DE102014219827A1 - protection circuit - Google Patents
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Abstract
Schutzschaltung umfassend mindestens einen Sensor und mindestens einen Signalgeber, wobei der mindestens eine Sensor mindestens eine physikalische und/oder chemische Umgebungsbedingung der Schutzschaltung erfasst und in Abhängigkeit der erfassten Umgebungsbedingung der mindestens eine Signalgeber angesteuert wird.Protective circuit comprising at least one sensor and at least one signal generator, wherein the at least one sensor detects at least one physical and / or chemical ambient condition of the protection circuit and is controlled in dependence of the detected ambient condition of the at least one signal generator.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Schutzschaltung, wobei ein Signalgeber in Abhängigkeit einer durch einen Sensor erfassten Umgebungsbedingung angesteuert wird.The invention is based on a protection circuit, wherein a signal generator is activated as a function of an environmental condition detected by a sensor.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass die bekannten Schutzschaltungen Temperaturen, Spannungen und Ströme messen, aber keine chemischen Umgebungsbedingungen erfassen.A disadvantage of the known state of the art is that the known protective circuits measure temperatures, voltages and currents, but do not detect any ambient chemical conditions.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Schutzschaltung mindestens einen Sensor und mindestens einen Signalgeber umfasst, wobei der mindestens eine Sensor mindestens eine physikalische und/oder chemische Umgebungsbedingung der Schutzschaltung erfasst und in Abhängigkeit der erfassten Umgebungsbedingung den mindestens eine Signalgeber ansteuert.The procedure according to the invention with the characterizing features of the independent claims, on the other hand, has the advantage that a protection circuit comprises at least one sensor and at least one signal generator, wherein the at least one sensor detects at least one physical and / or chemical ambient condition of the protection circuit and depending on the detected environmental condition activates the at least one signal generator.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Zur Erfassung der physikalischen und/oder chemischen Umgebungsbedingung umfasst der mindestens eine Sensor einen elektrischen Kontakt, einen Spannungssensor, einen Stromsensor, einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen chemischen Sensor und/oder einen elektrochemischen Sensor. Mittels des chemischen und/oder elektrochemischen Sensors wird vorteilhafterweise eine Gaskonzentration (z.B. Lithiumgaskonzentration) gemessen, die beispielsweise von einer Lithium-Ionen-Zelle emittiert wird, beispielsweise bei einem thermischen Durchgehen der Lithium-Ionen-Zelle, die bei Überschreitung eines Grenzwerts für einen Menschen gesundheitsschädlich ist.To detect the physical and / or chemical ambient conditions, the at least one sensor comprises an electrical contact, a voltage sensor, a current sensor, a pressure sensor, a temperature sensor, a chemical sensor and / or an electrochemical sensor. By means of the chemical and / or electrochemical sensor advantageously a gas concentration (eg, lithium gas concentration) is measured, which is emitted for example by a lithium-ion cell, for example in a thermal run through the lithium-ion cell, which exceeds a limit value for a human is harmful to health.
Vorteilhafterweise umfasst die Schutzschaltung eine Auswerteeinheit, welche beispielsweise die erfassten physikalischen und/oder chemischen Umgebungsbedingungen mit Grenzwerten vergleicht und bei Überschreitung von vorgebbaren Grenzwerten den mindestens einen Signalgeber ansteuert. Die Auswerteeinheit kann weiter die erfassten Umgebungsbedingungen in einem nichtflüchtigen Speicher für eine spätere Auswertung speichern. Die Auswerteeinheit wird beispielsweise durch einen ASIC realisiert oder umfasst einen programmierbaren Mikrocontroller der beispielsweise über ein Funkmodul die erfassten Umgebungsbedingungen an ein Smartphone übermittelt, um beispielsweise einen Notruf mit Informationen zu den erfassten Umgebungsbedingungen abzusetzen.Advantageously, the protection circuit comprises an evaluation unit which, for example, compares the detected physical and / or chemical ambient conditions with limit values and, when exceeding predefinable limit values, activates the at least one signal generator. The evaluation unit can further store the detected environmental conditions in a non-volatile memory for later evaluation. The evaluation unit is realized, for example, by an ASIC or comprises a programmable microcontroller which, for example, transmits the detected environmental conditions to a smartphone via a radio module, in order, for example, to place an emergency call with information about the detected environmental conditions.
Die Schutzschaltung umfasst mindestens eine Schmelzsicherung, einen elektromechanischen Schalter, einen elektronischen Schalter (beispielsweise Halbleiterschalter wie Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder Dioden) und/oder einen elektrischen Schalter, wodurch vorteilhafterweise eine elektrisch leitende Verbindung getrennt wird. Überschreitet ein Stromfluss einen Grenzwert schmilzt die Schmelzsicherung und die elektrisch leitende Verbindung wird irreversibel getrennt, oder die Auswerteeinheit steuert den elektrischen und/oder elektromechanischen Schalter an, wodurch die elektrisch leitende Verbindung reversibel oder irreversibel getrennt wird.The protection circuit comprises at least one fuse, an electromechanical switch, an electronic switch (for example, semiconductor switches such as field-effect transistors, bipolar transistors or diodes) and / or an electrical switch, which advantageously separates an electrically conductive connection. If a current flow exceeds a limit value, the fuse melts and the electrically conductive connection is irreversibly disconnected, or the evaluation unit controls the electrical and / or electromechanical switch, as a result of which the electrically conductive connection is reversibly or irreversibly disconnected.
Die Schutzschaltung, insbesondere die Auswerteeinheit, umfasst einen elektrischen Energiespeicher zur Energieversorgung der Schutzschaltung, wodurch ein von äußeren Energieversorgungen unabhängiger Betrieb der Sensoren, des Signalgeber und/oder der Auswerteeinheit erreicht wird. Der elektrische Energiespeicher ist beispielsweise austauschbar, kabelgebunden und/oder kabellos aufladbar.The protection circuit, in particular the evaluation unit, comprises an electrical energy store for supplying power to the protection circuit, whereby an operation of the sensors, the signal generator and / or the evaluation unit that is independent of external energy supplies is achieved. The electrical energy storage is, for example, interchangeable, wired and / or wireless rechargeable.
Vorteilhafterweise erzeugt der Signalgeber ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal, wodurch Menschen vor einer abnormen Umgebungsbedingung der Schutzschaltung gewarnt werden, bei der beispielsweise gesundheitliche Schäden für Menschen zu erwarten sind.Advantageously, the signal generator generates an optical, acoustic and / or haptic signal, whereby people are warned of an abnormal environmental condition of the protection circuit, in which, for example, health damage to people can be expected.
Zur Überprüfung einer Funktionsfähigkeit des mindestens einen Sensors wird mittels des elektrischen Energiespeichers eine elektrische Spannung an den Sensor angelegt, wodurch der Signalgeber ein Signal erzeugt und/oder die Auswerteeinheit eine Kalibrierung des Sensors durchführt. Dadurch werden vorteilhafterweise Alterungsprozesse des Sensors erkannt und Abweichungen bei einer Auswertung durch die Auswerteeinheit berücksichtigt, wodurch beispielsweise Fehlalarme reduziert werden.To check the operability of the at least one sensor, an electrical voltage is applied to the sensor by means of the electrical energy store, whereby the signal generator generates a signal and / or the evaluation unit carries out a calibration of the sensor. As a result, aging processes of the sensor are advantageously detected and deviations are taken into account in an evaluation by the evaluation unit, whereby, for example, false alarms are reduced.
Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Schutzschaltung in einer Schutzvorrichtung, insbesondere eines Schutzhandschuhs, verwendet. Advantageously, the protective circuit according to the invention is used in a protective device, in particular a protective glove.
Zur Herstellung mindestens eines Schutzhandschuhs mit der erfindungsgemäßen Schutzschaltung wird mindestens ein Sensor und/oder eine elektrischer Kontakt zumindest teilweise mit einer Oberfläche des Schutzhandschuhs mechanisch verbunden und/oder zumindest teilweise in ein Material des Schutzhandschuhs eingearbeitet.To produce at least one protective glove with the protective circuit according to the invention, at least one sensor and / or one electrical contact is at least partially mechanically connected to a surface of the protective glove and / or at least partially incorporated into a material of the protective glove.
Elektrisch leitende Verbindungen zwischen dem mindestens einen Schutzhandschuh und einer Auswerteeinheit sind vorteilhafterweise mittels Flachbandkabeln ausgeführt, wodurch benötigter Bauraum und Gewicht eingespart wird.Electrically conductive connections between the at least one protective glove and an evaluation unit are advantageously carried out by means of ribbon cables, whereby required space and weight is saved.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schutzhandschuh weitere Sensoren, die beispielsweise Vitalfunktionen wie einen Puls eines Trägers des Schutzhandschuhs fortlaufend erfassen, wobei die Sensoren und/oder die Auswerteeinheit die erfassten Vitalfunktionen kabelgebunden und/oder kabellos an einen Empfänger übermittelt, beispielsweise an eine Einsatzleitstelle von Rettungskräften und/oder ein Smartphone.In a further embodiment, the protective glove comprises further sensors, which continuously record, for example, vital functions such as a pulse of a wearer of the protective glove, wherein the sensors and / or the evaluation unit transmit the recorded vital functions via cable and / or wirelessly to a receiver, for example to an emergency control center of rescue workers and / or a smartphone.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigt:It shows:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten.The same reference numerals denote the same device components in all figures.
Der elektrochemische Sensor
Der Signalgeber zeigt optisch, akustisch und/oder haptisch den abnormen Betriebszustand an, beispielsweise mittels einer Warnlampe, einem Pfeifton und/oder Vibrieren. Befinden sich Menschen in der Umgebung der Schutzschaltung
Eine Oberseite des Schutzhandschuhs
Eine Unterseite des Schutzhandschuhs
Die chemischen Sensoren
Die elektrisch leitenden Kontakte
Eine Unterseite des Schutzhandschuhs
Eine Unterseite des Schutzhandschuhs
Die Unterseite des Schutzhandschuhs
Die elektrisch leitenden Kontakte
Die Auswerteeinheit
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Signal des Signalgebers
Mittels einer elektrisch leitenden Verbindung
Eine Energieversorgung der chemischen Sensoren
Mittels des elektrischen Energiespeichers
In der gezeigten Ausführungsform umfasst die elektrisch leitende Verbindung
Vorteilhafterweise sind die elektrisch leitenden Verbindungen
Das Material der Schutzhandschuhe umfasst beispielsweise einen elektrischen und/oder thermischen Isolator, wodurch beispielsweise Fehlalarme durch Kriechströme verhindert werden und/oder Beschädigungen durch hohe Temperaturen verhindert werden.The material of the protective gloves includes, for example, an electrical and / or thermal insulator, which, for example, false alarms are prevented by leakage currents and / or damage caused by high temperatures are prevented.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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