DE3022500C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sie durch die CH-PS 4 99 662
bekannt ist.
Aus der CH-PS 4 99 661 ist es bekannt, den Antriebsmotor
für die Drehtrommel einer Waschmaschine über eine Gleich
richterbrücke zu betreiben. Der Motor ist beim Auslaufen
nach dem Abschalten vom Netz in Reihe mit dem Heizelement
schaltbar, um somit eine Nutzbremsung herbeizuführen.
Aus der CH-PS 4 99 662 ist es bekannt, die
Gleichrichterbrücke des Motors in Reihe mit dem Heiz
element zu schalten und zwischen Heizelement und Gleich
richterbrücke einen Zweirichtungsschalter vorzusehen, der
parallel zur Gleichrichterbrücke geschaltet ist. Je nach
der Schaltstellung des Zweirichtungsschalters liegt der
Motor in Reihe mit dem Heizelement oder ist der Motor
durch Bildung eines über den Zweirichtungsschalter
geführten Kurzschlusses abgeschaltet. Diese Schaltungs
anordnung ist vorgesehen, um im Falle der Reihenschaltung
bei zunehmender Belastung eine Abnahme der Drehgeschwin
digkeit zu erreichen.
Wenn mit maximaler Leistung des Heizelementes erhitzt
werden soll, wird bei den bekannten Geräten die Gleich
richterbrücke des Motors kurzgeschlossen, wodurch natur
gemäß die Drehbewegung des Motors unterbrochen wird. Zum
richtigen Waschen von Wäsche wäre jedoch auch während des
Heizens eine Trommelbewegung von Vorteil.
Beim Waschen wird mit zwei Waschtakten gearbeitet, und
zwar mit einem normalen Waschtakt, z. B. 12 Sekunden "ein"
und 4 Sekunden "aus", und mit einem anderen Takt für
langsames Waschen. Dieser Takt besteht aus 4 Sekunden
"ein" und 12 Sekunden "aus".
Unter diesen Bedingunen erlaubt die Bewegung mit dem
normalen Text keine genügend schnelle Temperaturerhöhung
des Waschwassers, weil die mittlere Stärke des Stroms im
Heizelement während der Drehung des Motors nahezu um die
Hälfte niedriger ist als die maximale Stärke während der
Ruheperioden, in denen das Heizelement unmittelbar an die
Versorgungsnetzspannung angeschlossen ist.
Um die Erhitzungszeit nicht zu sehr zu verlängern, wird
der langsame Takt gewählt. Dieser Kompromiß kann aber die
Qualität des Waschvorgangs beeinflussen. Außerdem wird die
Aufheizzeit ungewöhnlich lang, z. B. im Winter, wenn die
Temperatur des der Maschine zuzuführenden Wassers niedrig
ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schnellheizvorrichtung
an einer Waschmaschine mit einem einzigen Heizelement zu
schaffen, dessen während der Drehung des Motors gelieferte
Leistung der maximalen Leistung bei unmittelbarem Anschluß
an die Versorgungsnetzspannung sehr nahe liegt, damit
während der Drehung des Motors die Heizleistung möglichst
groß ist, wobei die Vorrichtung rein elektronisch und
somit völlig ohne Anwendung elektromechanischer Einzel
teile arbeiten soll.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der
Strom, der von einem langsam umlaufenden Motor aufgenommen
wird, wertmäßig dem Strom sehr nahe kommt, der im Heiz
element fließt, wenn letzteres unmittelbar an die
Versorgungsnetzspannung angeschlossen ist.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.
Der Motor zum Antreiben der Trommel ist während eines
Teiles der Dauer jeder Halbperiode mit einem großen Gegen
moment belastet und läßt dadurch im Heizelement einen
Strom fließen, der praktisch gleich dem Strom ist, der
während des verbleibenden Teiles der Zeit fließt, während
der das Heizelement unmittelbar an die Versorgungsnetz
spannung angeschlosen ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Bewegung bei jedem
beliebigen, durch die Art der zu waschenden Wäsche
geforderten Takt unter Beibehaltung einer praktisch
konstanten Erhitzungsdauer zu vollführen.
Weiter treten Schwankungen der Leistungen während des
Heizvorgangs praktisch nicht auf, wodurch Störungen im
elektrischen Versorgungsnetz vermieden werden.
Schließlich wird dadurch, daß die Vorrichtung nach der
Erfindung rein elektronisch wirkt, erzielt, daß sie völlig
geräuschlos arbeitet, während ihre niedrige Steuerleistung
ihre Anwendung sowohl bei Maschinen mit elektro
mechanischer und Hybridprogrammierung als auch bei von
Mikroprozessoren gesteuerten Maschinen ermöglicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Vorrichtung nach der
Erfindung,
Fig. 2, 3 und 4 Diagramme von Strömen, die
an verschiedenen Punkten des Schaltbildes nach Fig. 1
fließen,
Fig. 5 ein Schaltbild des wesentlichen Teiles
der Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 6 und 7 Diagramme des Netzstromes
der Vorrichtung nach Fig. 5 während des Waschvorgangs bzw.
während des Heiz/Bewegungsvorgangs,
Fig. 8 das vereinfachte Blockschaltbild einer
Waschmaschine mit der Vorrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 9 das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Motor 1 mit Induktoren mit Dauer
magneten zwischen den zusammengeschalteten Anoden zweier
Dioden 2 und 3 und den zusammengeschalteten Kathoden zweier
Thyristoren 4 und 5 angeordnet.
Die zusammengeschalteten Kathode und Anode der
Diode 2 und des Thyristors 4 sind über einen Tauchsieder 6
mit einer Klemme 7 des Versorgungsnetzes verbunden, während
die andere Klemme 8 desselben mit den zusammengeschalteten
Kathode und Anode der Diode 3 und des Thyristors 5 verbunden
ist.
Die Gleichrichterbrücke, die durch die Dioden
2 und 3 und die Thyristoren 4 und 5 gebildet wird, wird
von einem Triac 9 überbrückt.
Die beiden Kontaktpunkte eines elektronischen
Umschalters 10 sind mit den zusammengeschalteten Gate-
Elektroden der Thyristoren 4 und 5 bzw. mit der Gate-Elek
trode des Triacs 9 verbunden, während der gemeinsame Punkt
des genannten Umschalters 10 mit einer Quelle von Trigger
impulsen von 25 kHz verbunden ist.
Der elektronische Umschalter 10 ist mit einem
Steuereingang mit einer Frequenz gleich dem Zweifachen der
Netzfrequenz (100 Hz) versehen.
In bezug auf die Fig. 2 und 3 wirkt die Vor
richtung nach Fig. 1 auf folgende Weise:
Zum Zeitpunkt t₀ der Halbperiode klappt der
Umschalter 10 nach rechts um und empfangen die Gate-Elektro
den der Thyristoren 4 und 5 die Triggerimpulse; der Strom
(IP) in der Gleichrichterbrücke nach Fig. 2 nimmt bis zum
Zeitpunkt t 1 zu, zu dem der Umschalter 10 nach links um
klappt; zu diesem Zeitpunkt startet der Triac 9, der den
Eingang der Brücke kurzschließt und die Thyristoren 4 und
5 sperrt, wobei der Strom IP (Fig. 2) auf Null abnimmt,
während der Strom (IT) im Triac nach Fig. 3, der Null war,
von t 1 bis zum Zeitpunkt t₂ fließt, wonach der Umschalter
10 aufs neue nach rechts umklappt und der Motor aufs neue
bis zum Zeitpunkt t₃ gespeist wird, zu dem der vorhergehen
de Vorgang wiederholt wird. Der Motor wird zwischen t 0 und t 1
gespeist und wird durch Trägheit zwischen t 1 und t 2
angetrieben, weil die Sperrung der Thyristoren 4 und 5 wäh
rend dieser Periode die vollständige Entkopplung der Speise
quelle zur Folge hat.
Von t 0 bis t 1 ist der im Heizelement 6 fließende
Strom gleich dem Strom IP (Fig. 2), während zwischen den
Zeitpunkten t 1 und t 2 dieser Strom gleich dem Strom IT
(Fig. 3) ist; wenn angenommen wird, daß der Innenwider
stand des Motors 1 in bezug auf den des Tauchsieders 6
vernachlässigbar ist, läßt sich erkennen, daß der Strom,
der im Tauchsieder fließt (IR, Fig. 4) die Summe der Ströme
IP und IT (Fig. 2 und 3) ist, und daß der Tauchsieder
6 gespeist wird, wenn sich der Motor 1 dreht.
In der Praxis ist es klar, daß ein Heizleis
tungsverlust in bezug auf die direkte Speisung des Tauch
sieders durch das Versorgungsnetz auftritt; dieser Verlust
bleibt aber sehr beschränkt, und zwar in der Größenordnung
von 5%, was in bezug auf die Leistungsänderungen, die sich
aus Schwankungen der Spannung des Versorgungsnetzes inner
halb der üblichen zulässigen Grenzen ergeben können, nahezu
vernachlässigbar ist.
In Fig. 5, in der die Bezugsziffern denen der
Fig. 1 entsprechen, ist der erste Eingang einer Vergleichsschal
tung 11 mit den Klemmen des Motors 1 über eine Integrations
schaltung gekoppelt, die aus einem Widerstand 12 und einem
Kondensator 13 besteht, während ein zweiter Eingang mit
einem Sägezahnspannungsgenerator 14 verbunden ist, der über
zwei Nulldurchgangsdetektionsdioden 15 und 16
getriggert/gestartet wird, die zuder Speisebrücke des
Motors 1 parallel angeordnet sind.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 11 ist mit
einem komplementären Eingang eines UND-Gatters 17 ver
bunden, dessen zweiter Eingang mit einem 25 kHz-Triggerim
pulsgenerator 18 gekoppelt ist, wobei der Ausgang des genann
ten Gatters mit den zusammengeschalteten Gate-Elektroden der
Thyristoren 4 und 5 verbunden ist.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 11 ist weiter
mit einem Eingang eines anderen UND-Gatters 19 verbunden,
dessen zweiter Eingang über einen Unterbrecher 20 zum Ein
schalten der Heizung mit einer Eingangsklemme 21 mit einem
logischen Signal "1" verbunden ist.
Der Ausgang des Gatters 19 ist mit einem ersten
Eingang eines anderen UND-Gatters 22 verbunden, dessen
zweiter Eingang mit dem Generator 18 verbunden ist, während
der Ausgang mit der Gate-Elektrode des Triacs 9 verbunden
ist.
Wenn der Unterbrecher 20 zum Einschalten der Be
riebsart "Heizung" geöffnet ist, wird nur der auf der rech
ten Seite der senkrechten gestrichelten Linie liegende Teil
wirksam und bildet eine Schaltung zur Regelung der Geschwin
digkeit des Motors 1; die EMK, die über dem Motor 1 erzeugt
wird, wenn die Brücke nichtleitend ist, wird integriert
und dann von der Schaltung 11 mit einer "Rampe" einer
Sägezahnspannung verglichen, die vom Generator 14 erzeugt
wird, der mit Hilfe der Dioden 15, 16 bei jedem Nulldurch
gang der sinusförmigen Netzspannung getriggert wird.
Die Vergleichsschaltung 11 liefert am Ausgang
einen logischen Pegel "0", solange die EMK niedriger als
die Sägezahnspannung ist, wodurch das Gatter 17 durch sei
nen zusätzlichen Eingang für die vom Generator 18 herrühren
den Triggerimpulse von 25 kHz geöffnet wird.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors 1 die Neigung
hat, zuzunehmen, nimmt die EMK ebenfalls zu, wodurch der
Umklappzeitpunkt der Vergleichsschaltung 11 verzögert und
dadurch die Zeitdauer herabgesetzt wird, während deren
der Motor gespeist wird, und umgekehrt.
Fig. 6 zeigt den Speisestrom der Gleichrichter
brücke während des geregelten Antriebes, z. B. entsprechend den
Betriebsarten "Spülen" oder "Waschen" bei stabilisierter
Wassertemperatur; der Phasenunterschied mit der durch ge
strichelte Linien angedeuteten Netzspannung ist ersichtlich.
Wenn der Heizungsunterbrecher 20 geschlossen wird,
wird der auf der linken Seite der gestrichelten Linie lie
gende Teil des Schaltbildes ebenfalls wirksam.
Beim Starten, wenn der Ausgang der Vergleichsschal
tung 11 an "Null" liegt, läuft der Motor 1 an, sobald die
Thyristoren 4 und 5 anfangen können, nach dem Nulldurchgang
der sinusförmigen Netzspannung leitend zu werden.
Durch das Anlaufen des Motors bei der Netzspannung
Null sind die Nulldurchgangsdetektionsdioden 15 und 16 aus
geschaltet und der Generator 14 wird nicht getriggert; da
durch wird der negative Eingang der Vergleichsschaltung 11
auf einem Spannungspegel von +0,7 V festgelegt, der durch
eine nicht in der Zeichnung dargestellte Diode bestimmt wird,
wobei dann der Vergleich in bezug auf die Sägezahnspannung
durchgeführt wird, die sich aus der Integration der Speise
spannung des Motors am positiven Eingang der Vergleichsschal
tung ergibt.
Zum Zeitpunkt, zu dem diese Sägezahnspannung den
Wert von 0,7 V erreicht, klappt der Ausgang der Vergleichs
schaltung 11 zu "1" um, wodurch der Durchgang über das
Gatter 22 für die vom Generator 18 herrührenden Triggerim
pulse zu der Gate-Elektrode des Triacs 9 möglich wird; zu
diesem Zeitpunkt sinkt die Spannung über der Gleichrichter
brücke auf Null herab, wodurch die Thyristoren 4 und 5
sofort gesperrt werden.
Dann sinkt die Spannung an der positiven Klemme
der Vergleichsschaltung 11 wieder unter 0,7 V ab, wodurch
der Ausgang der Vergleichsschaltung auf Null zurückgesetzt
wird; der Triac 9 bleibt jedoch wirksam bis zum Zeitpunkt,
zu dem die sinusförmige Netzspannung wieder durch Null geht
und der anfängliche Vorgang wieder beginnt.
Bei dieser Wirkungsweise bei der Betriebsart
"Heizung" unterscheidet sich der auf der rechten Seite der
gestrichelten Linie liegende Teil der Schaltung von dem der
Betriebsart "Waschen" in den beden nachstehenden Punkten:
Da der Generator 14 ausgeschaltet ist, liegt der negative Eingang der Vergleichsschaltung 11 auf einem festen anderen Spannungspegel, und der Vergleich erfolgt in bezug auf die integrierte Speisespannung am Motor 1; die geringe Drehgeschwindigkeit des Motors bewirkt nämlich, daß die bei unbelasteter Drehung entwickelte EMK vernach lässigbar ist.
Da der Generator 14 ausgeschaltet ist, liegt der negative Eingang der Vergleichsschaltung 11 auf einem festen anderen Spannungspegel, und der Vergleich erfolgt in bezug auf die integrierte Speisespannung am Motor 1; die geringe Drehgeschwindigkeit des Motors bewirkt nämlich, daß die bei unbelasteter Drehung entwickelte EMK vernach lässigbar ist.
Fig. 7 zeigt den bei der eben beschriebenen Wir
kungsweise den Tauchsieder 6 durchfließenden Strom;
nach jedem Nulldurchgang der sinusförmigen Netzspannung tritt
der etwas in Phase verschobene Speisestrom des Motors und
während der verbleibenden Zeit tritt der den Tauchsieder 6
und den Triac 9 gleichphasig durchlaufende Strom auf.
Die Regelung der Drehzahl bei "Heizung"
ist nicht so befriedigend wie die bei "Waschen" erhaltene
Regelung, aber ist reichlich genügend für das "Bewegen"
während der Temperaturerhöhung des Waschwassers.
In Fig. 8, deren Bezugsziffern denen der
Fig. 1 und 5 entsprechen, enthält die Waschmaschine einen Spei
sungs- und Regelblock 23, der mit dem Motor 1 über einen
Drehsinnumkehrschalter 24 verbunden ist.
Eine Programmiervorrichtung 25 ist versehen mit
Eingängen, die mit einem Temperaturaufnehmer 26 und mit
Wasserpegelaufnehmern 27 a, 27 b verbunden sind; einem
Ausgang, der mit der Schnellheizvorrichtung 28 nach der
Erfindung verbunden ist; "Takt"- und "Geschwindigkeits"-
Ausgängen, die mit einem Block 23 verbunden sind; Ausgängen
zur Steuerung der Ventile 29 a und 29 b; einem
Steuerausgang für den Umschalter 24 und einem Steueraus
gang für einen Unterbrecher 30, der mit dem Motor 31 zum
Antreiben der Ableitpumpe in Reihe geschaltet ist.
Im Blockschaltbild nach Fig. 8, das sich auf den
wesentlichen Teil beschränkt, empfängt die Programmiervor
richtung 25 Befehle in bezug auf die gewünschten Waschpro
gramme und setzt demzufolge die unterschiedlichen funktio
nellen Elemente der Maschine entsprechend den von den Auf
nehmern erteilten Informationen in Betrieb.
Die Vorrichtung 28 nach der Erfindung empfängt
von der Programmiervorrichtung 26 den Befehl zum Inbetrieb
setzen der Heizung, wobei diese Heizung unterbrochen wird,
wenn der Aufnehmer 26 detektiert hat, daß die program
mierte Temperatur des Waschwassers erreicht ist.
Die Vorrichtung 28 ist weiter mit einem Speisungs-
und Regelblock 23 gekoppelt.
Die Programmiervorrichtung 25 kann entweder vom
üblichen elektromechanischen Typ mit Handbedienung, oder
vom Hybridtyp mit automatischer Bedienung oder vom rein
elektronischen Typ mit Steuerung durch einen Mikroprozessor
sein, wobei die Schnellheizvorrichtung nach der Erfindung
ohne weiteres diesen verschiedenen Ausführungen der
Waschmaschine angepaßt werden kann.
In Fig. 9, deren Bezugsziffern denen der
Fig. 1, 5 und 8 entsprechen, sind die zusammengeschalteten Ano
den der Dioden 2 und 3, die die negative Klemme für die
pulsierte Gleichrichtspannung des Motors 1 bilden, mit der
gemeinsamen Masse 32 verbunden.
Der Schalter 24 zum Umkehren des Drehsinns des
Motors 1 wird über die Spule 33 eines Relais gesteuert,
das von einer nicht in der Zeichnung dargestellten Umkehr
schaltung gespeist wird.
Die Gate-Elektroden der Thyristoren, die mit
zwei Strombegrenzungswiderständen 34 und 35 verbunden sind,
sind mit einem Ende der Sekundärwicklung 36 eines Transfor
mators 37 verbunden, wobei das andere Ende mit der posi
tiven Klemme der Gleichrichterbrücke verbunden ist. Eine
Diode 38 zur Begrenzung der Überspannung ist zwischen dem
Knotenpunkt der Widerstände 34, 35 und der positiven Klemme
der Gleichrichterbrücke angeordnet.
Die Gate-Elektrode des Triacs 9 ist über einen
Widerstand 39 mit einem Ende der Sekundärwicklung 40 eines
Transformators 41 verbunden, wobei das andere Ende mit der
Netzklemme 8 verbunden ist.
Zwei zusammengeschaltete Enden der Primärwicklun
gen 42 und 43 der Transformatoren 37 und 41 sind mit der
positiven Klemme 44 einer Gleichspannunsquelle Vb verbun
den, deren negative Klemme 45 mit der Masse 32 verbunden
ist.
Die beiden anderen Enden der Primärwicklungen 42
und 43 sind mit den Kollektoren der beiden Transistoren
46 bzw. 47 vom npn-Typ verbunden, deren Emitter mit der
Masse 32 verbunden sind.
Zwischen den zusammengeschalteten Kathoden der
Dioden 15 und 16 zum Detektieren des Nulldurchgangs und der
Masse 32 ist eine Teilerbrücke angeordnet, die aus zwei
Widerständen 48 und 49 besteht, wobei der Knotenpunkt die
ser Widerstände mit zwei NICHT-ODER-Gattern (NOR-gates)
50 und 51 in Kaskade mit der Kathode einer Schwellwert
diode 52 verbunden ist, wobei die Anode der letzteren Diode
mit der negativen Eingangsklemme der Schaltung 11 verbunden
ist; ein RC-Netzwerk 14, das aus einem Widerstand 53
und einem Kondensator 54 besteht, der mit der Masse 32
verbunden ist, ist zwischen dem negativen Eingang der Ver
gleichsschaltung 11 und der positiven Klemme 44 der Quelle
Vb angeordnet.
Der positive Eingang der Vergleichsschaltung 11
ist über zwei Widerstände 55 und 56 mit dem Integratornetz
werk 12, 13 verbunden, wobei der Widerstand 55 durch einen
Kondensator 57 entkoppelt wird. Der Knotenpunkt der Wider
stände 55 und 56 ist mit einer nicht in der Zeichnung dar
gestellten regelbaren Spannungsquelle (V.ESS) für die Be
triebsart "Trockenschleudern" der Maschine verbunden.
Der positive Eingang der Vergleichsschaltung 11
ist mit einem Netzwerk zum Korrigieren der Temperatur ver
sehen, das aus einer Diode 58 besteht, die mit einem Wider
stand 59 in Reihe liegt, der mit der Masse 32 verbunden ist,
wobei das Ganze durch einen Kondensator 60 entkoppelt wird.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 11 ist einer
seits mit der positiven Klemme der Quelle Vg über einen
Widerstand 61 und andererseits mit den Eingängen der beiden
NOR-Gatter 62 und 63 verbunden, wobei die zusammengeschal
teten zweiten Eingänge mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt
eines Umschalters 64 verbunden sind, dessen beide andere
Anschlußpunkte mit nicht in der Zeichnung dargestellten
Normal-(CN) bzw. Langsam-(CL)-Taktschaltungen verbunden
sind.
Der Ausgang des Gatters 62 ist mit einem ersten
Eingang eines anderen NOR-Gatters 65 verbunden, dessen zwei
ter Eingang mit einerseits +VB über einen Widerstand 66 und
andererseits einem Heizungsschalter 20 verbunden ist,
der mit der Masse 32 verbunden ist.
Der Knotenpunkt des Widerstandes 66 und des Unter
brechers 20 ist mit einem anderen NOR-Gatter 67 als Umkehr
schaltung verbunden, deren Ausgang über einen Widerstand
68 mit der Basis eines Transistors 69 vom npn-Typ gekop
pelt ist, dessen Emitter mit der Masse verbunden ist, wo
bei der Kollektor über einen Widerstand 70 mit dem Knoten
punkt der Widerstände 55 und 56 verbunden ist; weiter ist
ein einstellbarer Widerstand 71 zur Regelung der Drehgeschwin
digkeit zwischen dem genannten Knotenpunkt und der Masse
32 angeordnet.
Der Ausgang des Gatters 65 ist über ein anderes
NOR-Gatter 72 als Umkehrschaltung mit dem ersten Eingang
eines anderen NOR-Gatters 73 verbunden, dessen Ausgang über
einen Widerstand 74 mit der Basis des Transistors 47 gekop
pelt ist, wobei die genannte Basis von der Masse
durch einen Kondensator 75 entkoppelt wird.
Der Ausgang des Gatters 63 ist über ein anderes
NOR-Gatter 76 als Umkehrschaltung mit dem ersten Eingang
eines anderen NOR-Gatters 77 verbunden, dessen Ausgang über
einen Widerstand 78 mit der Basis des Transistors 46 gekop
pelt ist.
Die zusammengeschalteten zweiten Eingänge der
Gatter 73 und 77 sind mit dem Triggerimpulsgenerator 18
verbunden, der mit zwei NOR-Gattern 79 und 80 als Umkehr
schaltung versehen ist, deren Eingänge und Ausgänge mit
einander über ein Netzwerk gekoppelt sind, das aus zwei
Widerständen 81 und 82 und einem Kondensator 83 besteht.
Die Wirkungsweise der logischen Schaltungen des
Schaltbildes nach Fig. 9 ist derart gewählt, daß durch
das Anlegen an die Masse eine "0" und über einen Rückstell
widerstand eine "1" erhalten wird; dadurch wird die Schal
tung für Streuschwingungen unempfindlich gemacht, die
immer eine positive Polarität aufweisen, weil sie von der
Speisebrücke des Motors 1 gleichgerichtet werden. Dazu
werden lediglich NOR-Gatter mit zwei Eingängen benutzt,
deren Triggerung erfordert, daß die beiden Eingänge auf
dem Nullpegel liegen, wobei der logische Prozeß in allen
Fällen dem des vereinfachten Schaltbildes nach Fig. 5 gleich
bleibt.
Wenn der Heizungsunterbrecher 20 geöffnet ist,
entlädt sich der Kondensator 54, der langsam über den
Widerstand 53 aufgeladen wird, plötzlich über die Diode 52,
die Gatter 50 und 51 und den niederohmigen Widerstand 49,
wenn die Netzspannung durch Null geht; auf diese Weise wird
am negativen Eingang der Vergleichsschaltung 11 eine Säge
zahnspannung erhalten, die mit der durch R 12 C 13 integrier
ten EMK verglichen wird.
Solange die EMK-Spannung niedriger als die des
Sägezahns ist, ist der Ausgang der Vergleichsschaltung 11
Null; das Gatter 63 ist geöffnet, wenn ein Taktsignal "0"
dem zweiten Eingang desselben zugeführt wird, und das Gat
ter 77 ist über das Gatter 76 für die negativen vom Genera
tor 18 stammenden Impulse geöffnet.
Während der Dauer dieser Impulse wird der Tran
sistor 46 in Sättigung gesteuert, und die Impulse werden auf
die Gate-Elektroden der Thyristoren 4 und 5 übertragen.
Sobald die Sollgeschwindigkeit erreicht ist,
klappt der Ausgang der Vergleichsschaltung in die Lage "1"
um, und die Regelung durch Phasenanschnitt (Fig. 6) erfolgt
als Funktion des Vergleichs zwischen der mittleren EMK
und der Sägezahnausweichung während jeder Viertelperiode
des Versorgungsnetzes.
Durch den geöffneten Unterbrecher 20
wird jede Triggermöglichkeit des Triacs 9 durch das Vor
handensein eines "1"-Pegels an einem der Eingänge des
Gatters 65 verhindert, was aus einem Nullpegel am Ausgang
des Gatters 73 hervorgeht.
Wenn der Heizungsunterbrecher 20 geschlossen ist,
kann der Triac 9 entsprechend von der Vergleichsschaltung
11 über das Gatter 62 herrührenden Informationen wirksam
werden.
Wenn der Ausgang der Vergleichsschaltung an Null
liegt, gleich wie das Taktsignal des Umschalters 64, liegt
der Ausgang des Gatters 72 auf "1", während das Gatter 73
auf die Basis des Transistors 47 nicht die Triggerimpulse
für die Lage "0" übertragen kann, die vom Generator 18
herrühren; dagegen wird der Motor 1 gespeist, sobald die
Thyristoren 4 und 5 nach dem Nulldurchgang der sinusför
migen Netzspannung wieder leitend werden können.
Wenn der Ausgang der Vergleichsschaltung 11 zu
"1" umklappt, klappt der Ausgang des Gatters 62 zu "0"
um, wobei das Gatter 73 geöffnet wird, um den Transistor 47
während der Dauer der negativen vom Generator 18 stammenden
Triggerimpulse durchzusteuern.
Wie für das Schaltbild nach Fig. 5 angegeben ist,
wird durch das Anlaufen des Motors 1 am Anfang der Halb
periode des Versorgungsnetzes und durch den leitenden Zu
stand des Triacs 9 während des verbleibenden Teiles dieser
Periode die Wirkung des Sägezahngenerators R 53 C 54 beendet,
während der negative Eingang der Vergleichsschaltung 11 auf
einem Potential von 0,7 V festgelegt wird, das durch die
Diode 52 bestimmt wird.
Wenn der Heizungsunterbrecher 20 geschlossen
wird, wird ebenfalls über das Umkehrgatter 67 der Transis
tor 69 durchgesteuert, wodurch der Widerstand 70 ein
geschaltet wird, und wodurch der Drehzahlverlust
durch die Trommel der Maschine ausgeglichen wird, was sich
aus der Tatsache ergibt, daß die Speisungszeit des Motors
während jeder Halbperiode dann kürzer als während der
Betriebsarten "Waschen ohne Heizung" oder "Spülen" ist.
Bei der Betriebsart "Heizung/Bewegen" wird die
Drehgeschwindigkeit auf etwa 30 Umdrehungen/min statt auf
50 Umdrehungen/min (die normale Drehgeschwindigkeit) fest
gelegt, wodurch sowohl der Strom im Tauchsieder zunehmen
kann als auch verhindert werden kann, daß das Regelsystem
den in Fig. 6 dargestellten Phasenregelungszustand erreicht.
Es sei bemerkt, daß das Gatter 62 der Vergleichs
schaltung 11 den Befehl für die Steuerung des Triacs 9 als
Phasenkomplement während der Drehung des Motors 1 oder das
Signal "1", das von der Taktumkehrschaltung 64 stammt,
während der Stillstandsperioden des Motors empfängt, wodurch
während dieser Perioden der Triac 9 für die vollständige
Welle leitend bleibt.
Das Vorhandensein der Diode 58 und des Wider
standes 59 ermöglicht es, einen konstanten Vergleichspegel
an der positiven Klemme der Vergleichsschaltung 11 beizube
halten, trotz der Temperaturänderungen, denen die Wasch
maschine ausgesetzt ist.
Die Entkopplung der Basis des Transistors 47 ver
hindert ein unerwünschtes Ansprechen der Triacs 9 beim Auf
treten eines Streusignals; das Vorhandensein desselben
gestattet keine Übertragung ohne Verzerrung der Triggerim
pulse bei der Wiederholungsfrequenz von 25 kHz, aber dies
ist nicht wichtig, weil der Triac 9 nach dem Anfang einer
Halbperiode eingeschaltet wird und leitend bleibt, bis
die sinusförmige Netzspannung wieder zu Null zurückkehrt.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Schnellheizen einer Waschflüssigkeit in
einer Waschmashine mit einer Drehtrommel, mit einem
einzigen Heizelement und einer Gleichrichterbrücke für die
Speisespannung eines Motors zum Antreiben der Trommel,
wobei die Brücke wenigstens zwei gesteuerte Gleichrichter
enthält, wobei das Heizelement durch einen Zweirichtungs
schalter in Reihe mit der Gleichrichterbrücke oder mit der
Netzspannung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Zweirichtungsschalter (9) als statisch gesteuer ter Schalter ausgebildet und mittels elektronischer Steuermittel (z. B. 10 in Fig. 1) derart gesteuert wird,
- - daß das Heizelement (6) in Reihe mit der Gleichrichter brücke (2 . . . 5) geschaltet wird in einem ersten Zeit intervall, das am Anfang mit einer Halbperiode der der Vorrichtung zuzuführenden Netzspannung startet, und
- - daß das Heizelement (6) anschließend in einem zweiten Zeitintervall, das am Ende der genannten Halbperiode endet, mit der Netzspannung verbunden wird, wobei die Gleichrichterbrücke (2 . . . 5) von dem statisch gesteuerten Zweirichtungsschalter (9) kurzgeschlossen wird dadurch,
- - daß eine Parallelschaltung der in Reihe gechalteten gesteuerten Gleichrichter (4, 5) mit dem statisch gesteuerten Zweirichtungsschalter (9) zustande kommt.
2. Vorrichtung zum Schnellheizen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuermittel einen Komparator (11)
enthalten, der mit einem ersten Eingang an einen Integra
tor (12, 13) zum Integrieren der Motorspeisespannung und
mit einem zweiten Eingang an eine Schaltung
(14) zur Erzeugung beispielsweise einer Sägezahnspannung
angeschlossen ist, wobei der Integrator (12/13) mit dem
Motor (1) gekoppelt und die Schaltung (14) mit
einer Nulldetektionsschaltung (15/16), die mit der Brücke
(2 . . . 5) verbunden ist, zum Detektieren von Nulldurch
gängen der Motorspeisespannung verbunden ist, und daß die
Steuermittel eine Logikschaltung (17, 19, 22) zum
jeweiligen Einleiten des ersten oder zweiten Zeit
intervalls enthalten, wobei die Logikschaltung (17, 19,
22) mit einem ersten Eingang an einen Ausgang des Kompara
tors (11) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung zum Schnellheizen nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (17, 19, 22) mit
einem ersten Ausgang an eine gemeinsame Steuerelektrode
der gesteuerten Gleichrichter (4, 5) und mit einem zweiten
Ausgang an eine Steuerelektrode des statischen Zwei
richtungsschalters (9) angeschlossen ist, und daß die
Logikschaltung (17, 19, 22) einen zweiten, an einen (Trigger-)
Impulsgenerator (18) anzuschließenden Eingang enthält,
wobei der erste Eingang der Logikschaltung (17, 19, 22)
abwechselnd Impulse der Schaltung (14) an den ersten oder den
zweiten Ausgang der Logikschaltung (17, 19, 22) weiter
leitet.
4. Vorrichtung zum Schnellheizen nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (17, 19, 22) einen
dritten Eingang zum Anschließen an einen Schalter (20) zum
Verhindern des Steuerns des Zweirichtungsschalters (9)
enthält.
5. Vorrichtung zum Schnellheizen nach Anspruch 2, 3 oder
4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite
Ausgang der Logikschaltung (17, 19, 22) über je einen
Transformator (37, 41) an die betreffenden Steuer
elektroden angeschlossen sind.
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