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Die
Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für ein Schaltgerät
sowie ein Schaltgerät mit einer solchen Anzeigeeinrichtung.
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Schaltgeräte
sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Sie können
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Betriebszuständen,
Signalen, Daten, Meldungen und weiteren Informationen aufweisen.
Die Anzeigeeinrichtungen bedienen sich üblicherweise einer
Stromversorgung, um die gewünschten Inhalte anzeigen zu
können. Die Stromversorgung kann die normale Stromversorgung
des Schaltgeräts sein, die zu dessen Betrieb vorgesehen ist,
oder eine Hilfsenergie, die durch beispielsweise Batterien, Akkus
oder eine andere Art einer Hilfsenergieversorgung vorgesehen sein
kann.
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Ein
Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung für einen
Netzabkoppler ist in der
DE
199 13 223 A1 beschrieben. Diese Druckschrift offenbart
unter anderem, dass als Anzeigeeinrichtung, die im Gehäuse des
Netzabkopplers integriert ist, eine solche verwendet wird, die mittels
Lichtstärke einer oder mehrerer Leuchtdioden, einer Flüssigkristallanzeige
oder durch ein Tonsignal oder durch eine Digital- oder Analoganzeige
ausgeführt ist.
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Gerade
im Bereich von Schutzgeräten erweist es sich als problematisch,
wenn keine Spannungsversorgung oder Hilfsenergie mehr zur Verfügung
steht, wenn die Anzeigeeinrichtung des Schutzgerätes nach
Auslösen von diesem aktiviert werden soll, damit die Auslöseursache
angezeigt werden kann. Um dennoch die Auslöseursache feststellen
zu können, werden derzeit teilweise aufwändige
mechanische Vorrichtungen installiert, mit deren Hilfe die Auslöseursache
herausgefunden werden soll.
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Als
weiter problematisch erweist sich die im Allgemeinen raue Umgebung
des Aufstellungsortes der Schaltgeräte, so dass eine Anzeigeeinrichtung eines
solchen Schaltgerätes hier entsprechend angepasst sein
sollte, um dieser und insbesondere auftretenden Temperaturschwankungen
standzuhalten. Ferner sollte die Anzeigeeinrichtung sich nicht durch elektromagnetische
Störeinflüsse negativ beeinflussen lassen, da
ansonsten ein Ausfall oder eine Fehlanzeige der Anzeigeeinrichtung
im Betrieb des Schaltgeräts befürchtet werden
müsste. Da beim Betrieb von Schaltgeräten teilweise
große elektromagnetische Felder auftreten, kann ein Störeinfluss
im Betrieb schnell auftreten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anzeigeeinrichtung
für ein Schaltgerät bereitzustellen, die die vorstehend
genannten Voraussetzungen erfüllt, also den rauen Umgebungsbedingungen
von Schaltgeräten standhält und zugleich sogar
bei Wegfall der Versorgungsspannung zuvor angezeigte Betriebszustände,
Signale, Daten, Meldungen und Informationen weiterhin anzeigen kann.
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Die
Aufgabe wird durch eine Anzeigeeinrichtung für ein Schaltgerät
nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Anzeigeeinrichtung
eine im statischen Anzeigezustand versorgungsspannungsunabhängige
hilfsenergiefreie bistabile Anzeigeeinrichtung ist. Die Aufgabe
wird ferner durch ein Schaltgerät mit einer solchen Anzeigeeinrichtung
gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Dadurch
wird eine Anzeigeeinrichtung für ein Schaltgerät
geschaffen, die es ermöglicht, insbesondere auch eine Auslöseursache
bei einem Schutzgerät nach dessen Auslösen anzuzeigen,
da für die statische Anzeige weder Versorgungsspannung
noch Hilfsenergie erforderlich ist. Aufgrund der Bistabilität der
Anzeige bleibt der zuletzt angezeigte Inhalt der Anzeige bei Wegfall
einer Versorgungsspannung stabil erhalten und kann nachfolgend auch
ohne zusätzliche Hilfsenergie abgelesen werden. Auf Grund
der Bistabilität wird bei Wegfall der Versorgungsspannung
die Anzeigeeinrichtung nicht ausgeschaltet, sondern der zuletzt
eingestellte Zustand wird aufrecht erhalten. Lediglich für
den Wechsel bzw. für die Bildung einer neuen Anzeigeinformation,
also im dynamischen Zustand der Anzeigeeinrichtung, ist eine Hilfsenergie
erforderlich, die jedoch sehr gering sein kann. Die Hilfsenergie
ist nur im Umschaltmoment erforderlich, nicht mehr nachfolgend,
um die neue Anzeigeinformation (statisch) aufrechtzuerhalten. Im statischen
Anzeigezustand ist die Anzeigeeinrichtung somit versorgungsspannungsunabhängig
und hilfsenergiefrei, lediglich im dynamischen Anzeigezustand, als
zum Wechsel der Anzeigeinformation wird ein geringes Maß an
Energie benötigt.
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Als
besonders vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang das Vorsehen
einer elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung. Bei einer solchen
werden durch Anlegen einer Versorgungsspannung die geladenen Teilchen
innerhalb der Anzeigeeinrichtung bewegt, so dass hierdurch eine Änderung
der optischen Anzeige erfolgt. Dieser Anzeigezustand bleibt nach
Wegfall der Versorgungsspannung noch für eine längere
Zeit stabil erhalten. Das zusätzliche Vorsehen einer Hilfsenergie
ist hierzu nicht erforderlich. Grundsätzlich sind elektrophporetische
Anzeigeeinrichtungen zwar bekannt, wie beispielsweise in der
US 2002/0167480 A1 ,
der
CA 2,178,804 und
der
WO 2004/042464
A2 offenbart. Diese wurden jedoch nicht in Kombination
mit Schaltgeräten offenbart, die eine besondere Ausgestaltung
im Hinblick auf die rauen Umgebungsbedingungen und weitere Störeinflüsse
erfordern. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst
die Anzeigeeinrichtung daher vorteilhaft zumindest eine Schirmungseinrichtung
zum Abschirmen elektromagnetischer Störeinflüsse.
Eine derartige Schirmungseinrichtung ist in keiner der vorstehenden
Druckschriften offenbart, erweist sich jedoch im Hinblick auf das
Abschirmen elektromagnetischer Störeinflüsse als
besonders nützlich, die die Funktionsfähigkeit
der elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung negativ beeinflussen
können.
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Eine
solche Schirmungseinrichtung kann in verschiedenster Art und Weise
ausgeführt sein, beispielsweise durch Vorsehen eines Abschirmgewebes,
das die Anzeigeeinrichtung innerhalb des Schaltgerätes
umgibt und somit gegen Störeinflüsse abschirmt.
Auch die Verwendung von Folien und/oder Abschirmplatten ist möglich.
Ferner ist die Verwendung modifizierter Kunststoffe, wie beispielsweise
von stahlfasergefüllten Thermoplasten möglich,
bei zugleich entsprechender Ausgestaltung eines hieraus gebildeten
Gehäuses im Bereich der Einfügung der Anzeigeeinrichtung
in ein Schaltgerät. Auch zahlreiche andere Materialien
können als Schirmungseinrichtung zum Kapseln der Anzeigeeinrichtung
gegenüber dem Schaltgerät, in dem die Anzeigeeinrichtung
angeordnet wird, dienen.
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Ferner
kann zum Ertragen von Temperaturschwankungen eine Ummantelung der
Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, die eine thermische Entkoppelung
vorsieht. Die Anfälligkeit der Anzeigeeinrichtung gegen
Störungen auf Grund von Temperaturschwankungen kann damit
wirkungsvoll vermindert werden.
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Vorteilhaft
weist die Anzeigeeinrichtung zumindest eine Kurzzeitpuffereinrichtung
zum Aktualisieren der angezeigten Betriebszustände und/oder Signale
und/oder Daten und/oder Meldungen und/oder Informationen bei Wegfall
der Versorgungsspannung auf. Im Prinzip wird eine elektrophoretische
Anzeigeeinrichtung auch ohne eine solche Kurzzeitpuffereinrichtung
auskommen. Diese dient jedoch zum Aktualisieren der Anzeige im Ausschaltmoment.
Beispielsweise erfolgt bei einer Kurzschluss-Abschaltung ein sofortiges
Ausschalten des Geräts mit höchster Priorität.
Um die Ursache für das Auslösen des Schaltgeräts
nachfolgend ermitteln zu können, wird die Anzeige anschließend
noch aktualisiert, wofür die Kurzzeitpuffereinrichtung
dienen kann. Durch die Kurzzeitpuffereinrichtung kann die Anzeigeeinrichtung
noch einmal hinsichtlich ihres Inhalts aktualisiert werden, um beispielsweise
den Grund einer Störung schnell, sicher und problemlos feststellen
zu können.
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Vorteilhaft
ist ferner zumindest eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern
der Anzeigeeinrichtung vorgesehen. Die Ansteuerungseinrichtung kann eine
Steuerelektronik und/oder zumindest einen Signalgeber umfassen.
In beiden Fällen kann das Laden der Teilchen der bistabilen
oder elektorphoretischen Anzeigeeinrichtung mit einer positiven
oder negativen Ladung gesteuert werden, so dass hierdurch die gewünschte
Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung erzeugt werden kann.
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Meldungen
der Anzeigeeinrichtung können insbesondere als Textmeldung
und/oder als Symbole dargestellt werden. Somit ist die Variabilität
der Anzeigeeinrichtung groß, so dass jegliche Art von Schaltgerät
mit einer solchen bistabilen bzw. elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung
ausgestattet werden kann, da sich die gewünschten Inhalte
der Anzeigeeinrichtung ohne Weiteres darstellen lassen. Die auf
der Anzeigeeinrichtung dargestellten Meldungen in Textform oder in
Form von Symbolen können auch ohne Hilfsenergie noch über
eine längere Zeit hinweg sichtbar bleiben.
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Vorteilhaft
kann ein Schaltgerät mit einer solchen Anzeigeeinrichtung
ein Schutzgerät sein, wobei die Anzeigeeinrichtung zum
Anzeigen der Auslöseursache nach einem Auslösen
des Schutzgerätes dient. Gerade im Falle von Schutzgeräten
erweist es sich bei den Geräten des Standes der Technik
als sehr mühsam nach einem Auslösen des Schutzgeräts,
wie beispielsweise einem Motorschutzschalter etc., die Ursache für
das Auslösen des Schutzgerätes festzustellen.
Durch Vorsehen der erfindungsgemäßen bistabilen
oder elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung ist es nun problemlos
möglich, die Auslöseursache auf der Anzeigeeinrichtung
abzulesen, da diese sich nicht beim Wegfall der Versorgungsspannung
oder einer Hilfsenergie ausschaltet. Dieses stellt einen sehr großen
Vorteil gegenüber den Schutzgeräten des Standes
der Technik, die keine solche bistabile bzw. elektrophoretische
Anzeigeeinrichtung aufweisen, dar.
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Auch,
wenn das Schaltgerät ein Schütz ist, erweist sich
das Vorsehen einer bistabilen bzw. elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung
als äußerst vorteilhaft, hier nämlich
insbesondere zum Anzeigen der Schaltspielzahl. Es sind ferner noch
weitere Anwendungen bei Schaltgeräten möglich,
bei denen ansonsten auf Grund der Verwendung von Anzeigeeinrichtungen,
die entweder eine Versorgungsspannung oder eine Hilfsenergie benötigen,
um ein Anzeigen von Inhalten der Anzeigeeinrichtung zu ermöglichen, eine
Unabhängigkeit von einer solchen Spannungsversorgung geschaffen
werden kann.
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Zur
näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden
ein Ausführungsbeispiel von dieser näher anhand
der Zeichnungen beschrieben.
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Diese
zeigen in:
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1 eine
Draufsicht auf eine schematische Ansicht eines Schaltgeräts
mit erfindungsgemäßer bistabiler Anzeigeeinrichtung,
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2 eine
schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße
elektrophoretische Anzeigeeinrichtung, und
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3 eine
Draufsicht auf die elektrophoretische Anzeigeeinrichtung gemäß 2.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein schematische Darstellung eines Schaltgeräts 1 mit
einer Anzeigeeinrichtung 2. Das Schaltgerät kann
beispielsweise ein Leistungsschalter, ein Schütz, ein Motorschutzschalter
oder eine andere Art eines Schaltgerätes sein. Die Anzeigeeinrichtung
ist eine elektrophoretische Anzeigeeinrichtung, die unter Bezug
auf 2 nachfolgend näher erläutert
wird.
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Zum
Ansteuern der Anzeigeeinrichtung wird ferner eine Ansteuerungseinrichtung 3 vorgesehen. Diese
kann beispielsweise als Ansteuerungselektronik oder als einfacher
Signalgeber ausgebildet sein, wodurch komplexere Inhalte auf der
Anzeigeeinrichtung ebenso angezeigt werden können sind
wie einfache Inhalte, bei denen beispielsweise die Ansteuerung durch
einen einfachen Signalgeber zum Anzeigen des jeweiligen Signals
führt.
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Die
Ansteuerungseinrichtung kann ferner eine Kurzzeitpuffereinrichtung 4 umfassen
bzw. mit dieser verbunden sein, wie in 1 angedeutet,
die zum Beschreiben der Anzeigeeinrichtung dient. Solche Kurzzeitpuffereinrichtungen
können beispielsweise in Form von Kondensatoren ausgeführt
werden.
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Die
Kurzzeitpuffereinrichtung kann ebenfalls zum Auffrischen des Inhalts
der Anzeigeeinrichtung verwendet werden, wenn die Versorgungsspannung für
die Anzeigeeinrichtung wegfällt, beispielsweise, wie bereits
erwähnt, zum Festhalten der Auslöseursache. Durch
eine solche Kurzzeitpuffereinrichtung wird nicht wie bei bislang
bekannten Anzeigeeinrichtungen die Anzeige allein durch die Puffereinrichtung in
Form einer Batterie oder Hilfsenergie vorgesehen aufrechterhalten.
Vielmehr bleibt in Prinzip der letzte Inhalt der Anzeigeeinrichtung
erhalten, auch bei Wegfall der Versorgungsspannung, da die geladenen Teilchen
an ihrer Position verbleiben.
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In 2 ist
eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der
elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung 2 zur Verwendung
in dem Schaltgerät 1 gemäß 1 dargestellt.
Die elektrophoretische Anzeigeeinrichtung weist eine oberste Lage
in Form beispielsweise einer Kunststofffolie 5 auf. Diese
kann beispielsweise aus PET (Polyethylenterephthalat) bestehen.
Anstelle des Vorsehens einer Kunststofffolie kann auch ein festeres
Material gewählt werden, sofern die Umgebungsbedingungen
des Schaltgeräts dies erfordern oder zulassen. Grundsätzlich
ist auch die Verwendung von Glas möglich.
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Unterhalb
der Kunststofffolie 5 ist eine transparente Elektrode 6 als
zweite Schicht angeordnet. Diese ist dünner ausgebildet
als die Kunststofffolie 5. Unterhalb der transparenten
Elektrode 6 ist ein Gerüst aus Trennwänden 7, 8, 9, 10,
die über eine obere Deckwandung 11 miteinander
verbunden sind, vorgesehen. Die Deckwandung liegt direkt unterhalb
der transparenten Elektrode 6 an dieser an. Die einzelnen
Trennwände 7–10 sind pfeilerartig
etwa senkrecht zu der Deckwandung 11 angeordnet und verjüngen
sich in Richtung weg von der Deckwandung etwas. Sie umgrenzen ferner
einzelne Segmente der elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung. Zwischen jeweils
zwei benachbarten Trennwänden befindet sich eine dielektrische
Flüssigkeit 19 mit geladenen Teilchen 17, 18,
die zum einen Teil positiv (Teilchen 18) und zum anderen
Teil negativ (Teilchen 17) geladen sind.
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Wie
in 2 gezeigt, sind etwa die Hälfte der dargestellten
Teilchen positiv und die andere Hälfte negativ geladen.
Die positiv geladenen Teilchen 18 lagern sich in der Nähe
der transparenten Elektrode 6, der Kathode, also im Bereich
der Deckwandung 11 an, wohingegen die negativ geladenen
Teilchen 17 sich von der Elektrode 6 entfernt
benachbart zu einer Versiegelungsschicht 12, die unterhalb
der Trennwände angeordnet ist, anlagern. Diese liegt etwa
parallel zu der transparenten Elektrode 6. Unterhalb der Versiegelungsschicht
befindet sich eine Klebeschicht 13, die den oberen Teil
der elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung 2 mit einer
Leiterplatte 14 verbindet. Da die Leiterplatte 14 in 2 als
Anode positiv geladen ist, lagern sich an dieser die negativen Teilchen 17 an. Über
die Elektrode 6 und die Leiterplatte 14 wird die
Ausrichtung der geladenen Teilchen 17, 18 vorgenommen.
Bei Anlegen eines elektrischen Feldes wandern die dispergierten
oder kolloidal gelösten geladenen Teilchen im elektrischen
Feld.
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Bei
der in 2 dargestellten Verteilung der positiven und negativen
Teilchen 17, 18 ergibt sich in der Draufsicht
die in 3 dargestellte Situation, wobei die negativ geladenen
zur Anode gewanderten Teilchen 17 eine dunkle Fläche
beim Betrachten von der Außenseite der Kunststofffolie 5 ergeben
und die positiv geladenen zur Kathode gewanderten Teilchen 18 eine
helle Fläche. Hierdurch wird deutlich, dass durch entsprechendes
unterschiedliches Anlegen eines elektrischen Feldes die positiv
und die negativ geladenen Teilchen so verteilt werden können,
dass nicht nur Textmeldungen, sondern auch die Darstellung von Symbolen
möglich ist. Somit lässt sich eine elektrophoretische
Anzeigeeinrichtung für beliebige Anwendungsfälle
bei Schaltgeräten einsetzen.
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Die
in 2 dargestellte Anzeigeeinrichtung ist an drei
Seiten von einer Schirmungseinrichtung 15 umgeben, die
elektromagnetische Störeinflüsse abschirmt. Diese
kann in Form eines speziellen Gewebes, von Platten, spezieller Kunststoffummantelungen
etc. ausgebildet sein.
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Neben
der Schirmungseinrichtung 15 kann die gesamte Anzeigeeinrichtung 2 mit
einer thermisch entkoppelnden Ummantelung 16 umgeben sein.
Diese ist in 2 lediglich gestrichelt angedeutet.
Eine solche thermisch entkoppelnde Ummantelung kann beispielsweise
durch Eingießen der Anzeigeeinrichtung in einem isolierenden
Harzmaterial vorgesehen werden. Grundsätzlich ist jedoch
eine thermische Entkopplung zur Wärmequelle bzw. einem
Schalter ausreichend. Eine allseitige, vollständige Ummantelung
ist daher nicht unbedingt erforderlich.
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Neben
den vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen von elektrophoretischen Anzeigeeinrichtungen
für Schaltgeräte können noch zahlreiche
weitere gebildet werden, bei denen jeweils eine versorgungsspannungsunabhängige
und hilfsenergiefreie Anzeige von Inhalten auf der Anzeigeeinrichtung
ermöglicht wird. Neben einer elektrophoretischen Anzeigeeinrichtung
können grundsätzlich auch andere bistabile Anzeigeeinrichtungen
in einem Schaltgerät integriert werden, deren Eigenart
jeweils darin besteht, dass sie einen eingestellten Zustand nicht
bei Wegfall einer Spannungsversorgung verlieren.
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- 1
- Schaltgerät
- 2
- Anzeigeeinrichtung
- 3
- Ansteuerungseinrichtung
- 4
- Kurzzeitpuffereinrichtung
- 5
- Kunststofffolie
- 6
- transparente
Elektrode
- 7
- Trennwand
- 8
- Trennwand
- 9
- Trennwand
- 10
- Trennwand
- 11
- Deckwandung
- 12
- Versiegelungsschicht
- 13
- Klebeschicht
- 14
- Leiterplatte
- 15
- Schirmungseinrichtung
- 16
- thermisch
isolierende Ummantelung
- 17
- positiv
geladene Teilchen
- 18
- negativ
geladene Teilchen
- 19
- dielektrische
Flüssigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19913223
A1 [0003]
- - US 2002/0167480 A1 [0009]
- - US 2178804 [0009]
- - WO 2004/042464 A2 [0009]