DE102009047171A1

DE102009047171A1 - Elektronisches Relais, elektronisches System und Verfahren zum Schalten eines Leistungsstroms

Info

Publication number: DE102009047171A1
Application number: DE102009047171A
Authority: DE
Inventors: Michael Bauer
Original assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik ICS GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: US20130169345A1; WO2011064340A1; EP2504956A1; DE102009047171B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Relais mit - einem Eingangs-Steckkontakt (30) und zumindest einem Ausgangs-Steckkontakt (87, 87a) für einen zu schaltenden Strom, - einer elektronischen Komponente (104) zur Datenverarbeitung und zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters (116) zum Schalten des Stroms, - einer Funkkommunikations-Schnittstelle (106, 108) zur Verbindung mit einem Funkkommunikations-Netzwerk (150), wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Empfang eines ersten Schaltsigckkontakt (15) zum Empfang eines zweiten Schaltsignals (122), - zumindest einem Signaleingangs-Steckkontakt (W, X, Y, Z) zum Empfang zumindest eines ersten Datensignals (152), wobei die elektronische Komponente so ausgebildet ist, dass aufgrund des Empfangs des ersten oder zweiten Schaltsignals, der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird, und dass das über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt empfangene erste Datensignal verarbeitet wird und in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Datenverarbeitung des ersten Datensignals der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Relais, ein elektronisches System mit zumindest einem elektronischen Relais und ein Verfahren zum Schalten eines Leistungsstroms mit Hilfe eines elektronischen Relais.
Aus dem Stand der Technik sind elektronische Relais an sich bekannt. Elektronische Relais werden auch als Halbleiter-Relais oder Solid State Relais (SSR) bezeichnet Ein elektronisches Relais beinhaltet einen steuerbaren Halbleiterschalter, wie zum Beispiel einen Transistor, Thyristor oder Triac, um einen Leistungsstrom zu schalten.
Aus der US 6,360,277 B1 ist ein SSR bekannt, welches einen zusätzlichen optischen Steuereingang für einen Infrarotkanal aufweist. Für die Infrarot-Steuerung kann ein Standard verwendet werden, wie er aus dem Bereich der Consumer Electronics bekannt ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektronisches Relais, ein elektronisches System sowie ein Verfahren zum Schalten eines Leistungsstroms zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird ein elektronisches Relais mit Steckkontakten, d. h. ein sogenanntes Steck-Relais, geschaffen. Das elektronische Relais kann so ausgebildet sein, dass es in einen, auf einer Leiterplatte angeordneten Sockel oder direkt in die Leiterplatte steckbar oder einpressbar ist. Das elektronische Relais hat zumindest einen Eingangs-Steckkontakt und einen Ausgangs-Steckkontakt für einen zu schaltenden Strom und einen Steuerungs-Steckkontakt. Das elektronische Relais hat ferner eine elektronische Komponente, wie zum Beispiel eine integrierte Logikschaltung, insbesondere einen oder mehrere Prozessoren, beispielsweise zur Ausführung von Programminstruktionen und zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters zum Schalten eines Leistungsstroms durch den Eingangs-Steckkontakt und den Ausgangs-Steckkontakt.
Das elektronische Relais hat ferner eine Funkkommunikations-Schnittstelle zur Verbindung mit einem Funkkommunikations-Netzwerk, wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Empfang eines ersten Schaltsignals ausgebildet ist. Der Steuerungs-Steckkontakt dient dagegen zum Empfang eines zweiten Schaltsignals.
Die elektronische Komponente ist so ausgebildet, dass aufgrund des Empfangs des ersten oder zweiten Schaltsignals der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird.
Das elektronische Relais hat ferner zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt zum Empfang zumindest eines ersten Datensignals. Bei dem ersten Datensignal kann es sich z. B. um einen Messwert, insbesondere ein Sensorsignal eines Sensors der Leiterplatte handeln.
Wenn die elektronische Komponente das erste Datensignal über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt empfängt, wird dieses beispielsweise durch Ausführung der Programminstruktionen verarbeitet und in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Verarbeitung des ersten Datensignals der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert oder nicht. Die von der elektronischen Komponente implementierte Datenverarbeitung kann ganz oder teilweise durch eine festverdrahtete Logikschaltung realisiert werden.
Bei dem Halbleiterschalter kann es sich um einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, wie zum Beispiel einen MOSFET, handeln oder einen anderen Halbleiterschalter, wie zum Beispiel einen Thyristor oder einen Triac. Insbesondere kann der Halbleiterschalter als ein sogenannter High Side Schalter ausgebildet sein, d. h. als ein MOSFET, der die „High Side” oder positive Seite des Leitungsstroms schaltet.
Beispielsweise ist das elektronische Relais zum Schalten eines Leistungsstroms ausgebildet, der zur Stromversorgung eines oder mehrerer elektrischer Aggregate oder Antriebe dient.
Die Funkkommunikations-Schnittstelle des elektronischen Relais dient zur Verbindung mit einem Funkkommunikations-Netzwerk, das bei einer Funkfrequenz arbeitet. Das Funkkommunikations-Netzwerk kann als ein WLAN-Netzwerk oder als ein Wireless Personal Area Network (WPAN) implementiert sein. Als WPAN kann das Funkkommunikations-Netzwerk beispielsweise mit Hilfe von Bluetooth, Ultra-Wideband (UWB), Z-Wave oder ZigBee realisiert sein. Insbesondere kann das Funkkommunikations-Netzwerk den Standard IEEE 802.15.4 erfüllen.
Insbesondere kann es sich bei dem Funkkommunikations-Netzwerk um ein Wireless Ad-hoc-Netzwerk handeln, wie zum Beispiel ein Mobile Ad-hoc-Netzwerk (MANET), ein Wireless Mesh Netzwerk (WMN), ein Wireless Sensor Netzwerk (WSN) und/oder ein
Vehicular Ad-Hoc Network (VANET).
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da das elektronische Relais wahlweise drahtgebunden oder über Funk angesteuert werden kann. Das erste bzw. zweite Schaltsignal zum Schalten des Leistungsstroms kann also über die Funkkommunikations-Schnittstelle des elektronischen Relais oder über den Steuerungs-Steckkontakt empfangen werden, wobei der Steuerungs-Steckkontakt zum Beispiel mit einer Leiterplatte verbunden ist, über die das Schaltsignal übertragen werden kann. Zur Übertragung des Schaltsignals über die Leiterplatte kann diese einen drahtgebundenen Datenbus, wie z. B. einen Feldbus, CAN- oder LIN-Bus oder eine RS232-Schnittstelle, aufweisen, insbesondere wenn es sich bei dem elektronischen Relais um ein adressierbares elektronisches Relais handelt.
Über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt kann das elektronische Relais zumindest ein erstes Datensignal empfangen. Bei dem ersten Datensignal kann es sich zum Beispiel um einen Messwert eines Sensors oder einen Schwellwert handeln, der durch Ausführung der Programminstruktionen verarbeitet wird. Beispielsweise kann das Schalten des Stroms durch das elektronische Relais, wenn das erste oder das zweite Schaltsignal empfangen wird, von dem Messwert und/oder dem Schwellwert abhängen.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird ein elektronisches Relais geschaffen, welches aufgrund seiner Funkkommunikations-Schnittstelle einen vergrößerten Funktionsumfang ermöglicht und dabei Abwärtskompatibilität zu üblichen elektronischen Steck-Relais gewährleistet. Insbesondere ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung die Implementierung eines vergrößerten Funktionsumfangs in einem existenten Design eines elektronischen Systems mit minimalem Aufwand. Ferner ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung die Schaffung von kundenspezifischen Varianten eines solchen elektronischen Systems aufgrund der durch das Funkkommunikations-Netzwerk geschaffenen Flexibilität, die beispielsweise eine Hinzufügung weiterer elektronischer Relais oder anderer Komponenten mit oder ohne Anbindung an die Leiterplatte ermöglicht.
Dabei ist von ganz besonderem Vorteil, dass ein erfindungsgemäßes Steckrelais sowohl hinsichtlich seiner äußeren Form als auch hinsichtlich der Ausführung seiner Steckkontakte wie ein übliches standardisiertes Steckrelais ausgeführt sein kann. Ein erfindungsgemäßes Steckrelais kann also eine standardisierte Gehäuseform und/oder standardisierte Steckkontakte aufweisen, die sich mit üblichen Techniken mit einer Leiterplatte oder einen Leiterplattensockel verbinden lassen, insbesondere durch stecken oder einpressen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem ersten Datensignal um einen Messwert. Der Messwert wird durch die Programminstruktionen des elektronischen Relais verarbeitet, indem geprüft wird, ob der Messwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, um den Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms anzusteuern. Bei dem vorgegebenen Kriterium kann es sich zum Beispiel um einen Schwellwert handeln. Übersteigt der mit dem ersten Datensignal von dem elektronischen Relais empfangene Messwert beispielsweise einen solchen Schwellwert, so ist das vorgegebene Kriterium erfüllt, und die elektronische Komponente steuert den Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms an. Eine zusätzliche Voraussetzung für das Schalten des Stroms kann sein, dass das erste und/oder das zweite Schaltsignal empfangen werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das erste Datensignal eine Spezifizierung des vorgegebenen Kriteriums, d. h. beispielsweise des Schwellwerts. Dieser Schwellwert wird von der elektronischen Komponente gespeichert. Wenn nachfolgend ein weiteres erstes Datensignal mit einem Messwert empfangen wird, so wird dieser Messwert durch Ausführung der Programminstruktionen daraufhin geprüft, ob er den zuvor empfangenen Schwellwert überschreitet, um in Abhängigkeit davon den Halbleiterschalter anzusteuern.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektronische Komponente so ausgebildet, dass durch Ausführung der Programminstruktionen ein zweites Datensignal generiert wird, wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Senden des zweiten Datensignals ausgebildet ist.
Beispielsweise wird das zweite Datensignal aufgrund der Verarbeitung des ersten Datensignals durch Ausführung der Programminstruktionen generiert. Insbesondere kann es sich bei dem zweiten Datensignal um ein Schaltsignal handeln, welches von dem elektronischen Relais über die Funkkommunikations-Schnittstelle an ein anderes elektronisches Relais des Funkkommunikations-Netzwerks gesendet wird. Beispielsweise kann ein Ergebnis der Verarbeitung des ersten Datensignals durch das elektronische Relais sein, dass nicht nur dieses elektronische Relais, sondern auch noch ein weiteres elektronisches Relais des Funkkommunikations-Netzwerks schalten muss, sodass das zweite Datensignal mit dem an dieses weitere elektronische Relais gerichteten Schaltsignal generiert und über die Funkkommunikations-Schnittstelle gesendet wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Senden des zweiten Datensignals als unicast, multicast oder broadcast, d. h. das Datensignal ist an einen einzigen der Teilnehmer adressiert (unicast), an eine Teilnehmergruppe (multicast) oder an alle Teilnehmer des Funkkommunikations-Netzwerks (broadcast).
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt durch die Datenverarbeitung die Detektion der Erfüllung einer Notausbedingung. Aufgrund der Detektion der Erfüllung einer Notausbedingung wird ein zweites Datensignal generiert, welches einen Ausschaltbefehl beinhaltet, wobei das zweites Datensignal als broadcast-Signal gesendet wird. Wird also durch Verarbeitung des ersten Datensignals von der elektronischen Komponente festgestellt, dass eine Notausbedingung erfüllt ist, so wird das zweite Datensignal mit dem Ausschaltbefehl als broadcast-Signal an alle Teilnehmer gesendet, so dass diese die betreffenden Ströme ausschalten. Beispielsweise kann es sich bei der Notausbedingung um die Detektion eines Brandes oder eines gefährlichen Betriebszustandes handeln.
Der Notausbedingung kann durch die elektronische Komponente ein Schwellwert zugeordnet sein, mit der ein Sensorwert des ersten Datensignals verglichen wird, um zu prüfen, ob die Notausbedingung erfüllt ist. Statt eines Vergleich kann auch eine komplexere Datenverarbeitung erforderlich sein, in die neben dem ersten Datensignal weitere Daten- oder Schaltsignale eingehen können.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Messwerte und/oder der Status der Ein-/Ausgänge ohne lokale Verarbeitung einem, mehreren oder allen Teilnehmern des Funkkommunikations-Netzwerks zur Verfügung gestellt, indem entsprechende Signale von dem elektronischen Relais z. B. über dessen Funkkommunikations-Schnittstelle gesendet werden. Hierdurch ist die Realisierung z. B. einer reinen Sensorfunktion des elektronischen Relais möglich.
Über die Funkkommunikations-Schnittstelle kann das elektronische Relais neben dem ersten Schaltsignal ein drittes Datensignal empfangen. Bei dem dritten Datensignal kann es sich zum Beispiel um einen Messwert eines Sensors oder einen Schwellwert handeln, der durch Ausführung der Programminstruktionen verarbeitet wird. Beispielsweise kann das Schalten des Stroms durch das elektronische Relais, wenn das erste oder das zweite Schaltsignal empfangen wird, von dem Messwert und/oder dem Schwellwert abhängen.
Das dritte Datensignal kann beispielsweise in die Verarbeitung des ersten Datensignals und/oder die Generierung des zweiten Datensignals eingehen.
Beispielsweise kann das elektronische Relais mit dem ersten Datensignal einen aktualisierten Schwellwert empfangen und nachfolgend mit dem dritten Datensignal einen Messwert. Durch Ausführung der Programminstruktionen wird dann der Messwert mit dem aktualisierten Schwellwert verglichen, um den Strom zu schalten, wenn beispielsweise der Messwert über dem Schwellwert liegt. Dabei kann der Empfang des ersten und/oder zweiten Schaltsignals eine zusätzliche Bedingung für die Ansteuerung des Halbleiterschalters zum Schalten des Stroms sein. Ferner können die Programminstruktionen so ausgebildet sein, dass weitere Kriterien erfüllt sein müssen, um den Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms anzusteuern, wie zum Beispiel der Empfang weiterer Sensorsignale, die ihrerseits auch vorgegebene Kriterien erfüllen müssen, damit dann, wenn sämtliche der vorgegebenen Kriterien erfüllt sind, der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das elektronische Relais eine Logikschaltung, wie zum Beispiel einen ersten Microcontroller mit integrierter Funkkommunikations-Schnittstelle, der einen Prozessor und Peripheriekomponenten, wie z. B. Ein-/Ausgänge, einen Speicher und eine Kommunikationsschnittstelle beinhaltet, und zusätzlich einen zweiten weiteren leistungsfähigeren Microcontroller zur Ausführung zumindest eines Teils der Programminstruktionen. Durch den Microcontroller und die damit verfügbare erhöhten Rechenleistung können entsprechend komplexe Funktionen und Prüfkriterien durch die elektronische Komponente implementiert werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung verfügt das elektronische Relais über eine Busschnittstelle zur Verbindung mit einem internen und/oder einem externen drahtgebundenen Datenbus, wie zum Beispiel einem Feldbus, insbesondere einem Profibus, oder einem CAN- oder LIN-Bus oder einer RS232 Schnittstelle.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat das elektronische Relais eine Selbstdiagnose-Komponente zur Detektion eines Fehlerstatus. Die Selbstdiagnose-Komponente kann als eine sogenannte Watchdog Schaltung ausgebildet sein, die fortlaufend prüft, ob ein oder mehrere vorbestimmte Fehler aufgetreten sind. Wenn ein Fehlerstatus durch die Selbstdiagnose-Komponente detektiert worden ist, so wird ein entsprechendes Fehlerstatussignal generiert, welches über die Funkkommunikations-Schnittstelle von dem elektronischen Relais gesendet wird, wie zum Beispiel an den sogenannten Koordinator des Funkkommunikations-Netzwerks. Der Koordinator kann aufgrund des Fehlerstatus das betreffende elektronische Relais temporär aus dem Netzwerk entfernen.
Beispielsweise kann die Selbstdiagnose-Komponente nach der Detektion des Fehlerstatus das elektronische Relais neu initialisieren, wie zum Beispiel durch einen Neustart der Ausführung der Programminstruktionen. Wenn danach die Fehlersituation behoben ist, und kein Fehlerstatus mehr vorliegt, kann die Selbstdiagnose-Komponente ein weiteres Signal generieren, welches an den Koordinator des Funkkommunikations-Netzwerkes gesendet wird, woraufhin das betreffende Relais wieder zu dem Funkkommunikations-Netzwerk hinzugefügt wird, wie zum Beispiel durch sogenannte Ad-hoc Association.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das elektronische Relais dazu ausgebildet, um in dem Funkkommunikations-Netzwerk die Funktion eines Koordinators, Routers oder eines Endgeräts wahrzunehmen, insbesondere nach dem ZigBee-Standard.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein elektronisches System mit einer Leiterplatte, in die ein oder mehrere erfindungsgemäße elektronische Relais eingesteckt sind.
Bei dem elektronischen System kann es sich zum Beispiel um ein sogenanntes Powerboard handeln. Bei einem Powerboard sind auf der Leiterplatte Leitungen sowohl für die Signalübertragung als auch für die Übertragung von Leistungsströmen vorhanden, welche in Stromschienentechnik ausgeführt sein können. Das Powerboard kann eingesteckte oder eingepresste Leistungselektronikelemente sowie bedrahtete oder SMD-Bauteile aufweisen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es sich bei dem elektronischen System um eine Zentralelektrik handeln, insbesondere für Fahrzeuge, wie zum Beispiel Kraftfahrzeuge oder Schiffe.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung trägt die Leiterplatte einen Koordinator für das Funkkommunikations-Netzwerk, wobei es sich bei dem Koordinator um ein erfindungsgemäßes elektronisches Relais handeln kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das elektronische System zumindest eine von der Leiterplatte getrennte Komponente, die relativ zu der Leiterplatte beweglich sein kann. Die Kommunikation mit dieser von der Leiterplatte getrennten Komponente erfolgt über das Funkkommunikations-Netzwerk. Beispielsweise kann das elektronische System zumindest zwei Leiterplatten aufweisen, die räumlich getrennt voneinander und ohne galvanische Verbindung angeordnet sein können, wie zum Beispiel an unterschiedlichen Teilen eines Fahrzeugs.
Nach einer Ausführungsform des elektronischen Systems ist dieses modular aufgebaut. Beispielsweise kann das elektronische System in einer Grundausführung eine einzige Leiterplatte aufweisen und in einer anderen Ausführung eine zusätzliche zweite Leiterplatte, durch die einvergrößerter Funktionsumfang gegeben ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Funkkommunikations-Schnittstelle des elektronischen Relais zum Empfang eines Updates der Programminstruktionen beispielsweise von einem Koordinator des Funkkommunikations-Netzwerks ausgebildet. Dies ermöglicht das Einspielen von Programm-Updates zur Fehlerbehebung und/oder Funktionserweiterung oder Modifikation.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schalten eines Leistungsstroms mit folgenden Schritten:
Empfang des ersten Schaltsignals über die Funkkommunikations-Schnittstelle des ersten elektronischen Relais, woraufhin der Halbleiterschalter des ersten elektronischen Relais zum Schalten des Leistungsstroms angesteuert wird, Empfang des zweiten Schaltsignals über den Steuerungs-Steckkontakt des ersten elektronischen Relais, woraufhin der Leistungsstrom durch Ansteuerung des Halbleiterschalters des ersten elektronischen Relais angesteuert wird, Empfang des ersten Datensignals über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt des ersten elektronischen Relais, und Verarbeitung des ersten Datensignals durch Ausführung der Programminstruktionen des ersten elektronischen Relais, um in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Verarbeitung des ersten Datensignals den Halbleiterschalter des ersten elektronischen Relais zum Schalten des Leistungsstroms anzusteuern und/oder das zweite Datensignal zu generieren, um das zweite Datensignal über die Funkkommunikations-Schnittstelle des ersten elektronischen Relais an ein zweites elektronisches Relais zu senden, wobei das von dem zweiten elektronischen Relais empfangene zweite Datensignal wie das erste Datensignal von dem ersten elektronischen Relais verarbeitet wird. Es kann auch an ausgewählte weitere (3, 4, ...) oder an alle Teilnehmer des Netzwerkes gesendet werden (Broadcast).
Ein Schalten des Leistungsstroms kann also aufgrund des Empfangs des ersten Schaltsignals oder des zweiten Schaltsignals erfolgen, wobei jeweils zusätzlich die Erfüllung weiterer Kriterien Voraussetzung für das Schalten des Leistungsstroms sein kann. Ein solches Kriterium kann sein, dass das erste Datensignal empfangen wird und dessen Verarbeitung durch Ausführung der Programminstruktionen ein Ergebnis hat, welches ein bestimmtes Kriterium erfüllt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Schalten des Leistungsstroms wird ein zweites Datensignal generiert, um dieses an ein anderes elektronisches Relais des elektronischen Systems zu senden. Beispielsweise kann das zweite Datensignal ein Schaltsignal für das weitere elektronische Relais beinhalten, wenn die Verarbeitung des ersten Datensignals beispielsweise ergibt, dass nicht nur das betreffende elektronische Relais, sondern noch ein weiteres elektronisches Relais geschaltet werden muss. Es können auch ausgewählte weitere (3, 4, ...) oder alle Teilnehmer des Netzwerkes zum Schalten gebracht werden (Broadcast).
Das zweite Datensignal kann aber auch eine andere Information beinhalten, wie zum Beispiel einen Schwellwert für das Schalten des weiteren elektronischen Relais.
Die von dem weiteren elektronischen Relais aufgrund des zweiten Datensignals empfangene Information wird dort durch Ausführung der Programminstruktionen verarbeitet, was ein weiteres zweites Datensignal zufolge haben kann, welches von dem weiteren elektronischen Relais über die Funk-Schnittstelle weitergesendet wird. Von dem weiteren elektronischen Relais wird das empfangene zweite Datensignal verarbeitet, wobei die Programminstruktionen des Weiteren elektronischen Relais gleich oder verschieden zu denen des ersten elektronischen Relais sein können. Auf diese Art und Weise ist ein elektronisches System mit verteilter Intelligenz realisierbar.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais,
2 ein Ersatzschaltbild des elektronischen Relais gemäß 1,
3 die Steckkontakte des elektronischen Relais der 1,
4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais,
5a–c die Steckkontakte, den entsprechenden Sockel bzw. die Belegung der Steckkontakte eines neunpoligen erfindungsgemäßen elektronischen Relais,
6a–c die Steckkontakte, den entsprechenden Sockel bzw. die Belegung der Steckkontakte eines fünfpoligen erfindungsgemäßen elektronischen Relais,
7a–b den Sockel bzw. die Belegung der Steckkontakte eines vierpoligen erfindungsgemäßen elektronischen Relais,
8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais, wobei das Gehäuse entfernt worden ist,
9 das in einem Sockel eingesteckte elektronische Relais der 8,
10 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Systems,
11 das elektronische System der 10 nach Ausfall eines der elektronischen Relais,
12 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden einander entsprechende Elemente der verschiedenen Ausführungsformen jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt ein elektronisches Relais 100 mit einem Eingangs-Steckkontakt 30 für einen zuschaltenden Strom und zumindest einen Ausgangs-Steckkontakt 87 für den Ausgangsstrom. Optional kann ein weiterer Ausgangs-Steckkontakt 87a vorgesehen sein, wenn das elektronische Relais 100 als eine Kombination aus Öffner und Schließer, d. h. als sogenannter Wechsler oder Umschaltekontakt, ausgebildet ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich nicht um einen Öffner oder einen Schließer, sondern beider Ausgänge 87 und 87a können getrennt voneinander schalten.
Das elektronische Relais 100 hat eine Spannungsversorgungsschaltung 102, die mit dem Eingangs-Steckkontakt 30 und einem Masse-Steckkontakt 31 verbunden ist. Über den Eingangs-Steckkontakt 30 wird die Spannungsversorgungsschaltung 102 mit elektrischer Energie für den Betrieb des elektronischen Relais 100 versorgt, sodass die Spannungsversorgungsschaltung 102 die für den Betrieb der elektronischen Komponente 104 des elektronischen Relais 100 erforderliche Betriebsspannung generieren kann. Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Relais 100 eine Batterie für die Zurverfügungstellung der Betriebsspannung aufweisen.
Die elektronische Komponente 104 beinhaltet eine Funkkommunikations-Schnittstelle 106 mit einer Antenne 108, die beispielsweise zur Verbindung mit einem Funkkommunikationsnetzwerk 150 (vgl. 10 und 11) nach einem sogenannten Wireless Personal Area Network (WPAN) Standard, wie zum Beispiel einem ZigBee-Netzwerk ausgebildet ist.
Die elektronische Komponente 104 beinhaltet ferner einen Prozessor 110 zur Ausführung von Programminstruktionen 112. Der Prozessor 110 ist Teil eines ersten Microcontrollers. Der erste Microcontroller kann auch die Funkkommunikationsschnittstelle (z. B. für ZigBee) beinhalten. Ansonsten hat der erste Microcontroller einen im Vergleich zu einem zweiten Microcontroller 128 (vgl. 4) verringerten Funktionsumfang bzw. eine geringe Leistungsfähigkeit.
Die elektronische Komponente 104 ist zumindest mit einem Steuerungs-Steckkontakt 15 verbunden sowie mit einem oder mehreren weiteren Signaleingangs-Steckkontakten, wie zum Beispiel den Signaleingangs-Steckkontakten W, X, Y und Z. Die Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y und Z können als digitale oder analoge Eingänge ausgebildet sein. Dabei sind logische Verknüpfungen zwischen dem Steckkontakt 15, und den Signaleingangs-Steckkontakten W, X, Y, Z möglich, um eine oder mehrere Bedingungen festzulegen, die erfüllt sein müssen, damit die Ausgänge 87 und/oder 87a schalten. Z. B. nur wenn X = 1 und Y = 1 wird Ausgang 87 geschaltet. Diese logischen Verknüpfungen können durch eine dedizierte Logikschaltung und/oder durch Programmlogik realisiert werden.
Die elektronische Komponente 104 hat einen oder mehreren Ausgänge 114 zur Ansteuerung von einem oder mehreren Halbleiterschaltern 116, durch die der Strom zu schalten ist. Der oder die Halbleiterschalter 116 sind mit dem Ausgangs-Steckkontakt 87 bzw. 87a verbunden.
Über zum Beispiel den Signaleingangs-Steckkontakt Y kann das elektronische Relais 104 ein erstes Datensignal 152 empfangen, wobei es sich bei dem Datensignal 152 beispielsweise um ein Sensorsignal eines Sensors, der mit dem Signaleingangs-Steckkontakt Y beispielsweise über einen Datenbus oder unmittelbar verbunden ist, handeln kann. Über Weitere der Signaleingangs-Steckkontakte kann das elektronische Relais 104 je nach Ausführungsform weitere solcher erster Datensignale von verschiedenen Sensoren empfangen.
Beispielsweise ist an jeden der Signaleingangs-Steckkontakte ein Sensor angeschlossen, wobei jeder der Sensoren jeweils ein erstes Datensignal liefert, was den Vorteil einer besonders kurzen Latenzzeit bezüglich der Übertragung und Weiterverarbeitung der ersten Datensignale hat Außerdem brauchen die Sensoren in diesem Fall keine Busschnittstelle zu haben.
Über die Funkkommunikations-Schnittstelle 106 kann das elektronische Relais 104 ferner ein erstes Schaltsignal 120 und ein drittes Datensignal 118 empfangen. Ferner kann das elektronische Relais 100 über den Steuerungs-Steckkontakt 15 ein zweites Schaltsignal 122 empfangen.
Die Schaltsignale 120 und 122 sowie das zumindest eine erste Datensignal 152 werden durch Ausführung der Programminstruktionen 112 von dem Prozessor 110 verarbeitet Das Ergebnis der Verarbeitung kann sein, dass die elektronische Komponente 104 den oder die Halbleiterschalter 116 über die Ausgänge 114 ansteuert, um den Strom zu schalten und/oder ein zweites Datensignal 124 zu generieren, welches eine Information trägt, die ein Ergebnis der Verarbeitung der Eingangssignale, d. h. des oder der Datensignale 152, des Schaltsignals 120 und/oder des Schaltsignals 122, durch die Programminstruktionen 112 beinhaltet. Das Datensignal 124 wird über die Funkkommunikations-Schnittstelle 106 gesendet, wie zum Beispiel an ein anderes erfindungsgemäßes elektronisches Relais oder einen anderen Teilnehmer 148 (vgl. 10 und 11) des Funkkommunikations-Netzwerks 150.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektronische Komponente 104 so ausgebildet, dass aufgrund des Empfangs des Schaltsignals 120 oder 122 in jedem Fall die Ausgänge 114 zum Schalten des Stroms angesteuert werden, ohne dass hierzu weitere Kriterien erfüllt sein müssen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird nur aufgrund des Empfangs des Datensignals 152 die Ausführung der Programminstruktionen 112 gestartet, um das Datensignal 152 zu verarbeiten und in Abhängigkeit von einem Ergebnis dieser Verarbeitung die Ausgänge 114 zum Schalten des Stromes anzusteuern. Beispielsweise kann es sich bei dem Datensignal 152 um einen Messwert, beispielsweise eines Sensors, handeln, wie zum Beispiel um einen Frequenzwert, Temperaturwert, Geschwindigkeitswert, Druckwert oder dergleichen. Dieser Messwert wird daraufhin überprüft, ob er ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, wie zum Beispiel einen Schwellwert überschreitet, um – wenn dies der Fall ist – die Ausgänge 114 zum Schalten der Halbleiterschalter 116 anzusteuern. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine zusätzliche Voraussetzung für das Schalten des Stroms sein, dass zusätzlich das Schaltsignal 120 oder 122 empfangen wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das elektronische Relais 100 mit seiner Funkkommunikations-Schnittstelle 106 ein anderes drittes Datensignal 126 empfangen, welches ein oder mehrere Kriterien spezifiziert, die erfüllt sein müssen, damit die elektronische Komponente 104 über die Ausgänge 114 die Halbleiterschalter 116 zum Schalten des Stroms ansteuern kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Schwellwert handeln, der von dem Messwert des Datensignals 152 überschritten sein muss, damit das elektronische Relais 100 schaltet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird durch Ausführung der Programminstruktionen 112 das Datensignal 124 generiert und über die Funkkommunikations-Schnittstelle 106 gesendet, nachdem das elektronische Relais 100 das Datensignal 152 empfangen hat. Beispielsweise kann ein Ergebnis der Auswertung des Messwerts des Datensignals 152 sein, dass nicht nur das elektronische Relais 100 schalten muss, sondern noch ein weiteres elektronisches Relais, sodass ein entsprechendes Datensignal 124, welches ein Schaltsignal darstellt, generiert und an das betreffende weitere elektronische Relais gesendet wird. Es können auch mehrere der elektronischen Relais, oder alle elektronischen Relais des Netzwerks (Broadcast) geschaltet werden je nach Programmierung und/oder Kombinationen von logischen Verknüpfungen an dem Steckkontakt 15 und den Signaleingangs-Steckkontakten W, X, Y, Z.
Die 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des elektronischen Relais 100 der Ausführungsform gemäß 1.
Die 3 zeigt die Anordnung der Steckkontakte des elektronischen Relais 100, d. h. des Steuerungs-Steckkontakts 15, des Eingangs-Steckkontakts 30, des Masse-Steckkontakts 31, des Ausgangs-Steckkontakts 87 sowie der optionalen Steckkontakte, d. h. des Ausgangs-Steckkontakts 87a und der Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y und Z. Diese Steckkontakte des elektronischen Relais 100 sind zum Einstecken in einen Sockel oder zum Einstecken oder Einpressen oder Löten unmittelbar in eine Leiterplatte ausgebildet. Die. Kontakte können jedoch auch mittels Kabeln und Kabelschuhen angeschlossen werden.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais 100. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 hat das elektronische Relais 100 in der Ausführungsform der 4 einen weiteren Prozessor, zum Beispiel eines zweiten Microcontroller 128, der zur Ausführung zumindest eines Teils 112 der Programminstruktionen dient, die im Vergleich zu der Ausführung der 1 aufgrund der durch den Microcontroller 128 zur Verfügung gestellten Rechenleistung einen größeren Funktionsumfang haben können. Die Kommunikation zwischen dem Microcontroller 128 und dem Prozessor 110 kann über eine serielle Schnittstelle 130 erfolgen.
Das elektronische Relais 100 kann weitere Bausteine haben, wie zum Beispiel einen Baustein 132. Bei dem Baustein 132 kann es sich zum Beispiel um eine Schnittstelle für einen externen Datenbus der Leiterplatte, wie zum Beispiel einen Feldbus, CAN- oder LIN-Bus oder RS232 handeln. Der Microcontroller 128 kann dann beispielsweise über den Baustein 132 mit dem externen Datenbus gekoppelt werden. Der Baustein 132 sowie auch der Microcontroller 128 werden über die Spannungsversorgungsschaltung 102 versorgt.
Alternativ oder zusätzlich kann durch den Baustein 132 eine Selbstdiagnose-Komponente, wie zum Beispiel ein sogenannter Watchdog, implementiert werden.
Die 5 zeigt die Relaiskontakte (5a), einen entsprechenden Platinensockel für eine Leiterplatte (5b) sowie die Signalbelegung der Relaiskontakte (5c) einer neunpoligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais. Die 6 zeigt die Relaiskontakte (6a), einen entsprechenden Platinensockel für eine Leiterplatte (6b) sowie die Signalbelegung der Relaiskontakte (6c) einer fünfpoligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais. Die 7 zeigt einen entsprechenden Platinensockel für eine Leiterplatte (7a) sowie die Signalbelegung der Relaiskontakte (7b) einer vierpoligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais.
Die 8 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais 100 mit einer Leiterplatte 134, die senkrecht auf einem Basisteil 136 montiert ist. Die Leiterplatte 134 trägt dabei sämtliche Schaltungskomponenten des elektronischen Relais, nämlich die Spannungsversorgungsschaltung 102, die Funkkommunikations-Schnittstelle 106 sowie den Prozessor 110. An ihrem unteren Rand hat die Leiterplatte 134 Lötstellen, über die sie mit den Steckkontakten elektrisch verbunden ist. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität hat die Leiterplatte 134 an ihren seitlichen Rändern zwei Lötstellen 138, über die sie mit den bügelartigen Enden 140 zweier der Steckkontakte verbunden ist.
Die 9 zeigt das elektronische Relais in der Ausführungsform gemäß 8, nachdem es in einen, auf einer Leiterplatte 142 befindlichen Sockel 144 gesteckt worden ist.
Die 10 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Systems 146, welches beispielsweise mit Hilfe von zwei Leiterplatten 142.1 und 142.2 realisiert ist.
In die Leiterplatte 142.1 sind beispielsweise das elektronische Relais 100.1 und 100.2 eingesteckt, die jeweils der Ausführungsform der 1 entsprechen. Durch das elektronische Relais 100.1 wird ein erster Knoten („node 1”) und durch das elektronische Relais 100.2 ein zweiter Knoten („node 2”) eines ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerks gebildet.
Der Steuerungs-Steckkontakt 15 des elektronischen Relais 100.1 kann zum Beispiel mit einem Schalter verbunden sein. Ein oder mehrere der Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y und/oder Z können mit einem Sensor, wie zum Beispiel mit einem Temperatursensor, verbunden sein, um entsprechende Sensorsignale zu empfangen. Ferner können Steckkontakte, d. h. die Ausgangs-Steckkontakte 87 und 87a, des elektronischen Relais 100.1 mit Aktoren, zum Beispiel Relais, verbunden sein.
Entsprechend verhält es sich für die weiteren elektronischen Relais 100.2, 100.3 und 100.4 des elektronischen Systems 146.
Die Leiterplatte 142.2 des elektronischen Systems 146 trägt beispielsweise die elektronischen Relais 100.3, 100.4 sowie weitere drahtgebundene und/oder ZigBee-Teilnehmer 148 sowie diverse weitere ZigBee-Module, die zu dem Funkkommunikations-Netzwerk 150 gehören, und durch die weitere Knoten gebildet werden.
Beispielsweise wird durch das elektronische Relais 100.3 ein Knoten 3 („node 3”) des Funkkommunikations-Netzwerks 150 gebildet und durch das elektronische Relais 100.4 der sogenannte ZigBee-Koordinator. Die elektronischen Relais 100.3 und 100.4 haben gegenüber den elektronischen Relais 100.1 und 100.2 einen vergrößerten Funktionsumfang und entsprechen der Ausführungsform gemäß 4.
Bei den elektronischen Relais 100.1 und 100.2 kann es sich um sogenannte Zig-Bee-Endgeräte („end devices” oder „reduced function devices” RFD) handeln und bei dem elektronischen Relais 100.3 um einen ZigBee-Router (d. h. ein sogenanntes „Full Function Device” – FFD) und bei dem elektronischen Relais 100.4 um einen Koordinator („coordinator”) des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerks 150.
Aufgrund der ZigBee-Funkkommunikation kann jeder der Netzwerkknoten des Funkkommunikations-Netzwerks 150 mit jedem anderen Knoten Datensignale austauschen, auch über die Grenzen der jeweiligen Leiterplatten hinweg.
Durch die Leiterplatte 142.2 kann beispielsweise ein Modul gegeben sein, welches auch ohne die Leiterplatte 142.1 betrieben werden kann. Falls beispielsweise kundenspezifisch oder anwendungsspezifisch weitere Funktionalitäten benötigt werden, kann das elektronische System 146 um die Leiterplatte 142.1 ergänzt werden, ohne dass Hardware-Änderungen an dem durch die Leiterplatte 142.2 gegebenen Teilsystems des elektronischen Systems 146 erforderlich sind. Beispielsweise können die elektronischen Relais 100.1 und 100.2 durch sogenannte Ad-hoc Association in. das Funkkommunikations-Netzwerk 150 aufgenommen werden.
Das elektronische System 146 kann aber auch durch eine einzelne Leiterplatte 142 realisiert werden.
Von zum Beispiel dem elektronischen Gerät 100.4, d. h. dem ZigBee-Koordinator, können die Programminstruktionen 112 eines einzelnen, mehrerer oder aller der elektronischen Relais 100 des elektronischen Systems 146 aktualisiert werden, indem aktualisierte Programminstruktionen über das ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 an die betreffenden elektronischen Relais übertragen werden.
Die 11 zeigt eine Ausführungsform eines elektronischen Systems 146, nachdem beispielsweise das elektronische Relais 100.3 ausgefallen oder aus dem elektronischen System 146 entfernt worden ist. Eine Kommunikation über das ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 mit diesem elektronischen Relais 100.3 ist dann temporär nicht mehr möglich.
Auch der Koordinator des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 darf ausfallen, das Netzwerk 150 bleibt trotzdem bestehen. Wurde das Netzwerk 150 erstmalig vom Koordinator aufgebaut wird er, außer für die ihm auferlegten Funktionen, für das eigentliche Netzwerk 150 nicht mehr zwangsläufig benötigt. Die anderen Teilnehmer bauen das Netzwerk 150 danach selbstständig auch nach einem Neustart des gesamten Systems und auch ohne Koordinator wieder auf.
In diesem Fall kann zum Beispiel das elektronische Relais 100.4, d. h. der Koordinator, ein anderes elektronisches Relais 100.x des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerks 150 als Ersatz für das ausgefallene elektronische Relais 100.3 bestimmen, sodass das elektronische System 146 mit gleichem oder im Wesentlichen gleichem Funktionsumfang Weiterbetrieben werden kann. Nach zum Beispiel Neustart des elektronischen Relais 100.3, z. B. durch den watch dog (vgl. Baustein 132 der 4), oder Ersatz des elektronischen Relais 100.3 wird dieses durch das elektronische Relais 100.4, d. h. den Koordinator, wieder mit dem ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 verbunden, und kann seine ursprüngliche Funktion wahrnehmen. Durch das ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 kann also Redundanz für das elektronische System 146 zur Erhöhung von dessen Ausfallsicherheit geschaffen werden.
Beispielsweise kann das elektronische Relais 100.3 gemäß der Ausführungsform der 4 mit einem Watchdog versehen sein, der das Auftreten eines Fehlerstatus gegenüber dem elektronischen Relais 100.4 signalisiert, sodass dieses das ausgefallene elektronische Relais 100.3 durch ein anderes elektronisches Relais 100.x des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerks 150 temporär ersetzt.
Die 12 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schritt 200 empfängt ein elektronisches Relais des Funkkommunikations-Netzwerks, wie zum Beispiel das elektronische Relais 100.1, ein Datensignal 118 (vgl. 1 und 10) von dem elektronischen Relais 100.4. In der hier betrachteten Ausführungsform beinhaltet das Datensignal 118 die Schwellwerte S1 und S2, die von dem elektronischen Relais 100.1 gespeichert werden.
Das elektronische Relais 100.1 empfängt dann in dem Schritt 202 zumindest einen Messwert M1, zum Beispiel in Form des Datensignals 152, welches einen Messwert M1 trägt. Das Datensignal 152 mit dem Messwert M1 (Sensorsignal) wird durch das elektronische Relais 100.3 von einem der an das elektronische Relais 100.3 angeschlossenen Sensoren empfangen und über z. B. einen drahtgebunden Datenbus an einen der Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y, oder Z des elektronischen Relais 100.1 gesendet. Alternativ kann der betreffende Sensor auch unmittelbar an einen der Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y, oder Z des elektronischen Relais 100.1 angeschlossen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das elektronische Relais 100.1 ein weiteres Datensignal 152 über einen seiner Signaleingangs-Steckkontakte W, X, Y oder Z empfangen.
In dem Schritt 204 wird von dem elektronischen Relais 100.1 geprüft, ob der Messwert M1 unterhalb des Schwellwerts S1 liegt. Wenn dies der Fall ist, werden in dem Schritt 206 die Halbleiterschalter des Relais 100.1 zum Schalten angesteuert. Ist das Gegenteil der Fall, so wird in dem Schritt 208 geprüft, ob der Messwert M1 unterhalb des Schwellwerts S2 liegt. Falls dies der Fall ist, erzeugt das elektronische Relais 100.1 in dem Schritt 210 ein Datensignal 124, welches hier als Schaltsignal ausgebildet ist, für das Relais 100.2 und sendet dieses Schaltsignal in dem Schritt 212 über das Funkkommunikations-Netzwerk 150 an das elektronische Relais 100.2.
Wenn hingegen der Messwert M1 größer oder gleich dem Schwellwert S2 ist, so wird von dem elektronischen Relais 100.1 ein Datensignal 124 für das elektronische Relais 100.3 erzeugt (Schritt 214) und in dem Schritt 216 gesendet. Das Datensignal 124 kann zum Beispiel als Schaltsignal ausgebildet sein, um das elektronische Relais 100.3 zum Schalten anzusteuern und/oder eine Information beinhalten, die durch das elektronische Relais 100.3 weiter zu verarbeiten ist, beispielsweise um weitere Aktionen zu veranlassen.
Die gesamte Logik und Verabeitung/Behandlung der Ein-/Ausgänge kann auch im Koordinator oder einem oder mehrer anderer Teilnehmer mit entsprechender Leistungsfähigkeit des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 realisiert werden. Dieser wiederum erhält die notwendigen Informationen (Signal, Status, Messwerte, etc.) von den Node's entweder automatisch oder nach Aufforderung.
Ein elektronisches Relais des ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 kann so ausgebildet sein, dass es komplett über das ZigBee-Funkkommunikations-Netzwerk 150 gesteuert werden kann, d. h. eine Ansteuerung erfolgt nur über die Funkkommunikations-Schnittstelle 106, nicht über den Steuerungs-Steckkontakt 15. Der Steuerungs-Steckkontakt 15 kann bei dieser Ausführungsform entfallen.
Bezugszeichenliste

15: Steuerungs-Steckkontakt
30: Eingangs-Steckkontakt
31: Masse-Steckkontakt
87: Ausgangs-Steckkontakt
87a: Ausgangs-Steckkontakt
100: elektronisches Relais
102: Spannungsversorgungsschaltung
104: elektronische Komponente
106: Funkkommunikations-Schnittstelle
108: Antenne
110: Prozessor
112: Programminstruktionen
114: Ausgänge
116: Halbleiterschalter
118: Datensignal
120: erstes Schaltsignal
122: zweites Schaltsignal
124: Datensignal
126: Datensignal
128: Microcontroller
130: serielle Schnittstelle
132: Baustein
134: Leiterplatte
136: Basisteil
138: Lötstelle
140: Enden
142: Leiterplatte
144: Sockel
146: elektronisches System
148: Teilnehmer
150: Funkkommunikations-Netzwerk
152: Datensignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6360277 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standard IEEE 802.15.4 [0013]

Claims

Elektronisches Relais mit – einem Eingangs-Steckkontakt (30) und zumindest einem Ausgangs-Steckkontakt (87, 87a) für einen zu schaltenden Strom, – einer elektronischen Komponente (104) zur Datenverarbeitung und zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters (116) zum Schalten des Stroms, – einer Funkkommunikations-Schnittstelle (106, 108) zur Verbindung mit einem Funkkommunikations-Netzwerk (150), wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Empfang eines ersten Schaltsignals (120) ausgebildet ist, – einem Steuerungs-Steckkontakt (15) zum Empfang eines zweiten Schaltsignals (122), – zumindest einem Signaleingangs-Steckkontakt (W, X, Y, Z) zum Empfang zumindest eines ersten Datensignals (152), – wobei die elektronische Komponente so ausgebildet ist, dass aufgrund des Empfangs des ersten oder zweiten Schaltsignals, der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird, und dass das über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt empfangene erste Datensignal verarbeitet wird und in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Datenverarbeitung des ersten Datensignals der Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms angesteuert wird.
Elektronisches Relais nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem ersten Datensignal um einen Messwert handelt, wobei der Messwert verarbeitet wird, indem geprüft wird, ob der Messwert ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, um den Halbleiterschalter zum Schalten des Stroms anzusteuern, wenn das vorgegebene Kriterium durch den Messwert erfüllt wird.
Elektronisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektronische Komponente so ausgebildet ist, dass ein zweites Datensignal (124) generiert wird, wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Senden des zweiten Datensignals ausgebildet ist.
Elektronisches Relais nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Senden des zweiten Datensignals als unicast, multicast oder broadcast erfolgt.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Datenverarbeitung die Detektion der Erfüllung einer Notausbedingung erfolgt, und dass aufgrund der Detektion der Erfüllung einer Notausbedingung ein zweites Datensignal (124) generiert wird, welches einen Ausschaltbefehl beinhaltet, wobei das zweites Datensignal (124) als broadcast-Signal gesendet wird.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Empfang eines dritten Datensignals (118, 126) ausgebildet ist, wobei die elektronische Komponente so ausgebildet ist, dass das dritte Datensignal in die Verarbeitung des ersten Datensignals und/oder die Generierung des zweiten Datensignals eingeht.
Elektronisches Relais nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem zumindest einen dritten Datensignal um ein Sensorsignal handelt.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Microcontroller (128) zur Ausführung zumindest eines Teils der Datenverarbeitung durch die Ausführung von Programminstruktionen (112).
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Busschnittstelle (130; 132) zur Verbindung mit einem internen und/oder externen drahtgebundenem Datenbus.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Selbstdiagnose-Komponente (132) zur Detektion eines Fehlerstatus der elektronischen Komponente, wobei die Selbstdiagnose-Komponente zur Erzeugung eines Fehlerstatussignals ausgebildet ist, und die Funkkommunikations-Schnittstelle zum Senden des Fehlerstatussignals ausgebildet ist.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Funkkommunikations-Schnittstelle um eine WLAN-Schnittstelle, eine Personal Area Network(WPAN)-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, Ultra-Wideband(UWB)-Schnittstelle, Z-Wave-Schnittstelle, IEEE 802.15.4-Schnittstelle, eine Vehicular Ad-Hoc Network(VANET)-Schnittstelle und/oder ZigBee ZigBee-Schnittstelle handelt.
Elektronisches Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funkkommunikations-Schnittstelle dazu ausgebildet ist, um in dem Funkkommunikations-Netzwerk die Funktion eines Koordinators, Routers oder Endgeräts wahrzunehmen.
Elektronisches System mit einer Leiterplatte (142; 142.1, 142.2), in die ein oder mehrere elektronische Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingesteckt sind.
Elektronisches System nach Anspruch 11, mit zumindest einer von der Leiterplatte (142.2) getrennten Komponente (142.1, 100.1, 100.2), wobei die weitere Komponente eine Funkkommunikations-Schnittstelle zur Verbindung mit dem Funkkommunikation-Netzwerk aufweist.
Elektronisches System nach Anspruch 12, wobei es sich bei der Komponente um zumindest ein weiteres elektronisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12, einen Signalgeber, einen Koordinator und/oder eine bestückte Leiterplatte (142.1) handelt.
Elektronisches System nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei der Koordinator zur Übertragung eines Updates der Programminstruktionen über das Funkkommunikation-Netzwerk an das zumindest eine elektronische Relais ausgebildet ist.
Verfahren zum Schalten eines Leistungsstroms mit Hilfe eines elektronischen Systems nach einem der Ansprüche 13 bis 16, mit folgenden Schritten: – Empfang des ersten Schaltsignals (120) über die Funkkommunikations-Schnittstelle des ersten elektronischen Relais, woraufhin der Halbleiterschalter des ersten elektronischen Relais zum Schalten des Leistungsstroms angesteuert wird, – Empfang des zweiten Schaltsignals (122) über den Steuerungs-Steckkontakt des ersten elektronischen Relais, woraufhin der Leistungsstrom durch Ansteuerung des Halbleiterschalters des ersten elektronischen Relais angesteuert wird, – Empfang des ersten Datensignals (152) über den zumindest einen Signaleingangs-Steckkontakt (W, X, Y, Z) des ersten elektronischen Relais, – Verarbeitung des ersten Datensignals durch das erste elektronische Relais, um in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Verarbeitung des ersten Datensignals den Halbleiterschalter des ersten elektronischen Relais zum Schalten des Leistungsstroms anzusteuern und/oder das zweite Datensignal (124) zu generieren, um das zweite Datensignal über die Funkkommunikations-Schnittstelle des ersten elektronischen Relais an ein zweites elektronisches Relais zu senden, wobei das von dem zweiten elektronischen Relais empfangene zweite Datensignal dort weiterverarbeitet und/oder weitergesendet wird.