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Programmgesteuertes Haushaltsgerät wie Waschmaschine und Geschirrspüler
Programmgesteuerte Haushaltsgeräte, wie Waschmaschinen, Geschirrspüler o. dgl. weisen
üblicherweise ein mechanisches Programmschaltwerk zur Steuerung der einzelnen Arbeitsgänge
wie Füllen, Heizen, Waschen, Entleeren usw. auf. Dieses mechanische Programmschaltwerk
ist im allgemeinen so ausgeführt, daß ein Motor am Ende eines Programmabschnittes
an Spannung gelegt wird und dabei eine Kontaktscheibe in eine den neuen Programm
abschnitt entsprechende Stellung dreht. Jede Winkellage der Kontaktscheibe entspricht
einem von allen einstellbaren Programmabschnitten.
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Die Programmauswahl erfolgt in der Weise, daß die jeweilige Winkeldrehung
der Kontaktscheibe zuvor festgelegt wird. Ein solcher Aufbau ist kompliziert und
wegen seiner vielen mechanischen Teile störanfällig. Dies gilt insbesondere, wenn
die übrigen Teile der Waschmaschinensteuerung aus elektronischen Bauelementen zusammengesetzt
sind.
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Es sind auch elektronische Programmschaltwerke für programmgesteuerte
Haushaltsgeräte bekannt, die diesen Nachteil vermeiden (DT-AS 1 585 679). Dieses
bekannte elektronische Programmschaltwerk besteht aus einem Zähler mit mehreren
hintereinander geschalteten Zählstufen, dessen Zählstellungen jeweils einem Programmabschnitt
zugeordnet sind und die fortschreitend mit dem Programmablauf nacheinander angeschaltet
werden, indem jeweils bei Beendigung eines Programmabschnittes ein Zählsignal erzeugt
und auf den Eingang des Zählers gegeben wird.
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Es gibt nun Geräte bei denen der Programmaufbau bzw. auch Teile desselben
aus einer Aneinanderreihung von gleichen Grund-Vorgängen besteht, wobei nur die
Dauer der Vorgänge oder der Sollwert des jeweilig zu steuernden Vorganges, bei dessen
Erreichen der folgende Abschnitt eingeschaltet wird, variiert wird. Beispielsweise
sind bei einem Geschirrspüler diese Vorgänge Wasser einlassen Wasser aufheizen,
Wasser umwälzen, Wasser abpumpen, wobei die Umwälzdauer und die Wasserstände bzw.
die Aufheiztemperatur variiert wird.
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Um einen derartigen Programmaufbau mit dem bekannten elektronischen
Programmschaltwerk vorzugeben, muß jede einzelne Variation der Grundvorgänge als
ein Programmabschnitt aufgefaßt werden, dem dann jeweils eine Zählstellung des Zählers
zuzuordnen ist.
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Erfordeft z.B. der Programmablauf den Vorgang "Wasser einlassen mit
vier verschiedenen Wasserständen, dann sind -weil vier Programmabschnitte vorliegen
- vier verschiedene Zählstellungen notwendig.
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Mit der Anzahl der Zahlstellungen wächst jedoch die Zählkapazität
des Zählers und damit der Aufwand an Zählstufen. Dies macht sich insbesondere dann
bemerkbar, wenn Zähler verwendet werden, bei denen jeder Zählstellung eine gesonderte
Zählstufe zugeordnet ist, wie es z.B. bei Ringzählern, Schieberegistern, Schrittschaltwerken
usw, der Fall ist. Diese Zählertypen sind jedoch andererseits für die Verwendung
als Programmschaltwerk besonders gut geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Programmschaltwerk so
auszubilden, daß der Aufwand zur Steuerung der vorgenannten Programmabläufe möglichst
gering wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von einem programmgesteuerten
Haushaltsgerät wie Waschmaschine, Geschirrspüler o. dgl. mit einem elektronischen
Programmschaltwerk, bestehend aus einem Zähler mit mehreren hintereinander geschalteten
Zählstufen, dessen Zählstellungen jeweils einem Programmabschnitt fest zugeordnet
sind und fortschreitend mit dem Programmablauf nacheinander angeschaltet werden,
indem jeweils bei Beendigung eines Programmabschnittes, erfaßt durch zugeordnete
Soll- Istwertvergleichsglieder und/oder Zeitglieder, ein Zählsignal erzeugt und
auf den Eingang des Zählers gegeben wird, gemäß der Erfindung dadurch, daß zumindest
ein Teil des Programmschaltwerkes in ein Grundprogramm, das alle Grundvorgänge umfaßt,
die mehrmals mit verschiedenen Einstellwerten der Vergleichsglieder und/oder der
Zeitglieder
durchlaufen werden und in ein Unterprogramm, das die
verschiedenen Einstellwerte liefert, aufgeteilt ist, indem ein zweiter Zähler vorgesehen
ist, dessen einzelnen Zählstellungen Stufen zugeordnet sind, die jeweils im angeschalteten
Zustand die Einstellwerte für die den Grundvorgängen zugeordneten Vergleichs- und
Zeitglieder für einen Durchlauf des Grundprogrammes liefert, und der jeweils durch
ein Zählsignal, das nach Durchlauf der letzten Stufe des Grundprogrammes erzeugt
wird, in der Zählstellung weitergeschaltet wird.
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Die erfindungsgemäße Aufteilung des Programmablaufes in ein Grundprogramm
und ein Unterprogramm hat den Vorteil, daß bei einer einzigen Zählstellung des dem
Unterprogramm zugeordneten Zählers alle während eines Durchlaufes des Grundprogrammes
notwendigen Einstellwerte (Dauer, Sollwert) vorgegeben werden können; im bekannten
Fall wären soviel Zählstellungen notwendig, wie Einstellwerte variiert werden müssen,
d.h. der Aufwand ist bei der erfindungsgemäßen Lösung wesentlich geringer.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher beschrieben.
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Das elektronische Programmschaltwerk besteht aus zwei Zählern Z1,
Z2, die als Schieberegister ausgebildet sind, wobei der Zähler Z 1 dem Grundprogramm
d.h. den Vorgängen, die innerhalb des Gesamtprogrammes immer wiederholt werden,
zugeordnet ist, und die entsprechenden Teile der Haushaltsgeräte d.h. die Vorgänge
im Gerät steuert. Der Zähler Z2 gibt dabei die Einstellwerte für die vom Zähler
Z 1 gesteuerten Vorgänge vor.
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Jeder Stufe des Zählers Z 1 ist ein Grundprogrammabschnitt zugeordnet.
Im Ausführungsbeispiel sind es vier Stufen FF1 - FF4, die beispielsweise bei einer
Geschirrspülmaschine den Vorgängen: Wasser einlassen = FF 1 Wasser aufheizen = FF
2 Wasser umwälzen = FF 3 Wasser abpumpen = FF 4 wie angegeben zugeordnet sein sollen.
Es können auch noch weitere Zählstufen vorhanden sein, die vor oder hinter aber
auch zwischen den Zählstufen des Grundprogrammes liegen können, denen also keine
Stufen des Zählers Z2 zugeordnet sind.
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Die Ausgänge der Zählstufe steuern (nicht dargestellt) die einzelnen
Geräteteile, z.B. die Stufe FF 1 das Wassereinlaßventilldie Stufe FF2 die Heizung,
usw. Jeder Zählstufe ist ein Vergleichsglied V bzw. ein Zeitglied Zg (wenn der Vorgang
nicht durch Erreichen eines Sollwertes sondern nach Ablauf einer bestimmten Zeit
als beendet anzusehen ist) in Verbindung mit einer Rückmeldeeinheit R zugeordnet.
So ist z.B. das Vergleichsglied V 1 ein Element, das den Wasserstand erfaßt und
bei Erreichen des Sollwertes X1 die Rückmeldeeinheit R1 veranlaßt, ein Zählsignal
T abzugeben, das auf den Eingang des Zählers Z1 gegeben wird und diesen um eine
Stellung d.h. Stufe, weiterschaltet. Entsprechend zeigt V2/R2 das Erreichen der
vorgegebenen Heiztemperatur X2, Zg/R3 das Ende X3 des Umwälzvorganges und V4/R4
das Ende des Abpumpvorganges an. Der Impuls der Stufe R 4 gelangt über ein Totzeitglied
t verzögert auf die Zähltaktleitung des Zählers Z1 und unverzögert auf den Zähleingang
des Zählers Z2.
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Die Zählstufen des Zählers Z1 werden somit fortschreitend mit dem
Grundprogrammablauf fortschreitend angeschaltet, während der Zähler Z2 nach jedem
Durchlauf'des Grundprogrammes um einen Schritt weiterschaltet. Dieser Zähler Z 2
besteht
ebenfalls aus vier Stufen FF'1 - FF'4, deren Anzahl sich
generell danach richtet, wie oft im Rahmen eines Programmes maximal die Einstellwerte
des Grundprogrammes variiert werden müssen, Im vorliegenden Fall wird das Grundprogramm
viermal mit verschiedenen Einstellwerten durchlaufen.
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Jeder Zählstufe des Zählers Z2 ist eine Stufe S zugeordnet, die an
ihrem Ausgang die Einstellwerte X für die Vergleichsstufen bzw. Zeitglieder des
Grundprogrammschaltwertes vorgibt. Man könnte z.B. daran denken, daß die Stufen
S verschieden große Spannungen abgeben (analoge Einstellung); zweckmäßiger ist es
jedoch, die Stufen V und die Zeitglieder Zg so auszubilden, daß sie digital auf
die von den Stufen S vorgegebenen Werte programmiert werden können.
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Die Arbeitsweise der dargestellten Schaltung ist wie folgt: Die Zählstufen
besitzen Eingänge En, En' die zur Vorbereitung des Einschaltens dienen. Liegt an
diesen Vorbereitungseingängen ein Signal an und kommt der Zähltakt an Tan, Tan',
dann wird die betreffende Stufe eingeschaltet, d.h. gesetzt, und erzeugt am Ausgang
An, An' ein Arbeitssignal, das bei Z1 den dieser Zählstufe zugeordneten Programmschritt
in dem Gerät ausgelöst bei Z2 die zugeordnete Stufe S anschaltet, und damit die
Einstellwerte vorgibt, und das in beiden Fällen die nachfolgend anzuschaltende Zählstufe
am Eingang En, En' vorbereitet. Kommt ein weiterer Zähltakt auf den ZBhleingang,
dann wird diese so vorbereitete Stufe gesetzt und die gerade eingeschaltete Stufe
gelöscht. Jede Zählstufe besitzt weiterhin einen Setz- und einen Löscheingang S.
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Durch Anlegen eines Signals an diesen Eingängen kann
ein
die betreffende Stufe auch ohne # Takt-Zählsignal gesetzt und gelöscht werden.
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Im Ausgangszustand sind alle Zählstufen gelöscht. Beim Starten eines
Programmes werden die Stufen FF1-und FF1' über die Eingänge S gesetzt, zweckmässig
so, daß das Setzen der Stufe FF1 verzögert gegenüber der Stufe FF1' erfolgt.
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Die Stufe S1 gibt dann die Einstellwerte für den ersten Durchlauf
des Grundprogrammes vor (der Wert X4 ist fest eingestellt, da er nicht variiert
werden muß, weil in allen Fällen auf dem gleichen Wert (Teer") abgepumpt wird).
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Mit dem Setzen der-Stufe FF1 beginnt der Wassereinlauf. Ist der Stand
X1 erreicht, schaltet das Signal T den Zähler Z1 um eine Stufe auf FF2 weiter. Ist
die Heiztemperatur X 2 erreicht, wird die Stufe FF3 eingeschaltet. Bei Erreichen
der vorgegebenen Dauer X3 des Umwälzvorganges wird die Stufe FF4 gesetzt, die das
Abpumpen besorgt. Ist dieser Vorgang beendet, so gelangt der Ausgangsimpuls von
R4 als Takt ' unverzögert auf den Zähler Z2 der auf die Stufe FF2' weiterschaltet
und nunmehr die EinstellwerteXl', X2', X3' für den nächsten Durchlauf des Grundprogrammes
vorgibt. Der Ausgangsimpuls von R4 gelangt auch verzögert auf den Eingang des Zählers
Z1, und schaltet diesen wieder auf die Stufe FF 1 zurück, so daß der Zyklus wieder
beginnt. Die Verzögerungszeit ist so bemessen, daß die Einstellung der Werte - hier:
Stufe S2 - abgeschlossen ist, bevor die Zählstufe BB1 durch T von R4 gesetzt wird.
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Sind die Stufen FF4 und FF4' gesetzt, so kann das an R4 entstehende
Signal dazu benutzt werden, das Ende des Programmablaufes zu signalisieren und die
entsprechenden Schaltvorgänge im Gerät und am Programmschaltwerk (wie Löscht
aller
Zählstufen)auszulösen. Liegen noch weitere Stufen hinter den Stufen des Grundprogrammes,
so werden diese Signale zweckmässig von der letzten Stufe der Kette abgeleitet.
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Das Anzeigen des Programmablaufes der erfindungsgemäßen elektronischen
Zählkette erfolgt vorzugsweise dadurch, daß an die einzelnen Arbeitsausgänge der
Zählstufen des Zählers Z2 über Dioden D1 - D4 Bewertungswiderstände W1 - W4 angeschlossen
sind, die fortschreitend in der Zählkette um einen bestimmten Betrag unterschiedlich
sind, so daß abgestufte Ströme erzeugt werden, die mit einem Meßinstrument M angezeigt
werden können. Ein bestimmter Stromwert entspricht einem Durchlauf des Grundprogrammes
mit bestimmten Einstellwerten.
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Es ist auch denkbar, anwählbar mittels eines (nicht dargestellten)
Programmwählers, bestimmte Schritte im Grund- oder Unterprogramm auszulassen, z.B.
indem die zugeordneten Zählstufen durch ansteuerbare Schaltstrecken überbrückt werden.
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Es können mit dieser Maßnahme auf einfache Weise verschiedene Programmabläufe
zusammengestellt werden. Z.B. kann ein Schalter Sn jeweils am Vorbereitungseingang
der Zählstufe liegen und einen Umschaltkontakt zu einer die Zählstufe überbrückenden
Überfahrleitung haben. Ein weiterer Schalter Snn läge in der Leitung, die von den
Ausgängen der Zählstufe zu den Gerätestellgliedern führt.
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Soll eine Zählstufe angeschaltet, d.h. der zugeordnete Programmabschnitt
ausgeführt werden, so läge der Schalter Sn am Vorbereitungseingang, wobei der Schalter
Snn im Arbeitskreis
geschlossen ist. Das Vorbereitungssignal kann
dann auf den Eingang En gelangen, wodurch die Zählstufe beim nächsten Zählt akut
eingeschaltet und das zugeordnete Geräteglied angesteuert wird. Soll eine Zählstufe
auf Überfahren geschaltet werden, so läge der Schalter Sn am Umschaltkontakt und
der Schalter Snn im Arbeitskreis wäre geöffnet.
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Die Schalter werden vom Programmwähler gesteuert.
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Als Zähler kann jeder beliebige Zähler Verwendung finden, insbes.
solche, deren Zählstufen nacheinander angeschaltet werden, wie z.B. Ringzähler,
Schieberegister. Man verwendet vorzugsweise in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführte
Schaltungen, weil in dieser Technik für einen relativ geringen Preis eine Vielzahl
von Zählstufen erhältlich sind.