folglich die
Ausgangssignale der Sperrgatter 22(1) (b) bis 22(1) (d) ebenfalls Null sind. Die Ausgangssignale der Gatter
22(3) (b) bis 22(3) (d) sind notwendigerweise ebenfalls logisch Null, da, wie bereits erwähnt, höchstens eines
dieser Gatter während jeweils eines Steuerintervalles logisch Eins sein kann, was dazu führt, daß das Ausgangssignal
des NOR-Gatters 22(2) (a) logisch Eins ist. Folglich ist das Ausgangssignal 22 (a) des U'TO-Sperrgatters
22(1) (a) logisch Eins. Hieraus folgt, daß der Triac 3 (a) getriggert und leitend ist, während die
Triacs 3(b) bis 3(d) unabhängig von dem Zustand der Signale'24(b) bis 24 (d) von der Ausgangslogik 24 in
dem nichtleitenden Zustand sind.
Es ist ersichtlich, daß, falls keines der Heizelemente 1(a) bis 1(d) in dem "Weichstart"-Modus arbeitet, das
Ausgangssignal jedes der NOR-Gatter 22(2) (a) bis 22(2) (d) logisch Eins ist, womit alle Ausgangssignale 24(a)
bis 24(d) der Ausgangslogik 24 unmittelbar durch das
Sperrnetzwerk zu den Triactreibern gelangen können«
- Q4 -
030033/0658
BAD ORIGINAL
Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als Steuerintervall eine volle Schwingung der Netzspannung
verwendet. Es ist jedoch ersichtlich, daß auch ein einer Halbschwingung entsprechendes Steuerintervall
verwendet werden könnte. In diesem Falle wurden die zugeführten Stromimpulse nur eine halbe Schwingung
der Stromversorgungsspannung dauern, anstelle einer
ganzen Schwingung. Der Vorteil der Verwendung eines einer halben Schwingung entsprechenden Steuerintervalles
besteht darin, daß für denselben Bereich von Kochtemperaturen die Verwendung dieses Steuerinter1-valles
zwischen den Stromeinschaltzyklen AUS-Zustände gestattet, die mit Ausnahme der 100%-Leistungseinstellung
bei jeder anderen Leistungseinstellung halb so groß sind wie im Falle des der Vollschwingung.ent- ·
sprechenden Steuerintervalle. Folglich ist die von Überströmen herrührende Belastung der Schaltungsbauelemente
bei der Verwendung von Halbschwingungen entsprechenden Steuerintervallen verringert. Jedoch hat
die "Halbschwingungslösung" für die bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene Stromimpulswiederholungsrate
den Nachteil, daß die Stromimpulse mit Ausnahme der Maximalleistungseinstellung dieselbe Polarität aufweisen,
so daß ein Strom mit einer Gleichspannungskomponente dem Netz entnommen wird. Es ist offensichtlich,
daß die Verwendung des einer Vo11schwingung entsprechenden Steuerintervalles diese Gleichspannungskomponente vermeidet.
030033/0656
Claims (3)
- Patentanwälte Dipl.-lng.W.Scherrmann Dr.-lng. R. Rüger7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3. Postfach 34831. Januar 1980 Stuttgart <o7H) 358539 PA 188 baeh 359019Te I ο χ 07 256610 srmuTelogrammo PalontschuU EsslingennecknrPatentan sprüche/ 1,1 Leistungssteuerschaltung für die geschaltete Strom- ^~"^ Versorgung einer Anzahl in der Leistungsabgabe gesteuerter Heizelemente, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Impulskette (i) erzeugende Schaltung vorhanden ist, bei der der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen ein Steuerintervall festlegt, daß an einer Benutzereingabe (5, 50) zur Auswahl einex jeweils gewünschten Leistungseinstellung (EIN, AUS, 1 bis 7) des jeweiligen Heizelementes (1(a) bis 1(d))eine logische Schaltung (4 (a) bis 4 (d)) liegt, die für jedes Heizelement (1(a) bis 1(d)) ein der jeweils ·. ausgewählten Leistungseinstellung (EIN, AUS, 1 bxs 7) entsprechendes binäres Steuerwort mit einer Anzahl Bits erzeugt, und daß mit der logischen Schaltung (4(a) bis 4(d)) eine Schaltung (24, 22, 26, 3(a) bis 3(d)) verbunden ist, die als Funktion des Zustandes eines jeweils ausgewählten Bits des dem jeweiligen Heizelement. (1(a) bis 1(d)) zugeordneten Steuerwortes während jedes gegebenen Steuerintervalles die Stromzufuhr zu dem betreffenden Heizelement (1 (a) bis 1(d)) steuert ο
- 2. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsekette (i) synchron mit dem Signal der Stromversorgung ist.33/06Si
- 3. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung eine Wechselspannungsstromversorgung ist und daß die die Impulskette (i) erzeugende Schaltung (10) zur Erzeugung von Impulsen beim Null-Durchgang der Wechselspannung der Stromversorgung eingerichtet ist.4. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerworte in einem Speicher (24(1) (a) bis 24(1) (d)) gespeichert werden und daß' die die Stromzufuhr zu dem betreffenden Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) steuernde Schaltung (22, 24, 26,3 (a) bis 3 (d)) für die Abfrage unterschiedlicher Bits des Steuerwortes des jeweiligen Heizelementes (1 (a) bis 1(d)) während aufeinanderfolgender Steuerintervalle eine Abfrageeinrichtung (24(2)(a) bis 24 (2 ( (d)) enthält.5. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung (24 (2) (a) bis 24 (2 (d)) die Bits des Steuerwortes sequentiell abfragt.6. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (4 (a) bis4 (d)) nach der Abfrage aller Bits eines zu einem jeweiligen Heizelement (1(a) bis 1 (d)) gehörenden Steuerwortes durch die Schaltung (22, 24, 26, 3(a) bis 3(d)) zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Heizelementen (1(a) bis 1(d)) das Steuerwort für das jeweilige Heizelement (1(a) bis 1 (d)) aktualisiert.030033/065$7„ Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (22, 24, 26, 3 (a) bis 3 (d)) zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Heizelementen (1 (a) bis 1 (d)) Schaltglieder enthält, durch die die jeweiligen Heizelemente (1(a) bis 1(d)) mit der Stromversorgung verbindbar sind, wenn das ausgewählte Bit in. einem ersten Zustand ist und durch die die jeweiligen Heizelemente (1(a) bis 1(d)) von der Stromversorgung abschaltbar sind, wenn sich das jeweils ausgewählte Bit in dem zweiten Zustand befindet.8. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß.ein in Abhängigkeit von der Impulskette (i) arbeitender Haupttakt (12) vorhanden ist, durch den eine eine vorgegebene Anzahl von Steuerintervallen aufweisende Steuerperiode festgelegt ist und daß die Logikschaltung (4 (a) bis 4 (d)) das Steuerwort für jedes Heizelement einmal während der Steuerperiode aktualisiert.9. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß Schaltglieder (3(a) bis 3 (d)) der Schaltung (22, 24, 26, 3(a) bis 3 (d)) zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Heizelementen (1 (a) bis 1 (d)) abhängig davon, ob das jeweils ausgewählte Bit in dem ersten oder dem zweiten Zustand ist, die Stromzufuhr zu dem jeweiligen Heizelement (1 (a) bis (1 (d)) ein- oder ausschalten.10. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bits in jedem Steuerwort gleich der Anzahl der Steuerintervalle je Steuerperiode ist.030033/0658BAD ORIGINAL11. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl der .Steuerintervalle je Steuerperiode gleich der Anzahl der Heizelemente (1(a) bis 1(d)) ist.12. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Benutzereingabe (5, 50) einen Decoder (50) zur Erzeugung von den durch den Benutzer ausgewählten Leistungseinstellungen (AUS, EIN, 1 bis 7) entsprechenden Steuersignalen für das jeweilige Heizelement (1Ca) bis 1(d)) enthält, die in einem Speicher (18) der Logikschaltung (4(a) bis 4 (d)) speicherbar sind.13. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher Shiftregister (24(1) (a) bis 24(1) (d)) enthält, in denen die Steuerworte während jedes Steuerintervalles um eine Bitposition durch die Abfrageeinrichtung verschoben werden.14. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Heizelement (1(a) bis 1 (d)) eine Testeinrichtung (30) gehört, die einen übergang von einer über die Benutzereingabe (5, 50) eingebbaren AUS-Leistungseinstellung auf eine andere Leistungseinstellung (EIN, 1 bis 7) für das betreffende Heizelement (1(a) bis 1 (d)) erkennt . und von der in Abhängigkeit eine Timerschaltung (32, 34, 36, 38) arbeitet, die für das jeweilige Heizelement eine Übergangsbetriebszeit mit vorbestimmter Länge festlegt, und daß eine Sperrlogik (22) vorgesehen ist, die die Stromzufuhr zu allen übrigen Heizelementen (1(a) bis 1(d)) während solcher SteuerIntervalle sperrt, in denen der Strom für ein im Übergangsbetrieb arbeitendes Heizelement eingeschaltet ist.030033/065'15» Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (3 (a) bis 3 (d)) der Schaltung (22, 24, 26, 3(a) bis 3 (d)) zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Heizelementen (1(a) bis 1(d)) den Strom für das jeweilige Heizelement (1(a) bis 1 (d)) je nach dem Zustand des jeweils ausgewählten Bits ein- oder ausschalten.16. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch^5, dadurch gekennzeichnet, daß die Timerschaltung (32, 34, 36, 38) zur Festlegung der' Übergangsbetriebszeit ein in Abhängigkeit von der Testeinrichtung (30) arbeitendes Flipflop (32), das bei der Erkennung des Überganges aus der AÜS-Leistungseinstellung in eine andere Leistungseinstellung (EIN, 1 bis 7) in den gesetzten Zustand umschaltbar ist, sowie einen Timer (34) aufweist, der mit dem Flipflop (32) verbunden und so gestaltet ist, daß er beim Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von gezählten Impulsen der Impulskette (i) das Flipflop (32) in den Rücksetzzustand umschaltet»ο Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrlogik (22) mit dem Flipflop (32). verbundene Gatter (22(3) (a) bis 22(3) (d) ) enthält, die abhängig von dem Schaltzustand des Flipflops (32). und dem ausgewählten Bit des Steuerwortes ein Sperrsignal erzeugen, das bei gesetztem Flipflop und in dem ersten Zustand befindlichen ausgewählten Bit in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand sonst ist.3 0 0 3 3/085©BAD ORIGINAL18. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrlogik (22) Gatter (22(2) (a) bis 22 (2 (d), 22(1) (a) bis 22(1) (d) ) enthält, durch die bei in dem ersten Zustand befindlichen Sperrsignal für ein Heizelement (1 (a) bis 1(b)) die Stromzufuhr für alle übrigen Heizelemente 1 (a) bis 1 (b)) sperrbar ist.19. Leistungssteuerschaltung für das Anschalten einer Anzahl von Widerstandsheizelementen an eine Strom-. Versorgung mit einer Benutzereingabe, über die für jedes Heizelement jeweils gewünschte Leistungseinstellungen eingebbar sind, von denen eine mögliche Leistungseinstellung die AUS-Leistungseinstellung ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Testeinrichtung (30) vorgesehen ist, durch die für ein jeweiliges Heizelement (1(a) bis 1(d)) der Übergang von einer AUS-Leistungseinstellung in eine andere Leistungseinstellung (EIN, 1 bis 7) erkennbar ist und die mit einer Timerschaltung in Verbindung steht, die für das jeweilige Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) beim Erkennen des Überganges eine Übergangsbetriebszeit mit vorbestimmter Länge festlegt, und daß eine Sperrlogik (22) enthalten ist, die während der Stromzufuhr zu einem in dem Übergangsbetrieb arbeitenden Heizelement (1(a) bis 1(d)) die Strömzufuhr zu den übrigen Heizelementen (1 (a) bis 1 (d)) sperrt.20. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die eine geringe thermische Trägheit aufweisenden Heizelemente (1(a) bis 1 (d)) bei Raumtemperatur einen verhältnismäßig geringen und bei Arbeitstemperatur einen verhältnismäßig großen Widerstand haben, der beim Einschalten eines Heizelementes (1(a) bis 1(d)) mit Raumtemperatur einen verhältnismäßig großen Strom hervorruft»030033/065621. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Ubergangsbetriebszeit derart bemessen ist, daß innerhalb dieser Zeitspanne der Widerstand des in dem Ubergangsbetrieb arbeitenden Heizelementes (1(a) bis 1 (d)) von dem relativ kleinen Wert auf einen nahe bei dem relativ hohen Widerstandswert liegenden Wert ansteigt.22, Leistungssteuerschaltung für ein in der Leistungsabgabe gesteuertes Widerstandsheizelement, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung (10) zur Erzeugung sich wiederholender Steuerintervalle mit fester Länge sowie einen Steuerwortgenerator (16) aufweist, der ständig ein einer gewünschten Ausgangsleistung des Heizelementes (1'(a) bis 1 (d)) entsprechendes Steuerwort mit einer Anzahl von Bits erzeugt, von denen jedes Bit die Stromzufuhr zu dem Heizelement während eines Steuerintervalles steuert, und daß eine von dem Zustand der einzelnen Bits des Steuerwortes abhängige Schaltung (22, 24, 26) enthalten ist, die innerhalb: aufeinanderfolgender Steuerintervalle die Stromzufuhr zu dem Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) bemißt.23ο Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (10) zur Erzeugung sich wiederholender Steuerintervalle einen mit einer pulsierenden Stromversorgung gekoppelten Zeitgeber . (10) enthält, der eine mit der Stromversorgung synchrone Kette von Impulsen (i) erzeugt, wobei der zeitliche Abstand zwischen ausgewählten Impulsen das Steuerintervall enthält.Q30033/06Si _BAD ORIGINAL24. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber die Impulse (i) abhängig von den Null-Durchgängen der Spannung der Stromversorgung erzeugt und die Steuerintervalle als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen (i) festgelegt sind.25. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Benutzereingabe (5, 50) zur Erzeugung von den jeweils gewünschten Leistungseinstellungen des'Heizelementes (1 (a) bis 1 (d)) entsprechenden Steuersignalen vorhanden ist, die zur Erzeugung der Steuerworte in eine innerhalb einer Anzahl von Steuerintervallen jeweils nur für ein Steuerintervall durch eine Torschaltung freigegebene Logikschaltung (18) für den Steuerwortgenerator (16) eingespeist werden.26. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 22 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bits jedes Steuerwortes die Stromzufuhr während aufeinanderfolgender Steuerintervalle für das Heizelement (1 (a) bis bis 1 (d)) steuerbar ist.27. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Steuerwortgenerator (16) unterschiedliche von der jeweils gewünschten Leistungseinstellung (AUS, EIN, 1 bis 7) abhängige Steuerworte erzeugbar sind und daß jedem Ste.uerwort eine vorgegebene Wiederholungsrate entspricht, mit der vorbestimmte Stromimpulse dem jeweiligen Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) zugeführt werden.030033/065828ο Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zugehörige Schaltung für die Stromzufuhr dem Heizelement (1 (a) bis 1b)) bei in einem ersten Zustand befindlichen Bit ein Stromimpuls mit vorbestimmter Länge zuführbar und bei in dem zweiten Zustand befindlichen Bit die Stromzufuhr für das Heizelement (1 (a) bis 1 (b)) sperrbar ist ο29. .Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 28, dadurchgekennzeichnet, daß sie zum Anschluß an ein Wechselstromnetz vorgesehen ist, daß in Serie mit dem Heizelement (1(a) bis 1(d)) und der Wechselstromversorgung ein Schaltglied (3 (a) bis 3 (d)) liegt, das während jedes Steuerintervalles entsprechend dem Zustand des Bits den Strom zu dem Heizelement (1(a) bis 1 (d)) ein- oder ausschaltet.30. Leistungsteuerschaltung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abfrage der unterschiedlichen Bits der Steuerworte während aufeinanderfolgender Steuerintervalle eine Abfrageeinrichtung(24) vorgesehen ist, die das Schaltglied (3 (a) bis 3(d)) entsprechend dem Zustand des abgefragten Bits steuert.31. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abfrage der unterschiedlichen Bits während jedes Steuerintervalles eine Abfrageeinrichtung (24) vorgesehen ist, die dem Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) entsprechend dem Zustand des abgefragten Bits einen Stromimpuls mit jeweils fester Dauer zuführt.- 10 -BAD ORIGINAL32. Leistungssteuerschaltung zur Steuerung der Leistungsabgabe einer Anzahl von Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Schaltung (10) sich wiederholende Steuerintervalle festgelegt werden, daß Steuerwortgeneratoren (26) enthalten sind, deren erzeugte, einer gewünschten Ausgangsleistung entsprechende und jeweils mehrere Bits enthaltende Steuerworte jeweils unterschiedlichen Heizelementen (1 (a) bis 1 (d)) zugeordnet sind, wobei die Bits eines ausgewählten Steuerwortes über eine Vielzahl von SteuerIntervallen die Leistungsabgabe des jeweiligen Heizelementes (1 (a) bis 1(d)) festlegen, und daß eine Schaltung (22) 24, 26, 3(a) bis 3 (d)) zur von dem Zustand unterschiedlicher Bits des dem jeweiligen Heizelement zugeordneten Steuerwortes abhängigen Steuerung der Stromversorgung für alle Heizelemente (1"(a) bis 1 (d)) vorgesehen ist.33. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zwei Zustände annehmende Bit einen Stellenwert innerhalb des zugehörigen Steuerwortes aufweist und daß die Schaltung (22, 24, 26, 3 (a) bis 3 (d)) zur Steuerung der Stromversorgung die Stromzufuhr zu dem jeweiligen Heizelement (1(a) bis 1(d)) entsprechend dem Zustand des jeweiligen Bits steuert.34. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß während jedes Steuerintervalles ein anderer Steuergenerator (16) zur Erzeugung eines Steuerwortes freigegeben ist, daß gleiche, mehrstellige Shiftregister (24(1) (a) bis 24(1) (d)) vorhanden sind, in denen Steuerworte gespeichert werden und die gemeinsam weitergeshiftet werden, und daß die Schaltung (22, 24, 26, 3(a) bis 3 (d).) zur Steuerung der Stromversorgung während jedes Steuerintervalles030033/0658- 11 -300345gleichbezeichnete Registerplätze jedes Shiftregisters (24(1) (a) bis 24(1) (d)) für die Steuerung der Stromzufuhr zu der Vielzahl von Heizelementen (1 (a) bis 1 (d))' innerhalb dieses Steuerintervalles abfragt»35« Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Haupttakt (12) vorhanden ist, der sich wiederholende Steuerperioden festlegt, die jeweils eine Anzahl von Steuerintervallen enthalten, und daß das Steuerwort für jedes Heizelement einmal während jeder Steuerperiode aktualisiert wird.36ο Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Heizelemente (1 (a) bis 1 (d)) gleich der Anzahl der Steuerintervalle innerhalb einer Steuerperiode ist und daß die Anzahl der Bits in jedem Steuerwort gleich der Anzahl der Heizelemente (1(a) bis 1(d)) ist.37= Leistungssteuerschaltung zum Anschluß ai ein Stromnetz für die Steuerung einer Anzahl von Heizelementen abhängig von der durch den Benutzer gewählten Leistungseinstellung,, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Leistungseinstellungen (AUS, EIN, 1 bis 7) abhängig arbeitender Steuerwortgenerätoren (16) vorhanden ist, von denen jeder Steuerwortgenerator (16) jeweils einem der Heizelemente (1 (a) bis 1(d)) zugeordnet ist und die bei ihrer Freigabe ein der Leistungseinstellung (AUS, EIN, 1 bis 7) entsprechendes Steuerwort für das jeweilige Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) erzeugen, daß durch eine Zeitgeberschaltung (10) sich wiederholende Steuerintervalle mit fester Länge definiert werden, in denen nacheinander jeweils ein andererQ3QÖ33/Q6B§BAD ORIGINALSteuerwortgenerator (16) freigegeben wird, und daß eine Schaltung (22, 24, 26, 3(a) bis 3 (d)) zur von dem Bitmuster des jeweiligen Steuerwortes abhängigen Steuerung der Stromzufuhr für jedes Heizelement (1(a) bis 1(d)) in jedem SteuerIntervall vorgesehen ist, wobei die Reihenfolge derart festgelegt ist, daß die Stromsteuerung für jedes Heizelement (1(a) bis 1(d))um wenigstens ein Steuerintervall zeitlich gegenüber allen anderen Heizelementen 1(a) bis 1 (d)) versetzt ist.38. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Steuerintervallen, die gleich der Anzahl der Bits in einem Steuerwort ist, eine Steuerperiode bilden und daß die zu einem jeweiligen Heizelement (1 (a) bis 1(d)) gehörige Steuerperiode zusammen mit der Freigabe des zu dem jeweiligen Heizelement (1(a) bis 1(d)) gehörenden Steuerwortgenerator initialisiert wird.39. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bits des für jedes Heizelement (1(a) bis 1 (d)) erzeugten Steuerwortes gleich der Anzahl der Heizelemente (1(a) bis Kd)) ist.40. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (22, 24,26, 3 (a) bis 3(d)) zur Steuerung der Stromzufuhr zur Abfrage eines Bits jedes gespeicherten Steuerwortes während jedes Steuerintervalles eine Abfrageeinrichtung (24) enthält und daß die Stromzufuhr zu einem jeweiligen Heizelement (1(a) bis 1 (d)) während jedes Steuerintervalles als Funktion des Bits gesteuert wird, das zu dem in diesem Steuerintervall abgefragten Steuerwort gehört.. 030033/06Sg- 13 -41. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung (24) zur Abfrage eines Bits jedes Steuerwortes während jedes Steuerintervalles während nachfolgender Steuerintervalle die nachfolgenden Bits jedes Steuerworts abfragt.42. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der zur jedem Heizelement (1 (a) bis 1 (d)) gehörige Speicher ein zu dem jeweiligen Heizelement (1 (a) bis Md)) gehöriges Shiftregister (24(1) (a) bis 24(1) (d) ) enthält/. daß die Abfrageeinrichtung (24) jeweils dieselbe Bitstelle in jedem Shiftregister (24(1) (a) bis 24(1)(d)) abfragt Und daß die Steuerworte in dem Shiftregistern (24(1) (a) bis 24(1) (d)) während jedes Steuerintervalles um eine Stelle derart verschoben werden, daß das von jedem Steuerwort abgefragte Bit während eines speziellen Steuerintervalles einem anderen signifikanten Bit entsprichtο43. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (22, 24, 26 3(a) bis 3 (d) ) zur Steuerung der Stromzufuhr Schaltglieder zur von den beiden Zuständen des Bits des jeweils zugehörigen, abgefragten Steuerwortes abhängigen Ein- oder Ausschaltung des jeweiligen Heizelementes (1(a) bis Md)) enthält.44. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung (24) zur Abfrage eines Bits jedes Steuerwortes pro Steuerintervall während jedes Steuerintervalles ein anderes Bit des Steuerwortes überprüft und daß das während eines speziellen Steuerintervalles abgefragte Bit• @3.0®33/065SBAD ORIGINAL - 14 -in jedem Wort an einer anderen signifikanten Bitstelle steht.45. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zei.tgeberschaltung (10) synchron mit der Spannung des Stromnetzes eine Kette von Impulsen .(i) erzeugt, wobei die Zeit zwischen ausgewählten Impulsen das Steuerintervall bildet.46. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberschaltung (10) abhängig von den Null-Durchgängen der Wechselspannung des Stromnetzes Impulse erzeugt und die Zeit zwischen den Impulsen das Steuerintervall enthält.47. Leistungssteuerschaltung für die Steuerung einer Anzahl von Heizelementen abhängig von der durch den Benutzer aus einer Menge möglicher Leistungseinstellungen ausgewählten Leistungseinstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein der Leistungseinstellung für das jeweilige Heizelement (1(a) bis 1 (d)) entsprechendes Steuersignal erzeugende Benutzereingabe (5, 50), an die ein die Steuersignale der einzelnen Heizelemente (1(a) bis 1(d)) speichernde Speicher (18) angeschlossen ist, und ein Zeitgeber (10) vorhanden sind, der sich wiederholende Steuerintervalle mit fester Dauer definiert, daß zu jedem Heizelement (1(a) bis 1 (d)) ein von der Benutzereingabe (5, 50) arbeitender Steuerwortgenerator (16) gehört, der ein mehrstelliges Binärwort erzeugt, dessen Bitmuster eine Funktion der jeweils ausgewählten Leistungseinstellung '(AUS,EIN, 1 bis 7) ist und dessen Anzahl von Bits gleich der Anzahl von Steuerintervallen innerhalb einer030033/0658— - 15 -JAN«;-. - - BAD ORlGfNALSteuerperiode ist, daß an die Steuerwortgeneratoren (16) eine Abfrageeinrichtung (24) angeschlossen ist, die jeweils ein Bit jedes Steuerwortes während jedes Steuerintervalles abfragt und von der abhängig eine Schaltung (22, 24, 26, 3(al bis 3(d) zur Steuerung der Stromzufuhr für jedes Heizelement als Funktion des abgefragten Bits des zugehörigen Steuerwortes arbeitet, und daß jeder Steuerwortgenerator (16) lediglich einmal während der Steuerperiode zur Steuerworterzeugung freigegeben wird.48. Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß während jedes Steuerintervalles ein zu einem anderen Heizelement (1(a) bis 1 (d)) gehörender Steuerwortgenerator (16) freigegeben wird.49ο Leistungssteuerschaltung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bits in jedem Steuerwort und demgemäß die Anzahl der Steuerintervalle in jeder Steuerperiode gleich der Anzahl der Heizelemente (1 (a) bis 1 (d)) ist und dcß während jedes Steuerintervalles das Steuerwort für lediglich ein Heizelement erzeugt wird, so daß das Steuerwort für ein spezielles Heizelement(1(a) bis . 1(d)) alle n-Steuerintervalle erzeugt wird, wobei η die Anzahl der Heizelemente ist.- 16 -030033/0 6 51BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/008,452 US4282422A (en) | 1979-02-01 | 1979-02-01 | Power control for appliance using multiple high inrush current elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3003455A1 true DE3003455A1 (de) | 1980-08-14 |
| DE3003455C2 DE3003455C2 (de) | 1990-06-21 |
Family
ID=21731684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803003455 Granted DE3003455A1 (de) | 1979-02-01 | 1980-01-31 | Leistungssteuerschaltung |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4282422A (de) |
| JP (1) | JPS55129813A (de) |
| KR (1) | KR830002128B1 (de) |
| AU (1) | AU529396B2 (de) |
| DE (1) | DE3003455A1 (de) |
| FR (1) | FR2448183B1 (de) |
| GB (2) | GB2041673B (de) |
| IT (1) | IT1130368B (de) |
| SE (1) | SE446292B (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3229406A1 (de) * | 1982-08-06 | 1984-03-29 | Bosch-Siemens Hausgeräte GmbH, 7000 Stuttgart | Kochmulde, insbesondere glaskeramik-kochmulde mit bedienorganen |
| DE4004508A1 (de) * | 1990-02-14 | 1991-08-22 | Gaggenau Werke | Verfahren und vorrichtung zur steuerung der leistung mindestens eines verbrauchers |
| EP0593891A1 (de) * | 1992-10-20 | 1994-04-27 | Schott Glaswerke | Kochfeld |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4340807A (en) * | 1980-01-10 | 1982-07-20 | Xerox Corporation | Open loop fuser control |
| EP0040017B1 (de) * | 1980-05-08 | 1984-07-18 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Schaltsystem zur sequentiellen Verbindung von Lasten mit einer elektrischen Stromquelle |
| EP0093120A4 (de) * | 1981-08-26 | 1985-06-26 | Electrical Equipment Ltd | Berührungsbetätigtes leistungssteuergerät. |
| GB2131984B (en) * | 1982-09-20 | 1986-06-11 | Plessey Co Plc | Power control circuit arrangement |
| GB2129631A (en) * | 1982-10-29 | 1984-05-16 | Plessey Co Plc | Power control apparatus |
| DE3303452C2 (de) * | 1983-02-02 | 1986-03-13 | Herbert Kannegiesser Gmbh + Co, 4973 Vlotho | Heizeinrichtung für eine Vorrichtung zum Verkleben flächenförmiger Textilstücke |
| GB2144932A (en) * | 1983-08-10 | 1985-03-13 | Eaton Corp | Programmable AC power line converter |
| US4654579A (en) * | 1984-08-17 | 1987-03-31 | Ken Hayashibara | Frequency divider |
| US4633067A (en) * | 1984-08-22 | 1986-12-30 | General Electric Company | Touch control arrangement for an electrical appliance |
| US4700051A (en) * | 1984-09-22 | 1987-10-13 | E.G.O. Elektro-Gerate Blanc U. Fischer | Radiant heater for cooking appliances |
| DE3540830A1 (de) * | 1984-11-16 | 1986-05-22 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Verfahren zum stufenweisen einstellen einer an einem an spannung ueber einen schalter liegenden widerstand anfallenden elektrischen leistung und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3539581A1 (de) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zum steuern mehrerer elektrischer lasten |
| EP0256048B1 (de) * | 1986-01-31 | 1992-10-07 | Electrolux AG | VERFAHREN ZUM STELLEN DER HEIZLEISTUNG AN EINEM WECHSELSTROMBETRIEBENEN KOCHHERD-HEIZELEMENT UND STEUERUNG FüR DIE HEIZLEISTUNG EINES DERARTIGEN HEIZELEMENTES |
| DE3635324A1 (de) * | 1986-10-17 | 1988-04-28 | Diehl Gmbh & Co | Anordnung zur leistungssteuerung ohmscher verbraucher |
| US4740664A (en) * | 1987-01-05 | 1988-04-26 | General Electric Company | Temperature limiting arrangement for a glass-ceramic cooktop appliance |
| US5293028A (en) * | 1987-01-05 | 1994-03-08 | General Electric Company | Cooktop appliance with improved power control |
| US4786799A (en) * | 1987-07-27 | 1988-11-22 | General Electric Company | Power control for cooking appliance with multiple heating units |
| DE3726535A1 (de) * | 1987-08-10 | 1989-02-23 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur schaltstossarmen leistungssteuerung elektrischer lasten |
| FR2621406B1 (fr) * | 1987-10-02 | 1990-01-05 | Saint Gobain Vitrage | Commande de four electrique industriel |
| US4816647A (en) * | 1987-11-13 | 1989-03-28 | General Electric Company | Power control for appliance having a glass ceramic cooking surface |
| JPH01281461A (ja) * | 1988-05-07 | 1989-11-13 | Fuji Xerox Co Ltd | 記録装置およびその電力配分システム設計方法 |
| KR950010382B1 (ko) * | 1988-05-17 | 1995-09-16 | 삼성전자주식회사 | 전자렌지를 구비한 냉동 · 냉장고 제어회로 |
| KR910003812B1 (ko) * | 1988-07-26 | 1991-06-12 | 마길평 | 전열기구의 정전력공급장치 |
| DE8814104U1 (de) * | 1988-11-10 | 1989-01-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Einrichtung zum Einstellen des Heizbildes einer Thermoformmaschine |
| DE8905047U1 (de) * | 1989-04-21 | 1990-08-23 | Diehl GmbH & Co, 8500 Nürnberg | Elektrischer Kochherd |
| DE4130337C2 (de) * | 1991-09-12 | 2002-05-02 | Ego Elektro Blanc & Fischer | Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Heizeinheit und elektrische Heizeinheit |
| GB2263216B (en) * | 1992-01-10 | 1995-07-26 | Ceramaspeed Ltd | Method and apparatus for providing visual indication in an electric cooking appliance |
| US6133554A (en) * | 1992-03-23 | 2000-10-17 | Clifford; Todd W. | Method and apparatus for substantially maintaining an average heating temperature over a period of time |
| JPH1010083A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサのヒータ通電制御装置 |
| US5908572A (en) * | 1996-07-23 | 1999-06-01 | Fuji Electric Co., Ltd. | Driving method of ceramic heating element for an infrared ray source |
| JP3526184B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2004-05-10 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 基板処理装置 |
| FR2775362B1 (fr) * | 1998-02-20 | 2001-06-29 | Crouzet Automatismes | Procede de gradation de la dissipation d'un signal electrique |
| GB0203826D0 (en) * | 2002-02-19 | 2002-04-03 | Ceramaspeed Ltd | Electric heater assembly |
| US7368832B2 (en) * | 2002-09-30 | 2008-05-06 | Mrl Industries | Circuit and fault tolerant assembly including such circuit |
| US20040200089A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-10-14 | Gerardo Melendrez | Body dryer |
| US7005618B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-02-28 | General Electric Company | Clothes dryer apparatus and method |
| US7202449B1 (en) * | 2004-03-25 | 2007-04-10 | Renau Corporation | Brewing machine power management system and method |
| US8884791B2 (en) * | 2004-06-29 | 2014-11-11 | St-Ericsson Sa | Keypad scanning with radio event isolation |
| US7141766B2 (en) * | 2005-03-08 | 2006-11-28 | Jnt Technical Services, Inc. | Resistance heating system |
| US20070039938A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Peck Kevin B | Fault tolerant element and combination with fault tolerant circuit |
| US20110062933A1 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-17 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Full cycle ac power control |
| KR101082722B1 (ko) * | 2009-09-24 | 2011-11-10 | (주)엘지하우시스 | 발열유리의 발열제어장치 |
| JP5175912B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2013-04-03 | 株式会社沖データ | 画像形成装置 |
| US10117292B2 (en) | 2013-04-19 | 2018-10-30 | Chromalox, Inc. | Medium voltage heater elements moisture detection circuit |
| US9656427B2 (en) * | 2014-01-05 | 2017-05-23 | Makerbot Industries, Llc | Controlling build chamber temperature |
| EP3410016A1 (de) * | 2017-06-02 | 2018-12-05 | Electrolux Appliances Aktiebolag | Benutzerschnittstelle für eine herdplatte |
| US10305277B1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-05-28 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Anti-short-circuit integrated chip and terminal facility |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3541429A (en) * | 1969-01-30 | 1970-11-17 | Feick Co Harry | Variable digital wave form division for power control |
| US3912905A (en) * | 1974-02-25 | 1975-10-14 | Kanthal Corp | Electric resistance heating device |
| US3944790A (en) * | 1973-04-16 | 1976-03-16 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Electronic digital timer for an electronic range |
| US3974472A (en) * | 1974-04-04 | 1976-08-10 | General Motors Corporation | Domestic appliance control and display panel |
| US4010412A (en) * | 1972-03-27 | 1977-03-01 | St. Paul's Engineering Company | Control of electrical power supplies |
| DE2605533A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-18 | Licentia Gmbh | Elektronische steuereinrichtung fuer elektroherde |
| US4046991A (en) * | 1974-09-27 | 1977-09-06 | Thorn Domestic Appliances (Electrical) Limited | Power control apparatus |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB675539A (en) * | 1949-03-17 | 1952-07-09 | Proctor Electric Co | Control apparatus for electric heating units |
| US3855452A (en) * | 1973-11-29 | 1974-12-17 | M Flasza | Kiln heating control system |
| JPS6024488B2 (ja) * | 1974-12-06 | 1985-06-13 | キヤノン株式会社 | 電源装置 |
| US3946200A (en) * | 1975-02-24 | 1976-03-23 | Gca Corporation | Proportional temperature controller |
| JPS5297153A (en) * | 1976-02-10 | 1977-08-15 | Nippon Steel Corp | Operational quantity control system in sampling control system |
| US4078168A (en) * | 1976-09-17 | 1978-03-07 | Flinn & Dreffein Engineering Company | Power control circuit |
| US4135122A (en) * | 1977-05-25 | 1979-01-16 | Weyerhaeuser Company | Method and apparatus for heating electrical motors and like devices |
| US4160153A (en) * | 1977-06-24 | 1979-07-03 | Pako Corporation | Duty cycle shared proportional temperature control |
| US4168491A (en) * | 1977-09-29 | 1979-09-18 | Phillips Control Corp. | Energy demand controller and method therefor |
-
1979
- 1979-02-01 US US06/008,452 patent/US4282422A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-01-23 AU AU54876/80A patent/AU529396B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1980-01-31 DE DE19803003455 patent/DE3003455A1/de active Granted
- 1980-01-31 SE SE8000790A patent/SE446292B/sv not_active IP Right Cessation
- 1980-01-31 IT IT19597/80A patent/IT1130368B/it active
- 1980-02-01 JP JP1019380A patent/JPS55129813A/ja active Granted
- 1980-02-01 KR KR1019800000407A patent/KR830002128B1/ko active
- 1980-02-01 FR FR8002286A patent/FR2448183B1/fr not_active Expired
- 1980-02-01 GB GB8003542A patent/GB2041673B/en not_active Expired
-
1983
- 1983-02-28 GB GB08305372A patent/GB2120471B/en not_active Expired
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3541429A (en) * | 1969-01-30 | 1970-11-17 | Feick Co Harry | Variable digital wave form division for power control |
| US4010412A (en) * | 1972-03-27 | 1977-03-01 | St. Paul's Engineering Company | Control of electrical power supplies |
| US3944790A (en) * | 1973-04-16 | 1976-03-16 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Electronic digital timer for an electronic range |
| US3912905A (en) * | 1974-02-25 | 1975-10-14 | Kanthal Corp | Electric resistance heating device |
| US3974472A (en) * | 1974-04-04 | 1976-08-10 | General Motors Corporation | Domestic appliance control and display panel |
| US4046991A (en) * | 1974-09-27 | 1977-09-06 | Thorn Domestic Appliances (Electrical) Limited | Power control apparatus |
| DE2605533A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-18 | Licentia Gmbh | Elektronische steuereinrichtung fuer elektroherde |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3229406A1 (de) * | 1982-08-06 | 1984-03-29 | Bosch-Siemens Hausgeräte GmbH, 7000 Stuttgart | Kochmulde, insbesondere glaskeramik-kochmulde mit bedienorganen |
| DE4004508A1 (de) * | 1990-02-14 | 1991-08-22 | Gaggenau Werke | Verfahren und vorrichtung zur steuerung der leistung mindestens eines verbrauchers |
| EP0593891A1 (de) * | 1992-10-20 | 1994-04-27 | Schott Glaswerke | Kochfeld |
| US5432320A (en) * | 1992-10-20 | 1995-07-11 | Schott Glaswerke | Cooking range |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2120471B (en) | 1984-05-10 |
| AU529396B2 (en) | 1983-06-02 |
| JPH0340407B2 (de) | 1991-06-18 |
| AU5487680A (en) | 1980-08-07 |
| GB2041673A (en) | 1980-09-10 |
| DE3003455C2 (de) | 1990-06-21 |
| GB2041673B (en) | 1983-11-23 |
| GB2120471A (en) | 1983-11-30 |
| KR830002128B1 (ko) | 1983-10-14 |
| SE446292B (sv) | 1986-08-25 |
| JPS55129813A (en) | 1980-10-08 |
| SE8000790L (sv) | 1980-08-02 |
| IT8019597A0 (it) | 1980-01-31 |
| GB8305372D0 (en) | 1983-03-30 |
| IT1130368B (it) | 1986-06-11 |
| US4282422A (en) | 1981-08-04 |
| FR2448183B1 (fr) | 1985-12-13 |
| FR2448183A1 (fr) | 1980-08-29 |
| KR830002485A (ko) | 1983-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3003455A1 (de) | Leistungssteuerschaltung | |
| DE3003453C2 (de) | ||
| DE3003452C2 (de) | ||
| DE3003451A1 (de) | Steuerschaltung fuer die zufuhr elektrischer energie zu einem widerstandsheizelement | |
| DE2950517C1 (de) | Heizvorrichtung | |
| DE2800472C2 (de) | ||
| DE3744373A1 (de) | Elektrisches kochgeraet und insbesondere dafuer vorgesehene heizvorrichtung | |
| EP0765593B1 (de) | Steuerung für leuchtstofflampen | |
| EP0225657B1 (de) | Verfahren zum Steuern mehrerer elektrischer Lasten | |
| DE102004004319B4 (de) | Steuervorrichtung für eine Licht emittierende Diode | |
| DE2605533B2 (de) | Elektronische Steuereinrichtung für Elektroherde | |
| DE2922085A1 (de) | Mikrowellen-koch- oder -backgeraet | |
| EP0233375A2 (de) | Glaskeramik-Kochfeld mit Heizkörpern mit in der Anheizphase schnell glühenden Heizleitern | |
| DE3018298C2 (de) | Elektronisch gesteuertes Kochgerät mit Kochzeitvorwahl | |
| DE2315208A1 (de) | Steuerlogik fuer elektrische stromversorgungsanlagen | |
| DE3601555A1 (de) | Steuereinrichtung eines elektrischen durchlauferhitzers | |
| DE69806213T2 (de) | Vorrichtung zur Regelung einer elektrischen Heizung | |
| DE3003419A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur heissanzeige | |
| DE2705528A1 (de) | Vorrichtung zum steuern von vorzugsweise elektrischen heizgeraeten | |
| DE69012072T2 (de) | Interaktives Bedien- und Auswahlsystem für einen Haushaltsherd. | |
| DE69125362T2 (de) | Netzleitungsübertragungssystem | |
| DE3942710A1 (de) | Verfahren und schaltungsaufbau zur ansteuerung von mehreren triacs | |
| DE2824486C2 (de) | Verfahren und Mustereinrichtung zur Herstellung einer textlien Kreppware | |
| DE2826518A1 (de) | Steuerkreis fuer eine maschine | |
| DE2444753A1 (de) | Leistungsregelgeraet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SCHUELER, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6000 FRANKFURT |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
| 8370 | Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted |