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Digitale elektronische steuereinheit fuer haushalts- und kommerzielle anwendungsgeraete

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Publication number
DE69923335T2
DE69923335T2 DE1999623335 DE69923335T DE69923335T2 DE 69923335 T2 DE69923335 T2 DE 69923335T2 DE 1999623335 DE1999623335 DE 1999623335 DE 69923335 T DE69923335 T DE 69923335T DE 69923335 T2 DE69923335 T2 DE 69923335T2
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DE
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Grant
Patent type
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DE1999623335
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DE69923335D1 (de )
Inventor
Rajiv Bhatnagar
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Vasu Tech Ltd
Original Assignee
Vasu Tech Ltd
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00Systems controlled by a computer
    • G05B15/02Systems controlled by a computer electric
    • F24F11/61

Description

  • Bereich der Erfindung
  • [0001]
    Diese Erfindung bezieht sich auf eine digitale elektronische Steuereinheit zum Steuern der Funktionen von Haushalts- und kommerziellen Geräten, wie Waschmaschinen, Kühlschränken, Spülmaschinen, elektrischen Herden und dergl.
  • Hintergrund
  • [0002]
    Viele moderne Geräte beinhalten Steuerungselemente, die in der Natur ihrer Steuerungsaktion sowie in den Parametern, die gesteuert werden, übereinstimmend sind. Zum Beispiel ist eine Temperatursteuerung ein gemeinsames Erfordernis in mehreren unterschiedlichen Geräten wie z.B. Kühlschränken, Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen und elektrischen Herden. Ähnlich ist eine Ein-Aus-Steuerung eines Kleinleistungs-Wechselstrommotors ebenfalls in all den vorstehend genannten Geräten üblich, neben vielen anderen. Eine zeitschaltgesteuerte Steuerung ist noch eine andere der üblichen Anforderungen in vielen Geräten. Diese Anforderungen erstrecken sich auch auf mehrere unterschiedliche kommerzielle Geräte.
  • [0003]
    Die derzeit in jedem dieser Geräte verwendeten Steuermechanismen weichen oft erheblich voneinander ab. Darüber hinaus sind im allgemeinen mehrere unterschiedliche Steuermechanismen verwendet in jedem dieser Geräte, oft bis zu einem separaten Steuerungsgerät für jeden gesteuerten Parameter, wobei alle dieser Steuerungsgeräte miteinander verdrahtet sind in einem gemeinsamen Schaltkreis um die gewünschte Gesamtsteuerungsfunktion in einer koordinierten Weise auszuführen. Diese Art der Implementierung ist uneffizient und teuer im Vergleich zu den Fähigkeiten, die aus der Verwendung eines integrierten Steuerungssystems kommen, in dem die Vorteile, welche moderne elektronische Technologie bietet, in maximaler Weise eingesetzt werden um eine integrierte, miniaturisierte Implementierung bereitzustellen, die sowohl kostengünstig als auch effizient hinsichtlich des Betriebes, der Implementierung und dem Energieverbrauch ist.
  • [0004]
    Einige der üblichen Steuerparameter in Geräten sind:
    • 1. Temperatur
    • 2. Flüssigkeitspegel
    • 3. Ein-Aus-Steuerung von Kleinleistungs-Wechselspannungs- oder – Gleichstrommotoren
    • 4. Zeitschaltfolgen
    • 5. Ereignisse – z.B. Schalterschließ-/Öffnungsvorgänge
  • [0005]
    Des weiteren sind übliche Anforderungen:
    • 1. Audioausgabe (z.B. um Benutzer zu alarmieren wenn Aufmerksamkeit gefordert ist).
    • 2. Druckknopf/Dreheinstellungen von Steuerparametern durch den Benutzer.
    • 3. Anzeige von Benutzerauswahlen/Ereignissen/Parameterwerten durch visuelle Einrichtungen – Indikatoren oder Anzeigen.
  • [0006]
    Eine Implementierung der unterschiedlichen Steuerfunktionen in Einchip-Form resultiert in einem flexiblen "elektronischen Steuerelement", das die maximalen Vorteile von niedrigen Kosten, geringer Baugröße, einfacher Implementierung und hoher Zuverlässigkeit bereitstellt. Es gibt keine bekannten gleichwertigen Implementierungen, die heute verfügbar sind. Microcontrollerbasierte Entwicklungen für einige Steuerparameter, z.B. die Temperatur, sind bekannt. Diese nähern sich dicht an die Realisierung einiger der Vorteile an, sind jedoch unzureichend im Hinblick auf die optimale Implementierung einiger der üblichen Anforderungen, z.B. TRIAC-Zündsteuerung, Wechselstrommotor-Schutzsteuerungen und Schnittstellen für Sensoren. Diese Anforderungen bringen in üblicher Weise das Einführen zusätzlicher externer Schaltkreise und Schnittstellen mit sich, was die Effektivität der Implementierung verwässert.
  • [0007]
    EP 0927919 und EP 0924588 offenbaren eine elektronische Thermostatsteuereinheit und deren Verwendungen in Mehrpunkt-Temperatursteuerungen für Kühl- und Heizsysteme.
  • [0008]
    Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine digitale elektronische Steuereinheit bereitzustellen, die einen effizienten kleinbauenden, zuverlässigen und kosteneffektiven Steuermechanismus zur Verwendung in Geräten bereitstellt, die für Haushalts- und kommerzielle Anwendungen gedacht sind.
  • [0009]
    Um diese Aufgabe zu lösen, stelle diese Erfindung eine digitale elektronische Steuereinheit bereit, die Folgendes umfasst:
    • – eine Mehrzahl von externen Erfassungselementen,
    • – eine Mehrzahl von Sensortreiberschaltungen, die jeweils ein externes Sensorelement ansteuern, wobei die genannten Sensorelemente den erfassten Parameter in ein elektrisches Signal umwandeln,
    • – einen Analogmultiplexer, der das Signal von jedem der externen Sensorelemente empfängt und eines der Signale selektiv zu seinem Ausgang leitet,
    • – einen A/D-Wandler, der mit dem Ausgang des genannten Analogmultiplexers verbunden ist, der den Multiplexerausgang in die digitale Form umwandelt,
    • – eine Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung, die mit dem Ausgang des genannten A/D-Konverters verbunden ist, um die davon empfangenen digitalen Werte anhand von in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Sensorkalibrierungsdaten zu korrigieren,
    • – eine zentrale Steuereinheit, die den korrigierten Ausgang von der genannten Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung empfängt und die mit dem Betrieb eines Gerätes notwendigen Steuersignale sowie die Auswahlsignale zum Steuern des genannten Analogmultiplexers anhand von Steuerdaten von dem nichtflüchtigen Speicher erzeugt,
    • – einen digitalen Rauschfilter, der mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit verbunden ist, um Störausgangssignale zu eliminieren,
    • – einen Digitalmultiplexer, der mit dem Ausgang des genannten digitalen Rauschfilters verbunden ist und von der genannten zentralen Steuereinheit zum Wählen des Ausgangs gesteuert wird, mit dem der Eingang von dem genannten digitalen Rauschfilter verbunden werden soll,
    • – eine Mehrzahl von Steuersignalspeichern, die jeweils mit einem Ausgang des genannten digitalen Demultiplexers verbunden sind, um die davon empfangenen digitalen Daten zu speichern und den notwendigen Teil des Gerätes zu betätigen, um den erfassten Parameter zu korrigieren,
    • – einen nichtflüchtigen Speicher, der die für den Betrieb der genannten zentralen Steuereinheit erforderlichen Daten und Steuerparameter speichert, Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltungen, Ausgangstreiber- und Schutzschaltungen,
    • – einen Taktoszillator, der die Timing-Signale erzeugt, die für den Betrieb von benötigten Schaltungen der digitalen elektronischen Steuereinheit benötigt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von externen Sensorelementen eine Mehrzahl unterschiedlicher Parameter erfasst.
  • [0010]
    Die Sensorelemente sind lineare oder lichtlineare Wandler.
  • [0011]
    Der Ausgang jedes der Steuersignalspeicher ist mit einer Ausgangstreiber- und Schutzschaltung zum Ansteuern eines Schaltgerätes zum Betätigen des notwendigen Teils des Gerätes verbunden, um den erfassten Parameter zu korrigieren.
  • [0012]
    Zum Erzeugen von anwenderdefinierten Eingabe und Selektionen zum Definieren der gewünschten Werte der Steuerparameter sind eine Mehrzahl von Benutzereingabemitteln mit der genannten zentralen Steuereinheit durch den/die Analogmultiplexer, A/D-Wandler und Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung verbunden.
  • [0013]
    Die Benutzerbedienungsmittel sind Potentiometer oder Schalter.
  • [0014]
    Die zentrale Steuereinheit enthält Abtaubetriebsschaltungen im Falle von Kühlgeräten, falls erforderlich.
  • [0015]
    Die zentrale Steuereinheit enthält einen Startrelaisschaltkomplex falls die Geräte dies erfordern.
  • [0016]
    Eine Anzeigetreibereinheit ist mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit zum selektiven Anzeigen entweder des erfassten Parameters oder des vom Benutzer vorgegebenen Wertes von Benutzereingabemitteln auf einem externen Anzeigegerät verbunden.
  • [0017]
    Eine Audiotreibereinheit ist mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit zum Erzeugen von Audiosignalen für die Aufmerksamkeit des Benutzers verbunden, die einen externen Audiowandler benutzt.
  • [0018]
    Die Stromversorgung zum Speisen der digitalen elektronischen Steuereinheit besteht aus einem verlustarmen kapazitiven Spannungsminderungsnetzwerk gefolgt von einer Spannungsklemmvorrichtung, einem Gleichrichter und einem Filternetzwerk zum Erzeugen einer Gleichspannung.
  • [0019]
    Die gesamte digitale elektronische Steuereinheit mit Ausnahme von Stromversorgung, Sensorelementen, Benutzerbedienungsmitteln und externen Schaltgeräten ist als kundenspezifische ASIC-Schaltung ausgeführt, um eine kleinbauendes kostengünstiges Steuerelement zu erzeugen.
  • [0020]
    Der ASIC beinhaltet auch keinen nichtflüchtigen Speicher, um größere Kapazitäten zum Speichern von Daten bereitzustellen, beinhaltet aber einen Speicherschnittstellenblock für den Anschluss an den externen nichtflüchtigen Speicher.
  • [0021]
    Die Ausgangstreiber- und Schutzschaltung beinhaltet eine Thermoschutzschaltung, eine Überstromschutzschaltung, eine Überspannungsschutzschaltung und eine Softstart-Schaltung zum Ermöglichen eines effektiven Starts mit reduzierter Spannung bis zur Last während der anfänglichen Einschaltperiode.
  • [0022]
    Die zentrale Steuereinheit und die Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung sind digitale Logikschaltungen.
  • [0023]
    Die Frequenz des Taktoszillators liegt zwischen 32 KHz und 25 MHz.
  • [0024]
    1 zeigt die elektronische Steuereinheit gemäß dieser Erfindung unter Verwendung von Potentiometern zum Bereitstellen von benutzervariablen Eingaben.
  • [0025]
    2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Einheit, unter Verwendung von Schaltern zum Bereitstellen von benutzervariablen Eingaben.
  • [0026]
    3 zeigt eine Ausführungsform in der der gesamte elektronische Steuerschaltkreis außer der Stromversorgung, externen Sensorelementen, benutzervariablen Vorrichtungen und externen Schaltbauteilen als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) implementiert ist.
  • [0027]
    4 zeigt eine alternative Ausführungsform in der Gestalt eines ASIC in der der nichtflüchtige Speicher sich ebenfalls außerhalb des ASIC befindet. Dies erleichtert die Verwendung von größeren Kapazitäten an nichtvolatilem Speicher.
  • [0028]
    5 zeigt die interne Struktur des Ausgangstreiber- und Schutzschaltkreises.
  • [0029]
    6 zeigt die transformatorenlose Stromversorgung, die verwendet wird, um Leistung an den elektronischen Steuerschaltkreis zu liefern.
  • [0030]
    7 zeigt eine Anwendung der elektronischen Steuereinheit in einer Waschmaschine.
  • [0031]
    8 zeigt eine Anwendung des elektronischen Steuerschaltkreises in einem Kühlschrank.
  • [0032]
    Bezugnehmend auf die Zeichnungen, zeigen die Teile 1a1d die externen Sensorelemente. Sensortreiberschaltungen 2a2d stellen die Vorspannungssignale für die Sensoren bereit. Ein Analogmultiplexer 3 wählt das Signal von einem der Sensorelemente basierend auf den Auswahldaten von der zentralen Steuereinheit 6 aus, welches dann in digitale Form durch einen Analog-Digital-Wandler 4 umgewandelt wird. Dieses digitale Ausgangssignal ist bezüglich der Sensorlinearität, dem Versatz und der Empfindlichkeit mittels des Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Versatz-Korrekturschaltkreises 5 angepasst, der die Korrekturfaktordaten in digitaler Form von einem nichtflüchtigen Speicher 17 erhält. Dieses korrigierte digitale Ausgangssignal wird der zentralen Steuereinheit 6 zugeführt, welches die Daten speichert. Eine Benutzereingabe ist mittels externer Potentiometer 1212c aufgenommen und wird von der zentralen Steuereinheit 6 zusammen mit den gespeicherten digitalen Daten, die von der Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Versatzkorrekturschaltung 5 empfangen wurden, verwendet, um das Steuersignal zu erzeugen um die erfassten Parameter zu korrigieren. Dieses Steuersignal wird durch ein Digitalfilter 7 geführt um Rauschen zu entfernen und dann dem Eingang eines digitalen Demultiplexers 8 zugeführt, welcher es zu einem Steuerzwischenspeicher 9a9f unter der Kontrolle der zentralen Steuereinheit 6 zuführt. Der Ausgang jedes Steuerzwischenspeichers ist mit einem Ausgangstreiber- und Schutzschaltkreis 10a10f verbunden. Jeder Ausgangstreiber- und Schutzschaltkreis steuert ein externes Schaltbauteil 11a11f an, um das jeweilige Teil des Gerätes zu betätigen um den erfassten Parameter zu korrigieren. Die zentrale Steuereinheit 6 umfasst Schaltkreise für Abtaubetrieb (nicht gezeigt) und für Startrelaisbetrieb (nicht gezeigt), falls dies für das Gerät erforderlich ist. Die zentrale Steuereinheit 6 steuert eine Displaytreibereinheit 13 an um Benutzereingaben oder erfasste Parameterwerte auf einer externen Anzeigeeinheit 14 anzuzeigen, sowie auch eine Audiotreibereinheit 15, um eine Audioausgangssignal durch einen externen Audiowandler 16 bereitzustellen. Ein Taktschaltkreis 18 und nichtflüchtiger Speicher 17 sind mit unterschiedlichen Stellen in dem Schaltkreis verbunden, wie gezeigt. In 2 stammen die benutzervariablen Eingangssignale von externen Schaltern 20a20c anstatt von Potentiometern. 3 zeigt eine Implementierung des elektronischen Steuerschaltkreises ohne die externen Blöcke 1a1d, 11a11f, 12a12c, 14, 16, 19 und 20a20c in der Form eines anwenderspezifisch integrierten Schaltkreises (ASIC) 21 um eine Lösung bereitzustellen, die sowohl sehr klein als auch sehr kosteneffektiv ist.
  • [0033]
    4 zeigt eine weitere Ausführungsform unter Verwendung eines ASIC 22, in dem der nichtflüchtige Speicher sich außerhalb des ASIC befindet um eine größere Speicherkapazität bereitzustellen. Ein nichtflüchtiger Speicher-Schnittstellenblock 23 ist in dem ASIC bereitgestellt um den externen nichtflüchtigen Speicher 24 anzuschließen.
  • [0034]
    5 zeigt die interne Struktur jedes Ausgangstreiber- und Schutzschaltkreises. Ein Überstromschutz 25, ein Überhitzungsschutz 26 und ein Überspannungsschutz 27 in jedem Ausgangstreiber- und Schutzschaltkreis überwacht die elektrischen Bedingungen an den Ausgängen jedes externen Schaltbauteils 11a11f und begrenzt oder schneidet den Antrieb zu diesem ab im Fall von Überlastungsbedingungen. Des weiteren stellt ein Weichstart-Treiberschaltkreis 28 ein allmählich ansteigendes Antriebssignal zur Verfügung um die Belastung auf das externe Schaltbauteil 11a11f sowie auf die Last (das Gerät) zu minimieren.
  • [0035]
    6 zeigt das transformatorlose Netzteile 29 von 2 bis 8 V, das verwendet wird um die Leistung für die digitale elektronische Steuereinheit bereitzustellen.
  • [0036]
    Ein kapazitives Spannungsabfallnetzwerk 30 mit einer Spannungsklemm-Zenerdiode 31 verringert die Eingangswechselhochspannung auf einen niedrigen Wert. Diese Niederwechsel spannung wird dann durch eine Diode 32 gleichgerichtet und gefiltert und dann durch einen Kondensator 33 gefiltert, um eine Niedergleichspannungsversorgung bereitzustellen, die Leistung zu dem Schaltkreis einspeist.
  • [0037]
    7 zeigt eine Anwendung der elektronischen Steuereinheit in einer Waschmaschine 34. Eine Wasserpegelsensorelement 35, das im Inneren des Waschtanks angeordnet ist, erfasst den Wasserpegel in dem Tank, ein Temperatursensorelement 36 im Inneren des Waschtanks erfasst die Temperatur des Wassers während ein Waschmittelpegelelement 37, das im Inneren des Waschmittelzufuhrtanks angeordnet ist, den Waschmittelpegel erfasst. Ein Wasserfüllventil 38, eine Heizspule 39, ein Waschmittel-Füllventil 40, ein Rührmotor 41, ein Motor-Richtungswechselschalter 42 sowie ein Wasserablaufventil 43 sind durch die elektronische Steuereinheit 45 gesteuert, basierend auf den Signalen, die von den unterschiedlichen Sensorelementen und von den Benutzereinstellschaltern 44 empfangen werden. Der Zustand und die Benutzereinstellungen werden an dem Benutzerschnittstellenschaltbrett 46 der Maschine angezeigt, und falls erforderlich, werden Alarme an der Audioeinheit 47 ausgegeben.
  • [0038]
    8 zeigt eine Anwendung des elektronischen Steuerschaltkreises in einem Kühlschrank 48. Ein Temperatursensorelement 49, das im inneren des Kühlfaches angeordnet ist, erfasst die Temperatur nahe der Kühlspulen 50, ein weiteres Temperatursensorelement 51, das im Inneren des Hauptfaches angeordnet ist, erfasst die Temperatur im Inneren dieses Faches während ein drittes Temperatursensorelement 52 die Temperatur des Kompressorgehäuses erfasst. Ein Türschalter 53, der an dem Türrahmen angeordnet ist, erfasst die Offen-/Geschlossenstellung der Tür des Kühlschranks. Die digitale elektronische Steuereinheit 54 empfängt die Signale von jedem dieser Sensorelemente und betätigt die Kompressoreinheit 55, den Umluftventilator 56, das Kühlschranklicht 57 und den Tür-Offen-Alarm 58 in Abhängigkeit von den Signalen, die von jedem dieser Sensorelemente und Schalter empfangen werden.
  • Betriebsweise
  • [0039]
    Die Sensorelemente 1a bis 1d (welche lineare oder nichtlineare Wandler sein können), werden durch die Sensortreiberschaltkreise 2a2d angesteuert und erzeugen analoge Spannungssignale in Antwort auf die erfassten Parameter. Diese analogen Spannungssignale werden den Eingängen des analogen Multiplexers 3 dargeboten. Der Analogmultiplexer 3 gibt die Signale von einem der Sensorelemente an den Analogdigitalwandler 4 aus unter Steuerung der Kanalwahlsignale, die von der zentralen Steuereinheit 6 empfangen werden. Der Analog-/Digitalwandler 4 erzeugt ein digitales Ausgangssignal, das der Analogspannung, die seinem Eingang dargeboten wird, entspricht. Dieses digitale Ausgangssignal, das mit dem Signal korrespondiert, welches von dem ausgewählten Sensorelement empfangen worden ist, wird von dem Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltkreis 5 empfangen und durch diesen modifiziert unter Verwendung von Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 17 gespeichert sind zu dem Zeitpunkt der Herstellung der digitalen elektronischen Steuereinheit um Nichtlinearitäten, Versätze und Empfindlichkeitsabweichungen in dem Ausgangssignal des Sensorelementes zu korrigieren. Dies erzeugt einen korrigierten, digital erzeugten Parameterwert. Die zentrale Steuereinheit und die Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung sind digitale logische Schaltkreise.
  • [0040]
    Der korrigierte erfasste Parameterwert wird durch die zentrale Steuereinheit 6 gespeichert, welche diese Werte für jedes der Sensorelemente empfängt. Des weiteren empfängt die zentrale Steuereinheit 6 auch benutzerbereitgestellte Eingaben von Potentiometern 12a12c oder Schaltern 20a20c. Die Werte dieser Eingaben und die gespeicherten Parameterwerte werden von der zentralen Steuereinheit 6 in Übereinstimmung mit Steuerdaten bewertet, die von dem nichtflüchtigen Speicher 17 bereitgestellt werden. Das Ergebnis der Bewertung liegt in der Form eines digitalen Wertes vor, welcher durch die zentrale Steuereinheit 6 an den Eingang des Demultiplexers 7 zusammen mit Auswahlsignalen ausgegeben wird, welche bestimmen, an welchen Ausgang das Ergebnis zu leiten ist. Die Abfolge der Bewertung wird für jeden Ausgang des Demultiplexers in sich wiederholender Weise wiederholt.
  • [0041]
    Die zentrale Steuereinheit 6 enthält auch Schaltkreise für den Abtaubetrieb und für einen Startrelaisbetrieb, falls dies für das Gerät erforderlich ist.
  • [0042]
    Des weiteren gibt die zentrale Steuereinheit auch digitale Signale aus um die Anzeigetreibereinheit 13 und die Audiotreibereinheit 15 in Übereinstimmung mit Steuerdaten anzusteuern, welche von dem nichtflüchtigen Speicher 17 bereitgestellt werden.
  • [0043]
    Das Ausgangssignal des Demultiplexers wird in einem der Steuerzwischenspeicher 9a9f in Abhängigkeit von den Auswahlsteuersignalen gespeichert, welche von der zentralen Steuereinheit 6 erzeugt wird, und werden dazu verwendet den korrespondierenden Ausgangs-Treiber- und Schutzschaltkreis 10a10f freizugeben oder zu sperren. Jeder Ausgangs-Treiber- und Schutzschaltkreis 10a10f erzeugt, wenn er durch seinen korrespondierenden Steuerzwischenspeicher 9a9f freigegeben ist, die notwendigen Signale um die externen Schaltbauteile 11a11f anzutreiben um den jeweiligen Teil des Gerätes zu betätigen, so daß der erfasste Parameter korrigiert wird. Die Ausgangs-Treiber- und Schutzschaltung 10a10f überwacht auch die Lastbedingungen kontinuierlich und deaktiviert die Ansteuerung an die externen Schaltbauteile 11a11f, sofern Überlastbedingungen festgestellt werden.
  • [0044]
    Ein Taktschaltkreis 16, basierend auf einem Quarzkristalloszillator im Frequenzbereich von 32 KHz – 25 MHz erzeugt alle die erforderlichen Zeitsignale um jeden Schaltblock zu betreiben, während ein Netzteil 18 die notwendigen Spannungen und Ströme an jeden Schaltblock der elektronischen Steuereinheit liefert.

Claims (16)

  1. Digitale elektronische Steuereinheit, die Folgendes umfasst: – eine Mehrzahl von externen Erfassungselementen (1a1d), – eine Mehrzahl von Sensortreiberschaltungen (2a2d), die jeweils ein externes Sensorelement (1a1d) ansteuern, wobei die genannten Sensorelemente den erfassten Parameter in ein elektrisches Signal umwandeln, – einen Analogmultiplexer (3), der das Signal von jedem der externen Sensorelemente (1a1d) empfängt und eines der Signale selektiv zu seinem Ausgang leitet, – einen A/D-Wandler (4), der mit dem Ausgang des genannten Analogmultiplexers (3) verbunden ist, der den Multiplexerausgang in die digitale Form umwandelt, – eine Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung (5), die mit dem Ausgang des genannten A/D-Konverters (4) verbunden ist, um die davon empfangenen digitalen Werte anhand von in einem nichtflüchtigen Speicher (17) gespeicherten Sensorkalibrierungsdaten zu korrigieren, – eine zentrale Steuereinheit (6), die den korrigierten Ausgang von der genannten Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung empfängt und die mit dem Betrieb eines Gerätes notwendigen Steuersignale sowie die Auswahlsignale zum Steuern des genannten Analogmultiplexers anhand von Steuerdaten von dem nichtflüchtigen Speicher erzeugt, – einen digitalen Rauschfilter (7), der mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit (6) verbunden ist, um Störausgangssignale zu eliminieren, – einen Digitalmultiplexer (8), der mit dem Ausgang des genannten digitalen Rauschfilters (7) verbunden ist und von der genannten zentralen Steuereinheit (6) zum Wählen des Ausgangs gesteuert wird, mit dem der Eingang von dem genannten digitalen Rauschfilter verbunden werden soll, – eine Mehrzahl von Steuersignalspeichern (9a9f), die jeweils mit einem Ausgang des genannten digitalen Demultiplexers (8) verbunden sind, um die davon empfangenen digitalen Daten zu speichern und den notwendigen Teil des Gerätes zu betätigen, um den erfassten Parameter zu korrigieren, – einen nichtflüchtigen Speicher (17), der die für den Betrieb der genannten zentralen Steuereinheit (6) erforderlichen Daten und Steuerparameter speichert, Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltungen (5), Ausgangstreiber- und Schutzschaltungen, – einen Taktoszillator (18), der die Timing-Signale erzeugt, die für den Betrieb von benötigten Schaltungen der digitalen elektronischen Steuereinheit benötigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von externen Sensorelementen eine Mehrzahl unterschiedlicher Parameter erfasst.
  2. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Sensorelemente (1a1d) lineare oder nichtlineare Wandler sind.
  3. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zentrale Steuereinheit (6) und die genannte Linearitäts-, Empfindlichkeitts- und Offsetkorrekturschaltung digitale Logikschaltungen sind.
  4. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zentrale Steuereinheit (6) Abtaubetriebsschaltungen im Falle von Kühlgeräten enthält.
  5. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zentrale Steuereinheit einen Startrelaisschaltkomplex im Falle von Geräten enthält, die einphasige Wechselstrommotoren verwenden.
  6. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jedes der genannten Steuersignalspeicher (9a9f) mit einer Ausgangstreiber- und Schutzschaltung (10a10f) zum Ansteuern eines Schaltgerätes zum Betätigen des notwendigen Teils des Gerätes verbunden ist, um den erfassten Parameter zu korrigieren.
  7. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen von anwenderdefinierten Eingaben und Selektionen zum Definieren der gewünschten Werte der Steuerparameter eine Mehrzahl von Benutzereingabemitteln mit der genannten zentralen Steuereinheit (6) durch den/die genannte(n) Analogmultiplexer (3), A/D-Wandler (4) und Linearitäts-, Empfindlichkeits- und Offsetkorrekturschaltung (5) verbunden sind.
  8. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzerbedienungsmittel Potentiometer oder Schalter (12a12c) sind.
  9. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigetreibereinheit (14) mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit (6) zum selektiven Anzeigen entweder des erfassten Parameters oder des vom Benutzer vorgegebenen Wertes vom Benutzereingabemittel auf einem externen Anzeigegerät verbunden ist.
  10. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Audiotreibereinheit (15) mit dem Ausgang der genannten zentralen Steuereinheit (6) zum Erzeugen von Audiosignalen für den Benutzer verbunden ist, der einen externen Audiowandler (16) benutzt.
  11. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung zum Speisen der digitalen elektronischen Steuereinheit aus einem verlustarmen kapazitiven Spannungsabfallnetz gefolgt von einer Spannungsklemmvorrichtung, einem Gleichrichter und einem Filternetz zum Erzeugen einer Gleichspannung besteht.
  12. Digitale elektronische Steuereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte digitale elektronische Steuereinheit mit Ausnahme von Stromversorgung, Sensorelementen, Benutzerbedienungsmitteln und externen Schaltgeräten als kundenspezifische ASIC-Schaltung (Application Specific Integrated Circuit) (21) ausgeführt wird, um ein kostengünstiges Miniatursteuerelement zu erzeugen.
  13. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ASIC auch keinen nichtflüchtigen Speicher beinhaltet, um größere Kapazitäten zum Speichern von Daten bereitzustellen, aber einen Speicherschnittstellenblock für den Anschluss an den externen nichtflüchtigen Speicher beinhaltet.
  14. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangstreiber- und Schutzschaltung eine Thermoschutzschaltung, eine Überstromschutzschaltung, eine Überspannungsschutzschaltung und eine Softstart-Schaltung zum Ermöglichen eines effektiven Starts mit reduzierter Spannung bis zur Last während der anfänglichen Einschaltperiode beinhaltet.
  15. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Taktoszillators zwischen 32 kHz und 25 MHz liegt.
  16. Digitale elektronische Steuereinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Taktoszillators vorzugsweise 4 MHz beträgt.
DE1999623335 1999-07-05 1999-07-05 Digitale elektronische steuereinheit fuer haushalts- und kommerzielle anwendungsgeraete Active DE69923335T2 (de)

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