DE2022242A1

DE2022242A1 - Programmierschaltung

Info

Publication number: DE2022242A1
Application number: DE19702022242
Authority: DE
Inventors: Gray Stuart William
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1970-11-12
Also published as: US3766441A; FR2042532B1; FR2042532A1; GB1258327A; NL7006416A; CA945243A; DK127615B; CH531209A

Description

Patentanwalt '

Anmelder· Ν-V. Philips'Gloeiiampenfabriekea

AkteNo.j PHB-31-.966. ■ ■ ■ ■■■■■■:.■;■;■

Anmeldung να.: 5« Mai 1970

N.T. Philips¹ Gloeilampenfabrieken, Eindhoven / Holland

Programm!erschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Programmierschaltung zur Lieferung eines ersten und eines zweiten Signals unter dem Einfluß eines Regelsignals, welche Schaltung eine aus einer Wechselstromquelle zu speisende Reihenschaltung eines Gebers für das erste Signal, eines ersten Kondensators und eines Gebers für das zweite Signal und ferner ein steuerbares Halbleiterbauelement enthält, das zu dem ersten Kondensator mit dem zweiten Signalgeber parallel geschaltet ist.

In vielen Torgängen ist es erforderlich, daß Signale von außen her zur Beeinflussung oder Regelung einiger Parameter des Torgangs zugeführt werden. Das Bezugssignal zur Regelung dieser Parameter kann ein zeitabhängiges Signal sein: Zwischen einigen Zeitintervallen muß ein Parameter geändert ■■■;. oder muß in einer endlichen Zeitspanne ein Signal in den* . ;, Torgang eingespeist werden oder es kann ein Meßsignal dem _~ "■"· Torgang entnommen werden, wodurch angegeben wird, daß ein; _vv Parameter geändert werden muß. "". ■

Die Erfindung bezweckt, eine Programmierschaltung zu schaffen, j die zwei Signale über entsprechende Signalgeber unter der ! Steuerung eines Regelsignals liefern kann und die sehr einfach und billig ist j sie enthält nur einen einzigen- Schalter, "* eine Wechselstromquelle und ein Phasenschiebernetzwerk zur- ■■■■ Regelung des leitenden Zustandes des Schalters. Fach der.'Er- ; findung ist die erwähnte Programmierschaltung dadurch gekenn-,^

PHB 3W

zeichnet, daß feine Diode in Reihe mit dem ersten Signalgeber in der gleichen Durchlaßrichtung wie das Halbleiterbauelement angeordnet ist, und daß die Schaltungsanordnung ein Phasenschiebernetzwerk enthält, das ein Steuersignal an das steuerbare Halbleiterbauelement abgibt, damit dieses Element leitend gemacht wird, welches Phasenschiebernetzwerk einen Eingang für das Regelsignal zur Beeinflussung der Phase des Steuersignals für die Sperrung bzw. Entsperrung des Halbleiterbauelements während wenigstens eines Teiles der wirksamen Wechselstromperioden enthält-

Mit derartigen Programmierschaltungen können folgende Wirkungen erhalten werden:

Der Schalter wird nicht ausgelöst, so daß er nicht leitend ist; der erste Kondensator wird über die Diode aufgeladen und dem Geber wird kein Strom zugeführt, so daß er keine Signale liefert.

Der Schalter empfängt ein Triggersignal am Anfang jeder wirksamen Periode der Wechselspannung, d.h. der Periode, während der die Diode leitend sein kann, so daß der Schalter den Kondensator und den zweiten Signalgeber kurzschließt. Es wird kein zweites Signal erzeugt; das erste Signal ist vorhanden.

Der Schalter empfängt ein Triggersignal, das am Anfang der wirksamen Periode der Wechselspannung in der Phase ver- '<' zögert wird. Der erste Signalgeber und der zweite Signalgeber führen Strom, so daß beide ihre Signale in Abhängigkeit von der Stromverteilung und der Phase des Triggersignals liefern können.

Das Steuersignal bestimmt, welche Situation sich ergeben' wird. Dieses Signal kann durch ein zeitabhängiges Signal,

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ein Meßsignal oder ein anderes Steuersignal erhalten werden»

Die Signalgeber können Transformatoren sein, die gegebenenfalls mit Integrierschaltüngen zur Lieferung veränderlicher Gleichstromsignale versehen sind;, sie können amplitudenabhängige, von einem Magneten betriebene Schalter, wie Regulierungsventile zur Regulierung einer Flüssigkeits- oder Gasströmung, oder Relais sein, die bei genügender Leistungszufuhr Kontakte öffnen oder schließen.

Eine Programmierschaltung nach der Erfindung kann vorteilhafterweise bei automatischen Haushaltgeräten, wie Waschmaschinen, zur Regelung der Wasser- und Wärmezufuhr als. Funktion des Wesaerpegels oder der Wassertemperatur verwendet werden. Bei einer nachstehend im Detail beschriebenen Ausführungsform nach der Erfindung wird ein Brenner einer Zentralheizungsaniage gesteuert und überwacht. .

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Überwachung und Regelung eines brennbaren Gases, bei dem ein von einem Magneten betriebenes Gasventil vorgesehen ist, das im geöffneten Zustand eint Strömung des erwähnten Gases zu dem Brenner durchläßt, wobei der Magnet durch einen Strom erregt werden kann, der einen Halbleiterschalter durchfließt, wenn letzterer im leitenden Zustand ist, und wobei ein Ionieationsstroffl, der durch die vom Brenner gezündete Flamme fließt, den Schalter in den leitenden Zustand überführt, während "bei Abwesenheit der Flamme verhindert wird, daß der Schalter gesteuert WiM, so daß er im nichtleitenden Zustand bleibt und das Gasventil geschlossen und die Gasströmung zu dem Brenner abgesperrt wird.

Ein derartiges Verfahren um-faßt auch ein Verfahren zur Zündung des Gases des Brenners, bei dem ein vorher aufgeladener Kondensator periodisch Über den Schalter entladen wird, wodurch im Brenner ein«! Funkenreihe erzeugt wird, wo-

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ORlGJNAt INSPECTH*.'-

bei der Schelter In diesen Perioden leitend gemacht wird und eomit den Magneten erregt« wodurch die Gasströmung ,zu den Brenner fließen kann. Die JTunkenrelhe kann nur für

wonach,

eine beschränkte Periode erzeugt werden,/wenn das Gas gezündet ist, ein Flaemenionisationsetrom das Steuern des Schalter· herbeiführt, oder, wenn das Gas nicht gesundet hat, rerhindert, daß der Schalter gesteuert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Xi seigern ·

Pig. 1 ein Schaltbild der Programmierschaltung nach der Erfindung,

Fig* 2 «in Detailschaltbild, und

fig* 3 «int praktieche Ausführungsform der Prograaaierichaltung *ur Anwendung bei ein·» Branner für eine Beltunainlige, wobei das Verfahren gur Zündung und Überwachung einea brennbaren Geeieches nach der Erfindung sur Verwendung koaat.

In Xt§» 1 üt di· fecheslitrowjitell· Alt der ProgriMLLer-S^ttmng WMt ü.e*»en B und¹ 9 Terbunden und kann mittels flill fohaltere S* abgeschaltet werden. Bin trat er Geber 1 fit »im erstes Signal 11 1st über alne Diode 4 und einen lon- *«**ftte* 9 Mit eine» sweitea Geber 2 für ein eweites Signal Ii₁IUI teih· gesofealtet. Parallel, su den Kondenaator 3 und dem (feit* 2 lit «in Sottalt·« 5 angeordnet, der von einer Steuerelektrode 10 gesteuert werden kann. Sin PhasenBohiebernetewtrlt €» «as in dieser SofcaltVikg swisohen dea beiden Zmfuhrl4ltWm*nfOT*n*t ist, «talUt .intn Xingang 7 fur »in ΐΛ&ϊάίρΜ., das das fritfersiittal, da· dta Ausgang d«· Vfttairarfc* fi entnoeien and der Steuerelektrod· 10 sttfaführt * in baBtti auf die wirkwaien teil· der fa»ie4end#r Wech·!- um «inen gewünscht·» Bstra« in iar %ase rtrschiebt.

2Q'2i 2i 2

In' Pig. 2 ist der Schalter 5 fein !Thyristor, aber es kann * aueh ein Transistor oder ein anderer steuerbarer Halbleiterschal t er Anwendung finden. Der Eingang 7 ist in diesem Falle mit einer Summiervorrichtung 13 verbunden, die zwei Eingän- ν ge enthält, und zwar einen für ein zeitabhängiges von einer Zeitschaltung 14 herrührendes Signal und einen anderen für ein Messignal 15V das von einer Yerarbeitungsvorrichtung 16 erzeugt wird, der das erste Signal 11 und das zweite Signal * 12 zugeführt werden.

Pig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung aur Überwachung, Regelung und Zündung eine Strömung eine« brennbaren Gemisches, das z.B. Kohlenwasserstoffgas enthält. Die Anordnung ist zwischen einer KTullklemme Έ und einer stromführenden Klemme L einer Wechselspannungsquell© von z.B* 220 V, 50 Hz, angeordnet. Eine von einem Magneten betätigtes Gasventil V ist vorgesehen, das bei Erregung eine Strömung des Gases zu einem Gasbrenner ν durchläßt. Der Magnet des Gasventils "V ist zwischen der Hull- und der Stromführungsleitung in Reihe mit einer Diode D/ und einem Thyristor SCR angeordnet, die beide in der gleichen Richtung polarisiert sind, d»h. wenn die. Nulleitung N in bezug auf die Stromführungsleitung L positiv ist. Der Thyristor SOR wird von einer'Reihenschaltung eines Kondensators .Gi- und dea? Primärwicklung eines Transfer»·, ■ma tors T überbrückt, wobei die Sekundärwicklung dieses Transformators mit ihren Klemmen an den Gasbrenner B angeschlossen ist, der auf Erdpotential liegt, während ferner eine Zündelektrode I vorgesehen ist, welche eine Funkenbrücke bildet. Eine weitere neben dem Brenner B angeordnete Elektrode M ist über einen Widerstand R, auf die Basis eines npn-Transistors TR^ rückgekoppelt, dessen Imitter unmittelbar mit der Speiseleittupfg Ir- Tferkunden ist* Die Basis des Transistors TR₄ ist Über einen!Kondensator CL mit dei Speiseleitung L und außerdem mit «Sem TerMnaungepunkt eines; Widerstandes R^ und^: eines KonäfRamtors· O₁ ttbex.'eittsa Widerstand R₂ verbundea, Die-tXemm.dta Sostdene«tovB'O|

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— b —

von diesem Verbindungspunkt abgekelirt ist, ist mit der Speiseleitung 1 verbunden, während die vom Verbindüngspunkt abgekehrte Klemme des Widerstandes R₁ über eine Diode D₁ an den Verbindungspunkt sweier in Beihe geschalteter Widerstände Rg, R™ angeschlossen ist. lter Kollektor des Transistors TR₁ ist über einen Widerstand R, mit der Speiseleitung N verbunden, während dieser Kollektpif unmittelbar mit der Basis eines weiteren npn-Transistor UR« und über eine Diode Dp mit der Speiseleitung L verbundan ist. Der Emitter des Transistors TR« ist unmittelbuc mit der Speiseleitung I verbunden, während sein Kollektiv über einen Widerstand Rc mit dem Verbindungspunkt der iii Reihe geschalteten Widerstände Rg, Ry verbunden ist. Auße?r3em ist der Kollektor des Transistors TR„ unmittelbar mit dci? Basis eines npn-Transistors TR, verbunden, dessen Emittier unmittelbar mit der Speiseleitung L verbunden ist. Der Kollektor des letzteren Transistors ist mit der Klemme dee Widerstandes R™ verbunden, die von seinem Verbindungspunkt mit dem Widerstand Rg abgekehrt ist, während die von diesem Verbindungspunkt abgekehrte Klemme des Widerstandes Ig Über einen Kondensator C, mit der Speiseleitung U verbunden und dieser Verbindungspunkt außerdem über eine Diode D^ mit der Speiseleitung L verbunden 1st. Überdies ist der Kollektor des Transistors TR₅ unmittelbar mit der Trigger»Elektrode des Thyristors SCR verbunden.

Bei Betrachtung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird angenommen, daß die Verbindung der Eingangsklemmen L und M^- und der Wechselatroaspeisrag unterbrochen wird, in welchem falle kein einziger Teil der Schaltungsanordnung wirksam ist und das Ventil t geschlossen ist, während der Magnet euier Betrieb gesetzt wird, wodurch verhindert wird, daß ein Gasatrom zu dem Brenner B fließt« WeEn eier SpeisewechBelstrom den Klemmen H und L zugeführt wird* wird durch den Kondensator CU und die Widerstände Eg, II-, ein Phasenvea?schiebernetzwerk gebildet» j<Sas den $er'2siggwel@kt.rod© des Thyristors

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SOR sugeführten Strom um nabefcu 90° In bessug auf setie Anodenspannung in der Phase verschiebt und sicherstellt, daß ein genügender Strom geliefert wird, um den !Thyristor am Anfang jeder positiven Hilbperiode der Speiseleitung N leitend eu machen, wodurch der Magnet dee Gasventile Y erregt und somit geöffnet wird, so daß ein Gasstrom eu dem Brenner B fließen kann· Beim Anlegen des Speiseströme an die Scheitungsanordnung befindet »ich der Kondensator O₁ anfänglich im entladenen Zustand, und weil seine Ladestrecke den Widerstand R₁ enthält, der einen hohen Wert (in der Größenordnung von 1 MO) aufweist, wird dieser Kondensator in einigen Sekunden το» der Gleichipjmnung aufgeladen, alβ von der Diode D₁ am Ytrbindungepunkt der Widerstund· %# R7 eretugt

SR₂ über

wird# Der Transistor TR₁ wird also anfänglich gesperrt, wodurch der Transistor fÄ₂ wlarend der positiven Halbperloden der Speiseleitung » leitend wird, während der letetere Traneietor über den Widerstand A₄ vorgespannt wird, wobei wißueend fler negativen Halbp«iodendj.e Basis d·· die Diode D₂ «it 4W? !«ituni Ii verbünde» ist, wodurch der transistor; TR₂ gesperrt wirf >nd autird·» Ttrhlafiert wiiid, daß der Kollektor 4O trtBslators TR₁ aigiiUr wird. WlShrend der positiven Htlbf**iod»n ist der ir#||ii||: f|| «esperrt, wodurch die PbAee^v*recbieb|T4etrlgferimpttX*» dsr frigger-

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T entladen wird, wenn der Thyristor SCR leitend gemacht wird. Der Transformator T empfängt die im Kondensator C* gespeicherte Energie und führt sie über die zwischen der Zündelektrode I und den Brenner B gebildete Funkenbrücke ab, wobei die Funken den Gasstrom zünden. Wenn das Gas gezündet 1st und eine Flamme im Brenner B erzeugt wird* fließt ein Wechselstrom im Brenner B, der auf oder nahezu auf Erdpotential liegt, mittels des in der Flamme ionisierten Gases, über die Überwachungselektrode M und den Widerstand R,, welcher Wechselstrom vom Kondensator C« in der Phase verzögert und der Basis des Transistors TR₁ zugeführt wird. Während eines Teiles jeder Wechselstromperiode ist dieser Wechselstrom dem der Basis des Transistors TR₁ zugeftihrten Vorstrom entgegengesetzt, wodurch dieser Transistor gesperrt wird. Infolge der Tatsache, daß der Wechselstrom aus der Überwachungselektrode M in der Phase verzögert 1st, bleibt der Transistor TR₁ während des größten Teiles jeder Periode gesperrt, wobei ein Teil dieser nichtleitenden Periode mit dem Anfang jeder positiven Halbperiode zusammenfällt, wodurch die Transistoren TR₂ und TR- während dieser Zeitspanne leitend bzw. gesperrt werden und der Thyristor SCR am Anfang jeder Periode eingeschaltet wird, wenn die Flamme brennt. In diesem Zustand der Schaltungsanordnung wird verhindert, daß der Kondensator C^ aufgeladen wird und daß Funken über der Funkenbrücke erzeugt werden.

Wenn das Gas aber nicht in der Zeitspanne zündet, in der der Kondensator C₁ nahezu völlig aufgeladen wird, oder wenn die Flamme zu einem beliebigen Zeitpunkt gelöscht wird, werden der Transformator T und somit auch der Transistor KU im lei- · tenden Zustand gehalten, wodurch verhindert wird, daß der Torelektrode des Thyristors SCR Triggerimpulse zugeführt werden, so daß das Gasventil V geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kondensator Q. aufgeladen, aber da der Thyristor SCR nicht leitend gemacht v/ird, wird für den Kondensator keine Entladestrecke gebildet und werden über der

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Amkenbrücke keine Funken erzeugt. Die Anordnung wird dann ♦ außer Betrieb gesetzt und kann nur dadurch in den Zündungszustand zurückgeführt werden, daß sie während mehrerer Sekunden von dem Speisewechselstromkreis abgeschaltet wird. Auoh kann ein Schalter über dem Kondensator O₁ angeordnet werden, der diesen Kondensator entladen kann, wonach die Aufladung wieder anfangen wird, wodurch ein Funkenstrom im Brenner B erzeugt und der Magnet wieder erregt wird.

Die Diode D, dient in der Anordnung zur Bildung einer Rückstromstrecke für den Kondensator C, und den Widerstand Rg, wodurch verhindert wird, daß der Verbindungspunkt der Widerstände Rg, R₇ negativ wird und dass die Kollektoren der Transistoren TR« und TR- in bezug auf ihre Emitter negativ werden.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Anordnung wurden die folgenden Teile benutzt:

^R1	1	M Ω	Typ BC 149
R₂	10	M Ω	Typ BC 148
R₃ ^R4	10 10	M Ω M Ω	Typ BC 148
^R5	100	k Ω
^R6	1,2	k Ω
R₇	1,2	k Ω
^G1	1	μ F
°2	3,3	η F
°3	0,15	.μΡ·-
°4	0,47	μί
TR₁	Mullard
TR₂	Mullard
TR*	Mullard

D₁ Mullard Typ 3AX 13

D₂ Mullard Typ ΒΑΧ Ί5

D₅ Mullard Typ OA 91

D₄ Mullard Typ BY 1^6

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SCR Mullard Typ BT 100 A T Primärwicklungen 25 Windungen, Sekundärwicklungen 1250 Windungen.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche:

Programmierschaltung zur Lieferung eines ersten Signals und eines zweiten Signals unter dem Einfluß eines Regelaignals, welche eine aus einer Wechselstromquelle zu speisende Reihenschaltung eines Gebers für das erste Signal, eines ersten Kondensators und eines Gebers für das zweite Signal enthält, während ferner ein steuerbares Halbleiterbauelement vorgesehen ist, daö dem ersten Kondensator und dem zweiten Signalgeber parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (4) in Reihe mit dem ersten Signalgeber (1) in der gleichen Durchlaßrichtung wie das Halbleiterbauelement angeordnet ist, und daß die Schaltungsanordnung ein Phasenveischiebemetzwerk (6) enthält, daa ein Steuersignal an das steuerbare Halbleiterbauelement (5) abgibt, wodurch dieses Element leitend gemacht wird, welches Phasenvesschieberrietzwerk (6) einen Eingang (7) für das Regelsignal zur Beeinflussung der Phase des Steuersignals für die Sperrung bzw. Entsperrung des Halbleiterbauelements (5) während wenigstens eines Teiles der wirksamen Wechselstromperioden aufweist.
2.) Programmierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phaeeni^ereehiebernetzwerk (6) einen Phasenders chi eber-RC-Krei β, dessen Kondensatorseite (0,) an eine Klemme {ti) der Weohselstromquelle und dessen Widerstandsseite (Rg, H») an die SteueiaLektrode des steuerbaren Halbleiterbauelements (SCR) angeschlossen ist, und eine Eransistorechaltung (IR^) enthält, von der eine Ausgangeklemme gleichfalls mit der erwähnten Steuerelektrode verbunden ist und eine Eingangsklemme den Eingang für das Regelsignal bildet.
3.) Programmierschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung einen ersten (TR₂) und einen zweiten (2R-) !Transistor enthält, deren Emitter

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mit der anderen Klemme (2) der Wechselstromquelle verbunden sind, wobei der Kollektor des zweiten Transistors mit der erwähnten Steuerelektrode und seine Basis über' einen Widerstand (Rc) mit einer Anzapfung des Widerstandes des RC-Kreises verbunden.ist, und daß die Basis außerdem mit dem Kollektor des ersten Transistors (TR₂) und .die Basis dieses ersten Transistors über einen Widerstand (R.) mit einer Klemme (N) der Wechselstromquelle und mit der Eingangsklemme verbunden ist.
4.) Programmierschaltung nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang für das Regelsignal eine Summierschaltung für ein zeitabhängiges Signal und ein Meßsignal angebracht ist.
5.) Programmierschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung ein Transistor (TR₁) ist, dessen Emitter mit der anderen Klemme (2) der Wechselstromquelle und dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors (TRp) verbunden ist, während diese Basis einerseits über einen Widerstand mit einem sich mit der Zeit aufladenden Kondensator (C₂) und andererseits mit einem Meßglied verbunden ist.
6.) Programmierschaltung nach Anspruch 4 oder 5, bei der der erste Signalgeber ein. elektrisch betätigbares Brennstoffverschlußglied ist, während der zweite Signalgeber durch einen Hochspannungstransformator gebildet wird, dessen Sekundärwicklung an Brennstoff-Zündelektroden angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal von einem Plammendetektor herrührt, der nur beim Vorhandensein einer flamme Strom durchläßt.
7.) Programm!erschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Plammendetektor ein lonisationsstromdetektor istj von dem eine Elektrode mit einer Klemme und die

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andere Elektrode über einen Widerstand und einen Kondensator mit der anderen Klemme der Wechselstroraa^ verbunden ist, wobei der Kondensator parallel zu dem Meßsignaleingang angeordnet ist.
8.) Verfahren zum Zünden und Überwachen brennbarer- Gemische, bei dem Brennstoff einem Brenner zugeleitet wird, dort gezündet und das Vorhandensein einer Flamme angezeigt wird, bei welchem Verfahren eine Programmierschaltung nach Anspruch 6 oder 7 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Inbetriebsetzen des Brenners das zeitabhängige Signal gleich null ist, so daß der Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterbauelementes ein Steuersignal am Anfang jeder wirksamen Periode zugeführt wird, wodurch das Brennstoff-Verschlußglied geöffnet und dem Brenner Brennstoff zugeleitet wird, wonach das zeitabhängige Signal einen derartigen Wert annimmt, daß das Steuersignal zwischen 30° und 90° in der Phase verschoben wird, wodurch sich der erste Kondensator auflädt und sich dann über das Halbleiterbauelement entlädt, so daß Funken an der Zündelektrode im Brenner erzeugt werden, die das brennbare Gemisch zünden, wonach das Meßsignal des Flammendetektors das zeitabhängige Signal unterdrückt und die Phase des Steuersignals auf null zurückschiebt, wodurch der Lade- und Entladevorgang des ersten Kondensators beendet wird, während bei dauerndem Fehlen einer Flamme und somit des Meßsignals das zeitabhängige Signal einen derartigen Wert annimmt, daß das Steuersignal einen Wert annimmt, bei dem das Halbleiterbauelement nicht mehr leitend wird, so daß das Brennstoff-Verschlußglied nicht mehr anregt wird, woduch kein Brennstoff mehr zugeführt wird. ;

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