<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een
UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van :
Economics Laboratory, Inc., gevestigd te : St. Paul, Minnesota, Verenigde Staten van Amerika, voor :
Werkwijze en inrichting voor het regelen van de concentratie van een chemische oplossing.
Onder inroeping van het recht van voorrang op grond van octrooiaanvrage No. 826205, ingediend in de Verenigde Staten van Amerika dd. 5 februari 1986, op naam van Daniël F. Brady, Charles B. Johnson, Spencer B. Larson en David B. Ziegler.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en inrichting voor het regelen van de concentratie van een chemische oplossing. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze en inrichting voor het regelen van de concentratie van een chemische oplossing door de geleiding van de oplossing te meten en een geschikte corrigerende handeling uit te voeren.
Chemische oplossingen worden voor een groot aantal verschillende doeleinden gebruikt en het is dikwijls nodig de concentratie van een chemische oplossing te regelen om een bepaald doel te bereiken. Zo moeten bijvoorbeeld de concentraties van chemische oplossingen soms in industriële verwerkingsinstallaties worden onderhouden. Als een ander voorbeeld worden bij chemische reinigingsinrichtingen dikwijls chemische oplossingen gebruikt, welke bepaalde concentraties moeten hebben om het meest effectief te zijn. Ofschoon de concentratieregelinrichting en - werkwijze volgens de uitvinding algemeen kan worden gebruikt voor het regelen van de concentratie van een chemische oplossing, is de uitvinding meer in het bijzonder gericht op de automatische regeling van de concentratie van een chemische reinigingsoplossing.
Derhalve is de hierna volgende toelichting gericht op chemische reinigingsoplossingen en de regeling daarvan en meer in het bijzonder op het regelen van de concentratie van reinigingsoplossingen, die bij vaatwasmachines in instellingen worden gebruikt. Er wordt evenwel nogmaals op gewezen, dat de concentratieregelaar volgens de uitvinding niet is beperkt tot chemische reinigingsoplossingen en evenmin tot de hier te beschrijven vaatwasomgeving.
Bepaalde commerciële vaatwasinrichtingen, zoals die, welke worden toegepast in hotels, restaurants, ziekenhuizen en andere grote organisaties bezitten een reservoir, waarin waswater, dat een reinigingsmiddel bevat, is opgeslagen. Bij het gebruik van dergelijke vaatwasinrichtingen wordt dit water uit het reservoir gepompt om het vaatwerk tijdens een wasperiode te wassen en wordt het water in het reservoir aan het eind van het wassen van elke lading vaatwerk niet volledig omgewisseld doch opnieuw gebruikt voor de volgende lading vaatwerk. Voorts bezitten dergelijke vaatwasinrichtingen een spoelperiode, waarin zoet water wordt toegevoerd om het vaatwerk te spoelen, waarbij het weglopende zoete water het reservoir doorloopt en een gedeeltelijke verandering daarvan
<Desc/Clms Page number 3>
veroorzaakt.
Voedselafval en spoelwater kunnen veroorzaken, dat de concentratie aan reinigingsmiddel in het waswater tot een onaanvaardbaar lage waarde afneemt.
Het gebruik van automatische afleverinrichtingen voor de concentratie van chemische oplossingen, gebruikt bij het wassen van vaten of in vaatwasinrichtingen, is op zichzelf bekend. Dergelijke automatische . afleverinrichtingen kunnen in het algemeen worden ondergebracht in twee grote categorieën, op basis van de werkwijze voor het regelen van de hoeveelheid chemisch middel, dat daardoor wordt afgeleverd : (l) naar de tijd geregelde afleverinrichtingen, en (2) geleidingsmetingsafleverinrichtingen.
Naar de tijd geregelde afleverinrichtingen leveren een oplosmiddel of chemische stoffen gedurende een voorafbepaalde periode af.
Zij controleren de concentratie van de reinigingsoplossing niet om vast te stellen of tijdens een bepaalde periode meer of minder oplosmiddel of chemische stof moet worden toegevoerd.
Bij geleidingsmetingsregelaars daarentegen controleert een geleidingscel normaliter de hoeveelheid reinigingsmiddel in het waswater en wanneer de concentratie van het reinigingsmiddel onder een gewenst niveau afneemt, wekt de geleidingsregelaar een signaal op, waarmede een klep wordt geopend om meer reinigingsmiddel of een geconcentreerde reinigingsmiddeloplossing aan het waswater toe te voegen. De uitvinding is meer in het bijzonder gericht op een inrichting, waarbij de geleiding van de reinigingsoplossing (waswater) wordt gemeten en op basis daarvan een optimale concentratie wordt onderhouden.
Bekende geleidingscellen omvatten in het algemeen een paar onbeklede metalen elektroden, die in de reinigingsoplossing zijn ondergedompeld. Zo beschrijven de Amerikaanse octrooischriften 3.253. 741 en 3.680. 070 dergelijke geleidingscellen. Ofschoon deze stelsels in het algemeen van nut zijn voor het daarmede beoogde doel, is waargenomen, dat zij een aantal tekortkomingen vertonen. Zo zijn de onbeklede metalen elektroden van geleidingscellen van het elektrodetype onderhevig aan schuimvorming. Dat wil zeggen, dat de elektroden wanneer zij worden gebruikt voor het controleren van een oplossing met hard water door een film kunnen worden bekleed, en sommige films kunnen op een onjuiste wijze een aanvaardbaar hoge geleiding aangeven terwijl in wezen de geleiding
<Desc/Clms Page number 4>
en derhalve de concentratie van de reinigingsoplossing onaanvaardbaar laag is.
Op een soortgelijke wijze kunnen voedselresten in het waswater en sommige films veroorzaken, dat onbeklede metalen elektroden een kunstmatig hoge geleiding aangeven. Schuimende elektroden moeten periodiek worden gereinigd of worden vervangen teneinde de nauwkeurigheid daarvan binnen aanvaardbare grenzen te houden.
Bovendien vormt de temperatuurcompensatie in op elektroden gebaseerde stelsels een probleem. In het algemeen is een derde aftastinrichting, bijvoorbeeld een thermistor afzonderlijk in het waswater ondergedompeld.
Voorts verschaffen sommige bekende concentratieregelaars tijdelijk een overcompensatie bij een toestand met weinig reinigingsmiddel, waardoor een doorschieten van de concentratie ten opzichte van het instelpunt optreedt.
De uitvinding is gericht op een concentratieregelaar, waarbij gebruik wordt gemaakt van een aftastinrichting zonder elektroden. Bij dit type regelaar worden de tekortkomingen van de bekende concentratieregelaars gereduceerd ; in de eerste plaats reduceert een geleidingsaftastinrichting of-cel zonder elektroden het onderhoud aangezien de schuimvorming van onbeklede metalen elektroden wordt geëlimineerd. In de tweede plaats wordt de nauwkeurigheid van de concentratieregelaar vergroot omdat deze praktisch niet wordt beïnvloed door voedselafval, een fluctuerende waterhardheid of fluctuerende temperatuur. In de derde plaats kan een temperatuurcompensatietransducent op een eenvoudige wijze als een integraal deel van de cel zonder elektroden worden toegepast om de noodzaak tot een afzonderlijke temperatuurtransducent te elimineren.
Tenslotte omvat een voorkeursregelaar organen om het boven besproken doorschietprobleem in hoofdzaak te elimineren.
Daartoe voorziet de uitvinding in een inrichting voor het regelen van de concentratie van een oplossing, voorzien van : (a) een primaire spoel en een secundaire spoel, waarbij wanneer de spoelen in de oplossing zijn ondergedompeld, de oplossing voorziet in een elektrische koppeling tussen deze spoelen ; (b) organen om de concentratie van de oplossing te veranderen ;
(c) organen om de concentratieveranderingsorganen te besturen, voorzien van :
<Desc/Clms Page number 5>
(i) organen om het concentratiesignaal te vergelijken met een referentiesignaal, dat een vooraf gekozen gewenste concentratie voorstelt en het opwekken van een foutsignaal, dat het verschil daartussen voorstelt ; en (ii) organen om de concentratieveranderingsorganen in responsie op het foutsignaal te activeren ; en (d) alarmorganen om vast te stellen of de concentratieveranderingsorganen op een excessieve wijze zijn geactiveerd.
Een voorkeursconcentratieregelinrichting is ook voorzien van organen om veranderingen in de temperatuur van de oplossing te compenseren zodat schijnbare veranderingen in de concentratie, welke uitsluitend een gevolg zijn van temperatuurveranderingen, op een effectieve wijze worden geëlimineerd of gefilterd.
De temperatuurcompensatieorganen omvatten bij voorkeur een thermistor, welke in de oplossing is ondergedompeld of op een andere wijze in thermisch contact met de oplossing is opgesteld. De thermistor is zodanig met de secundaire spoel verbonden, dat het door de secundaire spoel opgewekte signaal afneemt bij een toename van de oplossingtemperatuur en het concentratiesignaal toeneemt bij een afname van de oplossingstemperatuur. Derhalve worden schijnbare concentratieveranderingen, veroorzaakt door veranderingen in de oplossingstemperatuur, niet gereflecteerd in het concentratiesignaal.
De bovengenoemde concentratieveranderingsorganen omvatten bij voorkeur organen om de concentratie van de oplossing te verhogen. Voorts omvatten de boven besproken activeringsorganen bij voorkeur tempeerorganen om : (a) de concentratie-verhogende organen continu te activeren wanneer het foutsignaal aangeeft, dat de concentratie van de oplossing kleiner is dan een vooraf gekozen percentage van de gewenste concentratie ;
(b) de concentratie-verhogende organen niet activeren wanneer het foutsignaal aangeeft, dat de concentratie van de oplossing in hoofdzaak gelijk is aan de gewenste concentratie ; en (c) de concentratie-verhogende organen periodiek activeren wanneer het foutsignaal aangeeft, dat de concentratie van de oplossing is gelegen tussen de gewenste concentratie en het vooraf gekozen percentage
<Desc/Clms Page number 6>
van de gewenste concentratie, waarbij de snelheid waarmede de concentratie-verhogende organen worden geactiveerd direkt is gerelateerd met het verschil tussen de werkelijke concentratie en de gewenste concentratie, waardoor een doorschieten in hoofdzaak wordt geëlimineerd.
De tempeerinrichting omvat bij voorkeur een condensator, welke door het door een vergelijkingsinrichting geleverde foutsignaal wordt geladen. De concentratie-verhogende organen worden gedurende de periode, dat de condensator wordt geladen niet geactiveerd, waardoor de concentratie-verhogende organen (b. v. een normaal gesloten klep) niet wordt geactiveerd gedurende een periode, welke direkt afhankelijk is van de grootte van het foutsignaal, en anders wel wordt geactiveerd.
De inrichting omvat bij voorkeur tevens een instelbare versterker of dergelijke, welke zodanig kan worden ingesteld, dat het concentratiesignaal gelijk is aan het referentiesignaal wanneer de gemeten concentratie gelijk is aan de gewenste concentratie. Voor de instelbare versterker kan bijvoorbeeld een operationele versterker worden gebruikt, waarbij de versterking van de operationele versterker kan worden ingesteld door verschillende combinaties van terugkoppelweerstanden te kiezen.
Het door de inrichting opgewekte referentiesignaal omvat bij voorkeur een eerste referentiesignaal, dat 100% van de gewenste concentratie voorstelt, en een tweede referentiesignaal, dat een vooraf gekozen lager percentage van de gewenste concentratie voorstelt. Voorts omvatten de vergelijkingsorganen bij voorkeur eerste en tweede vergelijkingsinrichtingen om de eerste en tweede referentiesignalen met het concentratiesignaal, geleverd door de secundaire spoel (en bij voorkeur wat temperatuur betreft gecompenseerd) te vergelijken.
Wanneer de tweede vergelijkingsinrichting aangeeft, dat de gemeten concentratie kleiner is dan het vooraf gekozen lagere percentage van de gewenste concentratie, worden de concentratieveranderingsorganen bij voorkeur continu geactiveerd ; wanneer de tweede vergelijkingsinrichting aangeeft, dat de gemeten concentratie groter is dan het vooraf gekozen lagere percentage van de gewenste concentratie en de eerste vergelijkingsinrichting aangeeft, dat de gemeten concentratie kleiner is dan de gewenste concentratie, activeren de activeringsorganen de concentratieveranderingsorganen periodiek met een snelheid, welke direkt is gerelateerd aan de grootte van het foutsignaal, en wanneer de eerste vergelijkingsinrichting aangeeft, dat
<Desc/Clms Page number 7>
de concentratie van de oplossing in hoofdzaak gelijk is aan de gewenste concentratie,
activeren de activeringsorganen de concentratieveranderingsorganen niet.
Bij voorkeur is het boven besproken vooraf gekozen lagere percentage 90% van de gewenste concentratie.
Bij voorkeur dient de concentratieregelinrichting voor het regelen van de waswateroplossing van een vaatwasmachine. Een dergelijke concentratieregelaar bestuurt bij voorkeur de stroom van een geconcentreerde oplossing van een reinigingsmiddel en water naar de waswateroplossing in responsie op het foutsignaal.
De uitvinding voorziet voorts in een wasmachine, welke is voorzien van organen voor het onderbrengen van de waswateroplossing.
Tenslotte voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het regelen van de concentratie van een oplossing waarbij : (a) een primaire spoel en een secundaire spoel zodanig in de oplossing worden ondergedompeld, dat de oplossing voorziet in een elektrische koppeling tussen de spoelen ; (b) de primaire spoel wordt bekrachtigd om in de secundaire spoel een concentratiesignaal op te wekken ; (c) een referentiesignaal wordt opgewekt, dat een vooraf gekozen gewenste concentratie voorstelt ; (d) het concentratiesignaal met het referentiesignaal wordt vergeleken voor het opwekken van een foutsignaal, dat het verschil daartussen voorstelt ;
(e) de stroom van de geconcentreerde reinigingsmiddeloplossing in responsie op het foutsignaal wordt gewijzigd ; en (f) een alarm wordt geactiveerd wanneer het foutsignaal een excessief verschil tussen de gemeten concentratie en de gewenste concentratie gedurende een excessieve periode aangeeft.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een schematische afbeelding van een vaatwaseenheid voorzien van een waswaterconcentratieregelaar volgens de uitvinding ; fig. 2 een functioneel blokschema van een voorkeursuitvoeringsvorm van de concentratieregelaar volgens fig. 1 ; fig. 3 een schema van een voorkeursvoedingsbron voor de regelaar volgens fig. 1 ;
<Desc/Clms Page number 8>
fig. 4 een schema ter illustratie van de voorkeursverdeling van gelijkstroomvermogen vanuit de voedingsbron volgens fig. 3 over een aantal actieve componenten van de regelaar ; fig. 5A een schema ter illustratie van een eerste gedeelte van een voorkeursconcentratieregelaar van het type, dat functioneel in fig. 2 is weergegeven ;
fig. 5B een schema ter illustratie van een tweede gedeelte van een voorkeursconcentratieregelaar van het type, dat functioneel is weergegeven in fig. 2 ; en fig. 5C een schema ter illustratie van een derde gedeelte van een voorkeursconcentratieregelaar van het type, functioneel weergegeven in fig. 2.
In de tekening, waarin in de verschillende figuren overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingen zijn voorzien, toont fig. 1 een vaatwasinrichting 10 met een oplossingsreservoir 11 aan de bodem daarvan, waarbij een geleidingscel 12 zodanig in één wand is bevestigd, dat het aftastgedeelte daarvan zich in een oplossing in het oplossingsreservoir 11 bevindt. Een reservoir 13, dat bijvoorbeeld aan de buitenzijde op een zijwand in het algemeen boven het niveau van de oplossing in het reservoir 11 is opgesteld, bevat een materiaal, zoals een reinigingsmiddel of dergelijke. Een waterleiding 14 voert water aan het reservoir toe wanneer dit gewenst is om te veroorzaken, dat het reservoir 13 naar het oplossingsreservoir 11 overstroomt en de concentratie van de reinigingsmiddeloplossing in het reservoir 11 vergroot.
In het begin dient te worden opgemerkt, dat het concentratiebesturingsstelsel volgens de uitvinding niet beperkt is tot de in fig. 1 afgebeelde wasinrichting. De mechanische aspecten van de wasinrichting 10 zijn meer in het bijzonder slechts bij wijze van voorbeeld aangegeven en deze mechanische componenten kunnen eenvoudig door soortgelijke componenten worden vervangen, zoals de vakman op het terrein van wasmachines voor instellingen bekend is. Het reservoir 13 kan. bijvoorbeeld worden vervangen door een groot aantal verschillende reinigingsmiddelafleverinrichtingen ; verwezen wordt naar het Amerikaanse octrooischrift 4.063. 663.
Nog steeds verwijzende naar fig. 1, is een normaal gesloten solenoldeklep 15 aanwezig om de stroom van water in de waterleiding 14
<Desc/Clms Page number 9>
mechanisch te regelen en deze klep is elektrisch met een besturingseenheid 16 verbonden. De waterleiding 14 omvat bij voorkeur een besturingsklep 17 van het manuele type, dat de stroom van water in de leiding 14 voor onderhoud enz. regelt. De waterleiding 14 is verbonden met een watertoevoerleiding 18, welke op zijn beurt is verbonden met een (niet weergegeven) waterbron.
De besturingseenheid 16 is via een transformator 19 met een geschikte voedingsbron, bijvoorbeeld een wisselspanningsbron van 115 volt, verbonden. De transformator 19 reduceert de aan de besturingseenheid 16 aangelegde spanning tot een geschikte amplitude bijvoorbeeld tot een wisselspanning van 24 volt. In de regelaar 16 kan een in/uit schakelaar 29 aanwezig zijn.
De geleidingscel zonder elektroden is van het type voorzien van een primaire spoel, een secundaire spoel en een temperatuurcompensatieaftastinrichting, welke in een toroldale uit kunststof bestaande mantel is ingebed. De mantel bestaat bij voorkeur uit polypropeen met voedselkwaliteit. Dergelijke geleidingscellen worden bijvoorbeeld verkocht door de Foxboro Company, Foxboro, Massachusettes. De vloeistof in de cilindrische opening, gevormd door de toroldaal gevormde aftastinrichting vormt de kern van de transformator, gevormd door de primaire en secundaire spoelen, en de geleiding van de kernoplossing beinvloedt de koppeling tussen de spoelen direkt.
Fig. 2 toont een schema of functioneel schema van een voorkeursketen voor de besturingseenheid 16. Beginnende in de bovenste linker hoek van het schema omvat de voorkeursbesturingseenheid 16 een oscillator 30 van 20 kHz. De oscillator 30 is door een signaalstroombaan 31 verbonden met een oscillatorversterker 32. Het uitgangssignaal van de versterker 32 wordt via een signaalstroombaan 33 toegevoerd aan de eerste klem van een primaire spoel 34, die in de geleidingscel 12 is ingebed. De tweede klem van de primaire spoel 34 is met de gemeenschappelijke aansluiting van de keten verbonden. In de geleidingscel 12 is voorts een secundaire spoel 36 ingebed, waarvan de eerste klem via een stroombaan 37 is verbonden met een signaalversterker 38, en waarvan de tweede klem met het gemeenschappelijke punt van de keten is verbonden.
De in de secundaire spoel 36 geinduceerde spanning wordt in de signaalversterker 38 versterkt en in een gelijkstroom-omzetter 40, die via een signaalstroombaan 39 met
<Desc/Clms Page number 10>
de signaalversterker 38 is verbonden, in een gelijkspanning omgezet.
Het resulterende gelijkspanningssignaal wordt versterkt door een temperatuurcompensatieversterker 42 (welke met de gelijkstroomomzetter 40 is verbonden over een signaalstroombaan, bestaande uit de stroombaan 41, de weerstand R47 en de stroombaan 49) en het versterkte uitgangssignaal van de versterker 42 treedt op in het testpunt 44 als een temperatuur-gecompenseerd gelijkspanningssignaal, dat evenredig is met de concentratie van het reinigingsmiddel in het waswater, dat zich in het reservoir 11 bevindt.
Men verkrijgt een temperatuurcompensatie door een variabel spanningsdeelnetwerk bestaande uit weerstanden R47 en R20 en een temperatuurcompensatiethermistor 46, welke bij voorkeur in de geleidingscel 12 is. ingebed. De weerstand R47 bevindt zich tussen de gelijkstroomomzetter 40 en de ingang van de temperatuurbesturingsversterker 42, en de weerstand R20 en de thermistor 46 zijn in serie verbonden en zijn onderling met de ingang van de temperatuurbesturingsversterker 42 en aarde verbonden.
Zoals verder zal worden toegelicht, neemt wanneer de temperatuur van het waswater toeneemt de weerstandswaarde van de thermistor 46 af waardoor het niveau van het ingangsgelijkspanningssignaal, dat aan de ingang van de temperatuurcompensatieversterker 42 wordt toegevoerd, wordt gereduceerd. Op een soortgelijke wijze veroorzaakt een afname van de temperatuur een toename van het ingangsgelijkspanningssignaal voor de versterker 42.
Het uitgangssignaal van de temperatuurcompensatieversterker 42 wordt over een signaalstroombaan 43 toegevoerd aan een instelbare titratieversterkerketen 48. Zoals later verder zal worden toegelicht kan de versterking van de versterker 48 met de hand worden ingesteld en wel op een zodanige wijze, dat het concentratie-instelpunt van de besturingseenheid 16 gemakkelijk op een groot aantal verschillende waarden kan worden ingesteld. De besturingseenheid 16 tracht het niveau van het uitgangssignaal van de versterker 48 op een spanningswaarde te houden, die representatief is voor het instelpunt.
De ingang van een spanningsvergelijkingsketen 50 is via een signaalstroombaan 35 met de uitgang van de titratieversterker 48 verbonden. De uitgang van de vergelijkingsinrichting 50 is op zijn beurt via een stroombaan 55 verbonden met een klepbesturingsketen 52, die met de
<Desc/Clms Page number 11>
klep 15 is verbonden. De spanningsvergelijkingsinrichting 50 vergelijkt het uitgangssignaal van de titratieversterker 48 met een paar referentiespanningen om te bepalen of en hoe vaak de klepbesturingsinrichting 52 moet worden geactiveerd.
Tenslotte verbindt een stroombaan 57 een alarmtempeerketen 58 met de spanningsvergelijkingsinrichting 50 en de klepregelinrichting 52.
De alarmtempeerinrichting 58 levert een alarmsignaal indien de toevoerklep te lang ingeschakeld is, hetgeen bijvoorbeeld wijst op een ontbreken aan reinigingsmiddel in de reinigingsmiddelafleverinrichting. Waar de basiscomponenten of onderketens van een voorkeursbesturingseenheid 16 zijn beschreven, zullen thans gedetailleerde schema's worden besproken.
Fig. 3 toont een gelijkspanningsvoedingsketen 60, welke in combinatie met de besturingseenheid kan worden gebruikt. De voedingsbron 60 is voor het gemak in fig. 2 niet weergegeven doch het is duidelijk, dat aan de verschillende onderketens van de besturingseenheid 16 bij voorkeur geregelde gelijkspanningen worden toegevoerd.
De voedingsbron 60 omvat een paar wisselstroomingangsklemmen 62a en 62b. De klemmen 62 zijn verbonden met de transformator 19 (weergegeven in fig. 1) en voeren het wisselspanningsuitgangssignaal van 24 volt van de transformator 19 toe aan een dubbele diodegelijkrichter 64. De gelijkrichter 64 omvat vier dioden, D1-D4, waarbij de p-gebieden van de dioden D2 en D3 resp. de dioden Dl en D4 met elkaar zijn verbonden.
De uitgangsklemmen van de gelijkrichter 64 vormen respectievelijk de verbindingspunten tussen de dioden D2 en D3, en de dioden Dl en D4.
De klemmen 62 zijn ook verbonden met een klepbesturingsonderketen 52 (weergegeven in fig. 5C) en wel zodanig, dat een wisselspanning van 24 volt op een selectieve wijze aan de solenoldeklep 15 kan worden aangelegd. Opnieuw verwijzende naar fig. 3 wordt opgemerkt, dat een overbruggingslijn J4 de schakelaar 29 normaliter buiten werking stelt (zoals eveneens is aangegeven in fig. 1), zodat een wisselspanning van 24 volt normaliter continu aan de regelaar 16 wordt aangelegd. Indien de overbruggingsgeleider J4 evenwel wordt verwijderd, wordt de schakelaar 29 in werking gesteld.
De uitgangsklemmen van de dubbele gelijkrichter 64 zijn verbonden over een condensator C20, welke dient om het gelijkgerichte wisselspanningssignaal af te vlakken. De gelijkspanning over de condensator C20 zal bij benadering 35 volt bedragen.
<Desc/Clms Page number 12>
De uitgangsklemmen van de dubbele gelijkrichter 64 zijn eveneens over een LED 66 en een daarmede in serie verbonden weerstand R66 verbonden. De LED 66 wordt bekrachtigd wanneer door de dubbele gelijkrichter 64 een gelijk gericht vermogen wordt toegevoerd, en dient derhalve als een"in"lamp voor de regelaar 16. De LED 66 is bij voorkeur zodanig gemonteerd, dat deze aan de buitenzijde van de regelaar 16 zichtbaar is.
Gelijkstroomvermogenregelaars Uil en U12 leveren een geregelde positieve en negatieve gelijkspanning van 12 volt overeenkomstig bekende principes.
De gelijkstroomregelaar Uil, een gelijkstroomregelaar van 24 volt, bezit één klem, welke gemeenschappelijk is met het positieve bekleedsel van de condensator C20 ; één klem 68b, welke gemeenschappelijk is met het negatieve bekleedsel van de condensator C20 ; en een derde klem 68a, welke een positieve gelijkspanning van 12 volt levert. De regelaar Uil van 24 volt dient om tussen de klem 68a en de klem 68b een gelijkspanningsverschil van 24 volt te onderhouden.
Eén klem van de regelaar U12 is via een weerstand R65 met het positieve bekleedsel van de condensator C20 verbonden ; een andere klem dient als een aardklem 69 ; en de derde klem is verbonden met de klem 68b.
De regelaar U12 onderhoudt een gelijkspanningsverschil van 12 volt tussen de spanning op de aardklem 69 en de spanning op de klem 68b, waardoor het uitgangsgelijkspanningssignaal van de voedingsbron 60 in wezen op ongeveer aardpotentiaal wordt gecentreerd. Tenslotte overspant een paar parallelle condensatoren C19 en C10 de negatieve klem 68b en de aardklem 69 ; terwijl een paar parallelle condensatoren C18 en Cll de aardklem 69 met de positieve klem 68a verbindt. De condensatoren C10, Cll, C18 en C19 dienen voor het uitzeven van de overgangsverschijnselen op de klemmen 68 en 69.
Zoals aangegeven in fig. 4 wordt het positieve en negatieve gelijkspanningsvermogen van 12 volt door de voedingsbron 60 toegevoerd aan een reeks operationele versterkers U1-U5 overeenkomstig een energieverdeelketen 70. De voedingslijnen voor deze operationele versterkers zijn in de resterende schema's niet weergegeven doch het is duidelijk, dat aan alle geïntegreerde ketens een geregeld gelijkstroomvermogen worden toegevoerd. Weerstanden Rl en R2 en condensatoren C15 en C16 zijn in de energieverdeelketens 70 ondergebracht.
De weerstanden Rl en R2 isoleren de operationele versterker UI in enige mate ten opzichte van de resteren-
<Desc/Clms Page number 13>
de operationele versterkers U2-U5, zodat de door de operationele versterker UI uitgeoefende oscillatorfunctie de werking van de operationele versterkers U2-U5 niet op een schadelijke wijze beinvloedt via kleine oscillaties op de geregelde voedingslijnen. De condensatoren C15 en C 16 verbinden de klem 68a en de klem 68b respectievelijk met aarde.
Natuurlijk wordt aan alle geïntegreerde ketens van de regelaar 16 een geregeld gelijkstroomvermogen toegevoerd, onafhankelijk van het feit of zij uit operationele versterkers bestaan. Sommige van de operationele versterkers van de regelaar 16 zijn niet weergegeven in fig. 4 ; dit schema dient slechts om aan te geven op welke wijze het vermogen in het algemeen aan de geintegreerde ketens wordt toegevoerd, en natuurlijk worden alle operationele versterkers op een geschikte wijze gevoed.
Fig. 5a toont een schema van een aantal onderketens van de voorkeursbesturingseenheid 16 waaronder de oscillator 30 van 20 kHz (nominaal), de oscillatorversterker 32, de geleidingscel 12, de signaalversterker 38, de gelijkstroomomzetter 40 en de temperatuurcompensatieversterker 42.
De oscillator 30 omvat bij voorkeur een paar operationele versterkers Ula en Ulb, waarbij de uitgang van de operationele versterker Ulb met de niet-inverterende (+) ingang van de operationele versterker Ula via een weerstand R23 is verbonden. De terugkoppeling voor de operationele versterker Ula wordt verschaft door een condensator C2, welke de uitgang en de niet-inverterende ingangsklem daarvan met elkaar verbindt, waarbij de inverterende ingang (-) daarvan is geaard. De uitgang van de operationele versterker Ula is voorts via een reeks weerstanden R10, R15 en R16 met de inverterende ingang van de operationele versterker Ulb verbonden.
De niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker Ulb is direkt verbonden met de uitgang van de operationele versterker Ulb en het verbindingspunt van de weerstanden R15 en R16 is tevens via een condensator C3 met de uitgang van de operationele versterker Ulb verbonden. Tenslotte is tussen de inverterende ingangsklem van de operationele versterker Ulb en aarde een condensator Cl verbonden, terwijl een paar tegengestelde Zenerdioden D20 en D21 (met nabij elkaar gelegen n-gebieden) het verbindingspunt van de weerstanden van R10 en R15 op aarde vergrendel. De resulterende keten is een standaard sinusgolfoscillator en de waarden van de componenten worden zodanig gekozen, dat
<Desc/Clms Page number 14>
de oscillator 30 ruwweg een wisselstroomsignaal van 20 kHz levert.
Het uitgangssignaal van de oscillator 30 wordt afgenomen aan de uitgangsklem van de operationele versterker Ulb en de lijn 31 verbindt de oscillator 30 met de ingang van de oscillatorversterker 32.
Thans zal de oscillatorversterker 32 worden beschreven. De uitgang van de operationele versterker Ulb is via een condensator C4 en een in serie daarmede verbonden ingangsweerstand R33 met de inverterende ingang van de operationele versterker Ulc verbonden. De niet-inverterende klem van de operationele versterker Ulc is geaard en de uitgang van de operationele versterker Ulc is verbonden met de bases van een paar ver-
EMI14.1
mogenstransistoren Ql en Q2, waarbij de transistor Ql een NPN-transistor en Q2 een PNP-transistor is. De collectors van de transistoren Ql en Q2 zijn respectievelijk met de positieve en negatieve voedingsbronnen van 12 volt verbonden. De emitters van de vermogenstransistoren Ql en Q2 zijn met de respectieve weerstanden R4 en R5 verbonden.
De weerstanden R4 en R5 vormen terugkoppellussen voor de versterker 32 tezamen met een potentiometer R62 en een weerstand R22. Dat wil zeggen, dat één klem van elke weerstand R4 of R5 met de bijbehorende resp. transistor Ql of Q2 is verbonden en de resterende klemmen van de weerstanden R4 en R5 met elkaar en in serie met de potentiometer R62 en de weerstand R22 zijn verbonden voor het verschaffen van een terugkoppelbaan naar de inverterende ingang van de operationele versterker Ulc. Derhalve vormen de operationele versterker Ulc en de vermogenstransistoren Ql en Q2 tezamen met de passieve componenten daarvan een balansversterker voor het door de oscillator 30 verschafte signaal van 20 kHz.
Het versterkte oscillatorsignaal wordt over een lijn 33 toegevoerd aan één klem van de primaire spoel 34, die in de geleidingscel 12 zonder elektroden is ingebed. De primaire spoel 34 bestaat bij voorkeur uit een uit ferriet bestaande toroldale zelfinductie met 25 windingen, met een buitendiameter van bij benadering 0,3 cm en een binnendiameter van 0,2 cm. Het ontwerp en de vervaardiging van geleidingsaftastinrichtingen zonder elektroden zijn bekend en behoeven niet gedetailleerd te worden besproken. De andere klem van de primaire spoel 34 is via een lijn 37a met aarde verbonden (op de regelaar 16).
Zoals bekend omvat de geleidingscel 12 zonder elektroden een secundaire spoel 36, welke in de uit kunststof bestaande bekleding van
<Desc/Clms Page number 15>
de cel 12 is ingebed en inductief met de primaire spoel 34 is gekoppeld.
De kern van de resulterende"transformator"omvat het water in het reservoir 11 en de koppeling tussen de spoeler 34 en 36 wordt direkt door de geleiding van het waswater beinvloed. De secundaire spoel bezit bij voorkeur 25 windingen doch is overigens in hoofdzaak gelijk aan de primaire spoel 34.
Een klem van de secundaire spoel 36 is via de lijn 37a geaard en één klem is via de lijn 37b en de ingangscondensator C9 met de inverterende ingang van de operationele versterker U2a van de signaalversterker 38 verbonden. In werkelijkheid is de niet-geaarde klem van de secundaire spoel via een filternetwerk bestaande uit een weerstand R6 en de condensator C9 met de negatieve inverterende klem van de operationele versterker U2a verbonden. De weerstand R6 shunt de klemmen van de secundaire spoel 36 om laagfrequentieruis of drift te elimineren.
De condensator C9, welke zich tussen de niet-geaarde klem van de secundaire spoel 36 en de inverterende ingang van de operationele versterker U2a bevindt, werkt als een statisch filter (een kortsluiting voor wisselstroom ; open voor gelijkstroom) en wordt meer in het bijzonder zodanig gekozen, dat 20 kHz wordt doorgelaten. Het uitgangssignaal van de versterker U2a wordt normaliter naar de inverterende ingang van de operationele versterker U2a teruggevoerd over een paar parallelle terugkoppelweerstanden R40 en R41. De versterking van de operationele versterker U2a kan worden vergroot door een overbruggingsgeleider J3 te verwijderen teneinde de terugkoppelweerstand te vergroten door de invloed van de weerstand R41 te elimineren.
De uitgang van de operationele versterker U2a is tevens verbonden met de niet-inverterende ingangsklem van een andere operationele versterker U2b. De uitgang van de operationele versterker U2b is via een terugkoppelweerstand R35 met de inverterende ingangsklem daarvan verbonden.
De uitgang van de operationele versterker U2b is verder normaliter over de weerstanden R35 en Ril en een condensator C5 geaard. Men kan een verbindingsgeleider J2 verwijderen om deze aard verbinding te elimineren.
Bij voorkeur bedraagt de open lusversterking van de operationele versterker U2a bij benadering 1000 en wordt de versterking van de operationele versterker U2b op bij benadering 5 ingesteld, zodat de effectieve versterking van de signaalversterker 38 van de orde van 5000 is.
<Desc/Clms Page number 16>
Het versterkte signaal uit de secundaire spoel 36 wordt dan over een lijn 39 toegevoerd aan een dubbele gelijkrichter 40. De gelijkrichter 40 is van normaal ontwerp : De uitgang van de operationele versterker U2b van de signaalversterker 38 is via een ingangsweerstand R36 verbonden met de inverterende ingang van een operationele versterker U3a. De niet-inverterende klem van de operationele versterker U3a is geaard. Het uitgangssignaal van de operationele versterker U3a wordt via een paralleldiode/ weerstandsnetwerk teruggevoerd naar de inverterende ingang van de operationele versterker U3a. Eén tak van het netwerk omvat een in achterwaartse richting gekeerde diode D19 gevolgd door een weerstand R37. De andere tak van het netwerk bestaat bij voorkeur uit een in de doorlaatrichting gekeerde diode D18 gevolgd door een weerstand R38.
Het verbindingspunt tussen de diode D18 en de weerstand R38 is over een ingangsweerstand R24 verbonden met de inverterende ingang van weer een operationele versterker U3b. De niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker U3b is geaard. Het uitgangssignaal van de operationele versterker U3b wordt via een weerstand R43 en een parallel daaraan verbonden condensator C6 naar de inverterende ingangsklem daarvan teruggevoerd. Tenslotte is de inverterende ingangsklem van de operationele versterker U3b over de terugkoppelweerstand R39 met de uitgangsklem van de operationele versterker U2b verbonden.
De dubbele gelijkrichter 40 dient om het versterkte signaal van de secundaire spoel om te zetten in een echt wisselstroomsignaal, dat representatief is voor de geleiding van het waswater, dat de primaire en secundaire spoelen 34 resp. 36 van de cel 12 met elkaar koppelt.
Het uitgangssignaal van de gelijkstroomomzetter 40, afgenomen aan de uitgang van de operationele versterker U3b, wordt via de lijn 41, de weerstand R47 en de lijn 49 toegevoerd aan de temperatuurcompensatieversterker 42. Meer in het bijzonder is de uitgang van de gelijkstroomomzetter 40 over de weerstand R47 met de niet-inverterende ingangsklem van een operationele versterker U4a in de temperatuurbesturingsversterker 42 verbonden. De niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker U4a is verder geaard over een parallelnetwerk bestaande uit een weerstand R58 en een condensator C22. Bovendien is de niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker U4a via de weerstand R20 verbonden met de thermistor 46, die in de geleidingscell2is ingebed.
Der-
<Desc/Clms Page number 17>
halve vormen de weerstanden R47, R20 en R58 en de thermistor 46 een variabele spanningsdeler, welke dient om de spanning op de niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker U4a bij een toename van de waswatertemperatuur te reduceren. De thermistor 46 wordt zodanig gekozen, dat deze een verandering in weerstand van 1% vertoont bij elke verande-
EMI17.1
ring in temperatuur van 1 F. Indien derhalve de temperatuur van het waswater met 10 F toeneemt, zal de weerstandswaarde van de thermistor 46 bij benadering met 10% afnemen. De componenten van de spanningsdeler worden zodanig gekozen, dat de spanning op de niet-inverterende ingang van de operationele versterker U4a wordt gereduceerd om veranderingen in de geleiding, welke uitsluitend door veranderingen in de temperatuur van het waswater worden veroorzaakt, te compenseren.
Het temperatuur-gecompenseerde gelijkstroomsignaal wordt door de temperatuurcompensatieversterker 42 versterkt. De uitgangsklem van de operationele versterker U4a wordt over de terugkoppelweerstand R32 naar de inverterende ingangsklem daarvan teruggevoerd en de inverterende ingangsklem is tevens verbonden met een weerstand R25, welke is geaard.
De versterking van de versterker 42 wordt zodanig gekozen, dat deze bij benadering 2,3 is.
Het uitgangssignaal van de temperatuurcompensatieversterker 42 is een gelijkstroomsignaal, dat recht evenredig is met de temperatuurgecompenseerde geleiding van het waswater in het reservoir 11. Dit uitgangssignaal staat voor testen ter beschikking in het testpunt 44 aangegeven in fig. 5A en tevens aangegeven in fig. 2. Dit uitgangssignaal wordt ook via de lijn 43 toegevoerd aan de instelbare titratieversterkerketen 48, welke is weergegeven in fig. SB. Het signaal wordt toegevoerd aan de inverterende ingangsklem van een operationele versterker U4b via een ingangsweerstand R19. De niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker U4b is geaard. De terugkoppeling voor de operationele versterker U4b wordt verkregen door een weerstandsnetwerk 80.
Het weerstandsnetwerk 80 bestaat bij voorkeur gedeeltelijk uit een terugkoppelweerstand R48, welke de uitgang van de versterker U4b met de inverterende ingangsklem daarvan verbindt. Parallel aan de terugkoppelweerstand R48 is bij voorkeur een netwerk van schakelaars en weerstanden, bestaande uit acht parallelle takken, verbonden. Elke tak omvat bij voorkeur een weerstand en een twee-polige schakelaar, zodat wanneer de schakelaar is gesloten de bijbehorende weerstand parallel aan de terugkoppelweerstand R48 wordt
<Desc/Clms Page number 18>
verbonden. Het stelsel van acht schakelaars is bij voorkeur voorzien van een dompelschakelaar. Elke schakelaar van de dompelschakelaar is in serie met één van de volgende terugkoppelweerstanden verbonden : R21, R34, R42, R46, R53, R54, R56 en R59.
De waarden van de te kiezen terugkoppelweerstanden worden voor een specifiek doel gekozen, zoals later verder zal worden beschreven. Het uitgangssignaal van de temperatuurcompensatieversterker 42 is een signaal, dat varieert tussen een gelijkspanning van bij benadering 0,25 volt en een gelijkspanning van bij benadering 5 volt afhankelijk van de temperatuur-gecompenseerde geleiding van het waswater in het reservoir 11. Het is gewenst het uitgangssignaal van de temperatuurcompensatieversterker 42 tot 5 volt te versterken wanneer de geleiding van het waswater 100 % van de vooraf gekozen waarde daarvan bedraagt.
Derhalve moet de versterking van de titratieversterker 48 met de hand worden gekozen wanneer de juiste geleiding voor het waswater wordt gekozen. Het schakelaar/weerstandsnetwerk 80 maakt deze manuele versterkingsinstelling van de titratieversterker 48 mogelijk. Wanneer geen van de schakelaars van het terugkoppelnetwerk 80 is gesloten bedraagt de versterking van de titratieversterker bij voorkeur in hoofdzaak 20. Deze versterking leidt tot een signaal van 5 volt op de uitgangsklem van de operationele versterker U4b wanneer het uitgangssignaal van de temperatuurcompensatieversterker 42 een gelijkspanning van 0,25 volt is. Men heeft een gelijkspanning van 0,25 volt als minimale besturingsspanning gekozen ; wanneer in het waswater geen reinigingsmiddel aanwezig is, bedraagt de uitgangsspanning van de versterker 42 bij benadering 0,25 volt.
Indien het gewenst is, dat het temperatuur-gecompenseerde instelpunt overeenkomt met een grotere geleiding, moet de versterking van de titratieversterker 48 worden verlaagd. Indien de schakelaar behorende bij de terugkoppelweerstand R59 wordt gesloten, is de effectieve terugkoppelweerstand voor de operationele versterker U4b de parallelcombinatie van de weerstanden R48 en R59. Deze veroorzaakt, dat de versterking van de titratieversterker 48 van bij benadering 20 tot 18 wordt gewijzigd. Op een soortgelijke wijze verandert indien de schakelaars, behorende bij de weerstanden R56 en R59 worden gesloten, terwijl de andere terugkoppelschakelaars open worden gehouden, de versterking van bij benadering 18 in 15.
Indien derhalve de temperatuur-gecompenseerde geleiding van het waswater in het reservoir 11 gelijk is aan de vooraf gekozen geleiding,
<Desc/Clms Page number 19>
zal de spanning op de uitgangsklem van de operationele versterker U4b gelijk zijn aan een gelijkspanning van 5 volt. Het uitgangssignaal van de operationele versterker U4b (het uitgangssignaal van titratieversterker 48) wordt via de lijn 35 toegevoerd aan de spanningsvergelijkingsinrichting 50. De lijn 35 verbindt de uitgang van de operationele versterker U4b met de niet-inverterende ingangsklemmen van de operationele versterkers U5a en U5b via de respectieve weerstanden R45 en R26.
Op de inverterende ingang van de operationele versterker U5a wordt een referentiegelijkspanningssignaal van 5 volt verschaft en op de inverterende ingang van de operationele versterker U5b wordt een referentiegelijkspanningssignaal van 4,5 volt verschaft en wel op de volgende wijze : De inverterende ingangsklem van de operationele versterker U5a is via een weerstand R44, eenpotentiometer R61 en een weerstand R12, die in serie zijn verbonden, verbonden met de voedingslijn van +12 volt gelijkspanning. Het verbindingspunt tussen de weerstand R44 en de potentiometer R61 is tevens over de weerstand R8 met de inverterende ingang van de operationele versterker U5b verbonden. De inverterende ingang van de operationele versterker U5b is tevens via een condensator C21 en een parallel daaraan verbonden weerstand R18 geaard.
Een Zenerdiode D22 verbindt het verbindingspunt van de potentiometer R61 en de weerstand R12 met aarde, waarbij het n-gebied van de Zenerdiode D22 bij het bovengenoemde verbindingspunt ligt.
De niet-inverterende ingang van de operationele versterker U5a is over een weerstand R50 geaard. Het uitgangssignaal van de operationele versterker U5a wordt via een terugkoppeldiode D16 in de doorlaatrichting teruggevoerd naar de inverterende ingangsklem van de versterker. De inverterende ingangsklem van de operationele versterker U5a is tevens via een weerstand R49 en een in serie daarmede verbonden weerstand R27 geaard.
De terugkoppeling voor de operationele versterker U5b wordt tussen de uitgang en de niet-inverterende ingangsklem daarvan verkregen via de weerstand R68.
Het verbindingspunt tussen de weerstanden R27 en R49 is verbonden met de emitter van een PNP-transistor Q5. De emitter van Q5, de collector van Q5 en de uitgangsklem van de operationele versterker U5b zijn over een signaalstroombaan 55 met de klepregelaar 52a verbonden.
<Desc/Clms Page number 20>
Thans zal de klepregelaar 52 onder verwijzing naar fig. 5B worden beschreven. Het primaire bestanddeel van de klepregelaar 52 is een
EMI20.1
geintegreerde-ketentempeerinrichting U7 van het type 555. De tempeer- inrichting 47 kan worden overheerst indien de concentratie minder dan 90% van het instelpunt bedraagt, in welk geval de solenoldeklep 15 zal worden geactiveerd en in de geactiveerde toestand daarvan zal worden gehouden. Indien de concentratie tussen 90% van het instelpunt en 100% van het instelpunt ligt, moduleert de tempeerinrichting U7 de uit-tijd van de klep 15 teneinde het reinigingsmiddel of de reinigingsmiddeloplossing periodiek aan het waswater in het reservoir 11 toe te voeren. Natuurlijk wordt, indien de gemeten concentratie 100% van het instelpunt bedraagt, de klep 15 niet geactiveerd.
De van belang zijnde pennummers van de tempeerinrichting U7 zijn aangegeven in fig. 5B en naar deze nummers zal tijdens de bespreking van de klepregelaar 52 worden verwezen.
Naast de geintegreerde tempeerinrichting U7 omvat de klepregelaar 52 een diode, welke via een lijn 55d met de collector van de transistor Q5 van de vergelijkingsinrichting 50 is verbonden. Het p-gebied van de diode D15 is gemeenschappelijk voor de collector van de transistor Q5.
Aan de n-zijde van de diode D15 bevindt zich een condensator C17, waarbij de andere aansluiting van de condensator C17 met de voedingsbron van - 12 volt is verbonden. Het verbindingspunt tussen de diode D15 en de condensator C17 is verbonden met pen 2 van de geintegreerde tempeerinrichting U7. Het verbindingspunt tussen de diode 15 en de condensator 17 is tevens verbonden met de pen 6 van de tempeerinrichting U7 en via een rheostaat R70 en een weerstand R55 met de pen 7 van de tempeerinrichting
EMI20.2
U7.
Een condensator C7 is tussen de pennen 1 en 5 van de tempeerinrichting U7 verbonden en het negatieve bekleedsel van de condensator C7 is met de voedingsbron van-12 volt verbonden. Bovendien is de uitgang van de operationele versterker U5b van de vergelijkingsinrichting 50 over een lijn 55c en een weerstand R17 met de pen 4 van de tempeerinrichting U7 verbonden. De pen 8 van de tempeerinrichting U7 is geaard. Tenslotte is de pen 3 van de tempeerinrichting U7, de uitgangspen van de tempeerinrichting, verbonden met een klepbedieningsonderketen 52b, welke is weergegeven in fig. 5C.
De pen 4 van de tempeerinrichting U7 is tevens via een weerstand R9 met de voedingsbron van-12 volt verbonden. De pen 4 is eveneens over
<Desc/Clms Page number 21>
condensator C12 met de voedingsbron van +12 volt verbonden.
De klepbesturingsketen 52a omvat ook een operationele versterker U6. De inverterende ingangsklem van U6 is verbonden met de n-zijde van een diode D25 waarvan de p-zijde met de collector van de transistor Q5 van de vergelijkingsinrichting 50 is verbonden. De niet-inverterende ingang van de operationele versterker U6 is met het verbindingspunt tussen een weerstand R31 en een weerstand R3 verbonden. De resterende klemmen van de weerstanden R31 en R3 zijn met respectievelijk de voedingsbron van +12 volt en aarde verbonden. Tussen de uitgang van de operationele versterker U6 en de niet-inverterende ingangsklem wordt een terugkoppeling verschaft over een terugkoppelweerstand R69.
De uitgang van de operationele versterker U6 is tevens verbonden met een weerstand R13, die op zijn beurt is verbonden met de n-zijde van een LED D23, waarvan de p-zijde met de voedingsbron van +12 volt is verbonden.
Zoals aangegeven in de fig. 2 en 5B verbinden de lijnen 55 en 57 de uitgang van de vergelijkingsketen 50 met de alarmtempeer-/alarmonderketen 58. Zoals aangegeven in fig. 5C verbindt de lijn 57 de uitgang van de operationele versterker U5b van de vergelijkingsketen 50 met de p-zijde van een diode D17 in de alarmtempeer-/alarmonderketen 58. De nzijde van de diode D17 is verbonden met de terugstelpen 11 van een binaire tempeerinrichting U8 van het type 4020. De terugstelpen 11 is tevens over een weerstand R67 geaard en verbonden met een condensator C23, die met de lijn van +12 volt is verbonden. De pen 8 van de teller U8 is geaard.
De pen 10 van de teller U8 is verbonden met de uitgangsklem van een Nen-poort U9a en tevens via een terugkoppelweerstand R57 verbonden met een eerste ingangsklem 80 van de Nen-poort U9a. De ingangsklem 80 is verder over een condensator C13 geaard. De andere ingangsklem 82 van de Nen-poort U9a is verbonden met de uitgangsklem van een andere Nen-poort U9b. De ingangsklemmen van de Nen-poort 9Ub zijn met elkaar en via een ingangsweerstand R52 met de voedingsbron van +12 volt verbonden. De ingangsklemmen van de Nen-poort U9b zijn eveneens via een lijn 86 verbonden met een diodeschakelnetwerk 84, bestaande uit een aantal parallelle takken, die elk een twee-polige schakelaar en een diode omvatten.
Een aantal seconden van een toelaatbare continue klepbeinvloeding (overeenkomende met een gemeten geleiding, welke kleiner is dan 90% van het instel-
<Desc/Clms Page number 22>
punt) wordt ingesteld door de betreffende schakelaars te sluiten teneinde bepaalde pennen van de tempeerinrichting U8 met de positieve spanning (normaal) op de lijn 86 te verbinden. Wanneer de teller U8, welke is voorzien van een inwendige oscillator, de binaire telling bereikt, welke overeenkomt met de gesloten schakelaars van het netwerk 84, neemt de spanning op de lijn 86 af, waardoor het uitgangssignaal van de Nen-poort U9b naar een"hoge"toestand overgaat.
De uitgang van de Nen-poort U9b is via een weerstand R29 verbonden met de basis van een PNP-transistor Q3. De emitter van de transistor Q3 is verbonden met een punt met +12 volt en de collector van de transistor Q3 is via een weerstand R63 met de eerste klem van een hoorbare alarminrichting 88 verbonden. De tweede klem van de hoorbare alarminrichting 88 is verbonden met de voedingsbron van-12 volt. Wanneer derhalve het uitgangssignaal van de Nen-poort U9b in een hoge toestand overgaat wordt de transistor Q3 ingeschakeld en geeft de hoorbare alarminrichting 88 geluid.
De lijn 86 is tevens verbonden met de ingang van een andere Nen-poort U9c. De tweede ingangsklem van de Nen-poort U9c is over een condensator C14 geaard en via een terugkoppelweerstand R60 met de uitgang van de Nen-poort U9c verbonden. De uitgang van Nen-poort U9c is tevens over een weerstand R30 met de basis van een PNP-transistor Q4 verbonden.
De emitter van de transistor Q4 is verbonden met de voedingsbron van +12 volt en de collector is verbonden met een weerstand R14, die op zijn beurt is verbonden met de p-zijde van een LED 90. De n-zijde van de LED 90 is verbonden met de lijn van-12 volt.
Onder verwijzing naar de fig. SB en 5C is de uitgang van de pen 3 van de tempeerinrichting U7 van de klepregelaar 52a met de n-zijde van een LED 92 verbonden, die in een triacaandrijfinrichting U10 is ingebed.
De p-zijde van de LED 92 is verbonden met een weerstand R7, welke is verbonden met de n-zijde van een andere LED D24, en de p-zijde van de LED D24 is geaard. De triacaandrijfinrichting U10 omvat een lichtgevoelige triac 94, welke is verbonden met n uiteinde van een weerstand R64 in serie met de MT2-klem van een triac 96, waarvan de poort met de andere klem van de optisch-gevoelige triac 94 is verbonden. De poort van de triac 96 is tevens via een weerstand R28 met de MT1-klem van de triac 96 verbonden. De MT1-klem is tenslotte via een lijn 59 verbonden met n
<Desc/Clms Page number 23>
uiteinde van een spoel, welke de door de solenoldeklep 15 verschafte inductieve belasting symbolisch aangeeft. Het andere uiteinde van de sole- noldespoel is verbonden met de klem 62b van de voedingsbron 60 (zie fig.
3), optioneel via de schakelaar 29. De klem MT2 van de triac 96 is verbonden met de klem 62a van de voedingsbron 60.
De werking van de inrichting, weergegeven in de tekening, welke inrichting een voorkeursconcentratieregelinrichting vormt, zal nu worden beschreven. Vóór de installatie van het stelsel moet een voorkeursreinigingsmiddelconcentratie worden gekozen. Wanneer deze concentratie eenmaal is gekozen, kunnen de betreffende schakelaars van het netwerk 80 in de titratieversterker 48 worden gesloten om de juiste versterking van de operationele versterker U4b te kiezen. Zoals boven is besproken, wordt de versterking van de operationele versterker U4b met de hand zodanig ingesteld, dat het uitgangssignaal van de operationele versterker U4b in hoofdzaak gelijk is aan een gelijkspanning van 5 volt wanneer de reinigingsmiddelconcentratie in het waswater in hoofdzaak 100% van de vooraf gekozen concentratie bedraagt.
De individuele installatie van de uitrusting kan eenvoudig verwijzen naar een tabel, welke de juiste schakelaarsluitingen in het netwerk 80 overeenkomende met de gekozen reinigingsmiddelconcentratie aangeeft. De overeenstemming tussen geleiding en reiningsmiddelconcentratie is bekend en een dergelijke tabel kan op een eenvoudige wijze door de vakman worden verschaft.
Wanneer de titratieversterker 48 eenmaal op de juiste wijze is ingesteld, dient de alarmtempeerinrichting 58 te worden gekozen. De alarmtempeerinrichting U8 kan worden gekozen onder gebruik van de schakelaars in het netwerk 84. De alarmtempeerinrichting 58 kan zodanig worden ingesteld, dat ergens tussen 1 seconde en 17 minuten na een continue klepwerking een alarm zal worden gegeven.
Na deze instellingen kan de vaatwascyclus beginnen. Tijdens de vaatwascyclus zal het reservoir 11 met waswater worden gevuld en zal de geleidingscel 12 in het waswater ondergedompeld worden, als aangegeven in fig. 1. Wanneer de aftastinrichting 12 eenmaal is ondergedompeld kan de regelaar 16 worden geactiveerd, bij voorkeur door de schakelaar 29 te sluiten. De oscillator 30 levert dan een signaal van 20 kHz via de lijn 31 aan de balansversterker 32, waarin het signaal wordt versterkt. De potentiometer 62 van de versterker 32 kan worden ingesteld om de amplitude
<Desc/Clms Page number 24>
van het signaal van 20 kHz op de lijn 33 naar de primaire spoel 34 in te stellen, doch aan de primaire spoel 34 wordt bij voorkeur een spanning met een piekwaarde van 4 volt toegevoerd.
De primaire spoel 34, welke in het uit kunststof bestaande omhulsel van de geleidingscel 12 is ingebed, induceert een spanning in het waswater en het waswater induceert op zijn beurt een spanning in de secundaire spoel 36, welke rechtevenredig is met de geleiding van het waswater.
Opgemerkt wordt dat het over de lijn 37 van de versterker 38 toegevoerde signaal nog niet in temperatuur is gecompenseerd. De versterker 38 versterkt het niet-gecompenseerde signaal, dat door de secundaire spoel 36 wordt geleverd, en dit wisselstroomsignaal wordt toegevoerd aan de dubbele gelijkrichter 40, welke het signaal op een bekende wijze omzet in een gelijkstroomsignaal.
Dit gelijkstroomsignaal wordt naar de temperatuur gecompenseerd in het spanningsdeelnetwerk bestaande uit de weerstanden R47, R20 en de temperatuurcompensatiethermistor 46. Wanneer de temperatuur in het waswater toeneemt neemt de weerstandswaarde van de thermistor 46 af, zodat met een eventuele kunstmatige toename van de geleiding, als gereflecteerd op de lijn 41, rekening wordt gehouden. Dat wil zeggen, dat aangezien de temperatuurcompensatiethermistor 46 via de temperatuurcompensatieversterker 38 is geaard, wanneer de weerstand daarvan afneemt tengevolge van temperatuurtoenamen de uitsluitend door de temperatuurtoenamen veroorzaakte spanning zal worden verwijderd uit het signaal, dat aan de temperatuurcompensatieversterker 42 wordt toegevoerd.
De temperatuurcompensatieversterker 42 versterkt alleen het in temperatuur-gecompenseerde concentratiesignaal en levert dit aan de titratieversterker 48 en aan het testpunt 44.
De functie van de titratieversterker 48 is boven beschreven.
De versterking van de versterker 48 wordt zodanig gekozen, dat op de lijn 35 een gelijkspanning van 5 volt optreedt wanneer de concentratie aan reinigingsmiddel in het waswater in het reservoir 11 gelijk is aan de vooraf gekozen concentratie. Indien de spanning op de lijn 35 inderdaad 5 volt bedraagt, zal de operationele versterker U6 een eventuele door de transistor Q5 geleverde laadstroom afleiden. Indien dit het geval is, zal de condensator 17 van de klepregelaar 52a niet worden geladen en zal de tempeerinrichting U7 de klep 15 niet activeren. De operationele versterker U6 zal ook veroorzaken, dat de LED D23 onder deze omstandigheden
<Desc/Clms Page number 25>
wordt geactiveerd.
Indien de spanning op de lijn 35 kleiner is dan 4,5 volt wijst dit erop, dat de concentratie aan het reinigingsmiddel in het waswater minder is dan 90% van de vooraf gekozen concentratie. In dit geval wordt het uitgangssignaal van de operationele versterker U5b van de vergelijkingsinrichting negatief, waardoor de tempeerinrichting U7 via de pen 4 wordt overheerst teneinde de tempeervolgorde te elimineren en de solenoldeklep 15 continu in te schakelen door een activering van de uitgangspen 3.
Natuurlijk wordt het negatieve uitgangssignaal van de operationele versterker U5b ook over de lijn 57 toegevoerd aan de alarmtempeer-/alarmketen 58.
Indien de klep 15 gedurende een te lange periode wordt geactiveerd, verstrijkt de tijd van de tempeerinrichting U8, waardoor wordt veroorzaakt, dat het uitgangssignaal van de Nen-poort U9b van de alarmketen 58 in de lage toestand daarvan overgaat. Zoals boven is besproken veroorzaakt dit, dat de transistor Q3 geleidt, waardoor de hoorbare alarminrichting 18 geluid geeft.
Wanneer het uitgangssignaal van de Nen-poort U9b hoog is, oscilleert de Nen-poort U9a bij 8 kHz en levert de uitgang van de Nenpoort U9c het kloksignaal voor de IC U8. De oscillatiefrequentie wordt bepaald door de RC-combinatie van R57 en C13.
Wanneer de teller IC U8 de vooraf gekozen tijdinstelling heeft bereikt, wordt de lijn 86 hoog, waardoor wordt veroorzaakt, dat het uitgangssignaal van de poort U9b laag wordt. Hierdoor wordt op zijn beurt de poort U9c uitgeschakeld en oscilleert deze niet meer.
Op een soortgelijke wijze oscilleert wanneer de lijn 86 hoog is de poort U9c waardoor de LED 90 knippert.
Wanneer de concentratie groter is dan 90% wordt de tempeerinrichting U8 teruggesteld en begint de poort U9a te oscilleren. Wanneer het terugstelsignaal van de tempeerinrichting U8 eenmaal is vrijgegeven of tot een lage waarde is teruggebracht tengevolge van het feit, dat de gemeten concentratie minder dan 90% van de gewenste concentratie bedraagt, zal de tempeerinrichting U8 opnieuw tot de vooraf gekozen waarde beginnen te tellen.
De tempeerinrichting U8 wordt teruggesteld wanneer de spanning op de lijn 57 van negatief naar positief overgaat. Dit komt overeen met een reinigingsmiddelconcentratie, welke groter is dan 90% van het instelpunt.
<Desc/Clms Page number 26>
De derde mogelijke omstandigheid is, dat de gelijkspanning op de lijn 35 ligt tussen 4,5 en 5 volt. In dit geval is het uitgangssignaal van de operationele versterker U5a evenredig met het verschil tussen de spanning op de lijn 35 en de referentiespanning, overeenkomende met de volle schaal. Het uitgangssignaal van de operationele versterker U5a veroorzaakt, dat de transistor Q5 van de vergelijkingsinrichting 52 geleidt in een mate, welke recht evenredig is met dit verschil. Wanneer de transistor Q5 meer geleidend wordt, zal de condensator C17 in een kortere periode worden geladen. Omgekeerd zal het langer duren om de condensator C17 te laden indien de transistor 15 minder geleidend is.
De laadtijd van de condensator C17 komt overeen met de uit-tijd van de solenoldeklep 15. De in-tijd van de klep 15 kan door het instellen van de potentiometer R70 van 2 seconden tot 17 seconden worden gekozen. De condensator C17 wordt gedurende de in-tijd van de klep 15 via R70 en R55 ontladen. Derhalve begint na de vooraf ingestelde in-tijd van de klep 15 de condensator C17 opnieuw te laden gebaseerd op de geleiding van de transistor Q5.
Wanneer de geleiding van het waswater 11 de vooraf gekozen geleiding nadert, zal de spanning op de uitgang van de operationele versterker U5a van de vergelijkingsinrichting 50 afnemen en dit veroorzaakt, dat de geleiding van Q5 afneemt, waardoor op zijn beurt de laadtijd van de condensator C17 toeneemt. Dit leidt tot een grotere uit-tijd voor de klep 15 en heeft de neiging om doorschieten bij de corrigerende werking te elimineren.
Wanneer de geleiding van het waswater 100% van het instelpunt bereikt, leidt de operationele versterker U6 eventuele laadstromen af en zal de klep 15 gesloten blijven totdat de concentratie weer tot een onaanvaardbaar lage waarde daalt. Aangezien de spanning op de emitter van de transistor Q5 onder deze omstandigheden een waarde van 0 volt nadert, wordt de LED D23 geactiveerd, hetgeen erop wijst, dat het waswater een geleiding heeft, welke gelijk is aan 100% van het instelpunt.
De specificaties voor voorkeurscomponenten van de in de tekening afgebeelde keten vindt men hieronder :
<Desc/Clms Page number 27>
EMI27.1
<tb>
<tb> Component <SEP> Omschrijving
<tb> Rl, <SEP> 2 <SEP> 47 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R4,5 <SEP> 150 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R6 <SEP> 390 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R7,64 <SEP> 470 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R8 <SEP> 510 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R3,9, <SEP> 27 <SEP> IK <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R10-14 <SEP> 2K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R15,66 <SEP> 2,7K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R18 <SEP> 4,7K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R19 <SEP> 5, <SEP> IK <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R20, <SEP> 21 <SEP> 7,5K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R22 <SEP> 8,
2K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R17,23-26, <SEP> 28-30,55, <SEP> 67 <SEP> 10K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R32 <SEP> 13K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R33, <SEP> 35 <SEP> 15K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R34 <SEP> 18K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R36-39 <SEP> 20K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R40,41 <SEP> 24K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R16 <SEP> 27K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R42 <SEP> 30K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R43 <SEP> 39K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R44,45 <SEP> 51K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R46 <SEP> 62K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R47 <SEP> 68K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R48-50,52, <SEP> 60 <SEP> 100K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R53 <SEP> 120K <SEP> OHM,
<SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R57 <SEP> 160K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R54 <SEP> 240K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R58,59, <SEP> 68 <SEP> 1M <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R69 <SEP> 3,3M <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R31, <SEP> 56 <SEP> 510K <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 1/4 <SEP> W
<tb> R65 <SEP> 220 <SEP> OHM, <SEP> 5%, <SEP> 2 <SEP> W
<tb> R61 <SEP> 2K <SEP> OHM <SEP>
<tb> R62 <SEP> 5K <SEP> OHM <SEP>
<tb> R63 <SEP> 20K <SEP> OHM
<tb>
<Desc/Clms Page number 28>
EMI28.1
<tb>
<tb> R70 <SEP> 100KOHM
<tb> Cl <SEP> 220 <SEP> PFD, <SEP> 200 <SEP> V
<tb> C2 <SEP> 470 <SEP> PFD, <SEP> 200 <SEP> V
<tb> C3. <SEP> 002 <SEP> MFD, <SEP> 100 <SEP> V
<tb> C4-7.1 <SEP> MFD, <SEP> 50 <SEP> V
<tb> C9-ll.
<SEP> 2 <SEP> MFD, <SEP> 50 <SEP> V
<tb> C13.47 <SEP> MFD, <SEP> 35 <SEP> V
<tb> C22,23 <SEP> 1 <SEP> MFD, <SEP> 35 <SEP> V
<tb> C12,14-16 <SEP> 10 <SEP> MFD, <SEP> 25 <SEP> V
<tb> C18,19 <SEP> 22 <SEP> MFD, <SEP> 35 <SEP> V
<tb> C17 <SEP> 220 <SEP> MFD, <SEP> 10 <SEP> VDC
<tb> C21 <SEP> 470 <SEP> MFD, <SEP> 50 <SEP> VDC
<tb> C20 <SEP> 1000 <SEP> MFD, <SEP> 50 <SEP> VDC
<tb> Dl-4 <SEP> 1 <SEP> AMP, <SEP> 200 <SEP> PRV
<tb> D5-19, <SEP> 25 <SEP> 1N4447
<tb> D20-22 <SEP> 6,2 <SEP> VOLT <SEP> ZENER, <SEP> 1N753A
<tb> UI <SEP> QUAD <SEP> OP-AMP, <SEP> TL084
<tb> U2-5 <SEP> DUAL <SEP> OP-AMP, <SEP> TL082
<tb> U6 <SEP> COMPARATOR, <SEP> LM311N
<tb> U7 <SEP> TEMP.
<SEP> INR., <SEP> LM555
<tb> U8 <SEP> TELLER, <SEP> CD4020
<tb> U9 <SEP> QUAD <SEP> NEN-POORTEN <SEP> CD4093
<tb> U10 <SEP> TRIAC <SEP> AANDRIJVER, <SEP> 3021
<tb> Uil <SEP> 24VDC <SEP> REGULATOR, <SEP> 7824
<tb> U12 <SEP> 12VDC <SEP> REGULATOR, <SEP> 7824
<tb> D23,24 <SEP> LED's
<tb> Q1 <SEP> NPN, <SEP> 2N2222A
<tb> Q2-5 <SEP> PNP, <SEP> 2N2907
<tb> Q6 <SEP> TRIAC, <SEP> 400 <SEP> V, <SEP> 3 <SEP> AMP
<tb>
Er dient met nadruk op gewezen te worden, dat de uitvinding niet is beperkt tot eventuele bepaalde componenten, materialen of configuraties en dat binnen het kader van de bovenstaande beschrijving de vakman modificaties kan aanbrengen. De beschrijving beoogt slecht bepaalde voorbeelden van individuele uitvoeringsvormen te verschaffen, welke de uitvinding duidelijk toelichten.
Derhalve is de uitvinding niet tot deze uitvoerings-
<Desc/Clms Page number 29>
vormen of tot het gebruik van elementen met de specifieke configuraties en vormen, zoals hier beschreven, beperkt. Alle andere modificaties en variaties van de uitvinding binnen het kader daarvan worden hierdoor omvat.