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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Zünden
eines Gasstromes und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses
Verfahrens, wie sie insbesondere bei Gasregelarmaturen für einen
Gasheizofen benutzt werden können.
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Möglichkeiten
zur Zündung
eines Gasstromes gibt es in einer Vielzahl von Ausführungen.
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So ist in der
US 5 722 823 A eine Zündvorrichtung
zum Zünden
von Gasen beschrieben. Die Zündvorrichtung
weist eine Magnetspule, die ein Gasventil betätigt, einen Zünder zur
elektrischen Zündung
des Gasstromes und eine Fernbedienung, die über eine Niederspannungsleitung
mit der Magnetspule und der Zündung
verbunden ist, auf. Dabei schließt die Fernbedienung eine Energieversorgung und
eine Zeitschaltung für
die zeitlich gesteuerte Bereitstellung der Niederspannung ein.
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Diese Ausführung benötigt zum Zünden des Gasstromes sehr viel
Energie. So werden drei Relaisspulen versorgt, die eine relativ
hohe Leistungsaufnahme bedeuten. Desweiteren wird während des Zündvorganges
ständig
das Magnetventil erregt, was eine hohe Stromaufnahme zur Folge hat.
Zur Energieversorgung kommt deshalb nur eine Netzversorgung in Frage.
Innerhalb der Schaltung können
außerdem
auftretende Fehler zu einem die Sicherheit beeinflussenden Zustand
führen.
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Aus der
GB 2 351 341 A ist eine Ventileinrichtung
zur Steuerung der Zündung
eines Gasbrenners bekannt. Eine Betätigungsspindel wird per Hand in
die Zündstellung
bewegt, wobei das Zündsicherungsventil
geöffnet
wird. Die Betätigungsspindel braucht
nur kurze Zeit in dieser Stellung gehalten werden, da bei der Bewegung
der Betätigungsspindel
ein Mikroschalter eingeschaltet wird. Das bewirkt, dass über ein
Netzteil eine Spannung zum Halten des Magneteinsatzes bereitgestellt
wird. Die Zündung
erfolgt über
eine piezoelektrische Funkenzündung.
Das Netzteil wird ausgeschaltet, wenn der von einem Thermoelement
bereitgestellte Thermostrom zum Halten des Zündsicherungsventils in Offenstellung
ausreicht.
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Auch bei dieser Lösung ist es problematisch, dass
ein Netzteil verwendet wird. Außerdem
ist ein zusätzlicher
Aufwand für
die Durchführung
der piezoelektrischen Funkenzündung
notwendig. Insbesondere bei einem größeren leitungsmäßigen Abstand zwischen
Zündsicherungsventil
und Brenneröffnung besteht
das Problem, dass zum Zeitpunkt der Zündung noch kein zündfähiges Gasgemisch
an der Brenneröffnung
vorliegen kann, da der Zeitraum zwischen der Öffnung des Zündsicherungsventils
und dem Zünden
relativ gering ist.
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Desweiteren ist in der
DE 93 07 895 U1 ein Mehrfunktionsventil
mit thermoelektrischer Sicherung für Gasbrenner von Heizungsanlagen
beschrieben. Dieses Mehrfunktionsventil nutzt zu seiner Betätigung die
vorhandene Netzstromversorgung eines Raumes. Um den Gasstrom zu
zünden,
wird über
einen Drucktaster ein Magnetventil erregt, wodurch das Zündsicherungsventil
geöffnet
wird. Gleichzeitig erfolgt die Zündung
des Gasstromes. Ein im Bereich der entzündeten Gasflamme befindliches
Thermoelement wird erwärmt
und bringt über
den dadurch entstehenden Thermostrom einen Magneteinsatz in den
erregten Zustand. Der Magnet hält
einen Anker fest und somit ebenfalls das mit dem Anker verbundene
Zündsicherungsventil
in Offenstellung. Nunmehr kann der Drucktaster Iosgelassen und das
Magnetventil entregt werden. Dabei muss der Drucktaster so lange
gehalten werden, bis durch den Thermosfrom das Zündsicherungsventil in Offenstellung gehalten
wird. Außerdem
ist der Stromverbrauch relativ hoch und somit eine Netzstromversorgung
notwendig, da das Magnetventil aber diese Zeit über die Netzstromversorgung
erregt bleiben muss.
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Die beiden in der
GB 2 351 341 A und in der
DE 93 07 895 U1 beschriebenen
Lösungen
können außerdem nicht
vollautomatisch betrieben werden, da eine Handbetätigung erforderlich
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum vollautomatischen Zünden eines Gasstromes und eine
Schaltungsanordnung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu entwickeln, die einen so geringen Stromverbrauch
aufweisen, dass unter Gewährleistung
einer ausreichenden Lebensdauer eine integrierbare Spannungsquelle
zum Einsatz kommen kann. Weiterhin soll der Aufbau möglichst
einfach und kostengünstig
gestaltet sein.
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Diese Aufgabe wird durch die in den
Ansprüchen
1 bzw. 12 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass ein Transverter aktiviert wird,
der aus einer von einer Spannungsquelle zur Verfügung gestellten Gleichspannung
eine höhere
Spannung erzeugt, mit der ein Speicherkondensator und ein zur Bereitstellung
der Zündspannung
dienender Zündkondensator aufgeladen
werden. Ein an sich bekannter Zündsicherungsmagnet
wird mit einem von der Spannungsquelle zur Verfügung gestellten Haltestrom
aktiviert, wobei gleichzeitig ein zwischen dem Zündsicherungsmagneten und einem
von der Gasflamme beeinflussbaren Thermoelement bestehender Stromkreis über ein
Relais unterbrochen wird. Über
ein Schaltelement wird nun der Speicherkondensator schlagartig entladen,
wobei ein Stromstoß erzeugt wird,
der zur kurzzeitigen Erregung eines Elektromagneten dient, um ein
an sich bekanntes Zündsicherungsventil
zu öffnen
und dabei gleichzeitig den Anker des Zündsicherungsmagneten anzulegen.
Auf Grund des durch den Haltestrom aktivierten Zündsicherungsmagneten wird der
Anker nach seiner erfolgten Anlage in dieser Stellung gehalten und über eine
mit dem Zündkondensator über einen
Zündtransformator
verbundene Zündelektrode
in bekannter Weise ein Zündfunken
zum Entzünden
des ausströmenden
Gases erzeugt. Nachfolgend werden weitere Zündvorgänge eingeleitet, indem der
Zündkondensator
wieder aufgeladen und nach erfolgter Aufladung ein erneuter Zündfunken
erzeugt wird. Nach einer vorgegebenen Zeit wird das Zünden beendet.
Der von der Spannungsquelle zum Zündsicherungsmagneten fließende Haltestrom
wird unterbrochen und der zwischen dem Zündsicherungsmagneten und dem
Thermoelement bestehende Stromkreis über das Relais wieder geschlossen.
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Damit wurde eine Lösung gefunden,
mit der die weiter oben genannten Probleme des Standes der Technik
beseitigt wurden. Durch eine kurze Betätigung der elektronischen Steuereinheit
ist eine Zündung
des Gasstromes möglich.
Dabei ergibt sich auf Grund der unabhängig von der Dauer der Betätigung der
Steuerungseinheit nur impulsartigen Betätigung des Elektromagneten
ein sehr geringer Strombedarf. Weiterhin ist es möglich zur
Erzeugung des Zündfunkens
auf die Spannungsquelle zurückzugreifen,
so dass der zusätzliche
Aufwand für
eine piezoelektrische Zündeinrichtung
entfallen kann.
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So erweist es sich als günstig, wenn
zuerst durch die elektronische Steuereinheit nach ihrer Aktivierung
zum Zünden
des Gasstromes eine Prüfung erfolgt,
ob eine Gasflamme brennt. Bei einer Positivinformation wird der
Zündvorgang
abgebrochen, wohingegen bei einer Negativinformation die oben aufgeführten Verfahrensschritte
durchgeführt
werden.
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Weiterhin ergibt sich eine vorteilhafte
Ausgestaltung des Verfahrens, wenn das Vorhandensein einer Thermospannung
gemessen wird, wobei bei fehlender Thermospannung weitere Zündvorgänge, wie
weiter oben beschrieben, eingeleitet werden. Bei vorhandener nachweisbarer
Thermospannung wird hingegen das Zünden beendet. Sobald der aus
der gemessenen Thermospannung elektronisch berechnete Thermostrom
ausreicht, um den Anker auf dem Zündsicherungsmagneten zu halten,
wird der von der Spannungsquelle zum Zündsicherungsmagneten fließende Haltestrom
unterbrochen und der zwischen dem Zündsicherungsmagneten und dem
Thermoelement bestehende Stromkreis über das Relais wieder geschlossen.
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Denkbar ist es auch, dass der Speicherkondensator
und der Zündkondensator
relativ einfach über
jeweils einen ihnen zugeordneten Transverter auf unterschiedliche
Spannungen aufgeladen werden.
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Desweiteren ergibt sich eine günstige Ausgestaltung
des Verfahrens, wenn aus der von der Spannungsquelle zur Verfügung gestellten
Gleichspannung eine höhere
Wechselspannung erzeugt wird, indem statt des Transverters ein Leistungsoszillator
eingesetzt wird und der Speicherkondensator erst bei Einleitung
des Zündvorganges
an eine dem Leistungsoszillator nachgeschaltete erste Stufe einer Mehrfachkaskade
geschaltet wird, woraufhin der Speicherkondensator und der elektrisch
leitend mit der zweiten Stufe der Mehrfachkaskade verbundene Zündkondensator
mittels der höheren
Wechselspannung über
die Kaskadenschaltung auf vorgegebene höhere Gleichspannungen aufgeladen
werden. Nach dem Erreichen der vorgegebenen höheren Gleichspannungen wird
der Leistungsoszillator ausgeschaltet und bei Einleitung weiterer
Zündvorgänge wieder eingeschaltet.
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Um den Strombedarf noch weiter zu
verringern, was sich als besonders günstig erweist, wenn die Spannungsquelle
aus einer Batterie besteht, die von den Abmessungen her so klein
ausgeführt
sein kann, dass sie sich zusammen mit der elektronischen Steuereinheit
in dem Gehäuse
eines Empfängerteiles
einer Fernbedienung befinden kann, kann der von der Spannungsquelle
bereitgestellte Haltestrom zum Halten des Ankers gleichzeitig über den
Zündsicherungsmagneten
und das Relais fließen,
wobei zum Zeitpunkt des Schließens
des zwischen Zündsicherungsmagnet
und Thermoelement bestehenden Stromkreises kurzzeitig ein zusätzlicher
Strom generiert wird, um sicher zu verhindern, dass der Anker beim
Umschalten des Relais auf Grund der kurzzeitigen Stromunterbrechung
bei Zwischenstellung der Schaltkontakte des Relais abfällt. Andererseits
ist es auch denkbar, dass die Spannung des dem Zündsicherungsmagneten von der
Spannungsquelle zur Verfügung
gestellten Haltestromes über
einen zusätzlichen
Transverter in den Millivoltbereich transvertiert wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn
das Vorhandensein einer Thermospannung mittels eines Analogverstärkers gemessen
wird, Zur Erhöhung
der Sicherheit des Verfahrens; zum Beispiel beim Auftreten eines
Havariefalles, dient ein Verfahrensschritt, der nach Ablauf einer
definierten Zeitdauer die Erregung des Zündsicherungsmagneten über die
Spannungsquelle zusätzlich
durch einen oder mehrere unabhängige
in Reihe geschaltete und zeitgesteuerte Sicherheitsabschaltungen
unterbricht.
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Damit die Zeitdauer zwischen dem
ersten Zündvorgang
und den folgenden Zündvorgängen möglichst
kurz gehalten wird, ist es aus Energiespargründen günstig, wenn vor weiteren zyklischen
Aufladungen des Zündkondensators
der Speicherkondensator von der Kaskade abgeschaltet wird.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
zum Zünden
eines Gasstromes nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung der Schaltungsanordnung,
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2 eine
detaillierte Darstellung des Leistungsoszillators und
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3 eine
detaillierte Darstellung des Analogverstärkers.
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Die in 1 dargestellte
beispielhafte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
zur Durchführung
des Verfahrens zum Zünden
eines Gasstromes wird bei einer Gasregelarmatur eingesetzt. Diese Gasregelarmatur
ist ein Schalt- und Regelgerät,
das vorzugsweise für
den Einbau in einen gasbeheizten Kaminofen oder dergleichen bestimmt
ist. Sie ermöglicht
die Bedienung und Überwachung
eines Brenners, indem die zum Brenner strömende Gasmenge gesteuert wird.
Neben für
die Erfindung nicht wesentlichen und daher in diesem Ausführungsbeispiel
nicht dargestellten Baugruppen, besitzt die Gasregelarmatur einen
Zündbrenner 1 und
ein Zündsicherungsventil 2.
Der Aufbau und die Funktion des Zündbrenners 1 und des
Zündsicherungsventils 2 sind
dem Fachmann geläufig
und werden deshalb hier nicht näher erläutert.
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Zur Ansteuerung dient als elektronische Steuereinheit
ein nicht dargestelltes Mikrorechnermodul, das sich in diesem Ausführungsbeispiel
zusammen mit einer Spannungsquelle 10 in einem ebenfalls
nicht dargestellten separaten ortsunabhängigen Gehäuse des Empfängerteiles
einer Fernbedienung befindet. Als Spannungsquelle 10 dienen, wie
in der Zeichnung dargestellt, handelsübliche Batterien, in diesem
Fall der Größe R6.
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Ein weiter unten näher beschriebener
Leistungsoszillator 11 der über einen Port J von dem Mikrorechnermodul
angesteuert werden kann, ist mit der Spannungsquelle 10 verbunden.
Ihm nachgeschaltet ist eine Kaskadenschaltung 12/13 die
zur Ansteuerung und Versorgung eines nachgeordneten Speicherkondensators
C1 und zur Ansteuerung und Versorgung eines nachgeordneten Zündkondensators
C2 dient. Da die zum Aufladen des Speicherkondensators C1 benötigte Spannung
bedeutend geringer als die zum Aufladen des Zündkondensators C2 benötigte Spannung
ist, ist die Kaskadenschaltung 12/13 als mehrfache
Kaskadenschaltung ausgeführt.
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Hierbei dient die erste Stufe der
Kaskade 12 zur Ansteuerung und Versorgung des nachgeordneten
Speicherkondensators C1. Diesem ist wiederum ein Elektromagnet 5 nachgeordnet,
der, wie in der Darstellung schematisch gezeigt, zur Betätigung eines
an sich bekannten Zündsicherungsventils 2 dient.
Auf Grund der nur kurzzeitigen Belastung ist hierbei ein thermisch
unterdimensionierter sogenannter Impulsmagnet 5 ausreichend.
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Die zweite Stufe der Kaskade 13 dient
zur Ansteuerung und Versorgung des nachgeordneten Zündkondensators
C2, der Teil einer an sich bekannten, und deshalb hier nicht näher erläuterten
Zündeinrichtung
ist. Über
einen Port C ist der Zündkondensator
C2 von dem Mikrorechnermodul zur Zündung ansteuerbar. Desweiteren
ist die zweite Stufe der Kaskade 13 mit einem Element 14 zur
Spannungsüberwachung
verbunden. Gleichzeitig dient das Element 14 zur Begrenzung
der auftretenden Maximalspannung, um eine Zerstörung von Bauteilen zu verhindern.
Auf eine zusätzliche
Spannungsüberwachung
für den
Speicherkondensator C1 kann hierbei verzichtet werden, da nach dem
erfolgten Aufladen des Zündkondensators
C2 auch von einer erfolgten Aufladung des Speicherkondensators C1 ausgegangen
werden kann. Zur Rückmeldung
an das Mikrorechnermodul dient der Port D.
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In 2 ist
die Schaltung des zum Einsatz kommenden Leistungsoszillators 11 detailliert
dargestellt. Der Leistungsoszillator 11 besteht aus einem dem
Fachmann an sich bekannten CMOS – Schaltkreis 15 mit
mindestens vier Gattern. Diese Gatter können NOR-Gatter, NAND – Gatter,
einfache Negatoren o.ä.
sein. Ihnen nachgeordnet ist eine Komplementär – Feldeffekt – Leistungsstufe 16,
der sich ein LC – Reihenschwingkreis,
bestehend aus Spule L1 und HF – Kondensator
C3 anschließt.
Zur Rückkopplung
und Phaseneinstellung dient als so genannter Phasenschieber 19 ein
RC – Glied.
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Wie in 1 weiter
dargestellt, ist ein zum Zündsicherungsventil 2 zugehöriger Zündsicherungsmagnet 6 mit
einem Thermoelement 4 verbunden. In diesem Stromkreis ist
zusätzlich
der Öffner
eines monostabilen Relais 17 angeordnet, wohingegen im
erregten Zustand dieser Stromkreis geöffnet ist und der Zündsicherungsmagnet 6 von
der durch die Batterien gebildeten Spannungsquelle 10 bestromt wird.
Dazu ist ein Schaltelement, in diesem Fall ein Transistor T1, der über Port
G vom Mikrorechnermodul angesteuert werden kann, einerseits mit
der Spannungsquelle 10 und andererseits mit dem Relais 17 verbunden.
Parallel zum Relais 17 ist zusätzlich ein Widerstand R1 angeordnet,
da der für
den Zündsicherungsmagneten 6 benötigte Haltestrom höher ist,
als der über
das Relais 17 fließende
Strom. Weiterhin befinden sich in diesem Stromkreis zwei in Reihe
geschaltete zeitgesteuerte Sicherheitsabschaltungen 18,
die über
die Ports N und M steuerungsmäßig mit
dem Mikrorechnermodul verbunden sind.
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Zwischen Relais 17 und Sicherheitsabschaltungen 18 sind
an diesen Stromkreis zwei weitere Schaltelemente, ein Transistor
T2 und ein Transistor T3, angebunden. Während der Transistor T2, dem ein
Widerstand R3 vorgeschaltet ist, mit dem Minuspol der Spannungsquelle 10 verbunden
ist und über den
Port F vom Mikrorechnermodul angesteuert werden kann, ist der Transistor
T3 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 10 verbunden und
kann über
den Port E vom Mikrorechnermodul angesteuert werden.
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In der Schaltungsanordnung ist desweiteren ein
Analogverstärker 20 parallel
zum Thermoelement 4 geschaltet. Dieser Analogverstärker 20 hat
die Aufgabe eine im Millivoltbereich auftretende Gleichspannung
des Thermoelementes 4 zu messen, zu verstärken und
in eine für
das Mikrorechnermodul verarbeitbare Größe umzuwandeln. Da die ansonsten
für solche
Fälle üblichen
Gleichstromverstärker
einerseits eine zusätzliche über der
Betriebsspannung liegende Hilfsspannung benötigen und andererseits Driftabweichungen,
beispielsweise auf Grund von Temperatureinflüssen, aufweisen, ist der Analogverstärker 20 als
Wechselspannungsverstärker
ausgelegt.
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Nachfolgend wird der Analogverstärker, wie auch
in 3 dargestellt, folgendermaßen beschrieben:
Ein
vom Mikrorechnermodul über
Port L ansteuerbarer Feldeffekttransistor T4 und ein Widerstand
R2 bilden einen steuerbaren Spannungsteiler. Dem Spannungsteiler
sind ein Vorverstärker
V1 und ein Nachverstärker
V2 nachgeordnet, denen jeweils ein Koppelkondensator C4/C5 zugeordnet
ist.
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Beim Vorverstärker V1 wird das Bezugspotential
durch die Plusspannung gebildet, um Schwankungen der Bordspannung
zu eliminieren. Demgegenüber
wird beim Nachverstärker
V2 das Bezugspotential durch Masse gebildet. Beide Verstärker V1/V2
und ein Trigger TR werden über
den Port K vom Mikrorechnermodul in Betrieb genommen, da sie als
Stromsparmaßnahme
bei Nichtbedarf außer Betrieb
gesetzt sind. Der hinter dem Nachverstärker V2 befindliche Trigger
TR ist seinerseits über
Port I mit dem Mikrorechnermodul verbunden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird über die
Fernbedienung an das Mikrorechnermodul der Befehl zum Zünden gegeben.
Durch den über
Port K aktivierten Analogverstärker 20 wird überprüft, ob am Thermoelement 4 eine
Thermospannung anliegt und die entsprechende Information über Port
I an das Mikrorechnermodul gegeben. Während beim Vorliegen einer
Thermospannung, was gleichbedeutend mit einer brennenden Zündflamme
ist, der Zündvorgang abgebrochen
wird, wird beim Nichtvorliegen einer Thermospannung der Spannungsteiler
des Analogverstärkers 20 vom
Mikrorechnermodul über
Port L angesteuert. Durch einmalige Schaltung des Spannungsteilers
wird die zu diesem Zeitpunkt am Thermoelement 4 vorhandene
Gleichspannung in einen Wechselspannungsimpuls umgewandelt. Über den Koppelkondensator
C4 gelangt der Impuls zu dem Vorverstärker V1. Das aus dem Vorverstärker V1 kommende
Signal wird über
den, Koppelkondensator C5 an den Nachverstärker V2 gekoppelt und nochmals
verstärkt.
Dieses vom Nachverstärker
V2 kommende analoge Signal wird vom Trigger TR an festgelegten Triggerpunkten,
wie in dem zur 3 zugehörigen Diagramm
ersichtlich, digitalisiert.
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In dem Diagramm ist der Verlauf der
Spannung U über
der Zeit t aufgetragen. Durch den Trigger TR wird in einer vorgegebenen
Spannungsebene SE bei der Einleitung des Impulssignals IS zum Zeitpunkt
TL ein erster Triggerpunkt TR1 und beim Abfall der Spannung des
Impulssignals IS ein zweiter Triggerpunkt TR2 gesetzt, dem ein Zeitpunkt
TE zugeordnet ist. Der zeitliche Abstand zwischen den beiden Zeitpunkten
TL und TE ist ein Messsignal MS.
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Das so aus der vorhandenen Thermospannung
gewonnene Messsignal MS gelangt über
den Port I zum Mikrorechnermodul zur Auswertung. Dabei ist die Länge des
Messsignals MS direkt proportional der am Thermoelement 4 vorhandenen
Thermospannung.
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Während
beim Vorliegen einer Thermospannung, d.h. einer bereits brennenden
Zündflamme, der
Zündvorgang
abgebrochen wird, werden beim Nichtvorliegen einer Thermospannung
durch das Mikrorechnermodul über
Port J der Leistungsoszillator 11 aktiviert und über Port
A der Speicherkondensator C1 an die erste Stufe 12 der Mehrfachkaskade
geschaltet.
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Durch die Aktivierung des Leistungsoszillators 11 beginnt
der Schwingkreis über
das Rückkopplungsglied
zu schwingen, d.h. der Schwingkreis wird zum selbstschwingenden
und frequenzbestimmenden Leistungsoszillator 11. Damit
liegt am Ausgang des Leistungsoszillators 11 eine gegenüber der durch
die Batterien am Eingang vorgegebenen niedrigen Gleichspannung eine
mehrfach höhere
Wechselspannung an. Mit dieser Wechselspannung werden mit Hilfe
der beiden Kaskadenstufen 12/13 der Mehrfachkaskade
der Speicherkondensator C1 und der Zündkondensator C2 aufgeladen,
bis das zur Spannungsüberwachung
und Begrenzung der auftretenden Maximalspannung dienende Element 14 anspricht
und über
den Port D ein Signal an das Mikrorechnermodul schickt, das daraufhin über den Port
J den Leistungsoszillator 11 abschaltet.
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Anschließend werden über den
Port M die zeitgesteuerten Sicherheitsabschaltungen 18 aktiviert
und über
den durch Port G angesteuerten Transistor T1 der Zündsicherungsmagnet 6 mit
einem von der Spannungsquelle 10 kommenden Haltestrom versorgt,
indem das Relais 17 erregt und so der Stromkreis zwischen dem
Zündsicherungsmagneten 6 und
dem Thermoelement 4 geöffnet
wird. Durch die dann folgende Ansteuerung des Port B wird der Speicherkondensator
C1 schlagartig entladen. Danach wird über Port A der Speicherkondensator
C1 von der Kaskadenstufe 12 getrennt. Der Impulsmagnet 5 wird durch
diesen Stromstoß kurzzeitig
erregt und ein Stößel 7 wird
gegen die Kraft einer Schließfeder 8 so weit
bewegt, bis der Anker 3 auf dem Zündsicherungsmagneten 6 zur
Anlage kommt. Auf Grund des fließenden Haltestromes wird der
Anker 3 in dieser Stellung und damit das Zündsicherungsventil 2 in
der Offenstellung gehalten. Das Gas kann durch die Gasregelarmatur
zum Zündbrenner 1 strömen.
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Beim Auftreten eines Havariefalles,
beispielsweise Ausfall eines Bauelementes o.ä., wird nach Ablauf einer definierten
Zeitdauer die Erregung des Zündsicherungsmagneten 6 über die
Spannungsquelle 10 zusätzlich
durch einen oder mehrere unabhängige
in Reihe geschaltete und zeitgesteuerte Sicherheitsabschaltungen 18 unterbrochen
und das Zündsicherungsventil 2 bleibt
nicht in der Offenstellung, sondern wird durch die Schließfeder 8 wieder
geschlossen.
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Über
Port C wird durch das Mikrorechnermodul die Zündeinrichtung aktiviert, der
Zündkondensator
C2 entlädt
sich und es kommt an der Zündelektrode 9 zum Überspringen
des Zündfunkens,
wodurch das ausströmende
Gas entzündet
wird. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, in diesem Beispiel ca.
1 Sekunde, wird der Analogverstärker 20 über die
Ports K und L aktiviert und es erfolgt eine Prüfung, ob am Thermoelement 4 auf
Grund der beginnenden Erwärmung
durch die brennende Zündflamme
bereits eine nachweisbare Spannung, d.h. mindestens ca. 1 mV anliegt.
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Wenn dies nicht der Fall ist, werden
weitere Zündvorgänge eingeleitet,
indem, wie bereits weiter oben ausführlich erläutert, der Leistungsoszillator 11 aktiviert,
der Zündkondensator
C2 geladen und unter Entstehung eines erneuten Zündfunkens wieder entladen wird.
Dabei bleibt bei diesen folgenden Zündvorgängen zur Leistungseinsparung
der Speicherkondensator C1 von der Kaskadenstufe 12 getrennt, da
eine weitere Aufladung des Speicherkondensators C1 nicht mehr not wendig
ist. Sollte innerhalb einer festgelegten Frist keine Entzündung des
Gases erfolgen, so wird durch das Mikrorechnermodul der Vorgang
Zünden
beendet.
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Beim Vorliegen der Mindestspannung
werden selbstredend keine weiteren Zündvorgänge eingeleitet, sondern die
vorhandene Leerlaufspannung des Thermoelementes 4 wird
weiter überprüft, bis
die Größe des daraus
elektronisch errechneten Stromes als Haltestrom für den Zündsicherungsmagneten 6 ausreicht.
Daraufhin wird der Analogverstärker 20 über Port
K entaktiviert und über
Port G der von der Spannungsquelle 10 zum Zündsicherungsmagneten 6 fließende Strom
unterbrochen. Das Relais 17 wird entregt und die Schaltkontakte
des Relais 17 schließen
den Stromkreis zwischen Thermoelement 4 und Zündsicherungsmagneten 6.
Der Anker 3 wird nun durch den Thermostrom gehalten.
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Um zu verhindern, dass auf Grund
der beim Umschalten der Schaltkontakte des Relais 17 an
sich auftretenden kurzen Unterbrechung des Haltestromes der Anker 3 abfällt, wird
zum Zeitpunkt des Umschaltens über
den Port F der Transistor T2 kurzzeitig aktiviert und über den
Widerstand R3 ebenfalls kurzzeitig ein zusätzlicher Strom generiert, der
das o.g. Abfallen des Ankers mit Sicherheit verhindert.
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Soll die Gasregelarmatur ausgeschaltet
werden, so wird über
die Fernbedienung an das Mikrorechnermodul der Befehl zum Ausschalten
gegeben. Durch kurzzeitige Aktivierung von Port G und Port E wird
unter Umgehung der Sicherheitsabschaltungen 18 und des
Zündsicherungsmagneten 6 ein
Stromstoß durch
das Relais 17 geschickt, dessen Schaltkontakte dadurch
kurz abheben. Damit wird der zwischen Thermoelement 4 und
Zündsicherungsmagneten 6 fließende Haltestrom
unterbrochen. Der Anker 3 wird nicht mehr durch den Zündsicherungsmagneten 6 gehalten
und unter der Wirkung der Schließfeder 8 schließt das Zündsicherungsventil 2.
Die Gaszufuhr zum Zündbrenner 1 und
natürlich
auch zum nicht dargestellten Hauptbrenner ist unterbrochen und die
Gasflamme erlischt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung
zur Durchführung
dieses Verfahrens sind selbstredend nicht auf das dargestellte Ausführungs beispiel
beschränkt.
Vielmehr sind Änderungen,
Abwandlungen und Kombinationen möglich,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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So versteht es sich, dass die Übermittlung der
Steuersignale, wie bei Fernbedienungen allgemein bekannt, mittels
Kabel, Infrarot, Funkwellen, Ultraschall o.ä. erfolgen kann. Desweiteren
ist es möglich,
dass keine Fernbedienung verwendet wird, und dass sich alle notwendigen
Bauelemente an bzw. in der Gasregelarmatur befinden. Möglich ist
auch, dass nur ein Hauptbrenner vorhanden ist, der direkt gezündet wird.
Ebenso kann statt der Batterien als Spannungsquelle (10)
ein kleines Steckernetzteil verwendet werden, das dann günstigerweise
angesteckt wird.
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- 1
- Zündbrenner
- 2
- Zündsicherungsventil
- 3
- Anker
- 4
- Thermoelement
- 5
- Impulsmagnet
- 6
- Zündsicherungsmagnet
- 7
- Stößel
- 8
- Schließfeder
- 9
- Zündelektrode
- 10
- Spannungsquelle
- 11
- Leistungsoszillator
- 12
- Kaskadenstufe 1
- 13
- Kaskadenstufe 2
- 14
- Element
zur Spannungs
-
- überwachung
und -begren
-
- zung
- 15
- CMOS – Schaltkreis
- 16
- Komplementär – Feldeffekt
-
- -
Leistungsstufe
- 17
- Relais
- 18
- Sicherheitsabschaltung
- 19
- Phasenschieber
- 20
- Analogverstärker
- A
bis M
- Ports
- C1
- Speicherkondensator
- C2
- Zündkondensator
- C3
- HF – Kondensator
- C4
- Koppelkondensator
- C5
- Koppelkondensator
- IS
- Impulssignal
- L1
- Spule
- LS
- Impulssignal
- MS
- Messsignal
- R1
- Widerstand
- R2
- Widerstand
- R3
- Widerstand
- SE
- Spannungsebene
- TE
- Zeitpunkt
bei TR2
- TL
- Zeitpunkt
bei TR1
- TR
- Trigger
- TR1
- Triggerpunkt
- TR2
- Triggerpunkt
- T1
- Transistor
- T2
- Transistor
- T3
- Transistor
- T4
- Feldeffekttransistor
- V1
- Vorverstärker
- V2
- Nachverstärker
- MS
- Messsignal