DE3246501C2 - Anordnung zum Überwachen der ungefähren Temperatur eines einen Temperaturgang seines Widerstandswertes aufweisenden Widerstandsheizelements - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Überwachen der ungefähren Temperatur eines einen Temperaturgang seines Widerstandswertes aufweisenden Widerstandsheizelements gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist aus der US 42 56 951 bekannt.

Beim Steuern der Leistung, die einem Heizelement zugeführt wird, das als Oberflächenheizelement für einen Kochherd oder Kochfeld benutzt wird, ist es vorteilhaft, die Temperatur des Heizelements zu kennen. Die herkömmliche Lösung zum Überwachen der Temperatur besteht darin, einen Temperaturfühler zu benutzen, der unter dem Kochgefäß angeordnet ist, daß die zu erhitzende Speise enthält. Diese Information wird hauptsächlich benutzt, um für ein schnelles und ausreichend genaues Ansprechen auf Änderungen in der Leistungseinstellung für das Heizelement zu sorgen. Typisch ist der Fühler in einem geschlossenen Regelkreis angeordnet, dessen Regelparameter so gewählt sind, daß ein schnelles Ansprechen auf von einer Bedienungsperson gewählte Leistungseinstellungen erfolgt. Diese Lösung bringt zufriedenstellende Ergebnisse; solche Fühler erhöhen jedoch die Kosten des Kochgerätes beträchtlich. Wegen dieser Kosten wird bei Kochherden mit mehreren Oberflächenheizeinheiten typisch meistens eine Oberflächenheizeinheit mit einem Fühler in einem geschlossenen Regelkreis benutzt. Die anderen Oberflächenheizeinheiten werden mit einer rückführungslosen Steuerung betrieben, bei der keine Einrichtungen vorgesehen sind, die gestatten, die Heizelementtemperatur zu berücksichtigen, wenn der Betrieb des Heizelements gesteuert wird. Die Bedienungsperson wählt einfach eine Leistungseinstellung, und das Heizelement wird mit dem entsprechenden Leistungswert betrieben, ungeachtet der tatsächlichen Temperaturen des Heizelements, des Kochgefäßes oder der Speise, die gekocht wird.

Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen Kochgeräten, die gegenwärtig allgemein erhältlich sind, ist das Fehlen einer Einrichtung, die dem Benutzer anzeigt, daß das Heizelement heiß ist, nachdem das Heizelement abgeschaltet worden ist. Typisch ist eine Anzeigelampe vorgesehen, die eingeschaltet ist, wenn ein oder mehrere Heizelemente eingeschaltet sind, und die abgeschaltet ist, wenn alle Heizelemente abgeschaltet sind. Der Nachteil dieser Lösung ist, daß ein Heizelement für eine gewisse Zeitspanne nach dem Abschalten des Heizelements heiß bleibt. Insbesondere bei den höheren Leistungseinstellungen kann das Heizelement für eine relativ lange Zeit heiß bleiben.

Zwar beschreibt die DE 27 17 888 A1 ein Verfahren zur digitalen Steuerung der Ankoch- und Fortkochphase von elektrischen Kochstellen, aber dort wird eine spannungsabhängige Zeitsteuerung angegeben, die die tatsächlichen Temperaturen des jeweiligen Heizelementes im wesentlichen unberücksichtigt läßt.

Weiterhin ist aus der zeitrangälteren DE 31 33 225 A1 bekannt, daß ein Heizstrom bei einer elektrischen Beheizung anläßlich einer Zyklussteuerung gesteigert wird, wobei ebenfalls Strom und Spannung der dem Heizelement zugeführten Leistung gemessen wird und aus der Erhöhungsgeschwindigkeit ein Bitmuster erzeugt wird, das einer entsprechenden Schrittfolge der Schaltungseinrichtung angepaßt ist.

Aus der DE 29 43 922 A1 ist es bekannt, daß eine Abkühlkurve der Kochplatte bis zu Werten, die für eine Berührung der Kochplatte geeignet sind, ein Signal abgibt. Weiterhin ist es aus der DE 28 50 389 A1 bekannt, daß ein Schalter aus der Null- in eine Arbeitsposition gedreht wird.

Eine rückführungslose Steueranordnung für Kochgeräte, die die Möglichkeit bietet, die ungefähre Heizelementtemperatur zu verfolgen, ohne daß ein relativ teuerer Temperaturfühler in einer relativ komplizierten Anordnung mit einem geschlossenen Regelkreis benutzt wird, und die für jedes Heizelement eines mehrere Heizelemente aufweisenden Kochgerätes wirtschaftlich praktische wäre, wäre äußerst erwünscht. Die Heizelementtemperaturinformation, die durch eine solche Anordnung geliefert wird, könnte vorteilhafterweise benutzt werden, um dem Benutzer zu melden, daß das Heizelement unangenehm heiß ist und nicht berührt werden sollte, und um für ein schnelleres Ansprechen auf Leistungseinstellungsänderungen als herkömmliche rückführungslose Steuerungen zu sorgen. Durch die Vielseitigkeit, die Steuersysteme auf Mikroprozessorbasis bieten, werden zusätzliche vorteilhafte Verwendungszwecke von solcher Temperaturinformation zum Verbessern des Betriebes von Kochgeräten möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ohne eine Temperaturfühler- Rückführung eine Information über die ungefähre Heizelementtemperatur erhalten wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Teils eines elektrischen Kochherdes, der mit der Temperaturüberwachungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 ein stark vereinfachtes Funktionsblockschaltbild einer Steueranordnung, die in dem Kochherd nach Fig. 1 benutzt wird und die Temperaturüberwachungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält,

Fig. 3 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils der Bedienungstafel des Kochherdes nach Fig. 1, die Einzelheiten von einem der Steuerknöpfe zeigt,

Fig. 4 ein Diagramm, welches repräsentative Kurven der Temperatur über der Zeit für das Heizelement des in der Steueranordnung nach Fig. 2 benutzten Typs für verschiedene Leistungseinstellungen zeigt,

Fig. 5 ein Diagramm, das den Zählerstand des Heizelementenergiezählers der Steueranordnung nach Fig. 2 über der Zeit für verschiedene Leistungseinstellungen zeigt,

Fig. 6 ein ausführlicheres Funktionsblockschaltbild der Steueranordnung nach Fig. 2 für eines der Heizelemente,

Fig. 7 ein vereinfachtes Schaltbild einer Steuerschaltung einer Steueranordnung, die die Temperaturüberwachungsanordnung enthält,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Abtast-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 9 ein Flußdiagramm der "Test I"-Routine, die in dem Steuerprogramm für den Mikroprozessor in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 10 ein Flußdiagramm der "Test II"-Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 11 ein Flußdiagramm der "Sofort Ein"- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 12 ein Flußdiagramm der Schnellaufheizung-Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 13 ein Flußdiagramm der Schnellabkühlung- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

die Fig. 14-16 das Flußdiagramm der Leistungsvergleich- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

die Fig. 17 und 18 das Flußdiagramm der Heizelementenergievergleich- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 19 ein Flußdiagramm der Leistungswertaustausch/ Heiß-Anzeigelampe-Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist,

Fig. 20 ein Flußdiagramm der Heiß-Anzeigelampe- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist.

Fig. 21 ein Flußdiagramm der "Leistung AUS"- Routine, die in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 vorgesehen ist, und

die Fig. 22 und 23 das Flußdiagramm einer alternativen Heizelementenenergievergleichsroutine die anstelle der Routine nach Fig. 17 in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors in der Schaltung nach Fig. 7 verwendet werden kann.

A. Überblick

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Kochherd 10, der eine Steueranordnung enthält. Der Kochherd 10 hat vier herkömmliche elektrische Oberflächenwiderstandsheizelemente 12, 14, 16 und 18, die auf einer im wesentlichen horizontalen Tragfläche 20 befestigt sind. Manuell betätigbare Drehknöpfe 22, 24, 26 und 28 sind auf einer Bedienungstafel 30 angeordnet. Die Steuerknöpfe 22, 24, 26 und 28 ermöglichen dem Benutzer, den gewünschten Leistungswert für die Heizelemente 12, 14, 16 und 18 zu wählen. Eine Signallampe 32 oder irgendeine andere geeignete Lichtquelle ist an der Bedienungstafel 30 angebracht und liefert der Bedienungsperson eine Sichtanzeige, daß wenigstens eines der Heizelemente relativ heiß ist.

Ein Gesamtblockschaltbild der Steueranordnung für den Kochherd 10 nach Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Heizelemente 12, 14, 16 und 18 mit dem üblichen Wechselstromsignal von 60 Hz gespeist werden, bei dem es sich entweder um 120 oder um 240 V handeln kann, die an die Klemmen L1 und L2 angelegt werden. Die Heizelemente 12, 14, 16 und 18 sind elektrisch parallel an die Leitungen L1 und L2 angeschlossen. Die Leistungszufuhr zu den Heizelementen wird durch eine Schaltvorrichtung 40 gesteuert, die zu den Heizelementen in Reihe geschaltet ist. Die Schaltvorrichtung 40 enthält gesonderte Schalteinrichtungen 40(a)-40(d) in Reihe mit den Heizelementen 12, 14, 16 bzw. 18, um eine unabhängige Steuerung der Leistungszufuhr zu jedem der Heizelemente zu gestatten. Die Schalteinrichtung für jedes Heizelement wird gemäß Steuersignalen, die durch eine Leistungssteuereinrichtung 42 erzeugt werden, ein- und ausgeschaltet.

Die Leistungssteuereinrichtung 42 erzeugt Leistungssteuersignale gemäß der durch die Bedienungsperson für jedes Heizelement gewählten Leistungseinstellung. Eine Leistungseinstellungswähleinrichtung 44 gibt Leistungswertsteuersignale an die Leistungssteuereinrichtung 42 ab, die die Einstellungen repräsentieren, welche durch manuelle Betätigung der Steuerknöpfe 22 bis 28 in Fig. 1 gewählt worden sind. Gemäß Fig. 3 ermöglichen die Steuerknöpfe 22-28 dem Benutzer, eine von 16 verfügbaren diskreten Leistungseinstellungen einschließlich der Leistungseinstellung AUS für das entsprechende Heizelement zu wählen. Selbstverständlich könnte eine größere oder eine kleinere Anzahl von Leistungseinstellungen vorgesehen werden. Außerdem könnte eine andere Vorrichtung zur Wahl der Leistungseinstellung durch den Benutzer, beispielsweise eine digitale Tastatur, benutzt werden.

Die Leistungssteuereinrichtung 42 steuert den Prozentsatz an Zeit, während der jedem der Heizelemente 12 Leistung gemäß der durch die Bedienungsperson gewählten Leistungswerteinstellung zugeführt wird.

In der hier beschriebenen Ausführungsform wird eine vorbestimmte Steuerperiode, die eine feste Anzahl von Steuerintervallen enthält, als Zeitbasis für die Leistungssteuerung benutzt. Jedes Heizelement wird für eine besondere Anzahl von Steuerintervallen während jeder Steuerperiode eingeschaltet, die auf der entsprechenden, durch die Bedienungsperson gewählten Leistungseinstellung basiert. Das Verhältnis von Einschaltsteuerintervallen zu den gesamten Steuerintervallen in der Steuerperiode, ausgedrückt als ein Prozentsatz, d. h. die relative Einschaltdauer wird im folgenden als Tastverhältnis bezeichnet. Jedes Steuerintervall umfaßt acht Zyklen des Standardsignals von 240 V, 60 Hz, was einer Periode von ungefähr 133 ms entspricht. Jede Steuerperiode enthält 128 Steuerintervalle, was einer Periode mit einer Dauer von ungefähr 17 s entspricht. Die Dauer des Steuerintervalls und die Dauer der Steuerperiode wurden so gewählt, daß sich ein zufriedenstellender Bereich von Leistungseinstellungen für die gewünschte Kochleistung ergibt, der unter Verwendung von relativ langsamen Relaisschaltvorrichtungen implementiert und so programmiert werden kann, daß von dem Mikroprozessorspeicher wirksam Gebrauch gemacht wird. Es ist klar, daß Steuerintervalle und Steuerperioden längerer oder kürzerer Dauer ebenfalls benutzt werden könnten.

Bei der Steuerung wird der Prozentsatz der EIN-Zeit oder das Tastverhältnis für jeden Leistungswert erhalten, indem das besondere Heizelement für eine vorbestimmte Anzahl von Steuerintervallen während jeder Steuerperiode eingeschaltet wird. Die Tabelle I zeigt den Prozentsatz der EIN-Zeit und die Anzahl der Einschaltsteuerintervalle pro Steuerperiode für jede der 16 Leistungseinstellungen. Die Tastverhältnisse wurden für jeden der Leistungszyklen empirisch bestimmt, um den gewünschten Bereich von Kochtemperaturen für eine zufriedenstellende Kochleistung zu erhalten. Selbstverständlich könnten auch andere Tastverhältnisse benutzt werden.

Tabelle I

Es sei daran erinnert, daß es ein Ziel ist, eine Information über die ungefähre Heizelementtemperatur für jede der Heizeinheiten zu liefern, ohne daß irgendeine Art vom Temperaturfühler benutzt wird. Zu diesem Zweck ist ein Heizelementenergiezähler 46 für jedes Heizelement vorgesehen, der so erhöht wird, daß der Zählerstand des Zählers ungefähr proportional zu der Temperatur oder, grundsätzlicher ausgedrückt, zu der relativen Energiebilanz des Heizelements ist.

Die Zählersteuereinrichtung 48 spricht auf die Leistungssteuereinrichtung 42 an, um den Zählerstand des Energiezählers 46 wahlweise mit einer von mehreren möglichen Erhöhungsgeschwindigkeiten zu erhöhen, von denen jede zu der Anstiegsgeschwindigkeit der Heizelementtemperatur während der transienten Aufheizphase, in der die Temperatur des Heizelements auf dessen Betriebstemperatur ansteigt, ungefähr proportional ist. Die gewählte besondere Erhöhungsgeschwindigkeit wird durch die gewählte Leistungseinstellung festgelegt. Die Zählersteuereinrichtung 48 bewirkt weiter, daß das Erhöhen des Zählerstands des Energiezählers 46 unterbrochen wird, wenn der Zählerstand des Zählers wenigstens gleich einem gewählten von mehreren maximalen Zählerständen ist, von denen jeder zu der stationären Heizelementbetriebstemperatur für entsprechende Leistungseinstellungen ungefähr proportional ist. Der aus diesen mehreren maximalen Zählerständen ausgewählte besondere maximale Zählerstand wird ebenfalls durch die durch die Bedienungsperson gewählte Leistungseinstellung festgelegt.

Die Zählersteuereinrichtung 48 bewirkt weiter, daß der Zählerstand des Energiezählers 46 vermindert wird. In der Ausführungsform, die hier zuerst beschrieben wird, vermindert die Zählersteuereinrichtung 48 den Zählerstand des Energiezählers 46 mit einer vorbestimmten Verminderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Wahl der Leistungseinstellung AUS. Diese Verminderungsgeschwindigkeit ist so gewählt, daß sie ungefähr proportional zu der tatsächlichen Abnahmegeschwindigkeit der Heizelementtemperatur während dieser Abkühlungsphase ist. Dadurch, daß der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 auf diese Weise erhöht und vermindert wird, ist der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 ungefähr proportional zu der Temperatur des Heizelementes, was ein ungefähres Maß für die Heizelementtemperatur ergibt, ohne daß ein Fühler erforderlich ist. Die Erhöhungsgeschwindigkeit pro Steuerperiode einschließlich der Verminderungsgeschwindigkeit für die Einstellung AUS und die maximalen Zählerstände sind in den Spalten 6 bzw. 7 der Tabelle I für jede der Leistungseinstellungen gezeigt. Diese Werte wurden durch einen Prozeß empirischen Testens gewählt, der darauf gerichtet war, Werte zu finden, die dem besonderen Heizelement eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit geben. Selbstverständlich hängen die gewählten besonderen Geschwindigkeiten von den Kenndaten des Heizelementes selbst sowie von dem Tastverhältnis, mit dem es arbeitet, ab. Die Geschwindigkeiten sollten daher für das besondere System, in welchem die Zähleranordnung benutzt wird, empirisch bestimmt werden.

Die Information, die der Heizelementenergiezähler 46 liefert, ist in dem Steuersystem zum Ausführen einer Vielfalt von Funktionen brauchbar. Es kann beispielsweise erwünscht sein, die Ausführung einer gewissen Betriebsfunktion einzuleiten, wenn ein gewisser Betriebszustand vorhanden ist, der durch einen gewissen Energiewert oder Temperaturwert gekennzeichnet werden kann. Dieser Zustand kann zwecks Einleitung der Funktion erfaßt werden, indem der Zählerstand des Energiezählers 46 mit einem empirisch ermittelten Referenzwert verglichen wird. Die gewünschte Funktion kann dann eingeleitet werden, wenn die gewünschte Beziehung zwischen dem Zählerstand und dem Referenzwert erkannt wird.

Es sind Anzeigeeinrichtungen 50 vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, das durch die Bedienungsperson des Gerätes erkennbar ist und angibt, daß die Temperatur von wenigstens einem der Heizelemente relativ hoch ist. Das wird erreicht, indem der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 mit einem Referenzwert verglichen wird, der so gewählt ist, daß er einer besonderen Temperatur entspricht, über der das Heizelement unangenehm heiß ist und nicht berührt werden sollte. Wenn der Zählerstand wenigstens gleich diesem Referenzwert ist, erzeugt die Anzeigeeinrichtung 50 ein Warnsignal. In der hier beschriebenen Ausführungsform dient die Anzeigeeinrichtung 50 zum Speisen einer einzelnen Anzeigelampe 32, wodurch dem Benutzer ein sichtbares Signal geliefert wird, daß wenigstens eines der Heizelemente relativ heiß ist. Es könnte ohne weiteres eine gesonderte Lampe oder ein gesondertes Licht für jedes Heizelement benutzt werden. Ebenso könnten auch andere Einrichtungen zum Anzeigen eines Zustands benutzt werden, wie beispielsweise eine Tonfrequenzsignalerzeugungseinrichtung. Ein beträchtlicher Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Anzeigelampe auch nach dem Abschalten des Heizelements eingeschaltet bleibt, bis der Zählerstand des Heizelementenergiezählers auf den Referenzwert vermindert ist, wodurch der Bedienungsperson eine Anzeige geliefert wird, daß das Heizelement heiß bleibt, obgleich das Heizelement bereits abgeschaltet ist und nicht mehr mit Strom versorgt wird.

Das Steuersystem, an dessen Beispiel die Steueranordnung im folgenden beschrieben wird, enthält ein umfassenderes Leistungssteuersystem, das ausführlicher in einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin erläutert. Dieses umfassendere System benutzt ebenfalls die Heizelementenergiezählerinformation beim Implementieren von gewissen transienten Betriebsarten, die mit Schnellaufheizung und Schnellabkühlung bezeichnet werden. Diese Betriebsarten werden vorgesehen, um die Zeit zu verringern, die die Heizelementtemperatur benötigt, um auf Änderungen in der Wahl des Leistungswertes anzusprechen.

Die Schnellaufheizbetriebsart wird, allgemein gesagt, implementiert, wenn der gewählte Leistungswert von einer Leistungseinstellung, bei der es sich entweder um die Einstellung AUS oder um die Einstellung Nicht-AUS handeln könnte, in eine höhere Leistungseinstellung geändert wird. In dieser Betriebsart wird das Heizelement für eine vorbestimmte, relativ kurze Zeitspanne bei einem Leistungswert gespeist, der höher ist als der neu gewählte Wert, um die Ansprechzeit zu verringern, die die Heizelementtemperatur benötigt, um auf die normale Betriebstemperatur anzusteigen, die der neuen Leistungseinstellung zugeordnet ist. Um ein Überschwingen über die stationäre Betriebstemperatur hinaus für die neu gewählte Leistungseinstellung zu verhindern, ist es nicht erwünscht, die Schnellaufheizbetriebsart einzuleiten, wenn das Heizelement bereits auf einer Temperatur arbeitet, die höher ist als eine gewisse vorbestimmte Schnellaufheizschwellentemperatur. Vor dem Einleiten der Schnellaufheizbetriebsart wird deshalb eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der Zählerstand des Heizenergiezählers einen vorbestimmten Schwellenreferenzwert oder -zählerstand übersteigt, der ungefähr proportional zu der Schnellaufheizschwellentemperatur ist. Wenn das nicht der Fall ist, wird die Schnellaufheizbetriebsart eingeleitet, und die Leistungssteuereinrichtung 42 betreibt das Heizelement in der Schnellaufheizbetriebsart. Wenn der Zählerstand den Referenzwert übersteigt, wird die Schnellaufheizbetriebsart nicht eingeleitet.

Es kann außerdem erwünscht sein, die Schnellaufheizbetriebsart nicht einzuleiten, wenn die gewählte Leistungseinstellung eine so niedrige Einstellung ist, daß der Betrieb in der Schnellaufheizbetriebsart zur Folge hätte, daß die Heizelementtemperatur über die gewünschte Temperatur überschwingt. Zu diesem Zweck kann das Steuersystem so ausgebildet werden, daß die Schnellaufheizbetriebsart nur implementiert wird, wenn der neu gewählte Leistungswert höher als ein vorbestimmter Wert ist, über welchen sie ausgeführt werden kann, ohne daß es zu einem Überschwingen kommt.

Die Schnellabkühlbetriebsart wird, allgemein gesagt, implementiert, wenn die gewählte Leistungseinstellung von einer Leistungseinstellung auf eine niedrigere Leistungseinstellung geändert wird. In dieser Betriebsart wird das Heizelement für eine vorbestimmte Zeitspanne bei einem Leistungswert gespeist, der niedriger ist als der neu gewählte Leistungswert um die Zeit zu verringern, die die Heizelementtemperatur benötigt, um auf die niedrigere Betriebstemperatur abzunehmen, die der neu gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist. Es gibt, ebenso wie in der Schnellaufheizbetriebsart, gewisse Bedingungen, unter denen es unerwünscht sein würde, die Schnellabkühlbetriebsart zu implementieren. Insbesondere, wenn die Temperatur des Heizelements zu der Zeit, zu der die niedrigere Leistungswerteinstellung gewählt wird, bereits unter einer gewissen vorbestimmten Schnellabkühlschwellentemperatur ist, könnte der Betrieb in der Schnellabkühlbetriebsart ein Überschwingen verursachen, aufgrund dessen die Heizelementtemperatur vorübergehend unter die neue gewünschte Betriebstemperatur sinkt. Zum Vermeiden dieser Form des Überschwingens wird der Zählerstand des Energiezählers 46 wieder geprüft, diesmal um festzustellen, ob der Zählerstand kleiner als ein zweiter Schwellenreferenzwert oder -zählerstand ist, der ungefähr proportional zu der Schnellabkühlschwellentemperatur ist. Wenn der Zählerstand kleiner als dieser zweite Schwellenreferenzwert ist, was bedeutet, daß das Heizelement bereits auf einer relativ niedrigen Temperatur ist, wird die Schnellabkühlbetriebsart nicht implementiert; andernfalls betreibt die Steuereinrichtung 42 das Heizelement in der Schnellabkühlbetriebsart.

Es kann, ebenso wie in der Schnellaufheizbetriebsart, erwünscht sein, die Schnellabkühlbetriebsart bei Leistungseinstellungen oberhalb einer relativ hohen Einstellung nicht zu implementieren, um einen vorübergehenden Abfall der Betriebstemperatur unter die gewünschte neue Betriebstemperatur zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann das Steuersystem so ausgebildet werden, daß die Schnellabkühlbetriebsart nur dann implementiert wird, wenn die neu gewählte Leistungseinstellung unter einer vorbestimmten, relativ hohen Leistungseinstellung ist, unterhalb welcher die Schnellabkühlbetriebsart ohne Überschwingen implementiert werden kann.

Zusätzlich zu der Schnellaufheiz- und der Schnellabkühlbetriebsart bietet das im folgenden ausführlicher beschriebene umfassende Steuersystem eine zusätzliche transiente Betriebsart, nämlich Sofort-Ein. Die Zählerinformation wird jedoch bei der Implementierung dieser Betriebsart nicht benutzt. Der Zweck der Sofort-Ein-Betriebsart besteht darin, für ein relativ schnelles Ansprechen zu sorgen, wenn die Bedienungsperson die Leistungseinstellung eines Heizelements von AUS in eine Leistungseinstellung Nicht-AUS ändert. Da die gesamte Steuerperiode eine Dauer in der Größenordnung von 17 s hat, ist es möglich, daß die Bedienungsperson eine Leistungseinstellung während der letzten Stufen der Steuerperiode wählt, in welchem Fall eine Zeitspanne von mehreren Sekunden verstreichen könnte, bevor dem Heizelement irgendeine Leistung zugeführt wird, was dazu führt, daß sich der Benutzer fragt, ob die gewählte Leistungseinstellung eingegeben worden ist oder nicht. Zum Überwinden dieses Problems wird in der Sofort-Ein-Betriebsart das Heizelement bei der maximalen Leistungseinstellung für eine vorbestimmte Zeitspanne betrieben, die mit dem nächsten Steuerintervall beginnt, und zwar ungeachtet der gewählten tatsächlichen Leistungseinstellung, so daß dem Heizelement genau während des nächsten Steuerintervalls Leistung zugeführt wird, ungeachtet dessen, wo sich das System in der Steuerperiode befindet, wenn die Wahl getroffen wird.

B. Parameterauswahlüberlegungen

Der Temperaturgang von Widerstandsheizelementen des normalerweise für Kochgeräte benutzten Typs kann, wenn die Heizelemente bei Raumtemperatur mit Strom versorgt werden, insgesamt durch Heizkurven gekennzeichnet werden, die eine Aufheizphase und eine stationäre oder Beharrungsphase aufweisen. Wenn die Leistungszufuhr verringert oder vollständig abgeschaltet wird, kann der Temperaturgang durch eine Abkühlphase gekennzeichnet werden. Eine Schar von solchen Kurven für ein typisches Heizelement, das als Oberflächenheizeinheit in einem elektrischen Kochherd benutzt wird, ist in Fig. 4 für verschiedene Leistungseinstellungen gezeigt. Die Aufheizphase ist durch den Teil der Kurve dargestellt, der durch einen relativ schnellen Anstieg der Heizelementtemperatur gekennzeichnet ist; die stationäre Phase ist durch den Teil der Kurve dargestellt, der durch eine relativ konstante Temperatur gekennzeichnet ist; und die Abkühlphase ist durch den Teil der Kurve dargestellt, der durch eine relativ schnell abnehmende Temperatur im Anschluß an das Abschalten des Heizelements gekennzeichnet ist. Die gezeigten Temperaturen sind diejenigen, die an der Innenseite eines Kochtopfes gemessen werden, der mit dem Heizelement in Berührung ist. Das Heizelement ist auf Raumtemperatur, wenn es zum erstenmal gespeist wird, und die Leistung mit dem geeigneten Wert wird zugeführt, bis die stationäre Temperatur erreicht ist. Das Heizelement arbeitet auf diesem stationären Wert, bis die Leistung abgeschaltet wird, wobei sich ab dieser Zeit das Heizelement auf Raumtemperatur abkühlt. Bei den meisten herkömmlichen Kochgefäßen sind die Steigungen der Heizkurven in erster Näherung von den Belastungszuständen unabhängig. Das ungefähre Ansprechen auf Änderungen in den Leistungseinstellungen kann aus diesen Kurven ermittelt werden, indem die Kurve aufgesucht wird, die der neuen Einstellung entspricht, und zwar beginnend an dem Temperaturpunkt, der die Temperatur des Heizelements darstellt, wenn die Einstellung geändert wird.

Die Temperatur eines Heizelements spiegelt die Gesamtenergiebilanz des Heizelements wieder. Wenn die Leistung dem Heizelement bei Raumtemperatur zum erstenmal zugeführt wird, wird die Leistung dem Heizelement aus der Stromquelle mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die größer ist als die, mit der das Heizelement die Energie mittels Abstrahlung und Leitung durch Wärmeübertragung an die Umgebung abgibt, was insbesondere zu einem Anstieg des Energiewertes des Heizelements führt. Dieser Gesamtanstieg des Energiewerts führt zu einer Zunahme der Temperatur des Heizelements. Später erreicht das Heizelement eine Temperatur, bei der es Energie mit einer Geschwindigkeit abführt, die gleich der Energie ist, die von der Stromquelle geliefert wird, wobei sich zu diesem Zeitpunkt die Temperatur einpendelt, d. h. die Temperaturkurve flach wird und das System in seiner stationären Phase oder Betriebsart arbeitet. Wenn das Heizelement abgeschaltet wird, führt das Heizelement Energie ab, was zu einer Temperaturabnahme führt, bis die Heizelementtemperatur wieder die Raumtemperatur erreicht.

Durch Erhöhen oder Vermindern des Zählerstands eines Zählers mit Geschwindigkeiten, die die Geschwindigkeiten annähern, mit denen die Gesamtenergiebilanz des Heizelements zunimmt oder abnimmt, ist der Zählerstand des Energiezählers in jedem Zeitpunkt ungefähr proportional zu dem Gesamtenergiewert, der durch eine besondere Temperatur gekennzeichnet ist. Es ist daher möglich, eine Zählerstandsverminderungsgeschwindigkeit für jede Leistungseinstellung empirisch zu bestimmen, die ungefähr proportional zu dem Temperaturanstieg oder der Energiezunahme für das Heizelement bei dieser besonderen Leistungseinstellung ist. Durch Erhöhen des Zählerstands mit dieser Geschwindigkeit, wenn diese Leistungseinstellung gewählt ist, ist der Zählerstand des Zählers ungefähr proportional zu der Temperatur des Heizelements.

Die Kurven 52 und 54 zeigen Wärmekurven für die Leistungseinstellungen 8 bzw. 11. Die Kurve 56 stellt eine linearisierte Näherung der Kurve für den Leistungswert 12 dar. Die Steigung des Kurventeils 56A stellt eine Zählerstandserhöhungsgeschwindigkeit von 88 Zählungen pro Steuerperiode dar, bei der es sich um die handelt, die in der als Beispiel gewählten Ausführungsform des Zählers implementiert ist, wenn der Leistungswert 8 gewählt wird. Der horizontale Teil 52B der Kurve stellt den maximalen Zählerstand des Zählers für den gewählten Leistungswert dar, der in der als Beispiel gewählten Ausführungsform auf 6144 für den Leistungswert 8 eingestellt ist, und die Steigung des Teils 56C bestimmt die Geschwindigkeit zum Verringern des Zählerstands des Zählers 46. In der hier beschriebenen Ausführungsform beträgt diese Geschwindigkeit 64 Zählungen pro Steuerperiode.

Eine Technik zum Implementieren des Zählerstands des Heizenergiezählers, um die Temperatur des Heizelements anzunähern, das der Leistungssteuerung des Typs unterliegt, bei dem das Heizelement periodisch gespeist wird, besteht darin, den Zählerstand des Zählers mit einer gewissen Geschwindigkeit während jedes Steuerintervalls zu erhöhen, wenn das Heizelement gespeist wird, und den Zählerstand des Zählers während Steuerintervallen zu vermindern, wenn es nicht gespeist wird, so daß während jeder Steuerperiode der Zählerstand des Zählers während einer gewissen Anzahl von Steuerintervallen erhöht und während anderen vermindert wird, so daß das Gesamtergebnis am Ende der Steuerperiode insgesamt eine Vergrößerung oder Verringerung des Zählerstands des Zählers in bezug auf den Beginn des Steuerintervalls ist. Ein Nachteil dieser Lösung ist, daß sie einen Zähler erfordert, der die Kapazität zum Zählen von sehr großen Zahlen hat. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Erhöhungsgeschwindigkeit gewählt, die den gewünschten Gesamtanstieg des Zählerstands am Ende jeder Steuerperiode ergibt, der die ungefähre Zunahme der Temperatur des Heizelements während dieser Steuerperiode für das Tastverhältnis darstellt, bei dem das Heizelement arbeitet. Das wird ausgeführt, indem der Zählerstand mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit während gespeister Steuerintervalle erhöht und während nichtgespeister Steuerintervalle konstant gehalten wird.

Das Diagramm in Fig. 5 zeigt die effektiven Erhöhungsgeschwindigkeiten für die veschiedenen Leistungseinstellungen, die in der im folgenden beschriebenen Ausführungsform benutzt werden. Die Anzahl der Zählungen, um die der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC in jedem gespeisten Steuerintervall für die verschiedenen Leistungseinstellungen erhöht wird, ist in der Tabelle I gezeigt. Es ist zu erkennen, daß die Zählgeschwindigkeit pro Steuerintervall für die niedrigen Leistungseinstellungen höher ist als für die hohen Leistungseinstellungen. Das wird gemacht, um zu berücksichtigen, daß das Heizelement bei niedrigen Temperaturen wirksamer arbeitet. Das heißt, die Speisung des Heizelements für eine bestimmte Zeitdauer bei niedriger Temperatur führt zu einer größeren Zunahme der Temperatur als die Speisung des Heizelements bei einer hohen Temperatur für dieselbe Zeitdauer. Beim Arbeiten bei niedrigen Leistungseinstellungen wird das Heizelement für weniger Steuerintervalle pro Steuerperiode gespeist, und die Temperatur des Heizelements nimmt relativ langsam zu; für jedes gespeiste Steuerintervall ist jedoch die Zunahme der Temperatur größer als bei der relativ hohen Leistungseinstellung. Bei der hohen Leistungseinstellung nimmt die Temperatur des Heizelementes schnell auf den Wert zu, bei dem die Temperaturzunahme pro Steuerintervall geringer ist. Die hohe Geschwindigkeit pro Intervall für niedrige Leistungseinstellungen und die niedrige Geschwindigkeit pro Intervall für hohe Leistungseinstellungen ergibt somit eine zufriedenstellende Annäherung an die tatsächliche Geschwindigkeit der Temperaturzunahme für die verschiedenen Leistungseinstellungen.

Gemäß Spalte 6 der Tabelle I nimmt die effektive Erhöhungsgeschwindigkeit pro Steuerperiode mit zunehmender Leistungseinstellung nicht zu, wie man erwarten würde. Diese Differenz ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß die Anzahl der gespeisten Steuerintervalle pro Steuerperiode mit einer Vergrößerung des Leistungswertes zunimmt. Obgleich der Zählerstand des Zählers mit weniger Zählungen pro gespeistem Steuerintervall erhöht wird, ist daher die Anzahl der gespeisten Steuerintervalle pro Steuerperiode für die höhere Leistungseinstellung viel größer, was insgesamt zu einer Zählerstandserhöhungsgeschwindigkeit pro Steuerperiode führt, die mit zunehmendem Leistungswert zunimmt.

Die Erhöhungsgeschwindigkeit pro Steuerperiode wird gewählt, um die Geschwindigkeit des Anstiegs der Heizelementtemperatur für jede der Leistungseinstellungen empirisch anzunähern, indem versucht wird, die Kurve der Temperatur über der Zeit für das Heizelement bei jeder der Leistungseinstellungen linear anzunähern. Verschiedene Annäherungsverfahren könnten benutzt werden, um zu der gewünschten Erhöhungsgeschwindigkeit für jede Leistungseinstellung zu gelangen, und zwar in Abhängigkeit von dem gewünschten Genauigkeitsgrad. Es hat sich gezeigt, daß die linearen Näherungen, die als konstante Erhöhungsgeschwindigkeiten pro Steuerperiode in der Tabelle I ausgedrückt sind, zufriedenstellende Ergebnisse für die durch die Steueranordnung zu erfüllenden Funktionen ergeben. In dem Diagramm in Fig. 5 ist zu erkennen, daß es gewisse Überlappungen gibt. Das resultiert aus einem Kompromiß zwischen der Näherungsgenauigkeit und der Wirtschaftlichkeit der Implementierung. Wenn eine größere Genauigkeit gewünscht wird, könnten die Geschwindigkeiten, die für jede Leistungseinstellung genauer maßgeschneidert sind, empirisch ermittelt und leicht implementiert werden, aber auf Kosten einer beträchtlichen Vergrößerung der erforderlichen Mikroprozessorspeicherkapazität.

Bei der Ausführungsform, die zuerst beschrieben wird, wird, wie oben kurz erwähnt, eine konstante Verminderungsgeschwindigkeit für sämtliche Leistungseinstellungen benutzt. In einer weiteren Ausführungsform wird eine genauere Lösung verwendet, die unterschiedliche Geschwindigkeiten für unterschiedliche Leistungsgruppen ergibt und Änderungen von höheren auf niedrigere Leistungseinstellungen sowie auf die Einstellung AUS berücksichtigt; die Genauigkeit jedoch, die sich durch die einzelne konstante Geschwindigkeit ergibt, hat sich in der Steueranordnung als zufriedenstellend erwiesen. In Fig. 5 und außerdem in der Tabelle I sind die maximalen Zählerstände für verschiedene Leistungseinstellungen angegeben, und zwar für die Leistungseinstellungen 1-4 bei einem maximalen Zählerstand von 4096, für die Einstellungen 5-7 bei einem maximalen Zählerstand von 5120, für die Einstellungen 8-10 bei einem maximalen Zählerstand von 6144 und für die Einstellungen 11-15 bei einem maximalen Zählerstand von 8192. Es ist empirisch ermittelt worden, daß die maximalen Zählerstände zufriedenstellende Näherungswerte der maximalen Temperatur des Heizelements ergeben. Offenbar würde sich ein genauerer Näherungswert ergeben, wenn ein anderer maximaler Zählerstand für jede einzelne Leistungsstellung benutzt werden würde. Die verbesserte Leistungsfähigkeit würde aber wiederum zusätzliche Speicherkapazität erfordern. Es ist festgestellt worden, daß unter praktischen Gesichtspunkten der zusätzliche Programmiercode, der erforderlich ist, um ein solches Schema zu implementieren, angesichts der zufriedenstellenden Leistungsfähigkeit, die durch die Gruppierung gemäß Fig. 5 erreicht wird, nicht gerechtfertigt wäre.

Die Schwellentemperaturen und entsprechende Schwellenreferenzwerte zum Speisen der Heiß-Anzeigelampe und zum Einleiten der verschiedenen transienten Betriebsarten wurden empirisch gewählt, um die gewünschte Betriebsleistungsfähigkeit zu erreichen. Es wurde festgestellt, daß es erwünscht wäre, die Heiß-Anzeigelampe, die dem Benutzer meldet, daß das Heiz­ element heiß war, einzuschalten, wenn die Temperatur des Heizelements einen Wert von 43,3°C (110°F) überschreitet. Diese Temperatur wurde als eine zweckmäßige Übergangstempe­ ratur zwischen relativ kalten und relativ heißen Einstellun­ gen gewählt. Oberhalb dieser Temperatur ist das Heizelement zumindest unangenehm heiß und sollte nicht berührt werden. Der Heizelementenergiezählerstand, für den empirisch gefunden worden ist, daß er für die beschriebene Ausführungsform un­ gefähr proportional zu dieser Temperatur ist, ist ein Zähler­ stand von 256. Eine Schwellentemperatur, oberhalb welcher es unerwünscht und unnötig ist, die Schnellaufheizbetriebs­ art zu implementieren, weil die Implementierung ein Über­ schwingen verursachen kann, ist empirisch mit 176,7°C (350°F) ermittelt worden. Es hat sich gezeigt, daß ein Schwellenzählerstand oder Schwellenreferenzwert von 4096 bei der beschriebenen Ausführungsform zu dieser Temperatur unge­ fähr proportional ist. Die Schnellabkühlschwellentemperatur, unterhalb welcher es unerwünscht und unnötig ist, die Schnellabkühlbetriebsart zu implementieren, ist empirisch mit 260°C (500°F) ermittelt worden. Es ist empirisch fest­ gestellt worden, daß ein Schwellenzählerstand oder Schwel­ lenreferenzwert von 6144 zu dieser Temperatur ungefähr pro­ portional ist.

C. Arbeitsweise des Systems

Auf das Funktionsblockschaltbild in Fig. 6, das ein Steuer­ system zum Implementieren der Betriebs­ arten für ein einzelnes Heizelement veranschaulicht, wird beim ausführlicheren Beschreiben der Arbeitsweise des Steu­ ersystems, das die Temperaturüberwachungsanordnung enthält, Bezug genommen. Die Arbeitsweise des Systems ist bei mehreren Heizelementen dieselbe, denn es ist lediglich erforderlich, die Steueranordnung für jedes zusätzliche Heizelement zu duplizieren.

Der Betrieb des Steuersystems ist mit den Nulldurchgängen des Leistungssignals, das an die Klemmen L1 und L2 angelegt wird, synchronisiert. Ein Nulldurchgangsdetektor 52 über­ wacht das Leistungssignal und erzeugt einen Nulldurchgangs­ impuls bei jedem Erkennen eines Nulldurchgangs des Lei­ stungssignals. Das Steuerintervall wird durch einen Steuer­ intervallzeitgeber 54 festgelegt, der die Nulldurchgänge zählt und einen Ausgangsimpuls für jeweils acht Zyklen des Leistungssignals erzeugt, was einen Impuls pro 16 Zählungen oder Nulldurchgängen entspricht. Der Ausgangsimpuls des Steuerintervallzeitgebers 54 markiert den Beginn jedes Steuer­ intervalls. Ein Hauptzähler 56 legt die Dauer jeder Steuer­ periode durch wiederholtes Zählen einer vorbestimmten An­ zahl von Steuerintervallen und Rücksetzen fest. In der be­ schriebenen Ausführungsform zählt der Hauptzähler 56 von Null bis 128 und löscht auf Null, wodurch die Dauer der Steuerperiode auf ungefähr 17 s festgesetzt wird. Die Steuerlogik wird am Beginn jedes Steuerintervalls, während welchem eine Schaltvorrichtungstriggerentscheidung für jedes Heizelement für dieses Steuerintervall gemacht wird, einmal vollständig durchlaufen.

Beim Ausführen des Leistungssteuerschemas wird das Aus­ gangssignal der Leistungseinstellungswähleinrichtung 44, das den durch die Bedienungsperson gewählten gegenwärtigen Leistungswert darstellt, in den Speicher 58 am Beginn jedes Steuerintervalls eingelesen. Der Speicher 58 enthält einen zeitweiligen Speicherbereich KB (nicht dargestellt) und einen permanenten Speicherbereich M(KB) zum Speichern von Steuersignaldaten. Das neu eingegebene digitale Steuersig­ nal aus der Leistungswertwähleinrichtung wird in dem zeit­ weiligen Speicherbereich KB gespeichert, bis eine Testein­ richtung 60 das Testen dieses Signals auf im folgenden be­ schriebene Weise beendet hat. Bei Beendigung des Testprozes­ ses wird das in dem zeitweiligen Speicherbereich KB gespei­ cherte Signal in den permanenten Speicherbereich M(KB) in dem Speicher 58 übertragen, wo es so lange aufbewahrt wird, bis es durch ein Steuersignal ersetzt wird, das eine später gewählte Leistungseinstellung darstellt. Im übrigen Teil der Beschreibung werden die Bezeichnungen KB und M(KB) gegenein­ ander austauschbar benutzt, um Bezug auf die Speicherberei­ che sowie auf das in diesen Speicherbereichen gespeicherte Signal zu nehmen, wie es üblich ist. In jedem Fall wird sich die Bedeutung aus dem Zusammenhang ergeben.

Um festzustellen, wann die transienten Betriebsarten einzu­ leiten sind, überwacht die Testeinrichtung 60 KB, um fest­ zustellen, ob die neue Leistungseinstellung die Einstellung AUS, dieselbe Einstellung wie die vorherige Einstellung oder eine Änderung der Einstellung auf einen höheren oder einen niedrigeren Leistungswert ist. Wenn die neue Einstellung gleich der ursprünglichen Einstellung ist, d. h., wenn KB gleich M(KB) ist, was keine Änderung der Leistungseinstel­ lung anzeigt, bleibt M(KB) ungeändert und die Steuerung geht entsprechend weiter. Wenn eine Änderung der Leistungsein­ stellung von einem Leistungswert auf eine Einstellung AUS erkannt wird, wird KB in M(KB) eingelesen und ersetzt die vorher eingegebene Einstellung. Wenn KB von M(KB) verschie­ den und keine AUS-Einstellung ist, wird KB weiter getestet, um zwischen einer Vergrößerung der Leistungseinstellung und einer Verringerung der Leistungseinstellung zu unterscheiden und die geeignete transiente Betriebsart einzuleiten. Die Testeinrichtung 60 erzeugt ein Ausgangssignal zum Setzen und Rücksetzen von die transienten Betriebsarten steuernden Speicherflipflops, nämlich des Sofort-Ein-Speicherflipflops (IOL) 62, des Schnellaufheizspeicherflipflops (FHL) 68 oder des Schnellabkühlflipflops (FCL) 74, in Zusammenwirkung mit den Heizelementenergiespeicherflipflops 64 und 70 auf eine Weise, die in der oben erwähnten weiteren Patentanmeldung der An­ melderin beschrieben ist.

Die Tastverhältnissteuerung des Heizelements wird durch eine Vergleichseinrichtung 82 ausgeführt, die den Zähler­ stand des Hauptzählers 56 mit einem digitalen Leistungs­ signal vergleicht, das die zu implementierende Leistungsein­ stellung darstellt, um festzustellen, ob das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls zu speisen ist. Dieses digitale Leistungssignal stellt digital die tatsächliche An­ zahl von EIN-Steuerintervallen pro Steuerperiode für den zu implementierenden Leistungswert dar. Die Anzahl der EIN- Steuerintervalle pro Steuerperiode, die durch das digitale Leistungssignal für jede Leistungseinstellung dargestellt wird, ist in Spalte 3 der Tabelle I gezeigt. Es sei daran erinnert, daß der Zählerstand des Hauptzählers 56, der wieder­ holt von Null bis 127 zählt, einmal in jedem Steuerinter­ vall erhöht wird. Die Vergleichseinrichtung 82 erzeugt ein Ausgangssignal, um das Speicherflipflop (POL) 84 zu setzen, wenn der Zählerstand des Hauptzählers 56 kleiner als das digitale Leistungssignal ist. Wenn beispielsweise das Heiz­ element auf dem Leistungswert 6 betrieben wird, ist das Heizelement für 18 Steuerintervalle während jeder Steuerpe­ riode zu speisen. Für den Leistungswert 6 ist das Leistungs­ signal eine digitale Darstellung der Zahl 18. Während jeder Steuerperiode wird der Zählerstand des Hauptzählers 56 kleiner sein als das Leistungssignal für Zählerstände von Null bis 17, was 18 Zählungen entspricht und größer oder gleich dem Leistungswertsignal für die übrigen 110 Zählungen der Steuerperiode ist. Daher wird das Speicherflipflop (POL) 84 für die ersten 18 Steuerintervalle jeder Steuerperiode gesetzt.

Im stationären Betrieb stellt das digitale Leistungssignal den gewählten tatsächlichen Leistungswert M(KB) dar. Wenn dagegen eine der transientenBetriebsarten implementiert wird, setzt jedoch die Vergleichseinrichtung 82 einen Wert an die Stelle des digitalen Leistungssignals, der ungleich dem ist, welcher dem tatsächlichen Leistungswertwählsignal entspricht. Wenn das Sofort-Ein-Speicherflipflop (IOL) 62 gesetzt wird, was die Sofort-Ein-Betriebsart verlangt, wird ein Digitalleistungssignalwert von 128, der der maximalen Leistungswerteinstellung entspricht, an die Stelle des Wertes gesetzt, der die tatsächliche Leistungswerteinstellung darstellt. Wenn das Schnellabkühlspeicherflipflop (FCL) 74 gesetzt wird, was die Schnellabkühlbetriebsart verlangt, setzt die Vergleichseinrichtung 82 einen Wert an die Stelle des digitalen Leistungssignals, der einem Leistungswert entspricht, welcher sechs Werte unter der tatsächlich gewähl­ ten Leistungseinstellung liegt, oder der AUS-Einstellung, wenn die neu gewählte Einstellung innerhalb von sechs Werten der AUS-Einstellung liegt. Wenn beispielsweise die neu ge­ wählte Leistungseinstellung der Leistungswert 8 ist, ist das tatsächliche Leistungswerteinstellsignal die digitale Dar­ stellung der Zahl 33. Während des Betriebes in der Schnell­ abkühlbetriebsart stellt jedoch das Leistungssignal den Leistungswert 2 dar, d. h. die digitale Darstellung der Zahl 4. Ebenso, wenn das Schnellaufheizspeicherflipflop (FHL) 68 gesetzt wird, setzt die Vergleichseinrichtung 82 ein Lei­ stungssignal ein, das der Leistungseinstellung entspricht, die sechs Werte höher als die tatsächliche gewählte Lei­ stungseinstellung ist, oder der maximalen Einstellung, wenn die tatsächliche Leistungseinstellung innerhalb von sechs Werten der maximalen Leistungseinstellung liegt. Wenn bei­ spielsweise die neu gewählte Leistungswerteinstellung der Leistungswert 8 ist, wird das Leistungssignal, das dem Lei­ stungswert 14 entspricht, welcher die Zahl 112 darstellt, für das Leistungssignal, das die tatsächlich gewählte Lei­ stungseinrichtung darstellt, eingesetzt.

Die Steueranordnung enthält, wie oben bereits kurz erwähnt, einen Heizelementenenergiezähler 46 zum indirekten Überwachen der ungefähren Temperatur des Heiz­ elements. Die Zählersteuereinrichtung 48 spricht auf das digitale Leistungssignal, das durch die Vergleichseinrich­ tung 82 verwendet wird, an und erhöht den Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 mit einer Geschwindigkeit, die durch dieses Leistungssignal festgelegt ist. Die Zähler­ steuereinrichtung 48 bewirkt, daß das Erhöhen des Zähler­ stands des Heizelementenergiezählers 46 unterbrochen wird, wenn ein vorbestimmter maximaler Zählerstand erreicht wird, der durch die Leistungseinstellung bestimmt wird, bei der das Heizelement gespeist und betrieben wird. Die Zählerver­ gleichseinrichtung 86 vergleicht den Zählerstand des Heiz­ elementenergiezählers 46 mit drei verschiedenen vorbestimm­ ten Schwellenzählerständen, die Schwellentemperaturen ent­ sprechen.

Der erste Schwellenzählerstand stellt die Heiß-Anzeigelampe- Schwellentemperatur dar, über welchem das Heizelement unan­ genehm heiß ist und nicht berührt werden sollte. Wenn fest­ gestellt wird, daß der Zählerstand des Heizelementenergie­ zählers 46 größer als dieser erste vorbestimmte Zählerstand ist, erzeugt die Zählervergleichseinrichtung 86 ein Signal, welches das Heizelementenergiespeicherflipflop HELO 88 setzt. Das Setzen des Speicherflipflops HELO 88 betätigt die Anzeige­ einrichtung 50, die ein Signal liefert, das für die Be­ dienungsperson erkennbar ist und dieser meldet, daß die Tem­ peratur des Heizelements 12 größer als die erste Schwellen­ temperatur ist und daß daher das Heizelement zum Berühren zu heiß ist.

Der zweite Schwellenzählerstand stellt die Schnellaufheiz­ schwellentemperatur dar. Es sei daran erinnert, daß es er­ wünscht ist, die Schnellaufheizbetriebsart nicht einzulei­ ten, wenn die Temperatur des Heizelements über dieser Tempe­ ratur ist, damit ein Überschwingen der Betriebstemperatur bei der neu gewählten höheren Leistungseinstellung vermieden wird. Beim Erkennen, daß der Zählerstand des Heizelement­ energiezählers 46 den zweiten Zählerstand übersteigt, setzt die Zählervergleichseinrichtung 86 das Heizelementenergie­ speicherflipflop HEL1 64. Wenn das Speicherflipflop HEL1 ge­ setzt ist, blockiert ein UND-Gatter 66 das Schnellaufheiz­ setzsignal aus der Testeinrichtung 60 an dem Schnellaufheiz­ speicherflipflop 68 und verhindert das Einleiten der Schnell­ aufheizbetriebsart. Wenn das Speicherflipflop HEL1 in seinem Rücksetzzustand ist, ist das Gatter 66 freigegeben, und das Signal aus der Testeinrichtung 60 wird zu dem Schnellauf­ heizspeicherflipflop 68 durchgelassen, das den Betrieb in der Schnellaufheizbetriebsart beim Erkennen eines Wechsels von einer Einstellung zu einer höheren Leistungseinstellung ein­ leitet.

Der dritte Schwellenzählerstand stellt die Schnellabkühl­ schwellentemperatur dar. Es sei daran erinnert, daß es er­ wünscht ist, die Schnellabkühlbetriebsart nicht einzuleiten, wenn die Temperatur des Heizelements kleiner als diese Tem­ peratur ist, damit das Überschwingen der Temperatur für die neu gewählte niedrigere Leistungseinstellung vermieden wird. Die Zählervergleichseinrichtung 86 setzt, wenn sie fest­ stellt, daß der Zählerstand des Zählers 46 diesen dritten vorbestimmten Zählerstand übersteigt, das Heizelementener­ giespeicherflipflop HEL2 70. Wenn das Speicherflipflop HEL2 gesetzt ist, läßt ein UND-Gatter 72 das Schnellabkühlsignal aus der Testeinrichtung 60 zu dem Schnellabkühlspeicherflip­ flop 74 durch, welches das Einleiten der Schnellabkühlbe­ triebsart freigibt, wenn eine Verkleinerung der Leistungs­ einstellung erkannt worden ist. Der Schnellabkühlspeicher­ flipflop kann daher nur gesetzt werden, wenn der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 größer als der Schnellab­ kühlschwellenwertzählerstand ist.

Um die Arbeitsweise des Systems an einem Beispiel zu demon­ strieren, wird angenommen, daß die letzte eingegebene Lei­ stungseinstellung AUS war, daß das Heizelement auf Raumtem­ peratur ist und daß die neu gewählte Leistungseinstellung der Leistungswert 10 ist. Wenn die Bedienungsperson den Dreh­ knopf 22 (Fig. 1 und 3) auf die Stellung 10 einstellt, wird das Signal, das diese Wahl darstellt, als KB im Speicher am Beginn des nächsten Steuerintervalls gespeichert. Die Test­ einrichtung 60 prüft KB, ob es sich um eine AUS-Einstellung handelt. Die Testeinrichtung 60 prüft dann, um festzustellen, ob die vorherige Einstellung, die nun in M(KB) gespeichert ist, eine AUS-Einstellung war. Wenn sie feststellt, daß das neue Signal eine der Leistungseinstellungen 1-15 ist und daß die vorherige Einstellung eine AUS-Einstellung war, setzt die Testeinrichtung 60 das Sofort-Ein-Speicherflipflop (IOL) 62 so, daß die Sofort-Ein-Betriebsart eingeleitet wird. Die Ver­ gleichseinrichtung 82 spricht darauf an, indem sie die Lei­ stungseinstellung 15 implementiert. Die Vergleichseinrich­ tung 82 arbeitet auf diese Weise für eine vorbestimmte Zeit­ spanne in der Größenordnung von 4,3 s weiter, bis ein Sofort- Ein-Zeitgeber 76 seine Zeitsperre erreicht, das Sofort-Ein- Speicherflipflop 62 rücksetzt und dadurch die Sofort-Ein- Betriebsart beendet.

Während des Arbeitens in der Sofort-Ein-Betriebsart wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 mit einer Ge­ schwindigkeit von 2 Zählungen pro gespeistem Steuerintervall erhöht (Tabelle I). Bei dem Leistungswert 15 wird das Heiz­ element in jedem Steuerintervall gespeist. Die Gesamtzähler­ standserhöhungsgeschwindigkeit beträgt daher 256 Zählungen pro Steuerperiode. Bei einer Sofort-Ein-Betriebsart von grob 4,3 s Dauer, was ungefähr ¼ einer Steuerperiode ent­ spricht, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 um 64 Zählungen erhöht, während er in der Sofort-Ein-Be­ triebsart arbeitet. Das Speicherflipflop HEL1, welches das Arbeiten in der Schnellaufheizbetriebsart verhindert, wenn es gesetzt ist, wird auf einen Zählerstand von 4096 gesetzt. In dem hier beschriebenen Beispiel wird daher bei Beendigung der Sofort-Ein-Betriebsart das Speicherflipflop HEL1 noch nicht gesetzt, so daß die Schnellaufheizbetriebsart imple­ mentiert wird. Es sei beachtet, daß, wenn das Heizele­ ment aufgrund des vorherigen Betriebs, in welchem das Heiz­ element heiß genug war, um das Speicherflipflop HEL1 zu setzen, sich noch nicht ausreichend abgekühlt gehabt hätte, um das Speicherflipflop HEL1 rückzusetzen, die Schnellauf­ heizbetriebsart nicht implementiert worden wäre. In der Schnellaufheizbetriebsart wird, wie weiter oben beschrieben, das Heizelement bei sechs Werten oberhalb der tatsächlichen Leistungseinstellung oder dem Wert 15 gespeist, wenn die tatsächliche Einstellung 9 oder darüber ist. In dem hier be­ schriebenen Beispiel wird das Heizelement daher bei dem Lei­ stungswert 15 für die Dauer der Schnellaufheizbetriebsart gespeist. Die Schnellaufheizbetriebsart wird für ungefähr 17 s fortgesetzt. Da während des Betriebs in der Schnellauf­ heizbetriebsart für die Leistungseinstellung 10 das Heizele­ ment bei der Leistungseinstellung 15 betrieben wird, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 weiterhin mit einer Geschwindigkeit von 2 Zählungen pro Steuerinter­ vall erhöht. Somit wird der Zählerstand des Heizelementenergie­ zählers um 256 Zählungen von 64 auf 320 während des Be­ triebs in der Schnellaufheizbetriebsart erhöht. Am Ende der Schnellaufheizbetriebsart wird der stationäre Betrieb bei den gewählten Leistungseinstellungen eingeleitet.

Bevor der stationäre Betrieb beschrieben wird, sei angemerkt, daß in dem hier beschriebenen Beispiel die Heiß-Anzeigelampe während der Schnellaufheizbetriebsart eingeschaltet wird. Die Zählervergleichseinrichtung 86 setzt, wie oben erwähnt, das Heizelementenergiespeicherflipflop HEL0 auf einen Zähler­ stand von 256, der die Heiß-Anzeigelampe-Schwellentemperatur von 43,3°C (110°F) darstellt. In diesem Beispiel würde der Zählerstand 256 erreichen, nachdem ungefähr 17 s verstrichen sind, wobei zu diesem Zeitpunkt HEL0 gesetzt und dadurch be­ wirkt wird, daß die Anzeigelampe 32 eingeschaltet wird. Die Lampe 32 bleibt eingeschaltet, solange der Zählerstand des Zählers 46 größer als 256 ist.

Während des stationären Betriebes implementiert die Ver­ gleichseinrichtung 82 die Leistungseinstellung 10, was ein Tastverhältnis von 41% ergibt, indem das Heizelement 12 für die ersten 18 Steuerintervalle jeder Steuerperiode gespeist wird (Tabelle I). Bei Rückkehr zu dem Betrieb mit dem ge­ wählten Leistungswert, dem Wert 10, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 mit einer Geschwindigkeit von 2 2/3 Zählungen pro gespeistem Intervall erhöht. Bei dem Leistungswert 10 wird das Heizelement für 53 Steuerin­ tervalle pro Steuerperiode gespeist. Der Zählerstand des Heizelementenergiezählers wird daher mit einer Geschwindig­ keit von 141 1/3 Zählungen pro Steuerperiode erhöht. Der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 wird während jedes gespeisten Steuerintervalls weiter erhöht, bis er den maximalen Zählerstand für den Leistungswert 10 von 6144 er­ reicht, zu welcher Zeit die Zählersteuereinrichtung 48 das Erhöhen des Zählerstands des Heizelementenergiezählers 46 unterbricht. Der Zählerstand bleibt auf diesem Wert, bis entweder eine Leistungseinstellung mit einem höheren Schwel­ lenzählerstand gewählt wird oder die AUS-Einstellung ge­ wählt wird. Wenn eine höhere Einstellung gewählt wird, wird der Zählerstand des Zählers mit einer Geschwindigkeit er­ höht, die der neuen Einstellung zugeordnet ist, bis der entsprechende neue Schwellenzählerstand erreicht ist, bei dem das weitere Erhöhen des Zählerstands unterbrochen wird.

Bei Wahl der AUS-Einstellung stellt die Testeinrichtung 60 fest, daß die AUS-Einstellung gewählt worden ist, wobei dann die neue Einstellung von KB nach M(KB) verschoben wird, die Vergleichseinrichtung 82 das Nulltastverhältnis imple­ mentiert, das der AUS-Leistungseinstellung entspricht, und die Zählersteuereinrichtung 48 daraufhin beginnt, den Zähler­ stand des Heizelementenergiezählers 46 mit einer Geschwindig­ keit von ½ Zählung pro Steuerintervall für eine Gesamtrate voin 64 Zählungen pro Steuerperiode zu vermindern. Die Heiz­ elementenergiespeicherflipflops werden rückgesetzt, wenn der Zählerstand des Heizelementenergiezählers vermindert wird. Das Heizelementenergiespeicherflipflop HEL0 bleibt gesetzt, bis der Zählerstand unter den Zählerstand von 256 vermindert ist, wodurch der Bedienungsperson angezeigt wird, daß das Heizelement zu heiß bleibt, um berührt werden zu können, ob­ gleich das Heizelement nicht mehr gespeist wird. Die Ge­ schwindigkeit des Verminderns des Zählerstands des Heizele­ mentenergiezählers 46 nähert die Abkühlgeschwindigkeit des Heizelements an. Daher bleibt die Heizelementenergielampe eingeschaltet, bis die Temperatur des Heizelements auf einen sicheren Wert abgenommen hat. In dem hier beschriebenen Beispiel werden ungefähr 26 min benötigt, um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 von dem Zählerstand 6144 auf den Wert zu vermindern, bei dem das Heizelementenergie­ speicherflipflop HELO 88, das die Speisung der Heiß-Anzeige­ lampe steuert, rückgesetzt wird, wodurch die Heiß-Anzeige­ lampe abgeschaltet wird.

D. Mikroprozessorimplementierung

Fig. 7 zeigt in vereinfachter Form eine Steuerschaltung auf Mikroprozessorbasis, die die Temperaturüberwachungsanordnung innerhalb eines umfassenderen Steuer­ systems verkörpert. Leistung wird den Heizelementen 12, 14, 16 und 18 durch Anlegen eines Standardwechselstromsignals von 60 Hz und 120 oder 240 V an die Klemmen L1 und L2 zuge­ führt. Die Heizelemente 12, 14, 16 und 18 sind elektrisch parallel an die Leitungen L1 und L2 über eine Anordnung von Relais RL1, RL2, RL3 und RL4 angeschlossen, die jeweils zwei Kontaktsätze (a) und (b), die zwischen das Heizelement und die Leitungen L1 bzw. L2 geschaltet sind, für die Elemente 12, 14, 16 bzw. 18 haben.

Die Steuersignale zum Öffnen und Schließen der Relais RL1-RL4 werden von einem Mikroprozessor 102 geliefert. Ein 60-Hz- Signal wird durch einen herkömmlichen Nulldurchgangsde­ tektor 103 erzeugt und an den Mikroprozessoreingangskanal K8 angelegt, und zwar zwecks Synchronisierung des Systembe­ triebes mit den Nulldurchgängen des an die Klemmen L1 und L2 angelegten Leistungssignals. Die Relaissteuersignale aus den Ausgangskanälen R4-R7 werden an Relaisspulen RLC1 bis RLC4 der Relais RL1-RL4 durch eine Relaistreiberschaltung 104 angelegt. Diese Steuersignale werden durch den Mikropro­ zessor 102 gemäß dem durch den Benutzer gewählten Leistungs­ wert auf im folgenden beschriebene Weise erzeugt.

Eine insgesamt mit der Bezugszahl 108 bezeichnete Leistungs­ wertwählschaltvorrichtung ermöglicht der Bedienungsperson, den ge­ wünschten Leistungswert für jedes der Heizelemente 12, 14, 16 und 18 zu wählen. Die Leistungswertwählschaltvorrichtung 108 enthält eine Gruppe von vier parallel geschalteten Potentio­ metern 110-116 zum Steuern der Heizelemente 12, 14, 16 bzw. 18. Eine konstante Referenzspannung liegt an den Poten­ tiometern 110-116 an. Die Schleifarme 110(a), 112(a), 114(a) und 116(a) der Potentiometer 110-116 werden gemäß den Lei­ stungseinstellungen positioniert, die die Bedienungsperson wählt, indem sie die entsprechenden Steuerknöpfe 22-28 be­ tätigt. Ein herkömmlicher A/D-Wandler 118 tastet die Einstellung der Potentiometer 110-116 ab und liefert dem Mikropro­ zessor 102 ein digitales Eingangssignal, das den für jedes Heizelement gewählten Leistungswert darstellt. Abtastsignale werden von dem Mikroprozessor 112 über Ausgangskanäle O₀ bis O₄ abgegeben. Das Leistungswertsignal wird in den Mikropro­ zessor 102 an dem Eingangskanal K1 eingegeben. Die Signal­ lampe 32 enthält eine herkömmliche Leuchtdiode (LED), die mit dem Ausgangskanal R₁₀ des Mikroprozessors 102 über eine herkömmliche Leuchtdiodentreiberschaltung 120 verbunden ist.

Der Mikroprozessor 102 der Schaltung nach Fig. 7 ist ein Mikroprozessor der Serie TMS 1000. Technische Einzelheiten über die allgemeinen Kenndaten des Mikroprozessors 102 sind in der Veröffentlichung "TMS 1000 Series Data Manual" der Texas Instruments, Inc. vom Dezember 1975 verfügbar.

D.1 Steuerprogramm

Der Mikroprozessor 102 ist so ausgelegt worden, daß er die Steuerfunktionen in der Überwachungsanordnung erfüllt, und zwar durch dauerhaftes Festlegen des Festwertspeichers (ROM) des Mikroprozessors derart, daß die vorbestimmten Steuerbefehle implementiert werden. Die Fig. 8-21 sind Flußdiagramme, die die Steuerroutinen veranschau­ lichen, welche in dem Steuerprogramm des Mikroprozessors 102 vorgesehen sind, um die Steuerfunktionen zu erfüllen. An Hand dieser Flußdiagramme kann der einschlä­ gige Fachmann einen Satz von Befehlen zur dauerhaften Spei­ cherung in dem ROM des Mikroprozessors 102 anfertigen. Der Einfachheit und Kürze halber werden die auszuführenden Steuerroutinen mit Bezug auf die Steuerung des Heizelements 12 beschrieben. Es sei angemerkt, daß bei dem Steuersystem nach Fig. 1 die Routinen während jedes Steuerintervalls einmal für jedes der Heizelemente 12-18 ausgeführt werden. Es sei weiter angemerkt, daß zusätzlich zu den Steuerfunk­ tionen der hier beschriebenen Steueranordnung weitere Steuer­ funktionen vorgesehen werden können, die in Verbindung mit anderen Betriebseigenschaften des Gerätes auszuführen sind. Befehle zum Ausführen der Routinen, die in den Flußdiagram­ men beschrieben sind, können mit Befehlen und Routinen für andere Steuerfunktionen verschachtelt sein, die nicht Teil der Erfindung sind.

Das Steuerprogramm besteht aus einer Folge von Routinen, die in den Flußdiagrammen dargestellt sind. Das Steuerprogramm wird in jedem Steuerintervall für jedes Heizelement einmal durchlaufen. Es sei angemerkt, daß die Steuerschaltung ständig gespeist wird, während das Gerät eingesteckt ist, und zwar ungeachtet der gewählten Leistungseinstellung. Es folgt nun eine Beschreibung jeder Routine mit Bezug auf das Fluß­ diagramm.

a) Abstast-Routine - Fig. 8

Die Funktion dieser Routine besteht darin, die von der Be­ dienungsperson betätigten Eingabepotentiometer abzutasten, um die für jedes der Heizelemente gewählten Leistungseinstel­ lung festzustellen. Während der Ausführung dieser Routine für ein besonderes Heizelement wird das diesem Heizelement zugeordnete Potentiometer abgetastet.

Es sei daran erinnert, daß es 16 mögliche Leistungseinstel­ lungen gibt, die durch Digitalsignale dargestellt werden, welche der Nummer der Einstellungen von 0 bis 15 entsprechen. In dieser Routine ist PLR ein 4-bit-Digitalwort, das die Re­ ferenzspannung in dem A/D-Umwandlungsschema über einen ohm­ schen Kettenleiternetzwerksteil des A/D-Wandlers 118 ein­ stellt. PLR wird gemäß einem sukzessiven Näherungsverfahren verändert, und die in dem A/D-Wandler 118 erzeugte Spannung wird dann mit der Spannung an dem entsprechenden Potentiome­ ter der durch die Bedienungsperson einstellbaren Potentiome­ tern 110-116 verglichen, um den gewählten Leistungswert zu ermitteln.

Die Suche beginnt in der Mitte mit PLR gleich acht (PLR- 1000) (Block 130). Die Abfrage 132 stellt fest, ob die durch die Bedienungsperson gewählte Leistungseinstellung höher (K1=1) oder niedriger (K1=0) ist. Wenn sie höher ist, wird PLR gleich 12 gesetzt, indem das Bit 2 gesetzt wird (PLR-1010) (Block 134). Wenn sie niedriger ist, wird PLR gleich 4 gesetzt, indem das Bit 3 rückgesetzt (Block 136) und das Bit 2 gesetzt wird (Block 134) (PLR-0010).

Die Abfrage 138 stellt fest, ob die Einstellung höher oder niedriger als das gegenwärtige PLR ist. Wenn sie höher ist, (K1=1), wird das PLR um 2 vergrößert, indem das Bit 1 ge­ setzt wird (Block 140). Wenn sie niedriger ist (K1=0), wird PLR um 2 verringert, indem das Bit 2 rückgesetzt (Block 142) und das Bit 1 gesetzt wird.

Die Abfrage 144 stellt fest, ob der gegenwärtige Wert von PLR höher oder niedriger als der Referenzwert ist. Wenn er höher ist, wird PLR um 1 vergrößert, indem das Bit 0 gesetzt wird (Block 146). Wenn er niedriger ist, wird PLR um 1 ver­ ringert, indem das Bit 1 rückgesetzt wird (Block 148).

Die Abfrage 150 wiederholt den Höher- oder Niedriger-Test an dem gewählten Wert. Wenn er höher ist, wird PLR in KB einge­ lesen (Block 152). Wenn er niedriger ist, wird PLR um 1 ver­ ringert, indem das Bit 0 rückgesetzt wird (Block 154), und dann wird PLR in KB eingelesen (Block 152).

Der Zählerstand des Hauptzählers (ZCM) wird erhöht (Block 156). Der ZCM-Zählerstand wird durch die Abfrage 158 geprüft. Wenn er größer als 128 ist, wird ZCM rückgesetzt (Block 160). Das Programm verzweigt dann (Block 162) zu der Eingangstest­ routine, Fig. 9.

b) Eingangstestroutine - Fig. 9 und 10

Diese Routine erfüllt hauptsächlich die Funktion der Test­ einrichtung 60 nach Fig. 6 und vergleicht KB mit M(KB), um festzustellen, welche, wenn überhaupt, der transienten Be­ triebsarten eingeleitet werden sollte, und setzt das Sofort- Ein-, das Schnellaufheiz- oder das Schnellabkühlspeicher­ flipflop.

Die Abfrage 164 stellt fest, ob KB eine AUS-Wahl oder eine Leistungseinstellungswahl ist. Wenn AUS gewählt ist, werden das Sofort-Ein-Speicherflipflop und der Sofort-Ein-Zeitgeber rückgesetzt (Block 166), und das Schnellaufheizspeicherflip­ flop FHL, das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL und die zu­ geordneten Zeitgeber FHT bzw. FCT werden alle rückgesetzt (Block 168). KB wird in den Permanentspeicher als M(KB) über­ führt (Block 170). Wenn KB keine AUS-Einstellung ist, stellt die Abfrage 176 fest, ob KB eine Änderung von einer AUS-Ein­ stellung zu einer Leistungseinstellung darstellt, indem sie die vorherige Einstellung M(KB) auf eine AUS-Einstellung hin überprüft. Wenn M(KB) eine AUS-Einstellung ist, wird das Sofort-Ein-Speicherflipflop gesetzt und der Sofort-Ein-Zeit­ geber wird rückgesetzt (Block 178). Das Schnellaufheizspei­ cherflipflop FHL und das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL sowie die Zeitgeber FHT und FCT werden rückgesetzt (Block 168), und KB wird in M(KB) verschoben (Block 170), und das Programm verzweigt (Block 180) zu der Sofort-Ein-Routine, Fig. 11. Wenn KB keine Änderung von AUS zu einer Leistungs­ einstellung darstellt, geht das Programm zu der Test-II- Routine (Fig. 10), um weitere Tests an KB auszuführen (Block 182).

Die Abfrage 184 stellt fest, ob die neue Einstellung innerhalb eines Leistungswertes der alten Einstellung liegt. Wenn dem so ist, wird die neue Einstellung in den Permanent­ speicher verschoben (Block 186), und das Programm verzweigt zu der Sofort-Ein-Routine (Block 188). Diese befaßt sich mit Änderungen von nur einem Wert, als wenn keine Änderung auf­ getreten wäre, um irgendeine der transienten Betriebsarten zu implementieren, da die Änderung nicht groß genug ist, daß die transienten Betriebsarten erforderlich sind, um das An­ sprechen des Heizelements zu beschleunigen.

Wenn eine neue Einstellung um mehr als einen Leistungswert höher oder niedriger als die vorherige Einstellung ist, überprüft die Abfrage 190 den Zustand des Sofort-Ein-Speicher­ flipflops. Wenn es gesetzt ist, was bedeutet, daß die Sofort-Ein-Betriebsart vorliegt, wird kein weiterer Test ausgeführt. KB wird in M(KB) verschoben (Block 186), und das Programm verzweigt (Block 188) zu der Sofort-Ein-Routine, Fig. 11. Wenn das Sofort-Ein-Speicherflipflop nicht gesetzt ist, stellt die Abfrage 192 fest, ob die neue Einstellung größer oder kleiner als die alte Einstellung ist.

Wenn die neue Einstellung eine größere Leistungseinstellung darstellt, stellt die Abfrage 194 fest, ob diese Vergröße­ rung der Leistungseinstellung bis zu einer Leistungsein­ stellung reicht, die größer als der Referenzleistungswert 4 ist. Wenn dem nicht so ist, werden das Schnellaufheizspei­ cherflipflop FHL, das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL und die zugeordneten Zeitgeber FHT, FCT rückgesetzt (Blöcke 196, 198 und 200), die neue Einstellung KB wird in M(KB) eingelesen (Block 186), und das Programm verzweigt (Block 188) zu der Sofort-Ein-Routine, Fig. 11. Dieser Test, ob KB<4, gilt, wird implementiert, weil es unerwünscht ist, die Schnellauf­ heizroutine zu implementieren, obgleich eine Leistungswert­ vergrößerung gewählt worden ist, wenn die neue Leistungsein­ stellung nicht höher als der Leistungswert 4 ist, da der Be­ trieb in der Schnellaufheizbetriebsart für Leistungseinstel­ lungen, die niedriger als 5 sind, zu einem vorübergehenden Überschwingen über die gewünschte Betriebstemperatur führen könnte. Wenn die neue Leistungseinstellung 5 oder größer ist, wird HEL1 (Abfrage 202) geprüft, um festzustellen, ob die Heizelementtemperatur bereits über der vorbestimmten Schnell­ aufheizschwellentemperatur ist. Wenn dem so ist, wird das Schnellaufheizspeicherflipflop FHL rückgesetzt (Block 196), und das Programm geht ohne Implementierung der Schnellauf­ heizbetriebsart weiter, da das Heizelement bereits über der Schwellentemperatur ist. Wenn jedoch HEL1 nicht gesetzt ist, was anzeigt, daß das Heizelement noch nicht die Schnellauf­ heizschwellentemperatur erreicht hat, wird das Schnellauf­ heizspeicherflipflop FHL gesetzt (Block 204), das Schnellab­ kühlspeicherflipflop FCL wird rückgesetzt (Block 198), die Zeitgeber FHT und FCT werden rückgesetzt (Block 200), die neue Einstellung wird in dem Speicher abgespeichert (Block 186), und das Programm verzweigt (Block 188) zu der Sofort- Ein-Routine, Fig. 11.

Wenn die Abfrage 192 ergibt, daß die neue Leistungseinstel­ lung niedriger als die alte Leistungseinstellung ist, stellt die Abfrage 206 fest, ob die neue Einstellung kleiner als der Referenzleistungswert 11 ist. Wenn ja, wird das Speicher­ flipflop HEL2 durch die Abfrage 208 überprüft, um festzustellen, ob das Heizelement über der Schwellentemperatur für die Schnellabkühlbetriebsart arbeitet. Wenn ja, wird das Schnell­ abkühlspeicherflipflop FCL gesetzt (Block 210), das Schnell­ aufheizspeicherflipflop FHL wird rückgesetzt (Block 212), die Zeitgeber FHT und FCT werden rückgesetzt (Block 200), die neue Leistungseinstellung wird in den Permanentspeicher übertragen (Block 186), und das Programm verzweigt (Block 100) zu der Sofort-Ein-Routine, Fig. 11. Wenn die neue Lei­ stungseinstellung der Leistungswert 11 oder darüber ist (Nein bei der Abfrage 206), stellt die neue Leistungsein­ stellung eine Änderung entweder von dem Leistungswert 15 auf den Leistungswert 11, 12 oder 13 oder von dem Leistungswert 14 auf den Leistungswert 12 oder 11 oder von dem Leistungs­ wert 13 auf den Leistungswert 11 dar. Jede dieser Änderungen erfolgt von einem hohen Leistungswert zu einem anderen, relativ hohen Leistungswert, und die Schnellabkühlbetriebsart ist unnötig und kann bewirken, daß die Betriebstemperatur vorübergehend unter die gewünschte neue Betriebstemperatur sinkt. Außerdem, obgleich die neue Leistungseinstellung niedriger als der Leistungswert 11 ist, wenn HEL2 nicht gesetzt ist (Nein auf die Abfrage 208), was anzeigt, daß die gegen­ wärtige Temperatur des Heizelements noch nicht über die Schnellabkühlschwellentemperatur angestiegen ist, ist es un­ erwünscht, die Schnellabkühlbetriebsart zu implementieren. Daher wird unter jede dieser Bedingungen das Schnellabkühl­ speicherflipflop FCL rückgesetzt (Block 214), das Schnell­ aufheizspeicherflipflop FHL wird rückgesetzt (Block 212), der neue Leistungswert wird in den Permanentspeicher M(KB) eingelesen (Block 186), und das Programm verzweigt (Block 188) zu der Sofort-Ein-Routine, Fig. 11.

c) Sofort-Ein-Routine - Fig. 11

Diese Routine erfüllt eine Funktion der Vergleichseinrichtung 82 nach Fig. 6 beim Implementieren des Betriebes in der So­ fort-Ein-Betriebsart durch Einsetzen des Signals, das die maximale Leistungseinstellung darstellt, für die tatsächliche Leistungseinstellung, wenn das Sofort-Ein-Speicherflip­ flop IOL gesetzt ist, und erfüllt außerdem die Zeitsteuer­ funktion des Sofort-Ein-Zeitgebers 80 nach Fig. 4, um die Dauer des Betriebes in der Sofort-Ein-Betriebsart zu steuern.

Die Abfrage 216 stellt fest, ob das Sofort-Ein-Speicherflip­ flop IOL gesetzt worden ist oder nicht. Wenn nicht, ver­ zweigt das Programm (Block 238) zu der Schnellaufheizroutine, Fig. 12. Wenn es gesetzt worden ist, was anzeigt, daß es eine Änderung von AUS zu einer Leistungseinstellung gegeben hat, wird der Sofort-Ein-Zeitgeber IOT erhöht (Block 218), und ein Signal, das den Leistungswert 15 darstellt, wird in dem Speicherbereich MKB gespeichert (Block 220). Beim Imple­ mentieren der Sofort-Ein-Betriebsart könnte eine einzige Dauer für diese Betriebsart benutzt werden. In der hier be­ schriebenen Ausführungsform ist jedoch der Mikroprozessor so programmiert, daß er eine Dauer für Leistungseinstellun­ gen, die größer als 10 sind, und eine kürzere Dauer für Lei­ stungseinstellungen, die kleiner als 10 sind, festsetzt. Die längere Dauer für die höheren Leistungseinstellungen ermög­ licht ihnen, schneller zu der gewünschten Betriebstemperatur zu gelangen. Eine kürzere Dauer für die niedrigeren Lei­ stungseinstellungen vermeidet das Überschwingen, das infolge­ dessen auftreten könnte, wenn die längere Dauer für sämt­ liche Leistungseinstellungen benutzt würde. Die Abfrage 222 stellt fest, ob die neue Leistungseinstellung größer oder kleiner als 10 ist. Wenn sie größer als 10 ist, steuert die Abfrage 224 die Dauer durch Rücksetzen des Sofort-Ein-Spei­ cherflipflops IOL, um die Sofort-Ein-Betriebsart zu beenden, wenn der Zählerstand des Sofort-Ein-Zeitgebers IOT größer als 63 ist, was einer Zeit von ungefähr 8,4 s entspricht. Wenn der Leistungswert 10 oder kleiner ist, steuert die Ab­ frage 226 die Dauer der Sofort-Ein-Betriebsart durch Rück­ setzen, wenn der Zählerstand des Sofort-Ein-Zeitgebers IOT größer als 31 ist, was ungefähr 4,2 s entspricht. Wenn der Sofort-Ein-Zeitgeber IOT die Zeitsperre nicht erreicht hat, wird das in MKB gespeicherte Signal, das den Leistungswert 15 darstellt, mit dem Signal ausgetauscht, das bei M(KB) ge­ speichert ist und die tatsächliche Leistungseinstellung dar­ stellt, die durch den Benutzer gewählt worden ist, so daß das Signal M(KB) nun die maximale Leistungswerteinstellung darstellt (Block 228).

Wenn der Sofort-Ein-Zeitgeber IOT die Zeitsperre erreicht, werden das Sofort-Ein-Speicherflipflop IOL und der Zeitgeber IOT rückgesetzt (Block 230), und die Abfrage 232 stellt fest, ob die Leistungseinstellung größer als 4 ist. Wenn nicht, wird das Schnellaufheizspeicherflipflop FHL rückgesetzt (Block 234), das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL wird rückgesetzt (Block 236), und das Programm verzweigt (Block 238) zu der Schnellaufheizroutine, Fig. 12. Wenn der gewählte Leistungswert größer als 4 ist, wird der Zustand von HEL1 geprüft (Abfrage 240), um festzustellen, ob der Zählerstand des Heizelementenergiezählers eine Heizelementtemperatur an­ gezeigt hat, die größer als die Schnellaufheizschwellentem­ peratur ist. Wenn HEL1 gesetzt ist, was anzeigt, daß die Schwellentemperatur überschritten worden ist, wird das Schnellaufheizspeicherflipflop FHL rückgesetzt (Block 234), das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL wird rückgesetzt (Block 236), und das Programm verzweigt (238) zu der Schnell­ aufheizroutine (Fig. 12). Wenn HEL1 nicht gesetzt ist, was anzeigt, daß das Heizelement die Schwellentemperatur noch nicht erreicht hat, wird das Schnellaufheizspeicherflipflop FHL gesetzt (Block 242), das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL wird rückgesetzt (Block 236, und das Programm verzweigt (Block 238) zu der Schnellaufheizroutine, Fig. 12.

d) Schnellaufheizroutine - Fig. 12

Diese Routine erfüllt eine weitere Funktion der Vergleichs­ einrichtung 82 nach Fig. 6 durch Implementieren des Betrie­ bes in der Schnellaufheizbetriebsart. Ein Signal, das einen Leistungswert darstellt, der höher als der gewählte Lei­ stungswert ist, wird für das gewählte Leistungswertsignal für die Dauer der Schnellaufheizbetriebsart eingesetzt. Die­ se Routine führt außerdem die Zeitsteuerfunktion des Schnell­ aufheizzeitgebers (FHT) 76 nach Fig. 6 aus.

Die Abfrage 246 stellt fest, ob das Sofort-Ein-Speicherflip­ flop IOL gesetzt worden ist. Wenn ja, verzweigt das Programm (Block 248) sofort zu der Schnellabkühlroutine, Fig. 13. Wenn nein, stellt die Abfrage 250 fest, ob das Schnellauf­ heizspeicherflipflop FHL gesetzt worden ist. Wenn ja, stellt die Abfrage 252 fest, ob die Leistungseinstellung den Wert 9 hat oder höher ist. Wenn ja, wird der Leistungswert 15 für MKB eingesetzt (Block 254), da der gewählte Wert innerhalb von sechs Werten höher als der maximale Wert ist; wenn nicht, wird ein Signal, das sechs Werte mehr als die gegenwärtige Leistungseinstellung darstellt, in MKB gespeichert (Block 256). Die Blöcke 258 und die Abfrage 260 arbeiten als Schnellaufheizzeitgeber FHT, um die Schnellaufheizbetriebs­ art durch Rücksetzen des Schnellaufheizspeicherflipflops FHL und des Zeitgebers FHT zu beenden (Block 261), wenn der Zäh­ lerstand des Schnellaufheizzeitgebers FHT größer als 128 ist, was einer Gesamtdauer von ungefähr 17 s entspricht. Wenn der Schnellaufheizzeitgeber FHT die Zeitsperre nicht erreicht hat (Nein bei der Abfrage 260), werden die bei MKB und M(KB) gespeicherten Signale vertaucht (Block 262), was zurFolge hat, daß M(KB) die Schnellaufheizbetriebsarteinstellung dar­ stellt. Das Programm verzweigt (Block 248) zu der Schnellab­ kühlroutine, Fig. 13.

e) Schnellabkühlroutine - Fig. 13

Diese Routine erfüllt eine weitere Funktion der Vergleichs­ einrichtung 82 nach Fig. 6 durch Implementieren des Betrie­ bes in der Schnellabkühlbetriebsart, wenn das Schnellabkühl­ speicherflipflop FCL gesetzt ist. Ein Signal, das eine Lei­ stungeinstellung darstellt, die niedriger als die tatsäch­ lich gewählte Einstellung ist, wird für das Signal, das die gewählte Einstellung darstellt, für die Dauer der Schnellab­ kühlbetriebsart eingesetzt. Diese Routine erfüllt außerdem die Zeitsteuerfunktion des Schnellabkühlzeitgebers (FCT) 78 nach Fig. 4.

Die Abfrage 264 prüft den Zustand des Schnellabkühlspeicher­ flipflops FCL. Wenn es nicht gesetzt ist, bedeutet das, daß das System nicht in der Schnellabkühlbetriebsart arbeitet, und das Programm verzweigt zu der Leistungsvergleichsroutine (Block 266). Wenn das Schnellabkühlspeicherflipflop FCL ge­ setzt ist, was bedeutet, daß der Betrieb in der Schnellab­ kühlbetriebsart gewünscht wird, stellt die Abfrage 268 fest, ob M(KB) der Leistungswert 6 oder darüber ist. Wenn ja, wird das Leistungssignal, das der Leistungseinstellung entspricht, die sechs Werte unter der gegenwärtigen Leistungseinstellung liegt, in MKB gespeichert (Block 270); wenn die Leistungs­ einstellung kleiner als 6 ist, wird das Leistungssignal (0), das AUS entspricht, in MKB gespeichert (Block 272). Der Block 274 und die Abfrage 276 bilden den Schnellabkühlzeitgeber FCT, der Zeitgeber FCT wird erhöht (Block 274), und dann wird der Zählerstand des Zeitgebers mit 256 verglichen (Ab­ frage 276), was einer Zeit von 34 s entspricht. Wenn die Zeitsperre erreicht ist, werden die Zeitgeber FCL und FCT rückgesetzt (Block 278), und das Programm verzweigt (Block 266) zu der Leistungsvergleichsroutine, Fig. 14. Wenn der Zeitgeber FCT die Zeitsperre nicht erreicht hat, wird das bei MKB gespeicherte Signal mit M(KB) (Block 280) vertauscht, um die künstlich niedrige Leistungseinstellung für die tat­ sächliche Leistungseinstellung in der Schnellabkühlbetriebs­ art einzusetzen. Dann verzweigt das Programm (Block 266) zu der Leistungsvergleichsroutine, Fig. 14.

f) Leistungsvergleichsroutine - Fig. 14-16

Diese Routine erfüllt die Hauptfunktion der Vergleichsein­ richtung 82 nach Fig. 6, nämlich während jedes Steuerinter­ valls festzustellen, ob das Heizelement für das folgende Steuerintervall zu speisen ist oder nicht. Das erfolgt durch Vergleichen des Zählerstands des Hauptzählers ZCM mit einer Zahl, die der Zahl der Steuerintervalle entspricht, für die das Heizelement pro Steuerperiode für die gewählte Lei­ stungseinstellung gespeist wird. Für M(KB)=0, was die AUS- Leistungseinstellung darstellt, leitet die Abfrage 281 das Programm zu der Zählererniedrigungsroutine HECDL (Block 282). Für M(KB), das die Leistungswerteinstellungen von 1-4 dar­ stellt (Abfragen 283-288), wird der ZCM-Zählerstand mit den Referenzzählerständen 3, 4, 7 bzw. 10 verglichen (Abfragen 290-296). Wenn der gewählte Leistungswert einer der Werte 1-4 ist und der ZCM-Zählerstand kleiner als der Referenzzäh­ lerstand ist, der diesem Leistungswert entspricht, wird das Heizelement während des folgenden Steuerintervalls gespeist, und das Programm verzweigt (Block 298) zu der Heizelement­ energiezählerroutine, Eingangspunkt HECMA (Fig. 17), um den Zählerstand des Energiezählers geeignet zu erhöhen. Wenn der ZCM-Zählerstand nicht kleiner als der entsprechende Referenz­ wert des gewählten Leistungswertes ist, verzweigt das Programm (Block 300) zu dem Wertaustausch (Fig. 18). Wenn der gewählte Leistungswert nicht einer der Werte 1-4 ist, geht das Programm weiter (Fig. 15). Die Abfragen 302, 304 und 306 stellen fest, ob der gewählte Leistungswert der Wert 5, 6 oder 7 ist. Die entsprechenden Referenzwerte für diese Leistungswerte sind 14, 18 bzw. 26. Wenn der gewählte Lei­ stungswert einer der Werte 5, 6 oder 7 ist und wenn der ZCM-Zählerstand kleiner als der entsprechende Referenzwert ist, was durch Abfragen 308-312 festgestellt wird, wird das Heizelement während des folgenden Steuerintervalls ge­ speist, und das Programm verzweigt (Block 314) zu der Heiz­ elementenergievergleichsroutine, Eintrittspunkt HECMB (Fig. 17), um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers geeig­ net zu erhöhen. Wenn einer dieser Leistungswerte gewählt ist, aber der Zählerstand größer als der entsprechende Refe­ renzwert ist, wird das Heizelement während des folgenden Steuerintervalls nicht gespeist, und das Programm verzweigt (Block 315) zu dem Wertaustausch, Fig. 18.

Die Abfragen 316, 318 (Fig. 15) und 320 (Fig. 16) stellen fest, ob die Leistungswerte 8, 9 bzw. 10 gewählt worden sind. Die Referenzwerte, die diesen Leistungswerten zugeord­ net sind, sind 33, 42 bzw. 53. Wenn der ZCM-Zählerstand kleiner als der Referenzwert ist, der dem gewählten Lei­ stungswert entspricht, was durch Abfragen 322, 324 (Fig. 15) und 326 (Fig. 16) festgestellt wird, wird das Heizele­ ment während des folgenden Steuerintervalls gespeist, und das Programm verzweigt (Block 330, Fig. 15) für die Abfragen 322 und 324; Block 332 für die Abfrage 326 (Fig. 16), zu der Heizelementenergievergleichsroutine an dem Eintrittspunkt HECMC (Fig. 17), um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers mit der geeigneten Geschwindigkeit zu erhöhen. Wenn einer dieser Werte gewählt ist, aber der ZCM-Zählerstand größer als der Referenzwert ist, verzweigt das Programm (Block 315) für die Abfragen 322 und 324 (Fig. 15) und Block 328 für die Abfrage 326 (Fig. 16) zu der Wertaustauschroutine, Fig. 18. Schließlich stellen die Abfragen 334, 336, 338 und 340 fest, ob der Leistungswert 11, 12, 13 bzw. 14 gewählt worden ist; die entsprechenden Referenzwerte sind 64, 80, 96 bzw. 112. Wenn der ZCM-Zählerstand kleiner als der entsprechende Referenzwert ist, was durch die Abfragen 342- 350 für einen der gewählten Leistungswerte festgestellt worden ist, wird das Heizelement während des folgenden Steuerintervalls gespeist, und das Programm verzweigt (Block 352) zu der Heizelementenergievergleichsroutine an dem Eintrittspunkt HECMD (Fig. 17), um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers zu erhöhen. Darüber hinaus muß, wenn die Antwort auf die Abfrage 340 Nein ist, die Wahl den Leistungswert 15 darstellen, bei dem es sich um den maximalen Leistungswert handelt, mit dem das Steuerelement in jedem Steuerintervall gespeist wird, und das Programm verzweigt (Block 352) zu der Heizelementenergievergleichsroutine an dem Eintrittspunkt HECMD (Fig. 17). Wenn einer der Werte 11-14 gewählt ist und der ZCM-Zählerstand größer als der Referenzwert oder gleich diesem ist, verzweigt das Programm (Block 328) zu der Wertaustauschroutine (Fig. 18).

g) Heizelementenergievergleichsroutine - Fig. 17 und 18

Diese Routine erfüllt die Funktion der Zählersteuereinrichtung 48 nach den Fig. 2 und 6 durch Erhöhen des Zählerstands des Heizelementenergiezählers mit der Geschwindigkeit, die dem Leistungswert zugeordnet ist, bei dem das Heizelement arbeitet; durch Unterbrechen des Erhöhens des Zählerstands des Heizelementenergiezählers, wenn ein maximaler Zählerstand für den Leistungswert erreicht ist; und durch Vermindern des Zählerstands des Heizelementenergiezählers mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, wenn der AUS-Leistungswert gewählt ist. Wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls gespeist werden soll, was durch die vorstehend beschriebene Leistungsvergleichsroutine ermittelt wird, wird in diese Routine an einem der Punkte HECMA-HECMD eingetreten, was von dem Leistungswert abhängig ist, bei dem das Heizelement arbeitet. Wenn an einem dieser Punkte eingetreten wird, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers um die geeignete Anzahl von Zählungen erhöht, und das Leistungs-AUS- Speicherflipflop POL wird gesetzt. Wenn das Speicherflipflop POL gesetzt ist, wird ein Signal an R4 am Beginn des nächsten Steuerintervalls für das Heizelement 12 erzeugt, um die Kontakte RL1(a) und RL1(b) für die Dauer dieses Steuerintervalls geschlossen zu halten. In diese Routine wird nur an einem der Punkte HECMA-HECMD eingetreten, und daher wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers nur erhöht, wenn die Leistungsvergleichsroutine feststellt, daß das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls zu speisen ist.

Wenn einer der Leistungswerte 1-4 gewählt worden ist, wird in diese Routine an dem Eintrittspunkt HECMA eingetreten. Die Abfrage 360 stellt fest, ob der Heizelementenergiezähler den maximalen Zählerstand für diese vier Einstellungen von 4096 erreicht hat. Wenn der Zählerstand kleiner als der maximale Zählerstand für diese Leistungseinstellungen ist, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers um 5¹/₃ Zählungen erhöht (Block 364), und das Leistung-Ein-Speicherflipflop POL wird gesetzt (Block 362). Dieses erhöht HEC mit Geschwindigkeiten von 16, 21¹/₃, 37¹/₃ und 53¹/₃ Zählungen pro Steuerperiode für die Einstellungen 1-4. Durch Setzen von POL (Block 362) wird das Heizelementsteuerrelais für das nächste Steuerintervall geschlossen. Wenn der maximale Zählerstand erreicht worden ist, wird der Block 364 umgangen, der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC bleibt ungeändert, und POL wird gesetzt (Block 362).

Wenn das Heizelement bei einem der Werte 5-7 betrieben wird, wird in diese Routine bei HECMB eingetreten. Die Abfrage 366 stellt fest, ob der maximale Zählerstand von 5120 für diese Werte erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC um vier Zählungen erhöht (Block 368), und POL wird gesetzt (Block 362). Das inkrementiert den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit der Geschwindigkeit von 56, 72 und 104 Zählungen pro Steuerperiode für die Einstellungen 5, 6 bzw. 7. Wenn der maximale Zählerstand erreicht worden ist, wird der Block 368 umgangen. Der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC bleibt ungeändert und POL wird gesetzt (Block 362).

Wenn das Heizelement bei einem der Werte 8-10 arbeitet, wird in diese Routine bei dem Punkt HECMC eingetreten. Die Abfrage 370 stellt fest, ob der maximale Zählerstand von 6144 erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC um 2²/₃ Zählungen erhöht (Block 372), und POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit einer effektiven Geschwindigkeit von 88, 112 und 141¹/₃ Zählungen pro Steuerperiode für die Werte 8, 9 bzw. 10. Wenn der maximale Zählerstand erreicht word 34926 00070 552 001000280000000200012000285913481500040 0002003246501 00004 34807en ist, wird der Block 372 umgangen, der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC wird ungeändert gelassen, und POL wird gesetzt (Block 362).

Wenn das Heizelement bei einem der Leistungswerte 11-15 betrieben wird, wird in dieser Routine an dem Eintrittspunkt HECMD eingetreten. Die Abfrage 374 stellt fest, ob der maximale Zählerstand für diese Leistungswerte von 8192 erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC um 2 erhöht (Block 376), und POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit einer effektiven Geschwindigkeit von 128, 160, 192, 224 und 256 Zählungen pro Steuerperiode für die Werte 11, 12, 13, 14 bzw. 15. Wenn der maximale Zählerstand erreicht worden ist, wird der Block 376 umgangen, der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC bleibt ungeändert und POL wird gesetzt (Block 362).

Wenn die AUS-Leistungseinstellung implementiert wird, wird in diese Routine an dem Eintrittspunkt HECDL eingetreten (Fig. 18), und die Abfrage 377 stellt fest, ob der Zählerstand von HEC Null ist. Wenn dem so ist, verzweigt das Programm (Block 378) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERA (Fig. 19). Wenn nicht, wird der Zählerstand um ½ Zählung erniedrigt (Block 379). Das erniedrigt den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit einer Geschwindigkeit von 64 Zählungen pro Steuerperiode. Die Abfrage 380 stellt fest, ob der Zählerstand unter 6144 abgenommen hat, dem Schwellenzählerstand für HEL2, dem Heizelementenergiespeicherflipflop HEL, das die Schnellabkühlbetriebsart freigibt, wenn es gesetzt ist. Wenn nicht, wird HEL1 rückgesetzt (Block 381), und das Programm verzweigt (Block 378) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERA (Fig. 18). Wenn der Zählerstand kleiner als 6144 ist, wird HEL2 rückgesetzt (Block 381), und die Abfrage 382 stellt fest, ob der Zählerstand unter 4096 abgenommen hat, dem Schwellenzählerstand für HEL1, dem Heizelementenergiespeicherflipflop, das die Schnellaufheizbetriebsart freigibt, wenn es rückgesetzt ist. Wenn nicht, verzweigt das Programm (Block 378) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERA (Fig. 19). Wenn der Zählerstand kleiner als 4096 ist, wird HEL1 rückgesetzt (Block 383), und die Abfrage 384 stellt fest, ob der Zählerstand unter 256 abgenommen hat, dem Schwellenzählerstand für HEL0, dem Heizelementenergiespeicherflipflop, das, wenn es gesetzt ist, die Speisung der Heiß-Anzeigelampe freigibt. Wenn nicht, verzweigt das Programm (Block 378) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERA (Fig. 19). Wenn der Zählerstand kleiner als 256 ist, wird HEL0 rückgesetzt (Block 386), und das Programm verzweigt (Block 378) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERA (Fig. 19).

Es wird nun wieder auf Fig. 17 Bezug genommen. Bei den Nicht-AUS-Leistungseinstellungen stellt das Programm, nachdem das POL-Speicherflipflop gesetzt worden ist (Block 362), fest, welches, wenn überhaupt, der Steuerspeicherflipflop für die transiente Betriebsart, die durch den Heizelementenergiezähler gesteuert werden, gesetzt werden sollte, wodurch es die Funktion der Zählervergleichseinrichtung 86 nach Fig. 6 erfüllt. Die Abfrage 390 stellt fest, ob der HEC- Zählerstand größer als der oder gleich dem Heiß-Anzeigelampe- Schwellenzählerstand von 256 ist. Wenn nicht, verzweigt das Programm (Block 392) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERB, Fig. 19. Wenn dem nicht so ist, wird das Heiß-Anzeigelampe-Speicherflipflop HEL0 gesetzt (Block 394). Die Abfrage 396 stellt dann fest, ob der HEC-Zählerstand größer als der oder gleich dem Schnellaufheizspeicherflipflopschwellenwertzählerstand von 4096 ist. Wenn nicht, verzweigt das Programm (Block 392) zu LERB, Fig. 19. Wenn ja, wird HEL1 gesetzt (Block 398). Die Abfrage 400 stellt fest, ob der HEC-Zählerstand größer als der oder gleich dem Schnellaufheizspeicherflipflopschwellenzählerstand von 6144 ist. Wenn nicht, verzweigt das Programm (Block 392) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERB (Fig. 19). Wenn ja, wird HEL2 gesetzt (Block 402), und das Programm verzweigt (Block 392) zu LERB, Fig. 19.

h) Wertaustauschroutine - Fig. 19

Die Wertaustauschroutine hat die Funktion, das Leistung-Ein- Speicherflipflop rückzusetzen, wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls nicht gespeist werden soll, was durch die Leistungsvergleichsroutine ermittelt wird; wenn das Heizelement in einer der transienten Betriebsarten, Sofort-Ein, Schnellaufheizung oder Schnellabkühlung betrieben wird, um die Werte von M(KB) und MKB zu vertauschen und die gewählte tatsächliche Leistungswerteinstellung in dem M(KB)-Speicherbereich für den Beginn des nächsten Durchlaufs durch die Steuerroutine wiederherzustellen.

Wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls nicht zu speisen ist, wird in diese Routine an dem Eintrittspunkt LERA eingetreten, und das Leistung-Ein-Speicherflipflop POL wird rückgesetzt (Block 404). Wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls zu speisen ist, wird in die Routine an dem Eintrittspunkt LERB eingetreten und der Block 404 umgangen. Die Abfragen 406, 408 und 410 stellen fest, ob das Sofort-Ein-, das Schnellaufheiz- bzw. das Schnellabkühlspeicherflipflop gesetzt sind. Wenn dem so ist, ist es notwendig, die durch den Benutzer gewählte tatsächliche Leistungseinstellung wieder in den Speicherbereich M(KB) einzubringen. Das erfolgt durch den Block 412. Wenn keines dieser Speicherflipflops gesetzt ist, ist die tatsächliche Einstellung bereits in M(KB) und der Block 412 wird umgangen. Das Programm verzweigt dann (Block 414) zu der Heiß-Anzeigelampe-Routine, Fig. 20.

i) Heiß-Anzeigelampe-Routine - Fig. 20

Diese Routine hat die Funktion, das Ausgangssignal an dem Ausgangskanal R10 zum Steuern der Speisung der Heiß-Anzeigelampe zu erzeugen. Der Ausgangskanal R10 ist mit der Leuchtdiode 32 über die Treiberschaltung 120 verbunden. Es sei daran erinnert, daß der Heiß-Anzeigelampe Leistung zuzuführen ist, wenn eines oder mehrere der Heizelemente heiß sind, was durch den Heizelementenergiezähler angezeigt wird.

Die Abfragen 416, 418, 420 und 422 prüfen den Zustand des Heiß-Anzeigelampe-Speicherflipflops, bezeichnet mit HEL0(n) für n = 1-4. Der Index n ordnet jedes Speicherflipflop einem der Heizelemente 12-18 für n = 1-4 zu. Wenn die Antwort ja auf irgendeine dieser Abfragen ist, wird R10 gesetzt, wodurch die Heiß-Anzeigelampe gespeist wird. Wenn die HEL0- Speicherflipflops für alle vier Heizelemente rückgesetzt sind, was anzeigt, daß der Zählerstand des Heizelementenergiezählers für jedes der Elemente eine Temperatur unter der Heiß-Anzeigelampe-Schwellentemperatur anzeigt, wird R10 rückgesetzt (Block 426), wodurch die Speisung der Heiß-Anzeigelampe aufhört. Das Programm verzweigt dann (Block 428) zu der Leistung-Aus-Routine, Fig. 21.

j) Leistung-Aus-Routine - Fig. 21

Diese Routine hat die Funktion, die Ausgangssignale an den Ausgangskanälen R4-R7 zum Steuern der Relais RL1-RL4 zu erzeugen. Die Abfrage 430 prüft den Zustand des Leistung-Aus- Speicherflipflops POL. Wenn es gesetzt ist, wird der Ausgangskanal R(n) gesetzt (Block 432). Der Index n bezeichnet den Ausgangskanal, der der besonderen Heizelementroutine zugeordnet ist, die ausgeführt wird. Für die Heizelemente 12- 18 sind die zugeordneten Ausgangskanäle R4-R7. Daher ist bei der Routine für die Heizelemente 12-18 der Index n gleich 4-7. Wenn R4 gesetzt wird, werden die Relaiskontakte RL1(a) und RL1(b) geschlossen, wodurch die Speisung des Heizelements 12 freigegeben wird. Wenn POL für das Heizelement 12 nicht gesetzt ist, wird der Ausgangskanal R4 rückgesetzt (Block 434), wodurch die Kontakte RL1(a) und RL1(b) geöffnet werden und die Speisung des Heizelements 12 unterbrochen wird.

Die Abfragen 436, 438, 440 und 442 prüfen den Zustand des Kanals K8, um eine Verzögerung von zwei Zyklen des Leistungssignals hervorzurufen. Der Eingangskanal K8 empfängt Nulldurchgangssignale aus der Schaltung 103 (Fig. 7). Positive Halbzyklen werden durch K8 = 1 und negative Halbzyklen durch K8 = 0 dargestellt. Im Anschluß an diese Verzögerung verzweigt das Programm (Block 444) zu der Abtastroutine für das nächste Heizelement. Die Steuerroutine für jedes Heizelement wird daher pro acht Zyklen des Leistungssignals einmal ausgeführt, um das gewünschte Acht-Zyklus-Steuerintervall für jedes Heizelement zu erzeugen.

E. System mit verbessertem Verminderungsvermögen

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers nur vermindert, wenn die AUS-Leistungseinstellung gewählt ist. Das hat den Vorteil, daß Speicherkapazität gespart wird, und ergibt überwiegend zufriedenstellende Ergebnisse. Diese Lösung kann jedoch einen Grad an Temperaturüberwachungsfehler in das System einbringen, wenn die Leistungseinstellung direkt von einer Leistungseinstellung auf eine niedrigere Leistungseinstellung geändert wird, die einen niedrigeren maximalen Zählerstand hat, ohne daß dazwischen eine AUS-Einstellung ausreichender Dauer liegt, um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers unter den maximalen Zählerstand für die niedrigere Leistungseinstellung zu vermindern. In der Ausführungsform, die im folgenden beschrieben wird, wird eine bessere Temperaturüberwachungsgenauigkeit erreicht, wenn von höheren auf niedrigere Leistungseinstellungen übergegangen wird, indem die Zählersteuereinrichtung 48 in der Steueranordnung nach den Fig. 2 und 6 modifiziert wird, so daß der Zählerstand des Heizelementenergiezählers vermindert wird, wenn die Leistungseinstellung von einer höheren Einstellung auf eine niedrigere Einstellung bei einer von mehreren vorbestimmten Verminderungsgeschwindigkeiten geändert wird, von denen jede ungefähr proportional zu der Geschwindigkeit der Verminderung der Heizelementtemperatur während der Abkühlphase ist, wenn die Heizelementtemperatur von der relativ hohen stationären Betriebstemperatur, die der höheren Leistungseinstellung zugeordnet ist, auf die relativ niedrige stationäre Betriebstemperatur abnimmt, die der neu gewählten niedrigeren Leistungseinstellung zugeordnet ist. Die modifizierte Zählersteuereinrichtung unterbricht das Vermindern des Zählerstands des Heizelementenergiezählers, wenn der Zählerstand kleiner als der vorbestimmte maximale Zählerstand ist, der der gewählten niedrigeren Leistungseinstellung entspricht.

Tabelle II

E.1 Parameterauswahlüberlegungen

Die Verminderungsgeschwindigkeiten, die für die Leistungseinstellungen 1-15 gewählt werden, um dieses Verminderungsschema zu implementieren, sind in Tabelle II gezeigt. Die für jede Einstellung angegebene Verminderungsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der der Zählerstand des Heizelementenergiezählers vermindert wird, wenn eine besondere Leistungseinstellung als Ergebnis des Umschaltens auf diese Leistungseinstellung von einer Leistungseinstellung in einer der höheren Leistungseinstellungsgruppen gewählt wird. Wie in dem Fall der oben beschriebenen Erhöhungsgeschwindigkeitswahl wurden die Verminderungsgeschwindigkeitswerte in der Tabelle II durch einen Prozeß des empirischen Testens gewählt, der darauf ausgerichtet war, Werte zu finden, die eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit für den besonderen Typ des in dem Kochgerät zu benutzenden Heizelements ergeben. Es ist klar, daß die besonderen Verminderungsgeschwindigkeiten, die gewählt werden, von den Kenndaten des Heizelements selbst sowie von dem Tastverhältnis, mit dem es arbeitet, abhängig sind. Daher sollten die Geschwindigkeiten für das besondere System, in welchem die Zähleranordnung benutzt werden soll, empirisch ermittelt werden.

Es sei daran erinnert, daß die Leistungswerte gemäß gemeinsamen maximalen Zählerständen des Heizelementenergiezählers zusammengefaßt werden, wobei die Einstellungen 1-4 einen maximalen Zählerstand von 4096, die Einstellungen 5-7 einen maximalen Zählerstand von 5120, die Einstellungen 8-10 einen maximalen Zählerstand von 6144 und die Einstellungen 11-15 einen maximalen Zählerstand von 8192 haben. Offenbar ist für Leistungseinstellungsänderungen von einer höheren auf eine niedrigere innerhalb irgendeiner Gruppe keine Verminderung des Zählerstands des Zählers notwendig, da der stationäre Zählerstand für alle Einstellungen innerhalb einer besonderen Gruppe derselbe ist. Daher sind für die Leistungseinstellungen 11-15 in der Tabelle II keine Verminderungsgeschwindigkeiten angegeben, weil jede dieser Einstellungen in der höchsten Gruppe liegt. Es ist jedoch klar, daß ein genauerer Näherungswert der Temperatur erhalten werden könnte, indem ein anderer maximaler Zählerstand für jede Einstellung vorgesehen und mit einer Geschwindigkeit vermindert wird, die der niedrigeren Einstellung zugeordnet ist, was aber zusätzliche Speicherkapazität erforderlich macht. Es ist jedoch eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit durch die hier beschriebenen Leistungseinstellungsgruppierungen erzielt worden.

Wie bei den Erhöhungsgeschwindigkeiten, die oben mit Bezug auf die Tabelle I beschrieben sind, sind die Verminderungszählerstände pro Steuerintervall für Einstellungen innerhalb jeder Gruppe dieselben; die Geschwindigkeit pro Steuerperiode verändert sich jedoch innerhalb jeder Gruppe aufgrund der differierenden Anzahl von EIN-Steuerintervallen pro Steuerperiode für jede Einstellung. Für jede der Leistungseinstellungen wird die Verminderungsgeschwindigkeit pro Steuerperiode als eine lineare Näherung der Temperaturkurve gewählt, die für die Abkühlphase des Heizelements charakteristisch ist. In diesem Zusammenhang bedeutet die Abkühlphase die Zeitspanne des Heizelementtemperaturübergangs von der relativ höheren stationären Betriebstemperatur, die der vorher gewählten relativ höheren Leistungseinstellung zugeordnet ist, auf die niedrigere stationäre Betriebstemperatur, die der gewählten niedrigeren Leistungseinstellung zugeordnet ist und aus der Änderung der Leistungseinstellung von einer höheren Leistungseinstellung auf eine niedrigere Leistungseinstellung resultiert. Allgemein ist für eine zufriedenstellende Annäherung die Verminderungsgeschwindigkeit für die höheren Leistungseinstellungen höher. Der Grund dafür ist vielleicht am einfachsten verständlich, wenn auf die Abkühlphasenteile der Kurven der Temperatur über der Zeit nach Fig. 4 Bezug genommen wird. Die Kurven in Fig. 4 zeigen zwar das Abkühlen des Heizelements im Anschluß an das Abschalten der Speisung, die Formen des Abkühlbereiches der Kurven sind aber ähnlich, wenn von einer höheren auf eine niedrige Leistungseinstellung übergegangen wird. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß während der Abkühlphase die Temperatur wesentlich schneller bei der höheren Temperatur als bei der niedrigeren Temperatur abnimmt. Wenn die Leistungseinstellung von einer Leistungseinstellung in der Gruppe 11-15 in eine Leistungseinstellung in der Gruppe 8-10 geändert wird, spielt sich die gesamte Abkühlphase in dem relativ hohen Temperaturbereich der Temperaturkurve ab, der durch eine relativ große Steigung gekennzeichnet ist. Daher wird die tatsächliche Abkühlgeschwindigkeit in diesem Bereich durch eine relativ hohe Verminderungsgeschwindigkeit angenähert. Andererseits, wenn eine der Leistungseinstellungen 1-4 gewählt wird, liegt ein beträchtlicher Teil der Abkühlphase in dem relativ niedrigen Temperaturbereich der Kurve, wo die Steigung geringer ist. Das gilt ungeachtet dessen, welche vorhergehende höhere Leistungseinstellung gewählt worden war. Daher wird die tatsächliche Abkühlgeschwindigkeit in diesem Bereich durch eine relativ niedrige Verminderungsgeschwindigkeit angenähert.

E.2 Arbeitsweise des Systems

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform stimmt mit der oben mit Bezug auf Fig. 6 beschriebenen überein. Mit Ausnahme der Zählersteuereinrichtung 48, die modifiziert wird, um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers zu vermindern, wenn die Leistungseinstellung von einer höheren Einstellung in eine niedrigere Einstellung geändert wird. Es sei daran erinnert, daß die Zählersteuereinrichtung 48 auf das digitale Leistungssignal anspricht, das durch die Vergleichseinrichtung 82 benutzt wird, indem der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 mit einer Geschwindigkeit erhöht wird, die durch dieses Leistungssignal bestimmt wird, und daß die Zählersteuereinrichtung 48 das Erhöhen des Zählerstands des Heizelementenergiezählers 46 unterbricht, wenn ein vorbestimmter maximaler Zählerstand erreicht wird, der durch die Leistungseinstellung bestimmt wird, bei der das Element gespeist und betrieben wird. Wenn, nachdem das Heizelement bei einer Leistungseinstellung in einer der relativ hohen Leistungseinstellungsgruppen lange genug betrieben worden ist, damit der Zählerstand des Heizelementenergiezählers den vorbestimmten maximalene Zählerstand erreichen konnte, der dieser Gruppe von Einstellungen zugeordnet ist, die Leistungseinstellung in eine Leistungseinstellung in einer der relativ niedrigeren Leistungseinstellungsgruppen geändert wird, wird jedoch der Zählerstand des Energiezählers größer als der vorbestimmte maximale Zählerstand sein, der der neu gewählten niedrigen Leistungseinstellung zugeordnet ist. Die modifizierte Zählersteuereinrichtung 48 stellt deshalb außerdem fest, wann der Zählerstand des Heizelementenergiezählers 46 den vorbestimmten maximalen Zählerstand überschreitet, der der gewählten Leistungseinstellung zugeordnet ist, und vermindert den Zählerstand des Heizelementenergiezählers auf diesen Zählerstand mit einer Geschwindigkeit, der durch die gewählte Leistungseinstellung festgelegt ist.

E.3 Mikroprozessorausführungsform mit modifiziertem Steuerprogramm

Diese Ausführungsform wird implementiert, indem die Steuerschaltung nach Fig. 9 benutzt wird, wobei derjenige Teil des Festwertspeichers (ROM) des Mikroprozessors 102, der die Funktion der Zählersteuereinrichtung 48 erfüllt, so modifiziert ist, daß sich ein besseres Verminderungsvermögen ergibt. Der ROM wird modifiziert, indem die in dem Flußdiagramm in den Fig. 22 und 23 dargestellte Unterroutine für den Teil der Heizelementenergievergleichsroutine, der in Fig. 17 dargestellt ist, eingesetzt wird. Da andere Unterroutinen, die oben mit Bezug auf die Fig. 8-21 beschrieben worden sind, dieselben bleiben, sind der Schaltungs- und der Mikroprozessorbetrieb mit den oben beschriebenen identisch, mit Ausnahme des größeren Verminderungsvermögens, das sich durch die "Alternative Heizelementenergievergleichsunterroutine" (Fig. 22 und 23) ergibt.

a) Alternative Heizelementenergievergleichsroutine (Fig. 22 und 23)

Die alternative Heizelementenergievergleichsroutine wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 22 und 23 beschrieben. Gleiche Bezugszahlen werden in den Fig. 17 und 22 benutzt, um entsprechende Flußdiagrammfunktionsblöcke zu bezeichnen.

Es sei daran erinnert, daß die Heizelementenergievergleichsroutine, die oben mit Bezug auf die Fig. 17-18 beschrieben worden ist, die Funktion der Zählersteuereinrichtung 48 nach den Fig. 2 und 6 erfüllt, indem sie den Zählerstand des Heizelementenergiezählers mit einer Geschwindigkeit erhöht, die dem Leistungswert zugeordnet ist, bei dem das Heizelement arbeitet, wenn der Zählerstand niedriger als der maximale Zählerstand für diesen gewählten Wert ist, das Erhöhen des Zählerstands des Heizelementenergiezählers unterbricht, wenn der maximale Zählerstand für den gewählten Wert erreicht ist, und den Zählerstand des Heizelementenergiezählers mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vermindert, wenn die AUS-Einstellung gewählt wird. In dem modifizierten Steuerprogramm wird das Flußdiagramm nach den Fig. 22 und 23 anstelle des Flußdiagramms nach Fig. 17 in dem ROM des Mikroprozessors 102 benutzt, um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers zusätzlich zu vermindern, wenn eine Änderung in der Leistungseinstellung von einer relativ hohen Einstellung auf eine relativ niedrige Einstellung erfolgt, falls der Zählerstand des Heizelementenergiezählers größer als der maximale Zählerstand ist, der dem gewählten Leistungswert zugeordnet ist, und mit einer Geschwindigkeit, die sich der Geschwindigkeit der Temperaturabnahme annähert, wenn das Heizelement auf die stationäre Temperatur, die der gewählten niedrigeren Leistungseinstellung zugeordnet ist, von der Betriebstemperatur, die der vorher gewählten, relativ höheren Leistungseinstellung zugeordnet ist, abkühlt. Da der Teil der Routine, der in Fig. 18 dargestellt ist und in den eingetreten wird, um den Zählerstand des Heizelementenergiezählers zu vermindern, wenn die AUS-Einstellung gewählt wird, beibehalten wird, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers genau so vermindert, wie es oben beschrieben worden ist, wenn die AUS-Einstellung gewählt wird.

Es sei weiter daran erinnert, daß bei Nicht-AUS-Leistungseinstellungen der Zählerstand des Heizelementenergiezählers nur während Steuerintervallen erhöht wird, die denjenigen Steuerinvallen unmittelbar vorangehen, während derer das Heizelement zu speisen ist. Dieselbe Technik wird zum Vermindern des Zählerstands des Heizelementenergiezählers für Nicht-AUS-Leistungseinstellungen benutzt. Wenn das Heizelement während des nächsten Steuerintervalls zu speisen ist, was durch die oben beschriebene Leistungssteuerroutine bestimmt wird (Fig. 14-16), wird in die Heizelementenergievergleichsroutine nach Fig. 22 an einem der Punkte HECMA-HECMD eingetreten, je nach dem gewählten Leistungswert. Wenn an einem dieser Punkte eingetreten wird, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers um die geeignete Anzahl von Zählungen entweder erhöht oder vermindert und das Leistung-Aus- Speicherflipflop POL wird gesetzt. Wenn POL gesetzt ist, wird ein Signal an R4 am Beginn des nächsten Steuerintervalls für das Heizelement 12 erzeugt, um die Kontakte RL1(a) und RL1(b) für die Dauer dieses Steuerintervalls geschlossen zu halten.

Wenn einer der Leistungswerte 1-4 gewählt worden ist, wird in diese Routine am Eintrittspunkt HECMA eingetreten. Die Abfrage 360 stellt fest, ob der Heizelementenergiezähler HEC den maximalen Zählerstand von 4096 für diese vier Einstellungen erreicht hat. Wenn der Zählerstand kleiner als dieser maximale Zählerstand ist, bedeutet das, daß das Heizelement sich noch aufheizt, und der Heizelementenergiezähler wird um 5¹/₃ Zählungen (Block 364) erhöht, und das Leistung-Ein-Speicherflipflop POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit Geschwindigkeiten von 16, 21¹/₃, 37¹/₃ und 53¹/₃ Zählungen pro Steuerperiode für die Leistungseinstellungen 1-4. Durch das Setzen von POL (Block 362) wird das Heizelementsteuerrelais für das nächste Steuerintervall geschlossen.

Wenn der maximale Zählerstand für die Einstellungen 1-4 überschritten worden ist, bedeutet das, daß das Heizelement zuvor auf einer Leistungseinstellung gearbeitet hat, die höher war als die Leistungseinstellung 4, was mit einer entsprechend höheren Temperatur verbunden ist, und daß der Zählerstand des Heizelementenergiezählers noch nicht auf den niedrigeren maximalen Zählerstand, der den Leistungseinstellungen 1-4 zugeordnet ist, vermindert worden ist, was wiederum bedeutet, daß das Heizelement in der Abkühlphase zwischen seiner vorherigen höheren Temperatur und der der niedrigeren Leistungseinstellung zugeordneten niedrigeren Temperatur ist. Der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC wird daher um 2²/₃ Zählungen vermindert (Block 365), und das Leistung-Aus-Speicherflipflop wird gesetzt (Block 362). Das vermindert den Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC mit Geschwindigkeiten von 8, 10²/₃, 18²/₃ und 26²/₃ Zählungen pro Steuerperiode für die Leistungseinstellungen 1-4.

Wenn das Heizelement gerade bei einem der Werte 5-7 betrieben wird, wird in diese Routine bei HECMB eingetreten. Die Abfrage 366 stellt fest, ob der maximale Zählerstand von 5120, der diesen Werten zugeordnet ist, erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC um 4 Zählungen erhöht (Block 368), und POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den HEC-Zählerstand mit einer Geschwindigkeit von 56, 72 und 104 Zählungen pro Steuerperiode für die Einstellungen 5, 6 bzw. 7. Wenn der HEC-Zählerstand den maximalen Zählerstand übersteigt, was wieder anzeigt, daß das Heizelement im Anschluß an eine Änderung von einer höheren Leistungseinstellung in der Abkühlphase ist, wird der HEC-Zählerstand um 2 Zählungen vermindert (Block 369) und POL wird gesetzt (Block 362). Das vermindert den HEC-Zählerstand mit einer effektiven mittleren Geschwindigkeit von 28, 36 und 52 Zählungen pro Steuerperiode für die Einstellungen 5, 6 bzw. 7.

Wenn das Heizelement auf einem der Werte 8-10 arbeitet, wird in diese Routine an dem Punkt HECMC eingetreten. Die Abfrage 370 stellt fest, ob der diesen Werten zugeordnete maximale Zählerstand von 6144 erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der HEC-Zählerstand um 2²/₃ Zählungen erhöht (Block 372) und POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den HEC-Zählerstand mit einer effektiven mittleren Geschwindigkeit von 88, 112 und 141¹/₃ Zählungen pro Steuerperiode für die Werte 8, 9 bzw. 10. Wenn der HEC-Zählerstand den maximalen Zählerstand übersteigt, was einen Betrieb in der Abkühlphase im Anschluß an eine Änderung von einer höheren Leistungseinstellung bedeutet, wird der HEC-Zählerstand um 1 Zählung vermindert (Block 373), und POL wird gesetzt (Block 362). Das vermindert den HEC-Zählerstand mit einer effektiven Geschwindigkeit von 33, 42 und 53 Zählungen pro Steuerperiode für die Leistungseinstellungen 8, 9 bzw. 10.

Wenn das Heizelement auf einem der Leistungswerte 11-15 betrieben wird, wird in diese Routine an dem Eintrittspunkt HECMD eingetreten. Die Abfrage 374 stellt fest, ob der maximale Zählerstand von 8192 für diese Leistungswerte erreicht worden ist. Wenn nicht, wird der HEC-Zählerstand um 2 erhöht (Block 376), und POL wird gesetzt (Block 362). Das erhöht den HEC-Zählerstand mit einer effektiven Geschwindigkeit von 128, 160, 192, 224 und 256 Zählungen pro Steuerperiode für die Werte 11, 12, 13, 14 bzw. 15. Da es keine Bedingungen gibt, unter denen die Auswahl eines dieser Leistungswerte das Vermindern des HEC-Zählerstands erfordert, wenn der maximale Zählerstand erreicht worden ist, wird der Block 376 umgangen, der HEC-Zählerstand bleibt ungeändert, und POL wird gesetzt (Block 362).

Nachdem POL gesetzt worden ist (Block 362), stellt das Programm fest, welches, wenn überhaupt, der durch den Heizelementenergiezähler HEC gesteuerte Steuerflipflop für die transienten Betriebsarten gesetzt werden sollte, um dadurch die Funktion der Zählervergleichseinrichtung 86 nach Fig. 4 auszuführen. Die Abfrage 390 stellt fest, ob der HEC-Zählerstand größer als der Heiß-Anzeigelampe-Schwellenzählerstand von 256 oder gleich diesem Schwellenzählerstand ist. Wenn das nicht der Fall ist, verzweigt das Programm (Block 391) zu HECR (Fig. 23). Wenn dem so ist, wird das Heiß-Anzeigelampe- Speicherflipflop HEL0 gesetzt (Block 394). Die Abfrage 396 stellt dann fest, ob der HEC-Zählerstand größer als der Schnellaufheizspeicherflipflopschwellenzählerstand von 4096 oder gleich diesem ist. Wenn nein, verzweigt das Programm (Block 391) zu HECR (Fig. 23). Wenn ja, wird das Schnellaufheizspeicherflipflop HEL1 gesetzt (Block 398). Die Abfrage 400′ stellt fest, ob der HEC-Zählerstand größer als der Schnellabkühlschwellenzählerstand von 6160 oder gleich diesem ist. Wenn Nein, verzweigt das Programm (Block 391) zu HECR (Fig. 23). Wenn Ja, wird HEL2 gesetzt (Block 402), und das Programm verzweigt (Block 391) zu HECR (Fig. 23).

Die Funktion dieses Teils dieser Unterroutine, in die bei HECR (Fig. 23) eingetreten wird (HEL1 oder HEL2), besteht darin, festzustellen, ob eines der Heizelementenergiespeicherflipflops oder das Heiß-Anzeigelampe-Speicherflipflop HEL0 rückgesetzt werden muß, weil der Zählerstand des Heizelementenergiezählers HEC unter einen entsprechenden Rücksetzschwellenzählerstand vermindert worden ist. Nachdem daher von dem Block 391 (Fig. 22) zu dem Eintrittspunkt HECR (Fig. 23) verzweigt worden ist, stellt die Abfrage 403 fest, ob der HEC-Zählerstand Null ist. Wenn Ja, sind die Speicherflipflops bei vorherigen Durchläufen rückgesetzt worden und es sind keine weiteren Abfragen nötig, weshalb das Programm zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERB verzweigt (Block 405). Wenn der HEC-Zählerstand nicht Null ist, stellt die Abfrage 407 fest, ob der HEC-Zählerstand kleiner als der Rücksetzschwellenzählerstand von 6144 für HEL2 ist. Wenn Nein, überschreitet der Zählerstand notwendigerweise den unteren Schwellenrücksetzzählerstand, es sind keine weiteren Abfragen erforderlich, und das Programm verzweigt (Block 405) zu der Wertaustauschroutine an dem Eintrittspunkt LERB. Wenn der HEC-Zählerstand kleiner als der Rücksetzschwellenwert ist, wird HEL2 rückgesetzt (Block 409). Es ist zu erkennen, daß der Schwellenrücksetzwert für HEL2 um 16 Zählungen niedriger ist als der Schwellensetzwert für HEL2 (Abfrage 400) (Fig. 22). Wegen der Art und Weise des Erhöhens und Verminderns des HEC-Zählerstands kann der Zählerstand um den maximalen Zählerstand für die gewählten Leistungswerte schwanken. Wenn beispielsweise der Wert 10 gewählt wird, nachdem auf einem der Leistungswerte 11-15 gearbeitet worden ist, so daß der HEC-Zählerstand am Anfang das Maximum von 6144 für den Leistungswert 10 übersteigt, wird der HEC-Zählerstand auf 6143 verringert. In dem nächsten Durchlauf wird die Abfrage 370 einen Zählerstand feststellen, der kleiner als 6144 ist, und der HEC-Zählerstand wird auf 6146 erhöht und wird anschließend zwischen 6143 und 6146 schwanken; der maximale Zählerstand für die Leistungswerte 8-10 wird jedoch niemals 6146 überschreiten. Dadurch, daß der Schwellenrücksetzwert 16 Zählungen niedriger als der Schwellensetzzählwert gewählt wird, wird HEL2, nachdem es in dem Block 409 rückgesetzt worden ist, erst gesetzt, wenn wieder einer der Leistungswerte 11-15 gewählt wird.

Die Abfrage 411 stellt fest, ob der HEC-Zählerstand niedriger als der Rücksetzschwellenwert von 4080 für HEL1 ist. Wenn Nein, verzweigt das Programm zu der Wertaustauschroutine bei LERB (Block 405). Wenn Ja, wird HEL1 rückgesetzt (Block 413), und das Programm verzweigt dann zu der Wertaustauschroutine bei LERB (Block 405). Wie bei HEL2 wird der Rücksetzschwellenwert für HEL1 auf 16 Zählungen unter dem maximalen Zählerstand von 4096 für die Leistungseinstellungen 1-4 eingestellt. Dieser Wert ist ausreichend unter dem maximalen Zählerstand, um zu gewährleisten, daß HEL1 nur rückgesetzt wird, wenn der HEC-Zählerstand unter den minimalen stationären Zählerstand für die Leistungswerte 1-4 abnimmt, der in dieser Ausführungsform 4093 beträgt. Der HEC- Zählerstand wird nur unter diesen Wert abnehmen, wenn die AUS-Einstellung gewählt wird.

Nach dem Verzweigen zu dem Eintrittspunkt LERB der Wertaustauschroutine (Fig. 19) geht das Programm auf die oben mit Bezug auf die Fig. 19-21 beschriebene Weise weiter.

Wenn die AUS-Leistungseinstellung gewählt wird, wird in die Heizelementenergievergleichsroutine bei HEDCL eingetreten (Fig. 18), und das Programm geht auf die oben mit Bezug auf die Fig. 18-21 beschriebene Weise weiter.

Durch Einsetzen der Steuerroutine nach Fig. 22 und 23 statt der nach Fig. 17 ist somit eine Steueranordnung vorhanden, die dem Heizelementenergiezähler HEC ermöglicht, der tatsächlichen Heizelementtemperatur unter Betriebsbedingungen, bei denen die Leistungseinstellung von einer relativ höheren Leistungseinstellung auf eine relativ niedrigere Leistungseinstellung geändert wird, genauer zu folgen.

Claims (5)

1. Anordnung zum Überwachen der ungefähren Temperatur eines einen Temperaturgang seines Widerstandswertes aufweisenden Widerstandsheizelements (12, 14, 16, 18),

• - das aus einer äußeren Stromversorgung mit einem aus mehreren Leistungswerten von einer Bedienungsperson ausgewählten Leistungswert speisbar ist,
  • - wobei die Leistungswerte zwischen Null (Aus) und maximalen Leistungen einstellbar sind,
    • - beim Hochschalten von einem niedrigen Leistungswert einschließlich Null zu einem höheren Leistungswert eine transiente Aufwärmphase vorgesehen ist, und
    • - beim Zurückschalten von einem hohen zu einem niedrigeren Leistungswert eine von der Reduktion der Leistungswerte abhängige transiente Abkühlphase vorgesehen ist,
      gekennzeichnet durch
• - eine Energiezähleinrichtung (46), die der Temperatur der Heizelemente ungefähr folgt und bei der jedem wählbaren Leistungswert ein bestimmter Zählerstand entspricht, sowie
• - eine Zählsteuereinrichtung (48), die vorwärtszählend den Zählerstand der Energiezähleinrichtung (46) mit einer ersten Geschwindigkeit ändert,
  • - die ungefähr proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Heizelementes beim Aufheizen ist,
  • - bei Erreichen des dem voreingestellten Leistungswert entsprechenden Zählerstandes die Zählung unterbricht und
  • - beim Zurückschalten auf einen niedrigeren Leistungswert mit einer zweiten Geschwindigkeit, die der Abkühlgeschwindigkeit der Heizkörper proportional ist, rückwärts zählt, bis der dem niedrigeren Leistungswert entsprechende Zählerstand erreicht ist,
  • - dann die Zählung unterbricht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leistungssteuereinrichtung (42) zum Speisen des Heizelements (12, 14, 16, 18) bei dem ausgewählten Leistungswert in wiederholten Steuerperioden, die jeweils eine bestimmte Dauer haben, durch wahlweises Einschalten des Heizelements für einen vorbestimmten Teil jeder Steuerperiode in Abhängigkeit von dem ausgewählten Leistungswert und eine Erkennungseinrichtung (60) zum Erkennen einer Änderung von einem höheren Leistungswert auf einen niedrigeren Leistungswert einschließlich Null, wobei die Zählsteuereinrichtung (48) auf die Erkennungseinrichtung (60) anspricht und den Zählerstand der Energiezähleinrichtung (46) mit einer Geschwindigkeit rückwärtszählt, die der Geschwindigkeit angenähert ist, mit der die Temperatur des Heizelements während der Abkühlphase abnimmt, und dann die Zählung unterbricht, wenn der Zählerstand der niedrigeren Leistungsstufe entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (50) auf die Energiezähleinrichtung (46) anspricht und ein für die Bedienungsperson erkennbares Signal erzeugt, wenn eine bestimmte Beziehung zwischen dem Zählerstand und einem bestimmten Referenzwert besteht, der einen besonderen Betriebszustand des Heizelements bedeutet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Referenzwert eine relativ hohe Temperatur darstellt und daß die bestimmte Beziehung besteht, wenn der Zählerstand der Energiezähleinrichtung (46) größer als der Referenzwert ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (50) eine Anzeigelampe (32) zum Erzeugen eines sichtbaren Signals und eine Einrichtung (86, 88) zum Einschalten der Anzeigelampe (32), wenn der Zählerstand der Energiezähleinrichtung (46) größer als der bestimmte Zählerstand ist, und zum Ausschalten der Anzeigelampen aufweist, wenn der Zählerstand der Energiezähleinrichtung (46) kleiner als der bestimmte Zählerstand ist.