CN114730674A - 检测机电开关元件的开关状态 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定机电开关元件（12）的开关状态的方法，具有如下步骤：‑借助电压发生器（28）提供时间上可变的电压，‑经由至少一个耦合电容器（22）给所述机电开关元件（12）的第一连接触点（18）加载时间上可变的电压，‑借助检测器电路（32）经由第一过压保护电路（30）检测所述机电开关元件（12）的第二连接触点（20）的电压，所述第一过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于所述电压发生器（28）的时间上可变的电压的最大数值，以及‑借助所述检测器电路（32）通过评估所检测到的电压来确定所述机电开关元件（12）的开关状态。

Description

检测机电开关元件的开关状态

技术领域

本发明涉及用于确定机电开关元件的开关状态的传感器装置，所述传感器装置具有至少两个用于电接触机电开关元件的两个相应的连接触点的连接元件。本发明此外涉及用于确定机电开关元件的开关状态的方法。

背景技术

尤其在建筑自动化的情况下以及在模拟开关技术的情况下、例如在确定机电开关元件、例如可手动操作的机电开关、可手动操作的机电按钮等等的开关状态时使用通用类型的传感器装置以及方法。这种机电开关元件通常以无电位的方式运行，换言之，所述机电开关元件以其至少两个连接连接端子与传感器装置电耦合。在此情况下应注意的是，可以给开关元件加载任意的运行电压（也称为外部电压），例如在大约50Hz等的频率的情况下230V的电网电压。

为了能够检测机电开关元件的开关状态，通常需要给开关元件加载电压并且检测通过开关元件的通过电流。如果开关元件处于断开的开关状态中，则所检测到的电流基本上为零。而如果开关元件处于接通的开关状态中，则可以检测到显著的电流，该电流允许：能够推断出低电阻的回路阻抗并因此推断出开关元件的接通的开关状态。如果尽管施加了电压但基本上不能检测到电流，则可以由此推断出开关元件处于断开的开关状态中。

尤其在建筑技术或建筑自动化领域中的这种电气设备在使用现场总线的情况下、例如根据KNX标准等来实现。KNX标准是用于建筑自动化的现场总线。该标准是现场总线欧洲安装总线（EIB）、Bati-BUS以及欧洲家庭系统（EHS）的后续标准。关于技术，KNX标准是EIB的继续发展，尤其通过扩展了最初也已经针对Bati-BUS和EHS所开发的配置机制以及传输介质。

即使这些方案已被证明，然而问题也仍然存在。尤其证实为干扰性的是，在安装期间可能出现如下问题：传感器装置的连接元件没有与无电位的机电开关元件连接，而是替代于此无意地与有电位的机电开关元件连接。在调试期间，传感器装置于是可能被加载高电压，该高电压可能导致传感器装置至少被损坏。恰好在复杂的建筑设备的情况下这是特别不利的。

发明内容

本发明所基于的任务是改进通用的传感器装置以及通用的方法，使得在有错误的连接的情况下可以减少或甚至完全避免传感器装置的损坏。

作为解决方案，利用本发明提出根据独立权利要求的传感器装置以及方法。

有利的改进方案通过从属权利要求的特征得出。

关于通用的传感器装置，利用本发明尤其提出，传感器装置具有至少一个耦合电容器，所述耦合电容器具有第一和第二电容器连接端子，其中第一电容器连接端子与连接元件中的第一连接元件电耦合，其中传感器装置此外具有用于提供时间上可变的电压的电压发生器，其中电压发生器与第二电容器连接端子电耦合，其中传感器装置此外具有与连接元件中的第二连接元件电耦合的第一过压保护电路，所述第一过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于电压发生器的时间上可变的电压的最大数值，以及传感器装置具有与第一过压保护电路电耦合的检测器电路，所述检测器电路构成为检测电压并通过评估所检测到的电压来确定机电开关元件的开关状态。

关于通用的方法，利用本发明尤其提出，该方法具有以下步骤：

- 借助电压发生器提供时间上可变的电压，

- 经由至少一个耦合电容器给机电开关元件的第一连接触点加载时间上可变的电压，

- 经由第一过压保护电路借助检测器电路检测机电开关元件的第二连接触点的电压，该第一过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于电压发生器的时间上可变的电压的最大数值，以及

- 借助检测器电路通过评估所检测到的电压确定机电开关元件的开关状态。

本发明的构思是，实现相对于传感器装置到机电开关元件上的错误连接的附加保护，其方式是：即一方面可以利用耦合电容器来实现，传感器装置可以被保护以免受由于连接元件或连接触点中的第一连接元件或第一连接触点处的大电位造成的影响，以及同时第一过压保护电路可以保护检测器电路，所述检测器电路与连接元件或连接触点中的第二连接元件或第二连接触点电耦合。由此也可以通过将传感器装置连接到不具有无电位的连接触点的机电开关元件上来实现有效地保护传感器装置以免受由于不允许的电位造成的损坏。总之，本发明因此实现不仅、但是特别在建筑自动化的情况下、尤其关于建筑设备的建造、建筑设备的改变和/或其他方面改进传感器装置的使用。因此，传感器装置到未设置的机电开关元件上的有错误的连接不再需要导致传感器装置的损坏或毁坏。由此，尤其关于复杂的建筑设备可以实现可靠性的显著改进。由此可以在很大程度上节省对有错误的传感器装置的寻找。

本发明在此情况下特别适合与现场总线的使用结合，传感器装置可以连接在所述现场总线上。即，通过本发明可以实现：通过根据本发明的传感器装置可以在很大程度上避免对相应现场总线的反作用。因此，这种传感器装置不仅相对于现有技术更好地被保护，而且所述传感器装置此外导致对连接到传感器装置上的现场总线的改进的保护。

通过本发明例如可以关于KNX建筑技术提供通用设备，其不仅可以检测电压而且可以检测闭合电路。尤其可以实现：检测器电路关于建筑物中的常见运行电压、例如在大约50Hz时大约230V是耐受的并且优选地在这种加载的情况下可以保持基本上无损坏。同时，利用本发明可以实现，在相应的电压加载的情况下不会出现相应大的通过电流并且基本上也不会出现危险状态。

机电开关元件例如可以是可手动操作的开关、可手动操作的按钮、具有切换功能的可手动操作的开关、用于附加功能性的附加触点对和/或类似开关元件。根据该原因，机电开关元件自然也可以是旋转开关，尤其可手动操作的旋转开关。然而，开关元件无需是只能手动操作的。自然，机电开关元件也可以是可借助合适的驱动装置操作的，例如在接触器（Schütz）、继电器、组合电路和/或类似装置的情况下。

机电开关元件包括至少两个相应的连接触点，机电开关元件可以在所述连接触点处与传感器装置电耦合。优选地，所述连接触点中的每个连接触点与机电开关元件的相应接触元件连接，使得可以在至少两个连接触点之间提供相应的开关功能。因此，例如在具有两个连接触点的机电开关元件的情况下断开的开关状态通常的特征在于，在这两个连接触点之间不存在电连接，因为相应的接触元件在断开的开关状态中彼此间隔开地定位。而在接通的开关状态中，接触元件接触，使得在连接触点之间存在低电阻的电连接。优选地，该状态涉及相应的一对具有各自的接触元件的相关连接触点。

耦合电容器是提供电容的电子组件。耦合电容器的电容例如可以在大约100pF到大约1000nF的范围中。由此可以实现电抗升高，使得通过电流降低。在故障情况下，在加载电网电压的情况下可以实现：通过电流是小的，使得尽管设备内部处于电网电压上，但设备内部甚至也是可触摸的。耦合电容器针对如下耐压强度或额定电压来设计，所述耐压强度或额定电压面向在应用时可能出现的最大可能的电压。在建筑技术中，这通常是在大约50Hz时大约230V的交流电压。针对耦合电容器优选地提出：该耦合电容器具有规格X1或Y2，如通常也针对也在无线电干扰滤波器中被用于排除电线的干扰的电容器所提供的。这些规格经受标准化，为此放弃在这方面的进一步阐述。耦合电容器优选地构成为陶瓷电容器或薄膜电容器。自然也可以设置其组合。耦合电容器也可以包括多个电容器组件。根据该原因，可以为每个连接元件设置相应的耦合电容器。

连接元件可以包括连接线路，所述连接线路优选地可以在端部侧具有连接片，用于连接到机电开关元件上，所述连接片可以与机电开关元件的相应的连接触点电和机械连接。根据该原因，但是也可以规定，连接线路直接与连接触点电耦合，例如借助连接技术、如钎焊、熔焊、粘接、夹紧和/或类似连接技术。连接元件可以包括仅几厘米长的线路。此外，然而连接元件也可以具有长达大约100m或甚至更长的线路。自然，至少两个连接元件无需是相同长度的并且也可以根据结构和构造提供不同的长度或连接可能性。

耦合电容器具有第一电容器连接端子和第二电容器连接端子。通常，电容器连接端子可以构成为在机械上和/或在电学上基本上相同。然而，根据需求和构造，所述电容器连接端子也可以彼此不同。第一电容器连接端子与连接元件中的第一连接元件电耦合。而第二电容器连接端子与电压发生器电耦合，以用于提供时间上可变的电压。由此，电压发生器不直接与第一连接元件连接，使得电压发生器可以在有错误地给第一连接元件加载不希望的高电位的情况下通过耦合电容器、例如由于耦合电容器、诸如其电抗的电流限制作用而被保护。

同时，耦合电容器允许：由于电压发生器的时间上可变的电压，将相应的电压提供到机电开关元件上，使得可以利用检测器电路来确定机电开关元件的开关状态。

电压发生器可以包括电子电路，该电子电路例如可以构成为也与计算机单元等结合的硬件电路。电压发生器以可预先给定的方式提供时间上可变的电压，为此目的，电压发生器可以具有调节单元。因此例如可以规定，可以调节幅度、频率、电压形式和/或类似参数。根据该原因，这些参数中的至少一些参数然而也可以至少部分地固定地预先给定，例如通过硬件电路的相应设计等。

第一过压保护电路与连接元件中的第二连接元件电耦合或连接到所述第二连接元件上。第一过压保护电路优选地包括硬件电路，该硬件电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于电压发生器的时间上可变的电压的最大数值。在此上下文中，阻断不仅意味着可以中断电压，而且尤其意味着可以将电压限制到由第一过压保护电路预先给定的值上。为了该目的，可以设置相应的电子组件，例如抑制二极管、齐纳二极管、保护电阻、其组合电路和/或类似电子组件。优选地，只有当存在大于电压发生器的最大可能的电压的电压时第一过压保护电路才干预或才变为有效。由此可以实现：如果机电开关元件的开关状态被传感器装置确定，则第一过压保护电路在按照规定的运行中基本上不是有效的并且因此传感器装置的功能基本上不受损。为此可以规定，根据电压发生器的特性来设定第一过压保护电路。

此外，检测器电路与第一过压保护电路电耦合。检测器电路构成为检测电压并通过评估所检测到的电压来确定机电开关元件的开关状态。为了该目的，可以设置例如硬件电路式的电子电路和/或计算机单元，其尤其能够从所检测到的电压的时间曲线中确定开关状态。根据该原因，然而也可以仅进行对所检测到的电压的静态评估，其方式是：例如将所检测到的电压与电压比较值进行比较，其中所检测到的电压的大于电压比较值的值表示断开的开关状态，而所检测到的电压的小于电压比较值的值表示接通的开关状态。在此情况下，电压比较值可以优选地被定义，使得在开关元件的接通的开关状态中例如可能在接触元件之间出现的过渡电阻被考虑等。检测电压可以包括检测电压幅度、电压形式、频率和/或类似参数。由此可以在一定程度上实现抗错误检测的100%的免疫力，因为通常没有故障具有相同的信号形式以及时钟频率。

检测器电路优选地提供表示机电开关元件的所确定的开关状态的信号。这种信号例如可以是模拟电信号，例如电压、电流等。此外，该信号自然也可以是数字信号，例如表示开关状态的二进制编码信号。

根据一种有利的改进方案提出：电压发生器构成为提供电压脉冲的时间序列或交流电压。电压脉冲的时间序列例如可以包括有限数量的电压脉冲。自然也可以规定，电压脉冲的序列在时间上不是有限的。电压脉冲可以构成为基本上相同的。自然，电压脉冲也可以彼此不同地构成，例如关于其幅度、其脉冲宽度和/或类似参数彼此不同地构成。此外，电压脉冲可以具有可预先给定的边沿陡度，例如在电压脉冲中的相应电压脉冲的开始和/或结束时。电压脉冲优选地至少以大约700μs、优选地大约150μs、特别优选地100μs的时间间隔相对于彼此在时间上间隔开。自然，两个直接相继的电压脉冲的时间间隔也可以被选择为更小。相应的电压脉冲的持续时间例如可以为大约70μs或更少，优选地大约50μs，尤其大约25μs，特别优选地大约10μs。对于所有脉冲而言，脉冲的持续时间可以是相同的。然而，持续时间无需对于所有脉冲是相同的并且可以根据需要而变化。尤其可以规定，通过电压脉冲形成脉冲模式、诸如脉冲串等。

交流电压可以是纯交流电压，或者也可以是具有直流电压分量的交流电压。交流电压可以是正弦形的、三角形的、锯齿形的、矩形的和/或类似的。优选地，交流电压的幅度在时间上是恒定的。然而，根据需要，所述幅度也可以在时间上变化。交流电压的频率优选地大于大约1.5kHz，优选地大于大约5kHz，特别优选地大于大约10kHz。

此外提出：电压发生器具有用于存储电能的能量存储元件以及可在开关运行中运行的半导体开关元件，其中电压发生器构成为通过半导体开关元件在开关运行中的运行根据要通过电压发生器提供的时间上可变的电压将能量存储元件与耦合电容器电耦合。由此可以以简单的方式提供电压脉冲序列，所述电压脉冲序列能够实现传感器装置的所期望的功能。半导体开关元件例如可以具有至少一个在开关运行中运行的晶体管，尤其场效应晶体管，优选地金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），但是也可以具有双极性晶体管，尤其绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等。自然，也可以设置由晶体管、尤其不同的晶体管、例如也结合其他电子组件、诸如电阻、电容器和/或类似电子组件构成的组合电路。此外，根据该原因，晶闸管、尤其栅极可关断晶闸管（GTO）等也可以设置为半导体开关元件。

关于在使用晶体管的情况下的半导体开关元件，开关运行意味着，在接通的开关状态中，在晶体管的形成开关路径（Schaltstrecke）的连接端子之间提供非常小的电阻，使得在剩余电压非常小或电压降非常小的情况下高的通过电流是可能的。而在断开的开关状态中，晶体管的开关路径是高电阻的，换言之，所述开关路径提供高电阻，使得即使在施加在开关路径上的电压高的情况下基本上也不存在通过电流或只存在非常小的、尤其可忽略的通过电流。在晶体管情况下的线性运行与此不同。

根据一个改进方案提出：在第二电容器连接端子和电压发生器之间连接有第二过压保护电路，所述第二过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于电压发生器的时间上可变的电压的最大数值。根据该原因，第二过压保护电路可以与第一过压保护电路相似或相同地构成。然而，通过耦合电容器的保护功能可以实现：第二过压保护电路可以相对于第一过压保护电路简化地构成，例如其方式是：所述第二过压保护电路包括更少组件等。例如，第二过压保护电路可以仅包括单个齐纳二极管或抑制二极管等。以这种方式，尤其如果在第一连接元件上施加具有高电压陡度的特别高的电压，则可以相对于电压发生器进一步改进保护作用。即如果电压陡度非常大，则耦合电容器的保护作用可能是有限的。通过第二过压保护电路可以特别在这种情况下改进保护作用，使得总体上可以针对电压发生器进一步改进保护作用。

证实为特别有利的是，至少电压发生器和检测器电路连接到EIB总线上。由此可以实现，用于现场总线的传感器装置可以被用于EIB总线，并且以这种方式可以改进基于现场总线的建筑设备。然而，设计方案不限于在EIB总线中的应用，而是自然同样也可以在KNX总线等中使用。通过该设计方案可能的是，从现场总线给电压发生器供应电能并且同时借助检测器电路将机电开关元件的所确定的开关状态经由现场总线相应地传送给接收位置。为了该目的，相应地构成电压发生器和检测器电路。为了该目的，电压发生器可以包括电压供应电路，该电压供应电路实现以来自EIB总线的能量对电压发生器的能量供应。此外，检测器电路可以包括信号处理装置，该信号处理装置例如可以具有计算机单元，以便能够经由现场总线以合适的方式输出表示所确定的开关状态的相应信号。

一种有利的改进方案提出，传感器装置具有至少一个电感，所述至少一个电感连接在第一连接元件和电压发生器之间。由此可能的是，改进关于机电开关元件的开关状态的检测可靠性的附加效果。通过电感例如可以实现，在使用电压脉冲的情况下以及也在交流电压（诸如矩形电压）不稳定的情况下，触发振荡过程，该振荡过程能够改进检测可靠性。电感可以构成为电子组件。自然，电感也可以通过多个电子组件形成，这些电子组件可以以合适的方式连成回路到有效路径中。电感例如也可以至少部分地由一个或多个外部线路形成。此外，电感也可以在内部形成为分立组件，例如固定电感、空气线圈、电路板线圈、其组合等。

此外提出，至少所述电压发生器和所述检测器电路使用相同的参考电位。由此可以实现特别简单和可靠的传感器装置。参考电位例如可以是传感器装置的接地电位。

电压发生器特别有利地提供矩形电压。矩形电压特别适合用于根据本发明的传感器装置和根据本发明的方法实施。所述矩形电压可以以简单的方式通过电压发生器创建并且可以以同样简单和可靠的方式借助检测器电路从所检测到的电压中确定。

此外提出，选择时间上可变的电压，使得至少部分地去除至少一个与连接触点之一电连接的接触元件的污染物。为了该目的可以规定，提供特别高数量的具有优选地同样大的电压陡度的电压脉冲，使得总体上可以实现经由机电开关元件的接触元件的相对大的通过电流。根据该原因，同样目的也可以利用具有相应高的频率的交流电压来实现。由此可能的是，尽管有耦合电容器，但如果接触元件在接通的开关状态中彼此接触，则实现通过所述接触元件的相对大的电流，使得可以去除可能的污染物、例如残留物、腐蚀等，其方式是污染物例如烧完等。由此可以进一步改进传感器装置的功能的可靠性。可能合适的峰值电流例如为大约0.4A或更大，优选地大约0.5A，特别优选地大约1.1A。

针对根据本发明的传感器装置所说明的优点和效果自然也同样适用于根据本发明的方法，反之亦然。因此，设备特征自然也可以表述为方法特征，反之亦然。

附图说明

可以从以下根据附图对实施例的描述中获悉其他有利的效果和特征。在这些图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。

在附图中：

图1示出连接在EIB总线上的传感器装置的示意性框图，所述传感器装置用于确定多个连接到传感器装置上的可手动操作的开关的开关状态；

图2示出根据图1的传感器装置的示意性框图；

图3示出如图2的示意性框图，其中然而示出了电压发生器和检测器电路的细节；

图4示出根据图3的电压发生器的示意性电路图；

图5示出结合根据图3的检测器电路的第一过压保护电路的示意性电路图，

图6示出利用根据图4和图5的电路所产生的信号的示意图；以及

图7示出如图6的信号的示意图，其中电感连接在电压发生器和第一连接元件之间。

具体实施方式

图1以示意性框图示出传感器装置10，该传感器装置用于确定作为机电开关元件连接到该传感器装置10上的可手动操作的开关12的开关状态。当前以示范性方式示出了五个这种手动开关12。然而，几乎任意多的手动开关12也可以连接到传感器装置10上。然后相应地构成传感器装置10。

每个可手动操作的开关12都包括两个连接触点18、20，借助所述连接触点可以将可手动操作的开关12连接到传感器装置10上。所述可手动操作的开关12中的每个都包括未示出的接触元件，所述接触元件与该开关的各个连接触点18、20电连接。在接通的开关状态中，这些接触元件彼此机械接触，使得在相应的可手动操作的开关12的各个连接触点18、20之间提供电连接。在断开的开关状态中，这些接触元件彼此间隔开地相对于彼此定位，使得中断连接触点18、20之间的电连接。可手动操作的开关12例如可以构成为旋转开关、拨动开关、按钮开关等。然而，根据该原因，本发明并不限于可手动操作的开关。同样可以规定，开关12可以借助驱动装置、例如气动驱动器、电驱动器、液压驱动器等来操作。

传感器装置10包括总线单元44，传感器装置10可以借助该总线单元连接到EIB总线42上。由此传感器装置10特别适合于在建筑自动化中使用。

传感器装置10确定手动开关12中的相应开关的开关状态并根据所确定的开关状态经由EIB总线42输出数字信号。EIB总线42同时也用于传感器装置的能量供应，如在下文中还将解释的那样。

图2以示意性框图示出传感器装置10的粗略示意性结构。传感器装置10针对相应的可手动操作的开关12包括正好两个连接元件14、16，所述连接元件用于电接触相应的可手动操作的开关12的各个连接触点18、20。

电压发生器28经由耦合电容器22连接在连接元件14上。而检测器电路32连接在连接元件16上，然而所述检测器电路并不直接连接在连接元件16上，如在下文中更加详细解释的那样。

图3示出根据图2的传感器装置10的更详细的电路图。电压发生器28包括电压供应单元48，其从EIB总线42如上面所解释的那样获得电能并且将电压供应提供给电压发生器28。为了该目的，针对电压供应单元48设置有缓冲电容器36，用于存储所提供的电能。

时钟发生器46连接到缓冲电容器36上，所述时钟发生器以可预先给定的方式提供基本上矩形的交流电压作为时间上可变的电压。该矩形电压被提供到耦合电容器22的第二电容器连接端子26上，该耦合电容器利用其第一电容器连接端子24与连接元件14中的第一连接元件电耦合。由此，相应的交流电压在第一连接元件14处可用。

选择耦合电容器22的电容，使得在接触元件14错误地连接到例如被加载在大约50Hz时大约230V的交流电压的连接端子上的情况下基本上不发生电压发生器28的损坏。当前，电容器22构成为X1/Y2安全电容器并且在当前情况下具有大约680pF的电容。这也可以（根据应用）不同地来选择。

第一过压保护电路30连接在第二连接元件16上，所述第一过压保护电路构成为检测或分接连接元件16处的电压并且限制所检测到的电压的数值。当前规定，所检测到的电压被限制，使得如果所述电压的数值大于电压发生器28的时间上可变的电压的最大数值，则所述电压被限制到该值。这里，阻断因此尤其意指限制。在替代设计方案中，自然可以规定，过压保护电路30在激活情况下不让任何电压通过。

此外，检测器电路32连接到第一过压保护电路30上，所述检测器电路构成为评估所检测到的电压并由此确定相应的手动开关12的开关状态。为了该目的，检测器电路32包括未示出的计算机单元。当前，检测器电路32还包括总线单元44，使得检测器电路32可以将与所确定的开关状态对应的信号输出给EIB总线42。

图4以示意性电路图示出与耦合电容器22结合的电压发生器28的可能的结构。可以看出，耦合电容器22利用其第二电容器连接端子26与齐纳二极管D3电耦合，所述齐纳二极管在其侧利用其相对的连接端子连接到传感器装置10的接地电位50上。第二过压保护电路40通过齐纳二极管D3形成。

此外，第二电容器连接端子26连接到作为半导体开关元件的MOSFET 38的未示出的源极连接端子上，所述MOSFET的漏极连接到缓冲电容器36上，该缓冲电容器利用其相对的连接端子同样连接到接地电位50上。齐纳二极管D4连接到MOSFET 38的栅极连接端子上，所述齐纳二极管D4利用其相对的连接端子同样连接到接地电位50上并且因此保护MOSFET38的栅极连接端子免受过压。

当前，时钟发生器46提供具有大约10kHz的频率的矩形电压。该矩形电压经由电阻R8被输送给在发射极电路中运行的双极性NPN晶体管的基极，所述双极性NPN晶体管以合适的方式放大该信号以用于加载给MOSFET 38的栅极连接端子。无需探讨发射极电路的细节，因为该发射极电路对于本领域技术人员而言是充分已知的。

通过MOSFET 38的由矩形电压引起的以上述方式实现的开关运行，此外因此在第一连接元件14处提供相应的交流电压。

此外，时钟发生器46连接到电压供应单元48上，该电压供应单元构成为从EIB总线42提供用于时钟发生器46的运行的电能。为了该目的，EIB总线42经由电阻R9和二极管D7连接到缓冲电容器36上。由此可以从EIB总线42的运行电压在缓冲电容器36处提供直流电压，所述直流电压当前为大约30V。该电压用于电压发生器28的能量供应，换言之，也为MOSFET38供应能量。在替代的设计方案中，这自然也可以变化。当前，该直流电压用于电压发生器28的所有部件的能量供应。

首先，电容器C8连接在第二连接元件16上，所述电容器的相对的连接端子连接到接地电位50上。由此可以实现关于在第二连接元件16处所检测到的电压的综合效应。当前，电容器C8具有大约100nF的电容。

此外，第一过压保护电路30连接到电容器C8上，所述第一过压保护电路构成为阻断或限制如下电压，该电压的数值大于由电压发生器28提供的电压的最大数值。为了该目的，当前规定，首先将齐纳二极管D6并且然后将由电阻器R4和第二齐纳二极管D1构成的串联电路连接到电容器C8上。该网络实现可靠的电压限制。

检测器电路32经由另一电阻R3连接在由电阻R4和齐纳二极管D1构成的串联电路的中间分接头上，该检测器电路当前通过作为计算机单元的微处理器形成。该微处理器当前同样连接到EIB总线42上，然而这在所述图中未示出。因此微处理器当前同时也提供总线单元44的功能性。由此可以通过微处理器来评估第二连接元件16处的第一电压，使得可以确定可手动操作的开关12的开关状态。未示出的是，根据可手动操作的开关12的所确定的开关状态，微处理器输出适配于EIB总线42的相应的数字信号。

图6以示意图示出传感器装置10的功能。横坐标被分配给时间，而纵坐标根据分别所考虑的所示出的曲线图被分配给电压或电流。

利用曲线图54在根据图6的图表中示出了在MOSFET 38之前的电容器处的电压。从该图表中可以看出，该电压当前为大约30V。利用曲线图34示出了在MOSFET 38的栅极连接端子处的操控信号。由此可以看出，操控信号不完全是矩形的，而是由于电路的特性而失真。这里，矩形信号因此具有斜坡。然而，这对于电路的功能而言总体上不是有阻碍的。

利用曲线图56示出了相应的电压信号，该电压信号被输送给检测器电路32。从图6中可以看出，曲线图56关于信号曲线近似地对应于曲线图34。

利用曲线图58示出了如利用电压发生器28在可手动操作的开关12的接通的开关状态中通过检测器电路32可以检测到的通过电流。可以看出，电流脉冲出现在曲线图34、56具有大的边沿陡度的时间点。这可以通过检测器电路32来评估，使得可以从该信号确定手动开关12的开关状态。

图7以另一示意图如图6那样示出在电压发生器28不仅经由耦合电容器22连接到第一连接元件14上而且还补充地串联有另一电感时的情况。可以看出，关于曲线图56和58，产生放大的振荡过程，该振荡过程改进通过检测器电路32的检测。因此可以提高检测器电路的可靠性。

在根据所述图所示出的实施例中，可手动操作的开关12的接触部位被加载大约200mA的峰值电流，其中然而缓冲电容器36仅以0.75mA充电，这意味着小于大约20mW的充电功率。

在当前的设计方案中，由于MOSFET 38的快速切断，在大约5kHz的频率下已经实现相对大的通过电流。然而，由于电压发生器28的频率明显更大，所以尤其耦合电容器22的电抗减小。如下示例计算应阐明这一点：

从上面提到的公式可以看出，在电网频率下实现经由耦合电容器22的相对小的通过电流。由此可以保护电压发生器28免受由于电网电压的损坏。而用于通过本发明确定开关状态的功能被证实为特别有利的，因为如在如下公式中所示出的，所述功能实现经由可手动操作的开关12的接触元件的相对大的通过电流。

如下公式阐明这一点：

可以看出，在电压发生器28在大约10kHz的运行频率下可以将相对大的电流馈入可手动操作的开关12中，当前即大约88mA，更确切而言尽管电压发生器28使用比电网电压明显更小的电压。在该电路的适当设计的情况下，因此甚至也可以实现可操作的开关12的接触面的自由燃烧。

利用本发明因此可能的是，在检测器电路32的非常好的检测特性的情况下同时提供用于传感器装置10的防止过压的保护作用，使得尤其在建筑自动化的情况下出现的安装错误无需导致传感器装置10的损坏或毁坏。

实施例仅用于解释本发明，而不应限制本发明。

附图标记列表

10 传感器装置

12 手动开关

14 第一连接元件

16 第二连接元件

18 连接触点

20 连接触点

22 耦合电容器

24 第一电容器连接端子

26 第二电容器连接端子

28 电压发生器

30 第一过压保护电路

32 检测器电路

34 交流电压

36 缓冲电容器

38 MOSFET

40 第二过压保护电路

42 EIB总线

44 总线单元

46 时钟发生器

48 电压供应单元

50 接地电位

54 电压

56 曲线图

58 曲线图

C8 电容器

D1 齐纳二极管

D3 齐纳二极管

D4 齐纳二极管

D6 齐纳二极管

D7 二极管

Q3 晶体管

R3 电阻

R4 电阻

R7 电阻

R8 电阻

R9 电阻。

Claims (10)

1.一种用于确定机电开关元件（12）的开关状态的传感器装置（10），具有：

- 至少两个连接元件（14，16），用于电接触所述机电开关元件（12）的两个相应的连接触点（18，20），

其特征在于，

- 至少一个耦合电容器（22），所述耦合电容器具有第一和第二电容器连接端子（24，26），其中所述第一电容器连接端子（24）与所述连接元件中的第一连接元件（14）电耦合，

- 电压发生器 (28) ，用于提供时间上可变的电压，其中所述电压发生器（28）与所述第二电容器连接端子（26）电耦合，

- 与所述连接元件中的第二连接元件（16）电耦合的第一过压保护电路（30），所述第一过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于所述电压发生器（28）的时间上可变的电压的最大数值，以及

- 与所述第一过压保护电路（30）电耦合的检测器电路（32），所述检测器电路构成为检测所述电压并且通过评估所检测到的电压来确定所述机电开关元件（12）的开关状态。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述电压发生器（28）构成为提供电压脉冲的时间序列或交流电压（34）。

3.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述电压发生器（28）具有用于存储电能的能量存储元件（36）以及能在开关运行中运行的半导体开关元件（38），其中所述电压发生器（28）构成为通过所述半导体开关元件（38）在开关运行中的运行根据要通过所述电压发生器（28）提供的时间上可变的电压将所述能量存储元件（36）与所述耦合电容器（22）电耦合。

4.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，在所述第二电容器连接端子（26）和所述电压发生器（28）之间连接有第二过压保护电路（40），所述第二过压保护电路构成为阻断如下电压，该电压的数值大于所述电压发生器（28）的时间上可变的电压的最大数值。

5.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，至少所述电压发生器（28）和所述检测器电路（32）连接到EIB总线（42）上。

6.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于至少一个电感，所述电感连接在所述第一连接元件（14）和所述电压发生器（28）之间。

7.一种用于确定机电开关元件（12）的开关状态的方法，具有如下步骤：

- 借助电压发生器（28）提供时间上可变的电压，

- 经由至少一个耦合电容器（22）给所述机电开关元件（12）的第一连接触点（18）加载所述时间上可变的电压，

- 借助检测器电路（32）经由第一过压保护电路（30）检测所述机电开关元件（12）的第二连接触点（20）的电压，所述第一过压保护电路（30）构成为阻断如下电压，该电压的数值大于所述电压发生器（28）的时间上可变的电压的最大数值，以及

- 借助所述检测器电路（32）通过评估是检测到的电压来确定所述机电开关元件（12）的开关状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少所述电压发生器（28）和所述检测器电路（32）使用相同的参考电位。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述电压发生器（28）提供矩形电压。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间上可变的电压被选择使得至少部分地去除至少一个与所述连接触点(18，20）之一电连接的接触元件的污染物。

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