DE3208257A1 - Sprach-steuervorrichtung fuer eine klimaanlage - Google Patents

Sprach-steuervorrichtung fuer eine klimaanlage

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Description

Sprach-Steuervorrichtung für eine Klimaanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Klimaanlagen und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Klimaanlagen, deren verschiedene Betriebsarten unter Verwendung eines Computers und einer Spracherkennungseinrichtung ausgeführt werden können.
Fahrzeuge, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, können mit Klimaanlagen ausgerüstet sein, die bei Bedarf die luft umwälzen, kühlen oder dgl.. Bei herkömmlichen Klimaanlagen werden die verschiedenen Vorgänge, wie beispielsweise die Wahl der Betriebsart, die Regulierung des Luftdurchsatzes, die Steuerung der Luftkühlung bzw. -erwärmung und dgl. durch die Handbedienung einer Bedienungsperson gesteuert. Aufgrund dessen ist nicht nur die Handbedienung mühevoll, sondern es besteht auch die Möglichkeit, daß die Fahrsicherheit durch die von der Bedienungsperson £retätigte Bedienung der Klimaanlage gestört wird.
35
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels Sprache zu schaffen, bei der die Umschaltung' von Umluft auf Frischluft und die
Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070
Dresdner Bank (München) KIo. 3939844
Posincheck (München) KIo Ü70-43-804
320825/ . ""'""' '-""*·■■ ■'·■■""'
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Umschaltung der Gebläseauslässe erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß, wenn Worte mit der Bedeutung "Umschalten von Umluft auf Frischluft" oder der Bedeutung "Umschalten der Gebläseauslässe" gesprochen werden, diese Sprache durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung zur Steuerung eines Computerprogramms decodiert wird, so daß hierdurch die Umschaltung zwischen Umluft und Frischluft und die Umschaltung der Gebläseauslässe erfolgt.
Die Frfindung wird nachstehend anhand'von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
15
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der grundlegenden erfindungsgemäßen Steuerung,
Fig. 3 die Drosselklappen-Öffnungscharakteristik für die erforderlichen Auslaßtemperaturen,
Fig. k die Korrektur der Drosselklappenb'ffnung, Fig. 5 die Steuerung eines Magnetventils,
Fig. 6 die Steuerung eines Wasserventils, 30
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Sprachsteuerung, und
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm der internen Luftsteuerung. 35
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Eine Zentralprozessoreinheit (im folgenden "CPU") 1 ist mit einem Sensor 2, einem zu steuernden Bauelement einer Sprach-Erkennungseinrichtung 4, sowie einem Lesespeicher ROM, und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM als Speicher sowie darüberhinaus mit einer Mehrfachanzeigeeinrichtung 8 (einschließlich einer CRT (Bildschirm) -Steuereinrichtung 5 und einem Farbbildschirm (CRT) 6) verbunden.
Eine Sensoreinheit 2 weist einen Innentemperatursensor 21, einen Außentemperatursensor 22, einen Wassertemperatursensor 23, einen Verdampferauslaßsensor 2W, ein Potentiometer 25 zur Anzeige der Öffnung einer Luftmisch-Drosselklappe, einen Sonnenlichtsensor 26, einen Feuchtigkeitssensor 27, einen Kondensationssensor 28 und einen Luftverunreinigungssensor 29 auf. Da sich diese Sensoren in ihrer Meßempfindlichkeit, ihrem Ausgangssignal und dgl. unterscheiden, wird die Verstärkung der Sensoren mittels einer Verstärkungs-Einstellschaltung 11 eingestellt. Infolge hiervon wird die Ausgangscharakteristik der Verstärkungs-Eins t ellschal tung 11 mit gleichförmigem analogen Pegel über einen Multiplexer 12 in der folgenden Stufe an einen A/D-Umsetzer I3 angelegt. Der A/D-Umsetzer 13 gibt an die CPU 1 ein digitales Ausgangssignal ab, das der eingegebenen Analogspannung entspricht.
Das zu steuernde Bauteil 30 weist einen Gebläsemotor 31, der von einer Antriebsschaltung 10 angetrieben wird, ein Ventil 32 zum Schalten der Gebläseauslaßöffnungen, ein Ventil 33 zum Umschalten von Umluft auf Frischluft et v.v., ein Ventil 34 für eine A/M-Drosseiklappe, ein Wasserventil 35» ein Heizrelais (HR) 36, ein Magnetkupplungsrelais (MR) 37, ein Ex-Hi-Relais (EHR) 38 und ein Luftreinigungs-Steuerventil (AR) 39 auf. Diese Teile werden durch Antriebselemente oder gesonderte Verstärker angetrieben; alle Verbindungen zwischen diesen Teilen werden über eine I/O-Schaltung (Eingabe/Ausgabe-Schaltung) 14 durch die CPU 1 gesteuert. In gleicher Weise wird die
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Vielfachanzeigeeinrichtung 8 über die I/O-Schaltung 1Λ von der CPU 1 gesteuert. Alle hier "betrachteten Steuerungen werden ausgehend von der CPU I ausgeführt.
Im folgenden sollen Einzelheiten der von der CPU I ausgeführten Steuerung unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme erläutert werden.
Als erstes werden die Berechnung der A/M (Luftmi-IQ schungs)-Drosselklappenöffnung als grundlegende Steuerung bei der Klimaanlagensteuerung, die A/M-Drosselklappensteuerung und die Basistemperatursteuerung von der CPU entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt. Im Schritt' 2 01 werden die Temperatur Tr der Innenluft, die Temperatur Tarn der Umgebungsluft und die "Sonnenlicht"-Temperatur ST so eingegeben, daß der eingestellte Wert der Raumtemperatur korrigiert wird. Der eingestellte Wert Tset, der in dem Speicher gespeichert ist, wird mittels der Temperatur Tarn der Umgebungsluft und der Sonnenlichttemperatur ST wie folgt korrigiert:
Tset = Kset - Kai (Tarn - 10)-Ka2«ST (1)
Hierbei sind Kai und Ka2 Konstanten; die Einheit der "Sonnenlichttemperatur" ist Kcal/m -min.
Anschließend hieran wird die erforderliche Gebläsetemperatur Tao mittels Gleichung (2) wie untenstehend gezeigt auf der Grundlage der über Gleichung (1) ausgerech- ' ' neten eingestellten Temperatur Tset ausgerechnet:
Tao = Kset· Tset-Kam· Tam-Kr· Tr-Ks-ST+C ....... (2)
Hierbei sind Kset, Kam, Kr, Ks und C Konstanten. 35
Anschließend wird die Drosselklappenöffnung SW1 auf der Grundlage der erforderlichen Gebläsetemperatur Tao (0C) erhalten (siehe Fig. 3); die Drpsselklappenoffnung
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SW ist auf eine Öffnung von 100$ auf der Grundlage einer
korrigierten Wassertemperatur Twd ( C), die im folgenden ♦ beschrieben werden wird, eingestellt; eine korrigierte Verdampferauslaßtemperatur Ted ist auf eine Öffnung von 0$ der Drosselklappenöffnung SW eingestellt. In diesem Falle werden Twd und Ted durch die untenstehenden Gleichungen berechnet:
Twd = (Tw - Ted) · ψ + Ted · (3)
Ted = Te + 3 " (4)
Hierbei ist Tw die Wassertemperatur, ψ eine Konstante und Te die Verdampferauslaßtemperatur.
Wenn die Entfrostung (DEF) der Klimaanlage und die EXT-Hi-Drosselventile "ausgeschaltet sind" und die Temperatur Tarn der Umgebungstemperatur unter O0C liegt, wird die Öffnung der A/M-Drosse!klappe auf 100$ (den höchsten Temperaturbereich) in den Schritten 2 02 und 2 04 festgelegt.
Wenn es sich herausstellt, daß diese Bedingungen nicht erfüllt sind, wird mit der Korrektur der Drosselklappenöffnung fortgefahren. Dies bedeutet, daß die gemäß Fig. 3 erhaltene Drosselklappenöffnung gemäß Fig. k korrigiert wird. Die in Fig. 1 gezeigten Magnetventile 35 (DWC, MVH) werden zur Erzielung der in Fig. 5 gezeigten Charakteristik so gesteuert, daß die gemäß Fig. k erhaltene Drosselklappenöffnung SwP mit der tatsächlichen A/M-Drosselklappenöffnung SP übereinstimmen kann. Wenn die in Fig. 5 gezeigte Charakteristik erhalten worden ist, ist der Vorgang beendet.
Zusätzlich wird das Wasserventil WV so gesteuert, daß die in Fig. 6 gezeigte Charakteristik erhalten wird. Dieser Vorgang entspricht dem Prozeß in Schritt 2 05 in Fig. 2. Das Wasserventil WV wird im Bereich der so eingestellten Drosselklappenöffnung ein- und ausgeschaltet. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel wird das Wasserventil WV im Bereich zwischen 5 und 10$ gesteuert. Im folgenden soll
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die Kompressorsteuerung beschrieben werden.
Die Kompressorsteuerung wird durch ein externes Steuersignal (das mittels eines Steuerschalters eines Steuerfelds 7 oder dgl. erzeugt wird) und ein Sprachsignal angehalten, wenn das Heizrelais 36 und die Klimaanlage ausgeschaltet sind. Im Betrieb wird der Kompressor in den folgenden vier Betriebsarten gesteuert: (i) Steuerung durch die Temperatur Tarn der Umgebungstemperatur
(ii) Steuerung durch (Tao - Tarn)
(iii) Steuerung durch (Tao - Te)
(iv) Steuerung durch die relative Feuchtigkeit RH und den Verstimmungs- bzw. Abweichungsgrad DI(RH-Di).
Die vorstehend genannten Steuerungen können beispielsweise auf Daten basieren, die durch das Steuerfeld 7 (einer Magnetkarte, ein Magnetband oder dgl.) eingegeben werden, oder auf Daten, die in einem RAM gespeichert sind und durch den Steuerschalter des Steuerfelds 7 gewählt werden.
Die Steuerung durch die Temperatur Tarn der Umgebungstemperatur, die im Punkt (i) genannt worden ist, wird derart ausgeführt, daß der Kompressor eingeschaltet wird, wenn die Temperatur der Umgebungsluft einen bestimmten Wert überschreitet, und der Kompressor ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur der UmgeWngsluft unter einen bestimmten Wert fällt, wenn eine Steuerart gewählt worden ist, die auf der Temperatur Tarn der Umgebungsluft beruht. Die im ' Punkt (ii) aufgeführte Steuerung durch den Wert (Tao-Tam) wird derart ausgeführt, daß die Differenz der Temperaturen der Umluft und der Frisc/hluft auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, in Bezug auf den der Kompressor ein- und ausgeschaltet wird. Die im Punkt (iii) aufgeführte Steuerung durch-den Wert (Tao-Te) wird derart ausgeführt, daß beispielsweise, wenn die Temperaturdifferenz der Umluft und der Frischluft I0C ist, der Kompressor einge-
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schaltet wird, und, wenn die Differenz 30C ist, der Kompressor ausgeschaltet. Die im Punkt (iv) genannte Steuerung durch (RH-Di) wird derart ausgeführt, daß beispielsweise, wenn die Differenz 5$ ist, der Kompressor eingeschaltet wird und ausgeschaltet wird, wenn die Differenz <$ ist.
Zusätzlich zu der-vorstehend "beschriebenen Ein/Aus-Steuerung der Klimaanlage weist die Steuerung der Klimaanlage eine Umschaltsteuerung zwischen Umluft und Frischluft, eine Gebläseauslaßsteuerung, eine Luftdurchsatzsteuerung, eine Kondensationssteuerung und eine Steuerung des Luftreinigers auf.
Von diesen Steuerungen soll das erfindungsgemäße Rücksetzen der Gebläsetemperatur im folgenden im einzelnen beschrieben werden:
Pig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Vorgangs bei Sprachsteuerung.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die von einem Mikrofon MIC empfangene Sprache von einer Sprach-Erkennungseinrichtung k verarbeitet. In der Sprach-Erkennungseinrichtung 4 passiert die Sprache ein nicht gezeigtes Bandpaßfilter und wird in eine Vielzahl von Frequenzbändern aufgeteilt; die so gefilterten Ausgangssignale werden nacheinander und selektiv über einen Multiplexer ausgegeben. Die AusgangsSignale (Analogsignale) des Multiplexers werden von einem A/D-Umsetzer in Digitalsignale umgesetzt, zu der i/O-Einheit 15 ausgegeben und in die CPU I übertragen.
Die Sprachsignale werden in gewünschter Weise lediglieh durch Ändern der eingeschriebenen Inhalte codiert, bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind jedoch lediglich sechs Typen exemplarisch dargestellt. Zusätzlich sind normale Steuerbetriebsarten (bei-
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spielsweise eine Handbetätigung unter Verwendung von Steuerschaltern) mit Priorität über die Sprachsteuerung vorhanden sowie Steuerbetriebsarten (Steuerungen unter Verwendung der verschiedenen Sensoren der externen Bauteile) mit niedrigerer Priorität als die Sprachsteuerung.
Bei der im folgenden beschriebenen Sprachsteuerung sollen alle Steuerungen mit Priorität über die Sprachsteuerung außer Betrieb sein und lediglich die Sprachsteuerung funktionieren und auf "stand-by" geschaltet sein. Zusätzlich sollen die entsprechenden Worte fortlaufend durch die "Software" der CPU codiert werden, um nacheinander gelesen zu werden.
Wenn der Benutzer die Klimaanlage benötigt, spricht er ein vorgegebenes Wort, wie beispielsweise "Klimaanlage ein". Wenn dieses Wort empfangen wird, führt die CPU 1 die (Tao-Tam)-Steuerung oder die (RH-Di)-Steuerung von den vorstehend beschriebenen Klimaanlagen-Steuervorgängen aus, d.h. es wird der normale Steuerzustand im Schritt 701 eingeleitet. Gleichzeitig mit dem Portschreiten der Funktion in dieser Betriebsart wird ein Zeichen "A oder C" in der CRT-Anzeige angezeigt. Zusätzlich erfolgt eine Anzeige am A/C-Schalter des Steuerfelds 7· In diesem Fall wählt der Benutzer entweder die (Tao-Tam)-Steuerung oder die (RH-Di)-Steuerung über die Magnetkarte, das Magnetband, den Steuerschalter oder dgl..
Um die Arbeit der Klimaanlage anzuhalten, spricht der Benutzer einen vorgegebenen Ausdruck, wie beispielsweise "Klimaanlage aus". In diesem Falle führt die CPU I im · Schritt 7 02 eine Vorsteuerung aus. Die Vorsteuerung funktioniert lediglich dann, wenn der "A/C"-Schalter des Steuerfelds von Hand ausgestellt ist oder die Funktion "Klimaanlage aus" stattfindet, und hat die folgende Bedeutung für die Steuerung:
(a) Das Heizrelais 36 und der Kompressor werden aus-
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geschaltet.
(b) Die A/M-Drosselklappensteuerung, Wasserventilsteuerung und Gebläsesteuerung erfolgen auf normale Weise.
Wenn der Ausdruck "Umluft" gesprochen wird, erfolgt ein Steuervorgang zur Umschaltung von Frischluft auf Umluft, der das Ventil 33 antreibt,, so daß der "Umluftzustand" hergestellt wird. In diesem Falle wird die Klimaanlage durch die (Tao-Tam)-Steuerung im Schritt 7 03 gesteuert. In diesem Falle werden die Buchstaben "REC" auf der CRT-Anzeige 6 angezeigt. Die Umluft/Frischluft-Steuerung wird von FRS (Frischluft)-Betrieb auf REC (Umluft)-Betrieb durch die Tätigkeit des Umschaltventils 33 für Umluft/Frischluft umgeschaltet, wenn der Ausdruck "Umluft" gesprochen wird. Der Umluftbetrieb wird für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten und geht dann allmählich in den Frischluftbetrieb über. Fig. 8 zeigt' diesen Vorgang.
Wenn der Ausdruck "Abtauen" gesprochen wird, wird der Steuervorgang für den Gebläseauslaß eingeleitet, die Buchstaben "DEF" auf der CRT-Anzeige 6 angezeigt und das Umschaltventil 33 für den Gebläseauslaß durch MVMl = Ein und MVM2 = Aus angetrieben, wobei die Gebläseauslässe in die Schaltstellung für "DEF" (Abtauen) gebracht werden. In diesem Falle kehren nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit (beispielsweise einer Zeit von 6 Minuten, die an einem Software-Zeitgeber im Programm eingestellt ist) die Gebläseauslässe aus der Stellung "DEF" in ihren Ausgangszustand (eine der Stellungen VENT, B/L und HEAT) zurück. Zusätzlich können die Stellungen VENT, B/L (Zweifachstellung) oder HEAT dadurch erhalten werden, daß die Magnetventile MVM 1, 2 (33) folgendermaßen gesteuert werden:
Stellung des
Gebläseaus-
MVM lasses		 VENT HEAT B/L DEF
MM 1
MVM 2		 aus
aus		 ein
ein		 aus
ein		 ein
aus
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Durch Sprechen der Ausdrücke "Luftreiniger niedrig" oder "Luftreiniger hoch" kann die Steuerung des Luftreinigers ausgeführt werden. Die Steuerung des Luftreinigers erfolgt in dem Fall, daß die Luft in dem Raum durch Rauch 5' oder dgl. verunreinigt ist; durch Steuerung des Steuerrelais 39 für den Luftreiniger wird ein Ventilati onsVorgang ausgeführt. In diesem Fall werden Sensoren·39 für die Luftverunreinigung einschließlich eines Rauchsensors, eines Gassensors und dgl. verwendet. Wenn der Ausdruck "Luftreiniger niedrig" gesprochen wird, wird ein Gebläse motor des Luftreinigers aus dem Betriebszustand "Hi" (hohe Umdrehungszahl) oder dem Betriebszustand "Aus" in den Betriebszustand Lo (niedrige Umdrehungszahl) umgeschaltet. Wenn der Ausdruck "Luftreiniger hoch" gesprochen wird, wird der Gebläsemotor des Luftreinigers aus den anderen Betriebszuständen in den Betriebszustand Hi umgeschaltet. Die Dauer dieser durch Sprache gesteuerten Betriebszustände wird durch den Software-Zeitgeber der CPU I gesteuert; beispielsweise wird ein angegebener Betriebszustand lediglieh für fünf Minuten aufrechterhalten} anschließend erfolgt die Umschaltung auf den ursprünglichen Steuerzustand.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann, erfindungsgemäß die Steuerung der Umschaltung zwischen Umluft und Frischluft und die Steuerung dor Umschaltung der Gebläseauslässe bei einer Klimaanlage mittels- Sprache zusätzlich zu der Betätigung von Hand ausgeführt werden. Infolge hiervon kann auch während der Fahrt des Fahrzeugs ·die Klimaanlage gesteuert werden, ohne daß die Hände vom Steuerrad genommen werden müssen; hierdurch wird die Fahrsicherheit erhöht und die Steuerung erleichtert.
Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch beschrieben worden, es versteht sich jedoch von selbst, daß die verschiedensten Änderungen und Modifikationen innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens möglich sind.
-13- DE 1922
Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels eines Computers, wobei die verschiedensten Steuerungen nicht nur durch Einstellung von Hand, sondern auch automatisch durch Worte ausgeführt werden. Die Sprachinhalte werden entsprechend den Aufgaben der Steuerung bestimmt, wobei die Sprachinhalte mittels einer Sprach-Erkennungseinrichtung erfaßt werden; die Umschaltung zwischen Umluft und Frischluft sowie die Umschaltung der Gebläseauslässe erfolgen durch einen Mikroprozessor entsprechend den erfaf3ten Inhalten, so daß keine- Notwendigkeit für eine Steuerung von Hand besteht.

Claims (1)

  1. THeDTKE - BüHLING " Kl
    NNE
    Dipi.-lng. H.Tiedtke
    RUPE - rELLMANN - «RAMS Dipl.-Chem. G. Bühling
    Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann ■ - - - - - Dipl.-Ing. K. Grams
    3208257 Bavariaring 4, Postfach 20 2403
    " 8000 München 2
    Tel.: 0 89-53 96 53
    Telex: 5-24 845 tipat
    cable: Germaniapatent München
    8. März 1982
    DE-1922 ·
    case FP-5872-DE11
    Patentansprüche
    ( 1.) Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels Sprache, gekennzeichnet durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung (k), die den Sprachinhalt entsprechend Daten zur Änderung der Gebläsetemperatur der Klimaanlage erfaßt, Sprache in Digitaldaten umsetzt und diese ausgibt, und eine Zentralprozessoreinheit (1), die die Klimaanlage auf Umluftbetrieb oder Gebläsebetrieb für eine bestimmte Zeitdauer entsprechend dem Ausgangssignal der Sprach-Erkennungseinrichtung einstellt, wenn der Kanuellbetrieb freigegeben ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachinhalt ein Ausdruck für "Umluft" ist.
    25
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachinhalt ein Aufdruck für "Abtauen" ist.
    . ^. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluft/Frischluft-Umschaltung nach Umschalten auf "Abtauen" für eine bestimmte Zeitdauer fortgeführt wird,
    5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseauslaßumschaltung nach Umschaltung auf "Umluft" für eine bestimmte Zeitdauer fortgeführt wird.
    Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) KtO- 3939844 Post».««:* (Munchuni KIo 670-4J-B04
    -2- DE I922
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verstreichen einer .bestimmten Zeitdauer beim Umluftbetrieb allmählich vom · Umluftbetrieb auf Frischluftbetrieb umgeschaltet wird.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachinhalte auf einer CRT-Anzeige (6) angezeigt werden.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachinhalte an einem Steuerfeld angezeigt werden.
DE3208257A 1981-03-09 1982-03-08 Steuervorrichtung Expired DE3208257C2 (de)

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