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Die Erfindung betrifft eine Sauganlage für den zahnmedizinischen Einsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Sauganlagen finden in Kliniken Verwendung, die eine größere Anzahl (typischerweise 30–50) Arbeitsplätze haben. Um für eine so große Anzahl von Arbeitsplätzen ausreichende Saugleistung bereitzustellen, besteht die Saugeinheit der Sauganlage in der Praxis aus einer Mehrzahl von Saugmaschinen, die parallel geschaltet sind und auf eine Arbeitsleitung arbeiten, über welche die Vakuumverbraucher über getrennt steuerbare Platzwahlventile mit Unterdruck versorgt werden.
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Werden bei einer derartigen bekannten Sauganlage nur wenige Arbeitsplätze mit Unterdruck versorgt (z. B. beim Bereitschaftsdienst an Wochenenden), so steht auf der Arbeitsleitung ein hoher Unterdruck. Dies führt dazu, daß Saugkanülen, die an einem Arbeitsplatz verwendet werden, um Wasser, Speichel, Bohrklein usw. aus dem Mund eines Patienten abzusaugen, zu scharf mit Unterdruck beaufschlagt sind. Dies führt zu Luftströmungen im Mund des Patienten, die vom Patienten als unangenehm empfunden werden.
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Zur Vermeidung solcher Luftströmungen ist daher beispielsweise in der
DE 88 16 512 U1 eine zahnärztliche Absaugeinrichtung mit Mitteln zur Saugkraftsteuerung beschrieben, welche eine individuelle Einstellung der Saugkraft erlauben. Dazu ist eine Kombination aus einem Vor- und einem Hauptsteuerventil vorgesehen.
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Die Druckschrift
DE 94 02 455 U1 beschreibt hingegen eine Absaugvorrichtung für Dentallabor-Arbeitsplätze, bei welchen die Absaugung über ein Schaltventil gesteuert wird, das aktiviert wird, wenn ein Bearbeitungsinstrument betätigt wird.
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Die
DE 44 06 539 C2 beschreibt eine Zentralabsauganlage für holzverarbeitende Betriebe. Bei dieser Zentralabsauganlage münden mehrere Ansaugstutzen in ein gemeinsames Abluftsammelrohr. Um Ablagerungen in der Zentralabsauganlage zu vermeiden, muss stets ein minimaler Volumenstrom aufrecht erhalten werden. Daher sind an den Ansaugstutzen steuerbare Absperrelemente vorgesehen, die im Falle einer Unterschreitung des minimalen Volumenstromes aufgesteuert werden.
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Eine ähnliche Zentralabsauganlage ist in der
DE 199 20 058 A1 gezeigt, bei welcher jedoch anstatt mehrerer steuerbarer Absperrelemente an den einzelnen Ansaugstutzen ein Hilfseinlass am gemeinsamen Abluftsammelrohr vorgesehen ist, der aufgesteuert wird, wenn der Volumenstrom zu gering ist.
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Die
DE 42 04 743 A1 beschreibt ein Nebenluftventil zur Anordnung in einer Saugleitung, bei welchem ein zwischen zwei Stellungen beweglicher Ventilkörper vorgesehen ist. Die Öffnung des Nebenluftventils bestimmt sich dabei anhand eines Unterdrucks in der Saugleitung und einer entgegenstehenden Federkraft, die auf den Ventilkörper wirkt.
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Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Sauganlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß bei kleinerem Vakuum-Gesamtbedarf der Verbraucher des Vakuum begrenzt wird, bei großem Vakuum-Gesamtbedarf in der Anlage dagegen weiterhin die volle Saugleistung der Saugeinheit zur Verfügung steht. Insbesondere sollen auch bei einer sehr großen Anzahl von Vakuum-Verbrauchern große Unterschiede im auf der Arbeitsleitung stehenden Unterdruck vermieden werden.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Sauganlage mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
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Die bei der erfindungsgemäßen Sauganlage erhaltene Begrenzung des Unterdrucks in der Arbeitsleitung bei kleinem Gesamt-Vakuumbedarf läßt sich mit einfachen und preiswerten Mitteln realisieren. Die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich auch einfach an schon bestehende Sauganlagen ohne nennenswerte mechanische Eingriffe in die vorhandene Installation realisieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine besonders feine Konstanthaltung des Unterdrucks in der Arbeitsleitung von Vorteil.
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Gemäß Anspruch 3 erhält man auf besonders einfache Weise die sukzessive Aktivierung und Desaktivierung der verschiedenen Nebenluftventile.
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Den gleichen Vorteil erhält man gemäß Anspruch 4.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 erhält man eine nochmals verbesserte Unabhängigkeit des Unterdrucks in der Arbeitsleitung in demjenigen Bereich, in welchem das erste, nur digital zwischen Offenstellung und Schließstellung umgesteuerte Nebenluftventil noch nicht anspricht. Dieser Druckbereich kann in der Praxis der Zuschaltung von etwa vier Arbeitsplätzen entsprechen.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 erlaubt die Steuerung des Nebenluftventils unter Verwendung von Standard-Hardware-Einheiten. Die spezielle Anpassung an die Steuerung von Saugmaschinen bzw. eines Nebenluftventils erfolgt durch das Arbeitsprogramm des programmierbaren Rechners.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist im Hinblick auf ein einfaches Ersetzen des Arbeitsprogramms durch ein solches mit neuen Leistungsmerkmalen von Vorteil.
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An einer Anlage gemäß Anspruch 8 kann die Steuereinheit auf einfache Weise feststellen, was für ein Festwertspeicher momentan mit ihr verbunden ist. Entsprechend von der Art des festgestellten Festwertspeichers kann sie dann in einem residenten Teil von Steuerungsdaten entsprechende Änderungen vornehmen.
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Die Verwendung der im Anspruch 9 angegebenen Festwertspeicher erlaubt ein einfaches Einschreiben des Arbeitsprogramms unter Verwendung von Standard-Hardware.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer ersten Vielplatz-Sauganlage;
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2 das Blockschaltbild einer Steuereinheit, die in der Sauganlage nach 1 Verwendung findet;
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3 den Volumendurchsatz bei der Sauganlage nach 1;
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4 das Blockschaltbild einer abgewandelten Steuereinheit für eine Vielplatz-Sauganlage; und
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5 das Blockschaltbild einer abgewandelten Vielplatz-Sauganlage.
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In 1 ist mit 10 eine Saugeinheit bezeichnet, die in der Praxis aus mehereren parallel arbeitenden Saugmaschinen bestehen kann. Die Ansaugöffnung der Saugeinheit 10 ist mit einer Arbeitsleitung 12 verbunden sind. Mit der Arbeitsleitung 12 sind über Platzwahlventile 14-1, 14-2, ..., 14-N (N typischerweise für Klinikinstallationen 30 bis 50) Verbraucherleitungen 16-1, 16-2, ... 16-N anschließbar, die zu den einzelnen Arbeitsplätzen führen. Einer der Hauptverbraucher an solchen derartigen dentalen Arbeitsplätzen sind Saugkanülen 18, mit denen der Zahnarzt Flüssigkeit und Flüssigkeitsnebel sowie Bohrklein aus dem Mund eines Patienten absaugt.
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Die Ansteuerung der einzelnen Platzwahlventile 14 erfolgt über eine insgesamt mit 20 bezeichnete Steuereinheit, die eingangsseitig mit Ablageschaltern 22 der Arbeitsplätze verbunden sind, die mit den Saugkanülen 18 zusammenarbeiten.
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Die Steuereinheit 20 steuert das Arbeiten der Saugeinheit 10 und enthält hierzu entsprechend dimensionierte Leistungschalter, die in 1 nicht näher wiedergegeben sind.
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Die Steuereinheit 20 ist mit einem weiteren Eingang an den Ausgang einer Druckfühlers 24 angeschlossen, der mit der Arbeitsleitung 12 kommuniziert. Die Steuereinheit 20 arbeitet grob gesprochen so, daß sie immer dann, wenn der Absolutwert des Unterdrucks in der Arbeitsleitung 12 über einen zulässigen Maximalwert ansteigt, eines einer Mehrzahl (hier zwei) von Nebenluftventilen 26-1, 26-2 aufsteuert, während sie immer dann, wenn der Absolutwert des Unterdruckes in der Arbeitsleitung 12 unter einen vorgegebenen minimal zulässigen Wert abfällt, eines der aufgesteuerten Nebenluftventile 26 zusteuert.
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Über die Nebenluftventile 26-1, 26-2 ist die Arbeitsleitung 12 mit der Umgebungsatmosphäre verbindbar ist.
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In die zur Umgebung führenden Auslaß-Leitungen der Nebenluftventile ist jeweils ein Schalldämpfer 28 eingefügt.
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Die Drucköffnung der Saugeinheit 10 steht über einen Filter 30 ebenfalls mit der Atmosphäre in Verbindung, vorzugsweise über eine über Dach geführte Leitung 32.
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2 zeigt Einzelheiten einer ersten Ausführungsform der Steuereinheit 20.
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Der Druckfühler 24 ist an den Eingang eines Fensterdiskriminators 34 angeschlossen, der an einem ersten Ausgang ”+” ein erstes Ausgangssignal legt, wenn der Druck in der Arbeitsleitung 12 unter einem minimal zulässigen Absolutwert pu fällt. In diesem Falle muß ein geöffnetes Nebenluftventil geschlossen werden, um die auf der Arbeitsleitung 12 insgesamt behötigte Saugleistung bereitzustellen.
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An einem zweiten Ausgang ”–” stellt der Fensterdiskriminator 34 immer dann ein Signal bereit, wenn der Absolutwert des Unterdruckes einen oberen Druckwert po überschreitet, was anzeigt, daß eines der derzeit geschlossenen Nebenluftventile 26-1, 26-2 geschlossen werden muß, um an den einzelnen Arbeitsplätzen gleichbleibende Saugleistung zu gewährleisten (Eine zu große Saugleistung ist für den Patienten unangenehm).
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Ein insgesamt mit 36 bezeichneter Verkettungskreis ist mit den Ausgangssignalen des Fensterdiskriminators 34 beaufschlagt und erzeugt die Steuersignale für die einzelnen steuerbaren Nebenlufventile (beim Ausführungsbeispiel 26-1 und 26-2).
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Ein RS-Flip-Flop 38 und ein RS-Flip-Flop 40 sind vorgesehen, um Steuersignale für das erste Nebenluftventil 26-1 bzw. das zweite Nebenluftventil 26-2 zu erzeugen.
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Die RS-Flip-Flops 38, 40 erzeugen entsprechende Steuersignale an ihren ”0”-Ausgängen.
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Der Setzeingang S des Flip-Flops 38 ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 42 verbunden, dessen einer Eingang mit dem ”+”-Ausgangssignal des Fensterdiskriminators 34 verbunden ist und dessen zweiter Eingang mit dem invertierten (Inverter 44) ”0”-Ausgangssignal des Flip-Flops 40 verbunden ist. Das Flip-Flop 38 wird somit gesetzt, wenn ein Nebenluftventil geschlossen werden muß und das zweite Nebenluftventil 26-2 schon geschlossen ist.
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Der Rückstelleingang R des Flip-Flops 38 ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 46 verbunden, dessen einer Eingang mit dem ”–”-Ausgangssignal des Fensterdiskriminators 34 beaufschlagt ist und dessen zweiter Eingang mit dem durch einen Inverter 48 invertierten ”0”-Ausgangssignal des Flip-Flops 38 beaufschlagt ist. Der Rückstelleinklang R des Flip-Flops 38 erhält also somit immer dann ein Signal, wenn das Aufsteuern eines Nebenluftventiles durchgeführt werden soll und das erste Nebenluftventil 26-1 noch geschlossen ist.
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Ähnlich ist der Setzeingang S des Flip-Flops 40 mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 50 verbunden, dessen einer Eingang mit dem ”+”-Ausgangssignal des Fensterdiskriminators 34 beaufschlagt ist und dessen zweiter Eingang mit dem ”0”-Ausgangssignal des Flip-Flops 38 beaufschlagt ist. Damit wird das Flip-Flop 40 immer dann gesetzt, wenn ein Zusteuern eines Nebenluftventiles notwendig ist und das zweite Nebenluftventil 26-2 aufgestuert ist.
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Der Rückstelleingang R des Flip-Flops 40 ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 52 verbunden, dessen einer Eingang das ”–”-Ausgangssignal des Fensterdiskriminators 34 erhält und dessen anderer Eingang das ”0”-Ausgangssignal des Flip-Flops 38 erhält.
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Damit wird das Flip-Flop 40 immer dann zurückgesetzt, wenn ein öffnen eines Nebenluftventiles gewünscht wird und das erste Nebenluftventil schon geöffnet ist.
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Die ”0”-Ausgangssignale der Flip-Flops 38 und 40 dienen über Leistungsschalter 72, 76 zum Ansteuern der Nebenluftventile 26-1 und 16-2.
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Die oben beschriebene Sauganlage arbeitet folgendermaßen:
Zunächst sei angenommen, alle Vakuum-Verbraucher der Sauganlage (beim Ausführungsbeispiel 30 Arbeitsplätze) seien mit der Arbeitsleitung 12 verbunden. Man erhält dann, wie aus 3 ersichtlich, einen niederen, aber noch ausreichenden Volumendurchsatz, wie ihn die Saugeinheit 10 erbringen kann.
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Werden nun zunehmend Arbeitsplätze abgeschaltet, so steigt der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 an. Mit dem Abschalten des 18. Arbeitsplatzes steigt der Unterdruck über den oberen Fensterwert po an, bei welchem der Fensterdiskriminator 34 ein Signal ”–” bereitstellt. Durch dieses Signal wird das UND-Glied 46 durchgeschaltet, nachdem dieses an seinem anderen Eingang ein Signal erhält, das anzeigt, daß das zweite Nebenluftventil 26-2 noch nicht aktiviert ist. Durch das nun hochpegelige Signal am ”Null-Ausgang” des Flip-Flops 38 wird nun der Leistungsschalter 72 geschlossen und das Nebenluftventil 26-1 wird hierdurch in die Offenstellung gebracht. Damit sinkt dann der Unterdruck ab, wie in 3 dargestellt.
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Werden nun weitere Arbeitsplätze von der Arbeitsleitung 12 getrennt, so steigt der Unterdruck in der letzeren wieder an. Bei Abschalten des 9. Arbeitsplatzes wird wieder der Fensterwert po überschritten, und der Fensterdiskriminator 34 stellt an seinem oberen Ausgang wieder ein ”–”-Signal bereit. Da das Nebenluftventil 26-2 zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen ist, erhält der zweite Eingang des UND-Glieds 52 über den Inverter 48 ein hochpegeliges Signal, und das Flip-Flop 40 wird zurückgesetzt. Damit wird dann der Leistungsschalter 76 geschlossen und das Nebenluftventil 26-2 öffnet. Infolgedessen sinkt der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12, wie in 3 dargestellt. Beim Schließen noch weiterer der Platzwahlventile 14 steigt dann der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 wieder an.
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Beim sukzessiven wieder Zuschalten der Arbeitsplätze zur Arbeitsleitung erzeugt dann der Fensterdiskriminator 34 an seinem unteren Ausgang ein Signal ”+”, wenn der 10. Arbeitsplatz aktiviert wird. Dieses Signal kommt auf das UND-Glied 50, welches an seinem anderen Eingang mit dem ”0”-Ausgangssignal des Flip-Flops 40 beaufschlagt ist. Damit schaltet das UND-Glied 50 durch und setzt das Flip-Flop 40. Damit verschwindet das Signal an dessen ”0”-Ausgang, wodurch der Leistungsschalter 76 in seine offene Ruhestellung zurückkehrt und das Nebenluftventil 26-2 geschlossen wird. Der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 steigt daraufhin an.
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Beim noch weiteren Zuschalten weiterer Arbeitsplätze sinkt dann der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 weiter ab. Beim Zuschalten des 19. Arbeitsplatzes wird die untere Fenstergrenze des Fensterdiskriminators 34 neuerlich unterschritten, woraufhin dieser wieder ein ”+”-Signal bereitstellt. Dieses gelangt auf das UND-Glied 42. Dessen zweiter Eingang erhält über das UND-Glied 44 das invertierte Ausgangssignal am Ausgang ”0” des Flip-Flops 40, welches, wie soeben beschrieben, bei den geschilderten Verhältnissen niederpegelig ist. Damit wird der Ausgang des UND-Glieds 42 hochpegelig und das Flip-Flop 38 wird gesetzt. Damit verschwindet das Steuersignal für den Leistungsschalter 72, der somit in seinen offenen Ruhezustand zurückkehrt. Damit wird das Nebenluftventil 26-1 geschlossen.
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Man erkennt, daß durch die oben beschriebene Art und Weise der aufeinander folgenden Betätigung der beiden Nebenluftventile 26-1 und 26-2 eine Vergleichmäßigung des in der Arbeitsleitung 12 herrschenden Unterdrucks erhalten wird.
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Es versteht sich, daß man das oben geschilderte Prinzip auch bei Sauganlagen verwenden kann, die weniger Verbraucher oder auch mehr Verbraucher aufweisen. Man kann dann die Zahl der Nebenluftventile entsprechend erniedrigen oder erhöhen. Die Logik der Ansteuerung der Nebenluftventile in Abhängigkeit vom Arbeitszustand eines in der Reihenfolge höheren Nebenluftventils und eines in der Reihenfolge der Ansteuerung vorhergehenden Nebenluftventils (soweit ein solches jeweils vorhanden ist) bleibt die gleiche.
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4 zeigt eine abgewandelte Steuereinheit, die etwas anderen Aufbau aufweist und im übrigen zur Ansteuerung von drei Nebenluftventilen geeignet ist.
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Bei der Steuereinheit 20 nach 4 ist an die Ausgänge des Fensterdiskriminators 34 ist ein Auf/Ab-Zähler 80 angeschlossen. Dieser erhält vom ”+”-Ausgang des Fensterdiskriminators 34 immer dann einen Aufwärtszählimpuls, wenn eine Nebenluftventil geöffnet werden soll, und erhält an seiner Abwärtszählklemme immer dann ein ”–”-Ausgangssignal des Fensterdiskriminators 34, wenn ein Nebenluftventil geschlossen werden soll.
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Der Stand des Zählers 80 gibt somit die anzahl der Nebenluftventile an, die geschlossen sein sollen.
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Mit dem Zählerstand des Zählers 80 ist ein Umsetzkreis 82 beaufschlagt, der ähnlich arbeitet wie ein BCD/Dezimalumsetzer, mit der Maßgabe, daß er auch an den unterhalb der bein echten BCD/Dezimal-Umsetzer aktivierten Klemme liegenden Klemmen jeweils ein hochpegeliges Signal bereitstellt. Eine solche Schaltung kann man z. B. dadurch realisiern, daß man in einer Speicherzelle eines Speichers soviele Bits auf ”1” setzt, wie der eingegebenen Zahl entspricht (die man z. B. als obere Schleifengrenze für eine Register-Füllroutine verwendet).
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Durch die Ausgangssignale des Umsetzkreises 82 werden dann wieder Leistungsschalter (hier drei: 72, 76, 78) betätigt, die ihrerseits die Nebenluftventile (hier 26-1, 26-2, 26-3) aktivieren.
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Mit der in 5 gezeigten Sauganlage ist eine sehr feine kontinuierliche Regelung des Unterdrucks in der Arbeitsleitung 12 möglich. Hierzu dient ein Nebenluftventil 26' mit steuerbarem Querschnitt. In einem Ventilgehäuse 116 ist mittels einer Welle 118 ein linsenförmiger Ventilkörper 120 gelagert. Mit der Welle 118 ist ein Schrittmotor 122 gekoppelt, der durch die Steuereinheit 20 gesteuert wird.
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Die Steuerung des Schrittmotors 122 erfolgt unter Verwendung eines Differenzverstärkers 124, dessen Ausgangssignal über einen steuerbaren Treiberkreis 126 den Schrittmotor 122 antreibt.
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Der Differenzverstärker 124 erhält an seinem einen Eingang das Ausgangssignal des Druckfühlers 24, an seinem anderen Eingang ein Referenzsignal R, welches dem Sollwert des in der Arbeitsleitung 12 einzustellenden Unterdrucks entspricht.
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Steigt der Unterdruck in der Leitung 12 an, so wird aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Ventilkörper 120 so gedreht, daß sich seine Längsachse auf die Längsachse des Ventilgehäuses 116 zubewegt. Damit wird der Durchströmquerschnitt durch das Nebenluftventil 26' vergrößert und der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 sinkt.
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Bei zu niederem Unterdruck in der Arbeitsleitung 12 wird der Ventilkörper 120 so bewegt, daß sich seine Längsachse von der Längsachse des Ventilgehäuses 116 weg auf die in 4 gezeigte Stellung zubewegt, wodurch der Durchströmquerschnitt des Nebenluftventils 26' verkleinert wird. Damit steigt der Unterdruck in der Arbeitsleitung 12.
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Es versteht sich, daß man anstelle der oben beschriebenen digitalen Logikkreise auch programmierbare Schaltkreise mit entsprechenden Programmen verwenden kann, insbesondere einen Rechner mit einem Arbeitsprogramm, welches Routinen umfaßt, die den oben geschilderte Logikkreisen entsprechen.
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Das Arbeitsprogramm kann in ein steckbares EPROM oder EEPROM geschrieben sein. Auf diese Weise kann man ein Arbeitsprogramm sehr einfach gegen ein Arbeitsprogramm mit weiteren Funktionen oder neuerer Version ersetzen.
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Dabei kann in eine vorbestimmte feste Speicherzelle der EPROMs oder EEPROMs ein Kennung geschrieben sein, aus welcher der Rechner die Programmart und die Programmversion erkennt und ggf. permanent gespeicherte Grundmodule seines Arbeitsprogrammes (z. B. Ein/Ausgabe-Routinen) entsprechend modifiziert.
