DE2104913A1

DE2104913A1 - Programmzeitgeber

Info

Publication number: DE2104913A1
Application number: DE19712104913
Authority: DE
Inventors: Edward GeofFrey Crewkerne Somerset Cordell (Großbritannien). M
Original assignee: Normalair Garrett Ltd
Current assignee: Honeywell Normalair Garrett Ltd
Priority date: 1970-02-09
Filing date: 1971-02-03
Publication date: 1971-10-28
Also published as: US3715180A

Description

DIPL-ING. HANS BEGRICH - DIPL-ING. ALFONS WASMEIER

REGENSBURG 3 · LESSINGSTRASSE 10

Patentanwälte Begrich · Wasmeier, 8400 Regensburg 3, Postfach 11

An das

Deutsche Patentamt 8000 München 2

Telefon 0941/31055
Bayer. Staatsbank, Regensburg 507 Postscheckkonto: München 89369 Telegramme: Begpatent Regensburg

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N/p 7057

Tag

25. Januar 1971 W/wg

Normalair-Garrett (Holdings) Limited. Yeovil, Somerset (England)

Programmzeitgeber

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Programmzeitgeber und insbesondere auf Programmzeitgeber zur Verwendung bei Gasheizeinrichtungen.

Bekannte Heizeinrichtungen, bei denen mechanisch betätigte Steuerungen verwendet werden, machen eine häufige Wartung erforderlich, die hohe Kosten verursacht; ferner sind derartige Bauteile verhältnismässig kurzlebig.

Ziel vorliegender Erfindung ist ein elektronischer Programmzeitgeber, der keine mechanisch betätigten, bewegten Teile aufweist, und der in Pestkörperbauweise mit einer einfachen Schaltung für eine lange Lebensdauer ohne Wartung ausgelegt ist.

Des weiteren ist es Ziel vorliegender Erfindung, elektronische Si-

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cherheitsschaltungen in Verbindung mit Vergleichseinrichtungen vorzusehen, die die verschiedenen Stromkreise des Zeitgebers selbst testen und die gesamte Anordnung abschalten, wenn ein bestimmter Abschnitt fehlerhaft arbeitet.

Gemäss vorliegender Erfindung wird ein elektronischer Programmzeitgeber vorgeschlagen, der einen Einearspannungssägezahngenerat'or, eine Anpassungsimpedanzspannungsfolgeschaltung und Spannungsvergleichseinrichtungen aufweist, wobei die Folgeschaltung eine gleichförmige Linearität mit dem vom Generator erzeugten Spannungsgradienten aufrechterhält, und wobei die Spannungsvergleichseinrichtungen von einem Ausgangssignal der FoI-geschaltung nacheinander beaufschlagt werden.

Nach einem weiteren Merkmal vorliegender Erfindung wird ein elektronischer Programmzeitgeber für einen Brenner mit einer elektrisch gesteuerten Zündvorrichtung, einem Brennstoffventil, einem Schaltventil, einem Brennermotor und einer Warnvorrichtung vorgesehen, wobei der Programmzeitgeber folgende Bestandteile aufweist:

a) eine Betätigungssteuerschaltung zur Einleitung des Betriebes des Zeitgebers nach Bedarf,

b) einen elektronischen Zeitgeber in Festkörperbauweise und einer Vielzahl von Folgerelais, die vom Zeitgeber gesteuert werden,

c) einen Flammenwächter mit einem Ausgang, der an die Spannungsvergleichseinrichtungen angeschlossen ist, zur Anzeige des Vorhandenseins oder des Fehlens einer Flamme,

d) einen Zeitgeber mit einem Spannungssägezahngenerator,einer Spannungsfolgeschaltung und Spannungspegelanzeigevorrichtungen mit Ausgängen, die Spannungsvergleichsschaltungen zur Betätigung von Folgerelais für Schaltkreise in Beihe nacheinander aufgegeben werden,

e) eine Kopplungsvorrichtung zu den Spannungsvergleichseinrichtungen von den Schaltkreisen,umsicherzustellen,daß letztere

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schalten, wenn die Brenneranordnung einwandfrei arbeitet, und den Zeitgeber am Ende eines Arbeitsspieles rücksetzen oder bei fehlerhaftem Betrieb die Brenneranordnung abschalten und den Zeitgeber rücksetzen,

f) einen Temperaturfühler zum Schalten des Zeitgebers, wenn nach dem Anschalten des Zeitgebers durch den Betätigungssteuerschalter die voreingestellten Temperaturen erreicht werden, und

g) einen Druckfühler zum Prüfen der Arbeitsweise eines Gebläses für die Erzielung einer einwandfreien Reinigung.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles für ein gasbeheiztes System erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Energieeinspeisungen, den Spannungsregler, den Flammenwächter und die Spannungssägezahnrücksetzschaltung,

Fig. 2 die Sicherheitsabschaltkreise, Fig. 3 die Speicher-, Aussperr- und Warnkreise, und Fig. 4-, 5 und 6 den Spannungssägezahngenerator,Spannungsfolge-, Pegelanzeige- und Vergleichsschaltungen für einen Programmzeitgeber einer Gasheizeinrichtung.

Einleitung

Die Aufgabe der Brennersteuereinrichtung besteht darin, den Brenner zu Beginn einer Heizperiode automatisch zu zünden, seinen einwandfreien Betrieb zu überwachen und den Brenner am Ende der Heizperiode oder bei einem auftretenden fehlerhaften Betrieb abzuschalten.

Bei einem typischen Brenner wird die Heizperiode durch das Schliessen von Kontakten in einem Thermostat oder in einem ähnlichen Steuergerät eingeleitet, das den Brennermotor anschaltet; dadurch ergibt sich ein verstärkter Zug durch die Verbrennungskammer des Brenners. Dieser verstärkte Zug reinigt zu Beginn

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die Kammer von altem Gas - dieses Arbeitsspiel ist als ■Vorreinigungsperiode bekannt. Nach dieser Periode wird eine Zündflamme durch Erregen eines Funkentransformators gezündet, um einen Zündfunken an den Funkenelektroden zu erzeugen und das Steuerventil zu öffnen. Nach einer Periode, während der die Zündflamme aufgebaut wird, wird der Zündfunken abgeschaltet und das Hauptbrennstoffventil geöffnet. Nach einer weiteren Periode, während der die Hauptiamme aufgebaut wird, wird die Zündflamme gelöscht, und der Brenner in seinem normalen Betriebszustand gelassen.

Wenn der zu beheizende Raum die voreingestellte Temperatur erreicht, öffnen die Kontakte des Thermostaten, wodurch der Brenner abgeschaltet wird. ■

Wegen auftretender Explosionsgefahren ist ein Flammenwächter vorgesehen, der den Brenner dann abschaltet, wenn ein Fehler in der Zünd- oder Hauptflamme oder in beiden auftritt, damit verhindert wird, dass sich nichtverbrannter Brennstoff in der Verbrennungskammer ansammelt· Um diese Art des Abschaltens von einer normalen Abschaltung zu unterscheiden, sind eine Aussperrvorrichtung und ein Warnsignal vorgesehen. Die Aussperrvorrichtung sperrt den normalen Anlaufbetrieb, bis ein Rücksetzschalter oder Druckknopf in der Nähe des Brenners betätigt wird.

Beschreibung der Schaltung

Die Schaltung wird in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 beschrieben. Die Bezugszeichen 1 bis 13 zeigen Verbindungen zwischen den Teilen des Stromkreisdiagrammes nach den Fig. 1 bis 6.

Betrieb des Flammenwächters

Der Transformator 101 (Fig. 1) besitzt eine Primärwicklung 102 und zwei Sekundärwicklungen 103 und 104; ein Anschluss der Pri-

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märwicklung ist mit der Stelle 105 verbunden, die die Leitungsseite einer Wechselstromspeisequelle darstellt, während der andere Anschluss mit der Stelle 106 verbunden ist, die die Nullpunktseite der Energieeinspeisung bildet. Die Sekundärwicklung 103 ist an Eingangsanschlüsse 107 und 108 einer Gleichrichterbrücke 109 gelegt, die die Wechselspannung in eine gleichgerichtete Spannung umändert, wobei der Anschluss ka 110 positiv und bei 111 negativ ist. Der Ausgangsanschluss 110 der Brücke ist mit dem Anschluss 112 eines Aussperrücksetzdruckknopfes 113 verbunden, und die negative Rückführung 111 ist an Erde 114· der Wechselstromspeisequelle gelegt. Der Kondensator 115 ist an den Ausgang der Gleichrichterbrücke 109 gelegt, um die Wechselstromwelligkeit am Ausgang bei 110 zu verringern.

Der unregulierte Ausgang bei 110, der Vu genannt wird, ist über die normalerweise geschlossenen Kontakte 112 und 116 des Druckknopfes 113 an eine Spannungsreglerschaltung 117 gelegt. Diese Spannungsreglerschaltung 117 besteht aus einem Widerstand 118. und einer Zenerdiode 119» die zwischen den Anschluss 116 und Erde gelegt ist; die an der Zenerdiode 119 auftretende Spannung ergibt die Bezugsspannung für den Regler. Der Transistor 120 und der Widerstand 121 bilden die Ausgangsstufe des Reglers, der eine geregelte Energieeinspeisung von der Stelle 122 für die verschiedenen Halbleiterschaltungen in der gesamten Anordnung erzeugt. Diese Reglerspannung wird mit Vs bezeichnet.

Die Sekundärwicklung 104 des Transformators 101 ergibt eine Wechselspannung zur Speisung einer Flammenwächterschaltung 123. Wenn keine Plamme vorhanden ist, herrscht nur ein geringer Potentialunterschied zwischen dem Gatter 124· und dem Abfluss 125 des Feldeffekttransistors 126. Dadurch wird 126 stroBleitend und bewirkt einen Potentialabfall am Widerstand 127, der zwischen Vs und die Speisequelle 128 von 126 geschal-

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tet ist, so dass die Speisequelle 128 etwa auf Erdpotential gehalten wird.

Wenn eine !Flamme vorhanden ist, wird - da eine Flamme die Eigenschaft besitzt, einen elektrischen Strom einfach nach Erde zu leiten - eine Potentialdifferenz am Widerstand 129 erzeugt, die das Gatter 124 des Transistors 126 in Bezug auf

125 negativ macht. Dieser Effekt wird auch erhalten, wenn Licht von einer Flamme 130 auf eine Fotozelle 13I auftrifft. Somit leitet 126 nicht, und es wird nur ein kleines Potential an 127 erzeugt, so dass die Speisequelle 128 des Transistors

126 etwa auf dem Wert Vs gehalten wird.

Das Potential an der Speisequelle 128 des Transistors 126 kann deshalb zwei Werte annehmen, nämlich etwa Vs und etwa Erdpotential, was den Zuständen "Flamme vorhanden" und "Flamme fehlt" entspricht. In der gesamten logischen Schaltung wird eine binäre "1" etwa durch Vs und eine binäre "0" durch Erde dargestellt. Somit ist das von der !"lamme angezeigte Binärsignal, das bei 128 FD vorhanden ist, eine "1^W, wenn die Flamme vorhanden ist, und eine "0", wenn die Flamme fehlt. Das Signal FD wird einem logischen Inverter 132 aufgegeben, dessen Ausgang deshalb "0" ist, wenn die Flamme vorhanden ist, und "1" ist, wenn die Flamme fehlt. Dies ist der inverse Wert vom Signal FD und wird mit WB bezeichn-et.

Die Zenerdiode 133, die Kondensatoren 13* und 137 und die Widerstände 135, 136 und 138 sind Bauteile für die Grundeinstellungen der Flammenwächterschaltung 123.

Arbeitsweise der Brennersteuereinrichtung - Anlassen

Die Leitungsseite 105 der Wechselstromspannungsquelle ist an einen Anschluss eines Thermostaten 139 (Fig. 2) gelegt j wenn der Thermostat schliesst, wird die Wechselspannungsspeisequelle

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an einen Spannungsteiler mit Widerständen 140 und 141 gelegt. Der dabei am Widerstand 141 auftretende Spannungsabfall wird einem Neonlichtanzeiger 143 über einen Widerstand 142 aufgegeben. Der Neonlichtanzeiger 143 bildet einen Teil einer Neonlicht-Fotowiderstandseinrichtung 144. Wenn das Neonlicht den Fotowiderstand 145 beleuchtet, wird der Widerstandswert von 145 auf einen niedrigen Wert herabgesetzt. Erlischt das Neonlicht und wird der Fotowiderstand 145 nicht beleuchtet, wird der Widerstand auf einen hohen Wert vergrössert. Somit überwacht der Widerstandswert des Fotowiderstandes 145 die Stellung des Thermostaten. Diese Anordnung isoliert die Wechselepannungseinspeisung von der logischen Schaltung und lässt zu, dass niedrige Spannungen in der gesamten logischen Schaltung verwendet werden können, was eine entsprechende Erhöhung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit ergibt. Der Fotowiderstand 145 von 144 bildet einen Spannunngsteiler zwischen Erde und Vs mit dem Widerstand 146 (Fig. 3). Wenn 139 geöffnet und 143 erloschen ist, weist 145 einen hohen Widerstandswert auf, und es wird nur eine geringe Potentialdifferenz an 146 erzeugt,d.h. der Ausgang des Spannungsteilers ist etwa Erdpotential (¹¹O"). Somit ist der Eingang in den logischen Inverter 147 (Fig. 3) eine "1% wenn 139 offen ist, und eine "0", wenn 139 geschlossen ist. Der Ausgang aus 147 wird mit LS1 bezeichnet und ist eine ^HO*, wenn 139 offen ist, und eine "1", wenn 139 geschlossen ist.

Der Ausgang aus 147 wird einem Eingangsanschluss 148 eines NAND-Gatters 149 über die Diode 150 zugeführt. Wenn 139 schliesst, steigt der Ausgang aus 147 von etwa Erdpotential bis etwa Vs an; und der Kondensator 151 wird rasch etwa auf den Wert Vs über I50 entladen. Somit wird praktisch beim Schliessen von 139 eine logische "1" dem Anschluss 148 von 149 aufgegeben, das vorher einer logischen "Ο" entsprach, wobei die Ausgangskleame 152 eine logische ^lf1ⁿ darstellte, d.h. annähernd Vs. In diesem Zustand besteht kein Potential am Relais 153 (Fig. 4) und die Kontakte I54 (Fig. 2) würden öffnen.

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Wenn der Eingang bei 148 von 149 in die logische "1" geht, hängt der Ausgang von 149 von dem logischen Wert von ECT ab, · einem Signal, das dem zweiten Eingang 155 von 149 aufgegeben wird.

Das logische Signal W wird von dem Ausgang eines Inverters 156 (Fig. 3) abgeleitet, der die Stellung der Speicherkontakte 157 (Fig. 3) überwacht. 157 kann einen der beiden Zustände, nämlich den gesetzten 158 oder den rückgesetzten Zustand 159 einnehmen. Unteq/normalen Bedingungen yaafcefcstehen die Kontakte 157 auf rückgesetzt 159 und der Spannungsabfall an 305 ergibt eine logische "0", die dem Eingang von 156 aufgegeben wird, wobei LTf gleich ^M1" wird. Unter ungewöhnlichen Bedingungen wird eine logische "0" (etwa Erde) der gesetzten Spule 160 von 157 über den Widerstand 304 aufgegeben, und dieser bringt die Kontakte I57 in. den gesetzten Zustand*ⁿdem der Kontakt 159 getrennt und der Kontakt 158 geschlossen wird, so dass die logische ¹¹O" von I56 entfernt und die logische ^W1^M aufgegeben wird, d.h. LO wird "1" und ID" wird "0". Gleichzeitig wird eine Sperralarmlampe 161 über einen Widerstand 162 beleuchtet. Die Kontakte 157 können dann nur dadurch rückgesetzt werden, dass ein Sperrucksetzdruckknopf I30 (Fig. 1) betätigt wird, der ein Potential Vu an einer Rücksetzspule 164 über den Kontakt 163 (Fig. 1) und einen Widerstand 165 (Fig. 3) aufgibt.

Nimmt man an, dass die Bedingungen normal sind und dass V5 gleich einer "1" ist, gibt das Schliessen von 139 augenblicklich eine logische "1" auf dem Anschluss 148 des Gatters 149, wodurch der Ausgang des Gatters 149 sich von der logischen "1" in die logische "0" ändert. Dies ergibt das Anlegen eines Potentiales Vs an 153 (Fig. 4), wodurch die Kontakte 154 (Fig. 2) geschlossen werden. Das logische Signal TUT wird ferner der Basis eines TransÄors 166 über Vorspannwiderstände 167 und 168 (Fig. 3) aufgegeben. Unter normalen Bedingungen

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ist Iu angenähert Vs, und dies ergibt einen Stromfluss durch •die Basis-Emitterverbindung von 166. Der Transistor wird somit stromleitend vom Kollektor zum Emitter, wodurch das Potential Vu an der Spule 169 aufgegeben wird. Somit wird unter normalen Bedingungen die Spule 169 erregt und die Kontakte 170 (Fig. 2) sind in erregtem Zustand. Die Leitungsseite der Wechselspannung bei IO5 (Fig. 1) wird deshalb einer Seite des Kontaktes 154 (Fig. 2) über die erregte Seite der Kontakte 170 aufgegeben. Somit schliesst beim Schliessen von 139 der Kontakt 154- und legt die Leitungsseite der Wechselspannung von 105 an das Gatter eines Zweirichtungsthyristors 171 über einen Widerstand 172. Dies ergibt einen Pfad geringer Stromleitfähigkeit für den Wechselstrom über m die Hauptelektroden von 171» was eine Erregung eines Brennermotors 173 zur Folge hat. Wenn abnormale Bedingungen auftreten, wird 166 nicht stromleitend, 169 wird entregt und eine Warnvorrichtung 3O6 wird über die Kontakte I70 betätigt.

Das logische Signal LS1 wird auch dem Inverter 174· (Fig.5) aufgegeben, damit ein Signal LSI erzeugt wird, das einem der Anschlüsse eines Widerstandes 175 aufgegeben wird, während der andere Anschluss mit Anschlüssen von zwei anderen Widerständen 176 und 177 gemeinsam ausgestaltet wird. Das Potential, das an dim zwischen den gemeinsamen Anschlüssen der Widerstände 175» 176 und 177 sowie Erde verbundenen Wider- M stand 178 aufgebaut wird, hängt von dem Potential ab, das den anderen Anschlüssen von 175» 176 und 177 aufgegeben wird. Wenn diese Potentiale annähernd Erdpotential sind, wird an 178, d.h. an der Basis-Emitterverbindung eines Iransietors 179 nur ein kleines Potential gebildet. 179 leitet deshalb nicht vom Kollektor zum Emitter und ermöglicht, dass ein Kondensator 180 über den Emitter-Kollektorkreis eines Transistors 181 aufgeladen wird. Die Aufladungsgeschwindigkeit von 180 ist eine Konstante, die durch den Wert eines Widerstandes 182 und den Kondensator 180 bestimmt ist· Das Zielpotential der Sägezahnspannung, die an 180 erzeugt wird, wird

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einer Spannungsfolgeschaltung aufgegeben, die durch Transistoren 185, 186 und den Ausgangswiderstand 187 gebildet wird. Die Spannungsfolgeschaltung ergibt eine sehr hohe Eingangsimpedanz für den Ausgang des Spannungssägezahngenerators, sie ergibt gleichzeitig eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz an eine Pegeldetektorschaltung, die durch einen Eingangswiderstand 188, logische Inverter 189 und 190 und einen Rückkop^ungswiderstand 191 gebildet wird. Die Spannung an 187 steigt linear und im gleichen Masse wie die Spannung an 180. Zu Beginn wird der Ausgang T2 von 190 auf einer logischen ^w0" gehalten, und die Spannung am Eingang in 189 steigt linear in verkleinertem Maße der Spannung an 187 an· Wenn die Spannung am Eingang zu 189 das Schaltpotential von 189 erreicht, schaltet der Ausgang Ϊ2" auf die logische ^M0", und der Ausgang Q?2 von 190 schaltet auf die logische ^W1^M. Wegen des Widerstandes 191 ist dieser Schaltvorgang regenerativ und T2 erreicht die logische "1" sehr rasch. Der Sägezahnspannungspegel, bei welchem der Fegeldetektor schaltet, wird durch den Spannungsteiler 191 und 188 bestimmt. Das Zeitintervall zwischen dem Beginn der Sägezahnspannung und dem Schalten von T2 aus der logischen ^w0" in die logische "1" bildet die Vorreinigungsperiode des Brenners.

Bevor 139 schliesst und LS1 auf die logische "1" gesetzt wird, ist der Ausgang von 174-, LS1 die logische "1". Somit ifet der Eingangsanschluss von 175 annähernd Vs und das Potential an 178 ist hoch genug, damit die Basis-Emitterdiode von 179 und ferner die Kollektor-Emitterschaltung von 179 stromleitend werden können, was dazu führt, dass 180 sich über den Widerstand 192 und die Kollektor-Emitterschaltung von 179 entlädt. Dies verhindert die Erzeugung der Sägezahnspannung.

Wenn 139 schliesst und LS1 auf die logische "1" gesetzt wird, wird IST die logische ¹¹O", wodurch 179 nicht stroaleitend wird und ermöglicht, dass die Sägezahnspannung erzeugt wird.

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Somit beginnt die Yorreinigungsperiode, wenn LS1 auf die logische "1" gesetzt wird, vorausgesetzt, dass die Eingangsenden von 176 und 177 ebenfalls etwa auf Erdpotential liegen. Unter normalen Bedingungen ist LO gleich der logischen "0", und das Eingangsende von 176 liegt etwa auf Erdpotential. Falls ein Jsissperrzustand auftritt, wird LO gleich der logischen ¹MF₁ das Eingangsende von 176 wird annähernd Vs, 179 wird strcwleitend und die Sägezahnspannung wird auf die Nullspannung zurückgesetzt. Auch unter normalen Bedingungen ist das Potential am Eingangsende von 177 etwa gleich Erdpotentül, da es mit dem Eingangsanschluss eines logischen Inverters 193 verbunden wird, dessen Eingangspotential normalerweise ¥s ist.

Eine Sägezahnspannungs-Rücksetzschaltung (Fig. 1) , die durch einen Widerstand 19*» einen Kondensator 195 und eine Diode 196 gebildet wird, -verzögert den Aufbau von Vs am Eingang zu 193· Venn die Wechselstromenergie zu Anfang der Einrichtung aufgegeben wird, wird Vs rasch aus dem Ausgang von 117 aufgebaut· Bas Borfcentiäl am Eingang in 193 wird jedoch langsam aufgebaut, da 195 über 194 aufgeladen werden muss, und bis das Potential an 195 das Schaltpotential von 192 erreicht hat, ist der Ausgang aus 193 annähernd Vs. Das Eingangspotential von 1?7 ist deshalb annähernd Vs, und der Sägezahnspannung sgenerator wird, ruckgesetzt. Nach einer kurzen Zeitdauer ,rreicht das Potential an 195 das Schaltpotential von 193» und der Ausgang vom 195 schaltet auf etwa Erdpotential, wobei der anfängliche Eücksetzzustand aus dem Sägezahnspannungsgenerator aufgehoben wird.

Unter normalen Betriebsbedingungen leitet deshalb das Schalten von LSI asts der logischen ^M0^M in die logische "1" die Sägezahnspannung eis« Me Vorreinigungsperiode wird zeitlich so eingestellt_t dass sie zwischen 35 und 40 Sekunden dauert.

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Betrieb des Luftdruckprüfsystems

Ein Merkmal der Brennersteuereinrichtung besteht in der Prüfung des Luftdruckes in der Verbrennungskammer, um zu gewährleisten, dass der Brennermotor tatsächlich einen verstärkten Zug erzeugt. Unter normalen Bedingungen schaltet ein Druckschalter 197 (Fig. 2) in der Verbrennungskammer eine kurze Zeit nachdem der Brennermotor eingeschaltet worden ist. Dieser Schalter ist in einer Widerstandsteilerschaltung mit den Widerständen 198, 199 und 200 und einer Neonlichtfotowider Standsschaltung 201 ähnlich der cA<ts Thermostaten 139 eingeschaltet. Sie arbeitet in der gleichen Weise wie die Anordnung für den Thermostat 139» so dass dann, wenn der Luftdruckschalter 197 geöffnet ist, nur ein kleines Potential am Widerstand 202 (Fig. 4) vorhanden ist, und dann, wenn 197 geschlossen ist, ein hohes Potential an 202 vorhanden ist. Wenn 197 geöffnet ist, ist das logische Signal A"F, kein Luftdruck, eine "1", und wenn 197 geschlossen ist, ist IE gleich einer "0". Das Signal AT wird einem der Eingänge 203 des NAND-Gatters 205 aufgegeben. Der andere Eingang 204 ist mit einem Anschluss eines Kondensators 207 verbunden. Wenn LS1 gleich der logischen "0" ist, ist die Spannung an diesem Anschluss etwa Erdspannung, und somit ist der Ausgang von 205 bei 204· eine logische "1" unabhängig von dem Signal am Eingang von 205 bei 203. Wenn 139 (Fig. 2) schliesst und LS1 in die logische "1" geändert wird, beginnt sich 207 (Fig. 4) auf das Potential Vs über die Widerstände 208 und 209 aufzuladen. Das Potential am Eingang 204 von 205 nimmt deshalb langsam auf das Schaltpotential von 205 zu, wobei die hierfür erforderliche Zeit hauptsächlich von der CR-Zeitkonstanten abhängt, die durch 207 und 209 bestimmt ist. Diese Zeitkonstante wird so gewählt, dass 197 (Fig. 2) schliesst, d.h. AF gleich der logischen ¹¹O" wird, bevor der Eingang bei 204 von 205 (Fig. 4) das Schältpotential erreicht, wenn die Einrichtung einwandfrei arbeitet. Dies bedeutet, dass unter normalen Betriebsbedingungen der Ausgang bei 206 von 205 stets

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die logische "1" ist. Es wird eine Zeitkonstante gewählt, die 197 (Fig. 2) etwa 5 Sekunden Zeit zum Schliessen gibt.

Wenn ein abnormaler Zustand auftritt und 197 nicht schliesst, nachdem 173 5 Sekunden lang betätigt worden war, wird der Ausgang 206 von 205 (Fig. ^) in die logische "0" geschaltet, dgfoeide Eingänge 203 und 204 in gleicher Weise zur logischen "1" werden. Dies führt den Eingang des Inverters 210 in die logische "0", und somit seinen Ausgang in die logische "1". Dies wiederum bewirkt, dass ein Kondensator 211 sich über einen Widerstand 212 auf etwa Vs aufzuladen beginnt, so dass eine kurze Verzögerung auftritt, ehe der anormale Zustand in (| den Eingang 213 des NAND-Gatters 214 signalisiert wird. Da der Eingang 215 von 214 auch eine logische "1" ist, und zwar aufgrund der Tatsache, dass LS1 gleich der logischen "1" ist, wird der Ausgang von 214 bei 216 in eine logische "0" geschaltet. Dies bewirkt, dass das Potential Vs über 160 von 157 (Fig. 3) aufgegeben wird. In dem "gesetzten" Zustand nimmt die Einrichtung die Aussperrstellung ein, wie vorher erläutert. Somit ergibt ein Fehler von 197 beim Betrieb innerhalb einer gegebenen Zeitdauer nach der Betätigung von 173 eine Aussperrung.

Betrieb der Prüfanordnung für den Sägezahnspannungsgenerator ^

Ein weiteres Merkmal der Brennersteuereinrichtung ist das Prüfen des Taktgebersystems für den Sägezahnspannungsgenerator. Unter normalen Bedingungen ändert sich der Ausgang T2 des Pegeldetektors (Fig. 5) von der logischen "0" in die logische "1" eine bestimmte Zeit nachdem LS1 sich von der logischen "0" in die logische "1" geändert hat. Das Signal LS1 wird über die Widerstände 217 und 218 (Fig. 4) an einen Anschluss eines Kondensators 219 geführt, der die Aufladung mit einer Geschwindigkeit beginnt, die durch die CR-Zeitkonstante bestimmt ist, welche durch 217, 218 und 219 festgelegt ist.

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Ein Feldeffekttransistor 220 bildet eine Spannungsfolgeschaltung mit einer hohen Eingangsimpedanz, so dass ein vernachlässigbarer Laststrom aus 219 abgezogen wird. Die Spannung an einem Widerstand 221 folgt der an 219 und wird einem logischen Inverter 222 aufgegeben. Bis die Spannung an 221 auf das Schaltpotential von 222 angestiegen ist, verbleibt somit der Ausgang von letzterem auf der logischen "1". Die Zeitkonstante wird so gewählt, dass die Zeitdauer, die notwendig ist, um 222 zu schalten, etwas kürzer ist als die Zeitdauer, die benötigt wird, um T2 in die logische "1" zu schalten. Der Ausgang aus 222 wird einem Eingang 223 eines NAND-Gatters 224 aufgegeben, und T2 wird dem zweiten Eingang bei 225 zugeführt, was einen normalen Ausgang aus 224 der logischen "1" ergibt. Wenn der Sägezahngenerator fehlerhaft arbeitet und zu rasch ansteigt, wird die Vorreinigungsperiode zu kurz, und es ist erwünscht, dass dann ein Aussperren eintritt. In diesem Falle schaltet T2 zu rasch und 225 von geht in die logische "1" über, bevor der Eingang bei 223 auf die logische "0" geschaltet hat. Das Resultat beider Eingänge, das eine logische "1" ist, besteht darin, den Ausgang von 224 auf die logische "0" zu schalten. Dies bringt den Eingang nach 210 in die logische "0", wodurch ein Aussperrzustand auftritt, wie vorher beschrieben. Unter einer Sägezahnspannungserzeugung schaltet der Eingang 223 von auf die logische "O" vor dem Eingang 225, so dass eine logische "1" am Eingang zu 210 aufrechterhalten wird.

Arbeitsweise der PilotzündunR

Am Ende der Vorreinigungsperiode ändert sich T2 von der logischen "0" in die logische "1". T2 wird den NAND-Gattern 226 und 227 (Fig. 6) an den Eingängen 228 und 229 aufgegeben. Bis die Zeitsignale T3 und T5 von der logischen ¹¹O" in die logische "1" geändert sind, stehen die anderen Eingänge bei 230 und 231 auf der logischen "1". Wenn somit T2 in die logische "1" geändert wird, ändern die Ausgänge von 226 und

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227 sich in die logische "0", und die Relaisspulen 232 und 233 werden über die Widerstände 240 und 241 erregt. Die Relaiskontakte 234 und 235 (Fig. 2) schalten über Widerstände 242 und 243 ^zweirichtungsthyristoren 236 und 237 an, die Energie an den Zündtransformator 238 und ein Steuer- bzw. Pilotventil 239 aufgeben. Der Zündfunken bleibt so lange an, bis das Signal T3 auf die logische "1" geht (T3 geht auf die logische "0" und führt den Ausgang von 226 auf die logische "1" zurück). T3 wird durch eine Schaltung erzeugt, die Widerstände 244, 245, eine Diode 246, einen Kondensator 247 und einen Inverter 248 aufweist (Fig. 5). Wenn T2 auf die logische "1" geht, lädt sich 247 über 244 und 245 auf, bis die Spannung den Schaltpegel erreicht hat. Die Zeitkonstante wird so gewählt, dass hierfür etwa 4 Sekunden erforderlich sind. Somit wird der Zündfunken etwa 4 Sekunden lang angeschaltet, und unter normalen Bedingungen sollte die Zündflamme brennen.

Zünden der Hauptflamme

Am Ende der Vorreinigungsperiode ändert sich T2 in die logische "1". T2 wird einer Zeitgeberschaltung (Fig. 6) aufgegeben, die Widerstände 249, 250, 254, eine Diode 25I, einen Kondensator 252, einen Transistor 253 und Inverter 2559 256 aufweist, und sie bewirkt, dass sich der Kondensator 252 mit einer Geschwindigkeit auflädt, die von den Stromkreiskonstanten festgelegt ist. 253 und 254 bilden eine Spannungsfolgeschaltung mit hoher Eingangsimpedanz, und das Potential an

254 folgt dem an 252. Nach einem Zeitintervall, das in vorliegendem Falle etwa 14 Sekunden beträgt, erreicht das Potential an 254 den Schaltpegel von 255, und der Ausgang von

255 ändert sich von der logischen "1" in die logische ¹¹O". Dieses Signal wird dem Inverter 256 aufgegeben, dessen Ausgang gleichzeitig von der logischen "O" in die logische "1" geht. Der Signalausgang von 256, T4, wird einem der Eingänge 257 des NAND-Gatters 258 aufgegeben, der andere Eingang bei 259 ist

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mit dem Ausgang des Gatters 226 verbunden, das die Zündung steuert. Unter normalen Bedingungen soll die Zündung abgeschaltet und der Ausgang von 226 auf einer logischen "1" sein, wenn der Eingang 257, !M- auf die logische "1" geschaltet ist. Somit geht der Ausgang von 258 normalerweise in die logische'O", wenn T4- in die logische "1" geht, und eine Relaisspule 260 wird über einen Widerstand 261 erregt. Die Erregung von 260 schliesst die Kontakte 262 (Fig. 2), wodurch über einen Widerstand 263 ein Zweirichtungsthyristor 264- auf "Ein" geschaltet wird, wodurch einem Brennstoffventil 289 Energie zugeführt wird. Wenn der Ausgang von 256 an 259 von 258 gelegt wird, kann der Hauptbrennstoff nicht eingeschaltet werden, ehe nicht der Zündfunken entfernt worden ist.

In dieser Stufe ist das Hauptbrennstoffventil geöffnet und die Zündflamme brennt. Ferner ist unter normalen Bedingungen die Hauptflamme gezündet. Die Zündflamme bleibt weitere 4- Sekunden lang an, bevor sie durch das Taktgebersignal T5 abgeschaltet wird, das in die logische "1" geht, während T*5 in die logische "O" geht, und bewirkt, dass der Ausgang von 227 in die logische "1" geht, wodurch 233 (Fig. 6) und 237 (Fig. 2) abgeschaltet werden, so>dass die Energie von 239 abgeschaltet wird.

Das Taktgebersignal Ί?5 wird von (E4· dadurch erzeugt, dass ee an eine Taktgeberschaltung gelegt wird, die die Widerstände 265, 266, die Diode 267, den Kondensator 268 und die Inverter 269, 270 aufweist (Fig. 6). Diese Schaltung ergibt eine Verzögerung von etwa 4- Sekunden, innerhalb denen das Signal !M- in die logische "1" und das Signal T5 in die logische "1" geht.

Nachdem G?5 in die logische "1" gegangen ist, sind nur der Brennermotor und das Hauptbrennstoffventil angeschaltet und die Anlassfolge ist abgeschlossen.

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Prüfen des Ausbleibens der Flamme während der Vorreinigungsperiode

Das Ausbleiben der Flamme während der Vorreinigungsperiode wird durch Anlegen des Signales I'D (Fig. 1) an den Eingang 271 des NAND-Gatters 272 (Fig. 4·) und des inversen Signales von T2, d.h. Signal f2 (Fig. 5) an den Eingang 273 von 272 (Fig. 4·) geprüft. Normalerweise ist während der Vorreinigungsperiode (15) keine Flame vorhanden, d.h. FD ist gleich der logischeil ^WO". Somit soll der Ausgang von 272 normalerweise die logische "1" sein. Wenn eine Flamme während dieser Periode auftritt, bringt das Signal FD gleich der logischen "1ⁿ zusammen mit dem Signal T2~ gleich der logischen "1" den Ausgang von 272 und damit den Eingang nach 210 in die logische "O^M. Wie vorbeschrieben ergibt dies ein Aussperren.

Prüfen des Vorhandenseins einer Flamme nach dem Zünden

Das Vorhandensein der Flamme nach dem Zünden wird durch Anlegen des Signales Fl) (Fig. 1) an den Eingang 274 des NAND-Gatters 275 (Fig« 4-) und des Taktgebersignales ü?3 an den anderen Eingang bei 276 über den Inverter 277, der das Signal !^umwandelt, geprüft. Normalerweise ist nach der Zündperiode T3 eine Flamme vorhanden, d.h. FD wird gleich der logischen "1" und Fl) gleich der logischen ¹¹O". Somit soll der Ausgang aus 275 normalerweise eine logische "1" sein. Wenn die Flamme während dieser Periode erlischt, bringt FT) gleich der logischen "1" zusammen mit T3 gleich der logischen "1" den Ausgang von 275 und damit den Eingang von 210 auf die logische ¹¹O". Wie bereits oben beschrieben ergibt dies ein Aussperren.

Prüfen der Zündventilschaltung auf Fehler

Die einwandfreie Arbeitsweise der Steuerventilschaltung wird

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durch eine Neonlicht-Fotowiderstandskombination 281 geprüft, die aus einem Widerstand 278, der Neonlampe 279 und dem Fotowiderstand 280 besteht (Fig. 2). Wenn 237 abgeschaltet ist, wird 239 unwirksam und 279 erhält die volle Hauptspannung angelegt. Me Neonlampe leuchtet deshalb auf und der Widerstandswert von 280 ist niedrig. 280 bildet zusammen mit dem Widerstand 281 (Fig. 3) einen Spannungsteiler an Vs und Erde, dessen Ausgang FV gleich der logischen "O" ist, wenn 279 brennt, und gleich der logischen "1",WeIm 279 erloschen ist. Das Signal PV wird einem Eingang 282 des NAND-Gatters 283 aufgegeben (Fig. 4). Der andere Eingang bei 284 ist mit dem Ausgang von 226 (Fig. 6) über eine Taktgeb er schaltung verbunden, die die Widerstände 285, 286, die Diode 287 und den Kondensator 288 enthält. Dies bewirkt, dass die Änderung des Ausganges aus 227 aus der logischen "0" in die logische ^W1ⁿ verzögert wird, ohne dass die Änderung von der logischen "1" in die logische ^MO" verzögert wird. Wenn der Ausgang von 227 sich von der logischen "1" in die logische "O" ändert, entlädt sich 288 rasch über 287» 285 und den Ausgangskreis von 227, und somit fällt das Potential an 284 von 283 rasch auf die logische "Ο". Wenn der Ausgang von 227 sich von der logischen "0" in die logische "1" ändert, lädt sich 288 langsam über 285 und 286 auf, so dass der Eingang 284 von 283 (Fig.4) nicht so rasch das Schaltpotential erreicht.

Unter normalen Bedingungen ist, ehe das Steuerventil geöffnet wird, das Signal PV gleich der logischen "0", und der Ausgang von 283 ist gleich der logischen "1". Wenn die Steuerventilschaltung sich in einen offenen Kreis ändert, verliert die Neonlampe 279 ihre HauptSpannungsquelle, erlischt, und das Signal PV wird gleich der logischen ¹¹T¹. Da vor der Betätigung von 239 der Ausgang von 227 gleich der logischen ¹¹I" ist, und die beiden Eingänge nach 283 beide gleich der logischen ¹¹I" sind, ist der Ausgang von 283 gleich der logischen ¹¹O", und der Eingang nach 210 ist ebenfalls gleich

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der logischen "0% was - wie vorher beschrieben - ein Aussperren ergibt. Falls der Zweirichtungsthyristor 257 während dieser Periode kurz geschlossen wird, wird 279 wiederum gelöscht und es tritt ein Aussperren auf.

Wenn 239 betätigt wird, ist der Ausgang von 227 auf der logischen ⁿ0^M, und der Eingang 284 von 283 geht sofort in die logische "0ⁿ. Der Ausgang von 283 bleibt deshalb auf der logischen "1" und die Änderung von PV in die logische ¹¹I" hat keinen Einfluss.

Wenn 239 entregt wird, geht der Ausgang von 227 in die logisehe ^W1ⁿ, der Eingang 284 von 283 ändert sich jedoch nicht sofort in die logische "1", so dass eine Zeit für 233» 235 und 237 zum Unwirksamwerden vorhanden ist. Wenn der Eingang 284- von 283 sich in die logische ^W1^M ändert, wird die Zündventilschaltung erneut überwacht, wie vorbeschrieben.

Prüfen der Hauptventilschaltung auf Fehler

Eine einwandfreie Arbeitsweise der Hauptventilschaltung wird dadurch geprüft, dass eine Neonlicht-Fotowiderstandskombination 290 (Fig. 2) verwendet wird, die die Neonlampe 291, den Widerstand 292 und den Fotowiderstand 293 aufweist. Die Schal tung, die zur Oberprüfung der Hauptventilschaltung auf Fehler verwendet wird, ist ähnlich der, die zur Überprüfung der Zündventilschaltung auf Fehler verwendet wird. Der Widerstand 294 (Fig. 3) bildet einen Spannungsteiler an Vs und Erde mit 293» damit ein Ausgang FV erhalten wird, der identisch dem Signalausgang PV arbeitet. Das NAND-Gatter 295 mit dem Signal eingang FV bei 296 hat eine ähnliche Funktion für 283, und der Übergang vom Ausgang von 258 zum Eingang 297 von 295 wird in ähnlicher Weise über eine Schaltanordnung verzögert, die die Widerstände 298, 299, die Diode 300 und den Kondensator 301 umfasst. Ähnlich wie bei dem Zündventil wird der Prüfvorgang für die Hauptventilschaltung vor der Hauptgasventilbetä-

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tigung vorgenommen.

Brennerabschaltung

Der Brenner wird abgeschaltet, wenn die Kontakte des Thermostaten 139 öffnen, wodurch LS1 in die logische ¹¹O" geht. Dies bewirkt, dass LS1 irj. die logische "1" am Eingangsende von 175 geht, was wiederum den Sägezahngenerator rücksetzt, so dass alle Taktgebersignale T2, T3, T4 und T5 in die logische ¹¹O" übergeführt werden. Dies bewirkt, dass 289 geschlossen wird, da 262 durch Entregung von 260 öffnet. Jedoch bleibt 153 über eine Periode von etwa 8 Sekunden (Nachreinigungsperiode) aufgrund der Verzögerungsschaltung 302, 151 zwischen dem Ausgang LS1 und dem NAND-Gatter 149 erregt, das 153 über den Widerstand 303 steuert. Diese Nachreinigungsperiode unterstützt das Säubern der Verbrennungskammer beim Abschalten.

Bei den erf indungsgeitiHßen Anordnungen können verschiedene Änderungen und Ergänzungen im Rahmen vorliegender Erfindung vorgesehen werden, von denen nachstehend einige beschrieben werden.

Permanente Pilotsteuerung

Um eine Anordnung mit einer permanenten Pilotsteuerung zu erzielen, ist es notwendig, das Signal T5 von dem Eingang 231 von zu entfernen.

Permanente Pilotsteuerung plus Hoch/Niedrig-Funktion.·

Um diese Anordnung zu erhalten, wird das Signal T5 von dem Eingang 231 von 227 entfernt, eine Begrenzungsvorrichtung mit hohem Grenzwert wird dabei anstelle des Thermostaten 139 verwendet, und eine Niedrigtemperatursteuerung zwischen den Zweirichtungsthyristor 264 und das Brennstoffventil 289 eingesetzt.

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Intermittierende Pilotsteuerung plus Hoch/Niedrig-Funktion.

Un aine intermittierende Pilotsteuerung plus Hoch/Niedrig-Funktion zu erzielen, ist es erforderlich, ein zweites Brennstoffventil einzusetzen, das von Relaiskontakten betätigt wird, die von einem Relais gesteuert werden, das von einem parallelen Ausgang von T5 geschaltet wird. Eine Niedrigtemperatursteuerung wird zwischen die Relaiskontakte und das Brennstoffventil eingesetzt und der Thermostat 139 wird durch eine Begrenzungsvorrichtung mit hohem Grenzwert ersetzt. A

Modulationsanordnunq.

Für eine Modulationsanordnung werden ein zusätzliches Signal
T2 (Figur 5) und ein Signal T5 (Figur 6) zur Betätigung zweier
Relais verwendet, von denen jedes einen Satz von Umschaltkontakten steuert, wobei die beiden Kontaktsätze ein Modulationsventil im Brenner steuern. Dieses Modulationsventil steuert die Luft- und Gaseingänge zum Brenner. Zwei zusätzliche Sperren, die ähnlich
der Luftdruckprüfanordnung sind, werden vorgesehen, um das
Modulationsventil sowohl bei hohen als niedrigen Grenzwerten einer Eigenprüfung zu unterziehen.

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Claims

P atentansprüche

Elektronischer Prograinmzeitgeber, insbesondere für gasbeheizte Heizanlagen, gekennzeichnet durch einen Linearspannungssägezahngenerator, eine .Anpassungsimpedanzspannungsfolgeschaltung und Spannungsvergleichseinrichtungen, wobei die Folgeschaltung eine gleichförmige Linearität mit dem vom Generator erzeugten Spannungsgradienten aufrechterhält, und wobei die Spannungsvergleichseinrichtungen von einem Ausgangssignal der Folgeschaltung nacheinander beaufschlagt werden.

Elektronischer Progxammzeitgeber für einen Brenner mit einer elektrisch gesteuerten Zündvorrichtung, einem Brennstoffventil, einem Schaltventil, einera Brennermotor und einer Warnvorrichtung, gekennzeichnet durch

a) einen Betätigungssteuerschalter zur Einleitung des Betriebes des Zeitgebers bei Bedarf,

b) einen elektronischen Zeitgeber in Festkörperbauweise und Folgerelais, die von Zeitgeber gesteuert werden,

c) einen Flammenwächter mit einem Ausgang, der an die Spannungsvergleichseinrichtungen angeschlossen ist, zur Anzeige des Vorhandenseins oder Fehlens einer Flamme,

d) einen Zeitgeber mit einem Spannungssägezahngenerator, einer Spannungsfolgeschaltung und Spannungspegelanzeigevorrichtungen nit Ausgängen, die Spannungsvergleichsschaltungen zur Betätigung von' Folgerelais für Schaltkreise in Reihe nacheinander aufgegeben werden,

e) eine Rückkopplungsvorrichtung zu den Spannungsvergleichseinrichtungen von den Schaltkreisen, um sicherzustellen,

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Ν/ρ 7057 · -23- 21.1.71 Vi/We

daß die Schaltkreise nur schalten, wenn die Brenneranordnung einwandfrei arbeitet, und den Zeitgeber ara Ende einos Arbeitsspieles rücksetsen,o ler bei fehlerhaftem Betrieb die Brenneranordnung abschalten und den Zeitgeber rücksot^on,

^) -iirun Temperaturfühler sun Schalten üs Zeitgebers, venn nach der.: Anschalten des Zeitgebers durch dan Bet?.tigi"ngG:i'teuercchalcer die voreiliges teilten Ten^eraturen erreicht werden, und

g) ein jii Druck fühler suv-i Prüfen -.Tor ":rboitsv;eise eines Gabl".ses für die Erzielung einer einwandfreien Reinigung.

3. Elektronischer Frogra a.i."eitgsber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß c'ie Folg^relais Niedrigstrorarelais sind, die sum Schalten von Festkörper- Leistungstriacs verwendet werden.

4. Elektronischer Frograranrseitgeber nach /mspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Spannungsvergleichseinrichtungen "igitale logische Festkörperschaltungen sind, die aus NAND- und NOR-Gattern und logischen Invertern bestehen.

5. Elektronischer Programinzeitgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückkopplungsvorrichtungen Rückkopp lungs sicherhe its schaltungen sind, die für fehlersicheren Betrieb ausgelegt sind.

6. Elektronischer Programmzeitgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsrückkopplungsschaltungen eine Kombination aus einer Neonlampe und einem Photowiderstand aufweisen.

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BAD ORIGINAL

Ν/ρ 7057 -2/*· 21.1.71 W/We

7. Elektronischer Prograinmzeitgeber nacli Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Brennstoffventil ein Modulationsgasventil ist.

8. Elektronischer Progrararazeitgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventil ein kombiniertes Luft/Gasmodulationsventil ist.

9. Elektronischer Programrazeitgeber nach Anspruch 2 zur Verwendung in einem Hoch/Niedrigsystein, dadurch gekennzeichnet, dai3 ein Steuerventil dauernd gesundet ist.

10. Elektronischer Programrnzeitgeber nach Anspruch 2 zur Verwendung in einem Hoch/Nieclrigsystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerventil intermittierend mit zwei Hauptventilgasgeschwindigkeiten arbeitet.

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Leersei te