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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Leistungssteuereinheit zum Steuern der Energiezufuhr
an eine Last wie einen Heizer einer thermischen Schmelzeinrichtung
in einem Bilderzeugungsgerät
wie einem Kopiergerät,
einem Drucker und einem Faxgerät.
Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Leistungssteuereinheit,
die harmonische Komponenten verringert, wie sie durch einen zeitweiligen
Abfall einer Versorgungsspannung (Flackern) hervorgerufen durch
einen in die Last fließenden
Stromstoß oder
eine momentane Phasensteuerung (Schaltvorgang) der Spannungsquelle
beim Start der Energiezufuhr erzeugt wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Z.
B. wird in einem Bilderzeugungsgerät, wie einem elektrofotografischen
Kopiergerät,
einem Drucker und einem Faksimilegerät ein Bild auf einem Vorlagendokument
entsprechend der Dichte von Bildinformation, auf deren Grundlage
auf einem lichtempfindlichen Körper
unter Verwendung eines Laserstrahls oder dergleichen ein elektrostatisches,
latentes Bild erzeugt wird, in ein elektrisches Bildsignal gewandelt.
Dann wird das elektrostatische, latente Bild in ein Entwicklerbild
entwickelt und auf ein Blatt übertragen,
woraufhin das Entwicklerbild mit der durch einen Heizer einer thermischen
Schmelzeinrichtung erzeugten Wärme
angeschmolzen wird. Der Heizer (nachfolgend als Schmelzheizer bezeichnet)
der thermischen Schmelzeinrichtung ist als Last vorhanden. Als Schmelzheizer
wird eine Heizerlampe wie eine Halogenlampe, verwendet, und als
Wärmequelle
wird ein Heizwiderstand oder dergleichen verwendet. Der Schmelzheizer
ist innerhalb eines Paars von Schmelzrollen zum Einklemmen und Transportieren
eines Blatts, auf das das Entwicklerbild aufzuschmelzen ist, vorhanden.
Genauer gesagt, ist ein Schmelzheizer oder mehrere mit jeweils einer
Leistung im Bereich von einigen hundert Watt bis ungefähr 2.000
Watt in einer oder beiden der Schmelzwalzen des Paars vorhanden.
Im Fall eines Hochgeschwindigkeits-Bilderzeugungsgeräts wird
ein Schmelzheizer mit größerer Kapazität verwendet.
Ferner wird das Paar von Schmelzwalzen dadurch auf einer vorbestimmten
Temperatur gehalten, das die dem Schmelzheizer zugeführte Leistung
unter Verwendung eines Schmelzheizer-EIN/AUS-Signals gesteuert wird,
das auf Grundlage des Erfassungsergebnisses durch einen Temperatursensor
erzeugt wird, der auf solche Weise vorhanden ist, dass er die Oberfläche des
Paars von Schmelzwalzen berührt.
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Wenn
das Bilderzeugungsgerät über eine
große
Last verfügt,
der Leistung unter Steuerung zuzuführen ist, fließt zum Zeitpunkt,
zu dem die Energiezufuhr beginnt, ein großer Stromstoß durch
die Last. Nachfolgend wird unter Verwendung eines Halogenheizers
der Schmelzeinrichtung als Beispiel und unter Bezugnahme auf die 15 erläutert, wie die Versorgungsspannung
fällt,
wenn ein großer
Strom durch die Last fließt. Wie
es durch eine Kurve (a) dargestellt ist, wird, wenn das Heizersignal
in den EIN-Zustand gelangt, dem Halogenheizer von einer Netzspannungsquelle
eine Leistung zugeführt.
Da der Widerstandswert des Halogenheizers abhängig von seiner Eigentemperatur
variiert, zeigt er, wenn ihm kein Strom zugeführt wurde, einen ziemlich kleinen
Widerstandswert, der im Wesentlichen 1/10 desjenigen im erwärmten Zustand
beträgt.
Wenn dem Halogenheizer bei kleinem Widerstandswert Leistung zugeführt wird,
fließt
ein Stromstoß I1
in denselben sobald die Leistung zugeführt wird, wie es durch eine
Kurve (c) dargestellt ist. Der Halogenheizer wird erwärmt, wenn
der Strom fließt,
und seine Temperatur steigt an, und damit der Widerstandswert. Wenn
der Widerstandswert ansteigt, fällt
der in den Halogenheizer fließende
Strom, und er konvergiert schließlich auf einen normalen Strom
I0, und der Halogenheizer nimmt einen normalen Zustand ein. Das
Verhältnis
des Stromstoßes
I1 zum normalen Strom I0,
I1/I0 liegt im Bereich
von einigen Mal bis zehn Mal. Im Fall der Zeichnung kann der Stromstoß auf einen
relativ kleinen Wert heruntergedrückt werden, da der Schmelzheizer
so gesteuert wird, dass sein Einschalten im Wesentlichen beim Nulldurchgangspunkt
eines Versorgungsspannungsverlaufs beginnt.
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Wie
es durch eine Kurve (b) in der Zeichnung dargestellt ist, bewirkt
der auf die obige weise in den Halogenheizer fließende Stromstoß einen
Spannungsabfall ΔV1 um die Auslassspannung der Netzspannungsquelle
herum, die dem Bilderzeugungsgerät
Leistung zuführt,
oder in anderen internen Leitungen aufgrund deren eigener Impedanz.
Die Kurve (b) in der Zeichnung repräsentiert eine einhüllende der
Signalverlaufshöhe des
Spannungsverlaufs, wenn die Spannung fällt. Nachdem der durch den
Halogenheizer fließende
Strom auf den normalen Strom konvergiert hat, konvergiert auch der
Span nungsabfall auf einen kleinen Wert ΔV2.
Wenn die Energiezufuhr zum Halogenheizer unterbrochen wird, erlangt
die Spannung wieder ihren ursprünglichen Spannungspegel
V0.
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Insbesondere
können
Peripherieeinrichtungen oder Beleuchtungsanlagen nachteilig beeinflusst
werden, da der obige Stromstoß momentan
einen deutlichen Spannungsabfall verursacht. Wenn z. B. eine an
eine Beleuchtungsanlage gelieferte Spannung fällt, tritt ein als Flackern
bezeichneter Effekt auf, bei dem die Leuchtstärke momentan sinkt. In jüngerer Zeit
werden, um diesen Effekt zu unterdrücken (nachfolgend einfach als Flackern
bezeichnet), Vorrichtungen, die in Bezug auf die Spannungsquelle
viel Energie verbrauchen, mittels des Flackertests reguliert. Der
Flackertest prüft,
ob eine Spannung seitens der Spannungsquelle aufgrund der in der
Vorrichtung vorhandenen Last unter einen vorbestimmten Pegel fällt. Im
Fall eines Bilderzeugungsgeräts wird
der Flackertest mit zwei Modi ausgeführt, von denen jede ihre eigenen
Regelungsgrenzen zeigt: einem Kopiermodus (der Flackertest in diesem
Modus wird als Kurzflackern bezeichnet) und einem Bereitschaftsmodus
(der Flackertest in diesem Modus wird als Langflackern bezeichnet).
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Um
das Flackern zu unterdrücken,
offenbart die japanische Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 242644/1994 (Tokukaihei
Nr. 6-242644) ein als Softstart bezeichnetes Verfahren unter Verwendung
einer Schalttechnik, bei der der Leitungswinkel, unter dem ein Strom
durch die Last fließt,
Schritt für
Schritt erhöht wird.
Wenn Spannung einer Last wie dem oben genannten Halogenheizer unter
Verwendung eines Weichstarts zugeführt wird, wird der Stromverlauf
verzerrt und es treten Störsignale
mit großer
Frequenz-Bandbreite auf. Dies bewirkt eine Fehlfunktion elektronischer
Peripherieeinrichtungen oder ruft nachteilige Effekte an diesen
hervor. Um das obige Problem zu beseitigen, werden die Vorrichtungen
auch durch einen anderen Test eines Typs reguliert, der als Harmonischetest
bezeichnet wird, bei dem geprüft
wird, ob harmonische Komponenten (tatsächlich werden die zweite bis
vierzigste Harmonische geprüft,
die nachfolgend zusammengefasst als harmonische Störsignale
bezeichnet werden) des Stromverlaufs innerhalb der Regelungsgrenze
liegen. Die Sicherheitsregulierungen fordern, dass ein Bilderzeugungsgerät den Harmonischetest
durchläuft,
anders gesagt, dass bei ihm die harmonischen Störsignale im normalen Kopiermodus
innerhalb der Regulierungsgrenze verbleiben.
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Um
diesen Regulierungen zu genügen,
wurden verschiedene Gegenmaßnahmen
vorgeschlagen. Z. B. offenbart die oben genannte japanische Patentanmeldungs- Offenlegung Nr. 242644/1994
(Tokukaihei Nr. 6-242644) ebenfalls eine Technik (allgemein als
Softstart bezeichnet) zum Unterdrücken des Auftretens des Stromstoßes durch
schrittweises Erhöhens
der Leitungswinkels mittels einer Softstartschaltung unter Verwendung
eines bidirektionales Thyristors (auch als TRIAC bekannt). Wenn
diese Technik verwendet wird, werden harmonische Störsignale
in so großer
Menge erzeugt, dass zur Spannungsversorgungsleitung ein teures Störsignalfilter
hinzugefügt
werden muss, was die Kosten in unerwünschter Weise erhöht.
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Die
in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 242644/1994
(Tokukaihei Nr. 6-242644) offenbarte Technik betrifft ein Verfahren
zum Verringern des erzeugten Flackerns, während ein Gesamtsystem arbeitet,
dadurch, dass jeder von mehreren Heizern eine spezielle Zeitdifferenz
erhält,
um den Leitungszustand gesondert zu verschiedenen Zeitpunkten zu
starten, und ferner durch Leiten des Stroms mittels eines Softstarts.
Jedoch werden beim Softstart ebenfalls Harmonische beim Vergrößern des
Leitungs-Schaltwinkels für
jede Heizerlampe pro Halbzyklus ausgehend vom Leitungszustand im
ersten Halbzyklus auf herkömmliche Weise
erzeugt. Da bei diesem Typ von Steuerungsverfahren das Flackern
und harmonische Störsignale
jeder Heizerlampe durch den herkömmlichen
Schaltvorgang gesteuert werden, kann kein teures Störsignalfilter
zum Verringern der Harmonischen weggelassen werden.
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Wie
erläutert,
wird Flackern durch einen Stromstoß erzeugt, wie er beim Start
von Vorrichtungen (Motoren, Lampen usw.) auftritt, die während einer
kurzen Zeit einen deutlichen Anfangsstrom benötigen. Wenn eine Lösung realisiert
wird, die so ausgebildet ist, dass sie den Stromstoß durch
momentanes Schalten (Phasensteuerung) verringert, wird eine regelmäßig ansteigende
Spannung an die Vorrichtung angelegt, was sowohl den Stromstoß als auch
das Flackern verringert. Jedoch werden durch diese Lösung harmonische
Störsignale
erzeugt. Je länger
der Schaltvorgang andauert, desto niedriger ist das Flackern und
desto höher
ist der Pegel harmonischer Störsignale.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Leistungssteuereinheit zu
schaffen, die Flackern effizient verringern kann, ohne zu viele
harmonische Störsignale
zu erzeugen, was durch Wählen
eines gewünschten
Leitungszeitpunkts und eine Verzögerung
innerhalb des Wechselspannungszyklus des Schaltvorgangs erfolgt.
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Genauer
gesagt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leistungssteuereinheit
zu schaffen, die Flackern auf zufriedenstellende Weise verringern
kann, während
sie harmonische Störsignale
verringert, wie sie dann erzeugt werden, wenn eine Spannungsversorgung
zu anderen Zeitpunkten als den Nulldurchgangspunkten bei Phasensteuerung
(Schaltvorgang) eingeschaltet wird, wobei die Leistung zugeführt wird, während der
Leitungswinkel Schritt für
Schritt unter Verwendung einer Softstartschaltung durch die Phasensteuerung
erhöht
wird.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
ist eine erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle
verbunden sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung
zuzuführen, dadurch
gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Zuführen einer Leistung aus mehreren
Halbzyklus-Schaltverläufen
mit erster Polarität
zur Last;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Zuführen einer Leistung aus mehreren
Halbzyklus-Schaltverläufen
mit zweiter Polarität
zur Last, wobei die zweite Polarität von der ersten verschieden
ist; und
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
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Gemäß der obigen
Anordnung wurde es möglich,
den Effekt zu erzielen, dass nicht nur die harmonischen Störsignale
sondern auch das durch einen Stromstoß erzeugte Flackern durch mehrere
Halbzyklus-Schaltverläufe
der ersten Polarität
und mehrere Halbzyklus-Schaltverläufe der zweiten Polarität an die
Last mit positiver Temperaturcharakteristik geliefert werden.
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der Art und der Vorteile der Erfindung ist auf die folgende detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu nehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm,
das schematisch eine Anordnung einer Steuerschaltung einer Heizerlampe
bei einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ist eine Ansicht zum Erläutern jeder
Komponente eines digitalen Bilderzeugungsgeräts;
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3 ist eine Ansicht zum Erläutern von
Flackern und eines Stromverlaufs, wenn ein Softstart ausgeführt wird;
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4 ist ein Flussdiagramm
zum detaillierten Angeben einer Betriebsweise zum Einstellen einer
Leitungsverzögerung
der Heizerlampe durch ein in einem ROM der 1 gespeichertes Steuermuster;
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5 ist eine Ansicht zum Erläutern von
Flackern und eines Stromstoßver-1aufs;
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6 ist ein Kurvenbild, das
einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen geschaltet werden;
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7 ist eine schematische
Ansicht zum Erläutern
des Verlaufs eines geschalteten Stroms;
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8 ist eine andere schematische
Ansicht zum Erläutern
des Verlaufs eines geschalteten Stroms;
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9 ist ein Kurvenbild, das
einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen geschaltet werden;
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10 ist ein anderes Kurvenbild,
das einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen in einem Kopiermodus geschaltet
werden;
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11 ist ein Kurvenbild, das
einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen im Kopiermodus geschaltet
werden;
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12 ist eine Ansicht zum
Erläutern
eines Schaltmusters in einer Periode, in der der Leitungsumfang bei
erster Polarität
relativ groß ist,
und eines anderen Schaltungsmusters in einer Periode, in der der
Leitungsumfang bei einer zweiten Polarität relativ groß ist;
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13 ist ein Kurvenbild, das
einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen geschaltet werden, um die
Grenze bei einem Langflackertest zu senken;
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14 ist noch ein anderes
Kurvenbild, das einen Stromverlauf zeigt, wenn Zyklen geschaltet
werden; und
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15 ist eine Ansicht zum
Erläutern
einer Begriffsdefinition betreffend einen schaltenden Signalverlauf.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
wird eine beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung eines Kopiergeräts als beispielhaftem Bilderzeugungsgerät unter
Bezugnahme auf die 1 bis 15 erläutert.
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Zunächst wird
jede Komponente des Bilderzeugungsgeräts kurz beschrieben.
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Ein
digitales Bilderzeugungsgerät
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist z. B. ein digitales Kopiergerät mit einem Scannerabschnitt,
einem Bildverarbeitungsabschnitt und einem Bildaufzeichnungsabschnitt,
und in ihm ist eine Heizerlampe als Schmelzeinrichtung vorhanden.
Zunächst
wird das digitale Bilderzeugungsgerät unter Bezugnahme auf die 2 erläutert. Das vorliegende Bilderzeugungsgerät ist ein
digitales Kopiergerät 30 mit
einem Scannerabschnitt 31 und einem Laseraufzeichnungsabschnitt 32.
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Nachfolgend
wird eine bei der Erfindung verwendete Heizerlampe-Steuerschaltung
unter Bezugnahme auf die 1 erläutert, die
ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung von Hauptkomponenten einer
im Bilderzeugungsgerät
vorhandenen Leistungssteuereinheit zeigt. In der Zeichnung bezeichnet
die Zahl 101 einen Wechselspannungsquelle-Anschlussstecker,
die Zahl 102 bezeichnet eine Spannungsversorgungseinheit,
die Zahl 103 bezeichnet ein Steuerungssubstrat und die
Zahl 104 bezeichnet eine Schmelzeinheit. Die Spannungsversorgungseinheit 102 beinhaltet
einen Spannungsquellentransformator 102, eine Nulldurchgangs-Erkennungsschaltung 106 und
einen TRIAC 107. Das Steuerungssubstrat 103 beinhaltet
I/O-Einheiten 108 und 109, eine CPU 110,
einen ROM 111, einen RAM 112, einen A/D-Wandler 113,
einen Verstärker 114 sowie
einen Fehlererfassungsthermistor. Die Schmelzeinheit 104 beinhaltet
eine Temperatur-Schmelzsicherung 117, einen Schmelzheizer
(Heizerlampe) 118 und einen Schmelzthermistor 119.
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Hierbei
bilden die Spannungsversorgungseinheit 102 und das Steuerungssub strat 103 eine
Schalteinrichtung.
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Nachfolgend
werden der EIN/AUS-Aufruf eines Heizerlampensignals HL und ein Verzögerungs-Herunterzählen erläutert. Die
Heizerlampe wird durch eine Unterroutine gesteuert, die das Heizerlampensignal
auf EIN/AUS schaltet. Die Unterroutine wird durch einen Interrupt
aufgrund eines Nulldurchgangssignals aufgerufen, wie es bei jedem
Nulldurchgang einer Wechselspannung auftritt. Wenn das Signal HL
EIN anfordert, schaltet die Unterroutine die Spannung der Heizerlampe
nach einer Verzögerung
ein. wie es in der 3 dargestellt
ist, tritt die Verzögerung
bei jedem Halbzyklus auf, bis die Flackergefahr nicht mehr wesentlich
ist.
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Die
unten dargestellte Tabelle 1 zeigt den Inhalt einer ROM-Tabelle
auf dem Steuerungssubstrat, d. h. einen Teil eines vorab im ROM 111 abgespeicherten
Steuerprogramms, auf Grundlage dessen die CPU 110 den Betriebszustand
des Bilderzeugungsgeräts
beurteilt, nämlich
ob der Bereitschaftsmodus oder der Kopiermodus vorliegt. Dann wählt die
CPU 110 einen Leistungssteuermodus des Systems auf Grundlage
der Beurteilung aus, um die Leistungszufuhrsteuerung zum Schmelzheizer
zu starten.
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Die 4 ist ein Flussdiagramm
zum detaillierten Erläutern
eines Betriebs zum Einstellen einer Leitungsverzögerung für die Heizerlampe durch ein
Steuerungsmuster der obigen Tabelle 1, das vorab im ROM abgespeichert
wurde. Zunächst
wird die Spannungsquelle eingeschaltet (S101). Wenn dann ein Nulldurchgangssignal
in Übereinstimmung
mit dem Wechselspannungsverlauf einen Interrupt ausführt, während die CPU
das elektrofotografische Kopiergerät auf programmierte Weise steuert,
startet ein dem Steuerungsmodus entsprechendes Steuerungsprogramm
(S102). Das Steuerungsprogramm für
jeden Steuerungsmodus ist vorab im ROM abgespeichert. Zum Zeitpunkt,
zu dem das Nulldurchgangssignal einen Interrupt am Programm ausführt, startet
pro Nulldurchgangs-Zeitpunkt der Spannungsquelle ein Herunterzählen (S103
und S104). Dann werden ROM-Daten auf Grundlage des Zählwerts
ausgelesen (S105), und es wird ein den ROM-Daten entsprechendes
Steuersignal S ausgegeben (S106). Auf diese Weise wird durch das
vorab im ROM abgespeicherte Programm eine Verzögerung auf wahlfreie Weise
bestimmt, um den Schaltvorgang zu bewirken. Wenn das Verzögerungs-Steuerungsmuster
endet, wird die Wechselspannung der Heizerlampe auf dauerhaft EIN geschaltet.
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Z.
B. entspricht ein Steuerungsmodus A einem Abschnitt, in dem ein
Schaltmuster der Leistungssteuereinrichtung im Bereitschaftsmodus
gespeichert ist.
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In
diesem Modus beträgt,
da die Verzögerungszeit
vom Nulldurchgangs-Zeitpunkt im ersten Halbzyklus auf 8 ms eingestellt
ist, der Leitungsphasenwinkel 2 ms, wenn die Spannungsquellenfrequenz
50 Hz beträgt.
Im nächsten,
zweiten Halbzyklus wird kein Strom durchgelassen. Dann wird im nächsten,
dritten Halbzyklus eine Verzögerungszeit
ab dem Nulldurchgangs-Zeitpunkt auf 2 ms, wie im ersten Halbzyklus,
eingestellt. Die Leistung wird dadurch gesteuert, dass die ROM-Daten
auf die obige Weise pro Halbzyklus gelesen werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist, wie es in der 1 dargestellt
ist, der zweite Thermistor 116 im Steuerungssubstrat 103 vorhanden,
so dass dieses den aktuellen Zustand des Systems (z. B. Kopiermodus,
Vorheizmodus, Bereitschaftsmodus, Kaltstart) auf Grundlage der Temperatur
jeder Komponente im System (z. B. Temperaturen eines Schmelzabschnitts
sowie innerhalb des Geräts)
erfassen kann, um die Leistungsinformation für das System zu verwalten,
während
die Stärke
des Stromstoßes
und der Umfang von im System erzeugten Störsignalen innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs durch Steuerung eingestellt werden. Z. B. ist der Widerstandswert
des Schmelzheizers erhöht,
wenn die Temperatur niedrig ist, und er ist erniedrigt, wenn die
Temperatur hoch ist. Anders gesagt, zeigt der Widerstandswert eine
positive Wärmecharakteristik. Demgemäß fließt ein starker
Stromstoß,
wenn die Heizer-EIN-Steuerung bei niedriger Temperatur ausgeführt wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind der Schmelzheizer 118 und der als Leistungssteuereinrichtung
dienende TRIAC 107 in Reihe zur Wechselspannungsquelle
vorhanden, so dass die EIN/AUS-Steuerung des Schmelzheizers und
die Leitung bei einer wahlfreien Phase durch ein Befehlssignal von
der CPU 110 auf dem Steuerungssubstrat 103 ausgeführt werden.
Anders gesagt, wird, wenn der Schmelzheizer von AUS auf EIN geschaltet
wird, ein Nulldurchgangspunkt des Spannungsverlaufs einer Wechselspannungsquelle
durch die Nulldurchgangs-Erkennungsschaltung 106 erkannt,
woraufhin ein Nulldurchgangssignal erzeugt wird. Anschließend sorgt
die Leistungssteuereinrichtung 107 für den Schaltvorgang, nachdem
sie ein Steuersignal S1 von der CPU 110 empfangen hat,
so dass der Strom dadurch durch den Heizer fließen kann, dass der Spannungsverlauf
eingeschaltet wird, während
das Signal S1 auf EIN bleibt (negatives Signal). Nachdem die Phaseneinstellperiode
geendet hat, fließt
eine Summe von Strömen
unter der Nulldurchgangssteuerung zum Heizer.
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Während der
Phaseneinstellperiode kann die Steuerung unter Verwendung eines
kleineren Leitungs-Phasenwinkels als dann ausgeführt werden, wenn dem Heizer
Leistung für
einen vollständigen
Signalverlauf zugeführt
wird. Demgemäß kann ein
in den Schmelzheizer fließender
Stromstoß verringert
werden. Wenn eine Raumbeleuchtung oder mehrere andere Geräte, wie
ein Drucker und ein Hostcomputer, ebenfalls mit der Wechselspannungsleitung
nahe dem Bilderzeugungsgerät 1 verbunden
sind, fällt
die Spannung der Wechselspannungsquelle aufgrund des in den Schmelzheizer
fließenden
Stromstoßes,
und dies gilt auch für die
Spannungsversorgungsleitung zur Raumbeleuchtung. Dies kann ein Flackern
der Beleuchtung oder einen Abfall der Versorgungsspannung an die
anderen Geräte
hervorrufen, so dass es zu nachteiligen Auswirkungen auf die Raumbeleuchtung
oder andere Geräte
kommt.
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Die
harmonischen Störsignale
sind Harmonische in Bezug auf die Frequenz einer Netzspannungsquelle,
wie sie durch Signalverlaufsverzerrungen an einem Spannungsversorgungssignal
erzeugt werden, die durch Vorrichtungen geschaffen werden, die nicht-sinusförmige Ströme verwenden,
und es sind damit auch harmonische Störsignale zu verstehen, die
in den hauptsächlichen
Ländern
einer Regulierung unterliegen. Flackern sind Schwankungen auf der
Spannungsversorgungsleitung, die dadurch hervorgerufen werden, dass
ein Strom durch eine mit der Spannungsversorgung gebundene Last
geschickt wird.
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Die
effektivste Lösung,
um Flackern zu entfernen, besteht darin, in ausreichend vielen Zyklen
zu schalten. Jedoch existiert bei harmonischen Störsignalen
ein empfindlicherer Punkt. Harmonische Störsignale können zwar nicht entfernt werden,
jedoch kann die Verteilung derselben verändert werden. Derartige harmonische
Störsignale
nehmen zu, während
der Rest abnimmt, was von den Schaltungstypen abhängt. Daher
sollten beim Entwickeln einer Softstartlösung zumindest die Punkte entsprechend
der herkömmlichen
Vorgehensweise, wie unten spezifiziert, berücksichtigt werden.
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D.
h., dass zuallererst die tatsächlichen
Messwerte für
das Flackern und harmonische Störsignale
zur Auswertung erhalten werden. Dann wird das Muster der harmonischen
Störsignale
analysiert, um die Toleranz der harmonischen Störsignale (gerade und ungerade
Ordnung) bis zur Regulierungs-Sicherheitsgrenze und zur Regulierungs-Zielgrenze
zu bewerten. Dann wird ein optimaler Softstart-Startvorgang dadurch
zusammengesetzt, dass die Anzahl der Mediums-Verzögerungszyklen
(Leitungszeit von 1/4 ms) und die Anzahl der Leitungszyklen verändert werden.
Es soll sorgfältig
ein Muster berücksichtigt
werden, bei dem die harmonischen Störsignale einhergehend mit der
Anzahl geschalteter Zyklen (Anzahl geschalteter Halbzyklen) zunehmen.
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Hierbei
sind zu lange Leitungszeiten nicht wirkungsvoll, um harmonische
Störsignale
zu senken. Auch sollte die Leitungszeit für die Reihe von 100/120/230
V eingestellt werden.
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Als
Nächstes
erfolgen viele Messungen zum schrittweisen Einstellen der Anzahl
geschalteter Zyklen und der Leitungszeit während derselben. Dies erfolgt,
um einen Kompromiss (Ausgleich) zwischen der Anzahl geschalteter
Zyklen und der Verteilung harmonischer Störsignale zu erzielen.
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In
einem Modus, in dem die harmonischen Störsignale gemessen werden, wird
eine kleinere Anzahl von Halbzyklen bei verlängerter Leitungszeit geschaltet,
wohingegen in einem Modus, in dem Flackern bedeutsamer ist und die
harmonischen Störsignale
nicht gemessen werden, eine große
Anzahl von Halbzyklen geschaltet wird.
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Als
Nächstes
werden die bei Vergleichsbeispielen 1 und 2, ohne Anwendung der
Erfindung, gemessenen Daten erläutert.
Bei den Vergleichsbeispielen werden das Flackern und harmonische
Störsignale
unter Verwendung einer Rei he für
230 V/50 Hz mit einer Heizerlampe von 1.000 w gemessen.
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Die
Messergebnisse zum Flackern und zu harmonischen Störsignalen
bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 und bei der vorliegenden Ausführungsform
sind in der untenstehenden Tabelle 2 dargelegt.
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Die
Messungen erfolgen dadurch, dass das Bilderzeugungsgerät unter
verschiedenen Bedingungen platziert wird. Genauer gesagt, wird beim
Vergleichsbeispiel 1 ein Softstart zum monotonen Erhöhen der
Leitungszeit pro Halbzyklus verwendet, wohingegen beim Vergleichsbeispiel
2 kein Softstart verwendet wird.
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Der
Test auf harmonische Störsignale
und der Kurzflackertest werden im Kopiermodus gemessen, und der
Langflackertest wird im Bereitschaftsmodus gemessen.
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Der
hier genannte Kopiermodus ist derjenige Modus, bei dem die Spannungsversorgung
für das
Leistungssteuereinheit ein Bild zu erzeugen beginnt, wenn die Heizerlampe
kalt gehalten wurde. Der Bereitschaftsmodus ist der Modus, in dem
das Test-Bilderzeugungsgerät
in einem bereiten Zustand gehalten wurde, ohne dass seit dem Einschalten
des Spannungsschalters ein Bilderzeugungsvorgang ausgeführt wurde.
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Beim
Kopiermodus des Vergleichsbeispiels 1 ist der monotone Softstart
verwendet, jedoch werden harmonische Störsignale über der Regulierungsgrenze
erzeugt. Hinsichtlich Flackerns existiert ein Abstand bis zur Regulierungsgrenze
von 1,0.
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Demgegenüber sind
beim Vergleichsbeispiel 2 die Zustände für die harmonischen Störsignale
sehr locker, aber sehr schwer für
das Flackern.
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Wie
bereits unter Bezugnahme auf die 15 erläutert, wird
Flackern hauptsächlich
zu Beginn des Brennens der Heizerlampe erzeugt. Ein bedeutender
Spitzenstrom induziert eine Schwankung in der Wechselspannung der
Spannungsversorgung. Die Messung des Vollzyklussignals vom Transformator
zeigt, dass hinsichtlich der Effektivspannung ein Flackern mit einem
Abfall von 4 V existiert, und dass die Spannung den ursprünglichen
Pegel wiedererlangt, wenn die Heizerlampe nach einigen Zyklen gestartet
wird.
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Als
Nächstes
wird der herkömmliche
Schaltvorgang durch einen Weichstart zum Verringern von Flackern
erläutert.
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Wie
es in der 5 dargestellt
ist, handelt es sich hier um das Verfahren zum Steuern des Starts
der Heizerlampe, wenn diese unter Verwendung eines Weichstarts zum
Brennen gebracht wird. Dieses Verfahren verringert den Stromstoß, wie er
zu Beginn des Brennens der Heizerlampe auftritt, durch Einfügen einer
Verzögerung
mit einer Periode Td ab dem Nulldurchgangs-Zeitpunkt, wenn jeder
Zyklus der Heizerlampenspannung geschaltet wird.
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Durch
dieses Verfahren kann das Flackern verringert werden, jedoch werden
harmonische Störsignale erzeugt.
Dennoch muss das Schalten für
Zyklen mit Verzögerung
fortgesetzt werden, bis die Flackergefahr verschwunden ist, wie
es in der 3 dargestellt
ist. In der Zeichnung zeigt die Kurve (a) eine Spannung, und die Kurve
(b) zeigt einen Strom mit regelmäßig abnehmendem
Verzögerungsprofil.
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Demgemäß besteht
die Schwierigkeit beim Problem im gleichzeitigen Handhaben beider
Effekte, d. h. des Flackerns und der harmonischen Störsignalen.
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Daher
ist es erforderlich, eine angemessene Periode des Zyklusschaltens
mit Verzögerung
und optimale Verzögerungen
für die
Leitung innerhalb der Wechselspannungszyklen zu wählen. Daher
ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Flackern effizient zu verringern,
ohne zu viele harmonische Störsignale
zu erzeugen.
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Es
ist jedoch zu beachten, dass die Modifizierung nicht zu Störungen im
Strom führen
sollte, der ein elektrofotografisches Kopiergerät betreibt. Auch sollte die
Modifizierung zu keinerlei nachteiliger Auswirkung auf das EIN/AUS-Signal
der Heizerlampe, die Steuerschaltung, durch die CPU ausgegebene
Befehle und dergleichen führen.
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Um
die obige Aufgabe zu erfüllen,
wurde von den Erfindern eine verbesserte Softstartlösung mit
einem Schaltvorgang von ungefähr
100 Halbzyklen bei Softstartsteuerung mit regelmäßig abnehmendem Verzögerungsprofil
untersucht.
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Diese
Lösung
wurde mit mehreren Kombinationen des Leitungs-Schaltphasenwinkels
und der Leitungszeit getestet, jedoch wurden bei allen im Kopiermodus
zu viele harmonische Störsignale
erzeugt.
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Ein
Vergleich der am Test-Bilderzeugungsgerät gemessenen harmonischen Störsignale
zeigte, dass für
die geraden harmonischen Störsignale
eine komfortable Toleranz existiert, während für die ungeraden harmonischen
Störsignale
eine enge oder negative Toleranz besteht. Diese Beobachtung führte die
Erfinder zu einer Untersuchung einer Softstartlösung, die ungerade und gerade
harmonische Störsignale
innerhalb der Regulierungsgrenze erzeugt.
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Als
Nächstes
wird eine Beziehung zwischen dem Schaltmuster und harmonischen Störsignalen
erläutert,
wie sie durch die obigen Beobachtungen nahegelegt wurde.
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In
der folgenden Tabelle 3 ist Information zu den Eigenschaften der
harmonischen Störsignale
bei drei Typen von Steuermustern dargelegt.
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Das
Steuermuster A in der obigen Tabelle 3 ist ein Signal ähnlich demjenigen,
das für
den durch das Testgerät
angewandten Softstart verwendet wird. Dieser Signaltyp erzeugt viele
ungerade harmonische Störsignale,
ist jedoch zum Senken von Flackern sehr effektiv.
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Das
Steuermuster B in der obigen Tabelle 3 erzeugt gerade harmonische
Störsignale,
und es wurde erwartet, dass es sich um ein ideales Signal zum Lösen der
Probleme handeln würde.
Jedoch waren, als die Lösung
getestet wurde, die gemessenen geraden harmonischen Störsignale
zu wesentlich, und sie überschritten
die Regulierungsgrenze.
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Das
Steuermuster C in der obigen Tabelle 3 ist eine Lösung, die
für den
Softstart gemäß der Erfindung verwendet
wurde. Dieser Signaltyp erzeugt beide Typen (ungerade und gerade)
von harmonischen Störsignalen,
jedoch kann der zugehörige
Pegel durch Wählen
der korrekten Anzahl von Zyklen und die genaue Verzögerung (Phasenwinkel)
des Schaltvorgangs eingestellt werden.
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Das
Steuermuster C ist eine Kombination zweier Signalverläufe einer
geraden Funktion mit entgegengesetzten Vorzeichen, und tatsächlich handelt
es sich um einen Signalverlauf einer geraden Funktion mit einem
geringen Touch einer ungeraden Funktion. Das Steuermuster C ist
ein Kompromiss zum Verringern sowohl harmonischer Störsignale
als auch von Flackern.
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Nun
wird nachfolgend das Ergebnis einer Untersuchung an Gegenmaßnahmen
zum Flackern erläutert.
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Der
Kopiermodus und der Bereitschaftsmodus werden unter verschiedenen
Bedingungen abgehandelt, da ihre Regulierungsgrenzen ziemlich verschieden
sind.
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Die
im Kopiermodus gemessenen harmonischen Störsignale sind in der unten
folgenden Tabelle 4 dargelegt. In dieser Tabelle kennzeichnet das
Symbol o, dass das Ergebnis den Test bestanden hat.
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Die
obige Tabelle 4 zeigt, dass die Toleranz bei einigen wenigen harmonischen
Störsignalen
gering ist. Daher sollte die Anzahl der geschalteten Zyklen optimiert
werden. Anders gesagt, sollte die geringste Anzahl von Zyklen geschaltet
werden, ohne dass es zu einem zu starken Anstieg harmonischer Störsignale
kommt.
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Im
Bereitschaftsmodus müssen
demgegenüber
die harmonischen Störsignale
nicht gemessen werden, und daher werden soviele Zyklen wie erwünscht geschaltet,
um das Flackern auf sichere Weise unter die Regulierungsgrenze zu
senken.
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Die
obige Tabelle 2 zeigt zum Vergleich die Testergebnisse zum Flackern
und zu harmonischen Störsignalen
in jedem Modus der vorliegenden Ausführungsform mit einem Zielwert
(Grenze) für
das Flackern innerhalb der Sicherheitsregulierung.
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Im
Bereitschaftsmodus liegt, obwohl die Regulierungsgrenze dafür den engen
wert von 0,65 im Vergleich zu 1 im Kopiermodus hat, das gemessene
Flackern deutlich unter der Regulierungsgrenze. Daher ist hier die
Anzahl geschalteter Zyklen groß.
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Es
sind auch die Verzögerungen
des Leitungs-Startzeitpunkts sehr wesentlich. Die besten Ergebnisse hinsichtlich
des Zielwerts (Regulierungs-Si cherheitsgrenze) wurde mit einer Leitungszeit
bis zu 5 ms erzielt. Dies erhöht
die Anzahl geschalteter Zyklen und den Pegel harmonischer Störsignale,
jedoch ist es nicht allzu effizient, eine zu lange Leitungszeit
zu verwenden, um Flackern zu verringern.
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Als
Nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 6 und
die unten folgende Tabelle 5 der Schaltvorgang unter Verwendung
des Steuermusters C der obigen Tabelle 3, wobei es sich um den wesentlichen
Punkt der Erfindung handelt, erläutert.
Die unten folgende Tabelle 5 zeigt ein bei der vorliegenden Ausführungsform verwendetes
Schaltmuster.
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Erster und zweiter Schritt
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Der
erste Schritt beinhaltet 2 geschaltete Aufwärts-Halbzyklen und der zweite
Schritt beinhaltet 6 geschaltete Aufwärts-Halbzyklen. Der erste und
der zweite Schritt können
die harmonischen Störsignale
verbessern, wie sie in der obigen Tabelle 4 dargelegt sind.
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Außer der
Aufgabe, Flackern zu verringern, hat die Erfindung die andere Aufgabe,
den Softstart auszuführen,
ohne dass zuviele harmonische Störsignale
erzeugt werden, die die Regulierungs-Sicherheitsgrenze überschreiten.
Dies ist der Grund, weswegen der erste Schritt mit 2 geschalteten
Aufwärts-Halbzyklen bei einer Leitungszeit
von 2 ms begonnen wird.
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Dann
wird die Leitungszeit im zweiten Schritt ausgehend von derjenigen
im ersten Schritt um 1 ms erhöht,
um den Heizvorgang zu fördern.
Dies ist aufgrund der Möglichkeiten
des Timers das kleinste Inkrement. Ein Erhöhen der Leitungszeit um 2 ms
(d. h. ein Erhöhen
der Leitungszeit von 2 ms auf 4 ms) im zweiten Schritt der 6 geschalteten
Aufwärtszyklen
könnte
negativen Einfluss auf das Flackern haben, da der Prozess noch nicht
stabilisiert ist. Wenn der Leitungs-Phasenwinkel um 2 ms erhöht wird,
sollten zumindest 5 zusätzliche Halbzyklen,
d. h. insgesamt zumindest 10 Halbzyklen, geschaltet werden, um den
Prozess zu stabilisieren und um zu gewährleisten, dass die Gefahr
von Flackern nicht mehr wesentlich ist. Jedoch kann dadurch die
Anzahl geschalteter Halbzyklen erhöht werden, was den Pegel harmonischer
Störsignale
gegenüber
dem bei der Erfindung aufgestellten Zielwert erhöht. Dies ist der Grund, weswegen
die Leitungszeit im zweiten Schritt um 1 ms gegenüber derjenigen
im ersten Schritt der 2 geschalteten Aufwärts-Halbzyklen erhöht wird.
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Dritter Schritt
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Dieser
Schritt beinhaltet Austastungen von 2 Halbzyklen (nachfolgend einfach
als Austastungen bezeichnet). Diese Austastungen sind sehr wesentlich,
um ungerade harmonische Störsignale
zu beseitigen. Durch das Auslassen dieser Austastungen würden die
zwei Schaltmuster verbunden werden (2 + 6 aufwärts und 5 + 3 abwärts gemäß der 6). Dies erzeugt an der
Verbindung zwischen dem sechsten Halbzyklus mit erster Polarität im zweiten
Schritt (mit einem Muster mit einer Verzögerung von 7 ms und einer Leitung
von 3 ms) und dem folgenden ersten Halbzyklus mit zweiter Polarität (die erste
und die zweite Polarität
sind zueinander entgegengesetzt) im folgenden vierten Schritt einen
kontinuierlichen Schaltverlauf, wie es in der 7 dargestellt ist. Die 7 ist eine Ansicht zum Erläutern der
Spannungsversorgung beim Schalten im oberen Halbzyklus (erster Polarität), gefolgt
von einem Schalten im unteren Halbzyklus (zweiter Polarität). Für diesen Fall
wurde bestätigt,
dass viele ungerade Harmonische erzeugt werden.
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Ein
anderer Satz zweier Austastungen an der Verbindungsstelle ist nicht
erforderlich, da dadurch die Heizerlampe über eine beträchtliche
Zeit gekühlt
wurde und so ein größeres Flackern
erzeugen würde,
wenn damit begonnen wird, einen Steuerungsmodus (5 + 3 abwärts in der 6) zu schalten, in dem Leistung
durch kontinuierliches Schalten von Halbzyklen der zweiten Polarität zugeführt wird.
Angesichts des Vorstehenden ist eine Nichtleitungszeit (Austastung),
die doppelt so lang wie ein Halbzyklus ist, in jedem Fall die optimale Wahl.
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Die 8 ist eine Ansicht zum Erläutern der
Energiezufuhr im Fall des Schaltens des oberen Halbzyklus (erster
Polarität)
gefolgt von einer Nichtleitungszeit, die doppelt so lang wie der
Halbzyklus ist, und mit einem Schalten des unteren Halbzyklus (zweiter
Polarität).
In diesem Fall zeigt es sich, dass die ungeraden Harmonischen deutlich
verringert sind. Dieses Schaltmuster steht in direktem Zusammenhang
mit den Bedenken, die oben für
das Steuermuster in der Tabelle 3 beschrieben wurden.
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Vierter Schritt
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Dieser
Schritt beinhaltet 5 geschaltete Abwärts-Halbzyklen. Die ersten
fünf Halbzyklen
weisen eine Leitungszeit von 3 ms auf. Diese Leitungszeit ist dieselbe
wie diejenige für
die sechs Halbzyklen erster Polarität im zweiten Schritt, da durch
Erhöhen
dieser Zeit nach der Nichtleitungszeit (Austastungen) zweier Halbzyklen (dritter
Schritt) ein zu starkes Flackern erzeugt würde.
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Fünfter Schritt
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Dann
wird für
die folgenden 3 geschalteten Abwärts-Halbzyklen
zweiter Polarität
die Leitungszeit ausgehend von der Leitungszeit im vierten Schritt
um 1 ms erhöht.
Das durch diese Erhöhung
erzeugte Flackern ist sehr klein. Der Grund, weswegen die Leitungszeit
auf die oben genannte Weise um 1 ms verlängert wird, besteht darin,
den Strom für
einen vollen Halbzyklus ohne Verzögerung durchzulassen. Ein Verlängern der
Leitungszeit um 2 ms (d. h. ein Verlängern der Leitungszeit von
3 ms auf 5 ms) in diesem Stadium würde zu starkes Flackern erzeugen.
Dies, da die Tendenz besteht, dass eine Vergrößerung des Stromstoßes Flackern
erhöht,
wie beim Leitungsstart mit der ersten Polarität.
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Sechster Schritt
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Dies
ist ein Schaltvorgang mit 3 geschalteten Aufwärts- & Abwärtshalbzyklen. Der Zweck dieses Schritts
besteht im Verringern des Flackerns, wie es in der Spannung nach
den 2 + 6 Aufwärts-Halbzyklen,
den 2 Austastungen und den 5 + 3 geschalteten Abwärts-Halbzyklen
verblieben ist. Es zeigt sich ein kleines Restflackern, wenn diese
3 geschalteten Halbzyklen weggelassen werden. Ein Halbzyklus mit
Verzögerung
wird abwechselnd geschaltet, bis das Restflackern verschwunden ist.
Wie beim letzten Halbzyklus des zweiten Sig nalverlaufs mit gerader
Funktion (vierter und fünfter
Schritt) wird eine Leitungszeit von 4 ms beibehalten, um die Kontinuität zu gewährleisten.
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Siebter Schritt
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Dies
ist ein Schaltvorgang mit 3 geschalteten Aufwärts- & Abwärtshalbzyklen (1,5 geschaltete
Aufwärts- & Abwärtsvollzyklen),
und es ist der Anfang des Heizmusters einer normalen Heizerlampe.
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Achter Schritt
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Dieser
Schritt beinhaltet eine Austastung eines Halbzyklus, und der Zweck
dieser Austastung besteht darin, das letzte Flackern in der Spannung
zu beseitigen.
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Das
Signal in jedem Schritt steht mit vielen Parametern in Zusammenhang,
wie der Heizerlampe, der gesteuerten Vorrichtung, der Spannungsamplitude
und der Frequenz. Das Prinzip der geschalteten Halbzyklen, d. h.
N1 (2 + 6 aufwärts gemäß der Tabelle 5) geschalteter
Aufwärts-Halbzyklen
einer großen
ersten Polarität
und N2 (5 + 3 abwärts in der Tabelle 5) geschalteter
Abwärts-Halbzyklen
mit großer
zweiter Polarität,
die um zwei Austastungen getrennt sind, kann in jedem Fall angewandt
werden. Die Zahlen (N1 und N2)
geschalteter Halbzyklen kann abhängig
von der Flackertiefe und dem Pegel harmonischer Störsignale
verändert
werden.
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Der
Rest der Halbzyklen, nämlich
3 aufwärts & abwärts (6ter
Schritt), 1,5 Vollzyklen (7ter Schritt) und der Austastung (8ter
Schritt) sind hinzugefügt,
um beim Testgerät
Flackern und harmonische Störsignale
zu verringern. Die Anzahl dieser zusätzlichen Halbzyklen ist durch
Analysieren eines Spannungssignals an der gesteuerten Vorrichtung
einzustellen. Es ist zu beachten, dass das Auswählen der korrekten Leitungszeit
zu jedem Schaltzeitpunkt sehr bedeutsam ist. Wenn die Leitungszeit
zu lang ist, wird der Heizvorgang fortgesetzt, jedoch verbleibt
das Flackern. Im Fall des hier verwendeten Testgeräts erreicht
das Flackern bei einer Leitungszeit von 5 ms die Obergrenze. Hierbei
ist 5 ms kleiner als der Wert, wie er im Fall ohne Softstart erzielt wird.
Jedoch ist zu beachten, dass das Flackern groß sein kann, wenn die Leitungszeit
zu lang ist, und zwar selbst beim Softstart. Daher sollte die Leitungszeit
sorgfältig
bestimmt werden. Andererseits kann, wenn die Leitungszeit zu kurz
ist, Flackern entfernt werden, jedoch benötigt das Beheizen zu viel Zeit.
Dies, da nur eine kleine Energiemenge an die gesteuerte Heizerlampe
oder Vorrichtung geliefert wird. Auch nehmen die harmonischen Störsignale
zu. Wie bereits angegeben, hängen
diese Leitungszeiten vom Typ der gesteuerten Vorrichtung, der Spannungsamplitude
und der Frequenz ab.
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Als
Nächstes
wird das Schaltmuster im Bereitschaftsmodus erläutert.
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Die
unten angegebene Tabelle 6 zeigt ein Schaltmuster, wenn die Erfindung
im Bereitschaftsmodus realisiert wird.
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Die 9 zeigt den Schaltsignalverlauf,
wie er geformt ist, wenn die Heizerlampe unter dem Steuermuster
der Tabelle 6 gesteuert wird. Die Signale werden im Bereitschaftsmodus
auf die folgende Weise analysiert.
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Wenn
in diesem Modus der Softstart normal ausgeführt wird, existiert Toleranz
zur Regulierungs-Sicherheitsgrenze. Demgemäß kann das Flackern ohne komplizierte
Kombination von Signalverlaufssteuerungen auf unter die Regulierungsgrenze
gesenkt werden. Kurz gesagt, ist die Steuerung unter Verwendung
des Steuerungsmusters A der obigen Tabelle 3 ausreichend. Flackern
kann dadurch leicht gesenkt werden, dass lediglich die Leitungszeit
genau eingestellt wird.
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Die
Schaltprozedur wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die obige Tabelle
6 erläutert.
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Erster & zweiter Schritt
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In
diesem Schritt erfolgt der Schaltvorgang durch 14 geschaltete Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen, gefolgt von
53 geschalteten Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen.
Der Heizvorgang startet mit einer kurzen Leitungszeit von 2 ms während 14
Halbzyklen, um Flackern zu verringern. Nach der Stabilisierung wird
die Leitungszeit auf 4 ms erhöht.
Nach einer Leitung von 14 Halbzyklen ist der Widerstand der Heizerlampe
auf einen Pegel erhöht,
bei dem kein Flackern mehr erzeugt werden kann.
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Da
der Widerstandswert des Heizers im Bereitschaftsmodus zunimmt, wird
selbst dann kein Flackern erzeugt, wenn das Schalten lang andauert.
Jedoch sollte im Kopiermodus, da die harmonischen Störsignale einhergehend
mit der Anzahl der geschalteten Zyklen ansteigen, die geringste
Anzahl von Halbzyk-len
geschaltet werden. Daher sollte das Inkrement der Leitungszeit im
Kopiermodus kleiner als im Bereitschaftsmodus sein.
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Dritter Schritt
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Dieser
Schritt beinhaltet eine Austastung eines Halbzyklus.
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Vierter Schritt
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Dieser
Schritt beinhaltet 3 geschaltete Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen. Dieser Schritt
ist effektiv, um die in einem elektrofotografischen Kopiergerät vorhandene
Heizerlampe zu steuern. Diese Halbzyklen können durch Analysieren des
Spannungssignals an der gesteuerten Vorrichtung justiert oder von
Hand auf einen angeforderten Wert eingestellt werden.
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Wie
das Kopiermodussignal, so steht auch das Bereitschaftssignal mit
vielen Parametern in Zusammenhang, wie der Lampe, der gesteuerten
Vorrichtung, der Spannungsamplitude und der Frequenz. Demgemäß wird die
Anzahl geschalteter Halbzyklen abhängig von der Flackertiefe und
dem Pegel harmonischer Störsignale
eingestellt.
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Die
obige Tabelle 2 zeigt Flackern und harmonische Störsignale,
wie sie am Testgerät
im Kopiermodus bei einem Softstart zum Vergleich gemessen wurden,
wobei die Zielwerte (Grenzen) für
das Flackern innerhalb der Sicherheitsregulierung liegen.
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Die
beim Softstart der Erfindung im Kopiermodus gemessenen Harmonischen
sind in der unten folgenden Tabelle 7 dargelegt. Das Symbol o bezeichnet,
dass die Ergebnisse den Test bestanden haben.
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Das
in der Tabelle 7 dargelegte Ergebnis zeigt, dass Flackern und harmonische
Störsignale
im Allgemeinen von den Gerätetypen
abhängen.
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Durch
Anwenden der Erfindung mit einer Vielzahl von Kombinationen, wie
oben spezifiziert, können harmonische
Störsignale
und Flackern effizienter verringert werden.
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Die
oben beschriebene Erfindung wird beim Testgerät angewandt, d. h. einem elektrofotografischen Kopiergerät der Reihe
von 230 V/50 Hz mit einer Heizerlampe. Es ist jedoch zu beachten,
dass die Erfindung auch bei einer Schaltstufe oder dergleichen anwendbar
ist, außer
bei Komponenten eines Kopiergeräts,
die in direktem Zusammenhang mit Flackern und der Erzeugung harmonischer
Störsignale
stehen, wie der Heizerlampe und einer Kopierlampe. wenn eine der
ein elektrofotografisches Kopiergerät bildenden Komponenten ausgetauscht
wird, wird die Gestaltung gemäß der Erfindung
in das Softstart-Computerprogramm eingeschlossen, so dass Flackern
und harmonische Störsignale
durch die aktualisierte Softstartlösung effizient verringert werden
können.
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Durch
das Schalten mit vielen verschiedenen Leitungszeiten können die
harmonischen Störsignale
erhöht
werden. Jedoch können
bei der Erfindung die harmonischen Störsignale dadurch verringert
werden, dass eine kleinere Anzahl von Leitungsphasenwinkeln eingestellt
wird.
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Im
Fall eines kontinuierlichen Schaltens für eine kleine Anzahl von Halbzyklen
kann größeres Flackern dadurch
verhindert werden, dass die Leitungszeit schrittweise erhöht wird.
Diese Tendenz wird charakteristischerweise im Kopiermodus beobachtet.
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Wenn
der Phasenwinkel 90° überschreitet,
besteht die Tendenz, dass Harmonische zunehmen. Wenn viele Harmonische
erzeugt werden, muss ein teures Störsignalfilter verwendet werden,
oder der Schaltvorgang wird komplizierter, was es erschwert, Harmonische
zu verringern. Jedoch erfolgt bei der Erfindung der Schaltvorgang
bei einem Leitungsphasenwinkel der Versorgungsspannung von 90° oder darunter
(Leitungszeit von 5 ms oder weniger bei 50 Hz), was den Pegel harmonischer
Störsignale
absenkt.
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Als
Nächstes
beschreibt die folgende Beschreibung einen anderen Stromverlauf,
wie er im in der 10 veranschaulichten
Kopiermodus geschaltet wird. Dieser Typ von Schaltvorgang kann das
Kurzflackern auf nur 0,86 in Bezug auf die Regulierungs-Sicherheitsgrenze
von 1,0 verringern, wie es bereits in der obigen Tabelle 2 angegeben
ist, während
die harmonischen Störsignale
innerhalb der Regulierungsgrenze gehalten werden. Das Schaltmuster
der 10 besteht aus 2
+ 6 geschalteten Aufwärts-Halbzyklen,
gefolgt von 2 Austastungen, 8 geschalteten Abwärts-Halbzyklen, 3 geschalteten
Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen,
1 kompletten Zyklus und 1 Austastung eines Halbzyklus, und danach
erfolgt ein Schaltvorgang (ohne Verzögerung) beim Nulldurchgang
(ZC-Schaltvorgang) der Netzspannungsquelle, d. h. ein normales Heizerlampe-EIN-Signal.
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Der
Zweck jedes Schaltschritts wird nachfolgend dargelegt.
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Beispielhafte
Modifizierungen des obigen Schaltmusters sind in der unten folgenden
Tabelle 8 dargestellt.
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Die
hier gemessenen Flackerwerte betragen 0,93, 0,88 bzw. 0,92, wobei
alle unter der Regulierungsgrenze von 1,0 liegen. Noch eine andere
beispielhafte Modifizierung ist in der 11 dargestellt.
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Noch
eine andere beispielhafte Modifizierung wird unter Bezugnahme auf
die 12 erläutert. Hierbei wird
der durch Modi 1 bis 6 repräsentierte
Schaltvorgang sukzessive ausgeführt.
Im Modus 1 ist ein geschalteter Aufwärts-Halbzyklus größer als
ein geschalteter Abwärts-Halbzyklus.
Im Modus 3 ist der geschaltete Abwärts-Halbzyklus größer als
der geschaltete Aufwärts-Halbzyklus. Im Modus
2 folgt auf einen geschalteten Aufwärts-Halbzyklus, der kleiner
als der geschaltete Aufwärts-Halbzyklus
im Modus 1 ist, ein geschalteter Abwärts-Halbzyklus, der kleiner
als der geschaltete Abwärts-Halbzyklus im Modus
3 ist. In jedem der Modi 4 und 5 wird ein voller Zyklus vorgegeben,
und im Modus 5 wird eine Austastung vorgegeben. Die Periode im Modus 2
beträgt
mindestens einen Zyklus, oder sie kann genau ein Zyklus sein. Der
Modus 2 kann weggelassen werden, oder vor dem Modus 4 kann ein geschalteter
Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklus
eingefügt
werden.
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Noch
ein anderes Beispiel ist in der unten folgenden Tabelle 9 veranschaulicht.
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Die
erste Zeile in der unten folgenden Tabelle 9 und der 13 zeigt das Schaltmuster
zum Verringern des langen Flackerns. Dieser Schaltvorgangstyp kann
das lange Flackern auf nur 0,53 in Bezug auf die Regulierungs-Sicherheitsgrenze
von 0,65, wie zuvor in der obigen Tabelle 2 angegeben, verringern.
Der obige Schaltvorgang besteht aus 14 geschalteten Halbzyklen mit
einer kurzen, konstanten Verzögerung,
gefolgt von 53 geschalteten Halbzyklen mit einer längeren,
konstanten Verzögerung
sowie drei geschalteten Halbzyklen, die dieselben wie die im Kopiermodus
sind. Der Zweck der ersten 14 geschalteten Halbzyklen besteht im
Absenken des langen Flackerns unter die Regulierungs-Sicherheitsgrenze
dadurch, dass für
zwei schwache Heizperioden und eine mittlere Heizperiode gesorgt
wird.
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Der
durch das Schaltmuster in der zweiten Zeile der unten folgenden
Tabelle 9 geformte Signalverlauf ist in der 14 dargestellt.
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Die
Leitungssteuerung an die Last durch die Schaltmuster bei jeder obigen
Ausführungsform
startet mit dem oberen Halbzyklus. Jedoch kann die Leitungssteuerung
statt dessen mit dem unteren Halbzyklus starten.
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Jede
Ausführungsform
kann auf verschiedene Arten modifiziert werden. Z. B. wird der Leitungsphasenwinkel
hier auf solche Weise gesteuert, dass die Leitungsperiode im geschalteten
Aufwärts-Halbzyklus liegt
und die Leitungszeit 2 ms beträgt.
Jedoch muss der Leitungsumfang für
den geschalteten Aufwärts-Halbzyklus
nur relativ groß in
Bezug auf den Leitungsumfang für
den geschalteten Abwärts-Halbzyklus
sein. Außerdem
sollte die Leitung für
den geschalteten Abwärts-Halbzyklus
nicht notwendigerweise vollständig
verhindert werden. Dies, da der Effekt nur dann erzielt werden kann,
wenn der Leitungsumfang für
den geschalteten Aufwärts-Halbzyklus
relativ groß in
Bezug auf den Leitungsumfang für
den geschalteten Abwärts-Halbzyklus gemacht
ist.
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In ähnlicher
Weise muss im Fall einer Leitung null an die Last die Leitung nicht
vollständig
bis auf 0 verringert werden. Wenn z. B. eine kleine Strommenge durch
die Last fließt,
kann der Effekt nur dann erzielt werden, wenn im Wesentlichen keine
Versorgungsspannung an die als Last dienende Heizerlampe geliefert wird.
Außerdem
wird der Schaltvorgang hier durch den TRIAC und die Torschaltung
realisiert. Jedoch ist die Leistungssteuereinheit möglicherweise
so modifiziert, dass sie den Leitvorgang beim Nulldurchgangspunkt startet
und die Leitung dadurch stoppt, dass sie eine bestimmte Torschaltung
steuert.
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Wie
es aus der obigen Tabelle 8 erkennbar ist, kann die Anzahl der oberen
oder unteren Halbzyklen entweder eine ungerade oder eine gerade
Zahl sein.
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Wie
oben erläutert,
ist eine erste erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle
verbunden sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung
zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass
- (1)
die Schalteinheit Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer Leistung
aus mehreren Halbzyklus-Schaltverläufen mit erster Polarität zur Last;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer Leistung
aus mehreren Halbzyklus-Schaltverläufen mit zweiter Polarität zur Last,
wobei die zweite Polarität
von der ersten verschieden ist; und
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
zweite erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer Leistung
aus mehreren Halbzyklus-Schaltverläufen mit erster Polarität zur Last;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Sperren der Energiezufuhr
zur Last für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer Leistung
aus mehreren Halbzyklus-Schaltverläufen mit zweiter Polarität zur Last,
wobei die zweite Polarität
von der ersten verschieden ist; und
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus und vierten
Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
dritte erfindungsgemäßen Leistungssteuereinheit
ist die zweite Leistungssteuereinheit, die ferner dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Energiezufuhr im zweiten Steuerungsmodus für einen
Zyklus der Wechselspannungsquelle gesperrt wird.
-
Eine
vierte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung erster Polarität
relativ groß in Bezug
auf den Umfang einer Leistung einer zweiten Polarität ist, wobei
die erste und die zweite Polarität voneinander
verschieden sind;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung der zweiten Polarität
relativ groß in
Bezug auf den Umfang einer Leistung der ersten Polarität ist; und
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
fünfte
erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung erster Polarität
relativ groß in Bezug
auf den Umfang einer Leistung einer zweiten Polarität ist, wobei
die erste und die zweite Polarität voneinander
verschieden sind;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung der zweiten Polarität
relativ groß in
Bezug auf den Umfang einer Leistung der ersten Polarität ist;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung bei der ersten Polarität
relativ klein im Vergleich zum Umfang der im ersten Steuerungsmodus
gelieferten Leistung ist, und der Umfang einer Leistung bei der
zweiten Polarität
relativ klein im Vergleich zum Umfang einer Leistung der im dritten
Steuerungsmodus gelieferten Leistung ist; und
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
sechste erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die fünfte
Leistungssteuereinheit, die ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass
der Umfang der Leistung im zweiten Modus im Wesentlichen 0 (nichts) beträgt.
-
Eine
siebte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die fünfte
oder sechste Leistungssteuereinheit, die ferner dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Leistung im zweiten Modus für einen Zyklus der Wechselspannungsquelle
zugeführt
wird.
-
Eine
achte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung erster Polarität
relativ groß in Bezug
auf den Umfang einer Leistung einer zweiten Polarität ist, wobei
die erste und die zweite Polarität voneinander
verschieden sind;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung der zweiten Polarität
relativ groß in
Bezug auf den Umfang einer Leistung der ersten Polarität ist;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum sukzessiven Liefern einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität, einer
Schaltsteuerleistung der ersten Polarität und einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität
in der angegebenen Reihenfolge an die Last; und einen vierten Steuerungsmodus
zum wechselseitigen Liefern einer Leistung eines Halbzyklus mit
der ersten Polarität
und einer Leistung eines Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die
Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus und vierten
Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
neunte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung erster Polarität
relativ groß in Bezug
auf den Umfang einer Leistung einer zweiten Polarität ist, wobei
die erste und die zweite Polarität voneinander
verschieden sind;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung der zweiten Polarität
relativ groß in
Bezug auf den Umfang einer Leistung der ersten Polarität ist;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum sukzessiven Liefern einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität, einer
Schaltsteuerleistung der ersten Polarität und einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität
in der angegebenen Reihenfolge an die Last;
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung der ersten Polarität, einer
Leistung der zweiten Polarität
und der Leistung der ersten Polarität in der angegebenen Reihenfolge
mit einem Gesamtumfang, der größer als
der Umfang der im dritten Steuerungsmodus gelieferten Leistung ist;
und
- – einen
fünften
Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung eines
Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus, vierten
Steuerungsmodus und fünften
Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
zehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung erster Polarität
relativ groß in Bezug
auf den Umfang einer Leistung einer zweiten Polarität ist, wobei
die erste und die zweite Polarität voneinander
verschieden sind;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass für
mindestens einen Zyklus der Wechselspannungsquelle der Umfang einer
Leistung der zweiten Polarität
relativ groß in
Bezug auf den Umfang einer Leistung der ersten Polarität ist;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum sukzessiven Liefern einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität, einer
Schaltsteuerleistung der ersten Polarität und einer Schaltsteuerleistung
der zweiten Polarität
in der angegebenen Reihenfolge an die Last;
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum sukzessiven Liefern einer Halbzyklusleistung
der ersten Polarität, einer
Halbzyklusleistung der zweiten Polarität und der Halbzyklusleistung
der ersten Polarität
in der genannten Reihenfolge mit einem Gesamtumfang, der größer als
der Umfang der im dritten Steuerungsmodus an die Last gelieferten
Leistung ist;
- – einen
fünften
Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung an die Last für einen
Halbzyklus der Wechselspannungsquelle mit einem Umfang, der kleiner
als der Umfang der Halbzyklusleistung im vierten Steuerungsmodus
ist; und
- – einen
sechsten Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung
eines Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus, vierten
Steuerungsmodus, fünften
Steuerungsmodus und sechsten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
elfte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die zehnte Leistungssteuereinheit, die ferner dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Umfang der im fünften
Steuerungsmodus an die Last gelieferten Leistung 0 (nichts) beträgt.
-
Eine
zwölfte
erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle verbunden
sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung zu liefern,
dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) die Schalteinheit
Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass der Umfang der Leistung einer ersten Polarität relativ
groß in
Bezug auf den Umfang einer Leitung einer zweiten Polarität für zumindest
eine Periode ist, die doppelt so lang wie ein Halbzyklus der Spannungsquelle
ist, wobei die erste und die zweite Polarität voneinander verschieden sind;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung in solcher Weise
an die Last, dass der Umfang einer Leitung der zweiten Polarität relativ
groß in
Bezug auf den Umfang einer Leitung der ersten Polarität zumindest
eine Periode ist, die doppelt so lang wie der Halbzyklus der Spannungsquel le
ist;
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum sukzessiven Liefern einer Halbzyklusleistung
der ersten Polarität,
einer Halbzyklusleistung der zweiten Polarität und eines Halbzyklus der
ersten Polarität
an die Last;
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum Liefern einer Leistung mit einem Umfang
unter demjenigen der im dritten Steuerungsmodus an die Last gelieferten
Halbzyklusleistung für
einen Halbzyklus der Wechselspannungsquelle; und
- – einen
fünften
Steuerungsmodus zum wechselseitigen Liefern einer Leistung eines
Halbzyklus mit der ersten Polarität und einer Leistung eines
Halbzyklus mit der zweiten Polarität an die Last; und
- (2) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus, vierten
Steuerungsmodus und fünften
Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
dreizehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die zwölfte
Leistungssteuereinheit, die ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass
der Umfang der im fünften
Steuerungsmodus an die Last gelieferten Leistung 0 (nichts) beträgt.
-
Eine
vierzehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle
verbunden sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung
zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass
- (1)
die Schalteinheit Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer ersten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer zweiten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle; und
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum wechselweisen Liefern einer Leistung
der ersten Polarität
und einer Leistung der zweiten Polarität an die Last;
- (2) wobei eine Phase zum Bewerkstelligen eines Schaltvorgangs
in solcher Weise eingestellt wird, dass der Umfang eines Leitungsstroms
an die Last für
einen ersten Halbzyklus im zweiten Modus größer als der Umfang des Leitungsstroms
für einen
letzten Halbzyklus im ersten Steuerungsmodus ist; und
- (3) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Z.
B. bilden in der 13 die
ersten 14 Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen
den ersten Steuerungsmodus, und die folgenden 53 Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen
bilden den zweiten Steuerungsmodus.
-
Eine
fünfzehnte
erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle
verbunden sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung
zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass
- (1)
die Schalteinheit Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer ersten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer zweiten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle; und
- – einen
vierten Steuerungsmodus zum wechselweisen Liefern einer Leistung
der ersten Polarität
und einer Leistung der zweiten Polarität an die Last;
- (2) wobei eine Phase zum Bewerkstelligen eines Schaltvorgangs
in solcher Weise eingestellt wird, dass der Umfang eines Leitungsstroms
zur Last für
jeden Halbzyklus im zweiten Steuerungsmodus kleiner als sowohl (i)
der Umfang des Leitungsstroms für
einen letzten Halbzyklus im ersten Steuerungsmodus als auch (ii)
der Umfang des Leitungsstroms an die Last für einen ersten Halbzyklus im
dritten Steuerungsmodus ist; und
- (3) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus, im dritten Steuerungsmodus und vierten
Steuerungsmodus arbeitet.
-
Eine
sechzehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die fünfzehnte
Leistungssteuereinheit, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die
Schalteinrichtung anstelle des zweiten Steuerungsmodus über eine Periode
verfügt,
in der zwischen dem ersten Steuerungsmodus und dem dritten Steuerungsmodus
keine geschaltete Leistung an die Last geliefert wird.
-
Z.
B. bilden in der 13 die
ersten 14 + 53 Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen
den ersten Steuerungsmodus, die folgende Halbzyklus-Austastung bildet
den zweiten Steuerungsmodus, und die folgenden 3 Aufwärts- & Abwärts-Halbzyklen
bilden den dritten Steuerungsmodus.
-
Eine
siebzehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die fünfzehnte oder
sechzehnte Leistungssteuereinheit, ferner dadurch gekennzeichnet,
dass eine Periode des zweiten Steuerungsmodus so lang wie ein Halbzyklus
der Wechselspannungsquelle ist.
-
Eine
achzehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist die fünfzehnte,
sechzehnte oder siebzehnte Leistungssteuereinheit, ferner dadurch
gekennzeichnet, dass der Umfang der geschalteten Leistung im ersten
Halbzyklus im dritten Steuerungsmodus kleiner als der Umfang der
Leistung für
einen letzten Halbzyklus im ersten Steuerungsmodus ist.
-
Eine
neunzehnte erfindungsgemäße Leistungssteuereinheit
ist mit einer Last mit temperaturbezogen positiver Widerstandscharakteristik
und einer Schalteinheit, die beide in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle
verbunden sind, um der Last durch Steuern der Schalteinheit Leistung
zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass
- (1)
die Schalteinheit Folgendes aufweist:
- – einen
ersten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer ersten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle;
- – einen
zweiten Steuerungsmodus zum kontinuierlichen Liefern einer zweiten
geschalteten Leistung an die Last für mindestens einen Zyklus der
Wechselspannungsquelle; und
- – einen
dritten Steuerungsmodus zum wechselweisen Liefern einer Leistung
einer ersten Polarität
und einer Leistung einer zweiten Polarität an die Last;
- (2) eine Phase zum Bewerkstelligen eines Schaltvorgangs im ersten
und zweiten Steuerungsmodus auf solche weise eingestellt wird, dass
eine Leitungsphase an die Last im zweiten Steuerungsmodus kleiner als
im ersten Steuerungsmodus ist;
- (3) die Schalteinheit der Reihe nach im ersten Steuerungsmodus,
im zweiten Steuerungsmodus und im dritten Steuerungsmodus arbeitet.
-
Gemäß den obigen
Anordnungen wurde es möglich,
einen Effekt dahingehend zu erzielen, dass nicht nur ungerade Harmonische
sondern auch durch einen Stromstoß erzeugtes Flackern dadurch
verringert werden können,
dass mehrere geschaltete Halbzyklus-Signalverläufe der ersten Polarität und mehrere
geschaltete Halbzyklus-Signalverläufe der zweiten Polarität an eine
Last geliefert werden, die eine positive Wärmecharakteristik zeigt.
-
Anders
gesagt, können
die folgenden vier Effekte erzielt werden:
- (1)
Verringern der harmonischen Störsignale
ohne Verwendung eines teuren Störsignalfilters;
- (2) Verringern des Flackerns durch Unterdrücken eines in die Heizerlampe
fließenden
Stromstoßes;
- (3) Bereitstellen eines Schaltmusters in solcher Weise, dass
Flackern und harmonische Störsignale
innerhalb ihrer jeweiligen Regulierungs-Sicherheitsgrenzen gehalten
werden; und
- (4) Bereitstellen eines Schaltverfahrens ohne Hinzufügen irgendeiner
speziellen Hardwareschaltung.