DE3208275A1 - Sprach-steuervorrichtung fuer eine klimaanlage - Google Patents

Sprach-steuervorrichtung fuer eine klimaanlage

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DE3208275A1 DE19823208275 DE3208275A DE3208275A1 DE 3208275 A1 DE3208275 A1 DE 3208275A1 DE 19823208275 DE19823208275 DE 19823208275 DE 3208275 A DE3208275 A DE 3208275A DE 3208275 A1 DE3208275 A1 DE 3208275A1
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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 getätigte Bedienung der Klimaanlage gestört wird.
35
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels Sprache zu schaffen, bei der die Gebläsetemperatur der Klimaanlage sprachgesteuert
Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070
Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844
Postscheck (Munchim) KIo 6/0-43.-804
werden■kann.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß Worte mit der Bedeutung, die Gebläsetemperatur zu erhöhen oder abzusenken über eine Sprach-Erkennungseinrichtu.ng an einen Computer als Befehle gegeben werden, wodurch die erforderliche Gebläsetemperatur eingestellt wird, so daß eine Steuerung der Gebläsetemperatur möglich wird. . ·
Die Erfindung 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 Drosselklappenöffnung, Fig. 5 die Steuerung eines Magnetventils,
Fig. 6 die Steuerung eines Wasserventils, 30
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Sprachsteuerung, und
Fig. 8 und 9 die Gebläsesteuerung der Gebläsetemperatureinstellung. _
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
—ζ—
Eine Zentralprozessoreinheit (im folgenden "CPU") 1 ist mit einem Sensor 2, einem zu steuernden Bauelement 3, einer Sprach-Erkennungseinrichtung 4, sowie einem Lesespeicher ROIyI, und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM als Speicher sowie darüberhinaus mit einer Mehrfach- · anzeigeeinrichtung 6 (einschließlich einer CRT (Bildschirm) -Steuereinrichtung 5 und einem Farbbildschirm (CRT) 6) verbunden.
· Eine Sensoreinheit 2 weist einen Innentemperatursensor 21, einen Außentemperatursensor 22, einen Viassertemperatursensor -23, einen Verdampferauslaßsensor 24, ein Potentiometer 25 zur Anzeige der Öffnung einer Luftmisch-Drosselklappe, einen Sonnenlichtsensor 26, einen Feuch- · tigkeitssensor 27, einen Kondensationssens or 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-Einstellschaltung 11 mit gleichförmigem analogen Pegel über einen Multiplexer 12 in der folgenden Stufe an einen A/D-Umsetzer 13 angelegt. Der A/D-Umsetzer I3 gibt an die CPU 1 ein digitales Ausgangssignal ab, das.der eingegebenen Analogspannung entspricht.
Das zu steuernde Eauteil 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 (EKR) 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
-ο-
Ι Vielfachanzeigeeinrichtung 8 über die i/O-Schaltung Ik von der CPU I 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 Ablaufdiagrammc erläutert werden.
Als erstes werden die Berechnung der A/M (Luftmischungs)-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 "Sonnenlichf'-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 ο "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) ausgerechneten 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 SW ' auf der Grundlage der erforderlichen Gebläsetemperatur Tao (0C) erhalten (siehe Fig. 3); die Drosselklappenöffnung
SW ist auf eine Öffnung von 100$ auf der Grundlage einer korrigierten Wassertemperatur Twd (0C), die im folgenden "beschrieben werden wird, eingestellt; eine korrigierte Verdampferauslaßtemperatur Ted ist auf eine'öffnung von O$'der Drosselklappenöffnung SW eingestellt. In diesem Falle werden Twd und Ted durch die untenstehenden Gleichungen berechnet:
Twd = (Tw - Ted)· $/ + Ted (3)
Ted- = Te + 3
Hierbei ist Tw die wassertemperatur, 5/ eine Konstante und Te die Verdampferauslaßtemperatur.
Wenn die Entfrostung (DEF) der Klimaanlage und die EXT-Hi-Drosselventile "ausgeschaltet sind" und die Temperatur Tarn der Umgebungstemperatur unter 0 C liegt, wird die Öffnung der A/M-Drosselklappe auf 100$ (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. 4 korrigiert wird. Die in Fig'. 1 gezeigten Magnetventile 35 (MC, MVH) v/erden zur Erzielung der in Fig. 5 gezeigten Charakteristik so gesteuert, daß die gemäß Fig. 4 erhaltene Drosselklappenöffnung SW' mit der tatsächlichen A/M-Drosselklappenöffnung SP übereinstimmen kann, vienn die in Fig. 5 ge- zeigte.Charakteristik erhalten worden ist, ist der Vorgang beendet.
Zusätzlich wird das Wasserventil WV so gesteuert, daß die in Fig. 6 gezeigte Charakteristik erhalten wird. Die- -. ..ser Vorgang entspricht dem Prozeß in Schritt 205 in Fig. 2. Das Wasserventil WV wird im Bereich der so eingestellten Drossclkluppenöffnun^ ein- und ausgeschaltet. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel wird das Wasserventil WV im B.eroich zwischen 5 und 10$ gesteuert. Im folgenden soll
-δι die Kompressorsteuerung beschrieben werden.
Die Kompressorsteuerung wird durch ein externes Steuersignal (das mittels eines Steuerschalters eines Steuerfelds 7 oder dgl. erzeugt wird) und ein ßprachsi— gnal angehalten, wenn das Keizrelais 36 und die Klimaanlage ausgeschaltet 'cind. 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 •20 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 Umgebungsluft 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 Frischluft 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-
schaltet wird, und, wenn die Differenz 3°C 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 Ofo ist.
Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ein/Aus-Steuerung der Klimaanlage weist die Steuerung der Klimaan- · lage eine Umschaltsteuerung zwischen Umluft und Frischluft, eine C-ebläseausläßsteuerung, 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:
Fig. 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 ^ verarbeitet. In der- Sprach-Erkennungseinrichtung k 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 VJeise lediglieh durch Andorn dor eingeschriebenen Inhalte codiert, bei den Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind jedoch lediglich sechs Typen exemplarisch dargestellt. Zusätzlich sind normale Steuerbetriebsarten (bei-
-ΙΟΙ spielsweisG eine Handbetätigung unter Verwendung von Steuerschaltern) mit Priorität über die Sprachsteuerung vorhanden sowie Steuerbetriebsarten (Steuerungen unter Verwendung der verschiedenen Sensoren der externen Bau- - teile) 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 Sprach- IQ steuerung 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.
7\ienn 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 Fortschreiten 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 "Klixaanlage aus". In diesem Falle führt die CPU I im Schritt 7C2 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 Heizrolais 36 und der Kompressor werden aus-
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geschaltet.
(b) Die Α/Κ-Drosselklappensteuerung, Viasserver.tilsteuerung und Gebläsesteuerur.g erfolgen auf normale /Jeise.
Die Änderung der erforderlichen Gebläsetemperatur Tao kann auf Wunsch durch den Benutzer bei der Klimaanlage von Hand ausgeführt werden. Zusätzlich zu der Handbetätigung kann jedoch diese Funktion auch durch Sprache erfolgen. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Inhalte der Gleichung (1) geändert werden und vorgegebene Ausdrücke wie "warm", "kalt" oder "ok" drei Betriebsarten steuern, nämlich die Absenkung, die Erhöhung die Beendigung der Änderung der Gebläsetemperatur Tao. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird die eingestellte Temperatur Tz schnell beispielsweise
° um 2°C dadurch erniedrigt, daß der Ausdruck . "warm" gesprochen -wird; anschließend wird die Temperatur langsam erhöht und der ursprüngliche Zustand nach einer vorgegebenen Zeitdauer (beispielsweise 5 Minuten) wieder hergestellt'. In gleicher Weise wird die Temperatur um 2°C dadurch er-
höht, daß der Ausdruck "kalt" gesprochen wird; anschließend wird die Temperatur langsam abgesenkt und der ursprüngliche Zustand nach einer bestimmten Zeitdauer wieder hergestellt. Wenn der Ausdruck "ok" in der Mitte der Temperaturerhöhung oder -Absenkung gesprochen wird, wird die Temperatur als Einstell temperatur Tset gehalten. . zusätzlich wird das Rückstellen der Einstelltemperatur Tset
nicht akzeptiert, wenn die Steuervorgänge "warm" oder "kalt" arbeiten. Folglich sollte der Ausdruck "ok" gesprochen werden, wenn eine Änderung gewünscht wird. Die vor-
stehend beschriebenen Zustände werden auf der CRT-Anzeige 6 oder dem Steuerfeld 7 angezeigt. Wenn der Steuervorgang "warm" abläuft, wird "kühlen" angezeigt, wenn der Steuervorgang "kalt" abläuft, wird "erwärmen" angezeigt; wenn
der Steuervorgang "ok" eingestellt ist, wird der numeri-35
sehe Wert der eingestellten Temperatur Tz eingestellt. Die Dauer dieser sprachgesteuerten Betriebszustände wird
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über einen Software-Zeitgeber durch die CPU I gesteuert; ein spezieller Betriebszustand wird beispielsweise für fünf Minuten aufrecht erhalten.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel der Klimaanlagensteuerung mittels Sprache, bei der die Gebläsetemperatur auf einmal um eine bestimmte Temperatur erhöht oder abgesenkt wird. Durch Sprechen des Wortes "warm" wird es. möglich, die Temperatur von der eingestellten Temperatur Tz um
1^ eine bestimmte Temperatur, beispielsweise -2°C abzusenken, während durch Sprechen des Ausdrucks "kalt" die Temperatur von der eingestellten Temperatur Tz um eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 2 C erhöht wird.' In diesem Fall wird die Temperatur nach dem .Erhöhen oder dem Absen- ° ken auf einen bestimmten Wert gehalten. -Die- Dauer der sprachgesteuerten Betriebszustände wird über einen Software-Zeitgeber durch die CPU 1 gesteuert und ein spezieller Betriebszustand beispielsweise für fünf Minuten aufrecht erhalten.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann erfindungsge-. maß eine Änderung der Einstelltemperatur der Gebläsetemperatur, die bei der Steuerung einer Klimaanlage auftritt, nicht nur durch Handbetätigung, sondern auch durch Sprache
erfolgen. Infolge hiervon kann sogar während der- Fahrt eines Kraftfahrzeuges der Benutzer die Steuerung der Klimaanlage ausführen, ohne die Hand vom Steuerrad zu nehmen, wodurch die Fahrsicherheit erhöht 'wird und die Steuerung dt·r Klimaanlage schnell ausgeführt wird.
Vorstehend sind Ausführungsbeispiele beschrieben worden, bei denen das erfindungsgemäße Gerät in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, es ist natürlich auch möglich, die Klimaanlage stationär, beispielsweise in einem Haus einzu-
setzen.
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Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels eines Computers, bei der verschiedene Steuerungen selbsttätig nicht aurch Handeinstellung, sondern durch Sprache ausgeführt werden. Spezielle S'prachinhal'te
werden entsprechend den Steueraufgaben bestimmt, und durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung codiert, so daß die Gebläsetemperatur oder dergleichen einer Klimaanlage mittels eines Mikroprozessors in Abhängigkeit von den derart ■ bestimmten'Inhalten gesteuert wird, so daß die Notwendig-
Q keit entfällt, die Klimaanlage von Hand zu steuern.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zur Steuerung einer Klimaanlage mittels Sprache, gekennzeichnet durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung (4), die den Sprachinhalt entsprechend den Daten zur Änderung der Gebläsetemperatur der Klimaanlage codiert, die Sprache in Digitalsignale umsetzt und dieselben ausgibt, und eine Zentralprozessoreinheit (1), die die Steuerung der Gebläsetemperatur ausführt, um die eingestellte Temperatur durch eine vorgegebene Temperaturentsprechend dem Ausgangssignal der Sprach-Erkennungseinrichtung zu ändern, wenn die Handbetätigung gelöst ist.
    •2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachinhalte Ausdrücke sind, die angeben, daß "die Temperatur erhöht werden muß", aie "Temperatur gesenkt werdenmuß" und die "Temperatur richtig ist".
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die die Änderung der eingestellten Temperatur auf die vorgegebene Temperatur allmählich durenge führt wird.
    E/22
    Deutsche Sank (München, Kto. 51/61070
    Dresdner Bank (München) Kto. 393a 844
    PoSIb..'leck iMuncnen) Klo. 670 43-804.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der eingestellten Temperatur um einen vorgegebenen Te'mperaturbereich kontinuierlich durchgeführt wird.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    ■ dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der eingestellten Temperatur lediglich für eine bestimmte Zeitdauer aufrecht erhalten wird.
    10
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sprachinhalte auf einer CRT-Anzeige (Kathodenstrahlanzeige) angezeigt werden. ·
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprachinhalte an einem Steuerfeld angezeigt werden.
    20
    .
    30
    35
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