CN103988275A - 用于识别开关状态的电路装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于识别开关状态的电路装置包括：第一节点，所述第一节点能够和电网的一相连接；第三节点；微控制器。在此，一个开关设置在第一节点和第三节点之间。一个电阻与所述开关并联在第一节点和第三节点之间。微控制器的连接端与第三节点连接。所述微控制器被编程用于将施加在连接端处的电压与参考电压相比较，并依据该比较来确定所述开关是断开还是闭合的。

Description

用于识别开关状态的电路装置和方法

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1所述的用于识别开关状态的电路装置、一种根据专利权利要求7所述的具有这种电路装置的电设备、以及一种根据专利权利要求8所述的用于识别开关状态的方法。

背景技术

已知的是，给电设备设置开关，以便开通以及关断该设备。持续供电的电设备也是已知的，该电设备在关断的状态下也获得电能。已知的是，给这种电设备配备用于识别开关的开关状态的装置。这种识别可以例如间接通过施加在三端双向可控硅开关上的电压或者直接通过由开关发送的信号实现。在所有这些解决方案中，需要自身设置的电的和电子的构件以及部件用于识别开关状态。也已知的是，将开关并联电阻，以便持续给电子器件供电，例如在机器具有重新启动保护和电流限制装置的情况下在碳刷设备处。

发明内容

因此本发明的任务在于，提出一种用于识别开关状态的改进的电路装置。此任务通过具有权利要求1所述特征的电路装置解决。本发明的另一任务是，提供具有这种电路装置的电设备。此任务通过具有权利要求7所述特征的电设备解决。本发明的另一任务在于，提出一种用于识别开关状态的方法。此任务通过具有权利要求8所述特征的方法解决。优选的改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于识别开关状态的电路装置包括：第一节点，该第一节点可以与电网的一相连接；第三节点；微控制器。在此，在第一节点与第三节点之间设有一个开关。一个电阻与所述开关并联在第一节点与第三节点之间。微控制器的连接端与第三节点连接。所述微控制器被编程用于将施加在所述连接端上的电压与参考电压作比较并且根据该比较来确定：开关是断开还是闭合的。有利地，开关状态的识别在这种电路装置中可以通过微控制器实现，而不需要设置附加的电子构造元件。由此，所述电路装置有利地制造成本特别低。

在电路装置的改进方案中，微控制器具有模拟数字转换器，其中，参考电压用作该模拟数字转换器的参考值。在这里，微控制器被编程用于借助于模拟数字转换器来数字化施加在连接端上的电压，以便获得数字值。在此，微控制器还被编程用于依据所述数字值来确定：开关是断开还是闭合的。有利的是，在微控制器中本来存在的模拟数字转换器于是被用于识别开关状态。

在电路装置特别优选的实施方式中，微控制器的连接端是该微控制器的电压供给连接端。有利的是，为了识别开关状态于是不需要微控制器的其他连接端、特别是不需要微控制器的输入输出连接端。

同样优选地，参考电压是微控制器的内部参考电压。于是有利地不需要从外部给微控制器提供参考电压，由此简化了电路装置的结构。

在电路装置的改进方案中，所述电路装置具有第二节点，该第二节点可以与电网的中性线连接。在此，电路装置还具有第七节点，该第七节点可以与接地电位连接。在此，齐纳二极管的阳极与第七节点连接，并且齐纳二极管的阴极与第三节点连接。此外，在第三节点与第七节点之间设有一个电容器。此外，微控制器的接地连接端与第七节点连接。此外，一个电阻和一个二极管串联在第七节点与第二节点之间。有利的是，电路装置于是可以在第三节点处为随后的电路部分提供供给直流电压。

在电路装置附加的改进方案中，在第三节点与第二节点之间串联一个三端双向可控硅开关和一个电动机。在此，微控制器被构造用于切换所述三端双向可控硅开关。有利地，微控制器和三端双向可控硅开关于是可以借助于控制相位角来控制所述电动机以便调节或者控制功率。

根据本发明的电设备具有上述类型的电路装置。有利地，电设备于是可以识别开关的开关状态，而不需要为此具有附加的构件。

根据本发明的用于识别开关状态的方法具有以下步骤：求得电压值与参考电压之间的比例；如果所述比例低于规定的阈值，则识别出开关是断开的；如果所述比例未低于规定的阈值，则识别出开关是闭合的。有利地，所述方法可以通过微控制器实施。

在所述方法的改进方案中，所述比例通过电压值的数字化来求得，其中，参考电压用作用于所述数字化的参考值。有利地，数字信号于是可以轻易地再处理。

在所述方法的适宜的实施方式中，借助于微控制器的电压供给连接端来检测电压值。有利地，为了执行所述方法除了微控制器之外于是不需要其他电子构造元件。

附图说明

依据所属附图将更详细地阐述本发明。附图示出：

图1：用于识别开关状态的电路装置。

具体实施方式

图1示出了电路装置100的电路图。电路装置100可以例如在电设备中使用，以便识别出该电设备的开关的开关状态。电设备可以例如是电动工具、例如钻机或者角磨机。

电路装置100具有第一电路节点110和第二电路节点120。节点110、120设置用于与交流电网连接。在这里，第一节点110与电网的一个相(L)连接并且第二节点120与交流电网的中性线(N)连接，或者反过来。

电路装置100的第一节点110与电路装置100的随后第三节点130之间设有开关200。开关200可以闭合，以便使得第一节点110与第三节点130导通地连接。开关200可以断开，以便使得第一节点110与第三节点130之间的直接连接中断。开关200可以例如是电设备的电源开关，在该电设备中设有电路装置100。

一备用导线210与开关200并联，在该备用导线中设有一备用电阻220。由此，备用导线210和备用电阻220同样设置在第一节点110与第三节点130之间。备用导线210用于，使在其中设有电路装置100的电子器件在关断状态下(也就是在开关200断开的情况下)也被供给电压。在关断状态下也进行的这种电压供给在配备有持续供电的电子器件的多种电设备中是必需的。所述备用电阻220可以用于，在电设备的关断状态下限制电流。此外，在备用导线210中设置的备用电阻220用于探测所述开关200的开关状态，如下所述。

在电路装置100的第二节点120与随后的电路部分之间同样可以设置一开关。设置在第二节点120与随后的电路部分之间的开关可以如此与开关200耦合，使得所述两个开关总是具有统一的开关状态。然而，设置在电路装置100的第二节点120与随后的电路部分之间的开关可以取消，如图1中所示的例子那样。

电路装置100具有电源300，该电源用于在第三节点130上产生供给直流电压。该供给直流电压可以被其中设有电路装置100的电设备使用，用于给其他电路和构件供电。

电源300具有第七电路节点170，该第七电路节点与接地电位190连接。在第三节点130与第七节点170之间设有齐纳二极管310。在此，齐纳二极管310的阳极311与第七节点170连接。齐纳二极管310的阴极312与第三节点130连接。此外，在第三节点130与第七节点170之间设有电容器320。也就是电容器320和齐纳二极管310并联。电容器320可以例如是电解电容器(ELKO)。此外，在第七节点170与第二节点120之间设置包括电阻330和二极管340的串联电路。在此，二极管340的阳极341朝着第七节点170的方向取向，而二极管340的阴极342朝着第二节点120取向。在图1所示实施例中，电阻330设置在第七节点170与第八节点180之间。二极管340设置在第八节点180与第二节点120之间。然而，电阻330和二极管340的串联顺序可以调换。

电源300的二极管340引起了，电容器320仅在第一节点110与第二节点120之间施加的交流电压的半波期间充电。在第一节点110与第二节点120之间施加的交流电压的每第二个半波期间二极管340截止。电阻330用作电流限制。齐纳二极管310限制了最大电压，电容器320被充到该最大电压。为此，齐纳二极管310的击穿电压可以例如为5.1V。

此外，在图1所示实施例中，电路装置100包括电动机400，该电动机可以借助于三端双向可控硅开关430控制。电动机400可以是电设备(例如钻机)的电动机。三端双向可控硅开关430和电动机400串联。在图1所示实施例中，三端双向可控硅开关430设置在电路装置的第三节点130与第四节点140之间。在此，三端双向可控硅开关430的第一电极431与第三节点130连接。三端双向可控硅开关430的第二电极432与第四节点140连接。电动机400设置在第四节点140与第二节点120之间。在图1中示出了包括电动机400、第一线圈410和第二线圈420的串联电路。在此，第一线圈410设置在电路装置100的第四节点140与第五节点150之间。电动机400设置在电路装置100的第五节点150与第六节点160之间。第二线圈420设置在第六节点160与第二节点120之间。

此外，电路装置100包括微控制器500。在图1所示实例中，微控制器500具有连接端501、接地连接端502和控制连接端503。接地连接端502与第七节点170进而与接地电位190连接。控制连接端503与三端双向可控硅开关430的控制电极433连接。连接端501与电路装置100的第三节点130连接。

微控制器500可以通过控制连接端503和三端双向可控硅开关430的控制电极433使三端的双向可控硅开关430在导通状态下接通在第一电极431与第二电极432之间。微控制器500利用这种状态来借助于控制相位角来控制所述电动机400并且调节或者控制所述电动机400的功率。

优选地，微控制器500的连接端501是微控制器500的电压供给连接端。由此，微控制器500通过所述连接端501供给能量。根据本发明，微控制器500也通过施加在其连接端501上的电压来识别：开关200是断开还是闭合的。

如果电路装置100的开关200断开，则施加在电路装置100的第一节点110上的电压的一部分在备用电阻220上下降。由此得出，施加在电路装置100的第三节点130上的电压小于施加在电路装置100的第一节点110上的电压。然而如果电路装置100的开关200闭合，则备用电阻220短路，从而实际上没有电压在备用电阻220上下降。在这种情况下，施加在第三节点130上的电压很大程度上相当于施加在电路装置100的第一节点110上的电压并且大于在开关200断开时施加在第三节点130上的电压。

微控制器500具有内部参考电压。此外，微控制器500具有这样的可能性：借助于模拟数字转换器将施加在所述微控制器的连接端501上的电压的电压值进行数字化，并且将微控制器500的内部参考电压在此用作参考值。这种方式例如在微芯的小册子“AN1072的操作说明”中描述。通过微控制器500的模拟数字转换器提供的数字值于是得出施加在微控制器500的连接端501上的电压的大小相对于参考电压大小的比例。参考电压的实际值在这不重要，只要参考电压是恒定、小于施加在连接端501上的电压并且大于接地电位。

通过微控制器500的模拟数字转换器提供的数字值具有不同的值，根据开关200是断开还是闭合而定。如果开关200闭合，则连接端501上的电压与微控制器500的参考电压之间的比例变大并且所述数字值具有高的值。如果开关200断开，则施加在微控制器500的连接端501上的电压相对于微控制器500的参考电压之间的比例变小并且所述数字值具有小的值。微控制器500将所述数字值与存储在微控制器500中的阈值作比较。如果所述数字值小于规定的阈值，则微控制器500得出这样的结论：开关200是断开的。否则，微控制器500得出这样的结论：开关200是闭合的。

电路装置100的特别的优点在于，为了识别开关200的状态不需要微控制器500附加的构件和附加的连接端。也不需要电路装置100的所有构件都具有用于识别开关200的状态的可能性以运行具有电路装置100的电设备。微控制器500的连接端501本来就必须与电路装置100的第三节点130连接，以便给微控制器500供给电压。根据本发明能够仅通过微控制器500的适当编程来附加地识别开关200的状态。

微控制器500可以利用开关200的状态的信息，例如用于实现在其中设有电路装置100的电设备的重新启动保护。

Claims (10)

1.一种用于识别开关状态的电路装置(100)，具有：

-第一节点(110)，所述第一节点能够与电网的一个相连接；

-第三节点(130)；

-微控制器(500)；

-其中，在所述第一节点(110)与所述第三节点(130)之间设有一开关(200)；

-其中，一电阻(220)与所述开关(200)并联地设置在所述第一节点(110)与所述第三节点(130)之间；

-其中，所述微控制器(500)的连接端(501)与所述第三节点(130)连接；

-其中，所述微控制器(500)被编程用于将施加在所述连接端(501)上的电压与参考电压作比较，并且根据这个比较来确定：所述开关(200)是断开还是闭合的。

2.根据权利要求1所述的电路装置(100)，

-其中，所述微控制器(500)具有一模拟数字转换器；

-其中，所述参考电压用作所述模拟数字转换器的参考值；

-其中，所述微控制器(500)被编程用于借助于所述模拟数字转换器将施加在所述连接端(501)上的电压进行数字化，以便获得数字值；

-其中，所述微控制器(500)还被编程用于依据所述数字值来确定：所述开关(200)是断开还是闭合的。

3.根据上述权利要求之一所述的电路装置(100)，其中，所述连接端(501)是所述微控制器(500)的电压供给连接端。

4.根据上述权利要求之一所述的电路装置(100)，其中，所述参考电压是所述微控制器(500)的内部参考电压。

5.根据上述权利要求之一所述的电路装置(100)，

-其中，所述电路装置(100)具有第二节点(120)，所述第二节点能够与电网的中性线连接；

-其中，所述电路装置(100)具有第七节点(170)，所述第七节点与接地电位(190)连接；

-其中，齐纳二极管(310)的阳极(311)与所述第七节点(170)连接，并且所述齐纳二极管(310)的阴极(312)与所述第三节点(130)连接；

-其中，一电容器(320)设置在所述第三节点(130)与所述第七节点(170)之间；

-其中，所述微控制器(500)的接地连接端(502)与所述第七节点(170)连接；

-其中，一电阻(330)和一二极管(340)串联在所述第七节点(170)与所述第二节点(120)之间。

6.根据权利要求5所述的电路装置(100)，

-其中，在所述第三节点(130)与所述第二节点(120)之间串联一三端双向可控硅开关(430)和一电动机(400)；

-其中，所述微控制器(500)构造用于切换所述三端双向可控硅开关(430)。

7.一种电设备，其具有根据上述权利要求之一所述的电路装置(100)。

8.一种用于识别开关状态的方法，所述方法具有以下步骤：

-求得电压值与参考电压之间的比例；

-如果所述比例低于规定的阈值，则识别出所述开关(200)是断开的；

-如果所述比例未低于规定的阈值，则识别出所述开关(200)是闭合的。

9.根据权利要求8所述的方法，

-其中，通过数字化所述电压值来求得所述比例；

-其中，所述参考电压用作用于所述数字化的参考值。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述电压值借助于微控制器(500)的电压供给连接端(501)检测。