DE102009043571B3 - Fluidisch-elektrische Einrichtung mit drahtloser Energiespeisung - Google Patents

Fluidisch-elektrische Einrichtung mit drahtloser Energiespeisung Download PDF

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Abstract

Es wird eine fluidisch-elektrische Einrichtung vorgeschlagen, die eine mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher (12) verbundene elektrische Versorgungsquelle besitzt, welche zur drahtlosen Energiespeisung mit einer fluidischen Leitung (11) zur fluidischen Versorgung der Einrichtung verbunden oder verbindbar ist. Die Versorgungsquelle weist einen über einen fluidisch-elektrischen Konverter (13) aufladbaren elektrischen Energiespeicher (17) auf, der mittels einer fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung (28) bei Abfall des Fluiddrucks unter einen vorgebbaren Wert von wenigstens einem Verbraucher (12) abtrennbar ist. Die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung (28) besteht aus einem fluidisch betätigbaren ersten elektrischen Schalter (19) mit einer elektrisch betätigbaren weiteren elektrischen Schalteranordnung (29), die in eine Versorgungsleitung (22) zwischen dem Energiespeicher (17) und dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher (12) geschaltet und durch den ersten Schalter (19) steuerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine fluidisch-elektrische Einrichtung mit drahtloser Energiespeisung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei einer derartigen, beispielsweise aus der DE 10 2007 057 295 B4 bekannten fluidisch-elektrischen Einrichtung wird die elektrische Verbindung zwischen Energiespeicher und Verbraucher bei Abfall des Fluiddrucks unter einen vorgebbarem Wert mittels der fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung abgetrennt. Diese ist dort als fluidisch betätigbarer elektrischer Schalter ausgebildet, dessen Schaltelement als federnde elastische Membrananordnung oder als Reed-Kontaktanordnung ausgebildet ist, die jeweils durch pneumatischen Druck betätigbar sind. Solche fluidisch betätigbaren elektrischen Schalter eignen sich jedoch lediglich für sehr kleine Schaltleistungen. Für leistungsstärkere elektrische Verbraucher oder mehrere elektrische Verbraucher sind solche Schalter daher wenig geeignet.
  • Aus der EP 0877333 A2 geht eine Vorrichtung zur drahtlosen Energieübertragung von einer Sendevorrichtung zu einer Empfangsvorrichtung und zur Ausführung wenigstens einer mechanischen und/oder elektrischen Aktion durch die Empfangsvorrichtung hervor, wobei zur Energieversorgung des die mechanische und/oder elektrische Aktion ausführenden Aktors die von der Sendevorrichtung zur Empfangsvorrichtung übertragene Energie dient und wobei die Auslösung der Aktion gesteuert erfolgt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, bei einer fluidisch-elektrischen Einrichtung der eingangs genannten Gattung eine Abtrennung des Energiespeichers bei Druckabfall mittels einer fluidisch betätigbaren elektrischen Schaltereinrichtung zu schaffen, die auch höhere Leistungen problemlos schalten kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine fluidisch-elektrische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß steuert ein fluidisch betätigbarer erster elektrischer Schalter, der nur für geringe Schaltleistungen ausgelegt ist, eine elektrisch betätigbare weitere elektrische Schaltungsanordnung, die für höhere bzw. hohe Leistungen ausgelegt ist.
  • Diese ist dann in eine Versorgungsleitung zwischen dem Energiespeicher und dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher geschaltet, so dass der Energiespeicher auch bei hoher abgegebener Leistung bzw. hohem Stromfluss indirekt über den fluidisch betätigbaren ersten elektrischen Schalter, der nur für geringe Leistungen ausgelegt ist, abgetrennt werden kann.
  • Eine Abtrennung der Fluidversorgung führt automatisch zur elektrischen Abtrennung des Energiespeichers vom Verbraucher bzw. von den Verbrauchern. Durch diese automatische Trennung besteht keine Gefahr, dass sie versehentlich vergessen wird. Weiterhin ist keinerlei zusätzliche Energie erforderlich, und auch ein externes Schaltsignal kann entfallen. Die Tiefentladung des Energiespeichers wird dadurch wirksam und sicher verhindert, und es ist gewährleistet, dass das System unmittelbar nach Wiederanschluss an die fluidische Versorgungsquelle wieder voll funktionsfähig ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen fluidisch-elektrischen Einrichtung möglich.
  • In einer bevorzugten ersten Ausführungsvariante ist der erste Schalter in einem vom Energiespeicher gespeisten Steuerstromkreis für die weitere Schalteranordnung geschaltet. Dabei kann die weitere Schalteranordnung als Relaisschalter ausgebildet sein, dessen Relaisspule im Steuerstromkreis angeordnet ist, oder die weitere Schalteranordnung ist als Halbleiterschalter ausgebildet.
  • Zweckmäßigerweise ist eine solche fluidisch-elektrische Einrichtung mit einer als Ladesteuereinrichtung für den Energiespeicher und/oder Versorgungssteuereinrichtung für den wenigstens einen Verbraucher ausgebildeten Energiemanagementeinrichtung versehen, die über die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung mit dem Energiespeicher verbunden ist. Um bei Abschaltung des Energiespeichers durch diese Schalteinrichtung noch eine Zustandssicherung der elektrischen Komponenten der Energiemanagementeinrichtung und/oder des wenigstens einen Verbrauchers zu gewährleisten und eventuell auch noch eine Statusmeldung abzusetzen, also um ein gesichertes Abschalten bzw. Herunterfahren von Mikrocontrollern oder dergleichen zu ermöglichen, besitzt die Energiemanagementeinrichtung in vorteilhafter Weise einen Hilfsenergiespeicher für ein solches kontrolliertes Abschalten, also zum zeitlich verzögerten Abschalten des wenigstens einen Verbrauchers und/oder der Energiemanagementeinrichtung selbst nach dem Abtrennen des Energiespeichers. Hierdurch ist auch ein sicheres Einschalten der elektronischen Komponenten, beispielsweise ein Wiederhochfahren von Mikrocontrollern, wieder problemlos möglich, wenn bei Wiederauftreten des fluidischen Drucks die Schalteinrichtung geschlossen und dadurch auch der Energiespeicher wieder angeschlossen wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist in der fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung die weitere Schalteranordnung parallel zum ersten Schalter geschaltet, wobei eine den Schaltzustand des ersten Schalters erfassende Sensoreinrichtung mit einer entsprechenden Energiemanagementeinrichtung verbunden ist, die eine Verzögerungseinrichtung zum zeitlich versetzten Öffnen der weiteren Schalteranordnung nach dem Öffnen des ersten Schalters aufweist. Auch hierdurch wird ein sicheres Abschalten bzw. Herunterfahren von elektronischen Komponenten, insbesondere Mikrocontrollern, gewährleistet, so dass nach dem Wiederanschließen des Energiespeichers ein sicherer Start der elektronischen Komponenten ermöglicht wird und beispielsweise kein Datenverlust entsteht.
  • Zweckmäßigerweise besitzt die Energiemanagementeinrichtung Mittel zum Herunterfahren oder sanften Abschalten der eigenen Elektronikeinrichtung und/oder des wenigstens einen Verbrauchers, wobei Mittel zur Festlegung des zeitlich versetzten Öffnens der weiteren Schalteranordnung nach erfolgtem Herunterfahren oder sanften Abschalten vorgesehen sind.
  • In einer zweckmäßigen schaltungsmäßigen Ausgestaltung besteht die weitere Schalteranordnung aus der Reihenschaltung eines durch die Energiemanagementeinrichtung gesteuerten Halbleiterschalters mit der Schaltstrecke eines selbsthaltenden Relais. Dabei ist die Relaisspule des selbsthaltenden Relais vorzugsweise in eine durch die Schalteinrichtung gesteuerte Zuführungsleitung zum Energiespeicher geschaltet.
  • In einer alternativen vorteilhaften schaltungsmäßigen Ausgestaltung besteht die weitere Schalteranordnung aus der Schaltstrecke eines Relais, wobei die Relaisspule dieses Relais durch einen von der Managementeinrichtung gesteuerten Halbleiterschalter betätigbar ist. Die Relaisspule des als bistabiles Relais ausgebildeten Relais bildet zweckmäßigerweise dabei zusammen mit einem Kondensator und der Schaltstrecke des Halbleiterschalters einen Stromkreis, wobei eine Ladediode zur Aufladung des Kondensators bei geöffneter Schaltstrecke des Halbleiterschalters vorgesehen ist. Diese Anordnung stellt ein besonders energieeffizientes System dar, das darüber hinaus schaltungsmäßig besonders einfach realisiert ist. Nach dem Aufladen des Kondensators 41 fließt kein Strom mehr und die Ladung des Kondensators kann andererseits bei der Entladung zur Umschaltung des bistabilen Relais dienen, so dass für diese Umschaltung keine zusätzliche Energie benötigt wird.
  • Der Konverter ist zweckmäßigerweise über die Ladesteuerungseinrichtung mit dem Energiespeicher verbunden, so dass ein dem jeweiligen Anwendungsfall angepasstes Energiemanagement auch im Hinblick auf die angeschlossenen Verbraucher ermöglicht wird. Der Energiespeicher ist dabei insbesondere als Akkumulator, Batterie oder Kondensator ausgebildet.
  • Bevorzugt weist der Konverter einen von einem Luftmotor angetriebenen Generator auf, wobei der Luftmotor insbesondere als Mikroturbine, Lamellenmotor oder Kolbenschwingeranordnung ausgebildet ist. Auch andere bekannte Realisierungsformen von fluidisch-elektrischen Konvertern sind einsetzbar. Weiterhin kann der Konverter auch als piezo-elektrischer Wandler ausgebildet sein.
  • In einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführungsvariante ist die fluidische Leitung zur Steuerung der elektrischen Schalteinrichtung mit deren Steuereingang verbunden. Alternativ hierzu kann auch eine separate zweite fluidische Leitung vorgesehen sein, mittels der zusätzliche Schaltvorgänge unabhängig von der Fiuidbeaufschlagung durch die erste fluidische Leitung möglich sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer fluidisch-elektrischen Einrichtung mit einer fluidischen Versorgungsleitung als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 ein Blockschaltbild einer fluidisch-elektrischen Einrichtung mit zwei fluidischen Versorgungsleitungen und einer alternativen Ausführung der fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 ein Blockschaltbild einer fluidisch-elektrischen Einrichtung mit einer fluidischen Versorgungsleitung und einer weiteren alternativen Ausgestaltung der fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 4 eine detailliertere Darstellung der fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird eine fluidisch-elektrische Einrichtung 10 über eine fluidische Leitung 11 mit einem Fluid versorgt, beispielsweise mit Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit. Eine derartige fluidisch-elektrische Einrichtung 10 ist im eingangs angegebenen Stand der Technik näher beschrieben und enthält elektrische Verbraucher 12, wie elektrische Steuereinrichtungen für Magnetventile, Signalmittel, Elektronikschaltungen, Mikrocontroller und dergleichen und enthält darüber hinaus über die fluidische Leitung versorgte fluidische Komponenten, wie Ventile, fluidische Aktoren und dergleichen, die zur Vereinfachung hier nicht dargestellt sind.
  • Die elektrische Energieversorgung erfolgt über das Fluid in der fluidischen Leitung 11, so dass elektrische Versorgungsleitungen entbehrlich sind. Hierzu ist die fluidische Leitung 11 mit einem fluidisch-elektrischen Konverter 13 verbunden, der aus einer mit einer fluidischen Mikroturbine 14 angetriebenen Generator 15 besteht. Die vom elektrischen Generator 15 erzeugte elektrische Energie wird einer Energiemanagementeinrichtung 16 zugeführt, die eine Versorgungssteuereinrichtung zur Optimierung des Energiemanagements des oder der angeschlossenen Verbraucher 12 aufweist. Hierzu kann der Verbraucher 12 auch mit der oder den erforderlichen oder gewünschten Spannungen versorgt werden, z. B. auch mit stabilisierten und/oder geregelten Spannungen, die aus der in einem Energiespeicher 17 gespeicherten elektrischen Energie abgeleitet werden.
  • Weiterhin enthält die Energiemanagementeinrichtung 16 auch eine Ladesteuereinrichtung zur Aufladung des über eine fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung angeschlossenen Energiespeichers 17 durch die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie. Bei diesem Energiespeicher 17 kann es sich um einen Akkumulator, eine aufladbare Batterie oder einen Kondensator bzw. eine Kondensatoranordnung handeln. Die Ladesteuereinrichtung in der Energiemanagementeinrichtung 16 dient zur Optimierung des Lademanagements bei der Aufladung des Engergiespeichers 17. Die Ladespannung kann hierbei in Abhängigkeit des Ladezustands des Energiespeichers 17 variieren oder bei geladenem Energiespeicher 17 die Ladung lediglich aufrecht erhalten.
  • Anstelle des beschriebenen und dargestellten fluidisch-elektrischen Konverters 13 können auch andere bekannte Konverter mit von anderen Luftmotoren angetriebenen Generatoren treten, beispielsweise Kolbenschwingeranordnungen, Lamellenmotoren oder auch piezo-elektrische Konverter.
  • Die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung 18 enthält einen fluidisch betätigbaren ersten elektrischen Schalter 19 sowie ein elektrisches Schaltrelais 20 als weitere elektrisch betätigbare Schalteranordnung. Dabei ist die Energiemanagementeinrichtung 16 über eine erste Versorgungsleitung 21 direkt mit dem Energiespeicher 17 und über eine zweite Versorgungsleitung 22 über die Schaltstrecke des Schaltrelais 20 mit dem Energiespeicher 17 verbunden. Weiterhin ist die erste Versorgungsleitung 21 über die Relaisspule des Schaltrelais 20 und den damit in Reihe geschalteten ersten Schalter 19 mit der zweiten Versorgungsleitung 22 verbunden und zwar an einer Stelle zwischen der Schaltstrecke des Schaltrelais 20 und dem Energiespeicher 17.
  • Fluidisch betätigbare Schalter, wie der erste Schalter 19, sind beispielsweise aus dem eingangs angegebenen Stand der Technik bekannt und dort näher beschrieben. Es kann sich dabei beispielsweise um Membranschalter handeln oder um Reed-Kontaktanordnungen, die mittels eines fluidisch betätigbaren Permanentmagneten geschaltet werden. Fällt die fluidische Versorgung aus oder wird die fluidische Leitung 11 abgekoppelt oder getrennt, so öffnet der erste Schalter 19 automatisch und unterbricht dadurch die Stromversorgung der Relaisspule des Schaltrelais 20. Dessen Schaltstrecke wird dadurch geöffnet und unterbricht die erste Versorgungsleitung 21 zwischen der Energiemanagementeinrichtung 16 und dem Energiespeicher 17. Dadurch wird verhindert, dass sich der Energiespeicher 17 bei längerer fluidischer Abtrennung durch verbleibende elektrische Funktionen im elektrischen Verbraucher 12 oder in der Energiemanagementeinrichtung 16 entlädt, insbesondere tiefentlädt, so dass zum einen der Energiespeicher 17 Schaden nehmen kann und zum anderen beim Wiederanschließen der fluidischen Leitung 11 ein sofortiger Betrieb nicht möglich ist. Durch das Schaltrelais 20 können höhere Schaltleistungen geschaltet werden, insbesondere bei einer Vielzahl von Verbrauchern oder bei großen Verbrauchern, während der fluidisch betätigbare erste Schalter 19, der systembedingt nur für kleinere Schaltleistungen ausgelegt werden kann, lediglich als Vorsteuerschalter dient.
  • Um ein kontrolliertes Abschalten der Energiemanagementeinrichtung 16 selbst sowie der angeschlossenen Verbraucher 12zu gewährleisten, enthält die Energiemanagementeinrichtung optional einen kleinen, beispielsweise als Kondensator 23 ausgebildeten Energiespeicher, der nach dem Abtrennen des Energiespeichers 17 eine zeitlich definierte Abschaltung der Energiemanagementeinrichtung 16 und der angeschlossenen Verbraucher 12 gewährleistet, beispielsweise ein kontrolliertes Herunterfahren von Mikrocontrollern, Sicherung von Daten und eine eventuelle Abgabe einer Zustandsmeldung oder Statusmeldung über eine Anzeigevorrichtung, über Funk oder dergleichen. Für diesen Vorgang des definierten Abschaltens besitzt die Energiemanagementeinrichtung 16 zweckmäßigerweise selbst einen Mikrocontroller, der auch die übrigen Funktionen, wie die Ladesteuerung und die Versorgungssteuerung beinhaltet.
  • Wird der erste Schalter 19 bei Wiederauftreten des Fluiddrucks geschlossen, so wird dadurch die Relaisspule des Schaltrelais 20 betätigt und die Schaltstrecke dieses Schaltrelais 20 schließt und verbindet wiederum den Energiespeicher 17 mit der Energiemanagementeinrichtung 16.
  • Anstelle des beschriebenen Schaltrelais 20 als Schalteranordnung kann prinzipiell auch ein Halbleiterschalter oder eine Halbleiterschalteranordnung treten.
  • Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile und Baugruppen mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Der fluidisch betätigbare erste Schalter wird hier nicht mehr über die fluidische Leitung 11 sondern über eine von außen separat zugeführte fluidische Leitung 25 gesteuert. Hierdurch ist es möglich, auch bei angeschlossener fluidischer Leitung 11 und Versorgung der fluidischen und elektrischen Komponenten der hier modifizierten fluidisch-elektrischen Einrichtung 26 die elektrischen Verbraucher 12 gezielt abzuschalten, was beispielsweise bei Störfällen, Sicherheitsrisiken oder bei speziellen Tests von Nutzen sein kann. In jedem Fall tritt auch hier der angestrebte Effekt ein, dass nämlich bei Abkupplung der fluidischen Zufuhr der erste Schalter 19 automatisch geöffnet wird, was zur Abkopplung des Energiespeichers 17 führt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine entsprechende, jedoch modifizierte Energiemanagementeinrichtung 27 über eine modifizierte fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung 28 mit dem Energiespeicher 17 verbunden. Hierzu ist in die zweite Versorgungsleitung 22 eine elektrische Schalteranordnung 29 geschaltet, die aus der Reihenschaltung der Schaltstrecke eines als FET ausgebildeten Halbleiterschalters 30 mit der Schaltstrecke und der Relaisspule eines Schaltrelais 31 besteht. Parallel zur Relaisspule des Schaltrelais 31 ist eine Diode 32 geschaltet. Parallel zur Reihenschaltung der Schaltstrecke des Halbleiterschalters 30 mit der Schaltstrecke des Schaltrelais 31 ist der fluidisch betätigbare erste Schalter 19 geschaltet. Ein Sensor 33 zur Erfassung des Schaltzustands des ersten Schalters 19 und damit indirekt des Fluiddrucks besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Strommesseinrichtung in der Verbindungsleitung zwischen der zweiten Versorgungsleitung 22 und dem ersten Schalter 19. Eine solche Strommesseinrichtung ist beispielsweise als Shuntwiderstand ausgebildet, dessen Spannungsabfall gemessen wird.
  • Im normalen Betriebszustand, also bei Vorliegen eines Fluiddrucks in der Leitung 25 ist der erste Schalter auf Grund dieses Fluiddrucks geschlossen und die beiden Schaltstrecken in der Schalteinrichtung 28 sind ebenfalls geschlossen, so dass die Energiemanagementeinrichtung 27 und über diese der oder die Verbraucher 12 vom Energiespeicher 17 versorgt werden. Fällt der Druck in der Leitung 25 ab oder wird er abgeschaltet, so öffnet der erste Schalter 19. Da der Halbleiterschalter 30 dann immer noch seitens der Energiemanagementeinrichtung 27 im geschlossenen Zustand gehalten wird, bleibt auch die Relaisspule des Schaltrelais 31 betätigt und die Schaltstrecke dieses Schaltrelais 31 bleibt ebenfalls geschlossen. Die Energiemanagementeinrichtung 27 und der oder die Verbraucher 12 werden daher zunächst weiterhin seitens des Energiespeichers 17 versorgt. Der Sensor 33 erkennt allerdings das Öffnen des ersten Schalters 19 und dadurch den Druckabfall bzw. Druckausfall. Das entsprechende Signal wird der Energiemanagementeinrichtung 27 zugeführt. Diese schaltet daraufhin die Verbraucher 12 und sich selbst in der zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise definiert ab. Nach der hierfür benötigten Zeit wird dann ein Steuerbefehl an den Halbleiterschalter 30 angelegt, durch den dieser öffnet, woraufhin auch die Schaltstrecke des Schaltrelais 31 öffnet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wird daher hier die Energie zum kontrollierten Abschalten bzw. kontrollierten Herunterfahren von elektronischen Verbrauchern noch aus dem Energiespeicher 17 entnommen, bevor dieser dann endgültig abgetrennt wird.
  • Bei dem in den 3 und 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind wiederum gleiche oder gleichwirkende Bauteile und Baugruppen mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Der fluidisch betätigbare erste Schalter 19 ist hier wiederum fluidisch an die fluidische Leitung 11 angeschlossen, wobei selbstverständlich in allen Ausführungsbeispielen der fluidische Anschluss dieses ersten Schalters gemäß dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel oder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein kann.
  • Bei der hier dargestellten fluidisch-elektrischen Einrichtung 34 ist eine nochmals geringfügig modifizierte Energiemanagementeinrichtung 35 ist über eine ebenfalls nochmals modifizierte fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung 36 mit dem Energiespeicher 17 verbunden. Dabei ist die Schaltstrecke eines Schaltrelais 37 wie beim ersten Ausführungsbeispiel in die zweite Versorgungsleitung 22 geschaltet. Der fluidisch betätigbare erste Schalter 19 ist parallel dazu geschaltet, wobei die Verbindungsleitung zwischen der zweiten Versorgungsleitung 22 und dem ersten Schalter 19 wiederum gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel den Sensor 33 aufweist. Das Schaltrelais 27 bildet zusammen mit einer durch die Energiemanagementeinrichtung 35 gesteuerten Ansteuerschaltung 38 eine Schalteranordnung 39. Die Ansteuerschaltung 38 steuert dabei die Relaisspule des Schaltrelais 27, deren zweiter Anschluss mit der ersten Versorgungsleitung 21 verbunden ist.
  • Die Ansteuerschaltung 38 ist in 4 detaillierter dargestellt. Sie enthält im Wesentlichen einen durch die Energiemanagementeinrichtung steuerbaren, als FET ausgebildeten Halbleiterschalter 40, dessen Schaltstrecke zusammen mit der Relaisspule des Schaltrelais 37 und einem Kondensator 41 einen Schaltkreis bildet. Zwischen der ersten Versorgungsleitung und dem Steueranschluss des Halbleiterschalters 40 ist ein Widerstand 42 geschaltet. Weiterhin ist dieser Steueranschluss des Halbleiterschalters 40 über eine Diode 43 an den Verknüpfungspunkt zwischen der Schaltstrecke des Halbleiterschalters und dem Kondensator 41 angeschlossen.
  • Bei angelegtem Fluiddruck an den ersten Schalter 19 ist dieser sowie die Schaltstrecke des Schaltrelais 37 geschlossen, so dass die Energiemanagementeinrichtung 35 und der oder die Verbraucher 12 im Wesentlichen über die Schaltstrecke des Schaltrelais 37 seitens des Energiespeichers 17 versorgt werden, wobei ein geringerer Strom auch noch über den ersten Schalter 19 fließt. Bei Abfall oder Ausfall des Fluiddrucks öffnet der erste Schalter 19 und meldet dies mittels des Sensors 33 an die Energiemanagementeinrichtung 35. Nach dem bereits beschriebenen kontrollierten Abschalten bzw. Herunterfahren von elektronischen Verbrauchern, insbesondere Mikrocontrollern, in der Energiemanagementeinrichtung 35 und in den Verbraucher 12 wird seitens der Energiemanagementeinrichtung 35 der Halbleiterschalter 40 stromleitend geschaltet. Dadurch entlädt sich der Kondensator 41 über die Schaltstrecke dieses Halbleiterschalters 40 und die Relaisspule des Relais 37. Durch den dadurch erzeugten Stromstoß durch die Relaisspule des Relais 37 öffnet die Schaltstrecke dieses als bistabiles Relais ausgebildeten Schaltrelais 37. Dadurch wird der Energiespeicher 17 zeitverzögert nach dem Öffnen des Schaltrelais 37 abgeschaltet.
  • Wird der erste Schalter 19 bei Wiederauftreten des Fluiddrucks geschlossen, so wird die Energiemanagementeinrichtung 35 wieder seitens des Energiespeichers 17 mit Energie versorgt. Der Halbleiterschalter 40 wird dann in den sperrenden Zustand versetzt, so dass sich der Kondensator 41 über die Diode 43 aufladen kann. Der Ladestrom fließt über die Relaisspule des Schaltrelais 37, so dass dieses umschaltet, also schließt. Nun kann die Energieversorgung der Energiemanagementeinrichtung 35 und des oder der Verbraucher 12 wieder überwiegend über die Schaltstrecke des Schaltrelais 37 erfolgen.

Claims (16)

  1. Fluidisch-elektrische Einrichtung, die eine mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher (12) verbundene elektrische Versorgungsquelle besitzt, welche zur drahtlosen Energiespeisung mit einer fluidischen Leitung (11) zur fluidischen Versorgung der Einrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei die Versorgungsquelle einen über einen fluidisch-elektrischen Konverter (13) aufladbaren elektrischen Energiespeicher (17) aufweist, der mittels einer fluidisch betätigbaren elektrischen Schalteinrichtung (18; 28; 36) bei Abfall des Fluiddrucks unter einen vorgebbaren Wert vom wenigstens einen Verbraucher (12) abtrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung (18; 28; 36) aus einem fluidisch betätigbaren ersten elektrischen Schalter (19) und einer elektrisch betätigbaren weiteren elektrischen Schalteranordnung (20; 29; 39) besteht, die in eine Versorgungsleitung (22) zwischen dem Energiespeicher (17) und dem wenigstens einen elektrischen Verbraucher (12) geschaltet und durch den ersten Schalter (19) steuerbar ist.
  2. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (19) in einem vom Energiespeicher (17) gespeisten Steuerstromkreis für die weitere Schalteranordnung (20) geschaltet ist.
  3. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteranordnung (20) als Schaltrelais ausgebildet ist, dessen Relaisspule im Steuerstromkreis angeordnet ist.
  4. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteranordnung als Halbleiterschalter ausgebildet ist.
  5. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Ladesteuereinrichtung für den Energiespeicher (17) und/oder Versorgungssteuereinrichtung für den wenigstens einen Verbraucher (12) ausgebildete Energiemanagementeinrichtung (16) über die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung (18) mit dem Energiespeicher (17) verbunden ist und einen Hilfsenergiespeicher (23) zum kontrollierten Abschalten des wenigstens einen Verbrauchers (12) und/oder der Energiemanagementeinrichtung (16) selbst nach dem Abtrennen des Energiespeichers (17) besitzt.
  6. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Ladesteuereinrichtung für den Energiespeicher (17) und/oder Versorgungssteuereinrichtung für den wenigstens einen Verbraucher (12) ausgebildete Energiemanagementeinrichtung (27; 35) über die fluidisch betätigbare elektrische Schalteinrichtung (28; 36) mit dem Energiespeicher (17) verbunden ist, dass die weitere Schalteranordnung (29; 39) parallel zum ersten Schalter (19) geschaltet ist, dass eine den Schaltzustand des ersten Schalters (19) erfassende Sensoreinrichtung (33) mit der Energiemanagementeinrichtung (27; 35) verbunden ist, die eine Verzögerungseinrichtung zum zeitlich versetzten Öffnen der weiteren Schalteranordnung (29; 39) nach dem Öffnen des ersten Schalters (19) aufweist.
  7. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiemanagementeinrichtung (27; 35) Mittel zum Herunterfahren oder sanften Abschalten der eigenen Elektronikeinrichtung und/oder der des wenigstens einen Verbrauchers (12) besitzt und dass Mittel zur Festlegung des zeitlich versetzten Öffnens der weiteren Schalteranordnung (29; 39) nach erfolgtem Herunterfahren oder sanften Abschalten vorgesehen sind.
  8. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteranordnung (29) aus der Reihenschaltung eines durch die Energiemanagementeinrichtung gesteuerten Halbleiterschalters (30) mit der Schaltstrecke eines insbesondere als selbsthaltendes Relais ausgebildeten Schaltrelais (31) besteht.
  9. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisspule des Schaltrelais (31) in eine durch die Schalteinrichtung (28) gesteuerte Zuführungsleitung (22) zum Energiespeicher (17) geschaltet ist.
  10. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteranordnung (39) aus der Schaltstrecke eines Schaltrelais (37) besteht, wobei die Relaisspule dieses Schaltrelais (37) durch einen von der Managementeinrichtung (35) gesteuerten Halbleiterschalter (40) betätigbar ist.
  11. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisspule des als bistabiles Relais ausgebildeten Schaltrelais (37) zusammen mit einem Kondensator (41) und der Schaltstrecke des Halbleiterschalters (40) einen Stromkreis bildet und dass eine Ladediode (43) zur Aufladung des Kondensators (41) bei geöffneter Schaltstrecke des Halbleiterschalters (40) vorgesehen ist.
  12. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter (13) über eine Ladesteuereinrichtung mit dem Energiespeicher (17) verbunden ist, wobei die Ladesteuereinrichtung insbesondere in der Energiemanagementeinrichtung (16; 37; 35) integriert ist.
  13. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Leitung (11) zur Steuerung der elektrischen Schalteinrichtung (18; 28; 36) mit deren fluidischen Steuereingang verbunden ist.
  14. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate zweite fluidische Leitung (25) zur Steuerung der elektrischen Schalteinrichtung (18; 28; 36) mit deren fluidischem Steuereingang verbunden ist.
  15. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (17) als Akkumulator, Batterie oder Kondensator ausgebildet ist.
  16. Fluidisch-elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter (13) einen von einem Luftmotor (14) angetriebenen Generator (15) aufweist, wobei der Luftmotor (14) insbesondere als Mikroturbine, Lamellenmotor oder Kolbenschwingeranordnung ausgebildet ist, oder dass der Konverter als piezo-elektrischer Wandler ausgebildet ist.
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