DE102008056211B4

DE102008056211B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet

Info

Publication number: DE102008056211B4
Application number: DE102008056211.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Stieglbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: DE102008056211A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit (3) und zumindest ein Schaltelement (2) eines Aktors (1) ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung (6) des Aktors (1) die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung (5) des Aktors (1) der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemessener Spannungswert, der an den wenigstens zwei Lasten anliegt, in der Aktorsteuerungseinheit (3) mit einem Korrekturfaktor potenziert wird und dass der mit dem Korrekturfaktor potenzierte Spannungswert mit einem gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit (3) multipliziert oder durch einen gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit (3) dividiert wird, und der Ergebniswert der Multiplikation oder der Division in einer Komparatoreinheit (8) mit mindestens einem Referenzwert verglichen wird und dass bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement eines Aktors ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung des Aktors die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung des Aktors der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, umfassend einen Aktor, wobei der Aktor eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement zur Ansteuerung der wenigstens zwei Lasten aufweist, wobei der Aktor eine erste Messeinrichtung, die zur Messung der Spannung der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, und eine zweite Messeinrichtung, die zur Messung des Laststroms der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, aufweist.
Schalt- und Dimmaktoren, z. B. für ein Bussystem, wie einen EIB-Bus, werden häufig zum Schalten oder Dimmen von Glühlampen eingesetzt. Dabei sind an einen Aktor-Kanal meist mehrere Glühlampen angeschlossen. Problematisch ist jedoch derartige Aktoren mit einer Lastüberwachung auszustatten. Um den Ausfall einer einzelnen Glühlampe zu erkennen, ist eine genaue Erfassung der Anschlussleistung erforderlich. Dies ist jedoch bislang nicht möglich, da sich die Spannung über der Glühlampe ändert. So kann die Netzspannung um bis zu +10% oder –15% um den Bemessungswert schwanken. Bei Dimmaktoren wird die Spannung an der Glühlampe mittels Phasenab- oder Phasenanschnitt gedimmt, so dass hier noch größere Spannungsänderungen vorliegen. Da Spannungsänderungen Stromänderungen in den Glühlampen bewirken, ist die alleinige Messung des Laststromes I für eine genaue Lastüberwachung nicht geeignet.
Daher hat es sich angeboten zusätzlich die Spannung U an der Glühlampe zu messen und so den Widerstand R zu berechnen. Da Glühlampen, aufgrund der sogenannten Kaltleiter-Eigenschaft, einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen und sich die Glühlampen bei Spannungsänderungen entsprechend stärker oder schwächer erwärmen, stellt sich bei einer Spannungsänderung jedoch kein konstanter Widerstand ein. D. h., diese Methode scheidet für eine Lastüberwachung von einer Last aus einer Mehrzahl von Lasten aus.
Eine Lastüberwachung wird bislang nur in Schaltaktoren angewendet. Diese Schaltaktoren besitzen Mittel zur Messung des Laststromes. Mit einer Software werden Schwellwerte für den Strom festgelegt, bei deren Unter- oder Überschreitung entsprechende Meldungen auf einen Bus bzw. eine Busleitung eines Bussystems ausgegeben werden. Nachteilig bei dieser Form der Lastüberwachung ist, dass Netzspannungsschwankungen den Strom beeinflussen und damit nur eine sehr ungenaue Erkennung von Lastausfällen möglich ist.
Aus der DE 10 2004 009 006 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, bekannt. Dabei sind die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement eines Aktors ansteuerbar, wobei durch eine erste Messeinrichtung des Aktors die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung des Aktors der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist. Ein gemessener Spannungswert, der an dem wenigstens zwei Lasten anliegt, kann in der Aktorsteuerungseinheit mit einem Korrekturfaktor potenziert werden, um einen mit Hilfe des potenzierten Spannungswertes bestimmten Wert mit mindestens einem Referenzwert zu vergleichen. Bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen einem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert wird ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert.
Aus der DE 199 05 709 A1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Aktor, wobei der Aktor eine Ansteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement zur Ansteuerung der wenigstens zwei Lasten aufweist. Der Aktor umfasst ferner Messeinrichtungen zur Messung der Spannung und zur Messung des Stroms der wenigstens zwei Lasten. Aus der DE 199 05 709 A1 ist des Weiteren bekannt, dass eine Rechnereinheit und eine Komparatoreinheit vorgesehen sind. Ferner beschreibt die DE 199 05 709 A1 auch ein Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement eines Aktors ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung des Aktors die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung des Aktors der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist.
Nachteilig bei den zuvor beschriebenen Verfahren ist, dass bei Netzspannungsschwankungen ein Lastausfall nicht exakt festgestellt werden kann. So können die Verfahren bei einer Vielzahl von angeschlossenen Lasten einen Ausfall einer einzigen Last häufig nur unzureichend feststellen. Die Lastüberwachung funktioniert bei derartigen Verfahren nur über einen geringen Spannungsbereich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher Verfahren und Vorrichtungen zur besonders sicheren Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer ohmschen Last aus einer größeren Menge an ohmschen Lasten bereitzustellen. Die Verfahren und Vorrichtungen sollen ermöglichen, dass ohmsche Lasten, insbesondere Glühlampenlasten, trotz Netzspannungsschwankungen mit einer hohen Genauigkeit überwacht werden können und so ein Lastausfall einer oder mehrerer Last(en) erkannt werden kann.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 2 sowie durch die Vorrichtungen mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 7 und 8 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem anderen erfindungsgemäßen Verfahren sowie den erfindungsgemäßen Vorrichtungen, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement eines Aktors ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung des Aktors die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung des Aktors der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist, gelöst, wobei ein gemessener Spannungswert, der an den wenigstens zwei Lasten anliegt, in der Aktorsteuerungseinheit mit einem Korrekturfaktor potenziert wird und wobei der mit dem Korrekturfaktor potenzierte Spannungswert mit einem gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit multipliziert oder durch einen gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit dividiert wird, und der Ergebniswert der Multiplikation oder der Division in einer Komparatoreinheit mit mindestens einem Referenzwert verglichen wird und wobei bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert wird.
Eine Gruppe von ohmschen Lasten, insbesondere eine Vielzahl von Leuchtmitteln, wie Glühlampen, werden über die Aktorsteuerungseinheit, die bevorzugt einen Mikrokontroller aufweist, und zumindest ein Schaltelement, wie ein Relais, eine MOSFET, etc., angesteuert. So sind beispielsweise die Glühlampen durch die Aktorsteuerungseinheit und das oder die Schaltelement(e) an- und ausschaltbar oder gar dimmbar.
Kern der Erfindung ist, dass eine konstante, spannungsunabhängige Größe als Maß für die Anschlussleistung benötigt wird. Bei einer ohmschen Last ist dies z. B. der Widerstand R oder die Leistung P. Bei einer Glühlampe ist der Widerstand R oder die Leistung P, wie bereits zuvor ausgeführt, wegen der Kaltleiter-Eigenschaft der Glühlampe abhängig von der anliegenden Spannung und deshalb nicht geeignet.
Es wurde festgestellt, dass sich die Nichtlinearität einer ohmschen Last, wie einer Glühlampe, weitgehend kompensieren lässt, indem in den Formeln des ohmschen Gesetzes z. B. die Spannung mit einer Korrekturfunktion versehen wird. Als geeignet erwiesen hat sich die Korrektur der Spannung beispielswiese mit einer Exponentialfunktion.
Um das Verfahren durchführen zu können, besitzt der Aktor Mittel zur Messung des Laststromes und Mittel zur Messung der Spannung, d. h. der Netzspannung oder der Spannung über der Last.
Als Basis zur Bestimmung des Widerstandes R kann die allgemeine Formel zur Berechnung des Widerstandes, nämlich R = U/I, wobei U die Spannung und I die Laststromstärke bezeichnet, herangezogen werden. Gleiches gilt für die Leistung. Auch die Formel zur Berechnung der Leistung, nämlich P = U·I, kann verwendet werden.
Ein gemessener Spannungswert U, der an den wenigstens zwei Lasten, insbesondere den Glühlampen, anliegt, wird in der Aktorsteuerungseinheit mit einem Korrekturfaktor potenziert. Der mit dem Korrekturfaktor potenzierte Spannungswert wird daraufhin in der Aktorsteuerungseinheit mit einem gleichzeitig gemessenen Laststromwert multipliziert oder durch einen gleichzeitig gemessenen Laststromwert dividiert. Der Ergebniswert dieser Multiplikation oder dieser Division wird in einer Komparatoreinheit mit mindestens einem Referenzwert verglichen. Bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert wird ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert.
D. h., die Spannung U wird mit dem Korrekturfaktor b potenziert. Es ergibt sich dann die Kenngröße R_b für den Widerstand: R_b = (U^b)/I.
Untersuchungen an Glühlampen zeigten, dass bei einem Korrekturfaktor von b = 0,5 der Widerstand R_b über einen weiten Spannungsbereich nahezu konstant ist. Zur Lastüberwachung wird der aktuell gemessene R_b-Wert mit Referenz-R_b-Werten verglichen. Bei einer Änderung um einen bestimmten Mindestbetrag wird die Laständerung detektiert. D. h., bei der Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert R_b und dem mindestens einen Referenzwert ist mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit ein Lastausfall zumindest einer Last die Ursache. Abhängig von der festgestellten Abweichung kann sogar eine Aussage darüber getätigt werden, wie viele ohmsche Lasten einer Gruppe von mehrere ohmschen Lasten ausgefallen sind.
Alternativ zu dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit und ein zumindest Schaltelement eines Aktors ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung des Aktors die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung des Aktors der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist, gelöst werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zu einem ersten Zeitpunkt die an den wenigstens zwei Lasten anliegende Spannung und der an den wenigstens zwei Lasten anliegende Laststrom gemessen wird und in der Aktorsteuerungseinheit durch Division oder Multiplikation des ermittelten Spannungswertes und des Laststromwertes miteinander ein Referenzwert bestimmt wird, dass zu einem späteren Zeitpunkt erneut die an den wenigstens zwei Lasten anliegende Spannung und der an den wenigstens zwei Lasten anliegende Laststrom gemessen wird, dass in der Aktorsteuerungseinheit der zum ersten Zeitpunkt ermittelte Spannungswert mit dem Ergebnis der Multiplikation der Differenz des zum ersten Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und des zum späteren Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und eines Korrekturfaktors addiert wird, dass das Ergebnis dieser Addition mit dem zum späteren Zeitpunkt ermittelten Laststrom dividiert oder multipliziert wird, dass das Ergebnis dieser Division oder Multiplikation in einer Komparatoreinheit mit dem Referenzwert verglichen wird und dass bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem Referenzwert ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert wird.
D. h., gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden eine erste Messung im Ausgangszustand der ohmschen Lasten und zumindest eine weitere Messung im Betriebszustand der Lasten durchgeführt. Um eine konstante Größe zu erhalten, zu der eine Aussage getätigt werden kann, ob ein Lastausfall vorliegt oder nicht, wird beispielsweise eine relativierte Kenngröße für den Widerstandswert R_k ermittelt. Als Basis dient auch hier wieder das Ohmsche Gesetz, bei dem der Widerstand R aus dem Quotienten der Spannung U und dem Laststrom I gebildet wird. Damit ein Lastausfall unabhängig von der Spannung U ermittelt werden kann, wird die Spannung sozusagen normiert. Dabei wird die ermittelte Spannung im Normalzustand der Lasten, d. h. der Spannungswert der ersten Messung, mit der Differenz der ermittelten Spannung im Normalzustand und der Spannung der zweiten, später durchgeführten Messung addiert, wobei der Differenzwert mit einem Korrekturfaktor multiziert wird.
D. h., zum Zeitpunkt t₀ werden Spannung U₀ und Strom I₀ an der Last, d. h. der Gruppe der ohmschen Lasten, gemessen. Aus diesen Werten wird der Widerstand R₀ berechnet: R₀ = U₀/I.
Ändert sich die Spannung um den Betrag ΔU, dann erhält die Spannungsänderung ΔU den Faktor k. Die Spannungsänderung ΔU berechnet sich dabei wie folgt:
ΔU = U₀ – U_S, wobei U_S den Spannungswert der späteren Messung darstellt. Dies ergibt die Kenngröße für den Widerstand R_k: R_k = (U₀ + k·ΔU)/I_S
I_S ist der ermittelte Laststrom der zweiten, späteren Messung. Untersuchungen an Glühlampen zeigten, dass bei einem Korrekturfaktor von k = 0,5, die Kenngröße für den Widerstand R_k über einen weiten Spannungsbereich nahezu konstant ist.
Zur Lastüberwachung wird der aktuelle R_k-Wert mit dem R₀-Wert verglichen. Bei einer Abweichung um einen bestimmbaren Mindestbetrag wird die Laständerung detektiert.
D. h., die Kaltleiter-Eigenschaft von Glühlampen lässt sich weitgehend kompensieren, indem beispielsweise in den Formeln des ohmschen Gesetzes die Spannung einen Exponenten oder die Spannungsänderung einen Faktor erhält. Angewendet in der Formel für den elektrischen Widerstand R ergeben sich konstante, von der Spannung weitgehend unabhängige Kenngrößen, die ein Maß für die Anschlussleistung darstellen.
Diese Methoden erlauben es, eine Glühlampenlast trotz Netzspannungsschwankungen mit hoher Genauigkeit zu überwachen. Somit kann bei einer Vielzahl angeschlossener Glühlampen der Ausfall einer einzelnen Lampe detektiert werden.
Der Korrekturfaktor kann unterschiedlich sein. Dabei hängt der Korrekturfaktor b von der Höhe der Spannung und des Laststromes ab, die an die Vielzahl der ohmschen Lasten, insbesondere der Glühlampen, angelegt werden. Bevorzugt ist aber bei beiden zuvor beschriebenen Verfahren, dass der Korrekturfaktor den Wert 0,5 aufweist. So haben Untersuchungen ergeben, dass bei Glühlampen die bestimmte Kenngröße der Widerstände Rb und Rk, dass heißt bei beiden zuvor beschriebenen Verfahren, über einen weiten Spannungsbereich nahezu konstant ist, wenn der Korrekturfaktor b bei 0,5 liegt.
Der große Spannungsbereich, über den die beschriebenen Verfahren wirken, ermöglicht sogar die Lastüberwachung bei Dimmaktoren bei jedem Helligkeitswert. Hierbei muss, je nach Verfahren, noch der sich durch den Phasenab- oder Phasenanschnitt ändernde Form- bzw. Scheitelfaktor berücksichtigt werden. Daher ist ferner bevorzugt, wenn bei den beiden Verfahren der Korrekturfaktor durch einen Form- oder Scheitelfaktor ergänzt wird, der den Phasenab- bzw. Phasenanschnitt berücksichtigt.
Die Komparatoreinheit kann getrennt von dem Aktor, beispielsweise als Teil eines Bussystems, angeordnet sein. Bevorzugt ist die Komparatoreinheit jedoch Teil der Aktorsteuerungseinheit des Aktors. Dabei kann die Komparatoreinheit Teil eines Mikrokontrollers der Aktorsteuerungseinheit sein. Die Komparatoreinheit vergleicht die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k mit dem oder den Referenzwerten für den Widerstand. Stellt die Komparatoreinheit fest, dass die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k weiter abweicht, als eine zuvor bestimmte Abweichung, so stellt die Komparatoreinheit fest, dass ein Lastausfall zumindest einer Last vorliegt.
Bei diesen Verfahren kann die Komparatoreinheit als spannungsunabhängige Kenngröße anstelle des Widerstandes auch die Leistung heranziehen. Die Leistung P berechnet sich aus dem Produkt aus der Spannung U und dem Laststrom I. Bei diesen Verfahren wird eine spezielle spannungsunabhängige Kenngröße P_b oder P_k ermittelt und mit Referenzwerten verglichen. Dabei wird die jeweilige spezielle spannungsunabhängige Kenngröße P_b oder P_k wieder mit einem Korrekturfaktor versehen. Die spannungsunabhängige Kenngrößen P_b bzw. P_k berechnen sich dann wie folgt: P_b = U^b·I bzw. P_k = (U₀ + k·ΔU)·I_S.
Die Größe der Korrekturfaktoren b bzw. k kann auch hier variieren. Die Korrekturfaktoren sorgen dafür, dass der Wert der Leistung über einen weiten Spannungsbereich konstant bleibt.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Aktor einen detektierten Lastausfall an eine Busleitung eines Bussystems sendet. Hierdurch kann entfernt von dem Aktor festgestellt werden, dass an zumindest einer der Lasten, insbesondere der Glühlampen, ein Ausfall erfolgte. So kann die Lastüberwachung unabhängig von dem Ort der Lasten und dem Ort des Aktors erfolgen. Als Bussystems kann beispielsweise das EIB-Bussystem verwendet werden.
Ferner ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine Anzeigeeinheit des Aktors und/oder eine an dem Bussystem angekoppelte Anzeigeeinheit den Lastausfall optisch und/oder akustisch darstellt/darstellen. Durch die Anzeigeeinheit kann ein Lastausfall sofort kenntlich gemacht werden. Dabei kann die Anzeige auf einem Display der Anzeigeeinheit erfolgen. Es kann aber auch lediglich eine Lampe, beispielsweise eine LED, an dem Aktor den Ausfall zumindest einer Last anzeigen.
Besonders bevorzugt sind derartige Verfahren, bei denen jede Last als ein Leuchtmittel, insbesondere eine Glühlampe, ausgebildet ist.
Gemäß eines letzten Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, umfassend einen Aktor, wobei der Aktor eine Aktorsteuerungseinheit und zumindest ein Schaltelement zur Ansteuerung der wenigstens zwei Lasten aufweist, wobei der Aktor eine erste Messeinrichtung, die zur Messung der Spannung der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, und eine zweite Messeinrichtung, die zur Messung des Laststroms der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, aufweist, und wobei die Aktorsteuerungseinheit des Aktors eine Rechnereinheit und eine Komparatoreinheit zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist, gelöst.
Mittels einer derartigen Vorrichtung kann ein Lastausfall einer Last aus einer Vielzahl von Lasten detektiert werden.
Der Aktor weist ein Schaltelement, z. B. ein Relais oder einen MOSFET, zum Schalten oder Dimmen der ohmschen Last, insbesondere einer Glühlampenlast, auf. Die Aktorsteuerungseinheit umfasst vorteilhafterweise einen Mikrokontroller. Ferner weist der Aktor eine erste Messeinrichtung zur Messung der Spannung und eine zweite Messeinrichtung zur Messung des Laststromes auf. Die Spannung wird entweder über der Last oder zwischen der Netzspannung und dem Neutralleiter gemessen. In der Rechnereinheit werden spezielle spannungsunabhängige Kenngrößen für den Widerstand oder die Leistung ermittelt. Hier wird auf die Aussagen zu den zuvor beschriebenen Verfahren verwiesen. Die Komparatoreinheit vergleicht die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k bzw. für die Anschlussleistung P_b oder P_k mit dem oder den Referenzwerten für den Widerstand bzw. für die Anschlussleistung. Stellt die Komparatoreinheit fest, dass die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k bzw. für die Anschlussleistung P_b oder P_k weiter abweicht, als eine zuvor bestimmte Abweichung, so stellt die Komparatoreinheit fest, dass ein Lastausfall zumindest einer Last vorliegt.
Bevorzugt ist eine Vorrichtung, die eine Anzeigeeinheit zur optischen und/oder akustischen Anzeige des Lastausfalls aufweist. Durch die Anzeigeeinheit kann ein Lastausfall sofort kenntlich gemacht werden. Dabei kann die Anzeige auf einem Display der Anzeigeeinheit erfolgen. Es kann aber auch lediglich eine Lampe, beispielsweise eine LED, an dem Aktor den Ausfall zumindest einer Last anzeigen. Des Weiteren kann ein Lastausfall akustisch mittels eines Lautsprechers angezeigt werden. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle zu einer Busleitung eines Bussystems aufweisen. Hierdurch kann eine Fernüberwachung der ohmschen Lasten ermöglicht werden. Sobald eine Last, beispielsweise eine Glühlampe, ausfällt, und dies durch den Aktor festgestellt wird, wird eine diesbezügliche Meldung auf die Busleitung gesendet, so dass ein entfernt angeordneter Empfänger diese Meldung auswerten kann.
Bevorzugt ist die Vorrichtung zum Detektieren eines Lastausfalls zumindest eines Leuchtmittels aus einer Gruppe von wenigstens zwei Leuchtmitteln ausgebildet.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und die beiliegende Tabelle näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Aktors einer Vorrichtung;
Tab. 1 die Messwerte U und I an einer 100 W-Glühlampe und die daraus errechneten Kenngrößen R₀ und R_k.
In der 1 ist ein Aktor 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Aktor 1 weist ein Schaltelement 2, z. B. ein Relais oder einen MOSFET, zum Schalten oder Dimmen der Glühlampenlast 4 auf. Die Aktorsteuerungseinheit 3 umfasst vorteilhafterweise eine Rechnereinheit 7 bzw. einen Mikrokontroller. Ferner weist der Aktor 1 eine erste Messeinrichtung 6 zur Messung der Spannung und eine zweite Messeinrichtung 5 zur Messung des Laststromes auf. Die Spannung wird entweder über der Last oder zwischen der Netzspannung L und dem Neutralleiter N gemessen. In der Rechnereinheit 7 werden spezielle spannungsunabhängige Kenngrößen für den Widerstand oder die Leistung ermittelt. Die Komparatoreinheit 8 vergleicht die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k bzw. für die Anschlussleistung P_b oder P_k mit dem oder den Referenzwerten für den Widerstand bzw. für die Anschlussleistung. Stellt die Komparatoreinheit 8 fest, dass die ermittelte spannungsunabhängige Kenngröße für den Widerstand R_b oder R_k bzw. für die Anschlussleistung P_b oder P_k weiter abweicht, als eine zuvor bestimmte Abweichung, so stellt die Komparatoreinheit 8 fest, dass ein Lastausfall zumindest einer Last vorliegt.
Die Tab. 1 zeigt die Messwerte der Spannung U und des Laststromes I an einer 100 W-Glühlampe und die daraus errechneten Kenngrößen R₀ und R_k.
Das Verfahren mit einem Exponenten (Quadratwurzel) liefert die besseren Ergebnisse. Dieses Verfahren ist insbesondere für leistungsstarke Mikrokontroller 7 geeignet. Aber auch das einfachere Verfahren mit der Multiplikation der Spannungsänderung ΔU mit dem Korrekturfaktor (halbe Spannungsänderung) liefert ähnlich gute Ergebnisse in einem etwas schmäleren Spannungsbereich.
Die Berechnung der Kenngrößen R_b oder R_k bzw. P_b oder P_k bzw. erfolgt rechnerisch in der Rechnereinheit bzw. dem Mikrokontroller 7 aus den Messwerten für den Laststrom und die Spannung.
Wendet man das beschriebene Verfahren auf die Formel für die Leistung P an, dann kann aus der Spannung und dem Laststrom in einem beliebigen Arbeitspunkt die Anschlussleistung bei z. B. 230 V berechnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Aktor
2: Schaltelement
3: Aktorsteuerungseinheit
4: Glühlampenlast
5: Messeinrichtung 5 zur Messung des Laststroms
6: Messeinrichtung 6 zur Messung der Spannung
7: Rechnereinheit/Mikrokontroller
8: Komparatoreinheit

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit (3) und zumindest ein Schaltelement (2) eines Aktors (1) ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung (6) des Aktors (1) die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung (5) des Aktors (1) der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemessener Spannungswert, der an den wenigstens zwei Lasten anliegt, in der Aktorsteuerungseinheit (3) mit einem Korrekturfaktor potenziert wird und dass der mit dem Korrekturfaktor potenzierte Spannungswert mit einem gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit (3) multipliziert oder durch einen gleichzeitig gemessenen Laststromwert in der Aktorsteuerungseinheit (3) dividiert wird, und der Ergebniswert der Multiplikation oder der Division in einer Komparatoreinheit (8) mit mindestens einem Referenzwert verglichen wird und dass bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert wird.
Verfahren zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, wobei die wenigstens zwei Lasten über eine Aktorsteuerungseinheit (3) und zumindest ein Schaltelement (2) eines Aktors (1) ansteuerbar sind, wobei durch eine erste Messeinrichtung (6) des Aktors (1) die Spannung der wenigstens zwei Lasten messbar ist und wobei durch eine zweite Messeinrichtung (5) des Aktors (1) der Laststrom der wenigstens zwei Lasten messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem ersten Zeitpunkt die an den wenigstens zwei Lasten anliegende Spannung und der an den wenigstens zwei Lasten anliegende Laststrom gemessen wird und in der Aktorsteuerungseinheit (3) durch Division oder Multiplikation des ermittelten Spannungswertes und des Laststromwertes miteinander ein Referenzwert bestimmt wird, dass zu einem späteren Zeitpunkt erneut die an den wenigstens zwei Lasten anliegende Spannung und der an den wenigstens zwei Lasten anliegende Laststrom gemessen wird, dass in der Aktorsteuerungseinheit (3) der zum ersten Zeitpunkt ermittelte Spannungswert mit dem Ergebnis der Multiplikation der Differenz des zum ersten Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und des zum späteren Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und eines Korrekturfaktors addiert wird, dass das Ergebnis dieser Addition mit dem zum späteren Zeitpunkt ermittelten Laststrom dividiert oder multipliziert wird, dass das Ergebnis dieser Division oder Multiplikation in einer Komparatoreinheit (8) mit dem Referenzwert verglichen wird und dass bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem Referenzwert ein Lastausfall der zumindest einen Last detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor den Wert 0,5 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor durch einen Form- oder Scheitelfaktor ergänzt wird, der den Phasenab- oder Phasenanschnitt berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (1) einen detektierten Lastausfall an eine Busleitung eines Bussystems sendet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinheit des Aktors (1) und/oder eine an dem Bussystem angekoppelte Anzeigeeinheit den Lastausfall optisch und/oder akustisch darstellt/darstellen.
Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, umfassend einen Aktor (1), wobei der Aktor (1) eine Aktorsteuerungseinheit (3) und zumindest ein Schaltelement (2) zur Ansteuerung der wenigstens zwei Lasten aufweist, wobei der Aktor (1) eine erste Messeinrichtung (6), die zur Messung der Spannung der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, und eine zweite Messeinrichtung (5), die zur Messung des Laststroms der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorsteuerungseinheit (3) ausgebildet ist, einen gemessenen Spannungswert, der an den wenigstens zwei Lasten anliegt, mit einem Korrekturfaktor zu potenzieren und den mit dem Korrekturfaktor potenzierten Spannungswert mit einem gleichzeitig gemessenen Laststromwert zu multiplizieren oder durch einen gleichzeitig gemessenen Laststromwert zu dividieren, und das eine Komparatoreinheit (8) ausgebildet ist, den Ergebniswert der Multiplikation oder der Division mit mindestens einem Referenzwert zu vergleichen und bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert einen Lastausfall der zumindest einen Last zu detektieren.
Vorrichtung zur Erkennung eines Lastausfalls zumindest einer Last, die eine Teilmenge einer Gruppe von wenigstens zwei Lasten bildet, umfassend einen Aktor (1), wobei der Aktor (1) eine Aktorsteuerungseinheit (3) und zumindest ein Schaltelement (2) zur Ansteuerung der wenigstens zwei Lasten aufweist, wobei der Aktor (1) eine erste Messeinrichtung (6), die zur Messung der Spannung der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, und eine zweite Messeinrichtung (5), die zur Messung des Laststroms der wenigstens zwei Lasten ausgebildet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorsteuerungseinheit (3) ausgebildet ist, durch Division oder Multiplikation eines zu einem ersten Zeitpunkt an den wenigstens zwei Lasten anliegenden Spannungswertes und eines zu dem ersten Zeitpunkt an den wenigstens zwei Lasten anliegenden Laststromwertes miteinander einen Referenzwert zu bestimmen, den zum ersten Zeitpunkt ermittelten Spannungswert mit dem Ergebnis der Multiplikation der Differenz des zum ersten Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und eines zu einem späteren Zeitpunkt ermittelten Spannungswertes und eines Korrekturfaktors zu addieren, und dass eine Komparatoreinheit (8) ausgebildet ist, das Ergebnis der Division oder der Multiplikation des Ergebnisses der Addition mit einem zu einem späteren Zeitpunkt ermittelten Laststrom mit dem Referenzwert zu vergleichen und bei Feststellung einer Überschreitung einer bestimmbaren Abweichung zwischen dem Ergebniswert und dem mindestens einen Referenzwert einen Lastausfall der zumindest einen Last zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Anzeigeeinheit zur optischen und/oder akustischen Anzeige des Lastausfalls aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Schnittstelle zu einer Busleitung eines Bussystems aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Detektieren eines Lastausfalls zumindest eines Leuchtmittels aus einer Gruppe von wenigstens zwei Leuchtmitteln ausgebildet ist.