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Ansteuerschaltung für ein programmsteuerbares Gerät der Haus-
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technik Die Erfindung betrifft eine Ansteuereinrichtung für ein programmsteuerbares
Gerät der Haustechnik, insbesondere für Herde, mit Systemwahlschalteinrichtungen
und davon abhängig steuerbaren zueinander parallelliegenden Funktionswahlschalteinrichtungen
für Betriebszustände.
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In elektrischen Hausgeräten liegen vielfach mehrere Funktionsebenen
einer Steuerung-bereinander. So sind dem Drehschalter für die Programmwahl sowohl
bei Waschmaschinen wie auch bei Geschirrspülmaschinen Funktionswahlschalter nachgeordnet,
die beispielsweise eine Spariunktion, einen Intensivwasch- bzw.
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-spülgang auslösen. Bei Herden sind ebenso zum normalen Back-oder
Bratverfahren durch Drehknopi oder Tastenield Zusatziunktionswahlschalter in Tasten-
oder Drehknopfausführung für Grillen, Heißluftgrillen, Ober- und Unterhitze sowie
für einen pyrolytischen Selbstreinigungsvorgang bekannt. Auf diese Weise füllt sich
langsam mit steigendem Zusatziunktionsumiang das Bedienield mit verschiedenen zusätzlichen
Schaltern, Knöpfen oder Tasten. Andererseits sinkt damit verbunden die Übersichtlichkeit
des Bedienieldes und führt mitunter zu ialscher Funktionswahl oder mehrfacher Belegung
der gleichen Zusatziunktion mit verechiedenen
gleichberechtigten
Funktionen, was insbesondere für Steuereinrichtungen ilt Mikroprozessoren von Nachteil
sein kann. Fernerhin führt' die Vielzahl von Steuerkontakten zu einem Ansteigen
von Störungen, die auf Kontaktiehler oder ähnlichem beruhen.
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Der Erfindung liegt somit die Auigabe zugrunde, die Anwahleinrichtung
für die Zusatzfunktionen so auszubilden, daß gleichberechtigte Zusatzfunktionen
nur alternativ anwählbar sind und daß die Zahl der hierbei zu betätigenden Kontakte
minimiert wird.
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Diese Auigabe wird dadurch gelöst, daß mit den Funktonswahlschalteinrichtungen
mit - n - möglichen Schaltstellungskombinationen - n - Betriebsfunktionen einer
Gerätesteuerung eindeutig zuordenbar sind.
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Dadurch wird mit einem minimalen Einsatz an Schaltkontakten, die einer
Störung unterliegen können, ein Maximum an Kombinationsiöglichkeiten zur Ansteuerung
einer Programmsteuereinrichtung erzielt.-Als Schalteinrichtungen sind hieriür bistabile
Schalter, Mehrfachkontaktschalter oder auch in mehreren parallelen Schaltebenen
angeordnete Mehriachkontaktschalter denkbar. Fernerhin läßt sich ein bistabiler
Schalter durch ein Tastschaltelement mit einer nachgeschalteten elektronischen Kippstufe
realisieren und ein Mehriachkontaktschalter mit eine Tastschaltelement und eines
nachgeschalteten Zähler oder Schieberegister.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die durch die
Schiteinrlchtungen eingestellten Signalpegel über Opto kopplerelesente an die Programmsteuereinrichtung
anlegbar sind.
Damit ist eine Potentialtrennung zwischen dem Stromkreis
der Schalteinrichtungen und der Programmsteuereinrichtung möglich. Dieser Gesichtspunkt
ist beim Einsatz von Berührtasten im Hinblick auf die damit zusammenhängenden Schutzvorschriften
von Interesse, insbesondere dann, wenn für die Programmsteuereinrichtung ein Spartransformator
Verwendung findet. Weiterhin verringert diese Ankopplungsweise der Schaltelemente
an die Programmsteuereinrichtung die Störanfälligkeit der Steuereinheit, weil im
Stromkreis der Schalteinrichtungen induzierte Spannungsspitzen und Einstreuungen
nicht direkt die Eingangsglieder der Programmsteuereinrichtung beaufschlagen.
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Wird als Programmsteuereinrichtung ein Mikroprozessor oder Kleinrechner
eingesetzt, erweisen sich die Optokopplerelenente als besonders vorteilhaft, da
diese direkt an dessen Eingabeports angeschlossen werden können. Pegelanpaßschaltungen
können bei der Verwendung der Mikroprozessorspannungsversorgung für die Phototransistorversorgung
der Optokoppler entfallen. Solchermaßen werden die empfindlichen Eingänge des dikroprozessors
oder des Kleinrechners vor schädlichen Signalspannungspegeln, Störspannungsspitzen
und ähnlichem bewahrt und bringt somit eine Schutzwirkung für diese kostspieligen
Bauelemente mit sich.
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ine bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Zustandskombination
der Schalteinrichtungen der Funktionswahl-3chaltelemente vorgesehen ist die die
Programmsteuereinrichtung abschaltet und eine manuelle Steuerung der Geräteeinrichtung
zuläßt. Mit dieser Kombination der Schaltzustände der ,chalteinriehtungen ist eine
Umgehung der meist mikroprozessorresteuerten Einrichtung zum Ablauf einer Gerätefunktion
möglich
und gibt die Programmsteuereinrichtung für andere Aufgaben
frei. Weiterhin läßt diese Einrichtung eine freie Gerätesteuerung zu, entsprechend
den visuellen Informationen aus dem Gerät selbst. Beispielsweise läßt sich ein spezielles
Back- oder Bratverfahren Bedingungen anpassen, die von denen einer eingebauten Brat-
oder Backautomatiksteuerung abweichen.
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In weiterer Ausbildung schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß
wenigstens die Funktionswahlschalterelemente potentialfrei in den Steuer-Signal
zweig der Programmsteuereinrichtung eingefügt sind.
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Diese Anordnung verringert die Störanfälligkeit von Bedienungselektronik
und Schaltern, da über die Schaltelemente nur digitales Massepotential angelegt
wird, welches dem Gerätemassepotential entspricht. Wird - wie im vorliegenden Beispiel
- das Potential geschlossener Schalter als Kriterium für den IIandbetrieb benutzt,
besteht am Gerät im Störfall weiterilin die Möglichkeit des Handbetriebes im Falle
von Kurzschlüssen der Schalteinrichtungen gegen Masse.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und anhand der Zustands tabelle erläutert. Eine ausführliche Beschreibung folgt
im Anschluß.
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Die Zeichnung zeigt das erläuternde Schaltbild einer Backofensteuerung
mit Funktionswahlschaltern 1,2 und einer mikroprozessorgesteuerten Programmsteuereinrichtung
3, die ferner noch die Matrizierung der aus den Eingangssignalen Ei und E2 ableitbaren
Gerätefunktionen daß der nachfolgenden Zustandstabelle bewerkstelligt. Die Schalter
1 und 2 liegen in offener" Stellung auf Massepotential, welches mit der digitalen
Erde des Mikroprozessors identisch ist. Wird einer der Schalter
i
bzw. 2 geschlossen, fließt überyeusineszensdiodenteil 4 bzw. 5 des Optokopplers
6 bzw. 7 ein durch einen Vorwiderstand 8 bzw. 9 begrenzter Strom über den entsprechenden
Schalter 1 und/oder 2 nach Masse. Die Lunineszenzdiode 4, 5 des Optokopplers 6,
7 leuchtet und steuert in diesem den ausgangsseitig optisch angekoppelten Phototransistor
10 bzw. ii durch, der das Signalpotential über den Laetwiderstand 12, 13 am Eingangsport
der mikroprozessorgesteuerten Programnsteuereinrichtung 3 auf nlow"-Potential setzt.
Über die in der mikroprozessorgesteuerten Programmsteuereinrichtung 3 enthaltene
Matrix A werden entsprechend der im folgenden Abschnitt angegebenen Zustandstabelle
Steuersignale einer Bratautomatik 14 einer Zeitschaltuhr 15 einer Einrichtung zur
pyrolytischen Selbstreinigung 16 des Herdes oder die Steuersignale der BetätigungsknUpie
17, 18 der Handbedienung für die Garzeiten 17 und die Gartemperatur 18 an die Leistungsschalter,
die Energieregler und deren Taktsteuerung zur Heizung des Backrohres 19 durchgeschaltet.
Aus dem Backrohr 19 erhält die Prograg steuereinrichtung ihrerseits von Tenperaturfühlern
die Führungsgröße zur Temperaturregelung. Im gezeichneten Beispiel ist die Bratautomatik
14 und die Zeitschaltuhr 15 als eine Jeweils von Hand (Pfeile) einstellbare Subeinheit
der Programmsteuereinrichtung dargestellt, die Taktsignale und Speicherplätze der
Programmsteuereinheit benutzen und damit Steuersignale erzeugen. Die Einrichtung
zur Steuerung der pyrolytischen Selbstreinigung, ebenialls ein Bestandteil der Programmsteuereinrich
tung, steuert ein festes Temperatur-Zeitprotil, das in der Programisteuereinrichtung
gespeichert enthalten ist. Die manuelle Steuerung von Temperatur und Zeit läuft
ebenfalls über die Prograimsteuereinrichtung, die die Temperatur des Backrohres
dem eingegebenen Sollwert anpaßt und über die eingegebene Zeitspanne t konstant
hält. Hierbei wird die Zeitschaltuhr,die Teil der Programmsteuereinheit ist, mitbenutzt
und die Temperatur£hlersignale aus dem Backrohr, die durch die Programasteuereinheit
aufbereitet sind, werden direkt zur Steuerung der Energieregler in den Backrohrheizeinrichtungen
mitbenutzt0 Kurzschlüsse zwischen
den Funktionswahischaltern 1 bzw.
2 und den Kathoden der Lumineszensdioden 4, 5, die auf den langen Zuleitungswegen
vom Eingabefeld zur Steuereinheit möglich sind, führen hierbei nie zu iehlerhaftem
Betrieb der pyrolytischen Selbstreinigung, die wegen ihrer hohen Betriebstemperaturen
für den Benutzer gefährlich werden könnte. Dieser Sachverhalt geht aus der Zustandstabelle
hervor.
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Da Kurzschlüsse nach Masse einem geschlossenen Schaltelement der zugehörigen
Leitung entsprecIn, leuchtet die zugehörige Leuchtdiode und steuert über den Optokoppler
das Steuerport der Programmsteuereinrichtung an, Fernerhin bleibt in allen drei
möglichen Kurzschlußfällen nach Masse (Leitung i nach Masse, Leitung 2 nach Masse
oder beide Leitungen nach Masse) der manuelle Betrieb möglich, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß beide Schalter geschlossen sind. Bei Ausfall der Versorgungsspannung kann
ebensowenig fehlerhafterweise die mit hohen Temperaturen verbundene pyrolytische
Reinigungsfunktion angeschaltet werden, weil die nicht Programmsteuereinrichtung
ebenfalls ohne Versorgungsspannungyarbeitsfähig ist. Mit geschlossenem Schalter
2 bei offenem Schalter 1 wird die Bratautomatik, die von Hand programmiert wurde,
zur Regelung der Temperatur über der Zeit benutzt. Mit geschlossenem Schalter 1
bei offenem Schalter 2 wird der Einschaltzeitpunkt und die Zeitdauer eines Back-
oder Bratprozesses von der Zeitschaltuhr, die hierfür von Hand auf die entsprechenden
Zeiten eingestellt werden muß, automatisch geschaltet.
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Die nachstehende Zustandstabelle zeigt die Wirkung der Stellung der
einzelnen Funktionswahlschalter i, 2 auf die Steuerstrecke 19 durch Auswahl der
entsprechenden Führungseinrichtungsmittel 14; 15; 16; 17, 18, die da sind Bratautomatik
14, Schaltuhr 15, Ilandsteuerknebel für Zeit 17 und Temperatur 18 und ähnliches.
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In der Tabelle bedeutet einen offenen und 1 einen geschlossenen Schaltkontakt.
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Schalter Nr.: 1 2 Funktionen: Selbstreinigung # # Handbetrieb 1 1
Bratautomatik 1 Do+v4 ah iiat Schaltuhr 1
L e e r s e i t e