CN101897093B - 用于操作家用电器的电路配置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作家用电器的电路配置(1)，该电路配置(1)具有：开关电源(5)，用于将供电电网的电网电压(U_N)变换为直流供电电压；控制单元(7)，用于控制耦合到开关电源(5)并能够由直流供电电压供电的家用电器的过程；以及按键(9)，利用该按键，通过闭合电气开关(6)，开关电源(5)可以至少间接地耦合到供电电网，其中该电气开关(6)具有至少两种机械稳定状态，并且通过致动该按键(9)和/或通过来自控制单元(7)的至少间接能量供给，可以将该开关(6)从一个机械稳定状态转换到另一机械稳定状态。

Description

用于操作家用电器的电路配置

技术领域

本发明涉及用于操作家用电器的电路配置、以及具有这种电路配置的家用电器。本发明还涉及对应的方法。

背景技术

本发明着重于自动关断家用电器。用于自动关断的传统解决方案目前通常与具有由电气驱动的自保持功能的电子电路一起操作，在该解决方案中，由操作者接通家用电器，并且随后该家用电器保持在接通状态，直到通过操作者或通过设备自身设置用于关断该设备的命令为止。这些解决方案的缺点在于为了自保持必须需要电能。另外，断电导致对该设备进行不期望的关断。

专利公开DE 2250674公开了一种用于在桥接定时器(bridge timer)的帮助下，在负载电路中的电源电压短时间断电或降低后，自动恢复负载的接通状态的配置，其中该桥接定时器定义了在电网电能供应出现故障时，由连接到电网电能的信息提供者(information provider)启动的最大桥接时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操作家用电器的电路配置，在该电路配置中，采取保证能量高效的措施；以及还提供对家用电器的可靠操作。

上述目的通过具有在权利要求1中所要求的特征的电路配置以及通过具有在权利要求12中所要求的特征的方法来创造性地实现。

本发明的用于操作家用电器的电路配置具有：开关电源，用于将供电电网的电网电压变换为直流供电电压；控制单元，用于控制对能够耦合到开关电源并由直流供电电压供电的家用电器的处理；以及按键，利用该按键，通过闭合电气开关，开关电源能够至少间接地耦合到供电电网，其中该电气开关具有至少两种机械稳定(mechanically stable)状态，并且通过致动(actuate)该按键和/或通过来自控制单元的至少间接能量供给，能够将该电气开关从一个机械稳定状态转换到另一机械稳定状态。

换言之，本发明的重要思想在于，在家用电器处于接通状态时，电气开关的机械稳定状态用于自保持。特别地，按键能够由操作者来致动，并且被具体实现为使得在被致动后，该按键能够自动返回到它的初始位置。

根据一种有利的方式，本发明的电路配置实现能量高效，以及还实现对家用电器的可靠操作。特别是下述事实：一方面利用按键，或者另一方面利用保证实现自动化的控制单元，将被利用来将开关电源耦合到供电电网的电气按键从它的第一机械稳定状态转换到它的第二机械稳定状态，其中该自动化例如特别是在经过期望的过程之后，对家用电器进行时控关断。另外，电气开关的机械稳定状态使得在断电的情况下，可以恢复到它被中断时的过程步骤处的过程。特别地，控制单元提供自动检测家用电器的过程是否已经被操作者关断、被上述的自动系统关断或由于不期望的断电而被关断的可能性。

根据一个实施例，电气开关分配有与按键串联的第一控制元件。这保证在特别是操作者致动该按键后，电流流过该第一控制元件，并且致动该电气开关。

优选地，具有所分配的第一控制元件的开关被具体实现为锁存继电器。特别地，利用按键，锁存继电器使得可以将该开关可靠地调整到它的工作位置，其中该按键可以在被致动后返回到它的初始位置，并且利用该按键，锁存继电器可以按照脉冲的方式闭合。另外，锁存继电器的特征在于，它具有两种机械稳定状态。

根据一个实施例，与按键并行地开关第二电气控制元件(特别是三端双向可控硅开关元件(triac))，并且第二电气控制元件能够由控制单元启动。第二电气控制元件使得电气开关可以从控制单元侧启动。尤其是，第二电气控制元件与按键的并联连接使得电气开关可以一方面利用按键或者另一方面由控制单元来独立地启动。此外，可以通过由控制单元(尤其是具有锁存继电器的控制单元)启动的三端双向可控硅开关元件来保证从控制单元侧对电气开关进行脉冲型启动。

根据一个替换实施例，电气开关和按键彼此机械地耦合，并且被具体实现为，在致动按键后，电气开关保持在它的闭合的机械稳定状态，以及通过又一次致动和/或通过来自控制单元侧的至少间接能量供给，切换到它的打开状态。特别地，按键和电气开关根据圆珠笔原理进行工作，从而尤其是操作者进行的对按键的致动使得电气开关闭合，其中电气开关在它的闭合位置上保持机械稳定。如果再次致动按键，则电气开关将被移动到它的打开的机械稳定状态。这种按键通常包括具有心形插槽路径的锁存设备，如DE 4243991A1中所示。

优选地，按键经由驱动器耦合到控制单元，并且通过驱动器机械地转移到它的工作位置。这样做的结果是，电气开关还可以在控制单元侧改变到它的工作位置，特别是从它的闭合状态切换到它的打开状态。

根据又一替换实施例，电气开关分配有包括两个线圈的双稳态继电器，其中第一线圈与按键串联连接(serially switch)，第二线圈至少间接地耦合到控制单元。这保证一方面，按压该按键使得电流流过第一线圈，并且电气开关被直接地启动，以及另一方面利用第二线圈，可以从控制单元侧启动电气开关。包括两个线圈的双稳态继电器，尤其是利用线圈来进行磁存储，使得可以在家用电器的接通状态时对电路配置进行自保持。

优选地，驱动器连接在控制单元和第二线圈之间。这使得可以从控制单元侧对双稳态继电器进行可靠的驱动。

在一个实施例中，双稳态继电器被设计为利用交流电流进行工作。这使得双稳态继电器实现与供电电网直接连接，并且利用电网电压启动。

或者，包括二极管和电阻器的电源可以连接在按键和第一线圈之间，并且双稳态继电器可以被设计为利用直流电流进行工作。特别地，可以由包括二极管的电源进行电网电压到直流电流压的变换。此外，可以利用这来产生成本节省的电路配置，因为双稳态继电器必须被专门地设计为利用直流电流进行操作。

本发明的方法被设计为对家用电器进行操作。在该方法中，供电电网的电网电压通过被分配给电路配置的开关电源转换为直流供电电压，该直流供电电压被提供给用于控制家用电器的过程的控制单元。利用按键，开关电源通过闭合电气开关来耦合到供电电网，其中电气开关具有至少两种机械稳定状态，并且通过按压按键和/或通过来自控制单元的至少间接能量供应，电气开关可以从一个机械稳定状态切换到另一机械稳定状态。

附图说明

参照本发明的电路配置说明优选的典型实施例，特别是该典型实施例的对应地应用于本发明的方法的优点。此外，根据单独的优选典型实施例以及参照附图来从说明书中显露出本发明的优点、特征和细节。附图示出：

图1是根据第一典型实施例的用于操作家用电器的电路配置；

图2是根据第二典型实施例的用于操作家用电器的电路配置；以及

图3是根据第三典型实施例的用于操作家用电器的电路配置。

在附图中，相同的元件或具有相同功能的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中示出的根据第一典型实施例的电路配置1被具体实现为对家用电器进行操作。该家用电器可以是用于处理洗衣事项的家用电器，比如烘干机、洗衣机或洗涤烘干两用机。该家用电器还可以被具体实现为电气设备，优选是具有自动程序序列的电气设备，该电气设备可以用于其它类型的家用控制。例如，该家用电器也可以具体实现为洗碗机或厨具。

电路配置1包括输入端2，并且经由相线电极(phase conductor pole)3以及中线电极(neutral conductor pole)4连接到供电电网。因此，在电路配置1的输入端2上存在有电网电压UN。

电路配置1包括开关电源5，该开关电源5的任务是将电网电压变换为直流供电电压。为此，开关电源5在一侧经由相线电极3以及在另一侧经由中线电极4耦合到供电电网，其中电气开关6连接在开关电源5和中线电极4之间。开关电源侧的中线电极在图1中利用附图标记4′标出。

电路配置1的特征还在于控制单元7，该控制单元7在本实例中被具体实现为微控制器，控制单元7耦合到开关电源5，并且能够向控制单元7提供直流供电电压。控制单元7还被具体实现来控制家用电器的过程，例如洗涤过程。

相线电极3和中线电极4通过第一控制元件8和按键9彼此耦合。在这种情况下，按键9可以由家用电器的操作者致动，并且被具体实现为使得在致动后，按键9自动返回到它的初始位置。如果按键9被致动，则电路将仅仅由此在一较短的时间内闭合。第一控制元件8的任务是控制电气开关6，其中电气开关6被具体实现为与第一电气控制元件8一起作为锁存继电器，从而在第一电气控制元件8处于无负载状态时，电气开关6具有两种不同的机械稳定状态：打开状态以及闭合状态。如果通过致动按键9来将电流脉冲施加到第一电气控制元件8，则开关6被推送到它的工作位置。

电路配置1还包括第二电气控制元件10，该第二电气控制元件10在这里被实现为三端双向可控硅开关元件，并且耦合到控制单元7。三端双向可控硅开关元件10与按键9并行地开关，并且具有控制连接11，经由该控制连接11，可以通过控制单元7来启动三端双向可控硅开关元件。如果在控制连接11处存在电流，则三端双向可控硅开关元件10桥接按键9，并且由此向第一控制元件8提供电流。这使得可以利用控制单元7来在系统侧启动电气开关6。

此外，电路配置1包括继电器12，该继电器12可以由控制单元7启动，并且利用该继电器12，家用电器侧的相线电极3′能够耦合到供电电网侧的相线电极3。在这种情况下，可以经由继电器12来典型地驱动电气负载，比如洗衣机的滚筒电机。

下面将更为详细地说明电路配置1如何工作。如上已经说明的，家用电器中的按键9可以从外部触摸到，并且可以由操作者致动来接通或关断该家用电器。如果按键9被致动，则电流脉冲将被施加到第一电气控制元件8，并且由第一控制元件8启动的开关6闭合。在这种情况下，处于闭合状态的开关6具有机械自保持，并且排他性地，仅仅通过向第一电气控制元件8再一次施加电流脉冲来打开。如果开关6闭合，则在开关电源5处存在电网电压U_N，从而开关电源5处于工作中。这意味着通过开关电源5向控制单元7提供直流供电电压，并且控制单元7可以相应地经由继电器12控制家用电器的过程。现在的目的是在过程结束时，自动关断家用电器。为此，控制单元7被布置为使得在家用电器的过程结束后的一个较短时间内，例如20毫秒内，启动三端双向可控硅开关元件10，由此第一电气控制元件8上施加有电流脉冲，并且开关6将打开。这减少了在过程结束后家用电器的能量消耗，并且实际上，在过程结束后，过程的能量消耗为0瓦。

如果现在在操作期间，即在执行家用电器的过程期间，考虑电路配置1，则开关6保持在它的闭合的机械稳定状态。如果在供电电网侧出现电源故障，则在开关电源5处不存在电压，并且关断控制单元7。开关6的机械自保持的智能解决方案保证在电网供电恢复后，立即向开关电源5提供电网电压U_N。这进一步使得可以在中断点处，在控制单元7的参与下，重启先前中断的过程。

按键9的巧妙布置还可以向操作者提供这样的可能性：即在家用电器正在运行时的任何时候中断它的过程，并且关断该家用电器。

在本发明中，控制单元7还可以被设计为使得控制单元7能够检测家用电器是否被操作者主动地关断，在过程结束后被自动地关断，或者由于不期望的断电而导致被关断。这是基于信号估计来进行识别的。显而易见的是，提供能够在中断的过程步骤处重启该过程的可能性。

在图2中示出的根据第二典型实施例的电路配置1被具体实现为操作家用电路，特别是被具体实现为自动关断家用电器。如同第一典型实施例中，电路配置1包括开关电源5，该开关电源5在一侧经由第一电气开关6a耦合到相线电极3，以及在另一侧经由开关电源侧的中线电极4′以及第二电气开关6b耦合到中线电极4。相线电极3和中线电极4表示电路配置1的输入端2，其中电路配置1经由输入端2连接到供电电网。因此，在相线电极3和中线电极4之间存在电网电压U_N。开关电源5能够将电网电压UN变换为直流供电电压，该直流供电电压被提供给与开关电源5耦合的控制单元7。另外，电路配置1包括能够在这种情况下由操作者致动的按键9，该按键9机械地耦合到开关6a、6b。除了这之外，按键9经由驱动器13耦合到控制单元7。

按键9和开关6a、6b根据圆珠笔原理来实现，并且由此被具体实现为使得在按键9被致动后，两个开关6a、6b保持在它们的闭合的机械稳定状态。为此，按键9可以具有锁存位置，该锁存位置保证机械地耦合到按键9的开关6a、6b保持在它们的闭合的机械稳定状态。

如果通过致动按键9来接通家用电器，则两个开关6a、6b将闭合，并且将向开关电源5提供电网电压U_N，以及向控制单元7提供直流供电电压。目的再次是在过程结束后关断家用电器，以便减少能量消耗。为此，控制单元7被设计为使得它能够经由驱动器13致动按键9。这里，按键9具有复位功能，并且可以类似于圆珠笔，通过驱动器13切换到它的打开位置。根据圆珠笔原理的按键9和开关6a、6b的智能实施例意味着，尽管家用电器专门由操作者排他性的接通，但是家用电器可以由操作者以及通过控制单元7两者来关断。

如果在供电电网侧再次发生断电，则在开关电源5处不存在电网能量，并且由此在控制单元7处不存在直流供电电压。然而，因为开关6a、6b的机械稳定性，开关6a、6b保持为闭合。因此，提供了在电网能量恢复后，能够在所中断的过程步骤处重启的可能性。

如同在第一典型实施例中，控制单元7能够检测家用电器是否被操作者关断，在过程结束后自动关断，或者由于不期望的断电而被关断。

图3表示根据第三典型实施例的用于操作家用电器的电路配置1。该电路配置1包括输入端2，在输入端2处，在相线电极3和中线电极4之间存在供电电网的电网电压UN。开关电源5与电路配置1的输入端2相耦合，从而一方面利用相线电极3以及另一方面利用中线电极4，经由开关电源侧的中线电极4′以及还经由电气开关6来对开关电源5进行开关。开关电源5还与控制单元7连接，控制单元7用于控制家用电器的过程，并且能够向控制单元7供给直流供电电压。该控制单元7能够启动继电器12，并且由此驱动与家用电器侧的相线电极3′以及开关电源侧的中线电极4′耦合的电气负载，例如洗衣机的滚筒电机。

根据第三典型实施例，电气开关6被具体实现为双稳态继电器14的一部分。在这种情况下，该双稳态继电器14包括第一线圈17，第一线圈17与电阻器15、二极管16以及能够由操作者致动的按键9串联，并且连接有上述组件的第一线圈17与输入端2并联。另外，继电器14具有第二线圈18，第二线圈18经由驱动器13耦合到控制单元7。两个线圈17、18的任务是启动电气开关6。利用这种电路配置，可以保证开关6的工作位置可以一方面由操作者利用按键9来调整，以及另一方面由控制单元7从系统侧进行调整。显而易见的解决方案是对控制单元7和/或驱动器13和/或第二线圈18进行设计，从而使得可以专门在系统侧将开关从它的闭合位置调整到它的打开位置，从而确保家用电器可以自动关断。所述功能仅仅是用于自动关断而不是用于自动接通。

因此，在家用电器处于接通状态时，控制单元7可以检测按键9的致动，按键9中的与二极管16连接的端子还利用信号线电气连接到控制单元7。

在本实施例中，双稳态继电器14被具体实现为利用直流电流进行操作。这可以利用包括二极管16和电阻器15的电源来实现，该开关电源的任务是将电网电压U_N变换为直流电压。或者，双稳态继电器还可以被具体实现为利用交流电流压进行操作，在这种情况下，不再需要二极管16和电阻器15。

下面将更为详细地说明根据第三典型实施例的电路配置如何工作。如果操作者致动按键9，则电流流过第一线圈17，并且开关6闭合。由于继电器14的双稳态，开关6保持在它的闭合的机械稳定状态。现在，开关电源5具有电网电压UN，以及控制单元7具有直流供电电压。现在可以通过控制单元7来控制和执行家用电器的过程。如果期望的过程结束，则经由驱动器13，由控制单元来控制继电器14，更精确的说，来控制第二线圈18，并且开关6打开。这保证在结束过程后，家用电器不再消耗更多能量。

如果操作者期望中断正在运行的家用电器的过程，则致动按键9，由此按键9的触点闭合，并且电流仅仅被提供给第一线圈。由于开关6已经闭合，所以对线圈17的电流供应不会导致开关6的开关状态发生任何变化。控制单元7监测与按键9链接的信号线，并且被具体实现为使得对于闭合的开关6，记录对按键的致动(采样脉冲)，此后，在完成并记录采样脉冲后，控制单元7经由驱动器13来启动线圈18，并打开开关6，从而断开家用电器与供电电网的连接。因此，在中断家用电器的正在进行的过程中的任何时候，操作者具有这种可能性。

在供电电网侧出线断电的情况下，可以利用双稳态继电器14和机械自保持来保证在电网能量恢复后，能够重启先前中断的过程。

如在其它典型实施例中，控制单元7被具体实现为使得它能够识别家用电器是否已经被操作者主动地关断，在过程结束后自动地关断，或者在供电电网侧出现不期望的断电而被关断。

Claims (8)

1.一种用于操作家用电器的电路配置(1)，所述电路配置(1)具有：

开关电源(5)，用于将供电电网的电网电压(U_N)变换为直流供电电压；

控制单元(7)，用于控制耦合到所述开关电源(5)并能够由所述直流供电电压供电的所述家用电器的过程；以及

按键(9)，利用所述按键，通过闭合电气开关(6)，所述开关电源(5)能够至少间接地耦合到所述供电电网，

其中，所述电气开关(6)具有至少两种机械稳定状态，并且能够通过致动所述按键(9)和/或通过来自所述控制单元(7)的至少间接能量供应，而从一种机械稳定状态转换到另一机械稳定状态，

其特征在于，在所述电路配置(1)中，所述电气开关(6)被分配有与所述按键(9)串联的第一控制元件(8)，具有所分配的第一控制元件(8)的所述电气开关(6)为锁存继电器，以及电气控制元件(10)与所述按键(9)并联并能够由所述控制单元(7)启动。

2.如权利要求1所述的电路配置(1)，其中，所述电气控制元件(10)为三端双向可控硅开关元件。

3.一种用于操作家用电器的电路配置(1)，所述电路配置(1)具有：

开关电源(5)，用于将供电电网的电网电压(U_N)变换为直流供电电压；

控制单元(7)，用于控制耦合到所述开关电源(5)并能够由所述直流供电电压供电的所述家用电器的过程；以及

按键(9)，利用所述按键，通过闭合电气开关(6)，所述开关电源(5)能够至少间接地耦合到所述供电电网，

其中，所述电气开关(6)具有至少两种机械稳定状态，并且能够通过致动所述按键(9)和/或通过来自所述控制单元(7)的至少间接能量供应，而从一种机械稳定状态转换到另一机械稳定状态，

其特征在于，在所述电路配置(1)中，所述电气开关(6)被分配有包括两个线圈(17,18)的双稳态继电器(14)，其中第一线圈(17)与所述按键(9)串联，以及第二线圈(18)至少间接地耦合到所述控制单元(7)。

4.如权利要求3所述的电路配置(1)，其中，驱动器(13)连接在所述控制单元(7)和所述第二线圈(18)之间。

5.如权利要求3或4所述的电路配置(1)，其中，所述双稳态继电器(14)被设计为利用交流电流进行操作。

6.如权利要求3或4所述的电路配置(1)，其中，包括二极管(16)和电阻器(15)的电源连接在所述按键(9)和所述第一线圈(17)之间，以及所述双稳态继电器(14)被设计为利用直流电流进行操作。

7.一种家用电器，具有如权利要求1到6中的一项所述的电路配置。

8.如权利要求7所述的家用电器，所述家用电器为用于处理洗涤事项的家用电器。

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