CN116569295A - 机电开关装置的具有至少一个触点对的开关触点的开关状态的识别方法以及用于识别开关状态的电路配置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种识别机电开关装置(100)的具有至少一个触点对的开关触点(1)的开关状态的方法,其中在用于识别所述开关状态的工作阶段中,对所述开关触点(1)施加开关电流(ISchalt),并且借助评价单元(2)来分析所述开关电流(ISchalt)以确定所述开关触点(1)处于闭合的开关状态还是断开的开关状态,根据本发明,对所述开关触点(1)施加开关电流(ISchalt),所述开关电流构建为脉冲式的电压或电流信号。

Description

机电开关装置的具有至少一个触点对的开关触点的开关状态 的识别方法以及用于识别开关状态的电路配置
技术领域
本发明涉及一种识别机电开关装置的具有至少一个触点对的开关触点的开关状态的方法,其中在用于识别开关状态的工作阶段中,对开关触点施加开关电流,并且借助评价单元来分析开关电流以确定开关触点处于闭合的开关状态还是断开的开关状态。
背景技术
由DE 200 08 548U1已知一种用于识别带断开延迟的微处理器控制的设备用电源开关的开关状态的配置。该案描述一种电源开关,其包含两个只能一起断开或闭合的串联开关,其中一个开关以一个触点连接在两个带电压的或(中性)导体中的一个上,以另一触点与传感器的第一输入端连接,其在施加电压且电源开关被接通的情况下将测量电流导引至传感器的第二输入端,其与这两个带电压的或(中性)导体中的另一个连接。该传感器在输入侧上根据电源开关的开关状态将输出信号传输给设备的微处理器。
发明内容
本发明的目的是提供一种识别机电开关装置的开关触点的开关状态的方法以及一种用于识别开关触点的开关状态的电路配置,其中
所述电路配置在降低损耗功率方面有所优化,从而达到改善热管理的目的。
本发明用以达成上述目的的解决方案是一种识别机电开关装置的具有至少一个触点对的开关触点的开关状态的方法,其中在用于识别所述开关状态的工作阶段中,对所述开关触点施加开关电流,并且
借助评价单元来分析所述开关电流以确定所述开关触点处于闭合的开关状态还是断开的开关状态。根据本发明,在用于识别所述开关触点的开关状态的工作阶段中,对所述开关触点施加开关电流,所述开关电流构建为脉冲式的电压或电流信号。这样就与在状态识别期间对开关触点持久性施加所需最低功率的工作法相比产生以下优点:用来识别开关触点的开关状态的工作阶段中的损耗功率有所降低,从而降低开关设备内的热输入。仍需对开关触点施加规定的最低功率,从而总是能确保可靠的接触。从而可靠地清除开关触点上可能存在的杂质。对24V金片触点继电器而言,所需功率例如为24V和1mA。在输出驱动器和继电器触点上均会产生损耗功率,通过本发明的方法和本发明的电路配置可大幅降低损耗功率。
本发明的更多有利技术方案参阅从属权利要求。从属权利要求中个别列出的特征可按技术上合理的方式相互组合并形成本发明的更多技术方案。此外,权利要求书中指出的特征在说明书中得到了进一步的说明和解释,借此说明本发明进一步的优选技术方案。
根据本发明的一种优选技术方案,可以对所述开关触点施加构建为脉冲式方波信号的开关电流。其中在所述脉冲阶段中,接通预设的最大开关电流,在所述暂停阶段中,接通预设的最小开关电流。
通过优选的1:1脉冲-暂停比来大幅降低开关设备内的损耗功率及其所造成的热输入。通过进一步缩短开关时间就能进一步降低热输入。最小开关电流优选等于零。从而实现降低损耗功率的更多可变方案。
根据本发明的另一优选改进方案,可以对所述开关触点施加开关电流,所述开关电流构建为带可变脉冲-暂停比的脉冲式方波信号。这样就能适应于相应框架条件地降低损耗功率。
优选地,可以根据至少一个工作参数来改变所述脉冲-暂停比,从而使得降低损耗功率与在开关触点的开关状态识别期间在开关设备中产生的损耗功率直接作用性耦合。
根据本发明的另一特别优选的实施方式,可以预设所述脉冲-暂停比,使得用于识别所述开关触点的开关状态的不同速度可被规定。这样就能视开关设备的具体用途而定地,根据开关设备的工作方式和/或客户要求和/或所用机电开关触点(如继电器)来相应地进行匹配。
此外,本发明也可以通过以下方式来改进:根据至少一个工作参数来改变脉冲式电流或电压信号(测试信号)的周期持续时间。
在本发明的另一优选技术方案中,在对所述开关触点施加构建为脉冲式电流信号的开关电流前,在预设的自洁式燃烧时间(Freibrennenzeit)内对所述开关触点施加固定大小的非脉冲式开关电流,而后再切换至脉冲模式。这样就能改善触点的清洁度,而不会不必要地产生大量损耗功率。
最后,本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于识别机电开关装置的开关触点的开关状态的电路配置。本发明的电路配置特别是适于实施本发明的方法,并且包括带至少一个开关触点的机电开关装置以及评价与控制单元,其用于控制所述机电开关装置和评价流过所述机电开关装置的开关触点的开关电流。根据本发明,所述评价与控制单元如此地配置,使得在用于识别所述开关触点的开关状态的工作阶段中,所述开关触点可被施加构建为脉冲式的电流信号的开关电流并且所述开关电流可被分析以确定所述开关触点处于闭合的开关状态还是断开的开关状态。
有利地,所述评价与控制单元包括脉冲信号发生装置、耦合单元,和评价单元,
其中所述机电开关装置的开关触点在开关电压电位和地线之间的共同路径中与所述脉冲信号发生装置和所述耦合单元串联。所述电路配置如此地配置,使得在用于识别所述开关触点的开关状态的工作循环中,所述开关触点可被施加构建为脉冲式的电流信号的开关电流,并且在所述共同的路径中流动的开关电流可借助所述评价单元被分析以确定所述开关触点处于闭合的开关状态on还是断开的开关状态off。
根据该发明主题的另一优选技术方案,所述脉冲信号发生装置可以包括控制单元和可被所述控制单元控制的在所述开关触点的电流路径中与所述开关触点串联的半导体开关。
替代地,所述脉冲信号发生装置也可以由计算机或微处理器的脉冲式耐电流信号输出端构成。
最后,本发明优选也可以如此地实施,使得所述耦合单元被配置成,确保所述开关触点的路径中的限流,以及检测流过所述开关触点的脉冲式开关电流或所述开关触点上的电压并将其传输给所述评价单元,以便根据所检测到的开关电流信号来实施开关触点的状态识别。
综上所述,对机电开关装置的继电器触点或开关触点施加脉冲式信号。信号的所谓高水平对应于开关电压和开关电流,所谓低水平对应于低能量或无能量状态。具体视所设脉冲-暂停比而定地,每个周期出现的损耗功率与相同时间段内的持久信号相比少得多。输出驱动器优选地由微控制器控制和脉冲操作。
附图说明
下面将参照附图对本发明和技术环境进行详细阐述。需要指出的是,本发明不应受到所展示的实施例的限制。特别是也可以提取附图中所阐述的事实的部分方面,并将其与本说明书和/或附图中的其他组成部分和认识相结合,另有明确说明的除外。特别要指出的是,附图以及特别是所图示的尺寸关系只是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象,因而必要时可以使用来自其他附图的阐述作为补充。
其中:
图1为本发明的一种可能实施方式中用于识别机电开关装置的开关触点的开关状态的电路配置的示意图,以及
图2为用于识别机电开关装置的开关触点的开关状态的电路配置的相对于图1所示实施方式有所变更的技术方案的示意图。
具体实施方式
图1为本发明的一种可能实施方式中用于识别机电开关装置100的开关触点1的开关状态的电路配置10的示意图。所示电路配置10包括形式为继电器或接触器或诸如此类的机电开关装置100以及开关触点1,该机电开关装置具有线圈S,其可通过两个线圈端子A1、A2被施加电压。此外,电路配置10包括在电流路径P1中与开关触点1串联的评价与控制单元200,其用于控制机电开关装置100和评价流过机电开关装置100的开关触点1的开关电流ISchalt。评价与控制单元200如此地配置,使得在用于识别开关触点1的开关状态的工作阶段中,开关触点1可被施加构建为脉冲式的电流信号的开关电流ISchalt并且开关电流ISchalt可被分析以确定开关触点1处于闭合的开关状态还是开关触点1处于断开的开关状态。为此而借助脉冲信号发生装置201产生的测试信号STest构建为方波信号,且在所示示例中约具有1:1的脉冲-暂停比。在脉冲阶段,接通的是作为所谓高信号H的预设最大开关电流ISchalt_on,在暂停阶段Toff,接通的是形式大体为零信号(所谓的低信号L)的预设最小开关电流ISchalt_off,特别是接通0mA的最小开关电流ISchalt_off,从而在开关触点1的状态识别的工作阶段中相应地降低损耗功率。
例如在用于24V金片触点继电器的开关电压和开关电流为24V和1mA的情况下,持久性施加(非脉冲式)信号时所需的功率为24V*1mA=24mW。采用脉冲-暂停比为1:1的脉冲式测试信号(50%)时,损耗功率仅为25V*1mA*0.5=12mW(50%)。脉冲-暂停比和周期持续时间视具体应用情形而调整,并且可以在工作过程中视情况而采用不同的值。示范性流程参见图2:
-微控制器计时输出端(控制单元2011)有效
-Mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)(半导体开关2012)接通至24V
-继电器(机电开关装置100)的开关触点1闭合时,电流流过输入模块(耦合单元202)和开关触点1。
微控制器输入模块检测存在的是高信号H还是低信号L(触点闭合时是H,否则是L)。
-微控制器计时输出端(控制单元2011)无效。
-Mosfet(半导体开关2012)阻断。
这一点是开关操作循环内的主要流程。
图2为用于识别机电开关装置100的开关触点1的开关状态的电路配置10的相对于图1所示实施方式有所变更的技术方案的示意图。与图1所示实施方式不同,此处示出了电路配置10的详细结构,其中评价与控制单元200具有微控制器,其具有用于产生脉冲式控制信号以对构建为MOSFET或类似的半导体开关2012进行控制或开关操作的控制单元2011的功能。在半导体开关2012与开关触点1之间设有耦合单元202,其实质上将限流的功能与信号识别与传输的功能相结合。在开关触点1的开关状态识别的工作阶段中,产生针对半导体开关2012的相应控制信号,从而在与开关触点1共同的电流路径中通过控制信号来产生相应脉冲的信号,或者对应于半导体开关2012的控制信号将电流路径闭合和中断。在开关触点1相应闭合的情况下,对开关触点施加相应脉冲的开关信号,通过耦合单元202识别到损耗功率有所降低的开关电流ISchalt并将其传输给微控制器中的评价单元203以进行相应分析。在开关触点1相应断开因而共同的信号路径P1中断的情况下,耦合单元202相应地未检测到开关电流ISchalt,这个信息被传输给微控制器内的评价单元203以进行相应分析。
本发明不局限于附图所示实施方式。因此,前述描述不具限制性,而是起阐述作用。下面的权利要求书应理解为,任一所列特征是在本发明的至少一个实施方式中存在的。这一点并不排斥其他特征的存在。权利要求书和说明书所定义的‘第一’和‘第二’特征仅用来区别两项同类型特征,而非规定其顺序。
附图标记说明
1 开关触点
10 电路配置
100 机电开关装置
200 评价与控制单元
201 脉冲信号发生装置
2011 控制单元
2012 半导体开关
202 耦合单元
203 评价单元
USchalt (通过开关触点的)开关电压
ISchalt (流过开关触点的)开关电流
TPeriode 周期持续时间(控制信号或开关信号)

Claims (11)

1.一种识别机电开关装置(100)的具有至少一个触点对的开关触点(1)的开关状态的方法,其中在用于识别所述开关状态的工作阶段中,
-对所述开关触点(1)施加开关电流(ISchalt),并且
-借助评价单元(2)来分析所述开关电流(ISchalt)以确定所述开关触点(1)处于闭合的开关状态还是断开的开关状态,
其特征在于,
对所述开关触点(1)施加开关电流(ISchalt),所述开关电流构建为脉冲式的电压或电流信号。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
对所述开关触点(1)施加构建为脉冲式方波信号的开关电流(ISchalt),其中在所述脉冲阶段(Ton)中,接通预设的最大开关电流(ISchalt_on),且其中在所述暂停阶段(Toff)中,接通预设的最小开关电流(ISchalt_off),特别是0mA的最小开关电流(ISchalt_off)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
对所述开关触点(1)施加开关电流(ISchalt),所述开关电流构建为带可变脉冲-暂停比的脉冲式方波信号。
4.根据权利要求3所述的方法,
其特征在于,
根据至少一个工作参数来改变所述脉冲-暂停比。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法,
其特征在于,
预设所述脉冲-暂停比,使得用于识别所述开关触点(1)的开关状态的不同速度可被规定。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
根据至少一个工作参数来改变所述周期持续时间(Tperiode)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在对所述开关触点(1)施加构建为脉冲式电流信号的开关电流(ISchalt)前,在预设的自洁式燃烧时间内对所述开关触点(1)施加固定大小的非脉冲式开关电流(ISchalt)。
8.一种用于识别机电开关装置(100)的开关触点(1)的开关状态的电路配置(10),
包括
-带至少一个开关触点(1)的机电开关装置(100),以及
-评价与控制单元(200),其用于控制所述机电开关装置(100)和评价流过所述机电开关装置(100)的开关触点(1)的开关电流(ISchalt),
其中所述评价与控制单元(200)如此地配置,使得在用于识别所述开关触点(1)的开关状态的工作阶段中,所述开关触点(1)可被施加构建为脉冲式的电流信号的开关电流(ISchalt),并且所述开关电流(ISchalt)可被分析以确定所述开关触点(1)处于闭合的开关状态还是断开的开关状态。
9.根据权利要求8所述的开关配置(10),
其特征在于,
-所述评价与控制单元(200)包括:
-脉冲信号发生装置(201),
-耦合单元(202),和
-评价单元(203),
其中所述机电开关装置(100)的开关触点(1)在开关电压电位(U)和地线(GND)之间的共同路径(P1)中与所述脉冲信号发生装置(201)和所述耦合单元(202)串联,且
其中所述电路配置(10)如此地配置,使得在用于识别所述开关触点(1)的开关状态的工作循环中,所述开关触点(1)可被施加构建为脉冲式的电流信号的开关电流(ISchalt),并且在所述共同路径(P1)中流动的所述开关电流(ISchalt)可借助所述评价单元(203)被分析以确定所述开关触点(1)处于闭合的开关状态(on)还是断开的开关状态(off)。
10.根据权利要求8或9所述的电路配置(10),
其特征在于,
所述脉冲信号发生装置(201)包括控制单元(2011)和可被所述控制单元(2011)控制的半导体开关(2012)。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的电路配置(10),
其特征在于,
所述耦合单元(202)被配置成,确保所述路径(P1)中的限流,以及检测流过所述开关触点(1)的脉冲式开关电流(ISchalt)或所述开关触点(1)上的电压(USchalt)并将其传输给所述评价单元(203)。
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