DE3313087C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufladesteuerung für eine Speicherheizung und dient zur Festlegung des Auflade­ grades solcher Speicher, der in aller Regel in Abhängigkeit von der Außentemperatur festgelegt wird. Derartige Auflade­ steuerungen beziehungsweise Zeitwerke müssen einen Zeitraum von 22 Stunden erfassen, die restlichen zwei Stunden bis zum Erreichen des vollen Tages dienen für interne Korrekturen und Auswertungen.

Aus der DE-AS 27 47 420 ist es bekannt, beim Ausfall der Speise­ spannung für eine elektronische Zeitmeßvorrichtung den Fre­ quenzteiler für die Zeitanzeige nicht auf Null zu stellen, sondern es zu ermöglichen, daß dieser nach dem Wiedereinsetzen der Speisung aus derjenigen Stellung weiterzählt, in der er sich beim Ausfall der Speisung befunden hat.

Dies wird dadurch ermöglicht, daß ein besonderer Speisestrom­ kreis mit Speicherelement den Versorgungsspannungseingang des Frequenzteilers überbrückt, daß die wiederkehrende Versorgungs­ spannung mit der noch am Frequenzteiler liegenden Spannung verglichen wird und daß nur bei ausreichend hoher Spannungs­ differenz der Frequenzteiler zurückgesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elek­ tronisches Zeitwerk zu schaffen, bei dem nach Ausfall der speisenden Meßspannung - oder einer anderen Speisespannungs­ quelle, bei Wiederkehr der Speisespannung festgestellt werden kann, ob der im Zeitwerk vor Ausfall gespeicherte Zeitwert noch vorhanden ist und, falls dies nicht möglich ist, das Zeitwerk in eine definierte Zeitstellung laufen zu lassen.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Hauptanspruches gegeben.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung einer elektronischen Schaltung für das Zeitwerk.

An eine Versorgungsspannungsquelle Us1, die eine speisende gleich­ gerichtete Netzspannung oder eine davon abgeleitete Spannung oder eine beliebige Batteriespannung sein kann, ist die gesamte Schal­ tung des elektronischen Zeitwerks über Leitungen 2 und 3 ange­ schlossen. So führt die Leitung 2 zu einem Impulsspannungsgenera­ tor 4, an dessen Ausgangsleitung 5 ein Frequenzteiler 6 angeschlos­ sen ist, dessen Versorgungsspannungsleitung 7 mit der Leitung 2 verbunden ist. An den Ausgang 8 des Frequenzteilers ist ein Pol 9 eines elektronischen Schalters 10 angeschlossen, dessen zweiter Pol 11 mit einer Umgehungsleitung 12 für den Frequenzteiler ver­ bunden ist, wobei die Umgehungsleitung 12 mit der Leitung 5 ver­ bunden ist. An den Ausgang 13 des elektronischen Schalters 10, der als Umschalter ausgebildet ist und entweder den Pol 9 oder den Pol 11 mit einem Eingang 14 eines Binärzählers 15 verbindet, ist eine Betätigungsleitung 16 angeschlossen. Der Binärzähler weist einen Versorgungsspannungseingang 17 auf, der aus einer positives Potential führenden Leitung 18 und einer mit Masse direkt verbun­ denen Leitung 19 besteht. Der Versorgungsspannungseingang 17 ist über einen Elektrolytkondensator 20 relativ hoher Kapazität und Kapazitätskonstanz überbrückt. Die Versorgungsspannung Us beträgt 15 Volt, der Kapazitätswert des Kondensators 20 beträgt ½ mF. Der Impulsspannungsgenerator 4 erzeugt eine Rechteckimpulsspannung mit einer Amplitude von etwa 15 Volt mit einer Frequenz von etwa 212 Hertz. Der Frequenzteiler ist ein Binärfrequenzteiler und ar­ beitet mit einem festen Teilungsverhältnis von 1 : 2¹².

Die Leitung 18 ist über eine in Sperrichtung gepolte Diode 21 mit der Leitung 2 verbunden. Vom Verbindungspunkt der Diode mit der Leitung 18 geht eine Eingangsleitung 22 zu einem Komparator 23, dessen Versorgungsspannungsleitung 24 mit der Leitung 2 ver­ bunden ist.

Der andere Eingang 25 des Komparators führt zu einem Spannungstei­ ler 26, der aus einer Serienschaltung zweier Widerstände 27 und 28 besteht, wobei der Widerstand 28 an dem dem Widerstand 27 abge­ wandten Ende mit Masse verbunden ist, während der Widerstand 27 an die Leitung 2 angeschlossen ist. Der Eingang 25 liegt am Verbin­ dungspunkt 29 beider Widerstände.

Ein Ausgang 30 des Komparators bildet über ein Differenzierglied 48 einen Eingang einer bistabilen Kippstufe 31, deren Ausgang 32 mit der Leitung 16 verbunden ist. Die bistabile Kippstufe weist eine Versorgungsspannungsleitung 33 auf, die mit der Leitung 3 verbunden ist.

Den Ausgang des Binärzählers 15 bildet eine achtpolige Leitungs­ schar 34, die zu einem Digitalanalogwandler 35 geführt ist, dessen Versorgungsspannungsleitung 36 mit der Leitung 3 verbunden ist. Am Ausgang 37 des Digitalanalogwandlers kann einmal die aktuelle Uhrzeit in Form einer analog linear proportional steigenden Spannung von 0 bis 5 Volt auf der Leitung 38 entnommen werden, die Leitung 38 bildet gleichzeitig in Parallelschaltung den einen Eingang 39 eines weiteren Komparators 40, dessen Versorgungsspannungsleitung 41 mit der Leitung 3 verbunden ist. Der zweite Eingang 42 des Komparators 40 ist mit einem Spannungsteiler 43 verbunden, der aus der Serienschaltung zweier Widerstände 44 und 45 besteht, an deren Verbindungspunkten die Leitung 42 angeschlossen ist. Der Widerstand 45 liegt an seinem anderen Ende an Masse, der Widerstand 43 liegt an seinem freien Ende an einer Referenzspannungsquelle 46.

Die Funktion der eben beschriebenen elektronischen Zeitwerkschal­ tung ist folgende:

Es wird davon ausgegangen, daß der Binärzähler zum Zeitpunkt t=0 anfängt, die laufende Zeit eines zweiundzwanzig Stunden Zeitraumes zu zählen. Hierzu gibt der Taktgeber eine Impulsspannung ab, die über die Leitung 5 dem Frequenzteiler und gemäß der Ruhestellung des elektronischen Schalters 10 dem Binär­ zähler zugeführt wird. Die Frequenz und das Teilungsverhältnis sind so gewählt, daß der Binärzähler, von null beginnend, voll ist, wenn der zweiundzwanzig-Stunden-Zeitraum abgelaufen ist. Das Zähl­ ergebnis des Binärzählers steht über die Leitung 34 am Digitalana­ logwandler 35 an, der an seinem Ausgang 38 ein analoges stetig steigendes Spannungssignal abgibt, dessen Höhe unmittelbar der in­ zwischen verstrichenen Zeit proportional ist. Dieses Spannungssignal wird auf der Leitung 38 in hier nicht weiter interessierender Weise ausgewertet.

Fällt innerhalb des zweiundzwanzig-Stunden-Zeitraumes die Versor­ gungsspannungsquelle 1 aus, so arbeiten weder der Impulsspannungs­ generator noch der Frequenzzähler noch der Binärzähler weiter. Der Binärzähler bleibt vielmehr bei dem zuletzt gezählten Impuls stehen. Bedingt durch die vorhergehende Betriebsdauer ist der Kon­ densator 20 geladen. Der Versorgungsspannungseingang 17 des Binär­ zählers wird infolge der langsamen Entladung des Kondensators 20 durch diesen Verbraucher speicherbereit gehalten, das heißt, der in im zuletzt vorhandene Wert steht über eine mehr oder weniger lange Zeit zur Verfügung. Im Auslegungsfall geht man davon aus, daß die Zeit mindestens eine Stunde betragen soll. Kehrt die Ver­ sorgungsspannung 1 innerhalb dieses Zeitraumes wieder, so steht die Kondensatorspannung über die Leitung 22 auch am Komparator 23 an. Am Spannungsteiler 26 wird über einen der justierbar ausgebildeten Wider­ stände 27 und 28 ein Referenzsspannungswert eingestellt, dessen Wert kleiner liegt, als der Ladespannungswert des Kondensators 20 nach Ablauf einer Stunde. Somit bleibt der Komparator im Ruhezustand, das heißt, sein Ausgang 30 liegt auf niedrigem Logikpegel. Die bista­ bile Kippstufe bleibt in Ruhe, auf der Leitung 16 erscheint kein Si­ gnal, der elektronische Schalter 10 bleibt in der dargestellten Ruhe­ lage. Nach Wiederkehr der Versorgungsspannung beginnt der Impuls­ spannungsgeber 4 wieder zu laufen, das heißt, weiter entstehende Im­ pulse werden im Frequenzteiler 6 geteilt und weiter in den Binär­ zähler 15 eingezählt. Das bedeutet, daß das elektronische Zeitwerk nach der Unterbrechungspause weiter arbeitet, der maximal auftretende Fehler liegt bei einer Stunde. Um diesen Wert kann der Spannungswert auf der Leitung 38 maximal nach unten differieren.

Nunmehr soll der Fall betrachtet werden, daß die Spannungsunterbrechung der Versorgungsspannung 1 länger als eine Stunde gedauert hat. In die­ sem Fall liegt die Ladespannung des Kondensators auf der Leitung 22 tiefer als der nach Wiederkehr der Versorgungsspannung sich ein­ stellende Spannungspegel auf der Leitung 25. Das bedeutet, daß der Komparator kippt und die bistabile Kippstufe 31 gesetzt wird. Damit resultiert ein Umschaltbefehl auf der Leitung 16, das heißt, der Pol 11 wird mit der Leitung 13 verbunden. Somit wird bei Wieder­ kehr der Versorgungsspannung dem Binärzähler eine ungeteilte Impulsspannungsreihe vom Impulsgenerator 4 zugeführt. Das heißt, der Binärzähler zählt Spannungsimpulse in einem sogenannten Schnell­ lauf, das bedeutet, daß der Spannungspegel am Ausgang 37 des Digi­ talanalogwandlers sehr viel schneller ansteigt, als es der weiter­ laufenden Zeit entspricht. Der Spannungspegel am Ausgang des Digi­ talanalogwandlers steht aber am Eingang 39 des Komparators 40 an und wird mit einem am Spannungsteiler 43 justierten Referenzspannungs­ pegel verglichen, der über den Eingang 42 gleichermaßen am Kompa­ rator anliegt. Der Vergleichsspannungspegel liegt in einer Höhe, die zum Beispiel einem sechs-Stunden-Wert entsprechen würde. Es ist hier möglich, beliebige andere Zeitpunkte einzustellen.

Damit ergeben sich zwei Möglichkeiten. So soll zunächst davon ausge­ gangen werden, daß die Versorgungsspannung beginnend vom Zeitpunkt t=0 h für etwa eine Stunde vorhanden war und dann ausfällt. Damit steht am Ausgang 37 ein Spannungspegel entsprechend dem Zeit­ wert von einer Stunde an. Ist nun die Versorgungsspannung für mehr als eine weitere Stunde ausgefallen, so ist das Spannungs­ signal auf der Leitung 39 kleiner als das zum Beispiel eingestellte sechs-Stunden-Signal auf der Leitung 42. Damit kippt der Kompa­ rator und sein Ausgang 49, der über das Differentiationsglied 47 geführt ist, gibt im Moment des Kippens einen Nadelimpuls auf die bistabile Kippstufe 31, die damit zurückgesetzt wird. Die wieder­ kehrende Versorgungsspannung 1 muß aber zunächst den Kondensator 20 aufladen. Damit steigt der Spannungspegel auf der Leitung 22 verzögert an gegenüber dem Ansteigen des Spannungspegels auf der Leitung 39. Das bedeutet, daß der Komparator 23 verzögert gegen­ über dem Komparator 40 kippt, das in seinem Ausgang 30 liegende Differentiationsglied 48 gibt im Moment des Kippens einen Setz­ impuls auf die bistabile Kippstufe 31, die nunmehr das Umschalten des elektronischen Schalters 10 veranlaßt. Damit läuft der Binär­ zähler in Folge des ungeteilten Einlaufens der vom Impulsspannungs­ generator 4 erzeugten Impulsreihe im Schnellauf hoch, so daß die mit dem Schnellauf variable Ausgangsspannung auf der Leitung 37 gleichfalls schnell ansteigt. Dieser Spannungswert steht aber auch am Eingang 39 des Komparators 40 an, der bei Gleichheit des im Schnell­ lauf ansteigenden Spannungspegels mit dem vorgewählten Spannungs­ pegel entsprechend dem vorgewählten Zeitwert zur Deckung kommt. Das veranlaßt den Komparator 40 zum erneuten Umschalten, wobei über das Differentiationsglied 47 wieder ein Rücksetzimpuls auf die bistabile Kippstufe 31 resultiert. Diese schaltet den elektronischen Schalter 10 auf den Normallauf zurück.

Für den Fall, daß die Versorgungsspannung beispielsweise für eine Zeit von mehr als sechs Stunden, also einem größeren als an dem Spannungs­ teiler 43 eingestellten Zeitwert vorhanden war und die Versorgungs­ spannungsunterbrechung länger als eine Stunde dauert, ist bei wieder­ kehrender Versorgungsspannung irgendein beliebiger Zählerstand im Binärzähler 15 vorhanden. Ist der Spannungswert auf der Lei­ tung 37 am Ausgang des Digitalanalogwandlers 35 kleiner als der am Spannungsteiler 43 eingestellte Referenzspannungswert, so läuft die Funktion wie eben beschrieben ab. Ist aber der zufällig sich ergebende Zählerstand größer, so resultiert ein entsprechend größerer Spannungswert am Ausgang 37. Unter der Annahme, daß die­ ser Spannungswert größer ist als der am Spannungsteiler 43 ein­ gestellte Referenzspannungswert, kippt der Komparator 40. Gleichfalls wird nach Aufladen des Kondensators 20 der Komparator 23 durchgeschaltet und bewirkt ein wie bereits beschriebenes Schnellaufen des Binärzählers. Das führt zunächst dazu, daß der Binärzähler im Schnellauf vollgezählt wird. Damit springt der Analogspannungswert auf der Leitung 37 am Ausgang des Digitalana­ logwandlers 35 vom maximal möglichen Potential auf das niedrigst mögliche Potential. Das bewirkt zwar ein Durchschalten des Kom­ parators 40, nur in der anderen Richtung, so daß durch das Differenzierglied 47 dieser Impuls wirkungslos bleibt. Nunmehr steigt der Spannungswert am Ausgang 37 wieder an, erst bei Gleich­ heit dieses Spannungswertes mit dem Referenzspannungswert auf der Leitung 42 schaltet der Komparator erneut durch und bewirkt über das Differentiationsglied 47 ein Rücksetzen der bistabilen Kippstufe 31.

Claims (3)

1. Aufladesteuerung für eine Speicherheizung mit einer Laufzeit kleiner als 24 Stunden mit einem Impulsspannungsgenerator (4), einem Frequenzteiler (6), einem diesem nachgeschalteten Binär­ zähler (15) sowie einer automatischen Stellvorrichtung zum Einstellen des Binärzählers nach einem Ausfall der Versorgungs­ spannung, wobei der Versorgungsspannungseingang des Binärzählers mit einem Kondensator (20) überbrückt ist und die automatische Stellvorrichtung aus einem den Zählwert des Binärzählers wandeln­ den Digital-/Analogwandler (35), einem dessen Ausgangssignal mit dem Signal einer Referenzspannungsquelle (44, 45, 46) ver­ gleichenden Komparator (40), einem weiteren Komparator (23), der die Versorgungsspannung des Binärzählers (15) mit einer Referenzspannung (29) vergleicht, und einer bistabilen Kipp­ stufe (31) besteht, die von den beiden Komparatorausgangssignalen rückgesetzt beziehungsweise gesetzt wird, wodurch mittels eines Schalters (10) dementsprechend dem Binärzähler (15) das Ausgangs­ signal des Frequenzteilers (6) beziehungsweise das Ausgangs­ signal des Impulsspannungsgenerators (4) zum Einstellen des Binärzählers (15) zuführbar ist.

2. Elektronisches Zeitwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangsleitung (4) des Komparators (40) ein Differentiationsglied (47) ge­ schaltet ist.

3. Elektrisches Zeitwerk nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle (46) aus einem Spannungsteiler (43) gebildet ist, der aus wenigstens einem justierbaren Widerstand (44, 45) besteht, dessen Widerstandswert mit einer Handhabe verstellbar ist, wobei die Handhabe Zeitwerte anzeigt.