DE69508329T2

DE69508329T2 - Verminderung der Leistungsschwankungen in thermischen Tintenstrahldruckköpfen

Info

Publication number: DE69508329T2
Application number: DE69508329T
Authority: DE
Inventors: George Vancouver Wa 98684-9153 Barbehenn; John Vancouver Wa 98662 Eaton
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2015-08-17
Also published as: JPH08197733A; EP0703079A2; DE69508329D1; EP0703079A3; US5677577A; EP0703079B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das thermische Tintenstrahldrucken und insbesondere auf das Minimieren von Schwankungen der Energie, die zu den Druckkopfheizwiderständen geliefert wird.

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Das thermische Tintenstrahldrucken (TIJ-Drucken; TIJ = thermal inkjet) beinhaltet das Treiben winziger, nahe beieinander angeordneter Tintenstrahlen auf eine Druckoberfläche, die üblicherweise Papier ist. Ein TIJ-Druckkopf enthält ein Tintenreservoir, das mit einer Reihe von Düsen verbunden ist, die verwendet werden, um die Strahlen zu bilden. Durch das Steuern sowohl der Bewegung des Druckkopfs über das Papier als auch dessen, welche Strahlen zu jedem gegebenen Zeitpunkt aktiviert werden, kann ein Drucker alphabetische Zeichen und graphische Bilder erzeugen.
Ein typischer TIJ-Druckkopf ist in Fig. 4 gezeigt. Derselbe ist eine austauschbare Einheit, wobei der Tintenvorrat derselben in ihrem Kunststoffgehäuse enthalten ist. Um jeden Strahl zu erzeugen, ist eine röhrenförmige Düse angebracht, deren inneres Ende mit dem Tintenreservoir in Verbindung ist, und der äußeres Ende benachbart zu dem Papier angeordnet ist. Diese Düsen sind in Bänke oder Reihen 82 organisiert, wobei zwei derselben in der Seitenansicht des Druckkopfs in Fig. 5 zu sehen sind. Ein kleiner Widerstand, dessen Größe vergleichbar mit dem Durchmesser der Düse ist, ist in der Nähe des inneren Endes jeder Düse in dem Tintenreservoir angebracht. Wenn ein Puls elektrischer Energie zu dem Widerstand gesendet wird, verdampft dessen schnelle Erwärmung die benachbarte Tinte, was eine winzige Blase bildet. Das Wachstum dieser Blase zwingt eine kleine Tintenmenge durch die Düse und auf das Papier. Elektrische Pulse werden über eine Ansammlung kleiner leitfähiger Spuren 80, die mit entsprechenden Kontakten in dem Drucker zusammenlaufen, dem Druckkopf zugeführt. Die Widerstände in dem Druckkopf können folglich in jeder gewünschten Kombination aktiviert werden.
Um eine gute Druckqualität beizubehalten, ist es notwendig, daß die Blasenbildung und der nachfolgende Tintenausstoß über eine große Anzahl von Operationen äußerst konsistent bleiben. Obwohl viele Variablen existieren, die diesen Prozeß beeinflussen, ist eine der wichtigsten die Energiemenge, die dem Widerstand jedesmal zugeführt wird, wenn derselbe gepulst wird; diese Energie muß konstant sein, oder nahezu konstant. Unterhalb einer bestimmten Energiegrenze bildet sich die Blase nicht ordnungsgemäß, wobei oberhalb einer weiteren Grenze eine thermische Beschädigung des Widerstands existiert.
Ein Faktor, der die Operation eines TIJ-Druckkopfs beeinträchtigt, ist der, daß nicht alle verfügbaren Widerstände in einer Widerstandsbank in dem Druckkopf gleichzeitig mit Energie versorgt werden. Nur eine Teilmenge - deren Zusammensetzung von den druckbaren Daten abhängt - aus der Gesamtmenge von Widerständen in der Bank wird während eines speziellen Pulses "abgeschossen": Bezugnehmend nun auf Fig. 1 wird, wenn die Energiequelle, die den Druckkopf versorgt, als eine Spannungsquelle Vs (12) mit einer Serienimpedanz Zs (14) modelliert wird, die Tintenmenge, die jedem gegebenen Widerstand 10 zugeführt wird, mit der Anzahl seiner Nachbarn, die während dieses Pulses ebenfalls mit Energie versorgt werden, variieren. Eine typische Bank könnte 20 Widerstände enthalten. Folglich können 1 bis 20 Widerstände derselben gepulst werden, indem der (die) jeweilige(n) Schalter 16 geschlossen wird (werden). Diese Lastschwankung legt der Regelung der Energiequelle strenge Anforderungen auf.
Ein exzellentes Dokument hinsichtlich Informationen über das TIJ-Drucken ist die Ausgabe vom Oktober 1988 des Hewlett- Packard Journal. Diese enthält zusätzliche Darstellungen von Druckköpfen und anderen Elementen eines TIJ-Druckers, ebenso wie Diagramme und technische Erläuterung zahlreicher Entwurfsbelange. Insbesondere erläutert der Artikel Integrating the Printhead into the HP DeskJet Printer, Seiten 62 ff., bekannte Versuche, das Problem der variablen Energie, das durch diese Erfindung gelöst wird, zu handhaben. Die Lösung, die gemäß dem Artikel gewählt wurde, bestand darin, die maximale Größe einer Widerstandsbank auf vier zu begrenzen. Wie bei der Durchsicht der vorliegenden Offenbarung zu sehen sein wird, wird eine solche Begrenzung durch die Grundsätze der Erfindung überwunden.
Die Energie in einem Druckkopfwiderstand 16 jedesmal, wenn derselbe gepulst wird, konstant zu halten, ungeachtet dessen, wie viele weitere Widerstände ebenfalls zur gleichen Zeit gepulst werden, ist ein Problem, das nach einer günstigen und einfach zu implementierenden Lösung verlangt.
Eine herkömmliche Antwort auf dieses Problem besteht darin, eine geregelte Leistungsversorgung mit einer Lastspannungserfassung vorzusehen. Da jedoch die Pulsbreite (Pulszeitdauer) beim TIJ-Drucken typischerweise nur wenige Mikrosekunden beträgt, erfordert dies einen aufwendigen Regler mit einer großen Schleifenbandbreite, um die schnellen Lastschwankungen zu verfolgen.
Bei einer weniger aufwendig geregelten Versorgung liefert ein Ausgangskondensator bei hohen Frequenzen eine geringe Impedanz. Jedoch ist der Serienwiderstand dieses Kondensators nicht vernachlässigbar; genausowenig wie der der Verbindungsleitung, die den Druckkopf mit seinem Treiber verbindet. Diese Widerstände begrenzen zusammen mit weiteren parasitären Widerständen die verfügbare Reduzierung der Ausgangsimpedanz.
Ein Ausführungsbeispiel begegnet dem Problem des Lieferns von Pulsen konstanter Energie von einer gemeinsamen Leistungsversorgung zu einem Satz von Widerständen, die einzeln über die Versorgung geschaltet werden können, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn Teilmengen der Widerstände in einer Sequenz gemäß einem bestimmten bekannten Fahrplan eingeschaltet werden, wie dies beispielsweise beim TIJ-Drucken der Fall ist, ist es nicht notwendig, eine Rückkopplungsschleife mit ihren begleitenden Geschwindigkeitsbegrenzungen zu verwenden, um Lastschwankungen zu kompensieren. Die Wirkung von Lastschwankungen kann augenblicklich kompensiert werden. Die Erfindung verwendet ein zweckmäßiges und günstiges Verfahren, um dies durchzuführen: das Einstellen der Pulsbreite.
Die US-A-5 036 337 offenbart eine Leistungsversorgung, die eine konstante Spannung liefert. Einzelne Pulse besitzen eine konstant gleiche Amplitude, wobei die Anzahl von Pulsen oder die Pulsbreiten entsprechend einer empirisch erzeugten Nachschlagtabelle eingestellt wird. Geeignete Werte für die Nachschlagtabelle werden für die Dotierung des Polysiliziummaterials, das in den Heizelementen verwendet ist, empirisch bestimmt.
Verschiedene Kompensationsbeziehungen können verwendet werden, um die Pulsbreitenänderung zu bestimmen. Die einfachste besteht darin, die Pulsbreite linear mit der Lastkonduktanz zu verändern. Jedoch ändert sich die Energie, die durch einen gepulsten Widerstand absorbiert wird, (a) mit dem Quadrat der Spannung über demselben, und (b) linear mit der Pulsbreite. Aufgrund der Quellenimpedanz ändert sich jedoch die Lastspannung näherungsweise invers zu der Lastkonduktanz. Daher kann eine genauere Energiekompensation erhalten werden, indem die Pulsbreite bezüglich der Konduktanz entsprechend einer quadratischen Beziehung verändert wird. Ferner kann eine präzise Kompensation erhalten werden, indem exakt bestimmt wird, wie sich die Lastspannung mit der Lastkonduktanz ändert, und indem die Pulsbreite invers zu dem Quadrat der Lastspannung verändert wird. Diese und weitere Beziehungen können bei der Erfindung verwendet werden.
Wenn ein Mikroprozessor oder eine andere digitale Hardware verwendet ist, um die Grundsätze der Erfindung zu implementieren, ist es bevorzugt, eine Kompensationsbeziehung zu verwenden, die die Pulsbreite in diskreten Schritten verändert. Die Auflösung der Pulsbreiteneinstellung und daher die Genauigkeit der Kompensation ist bei höheren Steuerungstaktraten der Steuerung und entsprechend kleineren Taktperioden verbessert.
Die vorliegende Erfindung schafft Verfahren und Vorrichtungen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Satz von Widerständen Widerstände unterschiedlicher Werte. Die Konduktanzen aller Widerstände in dem Satz sind in einer Nachschlagtabelle gespeichert. Wenn eine spezielle Teilmenge ausgewählt ist, um die Last zu sein, werden die Konduktanzwerte aller Mitglieder der Teilmenge aus der Tabelle wiedergewonnen und addiert. Die Pulsbreite wird dann mittels einer Kompensationsbeziehung aus dem Summenwert bestimmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine vereinfachte TIJ-Druckanordnung, die eine Energiequelle zeigt, die individuell zu schaltende Druckkopfwiderstände versorgt.
Fig. 2 ist ein Diagramm einer Vorrichtung, die eine Energiequelle zeigt, die einen Satz von Widerständen versorgt, die einen nominell gleichen Wert besitzen.
Fig. 3 ist ein Diagramm einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Widerständen unterschiedlicher Werte.
Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht eines austauschbaren TIJ-Druckkopfs.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Druckkopfs von Fig. 4.

Detaillierte Beschreibung

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine Energiequelle 20 als eine Spannungsquelle Vs (12) mit einer bekannten Serienimpedanz Zs (14) modelliert. Bei diesem Beispiel ist die Quelle eine geregelte Gleichstrom-Leistungsquelle (DC-Leistungsquelle) mit einer Ausgabe von etwa 12 Volt, deren Ausgangsimpedanz (bei hohen Frequenzen; siehe vorherige Erläuterung) durch den Serienwiderstand eines Filterkondensators bestimmt ist, etwa 0,5 Ohm. Zu diesem Widerstand addiert sich der einer flexiblen Leitung, die verwendet ist, um den beweglichen Druckkopf anzuschließen, plus weiterer Verbinder.
Mit der Quelle 20 ist ein Satz von Druckkopfwiderständen 40 mit nominell gleichem Wert verbunden, von denen jeder einen Schalter 42 besitzt, durch den derselbe über die Quelle 20 geschaltet werden kann. Diese Widerstände verwenden einen gemeinsamen Rücklaufweg 48, so daß diejenigen, die über die Quelle geschaltet sind, parallel liegen. Der nominelle Wert der Widerstände beträgt 30 Ohm. Die Herstellungswerte besitzen eine Gaußsche Verteilung, wobei die Verteilungsschwänze jedoch abgeschnitten sind, da Druckköpfe mit Widerstandswerten jenseits von ±10% des nominellen Werts zurückgewiesen werden.
Beim TIJ-Drucken ist jeder Widerstand in ein Tintenreservoir eingetaucht. Wenn ein Widerstand durch das Pulsen seines Schalters mit Energie versorgt wird, verdampft derselbe die Tinte, die in Kontakt mit demselben ist, was eine winzige Blase erzeugt, deren Ausdehnung flüssige Tinte durch eine benachbarte Düse und auf ein Druckmedium, beispielsweise Papier, treibt. Bei dem Druckkopf sind die Widerstände und Düsen in Sätzen von Spalten angeordnet, die als "Grundmuster" ("Primitive") bezeichnet werden. Obwohl ein Grundmuster üb licherweise 10 bis 25 Widerstände aufweist, sind in Fig. 2 zur Vereinfachung der Zeichnung nur 4 Widerstände gezeigt. Die Grundsätze der Erfindung bleiben für eine beliebige Anzahl von Widerständen die gleichen.
Die Schalter 42 werden durch Steuersignale, die über Leitungen 44 zugeführt werden, aktiviert. Die Steuerausgangsleitungen 44 werden durch eine Druckkopftreiberschaltung 21, deren Eingangssignal 22 die Daten sind, die gedruckt werden sollen, mit Energie versorgt. Die Druckkopftreiberschaltung 21 bestimmt aus den Druckdaten genau die Teilmenge von Widerständen, die während eines Pulses mit Energie versorgt werden soll. Abhängig von diesen Druckdaten können von 0 bis 4 Widerstände in verschiedenen Kombinationen gewählt werden. Der Treiber 21 besitzt ferner einen Freigabeeingang 46, um zu steuern, wann die Leitungen 44 aktiviert werden können.
Mit den Steuerleitungen 40 ist ferner der Widerstandszähler 23 verbunden. Dessen Schaltungsaufbau bestimmt die Anzahl von Widerständen, die während eines Pulses mit Energie versorgt wird. Diese Anzahl wird als Eingangsdaten einem Datenwandler 25 zugeführt, der eine Kompensationsbeziehungsgleichung verwendet, um eine entsprechende Pulsbreite zu bestimmen. Der Datenwandler kann die Pulsbreite berechnen, wobei die ordnungsgemäße Pulsbreite für jede mögliche Anzahl von mit Energie versorgten Widerständen alternativ vorberechnet sein kann, in einer Nachschlagtabelle gespeichert sein kann, und bei Bedarf wiedergewonnen werden kann. Das letztgenannte Verfahren ist häufig schneller, wenn die Kompensationsbeziehung komplex ist.
Der Pulsbreitenmodulator (PWM; PWM = Pulse Width Modulator) 26 erzeugt auf seinem Ausgang 27 ein Zeitgebungssignal. Dieses Zeitgebungssignal wird durch die Druckdaten auf dem Starteingang 28 initiiert, wobei die Breite desselben den Informationen entspricht, die durch den Datenwandler 25 dem Breitensteuereingang 24 zugeführt werden. Das Zeitgebungssignal wird als das Freigabesignal der Druckkopftreiberschal tung 21 zugeführt, um die Breite zu regeln, mit der die ausgewählten Schalter geschlossen werden.
Ein typischer Druckzyklus beginnt mit der Ankunft von Druckdaten an dem Eingang 22 des Druckkopftreibers 21 und an dem Breitensteuereingang 28 des PWM 26. Dieses Ereignis initiiert ein Zeitgebungssignal auf dem Ausgang 27 des PWM 26. Zum gleichen Zeitpunkt wählt der Druckkopftreiber 21 die ordungsgemäße Teilmenge von Widerständen, wobei das Zeitgebungssignal die entsprechenden Steuerleitungen 44 freigibt, um deren Schalter zu schließen, weshalb Energie zu der Teilmenge geliefert wird. Der Widerstandszähler 23 bestimmt durch das Überwachen der Steuerleitungen 44 die Anzahl von aktivierten Widerständen und liefert diese Anzahl zu dem Datenwandler 25. Der Datenwandler 25 bestimmt entsprechend seiner inneren Regel oder seinem Algorithmus (die nachfolgend erläutert werden) eine geeignete Zeitgebungssignaldauer und liefert diese Informationen dem PWM 26 an seinem Breitensteuereingang 24. Der Datenwandler 25 kann eine Nachschlagtabelleneinrichtung oder eine Berechnung verwenden, um seinen inneren Algorithmus zu implementieren. Wenn die bestimmte Zeitdauer erreicht ist, beendet der PWM 26 das Zeitgebungssignal, was bewirkt, daß sich die Schalter öffnen.
Die Funktion des Datenwandlers 25 wirkt zusammen, um der Schwankung der gepulsten Energie, die einem Widerstand zugeführt wird, abhängig davon, ob derselbe allein ausgewählt ist oder ein, zwei oder drei weitere Widerstände, die mit demselben ausgewählt sind, besitzt, entgegenzuwirken. Wenn mehr Widerstände eingeschaltet sind, ist die Spannung über jedem aufgrund des erhöhten Spannungsabfalls über Zs (14) reduziert, der sich von der verfügbaren Spannung Vs (12) subtrahiert. Dies reduziert die Leistung, die einem Widerstand zugeführt wird; die zugeführte Leistung wird ferner reduziert, da dieselbe einfach die Leistung mal der Pulsbreite ist. Der Datenwandler 25 ist wirksam, um die Pulsbreite zu erhöhen, je mehr Widerstände ausgewählt sind. Es gibt verschiedene Wahlmöglichkeiten, wie die Pulsbreite als eine Funktion der Anzahl von ausgewählten Widerständen zu verändern ist. Um diese Wahl durchzuführen, ist es hilfreich, die Energieschwankung detaillierter zu verstehen.
Wenn ein einzelner Widerstand ausgewählt ist, ist die Energie, die derselbe während des Pulses (unter der Annahme, daß die Impedanz Zs resistiv ist) verbraucht,
wobei R der gemeinsame Widerstandswert, und T die Pulsbreite ist.
Allgemein beträgt für M Widerstände, die über die Quelle geschaltet sind, die Energie, die in jedem Widerstand verbraucht wird,
Gleichung (2) ist exakt. Durch das Umordnen und Erweitern dieses Ausdrucks wird eine andere Form erhalten, die klar die Abhängigkeit der Energie von der Anzahl M von Lastwiderständen zeigt; die Energie, die in jedem Widerstand verbraucht wird, beträgt
wobei M = 1, 2, 3, ....
a = Zs/R
Der Ausdruck (3), genau wie die exakte Gleichung (2), beschreibt die Energiereduzierung in einem Widerstand, wenn mehrere Widerstände hinzugefügt sind. Jedoch legt dieselbe auch nahe, daß eine Auswahl von Algorithmen existiert, die in dem Datenwandler 25 implementiert sein können, um die Pulsbreite T zu erhöhen, um diese Reduzierung zu kompensieren.
Durch eine inverse Erhöhung von T entsprechend den ersten zwei Ausdrücken in der Klammer kann eine lineare Korrektur der Energiereduzierung erhalten werden. Dies ist der am einfachsten zu implementierende Algorithmus und kann bei vielen Anwendungen ausreichend sein, speziell wenn a = Zs/R viel kleiner als Eins ist. Durch das Hinzufügen des dritten Terms, wird eine Ouadratgesetz-Korrektur erhalten, die für die meisten Anwendungen wahrscheinlich zufriedenstellend ist. Wenn jedoch eine exakte Korrektur benötigt wird, kann diese erhalten werden, indem die Gleichung (2) in dem Datenwandler 25 implementiert wird.
Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel erweist sich eine lineare Kompensationsregel als adäquat für die gewünschte Druckqualität, wobei der Datenwandler 25 eine Nachschlagtabelle mit vorberechneten Ausgabewerten, die allen möglichen Teilmengengrößen entsprechen, ist.
Bei TIJ-Druckeranwendungen ist es üblich, alle oder die meisten Steuerfunktionen mit digitaler Hardware und/oder einem Mikroprozessor zu implementieren. Dies ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Fall. In diesem Fall stellt der PWM 26 die Pulsbreite in diskreten Schritten ein. Bei der Implementierung des PWM führt der Datenwandler 25 eine Voreinstellung eines Zählers durch. Dieser Zähler, der durch den Systemtakt weitergeschaltet wird, beendet den Puls, wenn derselbe seinen Endzählstand erreicht. Die Genauigkeit dieses Lösungsansatzes ist ziemlich adäquat, wobei der Takt eine Zeitauflösung von etwa 50 Nanosekunden aus einer Pulsbreite von mehreren Mikrosekunden ermöglicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzen die Lastwiderstände unterschiedliche Werte. Bezugnehmend auf Fig. 3 sei nun angenommen, daß die Lastwiderstände 50 bis 53 unterschiedliche Werte besitzen. Obwohl das Problem gleichartig zu dem ist, daß bereits für den Fall nominell gleicher Widerstandswerte erläutert wurde, ist das, was nun erforderlich ist, mehr als nur die Kenntnis der Anzahl von Widerständen, die während eines Pulszyklusses ausgewählt ist. Deren einzelne Werte müssen ebenfalls bekannt sein, um die Gesamtlast für die Quelle und daher den Spannungsabfall in Zs zu berechnen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel speichert eine Konduktanztabelle 30 die Werte der Konduktanz für jeden Widerstand in dem Satz. Wenn der Lasttreiber 35 eine Teilmenge basierend auf Daten an seinem Eingang 22 auswählt, informieren Steuerleitungen 70 bis 73 die Tabelle 30, welche Widerstände die Teilmenge aufweist. Der Konduktanzwert des Mitglieds der Teilmenge wird in der Tabelle 30 nachgeschlagen, wobei diese Daten zu einem Datenkombinierer (der hier als ein Konduktanzsummierblock 31 bezeichnet wird) geleitet werden, der die Werte summiert, um die Gesamtlast (als eine Konduktanz) für die Quelle zu bestimmen.
Konduktanzwerte, und nicht Widerstandswerte, werden aufgrund der Einfachheit der Berechnung der Gesamtlast durch eine einfache Summierungsoperation gespeichert. Alternativ können Widerstandswerte gespeichert werden, wobei jedoch die Berechnung des Gesamtlastwiderstands komplizierter ist. Der Ausdruck "Datenkombinierer" bezieht sich auf den Betrieb des Summierens von Konduktanzen, oder des Invertieren-Summieren-Invertieren-Betriebs, der benötigt wird, wenn Widerstandswerte gespeichert werden.
Der Summenwert wird zu dem Datenwandler 36 geleitet, der, auf die gleiche Art und Weise wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel, die Zunahme der Pulsbreite bestimmt, die benötigt wird, um die gepulste Energie konstant, oder nahezu konstant, zu halten. Wenn viele Lastwiderstände (mehr als die vier, die hier zu veranschaulichenden Vereinfachung verwendet sind) existieren, ist es wahrscheinlich, daß der Datenwandler 36 die erforderliche Pulsbreite berechnen wird, und sich nicht auf eine vorberechnete Nachschlagtabelle stützen wird. Der Grund dafür ist, daß die Anzahl von möglichen Werten der Gesamtlastkonduktanz (oder der Resistenz) mit der Größe des Widerstandssatzes schnell wächst.
Auf eine ähnliche Weise wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das bereits beschrieben wurde, liefert der PWM 26 über den Ausgang 27 ein Zeitgebungssignal variabler Dauer, um den Eingang 37 des Lasttreibers freizugeben. Der PWM 26 empfängt Start- und Pulsbreiten-Informationen durch seine Eingänge 28 bzw. 24.
Es wurden die Grundsätze der Erfindung bezugnehmend auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben und dargestellt, wobei es jedoch offensichtlich ist, daß die Erfindung in Anordnung und Detail modifiziert werden kann, ohne von solchen Grundsätzen abzuweichen. Beispielsweise kann die Energiequelle als die Stromquelle mit einer Parallelimpedanz modelliert werden. Es ist zu erkennen, daß das detaillierte Ausführungsbeispiel lediglich veranschaulichend ist und nicht als Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung verwendet werden sollte. Vielmehr werden als Erfindung alle solchen Abweichungen beansprucht, die in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen können.

Claims

1. Ein Verfahren zur Verwendung mit einer Spannungsquelle (20), die einen bekannten Serienwiderstand aufweist, und einem Satz von Lastkonduktanzen (50-53), wobei jede Konduktanz (50-53) einem Schalter (60-63) für eine Verbindung mit der Spannungsquelle (20) zugeordnet ist, und wobei eine Teilmenge von Konduktanzen Energiepulse durch einen gleichzeitig gepulsten Betrieb von Schaltern, die der Teilmenge zugeordnet sind, empfängt, wobei das Verfahren eine nominell konstante Energie in einer einzelnen gepulsten Konduktanz bewahrt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Bestimmen einer Kompensationsbeziehung zwischen der Gesamtlast für die Spannungsquelle (20) und einer Schaltpulsbreite, die erforderlich ist, um in einer gepulsten Lastkonduktanz die nominell konstante Energie beizubehalten;

b) Speichern des Werts jeder Konduktanz in dem Satz in einer Nachschlagtabelle (30);

c) Wiedergewinnen des Werts jeder Konduktanz der Teilmenge aus der Nachschlagtabelle (30);

c) Summieren der wiedergewonnenen Konduktanzwerte, um eine Summe zu bilden;

e) Bestimmen eines Werts der Schaltpulsbreite entsprechend der Konduktanzsumme, um eine nominell konstante Energie in einer gepulsten Lastkonduktanz beizubehalten;

f) Einstellen der Schaltpulsbreite auf den Wert, der im Schritt e) bestimmt wurde.

2. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Schaltpulsbreite im Schritt e) unter Berücksichtigung der Kompensationsbeziehung des Schritts a) durchgeführt wird.

3. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 2, bei dem der Berücksichtigungsschritt das algorithmische Auswerten der Kompensationsbeziehung umfaßt.

4. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Schaltpulsbreite im Schritt e) durch das Berücksichtigen einer linearen Näherung auf die Kompensationsbeziehung des Schritts a) durchgeführt wird.

5. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 4, bei dem die lineare Näherung quantifiziert ist.

6. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 5, bei dem die quantifizierten Werte der linearen Näherung in einer Nachschlagtabelle (30) gespeichert sind, und bei dem der Berücksichtigungsschritt das Wiedergewinnen der Werte aus dieser Tabelle (30) umfaßt.

7. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Schaltpulsbreite im Schritt e) durch das Berücksichtigen einer Quadratgesetznäherung auf die Kompensationsbeziehung des Schritts a) durchgeführt wird.

8. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 7, bei dem die Quadratgesetznä herung quantifiziert ist.

9. Ein Verfahren zum Beibehalten einer nominell konstanten Energie gemäß Anspruch 5, bei dem die quantifizierten Werte der Quadratgesetznäherung in einer Nachschlagtabelle (30) gespeichert sind, und bei dem der Berücksichtigungsschritt das Wiedergewinnen der Werte aus dieser Tabelle umfaßt.

10. Eine gepulste elektrische Schaltung mit folgenden Merkmalen:

a) einer Spannungsquelle (20) mit einem bekannten Serienwiderstand und einem Ausgang;

b) einem Satz von Lastkonduktanzen (50-53), die eine gemeinsame Rücklaufleitung (48) verwenden, wobei jede Konduktanz (50-53) einen zugeordneten Schalter (60-63) besitzt, der mit dem Ausgang der Spannungsquelle (20) gekoppelt ist;

c) einer Nachschlagtabelle (30), die jede Lastkonduktanz (50-53) auf ihren numerischen Wert bezieht;

d) einer Auswahlschaltung, die Ausgänge besitzt, die mit den Schaltern (60-63) gekoppelt sind, um selektiv zu ermöglichen, eine vorbestimmte Teilmenge der Lastkonduktanzen (50-53) mit Energie zu versorgen;

e) einer Pulsgebungsschaltung mit einem Steuereingang und einem Ausgang, der mit der Auswahlschaltung gekoppelt ist, um die Schalter, die der Teilmenge zugeordnet sind, gleichzeitig zu pulsen;

f) einer Einrichtung zum Wiedergewinnen von Konduktanzwerten der Mitglieder der Teilmenge aus der Nachschlagtabelle (30) und zum Summieren dieser Werte, um ein Summenausgangssignal zu erzeugen, das die Gesamtlast für die Spannungsquelle darstellt; und

g) einer Kompensatorschaltung, zu der das Summenausgangssignal gekoppelt wird, um aus einer gespeicherten Beziehung, die den Quellenwiderstand und die Gesamtlast enthält, einen Pulsbreitenwert zu bestimmen, mit einem Steuerausgang, der diesen Wert zu dem Eingang der Pulsgebungsschaltung koppelt.

11. Eine Pulsgebungsschaltung gemäß Anspruch 10, bei der die gespeicherte Beziehung Pulsbreitenwerte enthält, die bei jeder beliebigen gepulsten Konduktanz eine nominell konstante Energie beibehalten.

12. Ein Verfahren zur Verwendung mit einer Spannungsquelle (20), die einen bekannten Quellenwiderstand besitzt, und einem Satz von Lastwiderständen (50-53), wobei jeder Lastwiderstand (50-53) einem Schalter (60-63) zur Verbindung mit der Spannungsquelle (20) zugeordnet ist, wobei eine Teilmenge von Lastwiderständen Energiepulse durch einen gleichzeitigen gepulsten Betrieb der Schalter, die der Teilmenge zugeordnet sind, empfängt, wobei das Verfahren in einem gepulsten Lastwiderstand eine nominell konstante Energie beibehält, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Bestimmen einer Kompensationsbeziehung zwischen der Gesamtlast für die Spannungsquelle (20) und einer Schaltpulsbreite, die erforderlich ist, um eine nominell konstante Energie bei einem gepulsten Lastwiderstand beizubehalten;

b) Speichern des Werts jedes Lastwiderstands in dem Satz in einer Nachschlagtabelle (30);

c) Wiedergewinnen des Werts jedes Lastwiderstands in der Teilmenge aus der Nachschlagtabelle (30);

d) Kombinieren der wiedergewonnenen Widerstandswerte, um einen kombinierten Lastwiderstand zu erzeugen;

e) Berücksichtigen der Kompensationsbeziehung, um einen Wert der Schaltpulsbreite entsprechend dem kombinierten Lastwiderstand zu bestimmen;

13. Vorrichtung zum Zuführen eines Energiepulses von einer Energiequelle (20) bekannter Impedanz (14) zu Lastwiderständen (50-53), mit folgenden Merkmalen:

einem Satz von Lastwiderständen (50-53), die einen gemeinsamen Rücklaufweg (48) verwenden, wobei jeder Widerstand (50-53) einen Schalter (60-63) zur Verbindung mit der Energiequelle (20) aufweist; wobei eine vorbestimmte Teilmenge von Widerständen einen Energiepuls durch eine gleichzeitige Aktion der entsprechenden Schalter (50-53) empfängt;

einem Lasttreiber (35) mit einem Eingang (22), der mit einer Datenquelle, die die getriebene Teilmenge definiert, gekoppelt ist, Steuerausgängen (70-73), die mit dem Satz von Schaltern (60-63) gekoppelt sind, und einem Freigabeeingang (37);

einer Nachschlagtabelle (30), die Informationen enthält, die den Wert jedes Widerstands (50-53) in dem Satz darstellen, mit einem Eingang, der mit dem Lasttreiber (35) gekoppelt ist, und einem Ausgang;

einem Datenkombinierer (31), der mit dem Ausgang der Nachschlagtabelle (30) gekoppelt ist und ein Ausgangs getriebenen Teilmenge, die als ein einzelner Lastwert kombiniert sind, darstellt;

einem Datenwandler (36) mit einem Eingang, zu dem das Ausgangssignal des Datenkombinierers (31) gekoppelt wird, und einem Ausgangssignal, das einen Wert der Pulsbreite darstellt, wobei der Wert von dem Ausgangssignal des Datenkombinierers (31) abhängt;

einem Pulsbreitenmodulator (26) mit einem Starteingang (28), der mit der Quelle der definierenden Daten gekoppelt ist, einem Breitensteuereingang (24), zu dem das Ausgangssignal des Datenwandlers (36) gekoppelt wird, und einem Ausgang (27), der mit dem Freigabeeingang (37) des Lasttreibers (35) gekoppelt ist.