DE3116618A1 - Periodische zustandswechsel-schaltung - Google Patents
Periodische zustandswechsel-schaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische periodische Zustandswechsel-Schaltung,
insbesondere ein System zur Steuerung des periodischen, intermittierenden Betriebs einer Anlage.
Es gibt zahlreiche Anwendungen für ein System zur Steuerung des intermittierenden (zeitweilig unterbrochenen) Betriebs
eines Gerätes oder einer Anlage, wobei der Betrieb ein hohes Maß an Steuergenauigkeit erfordert. Beispielsweise ist es beim "Einfahren" gewisser elektronischer Geräte
und Komponenten erwünscht, die Geräte für eine vorgegebene
Zeitdauer unter bestimmter Last und bestimmten Umgebungsbedingungen zu betreiben und die Geräte für eine weitere vorgegebene Zeitdauer abzuschalten. Durch die zahlreichen, aufeinanderfolgenden, periodisch wiederkehrenden "Ein-" und
"Aus-" Zustände kann das tatsächliche Betriebsverhalten des Gerätes während seines Einsatzes simuliert und die Lebensdauer des Gerätes oder sein Verhalten unter Betriebsbedingungen experimentell ermittelt werden.
eines Gerätes oder einer Anlage, wobei der Betrieb ein hohes Maß an Steuergenauigkeit erfordert. Beispielsweise ist es beim "Einfahren" gewisser elektronischer Geräte
und Komponenten erwünscht, die Geräte für eine vorgegebene
Zeitdauer unter bestimmter Last und bestimmten Umgebungsbedingungen zu betreiben und die Geräte für eine weitere vorgegebene Zeitdauer abzuschalten. Durch die zahlreichen, aufeinanderfolgenden, periodisch wiederkehrenden "Ein-" und
"Aus-" Zustände kann das tatsächliche Betriebsverhalten des Gerätes während seines Einsatzes simuliert und die Lebensdauer des Gerätes oder sein Verhalten unter Betriebsbedingungen experimentell ermittelt werden.
Ein anderer Bereich, in dem UnterbrecherSteuerungen ausgesprochen
nützlich sind, ist die Steuerung strömender Gasbohrlöcher (Gasquellen). Um eine strömende Gasquelle in gewissen
geologischen Formationen zu erzeugen, muß die Technik des periodischen "Einschließens" des Bohrloches angewandt
werden. Das Bohrloch wird für eine vorher genau ausgewählte Zeitdauer geschlossen, damit sich genügend Druck innerhalb
des Bohrloches aufbauen kann, so daß nach dem anschließenden Öffnen des Bohrloches alle Fluide, die sich innerhalb des Bohrloches angesammelt haben, über das Förderleitungssystem ("Verkaufsleitung") ausgestoßen werden. Die Förderung durch das Bohrloch findet also nur periodisch während einer relativ kurzen Zeitdauer, beispielsweise 15 Minuten, statt, wäh-
werden. Das Bohrloch wird für eine vorher genau ausgewählte Zeitdauer geschlossen, damit sich genügend Druck innerhalb
des Bohrloches aufbauen kann, so daß nach dem anschließenden Öffnen des Bohrloches alle Fluide, die sich innerhalb des Bohrloches angesammelt haben, über das Förderleitungssystem ("Verkaufsleitung") ausgestoßen werden. Die Förderung durch das Bohrloch findet also nur periodisch während einer relativ kurzen Zeitdauer, beispielsweise 15 Minuten, statt, wäh-
Γ"
- 9 -
- 9 -
rend das Bohrloch während einer wesentlich größeren Zeitdauer, beispielsweise 4 Stunden, verschlossen bleibt. Die jeweilige
optimale Einschluß- und Förderzeit zur Förderung der größtmöglichen
Gasmenge aus einem vorgegebenen, strömenden (selbstfließenden)Bohrloch
sind für jedes Bohrloch unterschiedlich und jeder Fall muß experimentell bestimmt werden. Diese Zeiten
sind auch ziemlich kritisch. Falls ein Bohrloch nicht zu der für dieses bestimmte Bohrloch richtigen Zeit geschlossen
wird, und sei es auch nur um wenige Minuten, kann dies zu einer vollständigen "Überlastung" des Bohrloches führen. Dies
kann'das Einschließen für eine längere Zeitdauer, beispielsweise 48 Stunden, erforderlich machen, um wieder eine Förderung
zu erhalten.
Intermittierend betriebene, strömende Gasquellen können manchmal unregelmäßige Förderdruckverläufe zeigen. In einem eben
auf den "Ein"-Zustand umgeschalteten Bohrloch beginnt normalerweise der Druck zu fallen, wenn Gas ausströmt/ und er fällt
solange, bis der "Aus-" Zyklus beginnt. Manchmal fällt der
2Ö Druck zunächst ab und steigt aufgrund des Strömungsverlauf':;
im Bohrloch plötzlich wieder für eine kurze Zeit an, bevor er wieder abzufallen beginnt. In diesen Fällen wäre es wünschenswert,
den Zeitablauf des "Ein-" Betriebszustandes auf "ünterbrechnung" zu stellen und das Zählen während der Zeitdauer
des erhöhten Gasausbruches zu unterbrechen und die Förderzeit um einen Betrag zu erhöhen, der der in diesem Augenblick verfügbaren,
überschüssigen Gasmenge entspricht. Wenn andererseits der ansteigende Druck während eines "Aus-" Zyklus plötzlich für eine gewisse Zeit abfällt, bevor er wieder in Rich-
tung Förderdruck anzusteigen beginnt, ist es wünschenswert, den Zeitablauf des "Aus-" Zyklus auf "Unterbrechung" zu stellen,
um den unregelmäßigen Druckabfall zu kompensieren.
Ein bekanntes System, das viele der wesentlichen Funktionen beim intermittierenden Betrieb einer Gasquelle durchführen
kann, ist in der US-PS 4 150 721 beschrieben. Dieses System
BAD ORIGINAL
weist eine digitale Ausgabe und eine Reihe manuell betätigter
Einstellschrauben zur Wahl der gewünschten "Ein-" und "Aus-" Zeiten zum zeitweiligen Unterbrechen des Bohrlochbetriebes
auf. Obwohl dieses System eine Verbesserung gegenüber bekannten, mechanischen Unterbrechern darstellt, weist
es dennoch zahlreiche Nachteile auf. Beispielsweise erfordert dieses System die Anwesenheit eines Bedieners vor Ort,
um die mechanischen Schalter bei einer Änderung der Zykluszeiten von Hand umzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterbrecher bzw. eine periodische Zustandswechsel-Schaltung zu schaffen,
die weitgehend automatisch und außerordentlich flexibel zu betreiben ist und/oder aus der Ferne bedient werden kann.
Der erfindungsgemäße periodische Unterbrecher stellt ein
System zum periodischen (zyklischen) Unterbrechen des Betriebs eines Gerätes bzw. zum Hin- und Herschalten zwischen
einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand dar. Das System weist einen Zähler, einen Oszillator zum kontinuierlichen
Vermindern des Zählerinhalts von einem vorgegebenen Wert gegen 0, und einen programmierbaren Speicher auf, der
ein Paar frei wählbar adressierbarer Speicherplätze aufweist. Das System weist ferner Vorrichtungen zum Speichern
eines ersten Zeitwertes, der mit der Zeitdauer des ersten Zustandes verknüpft ist, in einem ersten Speicherplatz im
Speicher und eines zweiten Zeitwertes, der mit der Zeitdauer des zweiten Zustands verknüpft ist, in einem zweiten, Speicherplatz
im Speicher sowie eine Wahlschaltung (Torschaltung) zum abwechselnden Laden des ersten und des zweiten Zeitwertes
vom Speicher in den Zähler auf. Ferner weist das System Vorrichtungen auf, die dann ansprechen, wenn der Wert im
Zähler null erreicht,und die die Betriebsweise des Gerätes von einem Zustand in den anderen Zustand überführen und die
schaltung betätigen, um den mit demjenigen Zustand, in den das Gerät überführt wird, verknüpften Zeitwert vom Speicher
in den Zähler zu laden.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße System eine optische
Anzeige und Vorrichtungen zum Verbinden der Anzeige mit dem Zähler oder dem Speicher auf,um wahlweise die Inhalte des
Zählers, wenn dessen Wert geändert wird, oder während des Betriebs die Inhalte des Speichers anzuzeigen.
Der erfindungsgemäße Unterbrecher weist ein Motorventil-Alarmsystem
auf, bei dem das Ausbleiben von Druck am Ausgang des Unterbrechers zum Motorventil nach einer vorgegebenen
Zeitdauer zu einem Alarmzustand führt, bei dem der gesamte Unterbrecher abgeschaltet wird. Es sind auch mehrere
äußere Signale vorgesehen, die auf des System einwirken und den gewünschten Betriebszustand des Unterbrechers indirekt
steuern. Um die größtmögliche Flexibilität in den Ein- und Aus-Zeiten des Unterbrecherbetriebs zu ermöglichen, weist das
erfindungsgemäße System Vorrichtungen zum Wechseln des Zeitbereichs
auf, um die eingegebene Zeit entweder in Stunden/Minuten oder in Minuten/Sekunden anzugeben (anzupassen).
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in einem System zum periodischen Unterbrechen des Betriebs einer
fließenden Gasquelle bzw. dem Hin- und Herschalten zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand durch öffnen und Schließen
eines Motorventils. Dieses System weist einen mehrstelligen Zähler auf, der wahlweise entweder im Aufwärts-Zählbetrieb
(zum Programmieren) oder im Abwärts-Zählbetrieb (zum Zeitmessen)betrieben werden kann, einen
Oszillator zum Betreiben des Zählers bei einer ausgewählten Frequenz und einen programmierbaren Speicher mit einem ersten
Speicherplatz zum Abspeichern eines numerischen Zeitwertes, der mit der gewünschten Zeitdauer des Ein-Zustandes der
fließenden Gasquelle verknüpft ist, und mit einem zweiten Speicherplatz zum Abspeichern eines numerischen Zeitwertes,
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der mit der gewünschten Zeitdauer des Aus-Zustandes der fließenden Gasquelle verknüpft ist. Das System weist weiterhin
Vorrichtungen zum Programmieren des Speichers zum Abspeichern eines ausgewählten ersten Wertes im ersten Speicherplatz
und eines ausgewählten zweiten Wertes im zweiten Speicherplatz, eine erste Wahlschaltung (Torschaltung) zum
abwechselnden Laden der jeweiligen, im ersten bzw. zweiten Speicherplatz abgespeicherten Zeitwerte in den Zähler, und
eine zweite Wahlschaltung (Torschaltung) auf, die den Abwärts-Zählbetrieb
des Zählers schaltet. Eine dritte Wahlschaltung (Torschaltung) spricht an, wenn der Wert des Zählers null erreicht,
und ändert den Zustand des Motorventils und betätigt die erste Wahlschaltung, um denjenigen Zeitwert in den Zähler
einzulesen (zu laden),der mit dem Zustand verknüpft ist, in den das Motorventil überführt wird.
Die erfindungsgemäße Zustandswechsel-Schaltung kann auch derart ausgebildet sein, daß mehr als zwei Betriebszustände einer
Anlage gesteuert werden können, also z. B. Zwischenzustände zwischen dem Ein- und dem Aus- Zustand. Weiterhin kann erfindungsgemäß
der Aufwärts- und Abwärtszählbetrieb des Zählers umgekehrt werden, z.B. während der Zeitmessung eines Zustands
aufwärts und während des Programmierens abwärts gezählt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines fließenden Gasbohrloches mit einem erfindungsgemäßen Unterbrecher,
Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines fließenden Gasbohrloches mit einem erfindungsgemäßen Unterbrecher,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Anzeigetafel des erfindungsgemäßen Unterbrechers
(Zustandswechsel-Schaltung), Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäß verwendeten
Ventilsystems mit Meßgerät-Ablesewähler,
Fig. 4 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Unterbrechers,
Fig. 5 eine Darstellung der Art und Weise, in der die Fig. 6, 7, 8 und
9 zum Betrachten anzuordnen sind und
— 13 *~
Fig. 6, 7, 8 und 9 jeweils Teile eines logischen Diagramms
des erfindungsgemäßen Unterbrechers.
Fig. 1 zeigt schematisch eine fließende Gasquelle mit einem
zur Erdoberfläche 12 emporragenden Bohrloch 11. Das Bohrloch
11 ist mit einer röhrenförmigen Verrohrung 13 ausgefüttert,
die sich von der Erdoberfläche zu den geologischen Förderschichten erstreckt. Die Förderschichten, in die sich das
Bohrloch und die Verrohrung erstrecken, sind aus porösem Fels und bilden· ein unter Druck stehendes Reservoir, das
eine Mischung aus Gas, Öl und Wasser enthält. Die Verrohrurig 13 ist vorzugsweise entlang demjenigen Bereich des Bohrloches,
an den die Förderschichten anstoßen, perforiert, um den Fluidaustausch zwischen der Schicht und dem Bohrloch zu.
ermöglichen. Eine Steigrohrtour 14 erstreckt sich axial entlang der Verrohrung 13 und endet mit einer Pufferfeder mit
einem Steigrohr-Schlußstück 15. Ein Tauchkolben 16 ist innerhalb
des Steigrohres 14 angeordnet und wird vom Schlußstück 15 am Verlassen des unteren Endes des Steigrohres
gehindert. Sowohl das Steigrohr 14 als auch die Verrohrung 13 ragen vom Bohrlochkopf 17, der an der Oberfläche oberhalb
des- Bohrloches angeordnet ist, in das Bohrloch hinein. Der Bohrlochkopf 17 trägt außerdem die in die Verrohrung
13 hineinragende Steigrohrtour 14. Der Gasdruck in der Ver-
2^ rohrung wird von einem Meßgerät 30 überwacht-, das innere,
apf einen vorgegebenen Wert gesetzte Begrenzungsschalter aufweist,
die über Leitungen 19 mit dem Unterbrecherregler 18 verbunden sind. Das obere Ende des Steigrohres 14 wird von
einer Schmiervorrichtung 20 umschlossen, die den Tauchkolben 16 aufnimmt, wenn er sich in seiner höchsten Stellung
befindet. Der Gasdruck in der Verrohrung 13 wird von einem Meßgerät 21 gemessen, das ebenfalls vorher eingestellte Begrenzungsschalter
aufweist, die über Leitungen 22 mit dem
Unterbrecherregler 18 verbunden sind. 35
L J
Das Steigrohr 14 ist mit einem T-Stück 23 verbunden, das über ein Motorventil 24 zu einem Auslaßrohr 25 führt, das
mit einem Flüssigkeits-Gas-Separator 26 verbunden ist. Der Druck im Auslaßrohr 25 wird von einem Durchflußmeßgerät 27
überwacht, das ebenfalls vorher eingestellte Begrenzungsschalter aufweist, die über Leitungen 28 mit dem Unterbrecherregler
18 verbunden sind. Mit dem Ausgang des Separators 26 ist eine Ausgangsleitung (Verkaufsleitung) 29 verbunden.
Die Verkaufsleitung 29 weist eine Verjüngung 31 auf, über die ein Durchflußmesser 32 zum überwachen des Strömungsvolumens
durch die Verkaufsleitung geschaltet ist. Der Durchflußmesser 32 kann ebenfalls vorher eingestellte Begrenzungsschalter
aufweisen. Der Ausgangsdruck der Verkaufsleitung 29 wird von einem Meßgerät 33 überwacht, das obere
und untere Begrenzungsschalter aufweist, die·über Leitungen
34 mit dem Unterbrecherregler 18 verbunden sind. Die innerhalb des Separators 26 gesammelte Flüssigkeit wird über
eine Leitung 36 in einen Flüssigkeitsbehälter 35 überführt. Der Flüssigkeitspegel im Separator 26 wird von einem Pegelanzeiger
37 überwacht, der über Leitungen 38 mit dem Unterbrecherregler 18 verbunden ist, während der Flüssigkeitspegel
im Flüss'igkeitsbehälter 35 von einem Anzeiger 39 überwacht wird, der über Leitungen 41 mit dem Unterbrecherregler
18 verbunden ist.
Beim Betrieb der fließenden Gasquelle von Figur 1 wird das Motorventil 24 für eine vorgewählte Zeitdauer geschlossen
(Aus-Zeit), während der der Gasdruck innerhalb der Verrohrung 13 allmählich ansteigt, während Flüssigkeit, wie Öl und
Salzwasser, ebenfalls in das Bohrloch einsickert und sich allmählich sammelt und das Flüssigkeitsniveau innerhalb
der Verrohrung 13 ansteigt. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer hat der Gasdruck innerhalb der Verrohrung einen
ausgewählten Wert erreicht, und die angesammelte Flüssigkeit ist bis zu einem ausgewählten Niveau gestiegen, die beide
mit den maximalen Förderparametern der Bohrung überein-
L -I
stimmen. Dann wird das Motorventil 24 geöffnet und der Tauchkolben
16 wird zum oberen Ende des Steigrohres 14 in die Schmiervorrichtung 20 getrieben aufgrund der plötzlichen
Gasströmung, die auch die angesammelte Flüssigkeit durch das Steigrohr hinauf, durch das T-Stück 23, durch das Motorventil
24 und durch das Auslaßrohr 25 in den Separator 26 treibt. Im Separator 26 wird der größte Teil des Fördergases
von öl und Wasser abgeschieden, und das Gas wird durch die Verkaufsleitung 29 geführt, während das Wasser-Öl-Gemisch
über die Leitung 36 aus dem Separator entfernt und in den Flüssigkeitsbehälter ^35 überführt wird. Das Steigrohr 14
weist unmittelbar unterhalb des T-Stücks 23 eine Auslösevorrichtung 52 auf, die dem Unterbrecherregler 18 über Leitungen
53 die Ankunft bzw. die Nähe des Tauchkolbens 16 anzeigt. Ein pneumatisch gesteuertes Gasversorgungsrohr 54
ist mit dem Bohrlochkopf 17 verbunden und führt durch einen
Hochdruckregler 55, ein Filter 56 und einen Niederdruckregler 57 in den Unterbrecherregler 18. Dieses geregelte und
gefilterte Abgas wird dazu verwendet, den zum Öffnen und Schließen des Motorventils 24 erforderlichen pneumatischen
Betriebsdruck zu liefern. Der pneumatische Druck wird durch im Unterbrecherregler 18 angeordnete "Ein" und "Aus"
Solenoid-Ventile über die Steuerleitung 58 an das Motorventil 24 geliefert.
Nach einer gewissen Zeitdauer der Förderströmung aus der Gasquelle
nimmt die Gasdurchflußrate soweit ab, daß das"Einschließen" des Bohrloches erwünscht ist. Das Motorventil 24
wird dann geschlossen, damit sich der Druck innerhalb des Steigrohres über eine vorgewählte Zeitdauer wieder aufbauen
kann. Der Unterbrecherregler 18 hat die Aufgabe, das Motorventil
24 zu öffnen und die vorgewählte Zeitdauer zu überwachen, während der das Motorventil geöffnet bleiben soll,
und danach das Motorventil 24 für die vorgewählte Zeitdauer, während der das Bohrloch geschlossen sein soll, wieder zu
schließen. Der Unterbrecherregler 18 steuert also den
L J
intermittierenden "Ein-" und "Aus-" Betriebszustand des Fördergassystems von Fig. 1.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Kontrolltafel des Unterbrecherreglers
18. Die Schalttafel weist eine flache Frontplatte 42 auf, in die eine vierstellige Flüssigkristallanzeige
43 eingelassen ist. Zusätzlich zu den vier Stellen ist auf der Anzeige 43 Platz für eine Doppelpunktanzeige 44
und eine Dezimalpunktanzeige 45 vorgesehen. Der Gasdruck aus der fließenden Gasquelle wird zunächst geregelt und danach
dazu verwendet, die pneumatische Kraft zum öffnen und Schließen
des Motorventils 24 zu liefern (vgl. Fig. 1). Ein Druckmeßgerät 46 kann entweder zur Überwachung des Leitungsdrucks
oder zum Regeln des Versorgungsdrucks verwendet werden. Das Betätigen des Drei-Weg-Kippventils 48 wählt die Funktion des ·
Druckmeßgerätes 46. Das Zwei-Weg-Kippventil 47 schaltet den Versorgungsdruck zum Solenoid-Ventil und damit den Unterbrecherregler
ab. Auf der Schalttafel 42 ist auch ein Feld von sechs durch Berühren zu betätigenden Membranschaltern 49 angeordnet,
die zum Programmieren und Betätigen des Unterbrecherreglers 18 verwendet werden. Hinter der Abdeckplatte 51
sind mehrere Batterien (Größe D) angeordnet, die die Versorgungsspannung für den Unterbrecherregler 18 liefern. Wie aus
Fig. 2 ersichtlich, ist die Anordnung der Komponenten auf der Frontplatte des Unterbrecherreglers derart vorgenommen,
daß eine vollständige Abdichtung des Instrumentengehäuses und damit eine vollständig gasdichte Umhüllung gegeben ist.
In Fig. 3 ist die Schaltanordnung dargestellt, durch die das Druckmeßgerät 46 zur überwachung sowohl des Versorgungsdruckes
als auch des Ausgangsdruckes des pneumatischen Betätigungssystems verwendet.wird. Die Gasversorgung vom Regler 57 mit
einem Druck von etwa 25 bis 30 psi (etwa 175 bis 210 kPa) ist über eine Leitung 62 mit dem Dreiweg-Kippventil 61 zur
^5 wahlweisen Meßgerätanzeige verbunden. Die Versorgungsleitung
des Reglers ist über ein Zweiweg-Kippventil 64 auch mit dem
Der Ausgang des Solenoidventils 6? ist über die Leitung 65
mit dem Kippventil 61 verbunden
Solenoidventil 63 verbunden ./Eine Ausgangsleitung 66 enthält
auch einen normalerweise geschlossenen Druckschalter 67, der zur überwachung des Ausgangsdruckes des Solenoidventils
mit dem Unterbrecherregler 18 rückverbunden ist. Wenn sich das Zweiweg-Kippventil 64 in der geschlossenen Stellung und
das Dreiweg-Kippventil 61, wie gezeigt, in der äußersten linken Stellung befindet, ist das Solenoidventil 63 nicht
in Betrieb, und das Druckmeßgerät 46 zeigt den Versorgungsdruck an. Wenn sich das Zweiweg-Kippventil bzw. Aus-Ein-
Kippventil 64 in der Durchflußstellung befindet, zeigt das Meßgerät 46 immer noch den Versorgungsdruck an, wenn sich das
Dreiweg-Kippventil 61 zur Wahl der Meßgeräteanzeige in seiner äußersten linken Stellung befindet. Wenn jedoch das Ventil
in seine äußerste rechte Stellung bewegt wird, zeigt das Meßgerät 46 den Ausgangsleitungsdruck der pneumatischen Versorgungsleitung
66 an.
In Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen elektronischen
Unterbrechersystems dargestellt. Eine 12 Volt-Versorgungsbatterie 71 ist mit einem üblichen 5 Volt-Regler
verbunden und liefert die Spannung für die gesamte Elektronik einschließlich des Moduls 73 mit der Steuerlogik und
dem Interface (der Schnittstelle) mit den Kontrollschaltern 49.
Die 12 Volt-Batterie 71 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 74 auch mit einer Solenoidventil-Dreifachschaltung 75
. verbunden, an der ein Speicher/Kippkondensator 76 anliegt.
Die Solenoidventil-Treiber-Schaltungen 75 liefern wahlweise
einen . «
du / Versorgungsstromstoß entweder an die Ein-Spule 77 oder
an die Aus-Spule 78. Die Erregung der Ein-Spule 77 liefert den Steuergasdruck, um das Motorventil 24 (vgl. Fig. 1) zu
betätigen, und, bei dieser Ausführungsform, zu öffnen. Die Erregung der Aus-Spule 78 liefert ebenfalls den Steuergasdruck,
um die Stellung des Motorventils 24 zu ändern und, bei dieser Ausführungsform, das Motorventil zu schließen.
- 18 -
Eine Oszillator-Zeit-Basis 79 wird von einem Kristall 81 gesteuert und liefert die Oszillations- und Zeitgeberimpulse
über die Schaltwege 82 und 83 an die Steuerlogik 73 und
von dieser zurück. Zwei Bereichswahlschalter 84 und 85 werden zur Wahl der Zeitbereiche sowohl für den Ein- als auch für
den Aus-Zyklus verwendet. Es kann also für die beiden vom Unterbrecher 18 gesteuerten Ein- und Aus-Zeitzyklen entweder
ein Stunden/Minuten-Bereich oder ein Minuten/Sekunden-Bereich gewählt werden. Die Oszillator-Zeit-Basis 79 ist
weiterhin mit einem vierstelligen Aufwärts/Abwährts-Zähler verbunden, der über die Leitung 87 und 88 mit der Steuerlogik
73 in Verbindung steht. Der Zähler 86 kann über einen Datenbus 91 wahlweise derart geschaltet werden, daß er entweder
Dateninformation an den programmierbaren Speicher 89 übermittelt oder von diesem empfängt. Der Bus 91 ist weiterhin
über einen wahlweise betriebenen Businverter (Buswandler) mit einem Anzeige-Decoder/Treiber 93 verbunden. Der Businverter
92 wird lediglich benötigt, um Informationen direkt vom Speicher 89 und nicht vom Zähler 86 anzeigen zu lassen, und
wird von der Steuerlogik 73 über die Leitung 90 angesteuert. Der Decoder/Treiber 93 steuert die vierstellige Anzeige 43
über den Bus 94. Der Zähler 86, der Speicher 89 und der Anzeige-Decoder/Treiber
93 sind zusätzlich untereinander über einen Zeichentaktbus ... (taktweise arbeitenden Bus) 95 miteinander
verbunden, um Daten taktweise hin- und herschieben zu können. Das Feld der membranartigen Kontrollschalter 49
ist über einen Datenbus 96 mit dem Modul 73, das die Kontrollschalter-Schnittstelle
und die Steuerlogik enthält, verbunden. Weiterhin sind in Fig. 4 mehrere externe Eingaben 97
vorgesehen, die über die Signalaufbereitungsschaltung 98 gekoppelt und über den Datenbus 99 mit der Steuerlogik 73
verbunden sind.
Durch die Kontrollschalter (Steuerschalter) 49 kann eine entweder in Stunden/Minuten oder in Minuten/Sekunden gewählte
"Ein"-Zeit über die Steuerlogik 73 in den Speicher 89 eingegeben werden, so daß ein vorgewählter Wert der "Ein"-Zeit
im Speicher 89 abgespeichert ist. Ebenso kann eine vorgewählte "Aus"-Zeit, ebenfalls entweder in Stunden/Minuten oder
in Minuten/Sekunden, über die Steuerlogik 73 in den Speicher
89 eingelesen werden. Die Programmierung der Einschaltzeit
wird dadurch vorgenommen, daß zunächst ein bestimmter Programmschalter des Feldes 49 berührt und danach der "Ein"-Zeitschalter
solange betätigt wird, bis der Zähler 86 soweit hochgelaufen ist, daß die gewünschte Einschaltzeit auf der
Anzeige dargestellt ist. Während dieses Vorgangs ist der Zähler 86 mit dem Speicher 89 verbunden und die gewünschte
Zeit wird automatisch gespeichert. Die Programmierung der Ausschaltzeit wird ebenfalls dadurch vorgenommen, daß
zunächst der Programmschalter und danach der "Aus"-Zeitschalter solange betätigt wird, bis der Zähler 86 soweit hochgelaufen
ist, daß die gewünschte Ausschaltzeit auf der Anzeige dargestellt ist. Nach Beendigung der Programmierung wird der
Stopp/Laden-Schalter gedrückt und zunächst über einen "Periodenwechsel "-Schalter entweder die "Ein"-Zeit oder die "Aus"-Zeit
gewählt. Nach dem Drücken eines Startknopfes auf dem Feld 49 nimmt das System den zunächst (ursprünglich) gewählten
Zustand ein und beginnt zu zählen. Dies erfolgt dadurch, daß , beispielsweise die Information über die Einschaltzeit
vom Speicher 89 in den Zähler 86 geladen und dann abwärts bis O gezählt wird. Wenn die Zählrate O erreicht, schickt
die Steuerlogik 73 ein Signal an die Solenoid-Ventil-Treiber 75, die das Motorventil in den "Aus"-Zustand überführen. Danach
wird die Information über die Ausschaltzeit vom Speicher 89 in den Zähler 86 geladen, und das Abwärtszählen (der
Countdown -beginnt für den^"Aus"-Zyklus. Wenn die Zählrate
erreicht, schickt die Steuerlogik ein Signal an die Solenoidventil-Treiber 75, die den Zustand des Motorventils auf
"Ein" ändern, worauf der Zyklus wiederholt wird. Die Information des Zählers 86 bzw. seine aktuelle Stellung wird während
des Countdowns laufend auf der Anzeige 43 angezeigt.
Das Drücken eines Zykluswechselschalters im Feld 49 bewirkt,
daß der Unterbrecher von jedem beliebigen Zustand, in dem
L J
er sich zu diesem Zeitpunkt befindet, zugleich in den ent-
daß wieder gegengesetzten Zustand umschaltet, und/der Zähler/mit der mit
diesem Zustand verknüpften Zeit geladen/ Ebenso bewirkt das Drücken eines Stopschalters im Feld 49, daß das System zu
zählen aufhört, ohne den Zykluszustand 2u ändern. Im Feld 97
sind weitere Eingaben, wie obere und untere Druckbegrenzungsschalter und ein Zustandsprüfschalter für das Motorventil,
enthalten, und werden über- den Bus 99 in die Steuerlogik 73 eingelesen, so daß diese externen Parameter von der Steuerlogik
73 während des 'Betriebs berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise nach Ablauf von 32 Sekunden nach einem Signal
kein Steuerdruck vorliegt, führt das Ausbleiben der Motorventilsteuerung zu einem sofortigen Abschalten des gesamten
Systems und zu einem Alarmzustand.
In Fig. 5 ist die Art und Weise dargestellt, in der die Fig.
6, 7,8 und 9 angeordnet werden sollen, damit sie ein schematisches Diagramm der erfindungsgemäßen elektronischen
Unterbrechersteuerung ergeben, deren.Blockdiagramm in Fig. 4
dargestellt ist.
Die Oszillator/Zeit-Basis 79 von Fig. 6 weist einen Kristall-•
gesteuerten Oszillator 81 mit einem Kristall 100 auf, der über einem Invertierverstärker 101 und einem Rückkopplungswiderstand
102 liegt. Ein Kondensator 103 liegt vom Eingang des Verstärkers 101 an Erde, während ein Kondensator 104 vom
Ausgang des Verstärkers an Erde liegt. Der Ausgang des kristallgesteuerten Oszillators 81 ist mit dem Taktsignaleingang
eines ersten Ripple-Zählers (primäres Zählsystem mit mehreren in Serie geschalteten Flip-Flops) 105 verbunden.
Die Ausgangsfrequenz des Oszillators 81 beträgt vorzugsweise
etwa 32,768 kHz, wodurch ein 64 Hz-Signal am Q -Ausgang des
14 Ripple-Zählers 105 erzeugt wird. Der Q -Ausgang des Zählers
105 ist mit dem Taktimpulseingang eines zweiten Ripple-Zählers 106 verbunden. Der Zähler 105 kann beispielsweise
ein RCA-Modell 4020 Zähler sein, während der Zähler 106 bei-
- 21 -
spielsweise ein RCA-Modell CD4O24 Zähler sein kann. Das
Q1-Ausgangssignal des Zählers 106 weist eine Frequenz von
1 Hz auf und ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 107, einem Eingang eines NICHT-UND (NAND)-Gatters 108 und einem
4 5 6 Eingang eines UND-Gatters 109 verbunden. Die Q , Q , Q und
Q -Ausgänge des Zählers 106 sind mit den vier Eingängen des NICHT-UND-Gatters 120 verbunden. Der Ausgang des NICHT-UND
Gatters 120 ist über einen Inverter 11O mit einem Eingang
eines ODER-Gatters 111 verbunden, dessen Ausgang mit dem
Reset-(Rücksetz-)Eingang.des Zählers 106 verbunden ist. Der
andere Eingang des ODER-Gatters 111 ist mit dem Reset-Eingang des Zählers 105 verbunden, sowie mit der TRF1-Leitung
des Übergangs-Flip-Flops 112, des Ein-Aus-Flip-Flops 113
und der Unterbrechungs-Steuerungs-Flip-Flops 114 und 115.
Der Ausgang des Inverters 110 ist weiterhin mit einem Eingang
des ODER-Gatters 116 verbunden, dessen anderer Eingang
mit dem Ausgang des UND-Gatters 107 verbunden ist. Der andere Eingang des UND-Gatters 107 ist mit dem Ausgang eines
ODER-Gatters 117 verbunden, dessen einer Eingang über einen
Widerstand 118 mit einem ersten Bereichswahlschalter 84 und dessen anderer Eingang über einen Widerstand 119 mit
einem zweiten Bereichswahlschalter 85 verbunden ist. Die andere Seite des Bereichswahlschalters 84 ist mit der TE. Leitung,
die vom Ein-Aus-Flip-Flop 113, vom Unterbrechungssteuerungs-Flip-Flop
114 und vom Ein-Aus-überwachungs-Flip-Flop
121 herführt, sowie der Sole.noidventil-Treiberschältung
75 verbunden/ Die andere Seite des Bereichswählschalters 85
7m y
ist mit der T„. ^Leitung, die vom Ein-Aus-Flip-Flop 113,
£ι1Π
vom Unterbrechungs-Steuerungs-Flip-Flop 115 und vom Ein-Aus-Überwachungs-Flip-Flop
122 herführt, sowie der Soienoidventil-Treiberschaltung
75 verbunden. Wenn der Wahlschalter 84 sich in der geöffneten Stellung, befindet, wird die EinZeit
des Unterbrechers in Stunden und Minuten auf der Anzeige 43 angegeben, und wenn der Schalter 84 geschlossen ist,
wird die Ein-Zeit des Unterbrechers in Minuten und Sekunden angegeben. Wenn der Bereichswahlschalter 85 geöffnet ist,
wird die Aus-Zeit des Unterbrechers in Stunden und Minuten
L ' J
ORIGINAL
angegeben, während, wenn der Schalter 85 geschlossen ist, die Aus-Zeit des Systems in Minuten und Sekunden angegeben
wird. Der Ausgang des ODER-Gatters 116 ist mit einem Ausgang eines UND-Gatters 123 verbunden, dessen anderer Eingang mit
dem Ausgang eines NICHT-ODER-(NOR-)Gatters 124 verbunden ist.
Der Ausgang des UND-Gatters 123 ist mit einem Eingang eines ODER-Gatters 125 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem
Ausgang eines UND-Gatters 126 verbunden ist, dessen beide
Eingänge mit den Ausgängen des ODER-Gatters 127 bzw. des UND-Gatters 128 verbunden sind. Ein Eingang des UND-Gatters
128 ist mit der PRGM-Leitung verbunden, während der andere
mit der READ-(LSEN-)Leitung verbunden ist.
Der Ausgang des UND-Gatters 128 ist über einen Widerstand 129 und eine Diode 131 mit dem Eingang eines Inverters 132
verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ODER-Gatters 127 verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem 64 Hz-Sig-
nal von Q des Zählers 105 verbunden ist. Ein Zeit-Kondensator
133 liegt über dem Eingang des Inverters 132. Der Ausgang des ODER-Gatters. 125 bildet die CLK-Leitung, die mit
dem Taktimpulseingang des Zählers 86 verbunden ist, und diesem, wie nachstehend erläutert, Impulse mit einer von drei
wählbaren Impulsraten,entweder 1 Hz, 1 pro Minute oder 64 Hz, liefert. Ein Eingang des NICHT-Oder-Gatters 124 ist mit
der PAUSE-Leitung vom ODER-Gatter 134 verbunden, das zum
PAUSE-(Unterbrechungs-)Steuersystem 135 gehört, während am anderen Eingang des NICHT-ODER-Gatters 124 die STOP-Leitung
vom STOP-Flip-Flop 136 liegt.
Wenn der Oszillator 81 mit 32,768 KHz läuft, erzeugt der Q -
14 Ausgang des Zählers 105 ein 64 Hz-Signal, während der Q Ausgang
ein 0,5 Hz-Signal erzeugt. Der Q -Ausgang des Zählers 106 erzeugt ein 1 Hz-Signal, während die Ausgänge über die
Leitungen Q4, Q5, Q6 und Q7 in das NICHT-UND-Gatter 120
schließlich ein Ausgangssignal von 60 Hz erzeugen, das über den Inverter 110 und das ODER-Gatter 111 gekoppelt wird, um
1 - 23 -
den Zähler 106 zurückzusetzen. Somit wird ein Signal mit einer Frequenz von 1 pro Minute (0,0l66 Hz) an einem der
Eingänge des ODER-Gatters 116 angelegt. Wenn die PRGM-Leitung hoch ist, wenn also eine Spannung anliegt, wird einer
der Eingänge des UND-Gatters 128 angeregt. Wenn die READ-Leitung
hoch ist, wird der andere Eingang des UND-Gatters 128 angeregt. Die PRGM-Leitung ist hoch, sobald der Programmschalter
195 des Feldes 49 betätigt wird, das Programm-Relais 137 betätigt und das System durch Hochzählen des
Zählers 86 auf die Eingabe der Information über die Einschaltest .
zeit oder Ausschaltzeit vorbereitet/ Die READ-Leitung ist
immer dann hoch, wenn entweder der Ein-Schalter 193 oder dor
Aus-Schalter 194 des Feldes 49 betätigt ist. Der Ausgang des UND-Gatters 128 ist nur hoch, wenn sowohl PRGM als auch READ
hoch sind. Wenn der Ausgang des Gatters 128 hoch ist, wird
ein Signal mit einer Frequenz von 64 Hz über die CLK-Leitung des ODER-Gatters 125 in den CLK-Eingang des Zählers 86 eingekoppelt,
und zwar nach der Zeitverzögerung durch den RC-Kreis
129, 133. Ein periodisches Berühren des Ein-Knopfes oder des Aus-Knopfes vergrößert also den hohen CLK-Eingang
des Zählers 86 um eine Einheit (Minuten oder Sekunden) pro Berührung. Wenn jedoch die READ-Leitung dadurch, daß der
Ein- oder Aus-Schalter gedrückt gehalten wird, langer als . 1 Sekunde betätigt wird, schwingt der RC-Kreis mit dem Widerstand
129 und dem Kondensator 133 aus und legt das Ausgangssignal an den Inverter 132, wodurch das 64 Hz-Signal als
Taktimpuls über das ODER-Gatter 127, das UND-Gatter 126 und das ODER-Gatter 125 an den Zähler 86 gelegt wird. Die
Abklingzelt des RC-Kreises mit dem Widerstand 129 und dem Kondensator 133 beträgt etwa 1 Sekunde, so daß durch unterbrochenes
Berühren entweder des Ein- oder des Ausschalters während des Programmierens der Zählerinhalt jeweils
um eine Einheit erhöht werden kann. Wenn jedoch der Zählerinhalt schneller erhöht werden soll (der Zähler schneller
vorwärts zählen soll), bewirkt das Niederdrücken entweder des Ein- oder Ausschalters für mehr als 1 Se-
L -J
BAD ORIGINAL
künde, daß der Zählerinhalt mit einer Rate von 64 Hz zunimmt.
Wenn entweder an der STOP-Leitung oder an der PAUSE-Leitung,
die mit den jeweiligen Eingängen des NICHT-ODER-Gatters
verbunden sind, ein Signal anliegt, wird der Ausgang des UND-Gatters 123 außer Kraft gesetzt, so daß keine Taktimpulse
von der Oszillator/Zeit-Basis 79 an den Zähler 86 geliefert werden.
Die vier Leitungen A, B, C und D des binär codierten, dezimalen
Eingang/Ausgang-Tores {I/O-Tores) 152 des Zählers 86
sind über den Datenbus 91 mit dem A, B, C und D Eingang
des Speichers 89 verbunden. Als Speicher 89 kann beispielsweise ein Modell 74C89 64 bit-Speicher, wie von National
Semiconducter Corporation hergestellt, verwendet werden.
Eine der Eigenschaften des Speichers 89 besteht darin, daß der Ausgang des Speichers invertiert wird, beispielsweise zu
ABCD. Wenn Information vom Speicher 89 zur
Anzeige an den Anzeige Decoder/Treiber 93 geliefert wird, muß
die Information zunächst durch einen Businverter 92 geführt
werden. Wenn jedoch Information direkt vom Ausgangstor 152
des Zählers 86 an den Anzeige Decoder/Treiber 93 überführt wird,wird der Businverter 92 außer Kraft gesetzt. Die vier
binär codierten, dezimalen Leitungen ABCD sind vom I/O-Tor
152 des Zählers 86 über den Datenbus 91 sowohl mit dem Eingang 155 als auch mit dem Ausgang 1-56 des Speichers 89
und über den Businverter 92 mit dem Eingang des Anzeige-Decoder/Treibers 93 verbunden. Der Businverter 92 weist vier
Exclusiv- ODER-Gatter 138f 139, 141 und 142 auf. Ein Eingang
von jedem der Exclusiv-ODER-Gatter ist über einen Inverter
143 mit dem Eingang des NICHT-UND-Gatters 215 verbunden.
Während des Zählens des Systems wird der abnehmende Inhalt des Zählers 86 direkt auf der Anzeige 43 angezeigt. Während
des Zählens ist die READ-Leitung niedrig,-wodurch der Ausgang
des NICHT-UND-Gatters 215 hoch und dadurch der Ausgang
des Inverters 143 niedrig wird, was jedes der ODER-Gatter 138 bis 142 unwirksam macht. Dadurch wird auch der Businver-
• .1 If
ter 92 unwirksam gemacht (außer Kraft gesetzt) und invertiert
nicht, wenn Information direkt vom Zähler 86 an den Anzeige-Decoder/Treiber 93 geliefert wird. Wenn jedoch während
des Zählbetriebs der Zähler 86, wie vorstehend beschrie-
5. ben, abwärts zählt und der Ein- oder Aus-Zeitschalter betätigt
wird, .wird der Ausgang 156 des Speichers 89 über den
Gußinverter 92 an den Anzelge-Deeoder/Treiber 93 angekoppelt,
da dann die READ-Leitung hoch ist und der Ausgang des Inverters 143 ebenfalls hoch ist.
Während aller Betriebsfunktionen des Systems, außer beim Programmieren und wenn die Ein- oder Aus-Zyklusschalter
während des Zählens betätigt werden, bleibt die READ-Leitung niedrig und der Businverter 92 ist unwirksam, so daß
die Daten direkt vom Ausgang 152 des Zählers 86 zum Anzeige-DeGoder/Treiber
93 transferiert werden. Der Zähler 86 enthält weiterhin vier Zeichen-Taktleitungen (Strobe-Leitungen)
DS1, DS2, DS3 und DS4, die jeweils über Inverter 143, 144,
145 und 146 mit den Zeichen-Takteingängen DS1 ■? DS2, DS3 und
DS4 des Anzelge.-Deooder/Treibers 93 verbunden sind. Auf diese Weise wird die Information in den Zähler 86 eingetaktet
und aus diesem abgetastet. Der Zähler 86 weist weiterhin einen CLR-Eingang auf, mit dem der Zählerinhalt gelöscht
wird, einen ÜP/DN (Auf/Ab)-Eingang, der regelt, ob der Zähler
aufwärts oder abwärts zählt, und eine LC-Leitung, die das Laden des Zählers 86 vom Speicher 89 regelt. Die LC-Leitung
ist mit der TRF2-Leitung des Transfer 2 Flip-Flop 148 verbunden. Der Ö-Ausgang des Zählers 86 ist mit einem Eingang
eines NICHT-ODER-Gatters 149 verbunden, dessen Ausgang über ein ODER-Gatter 151 mit dem Dateneingang des Transfer
2 Flip-Flop 148 verbunden ist. Der andere Eingang des NICHT-ODER-Gatters 149 ist mit der TRF1-Leitung vom Ein-Aus-Flip-Flop
113 und vom Transfer 1 Flip-Flop 112 verbunden. Der
O-Ausgang des Zählers erzeugt immer dann eine Signalanzeige, wenn der Zähler nach dem Abwärtszählen O erreicht.
L -I
Der Zähler 86 weist einen dreistufigen Eingang auf. Der LC (load command, Ladebefehl)-Eingang kann entweder hoch
(+5V) oder niedrig (OV) sein oder einen Zwischenwert (+2,5V) einnehmen. Der LC-Eingang des Zählers 86 befindet sich normalerweise
beim Zwischenwert (2,5V). Wenn die LC-Leitung hochgezogen wird, werden die am BCD I/O-Tor 152 anstehenden Daten
in den Zähler 86 geladen. Wenn die LC-Leitung heruntergezogen wird, zählt der Zähler 86 in seiner normalen Betriebsweise
weiter, aber das Ausgangstor 152 wird unwirksam gemacht, so daß der Zählerinhalt nicht mehr angezeigt wird.
Durch dieses Merkmal des Zählers kann der Datenbus 91 von der Anzeige des Zählerinhalts entlastet werden, so daß er
zur Anzeige von Daten aus dem Speicher verwendet werden kann, während der Zähler weiter zählt, oder auch für andere Zwecke.
je nach dem, welcher der Schalter 84 und 85 geschlossen ist,
beträgt die CLK-Eingabe des Zählers 86 entweder eine Eingabe pro Minute oder eine Eingabe pro Sekunde.
Wenn 'der Zähler von einer programmierten Zeit abwärts zählt
und 0 erreicht, wird die Ö-Leitung niedrig und macht damit einen Eingang des NICHT-ODER-Gatters 149 ebenfalls niedrig.
Der andere Eingang des NICHT-ODER-Gatters 149, die TRF1-Leitung, ist bereits niedrig, so daß ein Ausgangssignal
durch das NICHT-ODER-G.atter 151 erzeugt wird, und den
Transfer 2 Flip-Flop 148 aktiviert/ so daß nach dem darauffolgenden Eintreffen eines DS4 Zeichentakt-Signals der
Transfer 2 Flip-Flop 148 getaktet (hoch) wird. Das (Hoch)-Setzen des Transfer 2 Flip-Flops macht die TRF2-Leitung
hoch,, die ihrerseits den Transfer 1 Flip-Flop 112 (hoch) setzt, wodurch die TRF1-Leitung hoch wird.,Wenn TRF2
hoch geht, wird dieses Signal an die LC-Leitung des Zählers 86 angelegt und die Daten werden vom Speicher 89 in den Zähler
86 geladen. Ein über das ODER-Gatter 153 geführtes Signal auf der PRGM-Leitung oder der EMG-Leitung sperrt die Transfer
1 und Transfer 2 Flip-Flops sowohl im Programm- als auch im Alarmzustand. Wenn die TRF2-Leitung vom Transfer 2 Flip-Flop
- 27 -
148 hoch geht, wird der Ausgang des NICHT-ODER-Gatters 149
niedrig und entfernt das Signal vom Dateneingang des Transfer 2 Relais, so daß nach dem darauffolgenden Eintreffen
eines DS4 Zeichen-Taktimpulses das Transfer 2 Relais 148 zurückgesetzt wird. Das Zurücksetzen des Transfer 2
Relais 148 beseitigt den Hoch-Zustand der Dateneingabe des Transfer 1 Relais 112, so daß es danach beim nächsten Eintreffen
eines DS4 Zeichen-Taktimpulses zurückgesetzt wird.
Wenn die TRF2-Leitung niedrig wird, wird die Ö-Leitung wieder
hochgetastet, wodurch ein (unendlich) periodisch wiederkehrender Übertragungszyklus verhindert wird.
Der Speieher 89 funktioniert derart, daß wenn die Speicheraktivierleitung
. M , und die Schreibaktivierleitung WE,
Ί5 nach unten gezogen (niedrig gemacht) werden und eine Adresse
über die vier bit Adresseneingabe 154 an den Speicher gegeben wird, der Speicher in dieser Adresse diejenigen Daten
speichert, die am Speichereingangstor 155 erscheinen. Der Speicher 89 wird dadurch gelesen, daß M niedrig geschaltet
wird, während W E hoch gelassen wird, wobei eine Adresse an der Leitung 154 steht. An den Ausgangsleitungen 156 wird
ein invertierter Ausgang ABCD erzeugt. Der Speicher 89
wird über die Zeichen-Taktsignale auf den Leitungen DS2, DS3, DS4 und durch das T -Signal adressiert. Die Speicherkontrolle
(-steuerung) erfolgt zwischen jedem der Zeichen-Taktsignale vom Zähler durch die Kontrollschaltung (Steuerschaltung)
157. Dieser Schaltkreis weist ein NICHT-UND-Gatter 158 mit vier Eingängen auf, dessen vier Eingänge mit
den Leitungen DS4, DS3, DS2 bzw. DS1 vom Zähler 86 verbunden sind. Der Ausgang des NICHT-ÜND-Gatters 158 ist zeitweise
über einen Kondensator 162 und einen Widerstand 163 kapazitiv mit den Eingängen der NICHT-ÜND-Gatter 159 und
gekoppelt und zeitweise über einen Transistor L.C.-gekoppelt (Drosselkupplung). Die Basis des Transistors
164 ist über einen Widerstand 165 mit der PRGM-Leitung gekoppelt und damit ebenfalls mit dem UP/DN (Auf/Ab)-Eingang
L J
■j des Zählers verbunden. Die PRGM-Leitung ist weiter mit dem
anderen Eingang des NICHT-UND-Gatters 161 verbunden, während
der andere Eingang des NICHT-UND-Gatters 159 mit dem Ausgang
des Transfer 1 Flip-Flops 112 über ein ODER-Gatter 161 ver-
5' bunden ist, dessen anderer Eingang mit der REÄD-Leitung verbunden,
ist. Die Funktion der Speicherkontrollschaltung 157
besteht darin, M und W E -Signale in Form sehr kurzer
"Xl X. Xl
Impulse während der Übertragungszyklen und M -Impulse mit
eil
voller Impulsweite während der Speicheranzeige Funktionen zu liefern.
Der Anzeige-Decoder/Treiber 93 in Figur 7 ist ein Treiber mit BCD-Sieben-Segment-Flüssigkristallanzeige. Beispielsweise
arbeitet ein Decoder/Treiber, Modell 7211 IPL, Hersteller Intersill Corporation zufriedenstellend. Der Anzeige-Decoder
/Treiber 193 erhält Eingabe im BCD-Format über den mit einem mit Vier-bit-E.ingang 168 verbundenen Datenbus
91. Die Daten für die am wenigsten signifikante (bedeutsame) Ziffer (Zeichen) 171 der Anzeige 43 werden über einen Bus
mit sieben Leitungen transportiert. Die Dateninformationen für das Segment mit der nächst-signifikanten Ziffer 173 werden
über einen Bus 174 mit sieben Leitungen transportiert. Die Daten für die signifikanteste«Ziffer 175 werden über einen
Bus 176 transportiert, während die Daten für die zweit signifikanteste Ziffer 177 über einen Bus 178 transportiert
werden. Der Anzeige-Decoder/Treiber 93 weist weiterhin einen Taktsignal-Eingang 179 für die Zeichen (Ziffer)-Taktsignale
DS1, DS2, DS3 und DS4 auf, so daß die Information zwischen dem Dateneingang 168 und den· Bussen 172, 174, 176 und 178
in der richtigen Reihenfolge abgetastet (getaktet) wird. Der Anzeige-Decoder/Treiber
93 weist einen eigenen Rückwandplatinen (back plane) Oszillator auf, dessen Feinabstimmung über einen Kondensator
181 erfolgt. Das Rückwandplatinen - Oszillatorsignal ist vom Treiber 93 aus mit einem Eingang eines Exclusiv-ODER-Gatters
182 verbunden, dessen anderer Eingang als X-Leitung mit dem Ausgang des ODER-Gatters 183 (vgl. Fig. 8) verbunden
L · -I
— 29 —
ist und mit einem Alarmfall, wie einem Ausfall des Motorventils
verknüpft ist. Somit liegt ein Ausgangssignal des Exclusiv-ODER-Gatters 182 am b.p._(Rückwandplatinen-)
Eingang der Anzeige 43 an und invertiert die Phase der Rückwandplatinen -Frequenz, so daß alle Ziffern der Anzeige
simultan blinken und damit eine Alarmsituation, wie einen Ausfall der Motorventilsteuerung oder zu niedrige Batteriespannung,
anzeigen. Der Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters ist derart geschaltet, daß er den Dezimalpunkt 45 mit der
Frequenz des Rückwandplatinen -Oszillators erleuchtet und aufblinken läßt, wenn das System sich im Ein-Zeitzyklus befindet.
Ein Eingang des Exclusiv-ODER-Gatters 185 ist mit dem Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 182 verbunden, während
der andere mit der T -Leitung verbunden ist. Der Ausgang des · Exclusiv-ODER-Gatters 186 ist derart geschaltet, daß er den
Doppelpunkt 44 beleuchtet. Einer seiner Eingänge ist mit der Frequenz des Rückwandplatinen -Oszillators und der andere
mit dem Ausgang des NICHT-UND-Gatters 108 verbunden, so daß
der Doppelpunkt 44 bei allen Betriebsbedingungen außer der STOP-Bedingung des Systems, in der der Doppelpunkt 44 konstant
beleuchtet ist, mit einer Frequenz von 1 Hz blinkt. Das NICHT-UND-Gatter 108 wird an einem Eingang von einem 1 Hz-.
Signal von der Oszillator-Zeitbasis 79 und am anderen Eingang von einem STOP-Signal betätigt. Ein Signal vom NICHT-UND-Gatter
108 auf der Y-Leitung treibt den Eingang des Exclusiv-ODER-Gatters 186 und steuert damit die Funktion des Doppelpunktes
44.
Die membranartigen, berührungsempfindlichen Steuerschalter
49 von Fig. 9 haben folgende Funktionen:
Der Schalter links außen ist ein Start/Wiederaufnähmeschalter
191, der nächste Schalter ist ein Zykluswechselschalter .192, der nächste ist ein "Ein"-Zeitschalter 193, der nächste
ein "Aus-". Zeitschalter 194, der nächste ein Programmschalter
195 und der Schalter rechts außen ein Stop/Laden-Schalter
196. Jeder Schalter ist über einen Widerstand 197 mit der
L J
positiven 5 Volt-Spannungsquelle und über einen Kondensator 198 mit Erde verbunden. Der Startschalter 191 ist weiterhin
mit dem Eingang eines Inverters 201 verbunden, dessen Ausgang die START-Leitung ist, die mit Takteingang des STOP-Flip-Flops
136, dem Reset-Eingang des Motorventilausfall-Flip-Flops
202 und mit einer Seite des variablen Potentiometers 203 verbunden ist. Wenn das System angehalten wird,
erzeugt ein niedriges Signal (O-Signal),das vom Schalter 191
am Eingang des Inverters 201 anliegt, ein hohes Signal (1-Signal) am Takteingang des STOP-Flip-Flop 136 und setzt damit
den STOP hoch und die STOP-Leitung niedrig. Das hohe Signal am Ausgang des Inverters 201, der START-Leitung,
liegt am Reset- .{Rücksetz-) Eingang des Relais-Flip-Flops 202, das auf einen Ausfall der Motorventilsteuerung anspricht.
Dadurch wird dieser Flip-Flop zurückgesetzt, falls das System zuvor als Folge eines Ausfalls der Motorventilsteuerung
gestoppt wurde und dadurch das Relais 202 gesperrt wurde. Das Potentiometer 203 ist die Einstellung für
die Auslösung der Anzeige, daß die Batterie schwach ist, so daß, wenn die'START-Leitung hoch ist, sie auch diese Anzeige,
daß die Batterie schwach ist, am Ausgang des Inverters 204 löscht, falls das System aus diesem Grunde vorher gestoppt
wurde. Falls einer der Eingänge des ODER-Gatters 205,
entweder vom Flip-Flop 202 für den Ausfall der Motorventilsteuerung oder vom Inverter 204, tief ist, wird der Ausgang
dieses ODER-Gatters auf die EMG-Leitung hoch, das System
wird gestoppt und ein Alarmzustand auf der Anzeige erzeugt-.
Das Drücken des Zykluswechselschalters 192 macht den Eingang
des Inverters 206 tief, so daß dessen Ausgang hoch ist, und den Wechsel-Flip-Flop 207 taktet. Der Dateneingang des Flip-Flops
207 ist mit der EMG-Leitung verbunden, so daß der Flip-Flop 207 außer Betrieb gesetzt wird, falls sich das System
in einem Alarmzustand befindet. Falls hier noch kein Alarmzustand
existiert, erzeugt ein hohes Signal auf der Taktleitung zum Flip-Flop 207 ein hohes Signal auf der CHG-Leitung,
fc m · * t>
Γ - 31
die rait einem Eingang des ODER-Gatters 151 {vgl. Fig. 6}
und mit dem Reset-Eingang des Ein/Aus-Überwachungs-Flip-Flops
121 und 122 verbunden ist. Das am Eingang des ODER-Gatters 151 anliegende CHG-Signal betätigt den Transfer 2
Relais-Flip-Flop 148 und den Transfer 1 Flip-Flop 112 bewirkt
einen Wechsel von einem Ein-Zyklus zu einem Aus-Zyklus oder
umgekehrt. Wenn die CHG-Leitung hoch ist, werden auch die beiden Ein/Aus-Überwachungs-Flip-Flops 121 und 122 zurückgesetzt
(niedrig gesetzt) , falls sie zuvor hoch waren. Όαι>
Schließen des "Ein-". Zeitschalters 193 macht den Eingang des Inverters 208 niedrig, dessen Ausgang mit einem Eingang des
ÖDER-G.atters 209 verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Gatters 210 verbunden ist. Der Ausgang des
UND-Gatters . 110 ist die READ-Leitung, die an einen Eingang
des ODER-G.atters 211 gekoppelt ist, dessen Ausgang mit
einem Eingang des UND-Gatters 212 verbunden· ist. Der Ausgang des UND-Gatters 212 ist mit einem ODER-Gatter 213 verbunden
und erzeugt T -Signal, wenn dieser'Ausgang hoch ist, und
ein T —Signal an die D-Leitung des Adressiereingangs 154 des Speichers 89, wenn dieser Ausgang niedrig ist. Ein
niedriges Signal am Eingang des Inverters 208 erzeugt weiterhin ein hohes Signal an einem der Eingänge des UND-Gatters
210 über das ODER-Gatter 209. Wenn das System nicht im tibertragungsbetrieb ist, wenn also die TRF1-Leitung hoch ist,
wird ein hohes READ-S.ignal über das ODER-Gatter 211 in den
Eingang des UND-Gatters 212 eingekoppelt, so daß, falls der andere Eingang des UND-Gatters 212 (aufgrund des Setzens des
Flip-Flop 214) ebenfalls hoch ist, ein hohes Signal auf die T_ -Leitung gekoppelt wird, das den Dezimalpunkt 45 der Anzeige
43 über das Exclusiv- ODER-Gatter 185 beleuchtet. Ein hohes Signal auf der READ-Leitung vom UND-Gatter 210 wird
an den READ-Eingang des UND-Gatters 128, auf einen Eingang
eines NICHT-UND-Gatters 215 und über den Inverter 143 als I-Leitung auf den Businverter 92 gekoppelt. Wenn das System
im Zählbetrieb ist und der "Ein"-Zeitschalter betätigt wird,
ist die I-Leitung hoch, der Businverter 92 wird inaktiviert
L -I
- 32 -
und erlaubt die direkte Anzeige der Daten aus dem Speicher 89 auf der Anzeige 43. Wenn das System im Programmbetrieb
ist und der "Ein"-Zeitschalter betätigt wird, ist die I-Leitung niedrig, der Inverter 92 wird außer Kraft gesetzt und
die Daten direkt vom Zähler 86 angezeigt. Wenn das T -Signal hoch ist, wird es vom Inverter 217 invertiert, wodurch
T niedrig wird und eine 0 auf der "D"-Adresse auf der Speicheradressierung 154 ,des Speichers 89 erzeugt wird,
wodurch der erste mit einem numerischen "Ein"-Zeitwert ver— knüpfte Speicherplatz im Speicher adressiert wird.
Das Drücken des "Aus-" Zeitschalters 194 macht den Eingang des Inverters 216 niedrig, so daß ein hohes Signal in den
Eingang des ODER-Gatters 209 eingekoppelt wird und ebenfalls ein hohes Signal auf der READ-Leitung als Ausgang des UND-Gatters
210 erzeugt wird. Das hohe Signal auf dem Ausgang des Inverters 216 setzt weiterhin den Flip-Flop 214, so
daß dessen Ausgang, der an einem Eingang des UND-Gatters
212 anliegt, niedrig ist. Deshalb erzeugt der niedrige Ausgang des UND-Gatters 212, der am Eingang des ODER-Gatters
213 anliegt, ein niedriges Signal auf der T -Leitung und
über den Inverter 217 ein hohes Signal auf der T -Leitung. · on
Wenn das T -Signal hoch ist, liegt eine 1 an der "D"-Adresse
der Speicheradressierung 154 des Speichers 89 an und adressiert den zweiten Speicherplatz im Speicher, der mit einem
numerischen "Aus-" Zeitwert verknüpft ist. Ein hohes Signal auf der READ-Leitung wird über den Inverter 143 eingekoppelt
und erzeugt ein hohes Signal auf der I-Leitung und setzt den Businverter 92 außer Kraft, so daß der Ausgang
des Speichers 89 direkt auf der Anzeige 43 angezeigt wird. Wenn das System im Programmierbetrieb ist und der "Aus"-Zeitschalter
betätigt wird, ist die I-Leitung niedrig und deaktiviert den Inverter 92, so daß die Daten direkt vom
Zähler 86 der Anzeige erscheinen.
35
35
Der Ausgang des Programmschalters 195 ist auf einen Eingang
eines NICHT-ODER-G.atters 217 geschaltet, dessen anderer Eingang mit der EMG-Leitung verbunden ist. Der Ausgang des
NICHT-ODER-Gatters 217 ist mit einem Eingang eines ODER-Gatters
218 verbunden, dessen Ausgang über einen Inverter 219 auf der CLR-Leitung liegt. Der Ausgang des NICHT-ODER
Gatters 217 ist weiterhin mit dem Eingang zum Setzen eines
Programm-Flip-Flops 137 verbunden. Der PRGM-Leitungsausgang des Flip-Flop 137 ist mit einem Eingang des ODER-Gatters
211, einem Eingang des ODER-Gatters 153, einem Eingang des
UND-Gatters 128, dem ÜP/DN (Auf/Ab)-Eingang des Zählers 86, dem Widerstand 165 und einem Eingang des NICHT-UND-Gatters
161 verbunden, der PRGM-Ausgang des Programm-Flip-Flop 137
ist mit dem Dateneingang des STOP-Flip-Flop 136 und mit
Ί5 einem Eingang eines NICHT-UND-Gatters 215 verbunden. Der
andere Eingang des NICHT-UND-Gatters 217 kommt von der EMG-Leitung,
so daß im Falle eines Alarmzustands keine Programmierung durchgeführt werden kann. Der Flip-Flop 214 ist ein
READ-ON-(Lesen/Ein-) Flip-Flop, der durch Betätigen des "Aus-" Schalters 149 gesetzt und durch Betätigen des "Ein-"
Schalters 193 zurückgesetzt wird. Somit kann das System, wie gewünscht, sowohl im Einschaltzyklus als auch im Ausschaltzyklus
durch Betätigen des geeigneten Schalters programmiert werden. Beim Programmieren kann, sobald der Programmschalter
mit 195 gedrückt ist, entweder der "Ein-" Zeitzyklus oder der "Aus-"Zeitzyklus adressiert werden. Die
Einschaltzeit wird durch Drücken des Schalters 193 und Zurücksetzen des Flip-Flop 124 adressiert, wodurch ein hohes
Ausgangssignal an der T -Leitung erzeugt, die Dezimalstel-
™ Ie 45 beleuchtet und der geeignete Abschnitt des Speichers
89 aufgrund des "O"-Signals (niedrig) auf der D-Leitung der Speicheradresse 154 adressiert wird. Der Ausschaltzeitzyklus
wird durch Drücken des Schalters 194 adressiert, durch den der Flip-Flop 214 gesetzt wird, so daß ein hohes Sig-
Or
nal auf der T —Leitung erzeugt wird und ein "T"-Signal
(hoch) an der "D"-Leitung der Speicheradresse 154 anliegt,
L J
: "1
- 34 -
so daß der andere Abschnitt des Speichers 89 adressiert und die Dezimalstelle 45 nicht beleuchtet wird.
Programmieren
5
5
Beim Programmieren des Systems werden die Bereichswahlschalter
84 und 85 derart gesetzt, wie es für die jeweiligen Einschalt- und Ausschaltzeiten gewünscht wird. Ein vorgegebener
Wert wird folgendermaßen in dem Zähler 86 und dem Speicher 89 geladen: Das Drücken des Programmschalters
setzt den STOP-Flip-Flop 136 und macht die PRGM-Leitung
hoch, die die UP/DN-(Auf/Ab-)Leitung des Zählers 86 schaltet
, so daß der Zähler aufwärts zählt. Vorausgesetzt, daß zunächst die Einschaltzeit programmiert werden soll,
liegt jedes Mal, wenn der "Ein-" Zeitschalter 193 gedrückt wird, ein hohes Signal am ODER-Gatter 209 und am UND-Gatter
210 und erzeugt ein hohes Signal am Ausgang der READ-Leitung, das zusammen mit dem hohen Signal auf der
J PRGM-Leitung ein hohes Signal am Ausgang des UND-Gatters
! 20 128 erzeugt '(vgl. Fig. 6). Das hohe Signal am Ausgang des
UND-Gatters 128 liegt an einem Eingang des UND-Gatters an, dessen anderer Eingang ein hohes Signal vom Ausgang des
ODER-Gatters 127 erhält, so daß ein hohes Signal an einem Eingang des Takt- ODER-Gatters 125 anliegt, wodurch die CLK-Leitung
des Zählers bei jedem Druck auf den "Ein-" Zeitschalter
193 um einen Schritt erhöht wird. Durch das hohe Signal auf der TQn-Leitung liegt ein niedriges Signal (O-Signal)
am "D"-Eingang der Speicheradressierung 154 des Speichers 89, und der Wert des Zählers 86 wird gleichzeitig in den
•!0 UinschaLüzclt-Abiichnltt äo.r. SpeLchnrs 89 geladen. Falln dor
Zähler schneller als um jeweils einen Schritt pro Druck auf den "Ein-" Zeitschalter 193 erhöht werden soll, wird der
Schalter ständig niedergedrückt gehalten. Wenn der Ausgang des UND-Gatters 128 länger als 1 Sekunde, der Abklingzeit des
RC-Gliedes 129/133, hoch ist, liegt ein 64 Hz-Signal über
dem ODER-Gatter 127, dem UND-Gatter 126 und dem CLK- ODER-
3116613
Γ - 35*- '
Gatter 125 und erhöht den Zähler- und Speicherinhalt um 64 Schritte pro Sekunde.
Beim Programmieren der Einschaltzeit wird dann der "Aus-" Zeitschalter 194 gedrückt, wodurch ein hohes Signal auf
der T -Leitung erzeugt und ein hohes Signal ("1") am "D"-Eingang der Adressierung 154 des Speichers 89 anliegt,
wodurch der Wert für die Ausschaltzeit in den "Aus-" Zeit-Abschnitt
des Speichers 89 geladen wird. Immer, wenn der Aus-Schaltzeitschalter 194 berührt wird, werden der Zähler 86
und der Speicher 89 gleichzeitig erhöht. Wenn der Zähler 86 schneller als um einen Schritt pro Berührung erhöht werden
soll, wird der Schalter 194 länger als 1 Sekunde ständig niedergedrückt und der Zähler wird, wie nachstehend beschrieben,
mit einer Rate (Frequenz) von 64 Hz erhöht.
Die Zeitwerte sowohl für die Einschaltzeit als auch für die Ausschaltzeit sind in die geeigneten Abschnitte des Speichers
89 geladen. Um den Unterbrecher-Zeitäblauf des Systems
zu starten, muß bestimmt werden, ob mit einem Einschaltzyklus oder einem Ausschaltzyklus begonnen werden soll.
Falls beim letzten Programmieren der Ausschaltzyklus vorlag und der Betrieb mit dem Einschaltzyklus begonnen werden
soll, erzeugt', das Drücken des Zykluswechsel-Schalters einen hohen Ausgang auf der CNG-Leitung vom Wechsel-Relais
auf einen Eingang des ODER-Gatters 151 und bewirkt einen Zustandswechsel im Transfer 2 Relais 148 und im Transfer 1
Relais 112,die vom Ausschaltzyklus in den Einschaltzyklus
wechseln. Weiter wird der Zähler 86 mit den programmierten Daten, die im Speicher abgespeichert sind und dem Einschaltzeitzyklus
entsprechen, geladen. Bei einer Transfer-Operation (im Übertragungsbetrieb) erzeugendieÜbertragungs-Relais
148 und 112 ein TRF1-Signal über das ODER-Gatter 166
durch das NICHT-UND-Gatter 159 und ziehen die Speicherfreiga-
L -J
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- 36 -
be M nach unten (niedrig), so daß Daten aus den Ausgängen 156 des Speichers 89 ausgegeben und in die Eingänge 152 des
Zählers mit dem Auftreten jedes der Zeichen-Taktsignale DS1 bis DS4 eingetaktet werden. Der Zähler 86 weist einen eigenen
internen Oszillator auf, der, wenn der Zähler in Betrieb ist, die Taktsignale in der Reihenfolge der Zeichentakte
DS4, DS3, DS2 und Dsl liefert. Sobald die Daten in den Zähler 86 geladen sind, werden die Transfer-Flip-Flops 112
und 148 zurückgesetzt. Die UP/DN-Leitung des Zählers ist normalerweise niedrig, so daß der Zähler außer beim Programmieren
normalerweise von einem gegebenen Wert abwärts zählt.
Zykluszeit und automatischer Zyklenwechsel .
Sobald die gewünschte Zykluszeit in den Zähler 86 geladen ist, wird der Start-Wiederaufnahme-Schalter 191 gedruckt,
der den STOP-F.lip-Flop 136 zurücksetzt, und der Zähler beginnt
vom vorgegebenen Zeitwert rückwärts auf O zu zählen. Wenn der Zähler 0 erreicht, erscheint ein niedriges Signal
auf der Ö-Leitung des Zählers 186, das über das NICHT-ODER-Gatter
149 und das ODER-Gatter 151 übertragen wird, wodurch eine weitere Übertragungs-Operation durchgeführt und der Zustand
des Transfer 2-Relais 148 und des Transfer 1-Relais geändert wird. Das .hohe Signal auf der TRF1-Leitung ist mit
dem Taktsignaleingang des Ein/Aus-Flip-Flop 113 verbunden und ändert dessen Zustand. Der T -Ausgang des Flip-Flop 113
ist mit der Basis eines Transistors 222 über einen Kupplungskondensator 223 und einen Zweigwxderstand 224 verbunden.
Ein hohes Eingangssignal auf der T -Leitung wird über den Transistor 222 eingekoppelt und betreibt einen Transistor
225, der einen Strompfad für das Ein-Solenoid 77 liefert und dieses Solenoid betreibt. Das Ein-Solenoid 77 liefert den
Druck zum Betrieb des Motorventils 24 (vgl. Fig. 1). Umgekehrt wird ein hohes Signal auf der T -Leitung des Ein/Aus-Flip-Flop
113 über einen Kondensator 226 und einen Widerstand 227 an die Basis eines Transistors 228 gekoppelt, der
L J
- 37 mit der Basis eines Transistors 229 verbunden ist. Wenn die
T - Leitung hoch ist, liefert der Transistor 229 einen on
Strompfad für das Aus-Solenoid 78, das das Motorventil 24
schließt (vgl. Fig. 1). Im gleichen Augenblick, in dem der Ein/Aus-Flip-Flop 113 von einem Zustand in einen anderen
schaltet, schaltet er somit gleichzeitig die Solenoide 77 und 78 in den gewünschten Zustand.
Beide Solenoid-Treiber-Transistoren 229 und 225 sind mit ihren Emittern mit einer +12 Volt-Spannungsquelle verbunden
und schalten mit einer Periode in der Größenordnung von 5Ö ms zur Versorgung der Solenoide. Kurz nach dem Schalten
kehren die betroffenen Kondensatoren 223 und 226 in einen vollständig geladenen Zustand zurück und stabilisieren den
aktivierten Treiber wieder.
Am Ende des Einschaltzyklus" und nach dem Schalten des
Transfer 2-Flip-Flops 148, so daß TRF2 in einem hohen Zustand
ist, wird die LC-Leitung des Zählers 86 ebenfalls hoch, so daß der Zähler 86 zum erneuten Laden mit im Speicher
89 gespeicherten Daten, die dem "Aus-" Zeitzyklus entsprechen, bereit ist. Ein hohes Signal auf der T -Leitung
vom Ein/Aus-Flip-Flop 113 ist mit einem Eingang des NICHT-ODER-Gatters
2 31 verbunden, das ein niedriges Signal am Eingang des ODER-Gatters 213 erzeugt. Das hohe Signal am Ausgang
des Inverters 217 beleuchtet die Dezimalstelle 45 über das Exclusiv-ODER-Gatter 185, und setzt eine "1" auf die
"D"-Leitung des Adressierers 154, so daß der richtige Abschnitt des Speichers 189 ,adressiert wird und die Ausschalt-Zykluszeit
aus dem Speicher 89 über das Eingangs/Ausgangstor 152 in dem Zähler 86 geladen wird. Die Daten über die
Ausschaltzykluszeit ,aus dem Speicher 89 werden synchron mit dem Auftreten der Taktsignale aus dem internen Oszillator
des Zählers 86 in den Zähler 86 geladen. Wenn die Daten vom Speicher 89 in den Zähler 86 eingetaktet werden, liegen die
Zeichen-Taktsignale ebenfalls an den Eingängen der vier
L J
* * te * a, « v
- 38 -
Eingangsgatter. Die Transfer 2 und Transfer 1 Flip-Flops 148 und 112 werden mit dem zweiten bzw. dritten Auftreten
des DS4-Zeichen-Taktsignals wieder zurückgesetzt. Der erste DS4-Zeichen-Taktimpuls setzt die Flip-Flops 112 und 148 für
die Zähler-Ladeoperation.
Die Transfer 1 und Transfer 2 Flip-Flops 148 und 112 sind
nur für den kurzen Zeitraum des Übergangs zwischen dem Ende eines Zählvorgangs und dem Laden von Information in den
Zähler vor Beginn eines zweiten Zählvorgangs eingeschaltet. Die Transfer-Flip-Flops werden unmittelbar nach dem Laden
der Information abgekoppelt, bis zu einem nachfolgenden Countdown (Zählvorgang) und einer Ruckstell-Operation. Der
Transfer 1 Flip-Flop 112 arbeitet beim Zurücksetzen nach dem Transfer 2 Flip-Flop 148, so daß ein hohes Signal auf
der TRF1-Leitung das NICHT-ODER-Gatter 149 in Betrieb hält,
bis das Laden der Daten abgeschlossen ist. Beim Auftreten des zweiten DS4-Zeichen-Taktimpulses nach dem Ladevorgang
wird der Transfer 2-Flip-Flop 148 zurückgesetzt, wodurch
beim darauffolgenden dritten Auftreten eines DS4-Zeichen-Taktimpulses
auch der Transfer 1-Flip-Flop 112 zurückgesetzt werden kann.
STOP
25
25
Der Ausgang des Stop/Laden-Schalters 196 ist mit einem Eingang eines Exclusiv- ODER-Gatters 220 verbunden, dessen
anderer Eingang mit einer positiven 5 V-Quelle verbunden ist, um als Inverter zu wirken. Der Ausgang des
Exclusiv- ODER-Gatters 220 ist mit einem Eingang eines JDDER-Gatters
221 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 218 verbunden ist. Der Ausgang des
ODER-Gatters 221 ist mit dem Reset- (Rückstell-). Eingang des STOP Flip-Flop 136 verbunden. Ein hohes Signal auf dem
Ausgang des Exclusiv-ODER-Gatters 220 setzt einerseits den
Programm-Flip-Flop 137 zurück und erzeugt damit ein hohes
3116613
Signal auf das PRGM-Leitung, andererseits passiert das Hoch
auf dem Ausgang des Gatters 220 durch das ODER-Gatter 221 und setzt den STOP-Flip-Flop 136, da PRGM hoch ist. Das Setzen
des STOP-Flip-Flop 136 liefert ein hohes Signal auf der STOP-Leitung, das am Eingang des NICHT-ODER-Gatters
anliegt und den Durchgang von Signalen von der Zeitbasis zum Taktsignaleingang des Zählers 86 sperrt und damit das System
von einem weiteren Betrieb abhält.
überlagerung (Vorrang) externer Signale
Nachfolgend ist angenommen, daß das System sich im "Aus-" Zyklus befindet, und ein Ereignis, wie das Schließen eines
Schalters 97A, das beispielsweise den richtigen Druck in der Verrohrung anzeigt, in Form eines Hi LMT-Signals durch
einen Inverter 232 mit Obergrenze zu einem UND-Gatter 233 durchläuft. Solange, wie ein CLR-Signal anliegt, solange
also tatsächlich kein STOP oder kein Programmierschritt vorliegt, passiert das Signal über das UND-Gatter 233, setzt
den Ein/Aus-Flip-Flop 113, erzeugt ein hohes Signal auf der T -Leitung und schaltet das System "Ein". Ähnlich wird das
Auftreten einer Bedingung, bei der das System eine Untergrenze seines Betriebszustandes erreicht, vom Schalter 97B über
den Inverter 234 an einen Eingang eines ODER-Gatters 235
durchgeschaltet. Wenn ein hohes Signal auf der EMG-Leitung liegt, das eine Alarmbedingung anzeigt, oder wenn ein solches
Signal vom Inverter 234 kommt, wird der Ein/Aus-Flip-Flop 113 vom Ausgang des ODER-Gatters 235 zurückgesetzt und schaltet
das System auf "Aus".
Der Ausgang des Obergrenzen-Inverters 232 ist mit einem Eingang
des UND-Gatters 301 des Unterbrechungssteuerungs-Flip- °° Flop 114 verbunden. Der Ausgang des Untergrenzen-Inverters
234 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 302 verbunden, des-
sen anderer Eingang mit dem Ausgang des Unterbrechungs-Steuerungs-Flip-Flop
115 verbunden ist. Wenn ein Hi LIM-Signal
erscheint/ nach dem das System in den "Ein-Zyklus eingetreten ist, verweilt, die Unterbrechungs-(Pausen-) Bedingung
solange wie dieses Hi LIM-Signal im Ein-Zyklus vorliegt.
Wenn ein Lo LIM-Signal nach dem Eintritt des Systems in einen "Aus"-Zyklus erscheint, verweilt die Unterbrechungsbedingung
solange, wie dieses Lo LIM-Signal im "Aus"-Zyklus vorliegt.
10
10
Wenn das T -Signal hoch ist, wird der Unterbrechungs-Steuerungs-Flip-Flop
114 nach dem Auftreten eines Hi LIM-Signals
hochgetastet. Ein hohes Signal wird am Ausgang des UND-Gatters 301 erzeugt als Antwort auf das Hi LIM-Signal und das
hohe Ausgangssignal des Unterbrechungs-Steuerungs-Flip-Flop
114, das als hohes Unterbrechungssignal über das ODER-Gatter
134 ausgekoppelt wird und den abwärts zählenden Zähler 86 unterbricht. Die Unterbrechung der "Pause" dauert fort bis
zur Beendigung des Hi LIM-Signals. Wenn das T ' -Signal hoch ist, wird der Unterbrechungssteuerungs-Flip-Flop 115 nach
dem Auftreten eines Lo LMT-Signals hochgetastet. Am Ausgang des UND-Gatters 302 wird ein hohes Signal erzeugt als Antwort
auf das Lo LIM-Signal und das hohe Ausgangssignal des Unterbrechungssteuerungs-Flip-Flop 115, das über das ODER-Gatter
134 als hohes "Pause"-Signal eingekoppelt wird.
Der Motorventil-Programmschalter 300 ist mit einem Signalanpassungskreis
98 verbunden, der einen Widerstand 236, einen Kondensator 237 und einen Inverter 238 aufweist. Die Funktion
dieses Schaltkreises besteht darin, das Ausgangssignal des Schalters 300 zu "säubern", so daß ein sehr sauberes Eingangssignal
an die Elektronik des Systems geliefert wird. Der Motorventil-Programmschalter 300 weist einen normalerweise geschlossenen
Druckschalter auf, der den Ausgangsdruck des Reg-
Γ - 41 -
lers überwacht, so daß, falls innerhalb 32 Sekunden nach
der Erregung des "Ein"-Solenoids der Schalter 300 nicht auf Grund eines Ansteigens des Reglerausgangsdrucks öffnet, der
geschlossene
/ Schalter 300 ein hohes Signal auf den Datenexngang des Motor-
/ Schalter 300 ein hohes Signal auf den Datenexngang des Motor-
ventilausfall-Flip-Flops 202 setzt. Der andere Eingang des
UND-Gatters 241 ist über den Kondensator 242 und einen Widerstand 243 mit'der T -Leitung verbunden. Nach dem Ablauf von
on
32 Sekunden nach dem Beginn eines "Ein"-Zeitzyklus wird ein
Signal an den Eingang des UND-Gatters 241 gelegt und taktet (schaltet) das Motorventil-Ausfallrelais 202. Das den Ausfall
der Motorventilsteuerung anzeigende Signal wird vom Flip-Flop 202 an einen Eingang eines UND-Gatters 109 gekoppelt,
dessen anderer Eingang mit einem 1-Sekunden-Signal
vom Q -Ausgang des Zählers 106 verbunden ist. Ein hohes Signal
vom UND-Gatter 109 wird durch das ODER-Gatter 183 gekoppelt und erregt das Exclusiv-ODER-Gatter 182, das die
Rückwandplatinen -Zyklusfrequenz mit einer Rate von 1 Zyklus pro Sekunde abwechselnd invertiert und nicht invertiert und
bewirkt, daß die Anzeige 43 als Alarmanzeige an- und ausgeht.
Das den Ausfall der Motorventilsteuerung anzeigende Relais 202 kann nur durch Drücken des Startschalters 191 zurückgesetzt
werden.
Sowohl die Kontrollschalter 49 als auch die Kombination
aus Anzeige und Anzeige-Decoder/Treiber können an einem entfernten
Ort angeordnet sein, und die Daten können von den Elementen des Systems über Übertragungsleitungen an die
Steuerung geliefert und von dieser empfangen werden. Die 12 Leitungen, die den Schaltkreis von Fig. 7 mit dem übri-
gen System verbinden, und die Schalterausgangsleitungen von Fig. 9 können das System aus der Ferne programmieren, betreiben
und überwachen (Remote-Betrieb). Somit können, aufgrund der vollkommen flexiblen, elektronischen Steuerungen
des erfindungsgemäßen Unterbrechers, mehrere von einer zentra-35
len Rechenanlage oder einer zentralen Überwachungseinheit
gesteuerte Unterbrecher betrieben werden.
Claims (15)
1.1 Periodische Zustandswechsel-Schaltung, insbesondere
zum periodischen Unterbrechen oder Umschalten des Betriebs einer Anlage zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand,
gekennzeichnet durch
(a) einen Zähler (86),
(b) einen Oszillator (79, 81) zum kontinuierlichen Verringern des Zählerinhalts von einem bestimmten Wert gegen o,
(c) einen programmierbaren Speicher (89) mit mindestens zwei
wahlweise adressierbaren Speicherplätzen,
(d) eine Eingabeschaltung zum Abspeichern eines ersten,
mit der Zeitdauer des .ersten Zustandes verknüpften Zeitwertes
im ersten Speicherplatz des Speichers (89) und zum Abspeichern eines zweiten, mit der Zeitdauer
des zweiten Zustandes verknüpften Zeitwertes im zweiten Speicherplatz des Speichers (89),
(e) eine Torschaltung zum abwechselnden oder wahlweisen Laden
des ersten und zweiten Zeitwertes vom Speicher (89) in den Zähler (86) und
(f) eine Zykluswechselschaltung, die beim Erreichen des Wertes O durch den Zählerinhalt den Betriebszustand der
Anlage vom einen Zustand in den anderen Zustand wechselt und die Torschaltung betätigt, um den mit dem neuen Betriebszustand
verknüpften Zeitwert vom Speicher (89) in den Zähler (86) zu laden.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (a) eine optische Anzeige (43) und
(b) eine übertragungsschaltung (91, 93, 95) zum Verbinden
der Anzeige (43) mit dem Zähler (86) zur Anzeige des sich ändernden ZählerInhalts.
3. Schaltung nach einem der -Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zähler (86) bidirektionell ist und " die Eingabeschaltung folgende Bestandteile aufweist:
(a) einen Programmschalter (195),
(b) einen ersten Zustandsschalter (193)',
(c) einen zweiten Zustandsschalter (194) ,
(d) eine Programmier schaltung, die beim Betätigen .des
Programmschalters (195) den Zähler (86)
in den Aufwärts-Zählbetrieb schaltet, den Zählerinhalt
löscht und den Oszillator (79, 81) unterbricht, (e) eine erste Einleseschaltung, die beim Betätigen des
Programmschalters (195) und des ersten Zustandsschalters (193) den ersten Speicherplatz des Speichers
(89) mit dem Zähler (86) verbindet, um kontinuierlich den Zählerinhalt empfangen und abspeichern zu
können,
(f) eine erste Aufwärts-Zählschaltung die beim Betätigen
des ersten Zustandsschalters (193) den
Zählerinhalt erhöht,
(g) eine zweite Einleseschaltung, die beim Betätigen des
Programmschalters (195) und des zweiten Zustandsschal-
ters (194) den zweiten Speicherplatz des
Speichers (89) mit dem Zähler (86) verbindet, um konti-
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nuierlich den Zählerinhalt empfangen und abspeichern zu können, und
(h) eine zweite Aufwärts-Zählschaltung, die beim Betätigen
des zweiten Zustandsschalters (194) den Speicherinhalt erhöht.
4. Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
(a) einen Startschalter (191),
(b) eine Startschaltung, die beim Betätigen des Startschalters (191) und entweder des ersten Zustandsschalters
(193) oder des zweiten Zustandsschalters (194)
den Zähler (86) in den Abwärts-Zählbetrieb schaltet, den Zeitwert vom entsprechenden ersten
oder zweiten Speicherplatz des Speichers (89) in den Zähler (86) lädt und die Oszillator-Unterbrechungsschaltung
sperrt.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Aufwärts-Zählschaltung
folgende Bestandteile aufweisen:
(a) einen zweiten, mit einer ausgewählten Frequenz laufenden Oszillator (81, 105),
(b) Einrichtungen, die bei jedem Betätigen des ersten
oder zweiten Zustandsschalters (193, 194) den Zähler-
inhalt um eine Einheit erhöhen, und
(c) Einrichtungen, die beim Betätigen dieser Schalter (193, 194) über eine vorgegebene Mindestzeit hinaus den
zweiten Oszillator (81, 105) mit dem Zähler (86) verbinden und den Zählerinhalt mit der ausgewählten Fr e-
quenz des zweiten Oszillators (81, 105) erhöhen.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
(a) einen Zykluswechsel-Schalter (192), 35
(b) eine Wechselschaltung, die beim Betätigen des Zyklus-
■ wechsel-Schalters (192) den Betriebszustand der Anlage
von einem Zustand in■den anderen Zustand umschaltet und
die Torschaltung betätigt, die den mit dem neuen Betriebszustand der Anlage verknüpften Zeitwert vom Speicher
(89) in den Zähler (86) lädt.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche T bis 6, gekennzeichnet
durch
(a) einen Stopschalter (196) ,
(b) eine Stopschaltung, die beim Betätigen des Stopschalters
(196) den Oszillator (79, 81) unterbricht. 10
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
eine Unterbrechungsschaltung (97, 98, 300), die bei einer Fehlfunktion der Anlage den Betriebszustand ändert
und den Oszillator (79, 81) unterbricht.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet
durch eine Alarm-Torschaltung, die auf den Betriebszustand
der Anlage anspricht und Elemente (44,45,46)
der optischen Anzeige (43) anregt, die den Betriebszustand der Anlage anzeigen.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schalter (191 bis 196) durch Berüh-25
rung betätigte Membranschalter sind.
11. System zum periodischen Umschalten des Betriebszustandes
einer strömenden Gasquelle zwischen einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand durch öffnen und
Schließen eines Motorventils (24) ,gekennzeichnet durch
(a) einen mehrstelligen, wahlweise aufwärts oder abwärts zählenden Zähler (86),
(b) einen Oszillator (79, 81), der den Zähler (86) mit einer ausgewählten Frequenz betreibt,
(c) einen programmierbaren Speicher (89) mit einem ersten
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Speicherplatz zum Äbspeicher eines mit der gewünschten
Einschaltdauer der strömenden Gasquelle verknüpften numerischen Zeitwertes und einem zweiten Speicherplatz
zum Abspeichern eines mit der gewünschten Ausschaltdauer der strömenden Gasquelle verknüpften numerischen Zeitwertes,
(d) eine Eingabeschaltung zum Abspeichern eines vorgegebenen ersten Zeitwertes im ersten Speicherplatz und eines vorgegebenen
zweiten Zeitwertes im zweiten Speicherplatz des Speichers (89),
(e) eine Einlese-Tprschaltung zum abwechselnden oder wahlweisen
Laden der im ersten und im aweiten Speicherplatz des Speichers (89) abgespeicherten Zeitwerte in den
Zähler (86),
(f) eine Start-Tprschaltung, die den Zähler (86) in den Abwarts-Zählbetrieb
schaltet und
(g) eine Zykluswechsel-Torschaltung, die beim Erreichen des
Wertes 0 durch den Zählerinhalt den Betriebszustand des Motorventils (24) umschaltet und die Einlese-Torschal-
- tung betätigt, um den mit dem neuen Betriebszustand des Motorventils (24) verknüpften Zeitwert in den Zähler
(86) zu laden.
12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
(a) eine mehrstellige optische Anzeige (43) und
(b) eine Anzeigeschaltung (91, 93, 95) zum wahlweisen Verbinden
der Anzeige (43) entweder mit dem Zähler (86) oder mit dem Speicher (89) zur Anzeige der darin befindlichen,
sich ändernden „numerischen Werte.
13. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingabeschaltung folgende Bestandteile aufweist:
(a) einen durch Berührung betätigbarenProgrammschalter (195)
(b) einen durch Berührung betätLgbarenEin-Schalter (193) , ·
(c) einen durch Berührung betätigbaren Aus-Schalter (194),
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(d) eine Programmier-Torschaltung, die beim Betätigen des
Programmschalters (195) die Start-Torschaltung sperrt und den Oszillator (79, 81) unterbricht,
(e) eine erste Einleseschaltung, die nach dem Betätigen des Programmschalters (195) und beim Betätigen des Ein-Schalters
(193) den Speicherinhalt löscht und den ersten Speicherplatz des Speichers (89) mit dem Zähler (86) und
der optischen Anzeige (43) verbindet, um den Speicherinhalt kontinuierlich empfangen, abspeichern und anzeigen
zu können,
(f) eine erste Aufwärts-Zählschaltung, die beim Betätigen
des Ein-Schalters (193) den Zählerinhalt solange erhöht,
bis der ausgewählte erste, mit der gewünschten Einschaltdauer des Motorventils (24) verknüpfte numerische Zeitwert
auf der Anzeige (43) erscheint,
(g) eine zweite Einleseschaltung, die nach dem Betätigen des Programmschalters (195) und beim Betätigen des Aus-Schalters
(194) den Speicherinhalt löscht und den zweiten Speicherplatz des Speichers (89) mit dem Speicher
(86) und der optischen Anzeige (43) verbindet, um den
Zählerinhalt kontinuierlich empfangen, abspeichern und anzeigen zu können, und
(h) eine zweite Aufwärts-Zählschaltung, die beim.Betätigen des Aus-Schalters (194) den Zählerinhalt solange, erhöht,
(h) eine zweite Aufwärts-Zählschaltung, die beim.Betätigen des Aus-Schalters (194) den Zählerinhalt solange, erhöht,
bis der ausgewählte, mit der gewünschten Ausschaltdauer des Motorventils (94) verknüpfte numerische Zeitwert
auf der Anzeige (43) erscheint.
14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeich-
net durch
(a) eine Drucküberwachungsvorrichtung (97 A,B,300) zur Überwachung
des Gasdrucks der Motorventilsteuerung und
(b) eine Alarmschaltung (98, 99, 73) die bei einem Fehlverhalten
des Ausgangs- Gasdruckes den Betriebszustand
des Motorventils (24) ändert, den Oszillator (79, 81)
unterbricht und ein optisches Signal zur Anzeige dieses Fehlverhaltens erzeugt.
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15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet
durch
(a) Druckschalter (97) zur überwachung des Gasdrucks in der
Bohrloch-Verrohrung (13), die ein oberes bzw. unteres Grenzsignal erzeugen, wenn der Ausgangsdruck einen vorgegebenen
oberen bzw. unteren Grenzwert erreicht,
(b) eine erste Unterbrechungsschaltung, die im Einschaltzustand
des Motorventils (24) anspricht, wenn das obere Grenzsignal nacheinander aufhört und wieder erzeugt wird,
und den Oszillator (79, 81) solange unterbricht, bis das obere Grenzsignal erneut aufhört, und
(c) eine zweite Unterbrechungsscha1tung, die im Ausschaltzustand
des Motorventils (24) anspricht, wenn das untere Grenzsignal nacheinander aufhört und wieder erzeugt wird,
und den Oszillator (79, 81) solange unterbricht, bis das
untere Grenzsignal erneut aufhört.
L J
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Ipc: G05B 19/04 |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VOSSIUS, V., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. TAUCHNER, P., |
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8130 | Withdrawal |