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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Außenläufermotor mit integrierter Steuerelektronik und ein Verfahren zum Steuern eines Außenläufermotors.
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Hintergrund der Erfindung
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Ventilatoren werden häufig zur Belüftung und Kühlung in sensiblen Bereichen eingesetzt. Diese Ventilatoren werden durch Außenläufermotoren mit integrierter Steuerelektronik angetrieben. Eine zentrale Steuereinheit steuert dabei einen oder mehrere Außenläufermotoren über digitale Kommunikation, zum Beispiel über serielle Busse. Ventilatoren werden häufig von einer zentralen Steuereinheit gesteuert, die zum Beispiel die Drehzahl des Ventilators vorgibt. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und dem Ventilator geschieht über üblicherweise verwendete Kommunikationsprotokolle.
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Im Falle eines Ausfalls der Steuereinheit oder der Kommunikationsleitung müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Schäden zu verhindern. Wird zum Beispiel bei der Belüftung von Stallungen mittels Ventilatoren nicht ununterbrochen für Kühlung und einen Luftaustausch gesorgt, so kann die Temperatur oder der CO2-Gehalt sehr schnell ansteigen und die dort untergebrachten Tiere können schnell verenden, was zu beträchtlichen Schäden führen kann.
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In der
WO 97/47929 ist ein Ventilationssystem beschrieben, das insbesondere in der Landwirtschaft eingesetzt wird. Im Normalbetrieb steuert eine zentrale Steuereinheit einen Ventilator. Im Falle eines Ausfalls der zentralen Steuereinheit oder der Kommunikationsleitung zwischen der zentralen Steuereinheit und dem Ventilator steuert ein Prozessormodul den Ventilator auf der Grundlage von Prozessgrößen, die von den Sensoren gemessen werden, die dem Ventilator zugeordnet und in dessen Nähe lokalisiert sind. Somit wird die zentrale Steuerung des Ventilators durch eine lokale Steuerung ersetzt, die auf in der Nähe des Ventilators herrschenden Umgebungsbedingungen basieren.
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US 4,644,238 offenbart eine Luftstromsteuervorrichtung. Das Dokument zeigt eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors, der einen Ventilator antreibt. Im Falle einer Störung wird die Rotationsgeschwindigkeit des Motors konstant gehalten. Ein Fehlersignaldetektor überwacht die Steuersignale auf der Signalleitung zwischen der Steuereinheit und dem Motor nach einer Abweichung des Signalniveaus von einem vorbestimmten Bereich, beurteilt das Steuersignal, ob es abweichend ist, und öffnet die Unterbrecher
2 und
3, während er den Unterbrecher
9 schließt. Innerhalb eins Bereichs von 4 mA bis 20 mA wird das Steuersignal als normal akzeptiert, außerhalb als anormal.
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US 4,691,156 offenbart ein Steuersystem für eine Leistungseinheit mit variabler Frequenz. Ein elektrischer Strom mit einer Frequenz, die einer gewünschten Drehzahl entspricht, wird einem elektrischen Motor zugeführt. Ein Steuersignal, das die Drehzahl des elektrischen Motors bezeichnet, wird integriert durch eine Integrationsschaltung und die Ausgabefrequenz der Leistungseinheit mit variabler Frequenz wird auf einem vorbestimmten Wert gehalten, ungeachtet des Steuersignals, wenn die Änderungsrate des Ausgangssignals der integrierenden Schaltung von einem vorbestimmten Bereich von Änderungsrate abweicht.
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EP 1 314 894 A2 offenbart einen Lüfter, der von einem Steuergerät gesteuert wird. Wenn die Verbindung vom Steuergerät zur Steuerleitung unterbrochen wird, wird der Drehzahlregler ständig ein Signal erhalten, das einem PWM-Signal mit einem Tastverhältnis 100% entsprechen würde, und der Motor würde mit maximaler Drehzahl laufen. Um dies zu verhindern, ist ein Schaltglied vorgesehen, das in diesem Fall die Endstufe sperrt, so dass der Motor keinen Strom erhält und abgeschaltet wird.
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EP 0 545 499 A1 zeigt ein System, bei dem ein Ventilator von einer entfernten Zentralverarbeitungseinheit gesteuert wird, die Steuersignale über einen eine Kommunikationsverbindung an ein Prozessormodul überträgt, das in dem Ventilator eingebaut ist, der den Ventilator auf der Grundlage der empfangenen Signale steuert. Im Falle einer Störung halten alle Ventilatoren an.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Außenläufermotor mit integrierter Steuerelektronik vorgesehen, die an eine Kommunikationsleitung anschließbar ist, über die sie Steuersignale zum Steuern des Außenläufermotors empfängt. Die integrierte Steuerelektronik ist ausgelegt, eine Störung empfangener Steuersignale zu detektieren und im Falle einer detektierten Störung den Außenläufermotor anhand eines Notprogramms zu steuern, sowie eine Benutzerkonfiguration des Notprogramms zu ermöglichen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Außenläufermotors mit integrierter Steuerelektronik vorgesehen, welches umfasst: Konfigurieren eines in der integrierten Steuerelektronik gespeicherten Notprogramms durch den Benutzer für den Betrieb des Außenläufermotors im Fall einer Störung, Empfangen von externen Steuersignalen zum Steuern des Außenläufermotors, Detektieren einer Störung der empfangenen Steuersignale, und Steuern des Außenläufermotors im Falle einer Störung durch das in der integrierten Steuerelektronik gespeicherte Notprogramm.
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Weitere Merkmale sind den offenbarten Verfahren und Systemen inhärent oder werden für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen und ihren beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
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1a ein Steuersystem für einen Außenläufermotor im Normalbetrieb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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1b ein Steuersystem für einen Außenläufermotor im Störungsfall gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2a ein einfaches benutzerkonfiguriertes Notprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2b ein komplexeres, temperaturabhängiges Notprogramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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3 eine schematische Darstellung des Außenläufermotors mit integrierter Elektronik gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, der an eine Konfigurationseinheit angeschlossen ist;
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4 ein Ablaufdiagramm darstellt, das die Funktionsweise des Außenläufermotors im Normalbetrieb und im Notprogramm zeigt.
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Die Zeichnungen und die Beschreibung der Zeichnungen sind von Ausführungsformen der Erfindung und nicht von der Erfindung selbst.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1a zeigt ein Steuerungssystem für einen Außenläufermotor. Bevor jedoch näher auf die 1a eingegangen wird, werden zunächst einige Punkte der Ausführungsformen näher erläutert.
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Einige Ausführungsformen beziehen sich auf einen Außenläufermotor mit integrierter Steuerelektronik, die an eine Kommunikationsleitung anschließbar ist, über die sie Steuersignale zum Steuern des Außenläufermotors empfängt. Die integrierte Steuerelektronik ist ausgelegt, eine Störung empfangener Steuersignale zu detektieren und im Falle einer detektierten Störung den Außenläufermotor anhand eines Notprogramms zu steuern, sowie eine Benutzerkonfiguration des Notprogramms zu ermöglichen.
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In einigen Ausführungsformen ist ein Außenläufermotor mit integrierter Steuerelektronik vorgesehen, der an eine Kommunikationsleitung anschließbar ist, über die er Steuersignale empfängt. Die integrierte Steuerelektronik ist ausgelegt, eine Störung empfangener Steuersignale zu detektieren und im Falle einer Störung den Außenläufermotor anhand eines benutzerkonfigurierten Notprogramms zu steuern.
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Als Außenläufermotor wird eine Bauform von Elektromotoren bezeichnet, bei der sich der ruhende Teil (Stator) des Motors im Innern befindet und vom bewegten Teil, (Rotor, ”Läufer”) umschlossen ist. Typische Vertreter für Außenläufermotoren sind Axiallüfter, Deckenventilatoren, Kreiselmotoren sowie weitere Anwendungen, bei denen das Rotations-Trägheitsmoment des Läufers keine Rolle spielt oder sogar erwünscht ist.
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Im Normalbetrieb wird der Außenläufermotor von einer übergeordneten zentralen Steuereinheit gesteuert. In manchen Ausführungsformen ist die zentrale Steuereinheit eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), d. h. ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt wird und auf digitaler Basis programmiert wird. Seit einigen Jahren löst sie die ”festverdrahtete” verbindungsprogrammierte Steuerung in den meisten Bereichen ab.
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Eine SPS hat im einfachsten Fall Eingänge, Ausgänge, ein Betriebssystem (Firmware) und eine Schnittstelle, über die das Anwenderprogramm geladen werden kann. Das Anwenderprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen.
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Das Betriebssystem (Firmware) stellt sicher, dass dem Anwenderprogramm immer der aktuelle Zustand der Geber zur Verfügung steht. Anhand dieser Informationen kann das Anwenderprogramm die Ausgänge so schalten, dass die Maschine oder die Anlage in der gewünschten Weise funktioniert.
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Die Anbindung der SPS an die Maschine bzw. Anlage erfolgt mit Sensoren und Aktoren. Die Sensoren sind an die Eingänge der SPS geschaltet und vermitteln der SPS das Geschehen in der Maschine oder Anlage. Beispiele für Sensoren sind z. B. Lichtschranken, Inkrementengeber, Endschalter, oder auch Temperaturfühler, Füllstandssensoren, etc. Die Aktoren sind an den Ausgängen der SPS angeschlossen und bieten die Möglichkeit, die Maschine oder Anlage zu steuern. Beispiele für Aktoren sind elektrische Ventile für Hydraulik oder Druckluft.
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Eine SPS kann auf verschiedene Weise realisiert sein, z. B. als Einzelgerät (”Baugruppe”), als PC-Einsteckkarte, als Softwareemulation, etc. Weit verbreitet sind modulare Lösungen, bei denen die SPS aus einzelnen Steckmodulen (ebenfalls als Baugruppen bezeichnet) zusammengesetzt wird.
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Einzelgeräte bieten Vorteile bei der Miniaturisierung und sind für kleinere Automatisierungsaufgaben preiswerter. Ein modularer Aufbau bietet die typischen Vorteile eines Baukastensystems: Hohe Flexibilität, Erweiterbarkeit, in größeren Anlagen Kostenersparnis durch die Verwendung vieler gleicher Module, die in großen Stückzahlen hergestellt werden können.
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Derzeitige SPS-Baugruppen übernehmen neben der Kernaufgabe (Steuerung und Regelung) zunehmend auch weitere Aufgaben: Visualisierung (Gestaltung der Schnittstelle Mensch-Maschine), Alarmierung und Aufzeichnung aller Betriebsmeldungen (Data-Logging).
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Ebenfalls erfolgt zunehmend die Verbindung der Sensoren und Aktoren mit der SPS über einen Feldbus und nicht mehr diskret. Hierdurch verringert sich der Verdrahtungsaufwand. Seit einiger Zeit werden auch nicht nur Sensoren und Aktoren, sondern Teile der SPS wie Eingangs- und Ausgangsbaugruppen über einen Bus und (Bus-)Interfacemodule an eine Zentralstation angebunden (dezentrale Peripherie).
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Das Thema Antriebssteuerung (Motion Control, Drehzahlsteuerung mit kontrollierter Beschleunigung oder Verzögerung) wird zunehmend mit der SPS verbunden. Es gibt hierfür Module, die dem SPS-Baugruppenträger zugefügt werden können.
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Üblicherweise wird bei der SPS auch Software zur Kommunikation des Programmiergerätes (kurz: PG) mit der Steuerung mitgeliefert. Die Programmierung geschieht über dieses Programmiergerät, zum Beispiel eine Anwendung unter Windows/Linux auf einem Personalcomputer oder ein zugeschnittenes System. Die hier bereitgestellte, so genannte Konfiguration wird beim Programmieren auf die Steuerung geladen. Sie bleibt dort solange im Speicher, bis sie vom Benutzer gelöscht oder überschrieben wird.
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Moderne SPSen sind klassische Microcontroller mit eigener CPU und einer Basis-Software, die ebenfalls die wortweise Verknüpfung von E/A-Signalen erlaubt. Die Basis-Software besteht aus einem Echtzeitbetriebssystem und SPS-spezifischen ”Bausteinen”, die SPS-Funktionen wie Zeitfunktionen und Schnittstellen zu Erweiterungsboards realisieren.
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Im Falle einer Störung wird der Außenläufermotor durch ein benutzerkonfiguriertes Notprogramm gesteuert. Der Begriff ”Störung empfangener Steuersignale”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Störung, die verursacht ist durch die Störung der zentralen Steuereinheit oder aber durch die Störung der Kommunikationsleitung zwischen der zentralen Steuereinheit und dem Außenläufermotor. Es kann auch ein Gerät, das sich auf dem Kommunikationsweg der Steuersignale befindet, gestört sein. Eine ”Störung empfangener Steuersignale” wird dadurch detektiert, dass bei dem Außenläufermotor mit integrierter Elektronik keine oder nur nicht plausible Steuersignale ankommen, weil zum Beispiel die Kommunikationsleitung unterbrochen ist, oder die ankommenden Steuersignale außerhalb eines Akzeptanzbereichs sind, d. h. sie als gestört bzw. nicht plausibel gelten.
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In einigen Ausführungsformen wird eine Störung dadurch detektiert, dass eine integrierte Steuerelektronik des Außenläufermotors über ein vordefiniertes, einstellbares Zeitfenster hinweg, das typischerweise 2 Sekunden dauert, keine oder nur gestörte Steuersignale empfängt (Timeout-Überwachung). Ein steuerndes Gerät, zum Beispiel eine SPS, muss innerhalb dieses Zeitfensters der integrierten Steuerelektronik des Motors Steuerdaten senden. Die Steuerelektronik prüft ankommende Daten und im Falle eines Ausbleibens von Daten wird ein Notprogramm ausgeführt, um insbesondere zu verhindern, dass der Außenläufermotor den Betrieb einstellt. Ferner darf der Motor auch nicht in ein unkontrolliertes Verhalten übergehen. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, ein Notprogramm bei der Installation zu definieren, das durch den Benutzer definiert werden kann. Die integrierte Steuerelektronik des Außenläufermotors arbeitet dann in dem Fall, wenn eine Störung detektiert wird, gemäß dem vom Benutzer vorgegebenen Notprogramm. Das Bereitstellen eines benutzerdefinierten Notprogramms bietet den Vorteil, dass der Benutzer individuell vorsehen kann, wie sich der Außenläufermotor im Falle einer Störung verhalten soll. Er kann auch vorab mehrere Standard-Notprogramme vorsehen und davon eines dann aktivieren. Insbesondere erlaubt die Definition eines Programms eine fallbasierte Steuerung, z. B. temperaturabhängige Steuerung, des Motors bei einer Störung.
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In manchen Ausführungsformen ist der Außenläufermotor mittels einer Datenverbindung mit einer Konfigurationseinheit verbindbar, über die ein Benutzer die Konfiguration des Notprogramms vornimmt. Die Konfigurationseinheit dient dazu, das Notprogramm, das von der integrierten Elektronik des Außenläufermotors im Störungsfall ausgeführt wird, zu konfigurieren. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Konfigurationseinheit um einen Personalcomputer, in anderen Ausführungsformen um ein Handheld-Gerät und in wieder anderen Ausführungsformen um ein Mini-Terminal.
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In einigen Ausführungsformen wird das Notprogramm von einer zentralen Steuereinheit (d. h. einer SPS) konfiguriert, so dass keine extra Konfigurationseinheit notwendig ist. In diesen Fällen übernimmt die zentrale Steuereinheit auch die Aufgabe der Konfigurationseinheit, d. h. die Konfigurationseinheit ist die Steuereinheit.
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In einigen Ausführungsformen ist das Notprogramm in Form von benutzerdefinierten Regeln bzw. einer benutzerdefinierten Logik festgelegt, das/die in der integrierten Steuerelektronik des Motors lokal abgelegt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst diese Logik eine Tabelle von Regeln (”Wenn ..., dann ...”), um einen Betrieb des Motors zu steuern. Eine Regel kann zum Beispiel vorsehen, dass in Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur, die durch einen oder mehrere Sensoren erfasst wird, der Motor mit einer bestimmten Drehzahl rotiert.
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In manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Notprogramm eine Störung akustisch oder visuell wahrnehmbar macht. In diesen Ausführungsformen wird das Ausbleiben eines Steuersignals, das von der integrierten Steuerlogik des Außenläufermotors detektiert wird, durch einen Warnton signalisiert. Ein Operator kann dann überprüfen, wo die Störung liegt und Gegenmaßnahmen einleiten. In anderen Ausführungsformen wird die Störung durch ein optisches Signal signalisiert.
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In manchen Ausführungsformen treibt der Außenläufermotor einen Ventilator an.
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Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Steuern eines Außenläufermotors mit integrierter Steuerelektronik vor. Das Verfahren umfasst ein Konfigurieren eines in der integrierten Steuerelektronik gespeicherten Notprogramms durch den Benutzer für den Betrieb des Außenläufermotors im Fall einer Störung. Im Normalbetrieb wird der Außenläufermotor durch eine (entfernte) zentrale Steuereinheit gesteuert und empfängt externe Steuersignale zum Steuern des Außenläufermotors. Das Verfahren sieht ein Detektieren einer Störung der empfangenen Steuersignale vor und im Falle einer Störung wird der Außenläufermotor durch das in der integrierten Steuerelektronik gespeicherte Notprogramm gesteuert. Zusätzlich zu der Steuerung durch die zentrale Steuereinheit kann jeder Außenläufermotor durch ein lokales, dezentrales Notprogramm gesteuert werden, das im Fall einer Störung zum Einsatz kommt.
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In einigen Ausführungsformen wird die Störung durch Ausbleiben von externen Steuersignalen oder das Empfangen nicht plausibler externer Steuersignale detektiert.
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In manchen Ausführungsformen betreibt das Notprogramm den Außenläufermotor mit einer Drehzahl, die von dem Benutzer konfiguriert wird.
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In einigen Ausführungsformen sieht das Notprogramm eine Signalisierung der Störung mittels eines visuellen oder akustischen Alarms vor, der vom Benutzer konfiguriert wird.
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In manchen Ausführungsformen wird das Notprogramm durch den Benutzer bei der Installation festgelegt und in einer integrierten Steuerelektronik des Außenläufermotors abgelegt. Das Notprogramm kann aber zu jeder Zeit vom Benutzer geändert und an geänderte Umweltbedingungen angepasst werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Drehzahl des Außenläufermotors an die jahreszeitlichen Temperaturverhältnisse anzupassen.
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In einigen Ausführungsformen wird das Notprogramm über eine Benutzerschnittstelle konfiguriert, die von einem mit der integrierten Steuerelektronik verbindbaren Personalcomputer, Handheld-Gerät, Mini-Terminal oder einer zentralen Steuereinheit bereitgestellt wird.
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Zur Programmierung der integrierten Elektronik des Außenläufermotors wird die Elektronik zeitweilig über eine Datenverbindung beispielsweise mit einem Personalcomputer, einem Handheld-Gerät oder einem Mini-Terminal verbunden. Der Benutzer kann dann über eine Benutzerschnittstelle (zum Beispiel über Auswahlmenus) mittels einer Parametriersoftware ein Notprogramm konfigurieren, das ablaufen soll, wenn keine Steuersignale von der zentralen Steuereinheit den Außenläufermotor erreichen. Das Notprogramm spiegelt ein vom Benutzer vorprogrammiertes Szenario wieder, das festlegt, wie sich der Außenläufermotor im Falle einer Störung verhalten soll. In einigen Ausführungsformen sieht das Notprogramm vor, dass der Außenläufermotor mit einer festgelegten Drehzahl rotiert. Die Erfindung sieht also vor, dass im Falle einer Störung ein vom Benutzer mittels einer Parametriersoftware vorkonfiguriertes Notprogramm abläuft. In anderen Ausführungsformen kann der Benutzer ein komplexeres Notprogramm konfigurieren, das erlaubt, in Abhängigkeit gemessener Sensordaten, den Motor im Falle einer Störung zu steuern.
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Während in einigen Ausführungsformen das Notprogramm den Betrieb des Außenläufermotors mit einer vorbestimmten Drehzahl vorsieht, kommt in anderen Ausführungsformen ein komplexeres Notprogramm zum Einsatz.
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In einigen Ausführungsformen wird der Außenläufermotor zur Realisierung einer Notlüftung im Bereich von Intensivtierhaltung eingesetzt, um Schäden durch einen Ausfall des Steuersystems zu verhindern.
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In anderen Ausführungsformen wird der Außenläufermotor zur Belüftung von Obst und Gemüse verwendet. Ein Ausfall des Außenläufers in diesem Anwendungsfall zieht große Folgeschäden nach sich.
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Die Erfindung zielt darauf ab, einen Außenläufermotor bereitzustellen, bei dem im Falle einer Störung ein festes, vom Benutzer vorab konfiguriertes Notprogramm abläuft. Obwohl das Programm konfigurierbar ist, ist es – einmal im Betrieb – fest. Der Benutzer kann sich also darauf verlassen, dass sich der Außenläufermotor im Falle einer Störung genau nach seinem zuvor festgelegten Programm verhalten wird, zum Beispiel, dass der Außenläufermotor mit einer eingegebenen Drehzahl rotieren wird. Der Benutzer kann ein Notprogramm nach seinen Bedürfnissen festlegen und sich dabei zum Beispiel an jahreszeitlichen Temperaturverhältnissen orientieren.
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Kehrt man nun zurück zu 1a, so sieht man dort eine zentrale Steuereinheit 1, die im Normalbetrieb Außenläufermotoren 2.1–2.4 mit integrierter Steuerelektronik steuert. Bei der zentralen Steuereinheit 1 handelt es sich um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), auf der ein Steuerprogramm abgelegt ist, das im Normalbetrieb zur Steuerung der Außenläufermotoren dient. Der Kommunikationsweg, auf dem im Normalbetrieb in regelmäßigen, einstellbaren Zeitabständen Steuersignale gesendet werden, läuft von der Steuereinheit 1 zum Außenläufermotor 2.1, von dort zum Außenläufermotor 2.2., weiter zum Außenläufermotor 2.3 und schließlich zum Außenläufermotor 2.4. Technisch gesehen kann der Kommunikationsweg als Bussystem implementiert sein, an das die Motoren und die Steuereinheit angeschlossen sind. Als Bussysteme kommen hier MODBUS (auf einer Master/Slave- bzw. Client/Server-Architektur basierendes Kommunikationsprotokoll), aber auch LON, CAN PROFIBUS, Ethernet-basierte Protokolle, Funkprotokolle, wie zum Beispiel Bluetooth oder ZigBee zum Einsatz. (ZigBee ist ein offener Funknetz-Standard. PHY- und MAC-Lager basieren auf IEEE 802.15.4, der es ermöglicht, Haushaltsgeräte, Sensoren, und vieles mehr auf Kurzstrecken (10 bis 100 Meter) zu verbinden.) Im Normalbetrieb detektiert die integrierte Steuerelektronik jedes Motors das regelmäßige Eintreffen von Steuersignalen.
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1b zeigt einen Störfall, bei dem die Kommunikationsleitung zwischen dem Außenläufermotor 2.3 und Außenläufermotor 2.4 unterbrochen ist. In diesem Störfall detektiert die integrierte Elektronik des Außenläufermotors 2.4 das Ausbleiben von Steuersignalen über ein bestimmtes Zeitfenster hinweg. Dadurch wird das in der integrierten Elektronik des Außenläufermotors abgelegte Notprogramm aktiviert. Der Benutzer hat in diesem Notprogramm definiert, dass im Falle einer Störung der Außenläufermotor 2.4 mit einer bestimmten, vorgegebenen Drehzahl rotieren soll. Zusätzlich kann er konfigurieren, dass bei der Detektierung des Ausbleibens von Steuersignalen ein Warnsignal z. B. über einen zusätzlichen von der Datenverbindung unabhängigen Weg an den Operator ausgegeben wird, dass eine Störung anzeigt. Da die integrierte Elektronik des Außenläufermotors 2.4 im Störfall aufgrund der Unterbrechung des Kommunikationsweges keine Steuersignale empfängt, führt der Außenläufermotor 2.4 nun das lokal auf seiner integrierten Steuerelektronik abgelegte benutzerdefinierte Notprogramm aus. Dadurch wird verhindert, dass der Außenläufermotor 2.4 den Betrieb einstellt oder in ein undefiniertes Verhalten übergeht. Im Falle einer Störung wird der Außenläufermotor 2.4 also autonom von der integrierten Steuerelektronik des Außenläufermotors 2.4 gesteuert, d. h. unabhängig von der Steuereinheit 1.
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2a zeigt ein einfaches benutzerkonfiguriertes Programm, das festgelegt, dass im Falle einer Störung der Außenläufermotor konstant mit einer Drehzahl von 600 Umdrehungen pro Minuten rotiert. Dieses Programm gibt der Benutzer über eine Benutzerschnittstelle an die integrierte Elektronik des Außenläufermotors ein. In dem System der 1a bzw. 1b kann jeder Außenläufermotor mit einem anderen Notprogramm versehen werden, das eine individuelle Programmierung ermöglicht.
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2b zeigt ein vom Benutzer konfiguriertes, temperaturabhängiges Notprogramm. In dem vorliegenden Programm hat der Benutzer definiert, dass im Störfall und beim Messen einer Temperatur unterhalb von 19°C, der Außenläufermotor seinen Betrieb einstellen soll. In einem gemessenen Temperaturbereich zwischen 15°C und 18°C soll der Außenläufermotor sich im Störfall mit einer Drehzahl von 400 Umdrehungen pro Minute drehen. In einem Temperaturbereich zwischen 18°C und 21°C wird die Drehzahl des Außenläufermotors auf 500 Umdrehungen pro Minuten eingestellt, usw. In einem Temperaturbereich zwischen 30°C und 33°C wird die Drehzahl schließlich auf 900 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Eine höhere Drehzahl des Außenläufermotors ist nicht vorgesehen. Die Temperaturen werden mittels Sensoren erfasst, die direkt (also nicht über die Kommunikationsleitung) an die integrierte Steuerelektronik des Außenläufermotors angeschlossen sind.
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3 zeigt eine schematische Zeichnung, die das Konfigurieren einer integrierten Steuerelektronik 6 des Außenläufermotors 2.4 veranschaulicht. Die integrierte Steuerelektronik 6 ist über eine Schnittstelle und eine Datenverbindung 10 mit einem Personalcomputer 7 verbunden. Auf dem Personalcomputer 7 ist eine Parametriersoftware 8 installiert, die es dem Benutzer erlaubt, über eine Benutzerschnittstelle ein Notprogramm 9 zu konfigurieren, das auf die Steuerelektronik 6 des Außenläufers 2.4 übertragen wird. Der Benutzer kann beispielsweise eingeben, dass im Falle einer Störung, der Außenläufermotor mit einer vorgegebenen, konstanten Drehzahl rotieren soll. Als standardisierte Datenschnittstelle für die Konfiguration wird typischerweise ein RS-485 MODBUS Schnittstelle oder ein Funkinterface benutzt.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise des Außenläufermotors im Normalbetrieb und im Notprogramm veranschaulicht. Bei 11 wird durch den Benutzer ein Notprogramm konfiguriert, das das Verhalten des Außenläufermotors im Falle eine Störung angibt. Bei 12 wird ein Zeitfenster initialisiert. Bei 13 wird gewartet, ob ein Steuersignal ankommt. Falls bei 14 das Zeitfenster abgelaufen ist, ohne dass ein Signal angekommen ist, wird bei 15 das Notprogramm ausgeführt. Das bedeutet zum Beispiel, dass der Außenläufermotor mit der konfigurierten Drehzahl rotiert. Bei 16 wird eine Abbruchbedingung überprüft. Falls diese eintritt, wird der Betrieb des Außenläufermotors abgebrochen. Falls bei 14 ein Steuersignal während des aktuellen Zeitfensters angekommen ist, wird bei 17 der Außenläufermotor im Normalbetrieb (d. h. durch die Steuerung der zentralen Steuereinheit) betrieben. Bei 18 wird abgefragt, ob abgebrochen werden soll. Falls ja, wird der Betrieb des Außenläufermotors beendet. Falls nein, wird bei 12 ein neues Zeitfenster initialisiert und bei 13 wiederum auf ein Steuersignal gewartet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 97/47929 [0004]
- US 4644238 [0005]
- US 4691156 [0006]
- EP 1314894 A2 [0007]
- EP 0545499 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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