CN108571451B - 尤其是用于泵设备的控制和调节电子元件的、具有多功能的输入端的电路装置 - Google Patents

尤其是用于泵设备的控制和调节电子元件的、具有多功能的输入端的电路装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电路装置(1),所述电路装置用于建筑设备的控制器、特别是用于泵设备的控制和调节电子装置,所述电路装置用于处理器件(31、32、33、34、35)的输出信号(UE、IE、UT、UPWM、U1W),所述电路装置具有多功能的输入端(2),所述多功能的输入端包括两个用于连接器件(31、32、33、34、35)的连接端(2a、2b)。所述电路装置能在至少两种不同的模式中运行,并且在所述输入端(2)上能连接至少三种不同的带有不同种类输出信号的器件类型。在此,存在输入端(2)的内部线路,该内部线路具有至少一个可控的开关用于根据所连接的器件类型来改变所述内部线路。

Description

尤其是用于泵设备的控制和调节电子元件的、具有多功能的 输入端的电路装置
技术领域
本发明涉及一种用于建筑设备的控制器的、尤其是用于泵设备的控制和调节电子元件的电路装置,所述电路装置用于处理器件的输出信号,所述电路装置具有多功能输入端,该多功能输入端包括两个用于连接器件的连接端。本发明尤其是涉及用于将不同传感器类型的不同传感器与控制器连接的输入端。此外,本发明涉及一种用于确定哪个器件类型连接到电路装置上的方法。
背景技术
建筑自动化系统的控制器通常具有控制或调节功能,其依赖于特定的传感器的测量信号或建筑自动化系统的其它器件(例如上一级控制部件)的外部的控制信号(例如作为额定值)。所述传感器或所述其它器件于是相应地与控制器连接并且提供相应的输出信号,该输出信号在传感器的情况下是测量信号,而在其它器件的情况下一般是控制信号。
所述传感器例如可以是压力或差压传感器、体积流量传感器、温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、振动传感器、电流传感器、转速传感器或其它任意的传感器。
用于加热、冷却或饮用水系统的现代的离心泵设备具有控制和调节电子装置,其能够以多种不同的调节类型运行并且对此需要多个不同的传感器。例如温差调节要求连接两个温度传感器,如果在泵中未已集成有一个温度传感器的话。其它的调节类型例如压差调节或体积流量调节需要其它的输入端信号,以便获得外部的建筑控制技术的额定值。
为了能够在设计具有相应的输入端、尤其是控制输入端的控制器时考虑和确保很多种不同的传感器类型,使得不同的传感器类型实际上也可应用于、即可兼容于特定的控制器,存在标准例如DIN IEC60381-1或DIN IEC 60381-2,这些标准限定传感器和其它控制器的模拟的电输出信号的值范围。在此,输出例如在0V-10V范围内的模拟电压信号或例如在4mA-20mA范围内的模拟电流信号的传感器类型通常是已知的。这些信号类型也被称作标准电流信号或标准电压信号。
输出标准电流信号或标准电压信号的器件类型是有源的器件或传感器,即它们不必由控制器供应电流或电压。此外存在无源的传感器,在这些无源的传感器中需要相应的供给电压或供给电流。例如在所谓的电阻温度计(热敏电阻)中是这种情况,所述电阻温度计的电阻与环境温度相关地变化。示例是负温度系数热敏电阻器(NTC)、正温度系数热敏电阻器(PTC)或铂电阻温度传感器(PT1000)。待确定的温度在此借助于相应的电阻温度计的特性曲线经由电阻测量确定。
用于加热、冷却或饮用水系统的离心泵设备的控制和调节电子元件通常具有模拟的0V-10V或4mA-20mA输入端。如果在此必须连接温度传感器,则这需要使用附加的变换器,该变换器将温度测量信号例如转变为4-20mA的值。
前述的器件类型提供模拟的测量信号。此外存在提供数字的测量信号的器件。在此作为示例列举这样的器件,其输出信号是具有特定的频率和幅值的矩形信号,其中,占空比(即在一个周期内高电平与低电平在时间上的比值)给出在0%和100%之间的值。然而,由于技术原因最大值100%和最小值0%不能实现。一种另外的数字传感器类型是所谓的单总线传感器,该单总线传感器具有用于串行发送和用于串行接收数字数据的数据端口并且经由该数据端口也供应供给电压。
为了能够将不同的传感器和器件类型连接到建筑自动化系统的控制器上,通常对于每个信号类型、即电压信号、电流信号、热敏电阻电压、PWM、单总线数据在控制器中需要并且设有自身的连接端子。如果应连接超过一种特定类型的器件/传感器,则相应地必须存在多个连接端子。因此,在总体上需要相对大数量的连接端子,以便确保在传感器和外部的控制器的连接可能性方面尽可能大的灵活性。
但各连接端子分别需要相应的结构空间,使得控制器的连接区域是相对大的。此外,由于多种连接可能性得到连接端子混淆的危险。这不仅可能导致在控制器中的功能性故障,也可能导致所连接的传感器/器件的损坏或毁坏或者导致控制器的与相应的连接端子连接的电子部件的损坏或毁坏。
发明内容
因此,本发明的任务在于,提供一种用于建筑设备的控制器的电路装置,所述电路装置能实现连接多种不同的器件类型的器件、但同时将用于该可连接性的结构空间需求降低到最小程度,并且排除了传感器或器件连接到错误的连接端子上的危险。此外,本发明的任务在于提供一种方法、尤其是一种按本发明的电路装置的应用,该方法允许确定哪种器件类型连接到电路装置上。
所述任务通过一种根据本发明的电路装置来解决。有利的扩展方案在优选实施方式中得到并且在下面进行说明。
根据本发明建议一种用于建筑设备的控制器、尤其是用于泵设备的控制和调节单元的电路装置,所述电路装置用于处理器件的输出信号,所述电路装置具有多功能输入端并且可在至少两种不同的模式中运行,所述输入端包括两个用于连接器件的连接端。在输入端上可连接有至少三种具有不同类型输出信号的不同的器件类型,其中,电路装置具有输入端的内部线路,该内部线路具有至少一个可控的开关,用于根据连接的器件类型改变内部线路,并且模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端上能连接电阻温度计,并且在该模式中能利用开关接通的电流源与输入端连接,所述电流源用于给电阻温度计馈送测量电流并且用于产生作为输出信号的电压信号,并且模数转换器与输入端连接,以便测量在电阻温度计上的电压。
通过按本发明的电路装置不再需要为每个不同的器件类型在控制器上设置一个自身的输入端。输入端的数量可以减少为所述一个多功能输入端或可选地多个所述输入端,使得对于使输入端可接近的连接端子的结构空间需求降低到最小并且排除混淆连接端子的可能性。
所述可连接的器件可以是以其输出信号形成测量信号的传感器或者是以其输出信号为控制信号的例如建筑控制技术系统的另外的外部控制器,所述外部控制器以其输出信号例如将一个额定值发送给控制器。
多功能输入端优选仅由两个连接端构成,使得待连接的器件仅可经由两个线或导线连接。在此一个连接端适宜地接地,而实际的输出信号经由另一个连接端传递。多功能输入端的内部线路根据与器件类型相关的结构将输出信号导向电路装置的其它部件,以便使其可符合目的地使用。
根据一种实施变型方案,电路装置可以在至少三种不同的模式中运行,在这些模式中在输入端上可连接至少三种不同的器件类型,其中,内部线路具有超过一个可控的开关,以便根据连接的器件类型改变其配置。
优选地,电路装置可在其中运行的一个模式是电压模式,在该电压模式中在输入端上可连接以电压信号作为输出信号的器件,其中,模数转换器与输入端连接,以便检测电压信号。由此,模数转换器构成按本发明的电路装置的一部分。该模数转换器处理在输入端上施加的电压信号,其方式为:所述模数转换器使该电压信号数字化并且使其可用于在数字控制或调节中进一步处理。
原则上,模数转换器可直接与多功能输入端连接。但有意义的是,在模数转换器上游设有低通滤波器,以便抑制测量噪音。附加地,可将低通滤波器的输出电压限制于模数转换器的最大输入电压,以便保护该模数转换器防止过压。此外有利的是,在模数转换器和输入端之间、尤其是在低通滤波器和输入端之间设有分压器,以便使电压信号适配于模数转换器的测量范围。低通滤波器和分压器于是也构成电路装置的组成部分。
所述电压信号可以是标准电压信号,例如用于0V-5V、0-10V、1V-5V、2V至0V或者-10V至+10V的电压范围。在电压模式中的所述器件可以是传感器,其中,所述输出信号构成测量信号,或者在电压模式中的所述器件可以是外部的控制器,其中,输出信号构成控制信号、尤其是用于预定额定值的控制信号。
附加地或替选地,电路装置可在其中运行的一个模式是电流模式,在该电流模式中在输入端上可连接以电流信号作为输出信号的器件,并且在该电流模式中可利用开关接通的负载电阻将所述输入端接地,并且模数转换器与输入端连接,以便检测在负载电阻上的电压降。如同负载电阻和开关那样,模数转换器在此也构成按本发明的电路装置的一部分。
经由在此可控的开关可以将负载电阻选择性地接通或断开,其中,接通意味着接地,使得该负载电阻变得在电气方面起作用。反之,断开使负载电阻不起作用。接地可以直接或间接地经由至少一个另外的电气或电子构件实现。所述开关可以是可控的半导体开关、例如晶体管、尤其是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
经由输入端过来的电流信号通过负载电阻流至接地线并且因而在负载电阻上产生电压降。所述电压降由模数转换器测得。由此,所述模数转换器处理在输入端上施加的电压信号,其方式为:所述模数转换器使该电压信号数字化并且使其可用于在数字控制和调节中进一步处理。适宜地,所述模数转换器(连同其通过低通滤波器和分压器的可选的布线在内)在此与使用在电压模式中的模数转换器相同。
在一种实施变型方案中,按本发明的电路装置替选地可在电压模式和电流模式中运行,根据该实施变型方案有利的是,两种模式的两个模数转换器通过同一个模数转换器构成。由此减小电路装置的构件数量、结构空间和复杂度。
有利地,负载电阻仅在电流模式中有效,因为该负载电阻在另一个模式中会引起分析失真。
所述电流信号可以是标准电流信号,例如用于0-20mA或4-20mA的电流范围。在电流模式中的所述器件可以是传感器,其中,所述输出信号构成测量信号,或者在电流模式中的所述器件可以是外部的控制器,其中,所述输出信号构成控制信号、尤其是用于预定额定值的控制信号。
电路装置可在其中运行的一个模式是温度模式,在该温度模式中在输入端上可连接有电阻温度计,并且在该温度模式中可利用开关接通的用于给电阻温度计馈给测量电流并且产生电压信号作为输出信号的电流源与所述输入端连接,并且模数转换器与输入端连接,以便检测在电阻温度计上的电压。如同所述电流源和开关那样,所述模数转换器在此也构成按本发明的电路装置的一部分。
经由在此可控的开关可以将电流源选择性地接通或关断或者关于多功能输入端接通或断开,其中,接通意味着与输入端连接,而断开意味着输入端与电流源的连接分离。所述开关可以是可控的半导体开关、例如晶体管、尤其是MOSFET。
来自电流源的电流经由多功能输入端流至电阻温度计并且在那里产生电压降。该电压降由模数转换器测得。该模数转换器处理在输入端上施加的电压信号,其方式为:该模数转换器使所述电压信号数字化。为了确定所述温度,随后还要测定电阻温度计的电阻值。对此,电路装置可以相应地设计,其中,使在输入端上测得的电压值除以由电流源提供的电流。根据一种变型方案,所述电流可以假定为已知的,尤其是当所述电流源设计为恒流电源时。
适宜地,电路装置了解电阻温度计的特性曲线,使得该电路装置可由该特性曲线根据电阻值计算出温度。为了进行所述计算,所述电路装置可以具有控制单元和存储器并且此外在程序技术方面相应地设计。所述控制单元例如可以是微控制器、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(应用型专用集成电路)。
可能的是,模数转换器在此与在电压模式中使用的模数转换器相同。这在其通过低通滤波器和分压器的可选的布线方面也适用,但仅限于此,即,分压器在该情况下须可断开并且尤其是必须断开,由此电流源的电流将不会被划分到分压器和电阻温度计上并且因而使通过电阻温度计的测量电流与电流源的电流不相等。
在一种实施变型方案中,按本发明的电路装置可选择性地在温度模式和电压和/或电流模式中运行,在该实施变型方案的情况下所述布线对于在电压模式和/或电流模式中模数转换器的分压器是必须的,以便至少如果存在分压器的话使得在温度模式中的测量不失真。优选模数转换器因此经由可利用开关断开的分压器与输入端连接,其中,所述分压器在具有连接的电阻温度计的模式中是断开的。所述开关可以设计为可控的半导体开关、尤其是晶体管、尤其是MOSFET。例如所述开关断开分压器与接地线的连接。
优选地,应用在温度模式中的模数转换器是与在电压模式或电流模式中不同的另外的模数转换器。在该实施变型方案中按本发明的电路装置可选择性地在温度模式和至少电压模式和电流模式中的一个模式中运行,其中,电路装置由此包括两个模数转换器。这允许实现对布线的进一步改进,以便实现更精确的测量值。
适宜地,在所述另外的模数转换器上游设有低通滤波器,以便抑制测量噪音。但有利的是,所述低通滤波器不具有分压器。
电流源优选仅在温度模式中是有效的,因为该电流源在其它模式中是不需要的并且此外将会是干扰。
所述电阻温度计可以是PT100、PT1000、NTC或PTC。
为了改进温度测量的精度,根据电路装置的一种扩展方案在电流源和输入端之间可以存在一个参考电阻。该参考电阻允许实现精确地确定电流源的电流,因为电流可能基于杂散和温度漂移变化。优选地,在此使用高精度的参考电阻,例如具有最大0.1%的容差。这能够实现所述温度以小于等于0.5K的精度被确定。为了借助于参考电阻确定电流,第一模数转换器可经由参考电阻与多功能输入端连接,而用于检测在电阻温度计上的电压的第二模数转换器可与输入端连接。因此,从由第一和第二模数转换器测得的电压的差值得出在参考电阻上的电压。然后,通过将电压差值除以参考电阻的数值能够计算出电流源的准确电流。为了实施所述计算,所述电路装置可以具有处理器(尤其是微控制器)、FPGA或ASIC以及存储器并且此外在程序技术上被相应地设计。
在所提及的扩展方案中,第一模数转换器可以对应于电压模式或电流模式的之前描述的模数转换器,而第二模数转换器对应于之前针对温度模式描述的所述另外的模数转换器。理想的是,第二模数转换器利用能将负载电阻接地的节点被连接在负载电阻与开关之间。这具有如下优点:第二模数转换器也能在电流模式中有意义地使用,在此即为了测量在开关上的电压降,该电压降使得由第一模数转换器测得的在负载电阻上的电压失真。那么,为了改善在电流模式中的测量准确性,将由第二模数转换器测得的电压从由第一模数转换器测得的电压中减去。所述电路装置可以为此被相应地设计。所述计算例如可以在控制单元、尤其是处理器中实现。因此,所述电路装置可以为了所述计算而在程序技术上被相应地设计。
为了保护能够将负载电阻接地的开关以防过电压和/或以防负的输入电压,可以在该开关之前或之后设置保护二极管。则优选地,通至第二模数转换器的节点布置在负载电阻与包括所述保护二极管和所述开关的串联电路之间。因此实现:由第二模数转换器也检测在保护二极管上的电压降并且在修正第一模数转换器的测量值时考虑该电压降。
如已经阐述的那样,所述电流源可以是恒流源。备选地,用于调节测量电流的大小的电流源可以是受控的电流源。这具有如下优点:能够使用不同的电阻温度计并且电流大小能够相应地与所使用的电阻温度计适配。此外,通过适配供给电流的大小能够补偿漂移效应。
对电流源的操控例如可以以电压控制方式实现。优选地,为此可以使用数模转换器(DAC),该数模转换器的输出端与电流源的控制输入端连接。这具有如下优点:所述数模转换器可以立即连同一个或多个所述模数转换器在同一个处理器单元或微控制器单元中构成,因为所述处理器单元或微控制器单元常常同时在其上具有一个或多个数模转换器以及一个或多个模数转换器。
按照一种有利的进一步扩展方案,可以对电流源进行闭环控制,其中,所述电流源以反馈输入端经由反馈路径直接与所述输入端连接。以该方式能够保持电流源的供给电流恒定并且消除对电流源的温度影响。结合所述数模转换器,通过所述反馈在此处实现:该转换器这样对电流进行闭环控制,使得在外部连接的电阻温度计上的电压精确地等于DAC输出端上的电压。例如,DAC输出电压总是这样被调节,使得0.5mA的电流流过参考电阻和所述外部连接的电阻温度计。流过电阻温度计的恒定电流确保了在导线电阻和连接电阻上的电压降恒定并且能够作为在电阻温度计的整个温度测量范围上恒定的偏差被察觉。然后,该恒定的偏差能够在软件应用中从测量值中被减去。
附加于或备选于之前描述的电压模式、电流模式和温度模式,所述电路装置能够在其中运行的模式之一可以是PWM模式,在该PWM模式中,具有数字电压信号作为输出信号的器件能被连接到所述输入端上,所述数字电压信号具有恒定的频率并且规定占空比。按照一种变型方案,模数转换器可以经由低通滤波器与所述输入端连接。
PWM信号是矩形信号,该矩形信号经由占空比(即在一个周期内高电平与低电平的持续时间的比值)传输额定值信息。因此,所述数字电压信号(PWM信号)被输送到低通滤波器上,该低通滤波器由此在其输出端上提供与所述占空比成比例的直流电压,该直流电压由模数转换器测得。因此,PWM信号首先被转换成模拟信号并且接着又被数字化。因此,利用PWM信号传送的信息、尤其是额定值幸存下来并且能够在所述电路装置的PWM模式中被处理。
在此,所述模数转换器可以相当于之前针对电压模式或电流模式已经描述的模数转换器。在PWM模式与电压模式或电流模式(可以选择性地在所述电压模式或电流模式中运行所述电路装置)的组合中,在PWM模式中需要的模数转换器可以由电压模式中的模数转换器构成。在PWM模式与温度模式(可以选择性地在该温度模式中运行所述电路装置)的组合中,在PWM模式中需要的模数转换器可以由温度模式中的第一模数转换器构成。
根据另一种变型方案,不是经由模数转换器、而是经由可接通的数字输入端来处理PWM信号。该可接通的数字输入端在其具有非常高的电阻并且因此不妨碍模拟测量的准确性时可以直接与所述输入端连接。但因为可能不存在高电阻性,所以所述数字输入端可以经由开关与所述输入端连接,其中,按照该另一种变型方案,该数字输入端也被用于处理PWM信号。通过直接进行的连接或经由开关进行的连接,PWM信号被输送到所述数字输入端上。该数字输入端可以是计数器的输入端。所述数字输入端在该实施变型方案中是所述电路装置的一部分。该数字输入端例如构成控制单元的、例如微处理器或微控制器的输入端,在所述控制单元中也构成有一个或多个所述模数转换器。
所述开关可以是可控的半导体开关、例如晶体管、尤其是MOSFET。MOSFET具有如下优点:该MOSFET被无导线地控制并且由此具有最少的损耗。有意义地,所述开关将数字输入端经由分压器与所述多功能输入端连接,从而该分压器将PWM信号与数字输入端的数值范围适配。
附加于或备选于之前描述的电压模式、电流模式、温度模式和PWM模式,其中一个模式(所述电路装置能够在其中运行)可以是数据模式,在该数据模式中,具有数字输出信号的数字传感器能被连接到所述输入端上,所述数字传感器能经由一个共同的数据和电源导线被馈送。附加地,能利用开关接通的用于所述数字传感器的运行电压经由可跨接的上拉电阻与所述输入端连接。同样地,能利用开关接通的数字输入端与所述输入端连接。
在数据模式中能够实现经由所述多功能输入端也处理单总线传感器的数据,所述单总线传感器能够经由同一根导线被供电以及传输或接收数据。所述数据被传递给数字输入端并且能够在那里被直接处理。所述数字输入端可以与在PWM模式中是同一个输入端或是不同的输入端。如果涉及同一个数字输入端,则用于将该数字输入端与所述多功能输入端连接的开关也与在PWM模式中是同一个开关。
上拉电阻是必要的,以便能够产生低信号(Low Signal)。数字传感器通常以低电平有效信号工作,即经由总线导线传输逻辑1作为低信号。如果没有数据传输,则上拉电阻自动将总线导线拉到高电平。上拉电阻是可跨接的,以便触发传感器的初始化。所述跨接可以借助将所述输入端直接与电源电压连接的开关来实现。不仅该开关、而且用于上拉电阻的开关和用于数字输入端的开关可以构成为可控的半导体开关、例如构成为晶体管、尤其是构成为MOSFET。不仅该开关、而且上拉电阻和数字输入端构成所述电路装置的一部分。
为了能够将数据传输给单总线传感器,必须存在将所述多功能输入端或连接端(传感器的数据导线与所述多功能输入端或连接端连接)接地的可能性。这例如可以通过可切换的将所述输入端接地的电阻实现。因为在电流模式中负载电阻已经用于该目的,所以所述电路装置的针对在电流模式和数据模式中的选择性运行的组合布线是有利的,因为通过合适地脉冲式地接通负载电阻能将特定脉冲序列传输给传感器,以便与该传感器通信。
利用所述电路装置的所描述的不同配置或者所述多功能输入端的布线能够实现五种不同的模式,即电压模式、电流模式、温度模式、PWM模式和数据模式。按照本发明,所述电路装置设计用于在所述模式中的至少三种模式中运行。能选择性地接通的模式的组合在此表明:所述电路装置包括所有参考相应模式所描述的部件。
特别有利的是,所述电路装置能被配置用于选择性地在所述五种模式中的一种模式中运行。为了能够实现这点,所述电路装置可以包括所有以上参考电压模式、电流模式、温度模式、PWM模式和数据模式描述的部件。
为了针对相应的模式配置所述电路装置,可以使用如下控制单元,该控制单元本身构成按照本发明的电路装置的一部分。该控制单元可以输出控制信号,以便根据该模式接通或断开一个或多个所述开关。为此,所述开关的控制输入端与所述控制单元经由相应的控制导线连接。所述控制单元例如可以由处理器、例如微处理器或微控制器、FPGA或ASIC构成。
优选地,所述控制单元也包括模数转换器或第一和第二模数转换器或数模转换器。
所述配置例如可以由控制器的操作人员手动触发,其方式为该操作人员在控制器上选择模式、即类似于告知该控制器何种器件类型已经或应该被连接到所述输入端上。
但特别优选地,所述电路装置也设计用于自主识别何种器件类型已经被连接到所述输入端上。这例如可以借助在所述输入端上施加的电压和/或输出信号的频率和/或借助被连接的器件的输入阻抗来确定。相应地,所述电路装置可以设计用于借助所述器件的输入电压、频率或输入电阻来确定所述器件类型。
按照一种实施变型方案,所述电路装置可以设计用于自主地通过相继切换用于接通和/或断开内部线路的部件的开关来识别模式。所述接通和/或断开可以以程序控制的方式由控制单元实施,其中,相应的程序能够在所述控制单元上被加载并且能够在那里运行。
用于自动确定被连接到按照发明的多功能输入端上的器件的类型的方法可以具有如下特征:确定在所述输入端上的电压、频率和/或阻抗并且根据所确定的电压、频率和/或阻抗推断出器件类型,并且当在输入端上不存在电压时,电阻温度计或单总线传感器被认定在输入端上。所述电压例如可以由模数转换器测得。对于频率例如可以使用数字计数器。
对于一个连接端设置的器件越少或者由制造商允许的输入信号越少,在此在分析测得的电压时就需要越少的情况区分。这样,例如在具有电压信号的器件、具有电流信号的器件和电阻温度计之间可以通过一个唯一的步骤区分。
在所述多功能输出端上能连接越多各种不同器件类型,则相应地变得更复杂。如果应该在具有电压信号的器件与具有PWM信号的器件之间进行区分,则需要进一步的询问。这同样也适用于应该在电阻温度计与单总线传感器之间进行区分的情况。此外,所述方法可以包括附加的步骤,以便在例如没有传感器被连接或错误的传感器被连接时输出错误报告。
优选可以规定,所述电路装置在识别出器件类型之后立即按照具有识别出的器件类型的模式来配置所述输入端的内部线路。在此,必要时也可以同样保留所有开关的最后的开闭状态,所述开闭状态已经导致识别出所述器件类型。
按照所述方法的一方面规定,当所述输入端上的电压大于上限值时,在所述输入端上认定存在具有电流信号作为输出信号的器件。作为上限值,例如可以使用电压信号的最大可期望的数值、例如10V。所述认定的检查可以通过将所述输入端上的负载电阻接地来实现,其中,当所述输入端上的电压处于确定的数值范围内时推断为具有电流信号的器件,或者当不是这样的情况时推断为错误。所述数值范围例如可以处于1.2V至6V之间。
按照所述方法的另一方面规定,当所述输入端上的电压处于零至上限值之间时,在所述输入端上认定存在具有电压信号作为输出信号的器件或具有数字电压信号作为输出信号的PWM器件,所述数字电压信号具有恒定的频率并且规定占空比。作为上限值,例如可以使用电压信号的最大可期望的数值、例如10V。
为了然后能够进一步区分所述器件类型是具有电压信号的器件还是PWM器件,可以接着将所述输入端与数字输入端连接、确定所述输出信号的频率并且将该频率与界限频率比较。当所确定的频率小于界限频率时,则可以推断为具有电压信号作为输出信号的器件。备选地,当所确定的频率大于界限频率时,可以推断为PWM器件。
按照所述方法规定,当在所述输入端上不存在电压时,在所述输入端上认定存在电阻温度计或单总线传感器。为了然后能够进一步区分所述器件是电阻温度计还是单总线传感器,可以接着经由上拉电阻给所述输入端施加电源电压。该电源电压例如为5V。当所述输入端上的电压处于小于电源电压的数值范围内、例如处于0.5V至1.5V之间时,则可以推断为电阻温度计。备选地,当所述输入端上的电压等于电源电压时,可以推断为单总线传感器。备选地,当所述输入端上的电压处于所述数值范围之外并且不等于所述电源电压时,可以推断为错误。
附加地,可以通过如下方式实现检查单总线传感器的认定,即:将所述输入端与数字输入端连接、在所述输入端上产生作为询问的特定电压脉冲序列并且等待单总线传感器的作为应答的特定电压脉冲序列,其中,当接收到作为应答的特定电压脉冲序列时,可以推断为单总线传感器。备选地,当不是这样的情况时、即没有获得应答时可以推断为错误。
在所述输入端上构成询问的电压脉冲序列可以通过将所述输入端脉冲式地接地、尤其是将负载电阻脉冲式地接地来产生。
利用所提出的方法能够在所述多功能输入端上自动且可靠地识别所有五种器件类型。在该方法中提及的部件可以名称相同地对应于参考各个模式所描述的部件。按照本发明的电路装置优选设计用于实施所述方法。所述方法的激活可以手动地进行,其方式为:操作人员在控制器上触发相应的功能。但所述方法也可以例如在控制器启动(Booten)时或者当操作人员在控制器中设定特定的调节功能时被自动激活,所述调节功能需要在所述多功能输入端上相应的传感器或额定值。
本发明的另一方面涉及一种用于泵设备的具有按照本发明的电路装置的泵电子装置。该泵电子装置在此相当于所描述的控制器。本发明的另一方面涉及一种具有泵电子装置的泵设备、尤其是离心泵设备,该泵电子装置具有按照本发明的电路装置。
附图说明
以下根据各实施例在使用附图的情况下阐述本发明的其他特征、作用和优点。其中:
图1示出按照本发明的电路装置的第一方案;
图2示出按照本发明的电路装置的第二方案;
图3示出按照本发明的电路装置的第三方案;
图4示出按照本发明的电路装置的第四方案;
图5示出控制信号的开关状态的表格;
图6示出按照本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的用于建筑设备的控制器的、特别是用于泵设备的控制和调节电子装置的电路装置1的第一方案。所述电路装置1具有多功能的输入端2,在所述输入端上可连接各种器件31、32、33、34(在此是传感器),这些器件具有不同的输出信号IE、UE、UT、UPWM。所述输出信号在此可以考虑为测量或控制信号。输入端2包括两个连接端2a、2b,在其中第二连接端2b接地。第一连接端2a引导实际的输出信号并在内部进行线路布置,以便处理所述输出信号。
所述电路装置1包括第一模数转换器(ADC)3、第一低通滤波器11和分压器6,其中所述第一ADC3经由所述低通滤波器11和分压器6与输入端2或者说第一连接端2a连接。这些部件构成初级测量线路21。分压器6是可切换的,其中所述分压器能借助第一开关7接地,以便按照其常规的目的起作用。如果所述第一开关7闭合,那么分压器6常规地起作用。如果所述第一开关打开,那么分压器6不起作用。通过控制单元5经由控制线15借助控制信号EN_VD来操控所述第一开关7。所述第一ADC3是控制单元5的部件。
此外,所述电路装置1包括可切换的负载电阻8,所述负载电阻典型地小于300欧姆,所述负载电阻以其连接端中的一个连接端与输入端2的第一连接端连接。负载电阻8能以另一个连接端接地。这能借助第二开关10实现。如果所述第二开关10闭合,那么负载电阻8起作用。如果所述第二开关打开,那么负载电阻8不起作用。通过控制单元5经由控制线16借助控制信号EN_RB来操控所述第二开关10。
第二模数转换器(ADC)4与负载电阻8和所述开关之间的节点连接。在所述ADC4上游也连接有低通滤波器14。所述第二ADC4同样是控制单元5的部件。从输入端2到第二ADC4的线路是次级测量线路22。
电路装置1最后还包括恒流源12、第三开关13和参考电阻9,其中所述电流源12经由参考电阻9与输入端2、特别是与其第一连接端2a连接。所述第三开关13在此与电流源12和参考电阻9串联并且连接在两者之间。在闭合状态下,第三开关13将电流源12与参考电阻9连接;在打开状态下,电流源12与输入端2分离。备选地,第三开关13也可以是电流源12的组成部件并且接通和断开该电流源。通过控制单元5经由控制线17借助控制信号EN_CS来操控所述第三开关13。如此设置参考电阻9,使得其也与分压器串联、亦即是初级测量线路21的部件。
在按照图1所述的实施方案中,在多功能的输入端2上可以选择性地连接四种不同的器件31、32、33、34,所述器件在图1右侧示出。第一器件是传感器31,所述传感器提供具有在0至10V之间的值的电压信号UE。第二器件是传感器32,所述传感器提供具有在4至20mA之间的值的电流信号IE。第三器件是温度传感器33、特别是PT1000,所述温度传感器必须被施加电流IT并且因此提供测量电压UT。第四器件是PWM传感器34,所述PWM传感器提供数字的电压信号UPWM,所述数字的电压信号是恒定频率的矩形信号,其中,占空比、亦即在一个周期内高电平和低电平的持续时间比值对应于在0%与100%之间的一个值。
为了使得所述四种不同的器件31、32、33、34可以选择性有效地在输入端2上运行,必须借助开关7、10、13针对相应的输出信号IE、UE、UT、UPWM的处理、亦即根据连接的器件类型来相应配置输入端2的内部线路。开关状态的总和因此构成一种配置。总体上,多功能的输入端2现在可以针对以下信号类型进行配置:
-电压输入0至10V;
-电流输入0至20mA;
-PT1000传感器的温度输入;
-PWM
通过相应的配置,电路装置于是可以在一种相应的模式、特别是一种测量模式中运行,在此总共存在四种模式。所述模式由控制单元5设定。
模式之一是电压模式,在电压模式中,器件31能在输入端2上与电压信号UE连接。在电压模式中使用第一ADC3连同有源分压器6,以便确定施加在输入端2上的电压。第二和第三开关10、13断开。于是,所述电压在分压器6之后被低通滤波器11滤波并且在控制单元5的第一ADC3上数字化。
模式之一是电流模式,在电流模式中,器件32能在输入端2上与作为输出信号的电流信号IE连接。在电流模式中,第二开关10将负载电阻8、输入端2接地。通过负载电阻,施加在输入端上的电流转换成电压。第一ADC3在有源分压器6的情况下与输入端2连接,以便检测在负载电阻8上的电压降。在输入端2上的电压于是在分压器6之后被低通滤波器11滤波并且在控制单元5中的第一ADC3上数字化。通过控制单元5在次级测量线路22中借助第二ADC4经由第二低通滤波器14来确定在第二开关10上的电压降。从第一ADC3的测量值中减去所述电压降。
此外,模式之一是温度模式,在温度模式中,温度传感器33(PT1000)能连接在输入端2上。在该模式中如此配置线路布置,使得第三开关13将用于给传感器33供应测量电流的电流源12经由参考电阻与输入端2连接。第一开关7打开,从而分压器6不起作用。第二开关10同样打开,从而负载电阻不起作用。
借助电流源12施加经过参考电阻9和外部连接的温度传感器33的电流。在输入端2上,与温度进而温度传感器33的电阻相关地产生相应的电压UT。所述电压由在控制单元5中的第二ADC4测量。为了确定温度传感器33的电阻还应确定由电流源12施加的精确的电流IT。所述电流由第一ADC3和第二ADC4测量的电压的差(在参考电阻9上的电压降)并接着除以参考电阻9的值得到。
最后,模式之一是PWM模式,在PWM模式中,在输入端2上能连接PWM传感器34。在该实施方案中,输入端2的线路布置与电压模式相同。因此,第一开关闭合,第二和第三开关打开。然而应注意:在PWM信号超出ADC输入端的电压范围时,第一开关也可以是打开的,因此整个分压器是不需要的。这例如是如下情况:在ADC的电压范围处于0V和3.3V之间并且所述PWM信号包括5V或10V脉冲。第一ADC3经由低通滤波器11和分压器6与输入端2连接。所述PWM信号因此通过低通滤波器11转换成模拟电压,所述模拟电压由第一ADC3分析处理。所述电压于是与在输入端上的PWM信号UPWM的占空比成比例。
控制信号EN_VD、EN_RB和EN_CS的用于开关7、10、13的开关状态综合在图5的表格中。
图2示出按照本发明的电路装置1的第二实施方案。首先,第二实施方案与图1的实施方案的区别之处在于:电流源12现在是一种被闭环控制的、电压控制电流源12。为了预给定电流IT的大小,电流源12的控制输入端与数模转换器(DAC)18的输出端连接,所述数模转换器同样是控制单元5的部件。此外,在输入端2上的电压经由反馈路径19反馈到电流源12的输入端上。如此调节电流源12的电流IT,使得总是恒定的电流通过温度传感器33(第一ADC3的电压-第二ADC4的电压=常数)。这确保:在二线制测量时在通向温度传感器33的供电线上的电压降即使在温度变化时也保持恒定不变并且因此可以之后从确定的最终值中再减去该电压降。由此显著提高了温度测量的精确性。
相对于图1中的实施方案的另外的区别在于:在第二开关10上游连接有二极管20。通过二极管D保护第二开关、优选晶体管、例如MOSFET以防止负的输入电压(在所有测量模式中)并且因此有效地防止损坏。
图3示出按照本发明的电路装置1的第三实施方案。第三实施方案与第一和第二实施方案的区别在于:控制单元5具有数字输入端23,所述数字输入端经由第四开关24能与初级测量线路21进而与输入端2连接。第四开关24同样由控制单元5通过控制信号EN_DIG操控。借助在图3中的实施方案能实现用于PWM运行的多功能的输入端2线路布置的一种备选配置。在该配置中,第一和第四开关7、24接通,第二和第三开关10、13断开。但第一开关7必须仅在PWM信号超出数字输入端的电压范围时才接通。通过第四开关24将在输入端2上的PWM信号传导到数字输入端23上并且可以在那里直接分析处理。
图4示出按照本发明的电路装置1的第四实施方案,第四实施方案是第三实施方案的改进方案。第四实施方案能以5种不同的模式运行。附加于之前所描述的四种模式,模式之一是数据模式,在数据模式中,在输入端2上数字的单总线传感器35(所述数字的单总线传感器能经由共同的数据和电源线被馈送)能与数字输出信号U1w连接。这样的单总线传感器35例如可以是温度传感器、例如MaximIntegrated Products公司的DS18S20。通过第五开关27能在输入端2上施加运行电压VDD,以便给单总线传感器35供电。但运行电压VDD不是直接地而是经由上拉电阻26与输入端2连接。通过第六开关29能跨接该上拉电阻。这两个开关是由控制单元5控制的可控的半导体开关,其中,控制信号EN_PU切换第五开关27(上拉电阻)并且控制信号EN_SP切换第六开关29。
开关7、10、13的所有控制信号EN_VD、EN_RB和EN_CS、EN_SP、EN_PU、EN_DIG的开关状态综合在图5的表格中。
图6示出一种按照本发明的用于确定何种器件类型连接在多功能的输入端2上的方法的流程图。所述方法是程序控制的并且在控制单元5中执行,从而电路装置1设置用于自动地识别在其输入端2上连接了何种传感类型或者说器件类型。理想地,立即设定线路布置的对于识别了的传感器或者说器件所需的配置,或者仅当在实施方法期间已经如其针对相应的配置所需那样设定了开关状态时才设定线路布置的配置。
例如可以在控制器、特别是控制装置的高速运行(启动)时,或者在控制器接通时激活所述方法。备选地,所述方法也能够手动地在控制器中触发。备选地,在出现特定的事件、例如在控制器上由用户进行调节设定(所述调节设定需要在多功能的输入端上特定的传感器或者额定值)时,所述方法也可以自动触发。
器件类型的识别通过相继切换用于接通和/或断开内部线路的部件的开关实现。需考虑的器件类型越少,那么所需的步骤越少并且切换数量越短。如果仅需在具有电压输出31、电流输出32和电阻温度计33的器件类型之间加以区分,那么在最简单的情况下如下所表明那样一个唯一的切换过程是足够的。
所述方法以步骤S1开始,由此确保:所有开关7、10、13、24、27、29是断开的。然后首先将控制信号EN_VD置为1并且激活第一开关,从而分压器6激活,步骤S2。然而这仅在被允许的输入电压超出所使用的数模转换器3和/或数字输入端23的输入电压范围时才需要。但在制造商方面可以将可能的器件的选择(所述器件可以连接在多功能的输入端2上)限制于这样的器件/传感器,所述器件/传感器的输出信号不超出模数转换器的输入电压范围。因此步骤S2原则上是可选的步骤。
而后,通过第一模数转换器3来测量在输入端2上的电压并且根据测量到的电压来推断器件类型,步骤S3。
需区分的器件类型越少,那么在分析处理测量的电压时所需的情况区分就越少。因此例如在具有电压信号的器件31、具有电流信号的器件32和电阻温度计33之间可以通过一个唯一的步骤加以区分。
在所述多功能的输入端2上能连接的不同器件类型越多,那么所述方法相应越复杂。如果应在具有电压信号的器件31和具有PWM信号的器件34之间加以区分,那么需要进一步询问。同样适用于应在电阻温度计33和单总线传感器34之间加以区分的情况。所述方法此外可以包括步骤或者说情况区分S5、S13、S17,以便在输入端上识别到异常状态(这表明传感器缺失、传感器故障或者传感器错误)时,输出错误报告S7、S15、S19。
根据由第一ADC3测量的电压,当在输入端2上的电压大于上限值时,具有电流信号IE作为输出信号的器件32被认定在所述输入端2上。例如可以使用电压信号的预期的最大值、例如10V作为的上限值。
为了排除可能的错误,可以附加地对于识别到的情况“具有电流信号IE的器件32”通过将在输入端2上的负载电阻8接地来检查所述认定,步骤S4。为此,信号EN_RB置为1并且第二开关24被激活。紧接着,由第一ADC3重新测量在输入端2上的电压,步骤S5。如果在输入端2上的电压按照预期降低到确定的数值范围、例如在1.2V和6V之间的范围,那么确认所述认定并且成功地识别具有电流信号的器件32、例如0至20mA或4至20mA传感器,步骤S6。否则,在不是这种情况时则推断为错误,步骤S7。而后可以输出特别是显示错误报告。
此外,在此以传感器经由例如24V的电源电压进行供电为出发点。
根据在步骤S3中由第一ADC3测量的电压,当在输入端2上的电压处在0和上限值之间时,具有电压信号UE的器件31或具有特定频率的PWM信号UPWM的PWM器件34被认定在输入端2上。
为了而后能够进一步加以区分:是具有电压信号的器件31还是PWM器件34,输入端2接着与数字输入端23连接,步骤S8。为此,信号EN_DIG置为1并且第四开关24被激活。接着确定输出信号UE或UPWM的频率并且将所述频率与界限频率比较,步骤S9。而后当所确定的频率小于界限频率时,则推断为具有电压信号的器件31,步骤S10。替代地,当所确定的频率大于界限频率时,则推断为PWM器件34,步骤S11。所述界限频率有利地小于PWM信号的频率、例如20Hz。
在此,以PWM信号具有大于界限频率的频率为出发点,所述界限频率具有如下幅值,所述幅值最大的等于相对于输入端2的接地线的上限值(10V)。
根据在步骤S3中由第一ADC3测量的电压,当在输入端2上不存在电压时,电阻温度计33或单总线传感器35被认定在输入端2上。于是,为了能够进一步加以区分:器件33、35是电阻温度计33还是单总线传感器35,输入端2接着通过上拉电阻26通过如下方式被施加电源电压VDD,即:控制信号EN_PU置为1并且第五开关27被闭合,步骤S12。电源电压例如是5V。
于是当在输入端2上的电压处于小于电源电压VDD的数值范围、例如在0.5V和1.5V之间时,则推断为电阻温度计33。替代地,当在输入端2上的电压近似等于电源电压时,则推断为单总线传感器35。如果在输入端上的电压在所述数值范围之外并且也不近似等于电源电压,那么推断为错误,步骤S15。而后可以输出、特别是显示错误报告。
附加地,可以通过将输入端2与数字输入端23连接来检查单总线传感器35的认定,步骤S16。为此,将信号EN_DIG置为1并且第四开关24被激活。附加地,在输入端2上产生构成复位脉冲的特定电压脉冲序列,所述电压脉冲序列是对传感器35的询问。所述脉冲通过相应脉冲式地接通第二开关10来实现。在此,相应的脉冲序列施加在信号EN_RB中。通过接通第二开关10,负载电阻接地并且输入端2(在所述输入端上连接有单总线传感器35的数据线)引到地、亦即以低电平有效的方式传输。
接着,等待单总线传感器35的作为应答的特定电压脉冲序列(存在脉冲)。如果在数字输入端23上接收到作为应答的特定电压脉冲序列,步骤S17,那么确认:在输入端2上连接有单总线传感器35,步骤S18。如果不存在应答,那么推断为错误,步骤S19。于是可以输出特别是显示错误报告。
借助上述方法可以在多功能的输入端2上自主地且可靠地识别五种不同的器件类型,从而不再需要手动设定,以便给控制器通知连接的类型。
根据各实施方案之一的电路装置1是泵设备、特别是离心泵设备的泵电子装置的部件。所述泵电子装置在此相当于所描述的控制器。
附图标记列表:
1 电路装置
2 模拟输入端
2a 第一输入连接端
2b 第二输入连接端
3 第一模数转换器
4 第二模数转换器
5 控制单元,微控制器
6 分压器
7 用于分压器的开关
8 负载电阻
9 参考电阻
10 用于负载电阻的开关
11 低通滤波器
12 电流源
13 用于电流源的开关
14 低通滤波器
15 通向分压器开关的控制线
16 通向负载电阻开关的控制线
17 通向电流源开关的控制线
18 数模转换器
19 反馈路径
20 保护二极管
21 初级测量线路
22 次级测量线路
23 计时器/计数器
24 用于数字测量的开关
25 通向用于数字测量的开关的控制线
26 上拉电阻
27 用于上拉电阻的开关
28 通向用于上拉电阻的开关的控制线
29 用于电源电压VDD的开关
30 通向用于电源电压的开关的控制线
31 4-20mA传感器
32 0-10V传感器
33 电阻温度计
34 PWM电压源
35 单总线传感器

Claims (32)

1.一种电路装置(1),所述电路装置是建筑设备的控制器的电路装置,所述电路装置用于处理器件的输出信号(UE、IE、UT、UPWM、U1W),所述电路装置具有多功能的输入端(2),所述多功能的输入端包括两个用于连接器件的连接端(2a、2b),其特征在于,所述电路装置能在至少两种不同的模式中运行,并且在所述输入端(2)上能连接至少三种不同的带有不同种类输出信号的器件类型,并且所述电路装置具有输入端(2)的内部线路,该内部线路具有至少一个可控的开关(7、10、13、24、27)用于根据所连接的器件类型来改变所述内部线路,并且模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端(2)上能连接电阻温度计(33),并且在该模式中能利用开关(13)接通的电流源(12)与输入端(2)连接,所述电流源用于给电阻温度计(33)馈送测量电流并且用于产生作为输出信号的电压信号(UT),并且模数转换器(4)与输入端(2)连接,以便测量在电阻温度计(33)上的电压。
2.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端(2)上能连接具有电压信号(UE)作为输出信号的器件(31),其中,另一模数转换器(3)与输入端(2)连接,以便检测电压信号(UE)。
3.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端(2)上能连接具有电流信号(IE)作为输出信号的器件(32),并且在该模式中能利用开关(10)接通的负载电阻(8)将输入端(2)接地,并且另一模数转换器(3)与输入端(2)连接,以便检测在负载电阻(8)上的电压降。
4.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端(2)上能连接一种具有数字电压信号(UPWM)作为输出信号的器件(34),所述数字电压信号具有恒定的频率并且规定占空比,并且另一模数转换器(3)经由低通滤波器(11)与输入端(2)连接或者能利用开关(24)接通的数字输入端(23)与输入端(2)连接。
5.根据权利要求1或2所述的电路装置(1),其特征在于,模式之一是一种如下的模式,在该模式中在输入端(2)上能连接能经由共同的数据和电源线馈送的、具有数字输出信号(U1W)的数字传感器,并且在该模式中能利用开关(27)接通的、用于数字传感器的运行电压(VDD)经由可被跨接的上拉电阻(26)与输入端(2)连接,并且能利用开关(24)接通的数字输入端(23)与输入端(2)连接。
6.根据权利要求1或2所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置能配置成,选择性地在所述模式之一中运行。
7.根据权利要求2或3所述的电路装置(1),其特征在于,所述另一模数转换器(3)与输入端(2)经由能利用开关(7)断开的分压器(6)连接,所述分压器在具有连接的电阻温度计(33)的模式中是断开的。
8.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,参考电阻(9)处于电流源(12)和输入端(2)之间,其中,用于检测在电阻温度计(33)上的电压的模数转换器(4)是第二模数转换器,并且第一模数转换器经由参考电阻(9)与输入端(2)连接。
9.根据权利要求3所述的电路装置(1),其特征在于,参考电阻(9)处于电流源(12)和输入端(2)之间,其中,用于检测在电阻温度计(33)上的电压的模数转换器(4)是第二模数转换器并且所述另一模数转换器(3)是第一模数转换器,该第一模数转换器经由参考电阻(9)与输入端(2)连接,并且第二模数转换器与在负载电阻(8)和开关(10)之间的节点连接。
10.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,用于设定测量电流大小的电流源(12)是受控的电流源(12)。
11.根据权利要求10所述的电路装置(1),其特征在于,所述电流源(12)被数模转换器(18)以电压控制的方式控制。
12.根据权利要求10所述的电路装置(1),其特征在于,电流源(12)是被闭环控制的,其中,所述电流源以反馈输入端经由反馈路径(19)直接与所述输入端(2)连接。
13.根据权利要求9所述的电路装置(1),其特征在于,保护二极管(20)设置在开关(10)之前并且节点处于保护二极管(20)和负载电阻(8)之间。
14.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置包括控制单元(5),以便根据模式接通或断开所述至少一个可控的开关(7、10、13、24、27)。
15.根据权利要求14所述的电路装置(1),其特征在于,控制单元(5)包括所述模数转换器。
16.根据权利要求8或9所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置包括控制单元(5),以便根据模式接通或断开所述至少一个可控的开关(7、10、13、24、27),并且控制单元(5)包括所述第一模数转换器和第二模数转换器。
17.根据权利要求11所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置包括控制单元(5),以便根据模式接通或断开所述至少一个可控的开关(7、10、13、24、27),并且控制单元(5)包括所述数模转换器(18)。
18.根据权利要求1所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置设置用于自主地识别:何种器件类型连接到所述输入端(2)上。
19.根据权利要求18所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置设置用于根据施加在输入端上的电压和/或输出信号(UE、IE、UT、UPWM、U1W)的频率和/或连接的器件的输入阻抗来确定连接的器件类型。
20.根据权利要求18所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置设置用于通过相继切换用于接通和/或断开内部线路的部件的至少一个开关(10、13、24、27)来识别器件类型。
21.根据权利要求1或2所述的电路装置(1),其特征在于,所述电路装置是泵设备的控制和调节电子装置的电路装置。
22.一种用于自动确定器件类型的方法,所述器件连接到根据权利要求1至21之一所述的电路装置(1)的多功能的输入端(2)上,其特征在于,确定在所述输入端(2)上的电压、频率和/或阻抗并且根据所确定的电压、频率和/或阻抗推断出器件类型,并且当在输入端(2)上不存在电压时,电阻温度计(33)或单总线传感器(35)被认定在输入端(2)上。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,借助模数转换器测量电压。
24.根据权利要求22或23所述的方法,其特征在于,在识别出器件类型之后朝向具有识别出的器件类型的模式来配置所述内部线路。
25.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,当所述输入端(2)上的电压大于上限值时,具有电流信号(IE)作为输出信号的器件(32)被认定在所述输入端(2)上。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于,通过将在输入端(2)上的负载电阻(8)接地来检查所述认定,其中,当在输入端(2)上的电压处于确定的数值范围内时,推断为具有电流信号(IE)的器件(32),或者当不是这样的情况时,推断为错误。
27.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,当在输入端(2)上的电压处于零至上限值之间时,具有电压信号(UE)作为输出信号的器件(31)或者具有数字电压信号(UPWM)作为输出信号的PWM器件(34)被认定在所述输入端(2)上,所述数字电压信号具有恒定的频率并且规定占空比。
28.根据权利要求27所述的方法,其特征在于,接着将输入端(2)与数字输入端(23)连接、确定所述输出信号的频率并且将该频率与界限频率比较,其中,当所确定的频率低于界限频率时,则可以推断为具有电压信号(UE)作为输出信号的器件(31),或者当所确定的频率大于界限频率时,可以推断为PWM器件(34)。
29.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,接着经由上拉电阻(26)给所述输入端施加电源电压(VDD),其中,当在输入端(2)上的电压处于小于电源电压(VDD)的数值范围中时,推断为电阻温度计(33),或者当在输入端(2)上的电压等于电源电压时,推断为单总线传感器(35),或者在当在输入端(2)上的电压处于所述数值范围之外并且不等于所述电源电压时,推断为错误。
30.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,通过如下方式检查单总线传感器(35)的认定,即:将输入端(2)与数字输入端(23)连接、在输入端(2)上产生作为询问的特定电压脉冲序列并且等待单总线传感器(35)的作为应答的特定电压脉冲序列,其中,当接收到作为应答的特定电压脉冲序列时,推断为单总线传感器(35),或者当不是这样的情况时推断为错误。
31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,在输入端(2)上构成询问的电压脉冲序列通过将输入端(2)脉冲式地接地来产生。
32.根据权利要求31所述的方法,其特征在于,在输入端(2)上构成询问的电压脉冲序列通过将负载电阻(8)脉冲式地接地来产生。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019106566B3 (de) * 2019-03-14 2020-09-10 Samson Aktiengesellschaft Konfiguration eines zweipoligen Eingangs

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982290A (en) * 1998-09-10 1999-11-09 New Holland North America, Inc. Automatic recognition of different types of liquid level sensors
US8140211B2 (en) * 2008-01-22 2012-03-20 GM Global Technology Operations LLC Control module with flexible sensor inputs
US8326391B2 (en) * 2008-03-12 2012-12-04 General Electric Company Sensor interface
JP5140113B2 (ja) * 2010-05-10 2013-02-06 三菱電機株式会社 電子制御装置
DE102010053304B4 (de) * 2010-12-02 2012-08-02 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Steuergerät mit einem zur Verarbeitung von Signalen unterschiedlicher Sensortypen eingerichteten Eingang und Verfahren zum Anpassen eines Steuergeräts
EP3229085A1 (de) * 2016-04-05 2017-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Eingangsschaltung zur wahlweisen erfassung eines analogen oder binären signals

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