-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Elektronikkomponente und einer Überwachungsvorrichtung. Bei der Vorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Klimaanlage.
-
Überwachungsschaltungen werden eingesetzt, um elektronische Lasten bei Spannungs- oder Frequenzeinbrüchen von der Versorgung zu trennen. Dadurch werden Schäden an der Last, an der Versorgung sowie der schaltenden Elemente vermieden. Üblicherweise wird die Last wieder zugeschaltet, wenn die Versorgung nach einem Ausfall als stabil erachtet wird. Im Stand der Technik ist es auch bekannt, eine fest vorgegebene oder zufällige Wartezeit nach dem Ausschalten abzuwarten. Eine Überwachungsschaltung ist beispielsweise beschrieben in der
DE 10 2018 103 127 A1 .
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung mit einer Überwachungsvorrichtung für eine Elektronikkomponente vorzuschlagen, die einen optimierten Umgang mit Fehlern in der zur Verfügung stehenden Energie, z. B. der Versorgungsspannung bietet.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit einer Elektronikkomponente und einer Überwachungsvorrichtung, wobei die Überwachungsvorrichtung eine der Elektronikkomponente zur Verfügung stehende Energie überwacht und in dem Fall, dass eine Abweichung der Energie von einem vorgegebenen Sollwert vorliegt, die Elektronikkomponente in einem Ausschaltvorgang ausschaltet, und wobei die Überwachungsvorrichtung die ausgeschaltete Elektronikkomponente automatisch wieder einschaltet, wenn zum einen nach dem Ausschalten eine vorgegebene Einschaltbedingung erfüllt ist und wenn zum anderen eine Anzahl von Ausschaltvorgängen innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne kleiner als ein vorgegebener Toleranzwert ist.
-
Die Vorrichtung realisiert somit ein sicheres Wieder-Einschalten einer elektronischen Last nach Versorgungseinbrüchen als unbeaufsichtigtes und in der Regel automatisch arbeitendes System.
-
Die Erfindung basiert dabei auf folgenden Erkenntnissen: Wenn die Elektronikkomponente selbst zumindest teilweise die Ursache für das Abschalten ist, so besteht das Risiko, dass nach dem Zuschalten der Last erneut ein Einbruch in der Versorgung ausgelöst wird. Dies wird erkannt und die Last wieder abgeschaltet. Bei einer unbeaufsichtigten, selbständig oder automatisch arbeitenden Vorrichtung - wie beispielsweise einer Klimaanlage - würden somit in kurzer Zeit sehr viele Schaltzyklen ausgeführt werden, die zu einem starken Verschleiß in Relais, Motoren und Generatoren führen können. Zusätzlich können durch den hohen Anlaufstrom portable Energieversorgungen (z. B. Akkumulatoren, Benzin/Diesel betriebene Generatoren) übermäßig und vom Benutzer unbemerkt entleert werden. Beispielsweise bei der Anwendung in Wohnmobilen etc. können umgekehrt gelegentliche Unterbrechungen oder Einbrüche in der Spannungsversorgung auftreten, ohne dass jede Unterbrechung ein Eingreifen des Anwenders erforderlich macht.
-
Die Überwachungsvorrichtung besteht in einer Ausgestaltung aus einer Überwachungsschaltung und einer Steuereinheit. Die Überwachungsvorrichtung überwacht die zur Verfügung stehende Energie, z. B. die Versorgungsspannung in Bezug auf mindestens einen Sollwert. Dies ist z. B. der Betrag der Spannung oder die Frequenz der Spannung. Weiterhin kann sich der Sollwert auf die Stabilität der entsprechenden Parameter der Energie beziehen. Tritt eine Abweichung der Energie von wenigstens einem Sollwert auf, so schaltet die Überwachungsvorrichtung - oder in der vorgenannten Ausgestaltung genauer: die Steuereinheit - die Elektronikkomponente aus. Es findet somit ein Ausschaltvorgang statt. Die Überwachungsvorrichtung überwacht nach dem Ausschalten weiterhin die zur Verfügung stehende Energie, also z. B. die Versorgungsspannung. Stellt sie fest, dass die Abweichung nicht mehr gegeben ist, dass also alle Sollwerte erfüllt sind, so ist die Überwachungsvorrichtung prinzipiell dazu ausgelegt, die Elektronikkomponente automatisch, d. h. ohne Eingriff eines Benutzers zu starten. Das automatische Starten wird daran geknüpft, dass die Anzahl der Ausschaltvorgänge innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne kleiner als ein Toleranzwert ist. Ist die Anzahl größer als der Toleranzwert, so findet kein automatischer Einschaltvorgang statt. Die Überwachungsvorrichtung steuert somit die Elektronikkomponente nur solange selbstständig in Bezug auf das Aus- und Einschalten, bis zu viele Abweichungen der zur Versorgung der Elektronikkomponente zur Verfügung stehenden Energie auftreten. Hierfür kommen beispielsweise ein Zähler und ein Zeitgeber zum Einsatz.
-
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden somit die Ausfälle betrachtet, die zu einem Abschalten der Elektronikkomponente als elektrischer Last führen. In der Regel wird nach den Ausfällen der Betrieb der Last automatisch aufgenommen. Damit wird eine unnötige Signalisierung von Fehlern vermieden. Dabei wird eine gewisse Anzahl von Fehlern durch das automatische Einschalten toleriert und die Vorrichtung nach Möglichkeit in Betrieb gehalten. Schließlich werden in einer Ausgestaltung Ausfälle, die länger als eine vorgegebene Zeitspanne auseinanderliegen und daher vermutlich unabhängig voneinander sind, nicht dahingehend bewertet, dass das automatische Einschalten verhindert werden muss.
-
Ein Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass der Benutzer nur bei zu häufigen Ausfällen informiert wird und handeln muss. Im Regelfall der stabilen Energieversorgung ist ein unbeaufsichtigter Betrieb möglich. Weiterhin ist vorteilhaft, dass ein häufiges Ein- und Ausschalten (z. B. durch Überlastung der Versorgung beim Einschalten) vermieden wird.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass es sich bei der Vorrichtung um eine Klimaanlage und bei der Elektronikkomponente um einen Kompressor handelt. Prinzipiell lässt sich die Erfindung anwenden bei jeglicher Steuerung elektronischer Lasten, für die ein Spannungs- oder Frequenzeinbruch zum Abschalten führen soll, und die in der Regel vom Anwender unbeaufsichtigt eigenständig wieder anlaufen sollen.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung die ausgeschaltete Elektronikkomponente in dem Fall, dass die Anzahl von Ausschaltvorgängen innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne größer als der vorgegebene Toleranzwert ist, dann einschaltet, wenn die Überwachungsvorrichtung ein Quittierungssignal empfangen hat. In dieser Ausgestaltung nimmt die Vorrichtung bzw. speziell die Überwachungsvorrichtung eine Eingabe eines Benutzers entgegen. Dabei ist in dieser Ausgestaltung insbesondere gefordert, dass in dem Fall, dass durch die zu häufigen Ausschaltvorgänge kein automatischer Start stattfindet, der Benutzer eine beliebig realisierte Form von Quittierungssignal eingeben muss. Der Benutzer muss somit bei zu häufigen Störungen ein weiteres Einschalten der Elektronikkomponente aktiv veranlassen. Dass ein Quittierungssignal erforderlich ist, wird dem Benutzer beispielsweise über ein optisches und/oder akustisches Signal mitgeteilt.
-
Gemäß einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung setzt die Überwachungsvorrichtung bei einem Einschalten der Vorrichtung einen Zähler für die Anzahl der Ausschaltvorgänge auf einen Startwert. In dieser Ausgestaltung bewirkt ein Einschalten der Vorrichtung, dass der Zähler für die Ausschaltvorgänge zurückgesetzt wird. Daher kann in dieser Ausgestaltung der Benutzer auf das Signal, dass kein automatisches Einschalten der Elektronikkomponente stattfindet, reagieren, indem er die ganze Vorrichtung zunächst aus- und dann wieder einschaltet.
-
In Verbindung mit den beiden vorgenannten Ausgestaltungen hinsichtlich der Art der Handlung, die von einem Benutzer eingefordert wird, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung noch einmal mit anderen Worten beschreiben: Die Vorrichtung reagiert beispielsweise auf Spannungs- oder Frequenzeinbrüche der Spannungsversorgung als einer der Elektronikkomponente beispielhaft zur Verfügung stehenden Energie mit dem Abschalten der elektrischen Last, die durch die Elektronikkomponente gegeben ist. Stabilisiert sich die Versorgung wieder, so wird die Last nur dann automatisch wieder in Betrieb genommen, wenn die Anzahl an ausfallbedingten Einschaltvorgängen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne kleiner als ein vorgegebener Maximalwert ist. Wird die Anzahl der ausfallbedingten Einschaltvorgänge innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer überschritten, so bleibt die Elektronikkomponente in einem deaktivierten Zustand und der Anwender muss eingreifen, indem er beispielsweise die Vorrichtung aus- und einschaltet oder indem er durch ein Quittierungssignal den Zähler zurücksetzt. In einer Ausgestaltung wird der Zähler für die Ausschaltvorgänge dann zurückgesetzt, wenn die Vorrichtung über eine gewisse Zeitdauer im Zustand mit eingeschalteter Last verbleibt.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die vorgegebene Einschaltbedingung darin besteht, dass eine vorgegebene Wartezeit verstrichen ist und/oder dass die Energie dem vorgegebenen Sollwert entspricht und/oder dass ein Systemwert der Vorrichtung in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. In dieser Ausgestaltung werden Kriterien angegeben, von denen je nach Variante zumindest eine erfüllt sein muss, damit ein Einschalten der Elektronikkomponente prinzipiell wieder möglich ist. Der Systemwert ist beispielweise ein Druck, gegen den ein Kompressor als Elektronikkomponente arbeiten muss.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass die Überwachungsvorrichtung den Fall signalisiert, dass die Anzahl von Ausschaltvorgängen innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne größer als der vorgegebene Toleranzwert ist. Die Signalisierung dient dazu, dass ein Benutzerhandlung ausgelöst wird. Sie besteht z. B. optisch durch ein Aufleuchten einer LED. Generell verfügt die Vorrichtung über eine beliebige Ausgabevorrichtung.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung eine Anzahl der Ausschaltvorgänge mitzählt und in dem Fall, dass nach einem Einschalten der Elektronikkomponente eine vorgegebene Aktivitätszeitdauer ohne einen weiteren Ausschaltvorgang überschritten worden ist, einen Zähler für die Anzahl der Ausschaltvorgänge auf einen Startwert zurücksetzt. Treten somit innerhalb einer gewissen Zeit keine Abweichungen der Energie auf bzw. ist kein Ausschaltvorgang erforderlich, so wird ein Zähler für die Ausschaltvorgänge auf einen Startwert, z. B. den Wert Null, zurückgesetzt.
-
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung.
-
In der
1 ist stark schematisch eine Vorrichtung 1 mit einer Elektronikkomponente 2 dargestellt. Bei der Vorrichtung 1 handelt es sich beispielsweise um eine Klimaanlage und die Elektronikkomponente 2 ist ein Kompressor, welcher der Realisierung des Kälteprozesses dient, wie er beispielsweise in der
WO 2007/042065 A1 beschrieben ist.
-
Die Überwachungsvorrichtung 3 überwacht beispielsweise die Versorgungsspannung, die an der Elektronikkomponente 2 anliegt, welche in diesem Zusammenhang als elektrische Last betrachtet wird. Gibt es eine Abweichung von mindestens einem vorgegebenen Sollwert der anliegenden Spannung, so schaltet die Überwachungsvorrichtung 3 die Elektronikkomponente 2 aus. Der Sollwert bezieht sich beispielsweise auf die Amplitude oder die Frequenz der Spannung oder z. B. auf das zeitliche Verhalten von Amplitude und Frequenz. Das Ausschalten beugt Schäden an der Elektronikkomponente 2, an den für das Schalten der Elektronikkomponente 2 dienenden Bauteilen und auch an der Spannungsversorgung selbst vor.
-
Das automatische Einschalten der Elektronikkomponente 2 durch die Überwachungsvorrichtung 3 ist zunächst daran gekoppelt, dass eine Einschaltbedingung erfüllt ist. Die Einschaltbedingung besteht beispielsweise darin, dass eine bestimmte Wartezeit nach dem Ausschalten verstrichen ist oder dass die Versorgungsspannung wieder dem Sollwert entspricht, dass also die Abweichung nicht mehr vorhanden ist, oder dass ein Systemwert der Vorrichtung 1 in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Der Systemwert ist beispielsweise der Druck des Kühlmittels, gegen welches der Kompressor arbeitet.
-
Zusätzlich zu der Einschaltbedingung ist für das automatische Einschalten erforderlich, dass die Anzahl der Ausschaltvorgänge innerhalb einer bestimmten Zeitspanne kleiner als ein Toleranzwert ist. Ist die Anzahl größer als der Toleranzwert, so schaltet die Überwachungsvorrichtung 3 die Elektronikkomponente 2 nicht automatisch ein. In diesem Fall wird vielmehr in einer Ausgestaltung eine Reaktion eines Benutzers eingefordert. Damit wird verhindert, dass zu oft hintereinander die Elektronikkomponente 2 automatisch aus- und wieder eingeschaltet wird. In der dargestellten Ausgestaltung wird dieser Fall, dass der Toleranzwert überschritten worden ist, über eine Ausgabevorrichtung 5 signalisiert und die Überwachungsvorrichtung 3 wartet dann darauf, dass sie ein Quittierungssignal erhält. Dies kann in der gezeigten Ausführung über eine Eingabeeinheit 4 eingegeben werden. Die Verbindungen zwischen der Überwachungsvorrichtung 3, der Ausgabevorrichtung 5 und der Eingabeeinheit 4 erfolgt hier beispielsweise kabellos. Wird ein Quittierungssignal eingegeben, so schaltet die Überwachungsvorrichtung 3 die Elektronikkomponente 2 wieder ein und setzt auch einen Zähler für die Ausschaltvorgänge wieder zurück.
-
Die erfindungsgemäße Steuerung der Vorrichtung im Hinblick auf die Überwachung der Versorgungsspannung lässt sich beispielsweise durch folgenden Zustandsautomaten beschreiben:
- Die Vorrichtung beginnt im Zustand AUS. In diesem Zustand AUS wird ein Zähler CNT auf Null gesetzt. Infolge einer Handlung eines Benutzers, z. B. das Betätigen eines Schalters oder die Eingabe eines Einschalt-Signals, wird die Vorrichtung in den Zustand BEREIT überführt. In diesem Zustand ist die Elektronikkomponente 2 als elektrische Last ausgeschaltet. Im Zustand BETRIEB ist die Elektronikkomponente 2 eingeschaltet und aktiv. Im Zustand BETRIEB kühlt somit die beispielsweise als Klimaanlage ausgestaltete Vorrichtung 1 die Raumluft. Ein Wechsel zwischen den Zuständen BEREIT und BETRIEB erfolgt automatisch (z. B. durch die Regelung der Zieltemperatur oder eines anderen Vorgabewerts). Der Benutzer kann das System jederzeit durch eine entsprechende Handlung wieder in den Zustand AUS bringen, d. h. also ausschalten. Beim Übergang in den Zustand BETRIEB wird ein Zeitgeber auf eine bestimmte Zeit Y gestellt und gestartet.
-
Ist es im Zustand BETRIEB infolge einer Abweichung der Versorgungsspannung von mindestens einem Sollwert erforderlich, die Elektronikkomponente 2 auszuschalten, so wird der Zähler CNT um 1 erhöht und mit einem Toleranzwert X verglichen.
-
Ist der Zähler CNT kleiner als der Schwellwert X, so wechselt die Vorrichtung aus dem Zustand BETRIEB in den Zustand INSTABIL. Stabilisiert sich die Versorgungsspannung anschließend wieder, so wird die Elektronikkomponente 2 wieder eingeschaltet und die Vorrichtung 1 nimmt den Betrieb auf.
-
Ist der Zähler CNT größer als der Schwellwert X, so wechselt die Vorrichtung aus dem Zustand BETRIEB in den Zustand FEHLER, welcher dem Benutzer signalisiert wird (z. B. durch das Einschalten einer LED). Der Zustand FEHLER kann nur durch einen Benutzereingriff wieder verlassen werden. Der Eingriff besteht beispielsweise darin, dass die Vorrichtung ausgeschaltet wird, dass also der Übergang in den Zustand AUS vorgenommen wird. Alternativ erzeugt der Benutzer ein Quittierungssignal, das eine Fehlerrücksetzung bewirkt.
-
In dem Fall, dass während einer vorgegebenen Zeitspannung keine Abweichung der Versorgungsspannung registriert wird und daher keine Abschaltung der Elektronikkomponente notwendig ist, wird der Zähler CNT auf Null zurückgesetzt. Mit anderen Worten: Wenn die Vorrichtung im Zustand BETRIEB verbleibt und der - zu Beginn auf die Zeit Y gestellte - Zeitgeber abläuft ab, wird der Zähler CNT für das Zählen der Ausschaltvorgänge auf Null gesetzt.
-
Wurde bei der vorgenannten Ausgestaltung der Zeitgeber für die Überwachung der fehlerfreien Laufzeit bzw. der Anzahl der auftretenden Ausschaltvorgänge dann gestartet, wenn die Vorrichtung in den Zustand BETRIEB überging, so sieht es eine alternative Ausgestaltung vor, dass der Zeitgeber nicht nur gestartet wird, wenn der Übergang in den Zustand BETRIEB stattfindet, sondern auch beim Übergang vom Zustand INSTABIL zu dem Zustand BEREIT. Damit wird die Zeit berücksichtigt, die die Vorrichtung 1 im Zustand BEREIT verbringt. Dies ist z. B. interessant, wenn es sich bei der Elektronikkomponente 2 um den angesprochenen Kompressor handelt und wenn dieser eine Zeit für das Erreichen einer Zieltemperatur benötigt, die kürzer als die Zeitspanne Y ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Elektronikkomponente
- 3
- Überwachungsvorrichtung
- 4
- Eingabeeinheit
- 5
- Ausgabevorrichtung
-
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
-
- DE 102018103127 A1 [0002]
- WO 2007/042065 A1 [0018]
