DE102007056917A1 - Method for tolerance compensation of electrical consumers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigungstoleranzausgleich von elektrischen Verbrauchern (2), die von einer Stromversorgung (20) eines Hausgeräts mit elektrischer Energie versorgt werden, wenigstens umfassend die folgenden Schritte: a) Messen eines Ist-Werts (10, RIst) des Widerstandswerts des elektrischen Verbrauchers (2), b) Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem Ist-Wert (10, RIst) des Widerstandswerts des elektrischen Verbrauchers (2) und einem Widerstands-Sollwert (30, Rnom) und c) Berücksichtigen des Korrekturfaktors bei Betrieb des Hausgeräts.The invention relates to a method for compensating for manufacturing tolerances of electrical consumers (2), which are supplied with electrical energy from a power supply (20) of a domestic appliance, comprising at least the following steps: a) measuring an actual value (10, RIst) of the resistance value of electrical consumer (2), b) determining a correction factor from the actual value (10, RIst) of the resistance value of the electrical load (2) and a resistance setpoint (30, Rnom) and c) taking into account the correction factor during operation of the domestic appliance.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigungstoleranzausgleich von elektrischen Verbrauchern, die von einer Stromversorgung eines Hausgeräts mit elektrischer Energie versorgt werden.The The invention relates to a method for manufacturing tolerance compensation of electrical loads from a power supply of a household appliance be supplied with electrical energy.
Moderne Hausgeräte weisen häufig Heizungen als elektrische Verbraucher auf. Dabei werden gegenwärtig als Heizungen bevorzugt Dickschichtheizungen anstelle der früher gebräuchlichen Stabheizungen eingesetzt. Zur Herstellung von Dickschichtheizungen werden Bahnen einer einen geeigneten spezifischen elektrischen Widerstand aufweisenden, dicken Schicht auf die Oberfläche eines elektrisch isolierenden Substrates aufgedruckt. Während beim Aufdrucken die Länge und die Breite der Bahnen relativ genau eingestellt werden können, treten bei der Dicke relativ große Variationen auf, die den elektrischen Gesamtwiderstandswert um etwa ±15% schwanken lassen. Industriestandards für gefertigte Dickschichtheizungen gestehen Widerstandstoleranzen in der Größenordnung von etwa –5% bis +10% zu.modern Home appliances often have heaters as electrical Consumers on. These are currently used as heaters prefers thick film heaters instead of the previously used ones Bar heaters used. For the production of thick film heaters Trajectories of a suitable electrical resistivity having, thick layer on the surface of an electric printed on insulating substrate. While printing the length and width of the tracks set relatively accurately can be relatively large in thickness Variations that increase the total electrical resistance by about ± 15% to waver. Industry standards for manufactured thick film heaters confess resistance tolerances of the order of magnitude from about -5% to + 10% too.
Beim Einsatz von Dickschichtheizungen in wasserführenden Geräten, wie etwa Haushaltsgeräten, bilden sich durch den Kontakt mit Leitungswasser auf den Bahnen der Dickschichtheizungen Kalkablagerungen und sonstige Beläge. Die Dicke und der Grad der Flächenüberdeckung der Beläge wird als „Flächenbelegung" bezeichnet.At the Use of thick-film heaters in water-bearing devices, such as home appliances, form through contact with tap water on the sheets of thick film heaters limescale and other coverings. The thickness and the degree of area coverage of the coverings is called "area occupancy" designated.
Mit zunehmender Flächenbelegung der Bahnen verschlechtert sich die Wärmeübertragung der Dickschichtheizung an den umgebenden Raum. Dadurch erhöht sich lokal unter der Flächenbelegung die Temperatur des die dicke Schicht bildenden Widerstandsmaterials. Weil die gebräuchlichen Widerstandsmaterialien für Dickschichtheizungen aufgrund ihrer PTC-Eigenschaft (Positive Temperature Coefficient) ihren spezifischen elektrischen Widerstand mit zunehmender Temperatur erhöhen, erhöht sich auch ihr spezifischer elektrischer Widerstand an den Stellen unter der Flächenbelegung. Beschleunigt sich dort die lokale Aufheizung weiter, nimmt auch die Flächenbelegung beschleunigt zu. Diese unkontrolliert sich beschleunigende Erhitzung kann ab einem gewissen Grad der Flächenbelegung innerhalb von Sekundenbruchteilen ablaufen, und führt zu einer lokalen Zerstörung der Dickschichtheizung führen.With increasing area occupancy of the railways is worsening the heat transfer of the thick film heater the surrounding space. This increases locally under the Area occupation the temperature of the thick layer forming Resistance material. Because the usual resistance materials for thick film heaters due to their PTC property (Positive Temperature Coefficient) their specific electrical Increase resistance with increasing temperature increases also their specific electrical resistance in the places under the area occupation. Accelerates there the local Heating continues, the area occupancy also accelerates to. This uncontrollably accelerating heating may be abated a certain degree of surface occupancy within fractions of a second expire, leading to local destruction lead the thick film heater.
Um dies zu verhindern kann die Zunahme des Gesamtwiderstands der Dickschichtheizung im Betrieb mit relativ hoher Genauigkeit erfasst werden. Rechtzeitig vor dem Erreichen eines Grenzwerts des Gesamtwiderstands, der der Grenzflächenbelegung zugeordnet ist und bei dem der Zerstörungsvorgang einsetzt, wird der Heizstrom abgeschaltet und damit der Heizbetrieb unterbrochen.Around This can be prevented by increasing the total resistance of thick-film heating be detected during operation with relatively high accuracy. In time before reaching a limit value of the total resistance of the Assigned to boundary occupancy and at which the destruction process begins, the heating current is switched off and thus the heating operation is interrupted.
Die
relativ großen Toleranzen des Heizungswiderstandswertes
einer Dickschichtheizung erfordern also im Betrieb einer Dickschichtheizung
eine hohe Messgenauigkeit zum Erfassen des Grenzwerts. Nach der
Alternativ kann eine Dickschichtheizung mit ihrem mit Toleranz behafteten Ist-Widerstandswert in das zu beheizende Gerät eingebaut und an die Stromversorgung angeschlossen werden. Dabei wird die auf den Soll-Wert abgestimmte Steuerelektronikschaltung in einem eigenen Montageschritt auf den Ist-Widerstandswert der Dickschichtheizung abgeglichen, was einen hohen technischen und zeitlichen Aufwand erfordert.alternative may be a thick-film heater with its tolerance-related actual resistance value installed in the device to be heated and to the power supply be connected. Here, the tuned to the target value Control electronics circuit in a separate assembly step to the actual resistance value the thick film heater adjusted, which is a high technical and time required.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfacheres und weniger Zeit erforderndes Verfahren zum Fertigungstoleranzausgleich von elektrischen Verbrauchern bereitzustellen.The Object of the present invention is a simpler and less Time-requiring method for manufacturing tolerance compensation of electrical To provide consumers.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Fertigungstoleranzausgleich von elektrischen Verbrauchern, die von einer Stromversorgung eines Hausgeräts mit elektrischer Energie versorgt werden, wenigstens umfassend die folgenden Schritte:
- a) Messen eines Ist-Werts des Widerstandswerts des elektrischen Verbrauchers,
- b) Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem Ist-Wert des Widerstandswerts des elektrischen Verbrauchers und einem Widerstands-Sollwert, und
- c) Berücksichtigen des Korrekturfaktors bei Betrieb des Hausgeräts.
- a) measuring an actual value of the resistance value of the electrical load,
- b) determining a correction factor from the actual value of the resistance value of the electrical load and a resistance setpoint, and
- c) Consideration of the correction factor when operating the household appliance.
Dabei weist die bspw. als Dickschichtheizung ausgebildete Heizung einen von einer Flächenbelegung abhängigen Widerstandswert auf, und eine Steuerelektronikschaltung der Stromversorgung ist auf den Widerstands-Sollwert abgeglichen und erkennt das Erreichen einer bei einer Grenzflächenbelegung der Dickschichtheizung erhaltenen Bereichsgrenze des Widerstandswerts.there has the example. As a thick-film heater formed heating a dependent on a surface occupation resistance value on, and a control electronics circuit of the power supply is on adjusted the resistance setpoint and detects the achievement of a obtained at an interface occupancy of thick-film heating Range limit of the resistance value.
Durch die Berücksichtigung des Ist-Werts des Widerstandswerts bei der Steuerung der Stromzufuhr können also die aus der Herstellung der Dickschichtheizung herrührenden Toleranzen ausgeglichen und der Grenzwert bzw. der Abschaltpunkt der Stromversorgung als Widerstandsabweichung in Bezug auf den Ist-Wert des Widerstands eingestellt werden. Das erfinderische Verfahren reduziert also den Aufwand an technischen Vorrichtungen und erforderlichen Einstellungen.By taking into account the actual value of the resistance value in the control of the power supply, therefore, the resulting from the production of thick-film heating tolerances can be compensated and the limit or the shutdown of the Power supply can be adjusted as a resistance deviation with respect to the actual value of the resistor. The inventive method thus reduces the complexity of technical devices and required settings.
Die Messgenauigkeit beim Messen des Ist-Widerstandswerts ist möglichst hoch, beispielsweise in der Größenordnung von etwa 2%, weiter bevorzugt etwa 1% und noch weiter bevorzugt etwa 0,5%. Dadurch verringert sich die mögliche Toleranz bezüglich des Ist-Werts. Außerdem kann die Steuerelektronikschaltung das Erreichen des Widerstands-Grenzwerts genauer feststellen.The Measurement accuracy when measuring the actual resistance value is as possible high, for example of the order of about 2%, more preferably about 1% and even more preferably about 0.5%. This reduces the possible tolerance regarding the actual value. In addition, the control electronics circuit determine the achievement of the resistance limit more accurately.
Das Messen des Ist-Werts des Widerstands der Dickschichtheizung in Schritt (a) kann vorteilhaft vor dem Einbau der Dickschichtheizung in das Haushaltsgerät bereits beim Hersteller durchgeführt werden. Alternativ kann die Widerstandsmessung unmittelbar vor dem Einbau der Dickschichtheizung in ein Haushaltsgerät in einem gesonderten Verfahrensschritt, etwa zeitgleich mit Montageschritten ausgeführt werden, die vor dem Einbau der Dickschichtheizung ohnehin erfolgen. So kann beim Zusammenbau des neuen Haushaltsgeräts Montagezeit eingespart werden. Bei einer Reparatur des Haushaltsgeräts kann die Messung vom Service-Techniker in einer speziellen Messvorrichtung an der Austausch-Dickschichtheizung vor deren Einbau ausgeführt werden.The Measure the actual value of the thick film heater resistance in step (a) may be advantageous before installing the thick film heater in the Household appliance already performed by the manufacturer become. Alternatively, the resistance measurement immediately before Installation of the thick film heater in a household appliance in a separate process step, approximately at the same time as assembly steps be executed before the installation of thick-film heating anyway done. So, when assembling the new home appliance Assembly time can be saved. In a repair of the household appliance can the measurement by the service technician in a special measuring device carried out on the exchange thick-film heating prior to their installation become.
Es kann für jeden gemessenen Ist-Wert des Widerstands ein Korrekturfaktor aktuell ermittelt werden. Dadurch ergibt sich eine hohe Genauigkeit der Abstimmung der Stromversorgung auf die Dickschichtheizung. Da aber die Widerstandwerte der Dickschichtheizungen ohnehin in einem begrenzten Toleranzrahmen liegen, können für Abweichungen innerhalb dieses Rahmens alternativ bereits Korrekturfaktoren in der Steuerung hinterlegt sein. Dadurch verringert sich der Berechnungsaufwand bei der Abstimmung der Stromversorgung auf die Dickschichtheizung.It can be for each measured actual value of resistance Correction factor currently be determined. This results in a High accuracy of tuning the power supply to the thick film heater. But since the resistance values of the thick film heaters anyway a limited tolerance range can be used for Deviations within this framework alternatively already correction factors be stored in the controller. This reduces the calculation effort when tuning the power supply to the thick film heater.
Das Verfahren kann vereinfacht werden, wenn nicht für jeden gemessenen Abweichungswert zwischen dem Ist- und dem Soll-Wert ein eigener Korrekturfaktor ermittelt werden muss. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann gemessenen Ist-Werten der Widerstandswerte elektrischer Verbraucher Werteintervallen zugeordnet werden, denen je ein Korrekturfaktor zugeordnet ist.The Procedure can be simplified if not for everyone measured deviation value between the actual and the desired value own correction factor must be determined. After another advantageous embodiment may be measured actual values associated with the resistance values of electrical load value intervals are each assigned a correction factor.
Vorzugsweise umfasst dabei ein mittleres Werteintervall den Widerstands-Soll-Wert für die Dickschichtheizung. Jedem Intervall wird dann ein geeigneter Korrekturfaktor fest zugeordnet und in der Steuerung hinterlegt. Ein gemessener Ist-Wert wird dann demjenigen Werteintervall zugeordnet, das den gemessenen Ist-Wert enthält. Damit kann der Steuerungsaufwand erheblich reduziert werden, weil eine Ermittlung des Korrekturfaktors entfallen kann.Preferably In this case, a mean value interval includes the resistance target value for thick film heating. Each interval becomes a suitable one Correction factor permanently assigned and stored in the controller. A measured actual value is then assigned to that value interval, which contains the measured actual value. This can be the control effort be significantly reduced because of a determination of the correction factor can be omitted.
Der Satz aneinandergrenzender Werteintervalle kann eine ungerade Anzahl von Intervallen umfassen deren mittlerer den Sollwert enthält. Mit einer geraden Anzahl an Intervallen können sie alternativ symmetrisch um einen Soll-Wert des Heizwiderstands herum angeordnet seinOf the Set of contiguous value intervals may be an odd number of intervals whose average contains the setpoint. With an even number of intervals they can alternatively be symmetrical be arranged around a target value of the heating resistor around
Die Werteintervalle können eine konstante Bereichsbreite aufweisen, die der in Schritt (a) erforderlichen Messgenauigkeit entspricht. Die Intervalle und die zugehörigen Korrekturwerte können zur einfacheren Unterscheidung außerdem nummeriert sein. So kann der Korrekturfaktor eines Ist-Werts des Widerstands in einfacher Weise durch die Angabe der entsprechenden Bereichsnummer des Intervalls angegeben werden, dem er zugeordnet ist. Das vereinfacht die Verarbeitung des gemessenen Ist-Werts sowie die Ausführung der zur Eingabe erforderlichen technischen Mittel.The Value intervals can have a constant range width, which corresponds to the measurement accuracy required in step (a). The intervals and the associated correction values can Be numbered as well for easier discrimination. Thus, the correction factor of an actual value of resistance can be simpler Way specified by specifying the appropriate area number of the interval to which he is assigned. This simplifies the processing the measured actual value as well as the execution of the input required technical means.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Korrekturfaktor selbst an das Hausgerät übertragen wird, so dass das Hausgerät keine Speicher zum Abspeichern der den Werteintervallen zugeordneten Korrekturfaktoren aufweist, sondern entsprechend dem Korrekturfaktor eine Anpassung der Versorgung des elektrischen Verbrauchers vornimmt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der elektrische Verbraucher ein ohmscher Verbraucher ist, so dass bei der Messung keine Blindstromverluste berücksichtigt werden, wobei es sich vorzugsweise bei dem elektrischen Verbraucher um eine Heizung, insbesondere eine Dickschichtheizung handelt.In an alternative embodiment it is provided that the correction factor is transmitted to the household appliance so that the home appliance does not store memory for storage the correction factor associated with the value intervals, but according to the correction factor an adjustment of the supply the electrical consumer makes. It is preferably provided that the electrical consumer is an ohmic consumer, so that no reactive current losses are taken into account during the measurement be, which is preferably in the electrical consumer is a heater, in particular a thick-film heating.
Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The Principle of the invention will be described below with reference to a drawing by way of example explained in more detail. In the drawings show:
Es
wird auf
Die
Eine
Stromversorgung für eine Dickschichtheizung ist üblicherweise
ausgelegt auf einen Nominal- bzw. Soll-Wert Rnom
Um
den in Sekundenbruchteilen ablaufende Prozess der unkontrollierten
lokalen Erhitzung und Zerstörung der Dickschichtheizung
zu verhindern, ist in einer Steuerelektronikschaltung ein auf den Soll-Wert
Rnom des Widerstands der Dickschichtheizung
abgestimmter, oberer Grenzwert Rgrenz als Schwellwert
gespeichert. Der Schwellwert ist so gewählt, dass die Dickschichtheizung
sicher vor Zerstörung geschützt ist, wenn der
Heizstrom beim Erreichen dieses Grenzwerts abgeschaltet wird. Der
zugehörige Abschaltpunkt ist in
Erfindungsgemäß wird
nun als Beispiel für einen elektrischen Verbraucher der
Widerstandswert Rist einer Dickschichtheizung
vor dem Einbau in ein Hausgerät, wie z. B. eine Geschirrspül-
oder Waschmaschine mit einer hohen Genauigkeit δR gemessen,
die kleiner ist als die Toleranz ΔR des Widerstands aus
dem Herstellungsprozess. Die Messgenauigkeit δR/R liegt
dabei in der Größenordnung von weniger als 2%,
z. B. 0,5%. Der gemessene Ist-Wert Rist wird
in eine Auswerteschaltung eingegeben. Daraufhin wird der zugehörige
Widerstandsgrenzwert Rgrenz ermittelt. Der
auf den Ist-Wert abgestimmte Widerstandsgrenzwert Rgrenz(Rist) wird so berechnet, dass sein Erreichen
und mithin die Abschaltung bei der gleichen Grenz-Flächenbelegung Fgrenz erfolgt, wie das für den Soll-Wert
Rnom vorgesehen ist. Wie aus
Der
unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranz korrigierte
Grenzwert Rgrenz(Rist)
für den Heizungswiderstand wird bei derselben Grenz-Flächenbelegung
Fgrenz erreicht (Abschaltpunkt Aist (
Es
wird nun auf
Im
Heizbetrieb der Dickschichtheizung
Die
Messschaltung
Es
wird nun auf
In
Jedem
Werteintervall ist ein Korrekturwert zugeordnet, der die Zufuhr
an Heizstrom an den tatsächlich in der Dickschichtheizung
In
einem für Geschirrspülmaschinen typischen Beispiel
beträgt der nominale bzw. Soll-Wert Rnom des
Heizungswiderstands
-
Intervall 1,
44-1 : 23,75 Ohm–24,25 OhmInterval 1,44-1 : 23.75 ohms-24.25 ohms -
Intervall 2,
44-2 : 24,25 Ohm–24,75 OhmInterval 2,44-2 : 24.25 ohms-24.75 ohms -
Intervall 3,
44-3 : 24,75 Ohm–25,25 OhmInterval 3,44-3 : 24.75 ohms-25.25 ohms -
Intervall 4,
44-4 : 25,25 Ohm–25,75 OhmInterval 4,44-4 : 25.25 ohms-25.75 ohms -
Intervall 5,
44-5 : 25,75 Ohm–26,25 Ohm.Interval 5,44-5 : 25.75 ohms-26.25 ohms.
Die
Intervalle mit den Intervallnummern
Die
Intervallgrenzen
- 22
- DickschichtheizungThick film heating
- 44
- HeizwiderstandsbahnHeizwiderstandsbahn
- 6, 6'6 6 '
- Anschluss (der Dickschichtheizung)connection (the thick film heater)
- 1010
- Ist-Wert (Rist) des HeizwiderstandsActual value (R) of the heating resistor
- 1212
- untere Messwertgrenze (Rist – δR) des Ist-Wertslower measured value limit (R is - δR) of the actual value
- 1414
- obere Messwertgrenze (Rist + δR) des Ist-Wertsupper measured value limit (R is + δR) of the actual value
- 2020
- Stromversorgungpower supply
- 2222
- Stromquellepower source
- 2424
- Messschaltungmeasuring circuit
- 26, 26'26 26 '
- Anschluss (der Stromversorgung)connection (the power supply)
- 2828
- Strommesswiderstand bzw. Shuntwiderstand (Rm)Current measuring resistor or shunt resistor (R m )
- 3030
- Soll-Wert (Rnom) des HeizwiderstandsNominal value (R nom ) of the heating resistor
- 3232
- Toleranzbreite (2 × ΔR)tolerance range (2 × ΔR)
- 3434
- untere Bereichsgrenze (Rmin = Rnom – ΔR)lower range limit (R min = R nom - ΔR)
- 3636
- obere Bereichsgrenze (Rmin = Rnom + ΔR)upper range limit (R min = R nom + ΔR)
- 3838
- Grenz-Flächenbelegung Fgrenz Border area occupation F grenz
- 4040
- Abschaltpunkt mit Messwert-Eingabe Aist Shutdown point with measured value input A is
- 40'40 '
- Abschaltpunkt ohne Messwert-Eingabe A'ist Switch-off point without measured value input A ' is
- 4242
-
Gesamtwiderstandsbereich
(entspricht Toleranzbreite
32 )Total resistance range (corresponds to tolerance width32 ) - 4444
-
Werteintervall
(
44-1 ,44-2 , ...44-5 )Value interval (44-1 .44-2 , ...44-5 ) - 4646
- Intervallnummerinterval number
- 4848
-
Intervallgrenzen
(
48-1 ,48-2 , ...,48-6 )Interval limits (48-1 .48-2 , ...,48-6 ) - Anom A nom
- Soll-AbschaltpunktTarget switch-off
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 96/17496 [0006] WO 96/17496 [0006]
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DE200710056917 DE102007056917A1 (en) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | Method for tolerance compensation of electrical consumers |
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ID=40585556
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R006 | Appeal filed | ||
R008 | Case pending at federal patent court | ||
R010 | Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120905 Effective date: 20111206 |