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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Abschuss-
und Anzeigevorrichtung für ein
elektrisches Heizgerät,
wobei diese Vorrichtung die nachfolgenden Elemente umfasst:
Mittel
zum Abtasten der Benutzung des Geräts und zum Schaffen eines Benutzungssignals,
das eine Nicht-Benutzung des Geräts
angibt,
Mittel zum Abschalten eines Heizelementes des Geräts in Reaktion
auf ein Schaltsignal (SS), hergeleitet von dem Benutzungssignal
(US);
Mittel (4) zum Abtasten der Orientierung des
Geräts
und zum Schaffen eines Orientierungssignals (OS) um verschiedene
Richtungen des Geräts
anzugeben;
Mittel (18) zum Aktivieren eines Indikators
(22) in Reaktion auf das Schaltsignal (SS), wobei der Indikator
(22) das Abschalten des Heizelementes (12) signalisiert.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein elektrisches
Bügeleisen
mit einer derartigen Vorrichtung.
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Eine
derartige Vorrichtung und ein derartiges Bügeleisen sind bekannt, beispielsweise
aus dem US Patent 4.203.101. Automatische Abschlusssysteme (ASO-Systeme) für elektrische
Heizgeräte,
insbesondere für
elektrische Bügeleisen,
sind bekannt. Ein Sensor, beispielsweise ein Bewegungssensor, mit
einem Quecksilberschalter oder einem Handsensor überwacht, ob das Bügeleisen
benutzt wird oder nicht. Das ASO-System schaltet das elektrische
Heizelement des Bügeleisens
ab, wenn das Bügeleisen
eine bestimmte Zeitdauer nicht benutzt wird, um eine gefährliche
Situation zu vermeiden, wenn das Bügeleisen unbeaufsichtigt gelassen wird.
Der Indikator warnt den Benutzer, dass das Heizelement abgeschaltet
ist. Der Indikator kann ein sichtbares Element sein, beispielsweise
eine Lampe, oder ein hörbares
Signal, beispielsweise ein Summer. Wenn der Benutzer wieder mit
der Verwendung des Bügeleisens
anfängt,
schaltet das ASO-System das Heizelement des Bügeleisens wieder ein. Meistens
können
Bügeleisen
unbeaufsichtigt gelassen werden, und zwar in einer im Wesentlichen
horizontalen Lage oder in einer im Wesentlichen vertikalen Lage
oder in der "Rückenlage". Insbesondere in
der vertikalen Lage kann die Anzeige den Benutzer ärgern, wenn
die Unterbrechung relativ kurz ist, beispielsweise 30 Sekunden.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
ASO-System für
elektrische Heizgeräte
zu schaffen. Nach der vorliegenden Erfindung ist die automatische
Abschluss- und Anzeigevorrichtung der eingangs beschriebenen Art
gekennzeichnet durch Mittel zum Schaffen einer Zeitverzögerung zwischen
der Abschaltung des Heizelementes und der Aktivierung des Indikators,
wobei die Zeitverzögerung
von dem Orientierungssignal abhängig
ist.
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Dadurch,
dass eine einzelne Zeitverzögerung
zur Aktivierung des Indikators vorgesehen wird, die von der Orientierung
des Geräts
abhängig
ist, wird erreicht, dass das Heizelement immer zu einem Zeitpunkt
angeschaltet wird, dass eine maximale Sicherheit geschaffen wird,
während
der Indikator zu einem Zeitpunkt nach der Abschaltung aktiviert
wird, und zwar nur dann, wenn es Sinn hat um den Benutzer daran
zu erinnern, dass das Gerät
noch immer mit dem Netz verbunden ist. Insbesondere für Bügeleisen
ist es sehr bequem, vorzusehen, dass die Zeitverzögerung kürzer ist
in dem Fall, dass das Orientierungssignal eine im Wesentlichen horizontale
Lage des Geräts
angibt als die Zeitverzögerung
in dem Fall, dass das Orientierungssignal eine im Wesentlichen vertikale
Lage des Geräts
angibt. Die Zeitverzögerung
in der horizontalen Lage kann Null sein um den Benutzer sofort über die
sehr unsichere Situation zu informieren. Die Zeitverzögerung in
der vertikalen Lage kann viel länger
sein um die üblichen
Intervalle in der "Rückenlage" beim Bügeln unterzubringen,
wenn der Benutzer durch die wiederholte Wirkung des Indikators genervt
werden würde.
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Die
Mittel zum Abtasten der Verwendung können einen Bewegungssensor
an einer geeigneten Stelle innerhalb des Geräts haben oder einen Handsensor
in dem Griff des Geräts.
Eine nützliche
Ausführungsform der
automatischen Abschluss- und Anzeigevorrichtung weist das Kennzeichen
auf, dass das Mittel zum Schaffen einer Zeitverzögerung einen Anzeigezeitgeber
umfasst zum Schaffen eines Signals der verzögerten Aktivierung in Reaktion
auf das Benutzungssignal und dass das Mittel zum Aktivieren des
Indikators die nachfolgenden Elemente umfasst: Mittel zum Empfangen
des Schaltsignals, des verzögerten
Aktivierungssignals und des Orientierungssignals; und Mittel zum
Selektieren eines einzigen Signals aus dem Schaltsignal und dem Signal
der verzögerten
Aktivierung in Reaktion auf vorbestimmte Werte des Orientierungssignals.
Bei dieser Ausführungsform
wird zwischen einer unmittelbaren Anzeige und einer verzögerten Anzeige
selektiert, und zwar abhängig
von der Orientierung des Geräts
nach der Abschaltung des Heizelementes.
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Das
Heizelement kann entweder unmittelbar nach dem Auftreten des Nicht-Benutzungssignals
abgeschaltet werden, oder nach einer durch einen Abschaltzeitgeber
verursachten, bestimmten Verzögerung,
wobei dieser Zeitgeber die Reaktion des Schaltsignals auf das Nicht-Benutzungssignal
verzögert,
beispielsweise um 30 Sekunden. Auf diese Weise wird zwischen dem
Zeitpunkt der Detektion der Nicht-Benutzung und dem Zeitpunkt der
Abschaltung des Heizelementes eine Pause geschaffen. Nach der Abschaltung
des Heizelementes wird der Indikator aktiviert, und zwar nach Ablauf
einer Zeitperiode, die abhängig
ist von der Orientierung des Geräts.
Im Falle eines Bügeleisens
kann diese Zeitperiode in der horizontalen Lage beispielsweise Null Sekunden
betragen und in der vertikalen Lage einige Minuten sein. Dies bedeutet,
dass wenn das Heizelement nach einer bestimmten Pause abgeschlossen
wird, der Indikator in der horizontalen Lage sofort aktiviert wird und
in der vertikalen Lage verzögert
aktiviert wird.
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Die
automatische Abschluss- und Anzeigevorrichtung ist insbesondere
nützlich
bei elektrischen Bügeleisen,
aber Implementierung bei anderen elektrischen Heizgeräten, wie
Wasserkochern, Kesseln, Haartrocknern und anderen tragbaren oder
stationären
Heizgeräten
ist durchaus möglich.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer automatischen Abschluss- und Anzeigevorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
der Funktion einer automatischen Abschluss- und Anzeigevorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung,
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3 ein
Bügeleisen
mit einer automatischen Abschluss- und Anzeigevorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung,
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4 einen
Bewegungs- und Orientierungssensor zur Verwendung in einer automatischen
Abschluss- und Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
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5 eine
Wellenform eines von dem Sensor nach 4 im Bewegungszustand
erzeugten Signals,
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6 Wellenformen
eines von dem Sensor nach 4 im Ruhezustand
in verschiedenen Orientierungen erzeugten Signals, und
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7 ein
Schaltbild eines Bügeleisens
mit einer automatischen Abschluss- und Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung.
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In
der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Elemente.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild der automatischen Abschluss- (ASO) und Anzeigevorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung wird nur als Beispiel
in Bezug auf ein elektrisches Bügeleisen
erläutert.
Ein Benutzungssensor 2 detektiert, ob das Bügeleisen
verwendet wird oder nicht und schafft ein Benutzungssignal US, das
die Verwendung oder Nicht-Verwendung angibt. Ein Orientierungssensor 4 schafft
ein Orientierungssignal OS, das angibt, ob das Bügeleisen sich in der horizontalen
Lage oder in der vertikalen Lage befindet. Die vertikale Lage wird
auch als Rückenlage
bezeichnet, weil das Bügeleisen
in den Pausen, wenn das Bügeleisen
vorübergehend
nicht verwendet wird, in diese Lage gestellt wird. Das Benutzungssignal US
steuert einen Abschaltzeitgeber 6 und einen Anzeigezeitgeber 8,
wenn das Benutzungssignal einen Wert hat, der dem Nicht-Verwendungszustand
des Bügeleisens
entspricht. Der Abschaltzeitgeber 6 erzeugt ein verzögertes Schaltsignal
SS, das einen steuerbaren Schalter 10 betreibt. Der Schalter 10 ermöglicht es,
dass durch das elektrische Heizelement 12 des Bügeleisens
elektrischer Strom fließt,
oder der Schalter sperrt diesen Strom. Die Anzeigezeitgeber 8 erzeugt
ein verzögertes
Aktivierungssignal AS. Das Schaltsignal SS und das Aktivierungssignal
AS werden den betreffenden Eingängen 14 bzw. 16 eines
Selektors 18 zugeführt,
der eines der Signale SS oder AS selektiert, und zwar je nach dem
Wert des Orientierungssignals OS, das mit dem Selektionseingang 20 gekoppelt
ist. Das selektierte Signal steuert einen Indikator 22,
der ein visueller Indikator, beispielsweise eine Lampe, eine LED
oder ein LCD sein kann, oder ein akustischer Indikator, beispielsweise ein
Lautsprecher oder ein Summer sein kann.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm der Wirkung der Vorrichtung nach 1.
Die Einschriften bei 2 sind in die nachfolgende Tafel
aufgenommen.
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In
dem Flussdiagramm ist vorausgesetzt, dass der Benutzungssensor 2 ein
Bewegungsdetektor ist. Ein Handsensor, ein Berührungssensor oder ein Annäherungssensor
können
aber ebenfalls dazu eingesetzt werden. Das Benutzungssignal US löst die Zeitgeber 6 und 8 ständig aus,
es sei denn, dass das Benutzungssignal US während der Pauseperiode der
Zeitgeber 6 und 8 einen steten Zustand beibehält. Wenn
dieser stete Zustand beispielsweise 30 Sekunden dauert, öffnet der
Abschaltzeitgeber 6 den steuerbaren Schalter 10 und es
kann kein Strom zu dem Heizelement 12 fließen (Blöcke 30, 32).
Wenn die Lage horizontal ist (Block 34) wird der Indikator 22 unmittelbar
aktiviert (Block 38). Wenn das Bügeleisen sich in der vertikalen
Lage befindet und beispielsweise während 8 Minuten nicht verlagert
wird, wird das verzögerte
Aktivierungssignal von dem Anzeigezeitgeber 8 in dem Selektor 18 selektiert
und der Indikator wird nach 8 Minuten aktiviert (Blöcke 34, 36, 38).
Wenn aber das Bügeleisen
in der vertikalen Lage verlagert wird, wird das Heizelement 12 sowieso eingeschaltet
(Block 36, 42). Solange keine Bewegung detektiert
wird, bleibt der Indikator 22 in dem aktivierten Zustand
(Block 38, 40), sonst wird das Heizelement 12 abgeschaltet.
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Es
dürfte
einleuchten, dass die ASO- und Anzeigevorrichtung aus 1,
die funktioniert, wie anhand des Flussdiagramms aus 2 beschrieben
worden ist, als automatisches Abschlusssystem betrachtet werden
kann, mit einer einzigen Pause zum Abschalten des Heizelementes
und mit einer Doppelpause zum Aktivieren des Indikators. Die Pauseperioden
der Zeitgeber 6 und 8 können selbstverständlich jede
gewünschte Länge haben, aber
in dem gegebenen Beispiel ist die Pauseperiode für den Anzeigezeitgeber 88 vorzugsweise
länger
als die des Abschaltzeitgebers 6.
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3 zeigt
ein Bügeleisen
mit der ASO- und Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Die funktionellen Schaltungsblöcke
nach 1 sind in einer Einheit 50 einverleibt,
die an einer geeigneten Stelle innerhalb des Bügeleisens vorgesehen ist. Der
steuerbare Schalter 10, ein Summer und/oder eine LED sind als
Beispiel dargestellt. Wie bereits angegeben, kann der Benutzungssensor 2 aus 1 ein
Handsensor in dem Griff des Bügeleisens
sein. In 3 ist ein kapazitiver Sensor 52 dargestellt,
der einen Teil einer Sensorschaltung bildet, was an sich bekannt
ist. Der Benutzungssensor 2 und der Orientierungssensor 4 nach 1 können auf
vorteilhafte Weise in einem Kugelkontaktschalter, dargestellt in 4,
kombiniert werden. Dieser Schalter funktioniert auf gleiche Weise
wie ein Quecksilberschalter. Anstelle von Quecksilber werden Metallkugeln 60 verwendet.
Die Kugeln sind in einen Metallbehälter eingeschlossen, in dem
durch eine nicht leitende Kappe, bzw. durch einen nicht leitenden
Deckel 66 eine Metallelektrode 64 hineinragt.
Der Kugelkontaktschalter kann auf einer Printplatte 68 in
der Einheit 50 aus 3 vorgesehen
sein, aber jede andere beliebige Stelle innerhalb des Bügeleisens
kann gewünschtenfalls
gewählt
werden. Wenn das Bügeleisen
bewegt wird, rollen die Metallkugeln 60 in dem Metallbehälter 62 in
Richtung der Elektrode und wieder in die dargestellte Lage zurück. Das
Ergebnis ist ein unterbrechender elektrischer Kontakt zwischen dem
Behälter 62 und
der Elektrode 64. Wenn nun der Schalter mit einem Widerstand 70 über eine
geeignete Speisespannung in Reihe angeschlossen wird, ist ein Kugelkontaktsignal
BCS verfügbar.
Während
der Bewegung des Bügeleisens
wechselt das Signal BCS zwischen einem niedrigen Spannungswert L
und einem hohen Spannungswert H, wie in 5 dargestellt.
Wenn das Bügeleisen
nicht bewegt wird und sich in einer horizontalen Lage befindet,
machen die Kugeln 60 keinen Kontakt mit der Elektrode 64 und
das Signal BCS ist ständig
auf dem hohen Pegel H, wie in 6 dargestellt.
Wenn das Bügeleisen
nicht bewegt wird und sich in der vertikalen Lage (Rückenlage)
befindet, machen die Kugeln 60 Kontakt mit der Elektrode 64 und
das Signal BCS ist ständig
auf einem niedrigen Pegel L, wie in 6 dargestellt.
Während
der Bewegung des Bügeleisens
werden die Zeitgeber 6 und 8 durch das wechselnde
Signal BCS ständig
neu getriggert und die betreffenden Pausenperioden werden nicht
erreicht.
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Die
funktionellen Schaltungsblöcke
aus 1 können
unter Anwendung herkömmlicher
elektronischer Schaltungsanordnungen entworfen sein. 7 zeigt
ein Schaltungsbeispiel eines Bügeleisens
mit einer ASO- und Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
wobei ein Mikrocontroller benutzt wird zum Durchführen von
Steuer- und Zeitgeberfunktionen in Reaktion auf einen Kugelkontaktschalter.
Das Heizelement 12 ist mit einer thermisches Sicherung 100,
einem Thermostat 102 und einem Schalter 104 zwischen
den Netzspannungsanschlüssen 106 und 108 in
Reihe verbunden. Der Schalter 104 wird von einem Solenoid 110 angetrieben
und ist normalerweise geschlossen, so dass durch das Heizelement 12 Strom
fließen
kann. Die Temperatur des Heizelementes 12 wird durch den
Thermostat 102 gesteuert. Der Schalter 104 entspricht
dem steuerbaren Schalter 12 in dem Blockschaltbild nach 1.
Die Netzspannung wird gleichgerichtet und mit der Diode 112 und
dem Kondensator 114 geglättet. Ein Bewegungs-/Orientierungssensor 116 der
in 4 dargestellten Art ist mit einem Widerstand 118 zwischen
der gleichgerichteten Netzspannung und Erde in Reihe geschaltet.
Die Spannung BCS an dem Widerstand 118 wird von dem NPN-Transistor 120 gepuffert
und einem Eingangsstift 7 eines Mikrocontrollers 122 zugeführt. Der
Widerstand 124, die Zener-Dioden 126 und 128 und der
Kondensator 130 sind in Reihe über die gleichgerichtete Netzspannung
verbunden zum Schaffen einer niedrigen DC-Arbeitsspannung Vdd, u. a. zu dem Mikrocontroller 122.
Das Solenoid 110 wird von einem NPN-Transistor 132 über einen
Schnittstellentransistor 134 von einem Ausgangsstift 5 des
Mikrocontrollers 122 aus betrieben. Die Leuchtdiode (LED) 136,
die mit dem Ausgangsstift 11 des Mikrocontrollers 122 verbunden
ist, entspricht dem Indikator 22 in 1. Der Mikrocontroller 122 ist
derart programmiert, dass er eine Steuerung durchführt entsprechend
dem Flussdiagramm nach 2. In dieser Schaltungsanordnung
ist ein kommerziell erhältlicher
Mikrocontroller MC68HC05KO verwendet worden, aber jeder beliebige
andere geeignete Controller kann auch verwendet werden. Die restlichen
Stifte des Controllers 122 werden entweder nicht verwendet,
oder sie werden für
Funktionen verwendet, die nicht dargestellt sind, oder aber sie
sind als durchaus bekannt verbunden oder sind von dem Hersteller
des Controllers empfohlen worden.
