DE2717888C3 - Verfahren zur digitalen Steuerung von elektrischen Kochstellen - Google Patents
Verfahren zur digitalen Steuerung von elektrischen KochstellenInfo
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- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1951—Control of temperature characterised by the use of electric means with control of the working time of a temperature controlling device
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur digitalen Steuerung von elektrischen Kochstellen, wobei
digitale Wörter darstellende Zeitabschnitte mit vorgebbaren, ebenfalls digitale Wörter darstellenden Kochleistungskonstanten
verglichen werden und die Kochstelle in Abhängigkeit von diesem Vergleich gesteuert wird.
Es sind bereits Elektroherde mit mehreren Kochstellen bekannt, bei denen die gewünschten Kochstufen
mittels Handhaben eingestellt werden; die verschiedensten Kochstufen ergeben sich dabei durch eine
Änderung des Anzapfungen aufweisenden Widerstandes der Kochstelle; die Anzahl der Kochstufen ist damit
begrenzt. Ferner bewirken Netzspannungsschwankungen von ±10% und mehr aufgrund der quadratischen
Abhängigkeit Leistungsänderungen von ±20% und mehr; eine Zeitprogrammierung ist nicht möglich, da bei
konstanter Dauer die von der Kochstelle abgegebene Wärmeenergie im gleichen Verhältnis wie die Leistung
schwankt; ein reproduzierbarer Kochprozeß erfordert dagegen eine definierte Wärmeenergieabgabe.
Es sind auch sogenannte Regelplatten mit mechanischen Sensoren bekannt, die die Temperatur am Boden
eines auf die Platte gestellten Topfes od. dgl. messen, die
als Istwert einem Regler zugeführt wird. Schwierigkeiten
treten bei der einwandfreien Temperaturmessung mittels des mechanischen Sensors auf. Durch Verschmutzungen
oder Beschädigungen können leicht Fehlmessungen auftreten.
Es ist eine digitale Steuereinrichtung für Kochstellen eines Elektroherdes bekannt, bei welcher ein digiteler
Vergleich von ein einem Speicher abgelegten digitalen Temperatur- und Zeitwerten mit von einem Rampengenerator
ausgegebenen digitalen Wörtern erfolgt,
wobei der Rampengenerator von einem Taktgenerator gesteuert wird. Die Einrichtung ist nicht nctzspannungsunabhängig,
so daß bei Netzspannungsänderungen überproportionale Leistungsänderungen an den Kochstellen
auftreten. Der Wechsel von der Ankochzeit- zur Fortkochleistungssteuerung muß manuell durch den
Benutzer des Herdes erfolgen; es erfolgt ferner eine Energieregelung de; Kochstellen mittels Logikschaltkrsisen,
die über Funktions- und Datentasten einer Tastatur angesteuert werden (US-PS 38 19 906).
Bei einer weiteren Einrichtung zur Regelung der Temperatur eines Heizelementes ist diesem ein
Wechselstromschalter (Triac) und ein analoger Stromsensor zugeordnet, dessen Wechselspannung einem
Differenzverstärker zugeführt ist, welcher außerdem eine Referenz-Wechselspannung erhält. Mittels weiterer
Bauelemente der analogen Technik erfolgt ein Phasenvergleich der Wechselspannung des Differenzverstärkers
mit der Netzwechselspannung (US-PS 39 24 102).
Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei welcher das Heizelement von einem analogen Spannungs-Strom-Umsetzer
gespeist wird, welcher von einem analogen Komparator gesteuert wird; aus dem analogen Spannungsabfall
des Heizelementes und der Spannung des Komparator wird eine die aktuelle Temperatur des
Heizelementes darstellende Spannung gebildet, die mittels des Komparators mit einer Referenz-Wechselspannung
verglichen wird (US-PS 38 69 597).
Zur Temperaturregelung eines Heizelementes ist auch eine temperaturempfindliche analoge Brückenschaltung bekannt, deren einer Zweig das Heizelement ist und die mittels einer Dreieckspannung getaktet wird (US-PS 35 86 829).
Auch aus der Zeitschrift »elektrotechnik« 58, H. 7, 1976, Seiten 28 bis 30, sind taktgesteuerte Leistungsregelungen bekannt.
Zur Temperaturregelung eines Heizelementes ist auch eine temperaturempfindliche analoge Brückenschaltung bekannt, deren einer Zweig das Heizelement ist und die mittels einer Dreieckspannung getaktet wird (US-PS 35 86 829).
Auch aus der Zeitschrift »elektrotechnik« 58, H. 7, 1976, Seiten 28 bis 30, sind taktgesteuerte Leistungsregelungen bekannt.
Bei einem weiteren Temperaturregler für Heizelemente ist ein temperaturempfindlicher Analog-Digital-Umsetzer
mit einem analogen Temperatur-Sensor-Oszillator vorgesehen, dessen Werte digital umgesetzt
werden; die digitalen Istwerte werden mittels eines digitalen Komparators mit digitalen Sollwerten verglichen
(US-PS 37 75 591).
Schließlich ist auch eine Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung bei einer Phasensteuerschaltung bekannt, die für einen Betrieb bei 60 Hz Nelzfiequenz als auch 50 Hz Netzfrequenz geeignet sein soll, ohne daß durch die sich dadurch verändernde Kosinuswellen-
Schließlich ist auch eine Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung bei einer Phasensteuerschaltung bekannt, die für einen Betrieb bei 60 Hz Nelzfiequenz als auch 50 Hz Netzfrequenz geeignet sein soll, ohne daß durch die sich dadurch verändernde Kosinuswellen-
form die Scbalt-Bezugspunktspannung geändert wird.
Eine Änderung soll auch bei schwankender Speisespannung vermieden werden. Bei der Phasensteuerschaltung
wird der Kosinuswellenform oder davon abgeleiteten Sägezahnwellenform eine Gleich-Steuerspannung überlagert
und die resultierende Wellenform wird mit einer konstanten Bezugs-Gleich-Spannung vergleichen. Bei
Koinzidenz wird ein Signal erzeugt Um Änderungen des Bezugspunktes dieses Signals bei Änderungen der
Wechselstromspeisespannung zu vermeiden, wird die Bezugs-Gleichspannung entsprechend verändert
(DE-OS 23 64 483).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das nicht angezapfte
Kochstellen bei mäßigem technischen Aufwand unabhängig von Netzspannungsschwankungen eine mittlere
konstante Leistung bei großem Variationsbereich abgeben sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zeitabschnitte aufeinanderfolgend aus der
Netzspannung abgeleitet sind und mit Ankochzeitkonstanten und danach mit Fortkochleistungskonstanten
vergleichen werden.
Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß allein die die Kochstelle(n)
speisende Netzspannung zu deren Steuerung herangezogen ist und damit besondere Temperaturfühler und
Regler entbehrlich sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Signaldiagramm über den Steuerablauf einer Kochstelle in der Ankochphase und in der
anschließenden Fortkochphase,
F i g. 2 ein Signaldiagramm über den Steuerablauf einer Kochstelle in der Ankochphase bei schwankender
Netzspannung,
Fig.3 ein Signaldiagramm über den Steuerablauf
einer Kochstelle in der anschließenden Fortkochphase bei schwankender Netzspannung,
Fig.4 die prinzipielle Ausbildung einer digitalen Leistungssteuerung für eine Kochstelle,
F i g. 5 die Ausbildung der digitalen Leistungssteuerung für vier Kochstellen,
F i g. 6 die Ausbildung der digitalen Kochstufeneingabe.
In der Fi g. 1 ist mit UNd\e den Elektroherd speisende
Phasenspannung angedeutet, die mit bekannten Mitteln (Übertrager, Vollweggleichrichtung, Siebkette) in eine
proportionale Gleichspannung umgewandelt ist, die zur Steuerung der Kochstelle herangezogen wird. An dieser
Phasenspatmung (beispielsweise S) liegt über einen elektronischen Leistungsschalter (Triac) auch die
Kochstelle 10 (Fig.4), die bei Inbetriebnahme zum Zeitpunkt fe eingeschaltet ist.
Die Gleichspannung wird zyklisch abgetastet und in aufeinanderfolgende, digitale Wörter dartsellende Zeitabschnitte
umgesetzt Zur Erzeugung dieser Zeitabschnitte kann ein taktgesteuerter Rückwärts-Zähler 4
verwendet werden, der zyklisch von einem durch die Größe der Spannung Un bestimmten Zählstand nach
Null läuft und bei Nullstand ein Signal Zausgibt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, nimmt der Zähler 4 zu den
Zeiten fo, t\, ti usw. einen der Spannung Un
entsprechenden Zählstand ein, zählt abwärts und gibt bei Zählstand Null das Signal Z aus, stellt sich danach
wieder auf einen der 3;;annung Un entsprechenden
Zählstand, zählt wieder abwärts usf.
Die Impulse Z des Rückwärts-Zählers 4 wirken auf einen Vorwärts-Zähler 6, der bei jedem Impuls Zseinen
Zählstand um 1 erhöht, wie aus dem Signaldiagramm ersichtlich. Die mittels dieses Zählers 6 gebildeten
digitalen Wörter werden nun mit vorgebbaren, ebenfalls digitale Wörter darstellenden Ankochzeitkonstanten
verglichen, wie eine dieser Konstanten im Diagramm mit N dargestellt ist Koinzidieren die verglichenen
Wörter von Vorwärts-Zähler 6 und Ankochzeitkonstante N im Zeitpunkt /8, so wird die bisher mit maximaler
Leistung betriebene Kochstelle 10 ausgeschaltet.
Damit ist die Ankochphase beendet und es folgt selbsttätig die Fortkochphase.
Für diese werden die ebenfalls durch einen Rückwärts-Zähler 15 in Abhängigkeit von der Spannung Un gebildeten Zeitabschnitte tj bis iio, iio bis tu, ii2 bis r)4 usw. herangezogea
Für diese werden die ebenfalls durch einen Rückwärts-Zähler 15 in Abhängigkeit von der Spannung Un gebildeten Zeitabschnitte tj bis iio, iio bis tu, ii2 bis r)4 usw. herangezogea
Die digitale Wörter darstellenden Zählstände dieses Zählers 15 werden mit einer vorgebbaren, als digitales
Wort dargestellten Fortkochleir, .^lgskonstanten F
verglichen und bei Koinzidenz der verglichenen Wörter
wird die zum Zeitpunkt fe ausgeschaltete Kochstelle 10 zum Zeitpunkt ig (Koinzidenz der Wörter) eingeschaltet,
bleibt dies, bis zum Zeitpunkt fio der Rückwärts-Zähler
15 seinen Zählstand Null und wieder einen von der Spannung Un abhängigen hohen Zählstand einnimmt
und darauf wieder abwärts zählt; zum Zeitpunkt in besteht wiederum Koinzidenz der Wörter des Zählers
15 und der Fortkochleistungskonstanle F, so daß die
Kochstelle 10 eingeschaltet wird, dies bis zum Zeitpunkt /i2 bleibt und ausgeschaltet wird, wenn der Zähler 15
praktisch zum gleichen Zeitpunkt einen neuen Höchststand einnimmt; mit der Koinzidenz der Wörter des
Zählers 15 und der Konstanten Fwird die Kochstelle 10 zum Zeitpunkt i|3 wieder eingeschaltet und zum
Zeitpunkt t» ausgeschaltet usf.
Da die Fortkochphase der Ankochphase folgt, kann der für die Ankochphase verwendete Zähler *J nach
Ablauf der Ankochphase prinzipiell auch für die Fortkochphase verwendet werden.
-Vie einleitend erwähnt, ergeben sich bei Netzspannungsschwankungen
entsprechende Schwankungen der Kochguttemperatur. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
ist eine Netzspannungskompensation erreicht, durch die die von der Kochstelle abgegebene mittlere
Leistung von Netzspannungsschwankungen nicht beeinflußt wird, wie anhand der F i g. 2 und 3 näher
erläutert wird.
Im Diagramm nach der F i g. 2 ist angenommen, daß in der Ankochphase Netzspannungsschwankungen
auftreten.
In a ist mit Undie Nenn-Wechselspannung (220 V~)
bezeichnet, die wie in F i g. 1 in eine proportionale G!r.ir.!upannur.g umgesetzt ist; mit U\ ist eine erhöhte
und mit Ui eine verringerte Netzspannung angedeutet, entsprechend erhöhter oder verringerter Gleichspannung;
in b ist die Ankoch-Energie JiAIf aufgetragen,
wobei die gestrichelte Linie 100 den Verlauf einer nicht schwankenden Netzspannung und die Linie 101 einen
Verlauf, der dem der Netzspannung in a entspricht; mit der strichpunktierten Linie ist die vorgebbare Ankochzeitkonstante
N bezeichnet, bei der angenommen sei, daß ein Wert 20' gewählt sei; aus c ist die Erzeugung der
digitale Wörter darstellende Zeitabschnitte ersichtlich; in d ist die Summ*; von bei nicht schwankender
Netzspannung gebildeter Zeitabschnitte und in e die Summe von bei schwankender Netzspannung gebildeter
Zeitabschnitte mit Bezue auf die voreee-ebene
Ankochzeitkonstante N dargestellt; in f ist die zeitlich unterschiedliche Ausschaltung der Kochstelle 10 dargestellt.
Wie ersichtlich, ist die Kochstelle 10 zum Zeitpunkt r0
mit maximaler Leislung eingeschaltet und es wurden bei r>
konstanter Netzspannung und entsprechend abgeleiteter Gleichspannung Un im Zeitraum to bis /4 durch den
Rückwärts-Zähler 4 gleichbleibend zwanzig Zeitabschnitte Γ bis 20' geschaffen, wie sie in d dargestellt sind;
der Zähler würde bis zum zwanzigsten Zeitabschnitt stets den gleichen hohen Zählstand einnehmen, wie er in
c mit 102 bezeichnet ist; zum Zeitpunkt U würde das dem Zeitabschnitt 20' zugeordnete digitale Wort mit der
vorgegebenen Ankochzeitkonstanten N koinzidieren, wie aus b ersichtlich ist. und damit die Kochstelle π
ausgeschaltet werden.
Schwankt nun jedoch die Netzspannung, wie in a
angedeutet, so werden im Zeitraum /0 bis t\ acht Zeitabschnitte bestimmter Dauer erzeugt, die durch die
gerade vorliegende Nennspannung bestimmt ist; kurz vor dem Zeitpunkt f| ist die Netzspannung gestiegen
und damit auch die abgeleitete Gleichspannung von Un
auf Uw für den Zeitraum t\ bis h, in dem die Spannung
U\ sich nicht ändert, werden nun zehn Zeitabschnitte 9" bis 18" erzeugt (F i g. 2e), die gegenüber den vorhergehenden
Zeitabsrhnitten eine kürzere Zeitdauer haben; im gleichen Zeitraum wurden bei Vorliegen einer
konstanten Netzspannung Us nur sechs Zeitabschnitte 8' bis 14' erzeugt, wie d zu entnehmen ist; kurz vor dem
Zeitpunkt tz ist eine Spannungsabsenkung U7 aufgetre- Jn
ten, womit zwei Zeitabschnitte 19", 20" erzeugt werden, die gegenüber den im Zeitraum r0 bis ft (Nennspannung
Un) erzeugten Zeitabschnitten 1" bis 8" eine größere Zeitdauer haben; der Zeitabschnitt 20" ist bereits zum
Zeitpunkt h erreicht und damit besteht Koinzidenz der
digitalen Wörter dieses Zeitabschnittes und der Ankochzeitkonstanten N (20', 20") und die Kochstelle
10 wird ausgeschaltet. Diese gibt also trotz schwankender Netzspannung eine konstante Ankoch-Energie ab.
Wie bereits vorstehend erwähnt, schließt sich an die -»ο
Ankochphase selbsttätig die Fortkochphase an. In F ie. 3 ist angenommen, daß auch in dieser Fnrtknchphase
Netzspannungsschwankungen auftreten.
Liegt die Spannung Un vor, so nimmt der die
Zeitabschnitte bildende Zähler 15 einen bestimmten *5
Höchst-Zählstand 103 ein und zählt von diesem abwärts; vorgegeben ist die Fortkochleistungskonstante F als
digitales Wort; bei Obereinstimmung der Wörter von Zähler 15 und Konstante F zum Zeitpunkt U wird die
Kochstelle 10 eingeschaltet; nimmt der Zähler 15 zum so
Zeitpunkt h seiron gleichen Höchststand 103 ein (keine
Änderung von Us), so wird die Kochstelle 10 abgeschaltet; besteht zum Zeitpunkt i3 wieder Koinzidenz
zwischen den beiden digitalen Wörtern, so wird die Kochstelle 10 wieder eingeschaltet, und wenn der
Zähler 15 zum Zeitpunkt U wieder seinen gleichen Höchststand 103 einnimmt, ausgeschaltet usw.
Die Kochstelle 10 wird also von Stromtakten konstanter Dauer f'und bestimmter Periodendauer T
angesteuert
Zum Zeitpunkt i5 erhöht sich die Spannung von Un
auf Uv, der Zähler 15 nimmt davon unbeeinflußt erst noch zum Zeitpunkt fc seinen Nullstand und sofort
danach einen neuen, höheren Zählstand 104 ein; damit erhöht sich aber auch die Zeitdauer bis zur Erreichung
der Koinzidenz der beiden digitalen Wörter, die zum Zeitpunkt tr vorliegt, in dem die Kochstelle 10
eingeschaltet wird; zum Zeitpunkt t% nimmt der Zähler 15 wieder den Höchststand 104 ein und die Kochstell
10 wird abgeschaltet; wie ersichtlich, hat der Stromtak h die gleiche Zeitdauer t" wie die vorhergegangener
Stromtakte i\\ zum Zeitpunkt I9 besteht wiede
Koinzidenz der beiden digitalen Wörter und die Kochstelle 10 wird eingeschaltet; zum Zeitpunkt t\
nimmt der Zähler 15 seinen Höchststand 104 ein und di< Kochstelle 10 wird ausgeschaltet; zum Zeitpunkt U
verringert sich die Spannung Un auf LZ2; der Zähler V
läuft unbeeinflußt auf seinen Zählstand Null zu; zun Zeitpunkt tu besteht Übereinstimmung der beider
digitalen Wörter und damit wird die Kochstelle K wieder eingeschaltet; zum Zeitpunkt t\i nimmt de
Zähler 15 seinen Zählstand Null und sofort danach einer neuen Höchststand 105 ein, der kleiner als de
»Nenn«-Höchststand 103 ist; wie dem Diagramm zi entnehmen ist, ist die Periodendauer T der Stromtakte
/2 gegenüber der Periodendauer T der Stromtakte i
durch die erhöhte Netzspannung U\ vergrößert worden
Die ab Zeitpunkt fn abgesenkte Spannung U
bewirkt, daß der Zähler 15 einen entsprechenc verringerten Höchststand 105 einnimmt; damit wird di(
Koinzidenz der beiden zu vergleichenden digitaler Wörter schneller erreicht; Koinzidenz besteht wiedei
zum Zeitpunkt tu, so daß die Kochstelle 10 eingeschal
tet wird; zum Zeitpunkt iis nimmt der Zähler 15 wiede
den Höchststand 105 ein und die Kochstelle 10 wire ausgestaltet usw. Die Zeitdauer /'"der Stromtakte /
stimmt mit der der vorhergehenden Stromtakte /Ί, / überein; die Periodendauer T" dieser Stromtakte /j is
jedoch entsprechend der Absenkung der Netzspannung erniedrigt.
Die F i g. 4 zeigt eine digitale Steuereinrichtung für eine Kochstelle.
Ein Analog-Digital-Wandler 1 erhält eine beispiels weise aus der Phasenspannung S abgeleitete Meß
Gleichspannung U und setzt diese in ein digitales Wor um, das einem Rechenwerk 2 zugeführt wird; diese
gibt ein digitales Wort aus, das der Funktion (Ui- Un)2-2AU entspricht, wobei U/ der gemessene
Wert der von der Netzspannung abgeleiteten Gleich spannung und Um ein dem Nennwert (220 V) de
Wechselspannung entsprechende digitales Wort ist.
Zur Erzeugung der Ankochzeit wird die im Rechenwerk 2 mit 2 multiplizierte Spannungsdifferenz
in einem nachgeschalteten Rechenwerk 3 von einer U entsprechenden Konstanten subtrahiert und das Ergeb
nis mit einer Konstanten k multipliziert; das so gebildete Wort k (Un-IAU) wird einem voreinstellbaren und
getakteten Rückwärts-Zähler 4 zugeführt, der von dem durch das digitale Wort eingestellten Zählstand auf NuI
zählt, wie bereits anhand der F i g. 1 und 2 erläuter wurde. Bei jedem Zählstand Null gibt der Zähler 4 übei
einen steuerbaren Schalter 5 ein Signal Z an einen nachgeschalteten Vorwärts-Zähler 6, dessen Zähige
schwindigkeit vom Zähler 4 und den diesem eingegebenen Werten k (Un-2AU) bestimmt ist. In die
Ankochzeit geht damit entsprechend dem quadrati sehen Zusammenhang zwischen Netzspannung und
abgegebener Leistung die proportionale Abweichung vom Nennwert doppelt in die Berechnung der
Ankochzeit ein.
Nach jedem Nullstand wird über Leitung V die Voreinstellung des Zählers 4 aktiviert und das vom
Rechenwerk3 anstehende digitale Wort Ic(Un-2ÄU)'m
den Zähler 4 übernommen; der Zähler selbst gibt über Leitung M ein signal zur Abfrage des digitalen
Meßwertes. Die vom Vorwärts-Zähler 6 als digitales
Wort ausgegebene Ankochzeit wird einem Vergleicher 7 zugeführt, ('er ferner aus einem Programmspeicher 8
über einen Schalter 9 wählbare Ankochzeitkonstanten /Verhält; solange der Wert des Zählers 6 kleiner als die
vorgegebene Ankochzeitkonstante N ist, gibt der V?'gleicher 7 über die Leitung 11 an eine elektronische
Schiltersteuerung 12 ein binäres Signal solcher Wertigkeit (L). daß die Kochstelle 10 an die Netzwechselspannung
gelegt wird; koinzidieren die beiden verglichenen Wörter von Zähler 6 und Speicher 8, so
tritt an der Leitung 13 des Vergleichers 7 ein binäres Signal solcher Wertigkeit (L) auf, daß die Kochstelle 10
über die Schaltersteueriing 12 von der Wechselspannung
abgeschaltet wird, der Schalter 5 geöffnet und ein Schalter 5' geschlossen wird, womit die Ankochzeitsteuerung
A abgeschaltet und auf die Fortkochleistungssteiierung
ßumgeschaltet ist.
Das Rechenwerk 3, die Zähler 4, 6 und der Vergleicher 7 mit dem Ankochzeitenspeicher 8 bilden
die Ankochzeitsteuerung A für die Kochstelle 10.
Die Fortkochleistungssteuerung B besteht aus einem Rechenwerk 14, das einen Wert k(UN+2AU) als
Digitales Wort bildet, das als Voreinstellung einem taktbaren Rückwärts-Zähler 15 zugeführt wird, der
abwärts zählt, wie auch den Diagrammen nach den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist; die digitalen Wörter
gelangen an einen Vergleicher 16, dem außerdem über einen Schalter 9' wählbare Fortkoehleistungskonstan-
'p.n Feines Speichers 17 zugeführt sind.
Nach jedem Zählstand Null des Rückwärts-Zählers 15 wird über die Leitung V" die Voreinstellung desselben
aktiviert und dieser übernimmt das anstehende Wort k(UN+2AU) des Rechenwerkes 14: der Zähler selbst
gibt über Leitung Wein Signal an den Wandler 1 zur Abfrage des digitalen Meßwertes.
Der Vergleicher 16 gibt stets dann über die Leitung 18 ein die Kochstelle 10 einschaltendes, binäres Signal (L)
an die Schaltersteuerung 12, wenn das vom Zähler 15 ausgegebene digitale Wort gleich oder kleiner als das
digitale Wort der gewählten Fortkochleistungskonstan- und die Kochstelle 20 durch die Steuerungen 4 1,51
betrieben.
Den Kochstellen 30, 40 sind ein mit der Phase T verbundener Analog-Digital-Wandler la, ein Rechenwerk
2a und mit den Ankochzeitsteuerungen A, A 1 und Fortkochlcistungssteuerungcn B, B 1 übereinstimmende
Steuerungen A 2, B 2 und A 3, B 3 zugeordnet.
Wie bereits vorstehend angedeutet, können die nach Ablauf der Ankochphase freiwerdenden Elemente der
Ankochzeitsteuerungen sinngemäß in der Fortkochleistungssteuerung verwendet werden (Zcitmultiplexsteuerting).
Die F i g. 6 zeigt die Kochstufeneingabe. Für den Bedienenden ist eine Tastatur 50 vorgesehen, die aus
einem Eingabe-Tastenschalterfeld 51 mit den Ziffern 0 bis 9 und vier Funktionstastenschaltern 52 bis 55 für die
vier Kochstellen 10, 20, 30 und 40 nach F i g. 5 besteht; das Symbol dieser Schalter 52 bis 55 zeigt die jeweilige
Kochstelle durch einen schwarzen Punkt an.
Den Funktionstastenschaltern 52 bis 55 sind Speicherfreigabe-Schaltkreise
102 bis 105 zugeordnet, die vor Kochstufenspeichern 202 bis 205 angeordnet sind,
denen die Konstantenspeicher 8, 17 für die Ankochzeiten und die Fortkochleistungen nach den Fig. 4 und 5
nachgeschaitetsind.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der Kochstufeneingabe näher erläutert.
Jede Kochstelle 10, 20, 30 oder 40 kann durch neun verschiedene Leistungsstufen angesteuert werden, die
einen Leistungsbereich von 1 : 25 überstreichen.
Die Eingabe einer Kochstufe erfolgt durch Drücken einer der Funktionstasten 52 bis 55 und anschließender
Eingabe der gewünschten Kochstufe durch drücken Drücken einer der Tasten 1 bis 9 des Eingabefeldes 51;
durch Eingabe einer Null wird eine gewählte Kochstufe ausgeschaltet.
Soll beispielsweise die linke hintere Kochstelle eines Herdes eingeschaltet werden, so wird kurzzeitig der
Tastenschalter 52 gedrückt, wodurch der Schaltk. eis
102 geschlossen wird; alle anderen Schaltkreise 103 bis
Leitung 19 ein die Kochstelle 10 ausschaltendes Signal (L) an die Schaltersteuerung 12, wenn das vom Zähler 15
ausgegebene digitale Wort größer als das digitale Wort der gewählten Fortkochleistungskonstante Fist.
Die Fig. 5 zeigt eine Leistungssteuerung für beispielsweise
vier Kochstellen 10, 20, 30 und 40, die aus Gründen einer gleichmäßigen Belastung des Netzes auf
zwei Phasen aufgeteilt sind.
Für die Kochstellen 10, 20 ist ein gemeinsamer Analog-Digital-Wandler 1 und ein gemeinsames Rechenwerk
2 verwendet; für beide Kochstellen 10,20 sind gemeinsam die Rechenwerke 3, 14 und die Zähler 4,15
nach der Fi g. 4 vorgesehen; jeder Kochstelle 10, 20 ist ferner je ein steuerbarer elektronischer Schalter 5, 5'
und 5", 5'", je ein Zähler 6 und 6' und je zwei Vergleicher 7,16 und T, 16' zugeordnet, die ihre Signale
an jeweils eine Schaltersteuerung 12,12' geben.
Die Kochstelle 10 wird durch die Steuerungen A, B .. . -:_J
CI3C oiiiu
Eingabefeld 51 verbunden, über das nunmehr durch Drücken eines der gewünschten Kochstufe entsprechenden
Tastenschalters 1 bis 9 ein entsprechendes digitales Wort in den Kochstufenspeicher 202 gelangt,
das den Konstantenspeichern 8, 17 als Adresse zur Verfügung gestellt wird, die die unter dieser Adresse
stehenden Konstanten N und F für die Ankochzeit und für die Fortkochleistung als digitale Wörter an die
Vergleicher 7 und 16 geben.
Ist ein Funktionstastenschalter 52 bis 55 gewählt und über das Eingabefeld 51 die Kochstufenwahl getätigt, so
öffnet der Schaltkreis 102 wieder selbsttätig; ebenso würde der Schalterkreis 102 öffnen, wenn einer der
Tastenschalter 53 bis 55 betätigt würde.
Da im Zeitmultiplexbetrieb gearbeitet werden kann, wie bereits vorstehend erwähnt, sind auch die
Konstantenspeicher 8 und 17 je nur einmal vorhanden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur digitalen Steuerung von elektrischen Kochstellen, wobei digitale Wörter darstellende
Zeitabschnitte mit vorgebbaren, ebenfalls digitale Wörter darstellenden Kochleistungskonstanten
verglichen werden und die Kochstelle in Abhängigkeit von diesem Vergleich gesteuert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeitabschnitte aufeinanderfolgend aus der Netzspannung abgeleitet sind und mit Ankochzeitkonstanten und
danach mit Fortkochleistungskonstanten verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung der Ankochzeit die Differenz (AU) zwischen der digital umgesetzten
Ist-Wechselspannung (Ui) und der Nenn-Wechselspannung
(Un) in Beziehung gesetzt wird mit vorgebbare.i digitalen Ankochzeitkonstanten (N).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Fortkochleistung
die Differenz (AU) zwischen der digital umgesetzten Ist-Wechselspannung (Ui) und der
Nenn-Wechselspannung (Un) in Beziehung gesetzt wird mit vorgebbaren, digitalen Fortkochleistungskonstanten
(F).
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein die Netzspannung (U) umsetzender Analog-Digital-Wandler (1) vorgesehen
ist, dem ein die Funktion (Ui- Un)2 bildendes
Rechenwerk (2) nachgeschalxet ist (Ui Netzspannung-Istwert;
Un Netzsparmung-Nennwert), dessen
digitales Ergebnis für die Erzeugung der Ankochzeit
einem die Funktion Ic(Un- 2AU) bildenden Rechenwerkes (3) zugeführt ist, dessen Ergebnis einem
voreinstellbaren, taktbaren Rückwärts-Zähler (4) zugeführt wird, der in Abhängigkeit vom Ergebnis
k(UN—2AU) die Zählgeschwindigkeit eines Vorwärts-Zählers
(6) bestimmt, dessen Zählstand mittels eines Vergleichers (7) mit den vorgebbaren Ankochzeitenkonstanten
(N) verglichen wird und daß zur Erzeugung der Fortkochleistung das Ergebnis 2Δ U
des Rechenwerkes (2) einem weiteren, I<(Un+2AU)
bildenden Rechenwerk (14) zugeführt wird, welches das Ergebnis an einen voreinstellbaren und taktbaren
Rückwärts-Zähler (15) gibt, dessen Zählstand mittels eines Vergleichers (16) mit den vorgebbaren
Fortkochleistungskonstanten (/^verglichen wird.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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GB1602578A GB1598292A (en) | 1977-04-22 | 1978-04-24 | Method and arrangement for controlling an electric cooker |
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