CN106663553B

CN106663553B - 用于操作继电器的设备、方法、电器以及计算机程序产品

Info

Publication number: CN106663553B
Application number: CN201580036810.5A
Authority: CN
Inventors: 劳伦特·让纳托; 亚历克斯·维罗利; 马西莫·诺斯特罗; 法比奥·安杰利
Original assignee: Electrolux Appliances AB
Current assignee: Electrolux Appliances AB
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: EP2993679B1; AU2015311216A1; US10573476B2; AU2015311216B2; BR112017001856B1; US20170207048A1; EP2993679A1; WO2016034329A1; CN106663553A; BR112017001856A2

Abstract

在操作过程中继电器(1500)的触点可能粘合在一起。可以测量这个状态并且控制器(1100)可以发出处于某一占空比和频率的脉冲宽度调制信号以便使这些继电器触点振动从而使这些继电器触点再次断开。一旦继电器触点断开，该过程结束。可以将这个过程重复一定次数，并且如果不可能成功脱粘，可以产生通知(1160)。同样在一定数量的脱粘循环之后，可以产生信号以指示更换该继电器(1500)。

Description

用于操作继电器的设备、方法、电器以及计算机程序产品

在可靠性是最重要的环境中，经常使用的零件在过去已经被证明为是长期稳定的、并且在长期的基础上是可操作的，而不发生失效。这样的零件在不同供应商制造的市场上通常是可以获得的，可以获得具有不同技术参数以及规格的这些零件，并且因此提供第二来源不是问题。在工业应用中通常使用像那样的零件(例如继电器)。这些零件的可靠性是重要的，并且它们的复杂性必须被保持为基本水平以便保持低水平的成本以及简单的可服务性。

在家用环境中，在必须可靠地并且频繁地转换大量功率的转换应用中通常使用继电器。可以想到洗衣机、洗碗机以及厨房烤箱的应用。厨房环境中的使用领域为在占空比功率控制下的继电器操作。这样的占空比功率控制通常用于控制电加热器，如用于厨房烤箱或灶台，如玻璃陶瓷领域。

然而，使用继电器进行功率转换的已知问题是当触桥关闭时，由于建立起光弧，继电器触点可能彼此粘住，该现象又被称作触点粘合。如果触点根据控制命令的需要粘在一起而并非断开，则由于装置的过载被设计为不能经受长时间大功率的继电器的负载电路转换，所以可能会产生问题。这样，继电器中的粘合触点可以造成巨大损坏并且导致破坏使用粘合触点的电器的主要零件。一旦通过操作继电器的负载电路的线圈的电流被切断并且弹簧力被施加在触点上，导致继电器触点形成的触桥断开，光弧可以在小区域内将触点焊接在一起并且因此阻止触点断开。

在德国公开文件DE 10 2012 011251 A1中讨论了一种具有机电继电器的装置。在继电器的负载电路中，操作车辆的风道中的预热器。当负载电路断开时，测量负载电路中的电压降。如果负载电路没有断开，施加一系列脉冲以断开触桥。打开控制灯以指示故障。

本发明基于的问题是改进家用电器中的继电器的可用性同时延长保养间隔期。

通过本发明的如下方面解决了这个问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于操作烤箱或厨房灶具的加热器的继电器的设备，至少包括：用于激励该继电器的线圈的激励器；用于验证该继电器的负载触点的导电状态以输出验证信号的测量装置；以及被适配成用于根据该验证信号、以60％至90％的占空比控制该激励器的控制器，其中，该激励器根据在17Hz与22Hz之间的预定频率的脉冲宽度调制信号操作该线圈。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于操作烤箱或厨房灶具的加热器的继电器的方法，至少包括：验证该继电器的多个触点是否粘合在一起；以及根据60％至90％的占空比和具有在17Hz至22Hz之间的预定频率的脉冲宽度调制信号操作该继电器以使这些触点脱粘。

根据本发明的第三方面，提供了一种烤箱或厨房灶具的加热器，其包括上述用于操作烤箱或厨房灶具的加热器的继电器的设备。

根据本发明的第四方面，提供了一种存储有计算机可读指令的储存器芯片，其中，当所述计算机可读指令被读取并加载到控制器的存储器中时，这些计算机可读指令致使该控制器将上述方法的步骤作为过程步骤来执行。

有利地，根据本发明的设备的实施例，根据验证信号控制继电器的激励器的占空比。这允许继电器从继电器的正常占空比转换至允许继电器触点以高效方式脱粘的占空比。

有益的是，只要继电器的负载电路的触点粘在一起，根据本实施例对验证信号的依赖允许仅保持脱粘占空比。

有益的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，在错误的转换状态下，当继电器的负载能够被保持为最小时，控制器被适配成用于在有限的时间周期内操作被控制的占空比；并且该时间周期反映在实际中已经被引导的实验结果，这些实验结果已经示出了在特定时间量以及具体的脱粘占空比之后，在大多数情况下，继电器触点脱粘和再次断开。

有利地，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，控制器被适配成用于控制占空比的某些占空比参数，这些占空比参数在测试环境中已经被证明为最佳地使继电器触点脱粘。以这种方式提高了可靠性、减少了维护继电器所需的时间并且延长了继电器的操作使用寿命。

有益的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，激励器以一定频率操作线圈。以此方式，可以根据一定占空比将最佳频率施加于线圈，该占空比允许以最佳方式使继电器触点脱粘。

有益的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，从激励器对继电器的线圈施加具体频率以便最佳地使触点脱粘。以此方式，提供了引起振动的频率，这些振动最佳地使触点表面振动并且以可靠方式中断偶然的焊接连接。

有利的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，在验证信号没有指示负载电路中触桥断开的情况下，控制器则被适配成用于将脱粘时间间隔重复多次。因此，自动脱粘过程被实施，在预定数量循环内更可靠地使触点脱粘，提高了触点脱粘的可能性。

有益的是，不同循环之间提供了延迟或中断以便允许在应用下一个循环之前降低机械应力、相应地热负荷。

有利的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，该设备的计数器对脱粘占空比应用至继电器的循环数量进行计数，如在本情况中，在一定数量的校正措施之后能够提供通知。

有利的是，根据本发明的设备的实施例的进一步发展，作为校正措施，能够产生通知信号或者循环的数量能够被限制为一定的预定义数量。

有利的是，根据依据本发明的方法，验证继电器的触点是否粘合在一起；并且如果粘合在一起，则提供处于一定转换频率的占空比以便使触点脱粘。

有利的是，根据本发明的方法的进一步发展，重复继电器被暴露于脱粘占空比的一定时间周期以便确保使继电器触点脱粘或者以便提供若干遍，以防第一遍不能成功使继电器触点脱粘。

有益的是，不同遍之间提供了延迟以便允许多余的机械应力或热应力消失。

有利地，根据本发明的方法的实施例的进一步发展，计数五遍，并且如果在这种情况下，继电器触点没有断开，则产生通知信号以便通知操作者需要维护动作来相应地切断负载电路的功率以免负载过载。

有利地，根据本发明的方法的实施例的进一步发展，为占空比保持某些参数，频率被施加于线圈并且因此施加于触桥的继电器触点以及占空比以便根据本发明将方法的效果最大化，同时最大程度地保护电路以及负载。

有利的是，根据本发明的方法的实施例的进一步发展，对某一继电器成功脱粘的次数进行计数并且在已经成功完成了预定数量的脱粘循环之后，产生更换信号以便提供对继电器的更换。

以此方式，有益的是，能够及时防止继电器的完全失效并且可以保养继电器，不会导致内置该设备的装置失效。

有益的是，因为这样的家用电器技术可靠、简单且易于制造，所以根据本发明的家用电器包括用于操作继电器的设备。

有益的是，根据本发明的计算机程序产品将允许通过简单地更新控制器的参数来保养本领域中的装置，同时能够允许该设备容易适配于不同的继电器。

随后，将基于附图中示出的多个实例来进一步解释本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的基础设备，

图2给出了用于脱粘的占空比的实例，

图3给出了多个脱粘循环以及它们之间的延迟的实例，并且

图4给出了根据本发明的方法的实例。

如图1所示，根据本发明的设备的优选实施例的基本构型包括这个图中描绘的最小数量的部件。例如，具有连接至负载1600的电源1700，该负载是通过继电器1500转换的负载电路的一部分，该负载电路在触点1530与1540处连接至该继电器。负载电路同样包含测量装置1800，该测量装置收集负载电路的特性并且根据检测到的结果、相应地负载电路的特性来产生验证信号1810。

参考号1710指代电路。继电器1500(例如，通常可用的零件)包括以以下方式由弹簧支承的磁线圈，如果没有激励该线圈，这发生在触点1510和1520上，则关闭由继电器转换的负载电路的触点1530和1540之间的电路1710的触桥断开。然而，还有一旦被去激励就闭合触桥的继电器，并且因此可以相应地适配该设备的电路设计。

设备1000还包括通过控制电路的电源线1120和1130控制继电器1500的磁线圈的激励的控制器1100。有益的是，为控制器1100提供设备1800的验证信号1810并且因此能够通知负载电路1710的特性。控制器1100可以包括可负载的储存器1150并且控制控制器的运行，该存储器例如具有指令和参数。具体地，可以通过存储在储存器1150中的程序来控制继电器1500的转换特性。

还示出了包括用于存储指令和代码1810的储存器芯片等的计算机程序产品1800。可以将这样的计算机程序产品插入控制器或将其有线或无线连接以便与控制器1100的储存器1150通信并且给控制器提供适合的指令或例如收集存储在控制器中的信息。

在常见的操作情况中，将会闭合负载电路，这意味着闭合继电器的触点1530和1540之间的触桥。装置1800测量负载电路的特性并且检测负载电路是闭合的并且检测一旦电源1700连接上并且是可操作的，电流就正流经该负载。负载电流的状态通过验证线1810传达至控制器1100。根据需要，控制器可以将继电器1500的线圈去激励以便引起该继电器将触点1530与1540之间的触桥断开。

如上所述，还可以反向操作。装置1800检测负载电路的参数，并且如果负载电路1710断开，对应的参数被传达至控制器1100。然而，在继电器1500的触桥的多个断开和闭合周期的过程中，由于当转换时形成光弧，继电器榫舌上的触点可能彼此焊接，一种被称为粘合的现象。在这种情况下，如果负载电路断开，控制器1100将会对继电器1500指示相应活动。但是，弹簧负载不足以断开继电器触点。在这种情况下，装置1800没有测量对应的参数(相应地电压降)或对应的参数，并且通过验证线1810将会向控制器1100通知对应的结果。如果情况是这样，根据某一占空比，控制器1100将会有益地通过线1120和1130激励继电器的线圈从而在继电器触点上引起振动。

具体地，通过对于触点转换20Hz的频率可以应用大约80％的占空比以便使触点脱粘。一旦被应用持续优选一秒的时间周期，这个频率已经被证明适于所述功率循环。然而，具有能够想到的参数范围，如占空比可以优选地在60％与90％之间、更优选地在70％与85％之间或精确地为80％。

另一方面，可以应用频率为15Hz至25Hz或优选地为17Hz至22Hz或最优选地为20Hz的脉冲宽度调制信号。发明者已经观察到通过应用这样的脱粘占空比持续一秒钟的周期，可以高效地实现脱粘。另一方面，该周期可以优选地是1.5秒、或更优选地是2秒、但是最优选地是1秒。

控制器1100可以包括以硬件或软件或固件实现的、对脱粘循环进行计数的计数器。

这里作为脱粘循环，将会定义操作占空比功率控制持续例如1秒钟或80％占空比的相当操作、脉冲宽度调制20Hz持续预定时间周期。在应用这个脱粘循环的情况下，如果触点将断开，装置1800会检测到这种情况并且对应的参数会通过验证线1810被传达。在这种情况下，优选地不会采取进一步的动作。另一方面，如果触点仍然是闭合的，控制器可以例如在一定延迟后应用另一个脱粘循环以便允许重新建立机械应力以及热应力。这样的延迟可以优选地为在2秒范围内。

有益的是，如果继电器触点在脱粘以及重新应用这样的脱粘循环之后没有断开，可以重复这个程序直到优选地完成5个循环。然后，如果触点仍然没有断开，则可以产生信号以便通知使用者替换继电器。另一方面，如果能够成功使触点脱粘，可以对成功使继电器触点脱粘的次数进行计数；并且一旦达到了一定次数，控制器1000可以产生通知以便实现例如替换继电器1500。这里，一旦设备不可操作时，继电器可以被替换，并且因此在设备操作过程中没有造成缺陷。

有益的是，该设备可以内置于家用电器中以便控制例如烤箱或厨房灶具的加热器。在正常运行期间，控制器1100可以根据占空比操作加热器以便例如控制加热器的加热功率。

图2示出了根据本发明的优选实施例的脱粘循环的实例。图表2000示出了没有施加功率的初始状态2050以及同样没有供给功率的最终状态2200。一旦到达阶段2100，例如当已经检测到设备中存在错误触点断开-闭合状态时，控制器可以在时间周期2500内启动脱粘循环。在这种情况下，有益的是，继电器的触点在脉冲宽度调制频率为20Hz并且占空比为80％的情况下是振动的。示出了峰2110、2150以及2170，后面是相应的谷2115、2155以及2175。相应地，对应于占空比，在宽度上，谷远小于峰。测试中已经显示具有这种脉冲宽度调制频率的这种占空比适于高效地使所讨论的继电器的触点脱粘。然而，不同时间周期内不同的频率以及不同的占空比也可以足以执行该任务。

有益的是，应用脱粘占空比的周期是1秒。该周期还可以优选地根据需要为1.5秒或2秒。然而，应考虑到的是，在这样的占空比和使用这样的频率的操作使继电器中的电路以及线圈受到热应力以及机械应力，因此而脱粘。因此，应注意继电器不要过载。能够重复应用于继电器的周期、相应地占空比，以防1秒之后检测到继电器触点扔未断开。

如图3所示，可以逐个执行具有周期2500的多个脱粘循环。图表3000示出了初始阶段3100以及脱粘循环3110、3120以及3130之间的继电器。

有益的是，可以执行数量为五的脱粘循环，在这些循环内优选地保持了80％的占空比并且控制器施加了20Hz的脉冲宽度调制频率。

有益的是，可以执行五个这样的脱粘循环以便有效地使继电器触点脱粘。测试结果已经显示，如果已经进行了五次尝试之后，触点没有发生脱粘，优选地应替换该继电器。

如图4所示，根据本发明实施例的用于操作继电器的方法在继电器4100的激励器关闭状态下开始并且进行至判定继电器触点是否粘合的询问4200。如果在4210没有粘合，方法4000在4500停止。另一方面，如果继电器触点在4220被判定为粘合，则在4300实现继电器的振动。通过控制继电器处于80％的占空比并且将20Hz的脉冲宽度调制频率施加于继电器的控制电路，优选地引起那些振动以引起触点闭合负载电路并且粘合断开。如果继电器触点在4250仍然没有断开，则这再一次在4200进行判定。在4300，询问判定该循环是否已经被重复五次。可以根据应用以及继电器选择任一其他预定数量代替五。如果在4320已经重复五次，则在4400可以产生错误信号，该错误信号可以给使用者产生光书面信息形式或其他任何信号(例如，移动装置的无线通信)形式的指示。

参考符号清单

1000 设备

1100 控制器

1160 错误信号

1110 指示器

1120，1130 控制线

1500 继电器

1540，1530 继电器触点

1520，1510 控制电路的继电器触点

1710 负载电路

1600 负载

1500 继电器

1540，1530 负载电路的继电器触点

1800 测量装置

1810 验证信号线

1150 控制器的存储器

1800 计算机程序产品

1810 程序代码

1820 存储器装置

2000 脱粘循环的图表

2050 初始阶段

2200 最后阶段

2100 脱粘占空比的开始

2110，2150，2170

脉冲宽度调制信号的峰

2150，2155，2175

脉冲宽度调制信号的谷

2500 脱粘循环的周期的持续时间

3000 多个脱粘循环的图表

3100 初始阶段

3110 占空比之间的第一延迟

3120 占空比之间的第二延迟

3130 最后阶段

4000 方法

4100，4200，4300，4250，4400，4500

方法步骤

4210，4220，4310，4320

决策分支

Claims

1.用于操作烤箱或厨房灶具的加热器的继电器(1500)的设备(1000)，至少包括：

-用于激励该继电器(1500)的线圈(1510，1520)的激励器；

-用于验证该继电器(1500)的负载触点(1530，1540)的导电状态以输出验证信号(1810)的测量装置(1800)；

-被适配成用于根据该验证信号(1810)、以60％至90％的占空比控制该激励器的控制器(1100)，

其中，该激励器根据在17Hz与22Hz之间的预定频率的脉冲宽度调制信号操作该线圈。

2.根据权利要求1所述的设备(1000)，其中，该测量装置(1800)根据开关状态发射控制信号作为验证信号(1810)，并且该控制器(1100)被适配成用于控制该占空比持续预定时间量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1000)，其中，该控制器被适配成用于应用70％至85％。

4.根据权利要求1或2所述的设备(1000)，其中，该控制器被适配成用于应用80％的占空比。

5.根据权利要求1所述的设备(1000)，其中，该频率为20Hz。

6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的设备(1000)，其中，该控制器(1100)被适配成用于在其之间具有至少一个延迟(3110，3120)的多个时间周期(2500)内根据该验证信号(1810)控制该占空比。

7.根据权利要求6所述的设备(1000)，进一步包括用于对周期(2500)的数量进行计数的计数器。

8.根据权利要求7所述的设备(1000)，其中，这些周期的预定数量是五，并且在该计数器到达五之后，该占空比停止并且产生通知信号(1160)以提供指示(1110)。

9.用于操作烤箱或厨房灶具的加热器的继电器的方法(4000)，至少包括：

-验证(4200)该继电器的多个触点是否粘合在一起；

-根据60％至90％的占空比和具有在17Hz至22Hz之间的预定频率的脉冲宽度调制信号操作(4300)该继电器以使这些触点(1530，1540)脱粘。

10.根据权利要求9所述的方法(4000)，其中，这些步骤被多次重复，这些次数之间具有延迟。

11.根据权利要求9所述的方法(4000)，其中，这些步骤最多被重复五次并且在那之后产生通知信号。

12.根据权利要求10所述的方法(4000)，其中，这些步骤最多被重复五次并且在那之后产生通知信号。

13.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟在2秒的范围内和/或该占空比为70％至90％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

14.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟在2秒的范围内和/或该占空比为70％至85％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

15.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟在2秒的范围内和/或该占空比为80％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

16.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为1.5秒和/或该占空比为70％至90％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

17.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为1.5秒和/或该占空比为70％至85％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

18.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为1.5秒和/或该占空比为80％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

19.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为2秒和/或该占空比为70％至90％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

20.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为2秒和/或该占空比为70％至85％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

21.根据权利要求10或12所述的方法，其中，该延迟为2秒和/或该占空比为80％；和/或其中，该脉冲宽度调制信号的频率为20Hz。

22.根据权利要求13所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

23.根据权利要求14所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

24.根据权利要求15所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

25.根据权利要求16所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

26.根据权利要求17所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

27.根据权利要求18所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

28.根据权利要求19所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

29.根据权利要求20所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

30.根据权利要求21所述的方法，其中，对成功使这些继电器触点脱粘的次数进行计数并且在预定数量之后产生通知。

31.包括根据权利要求1至8中任一项所述的设备的烤箱或厨房灶具的加热器。

32.存储有计算机可读指令的储存器芯片，其中，当所述计算机可读指令被读取并加载到控制器(1100)的存储器(1150)中时，这些计算机可读指令致使该控制器将权利要求9至30中任一项所述的方法步骤作为过程步骤来执行。