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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Motors, der eine motorbetriebene Komponente eines Gargeräts antreibt, insbesondere einen Lüfter oder eine Pumpe, sowie eine Baugruppe für ein Gargerät mit einem Motor.
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Gargeräte, die in Profi- bzw. Großküchen zum Einsatz kommen, weisen beispielsweise einen Lüfter auf, mit dem eine Garraumatmosphäre im Garraum des Gargeräts umgewälzt wird. Der Lüfter wird dabei von einem Motor entsprechend angetrieben.
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Zudem ist es bekannt, dass derartige Gargeräte auch eine Pumpe aufweisen können, die unter anderem dazu verwendet wird, eine Flüssigkeit wie Wasser zu fördern. Die Pumpe wird ebenfalls von einem Motor angetrieben.
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Je nach Betriebsmodus des Gargeräts soll der jeweilige Motor mit einer definierten Drehzahl betrieben werden. Zu diesem Zweck wird der Motor mit einer entsprechenden Betriebsspannung versorgt.
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Hierfür ist es erforderlich, Informationen darüber, wie der Motor betrieben werden soll, an eine Steuerung zu senden. Dies erfolgt in der Regel mittels eines Bussystems. Ein derartiges Bussystem verursacht jedoch zusätzliche Kosten. Es ist auch denkbar, dass kein Bussystem vorhanden ist, und der Motor lediglich in einem An/Aus-Modus betrieben wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Motors anzugeben, welches einen besonders einfachen und kostengünstigen Betrieb des Motors ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Motors, der eine motorbetriebene Komponente eines Gargeräts antreibt, wobei zur Steuerung des Motors eine Elektronikeinheit mit mindestens einem Spannungseingang vorgesehen ist, wobei an dem Spannungseingang eine Signalspannung angelegt wird, wobei die Signalspannung über einen zeitlichen Verlauf der Signalspannung mindestens zwei unterschiedliche, definierte Spannungsniveaus hat, und wobei die Elektronikeinheit den zeitlichen Verlauf der Signalspannung erfasst und basierend auf den mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus während des zeitlichen Verlaufs der Signalspannung einen definierten Betriebsparameter für den Motor einstellt.
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Anhand der Signalspannung können der Elektronikeinheit auf besonders einfache Weise Informationen über einen gewünschten Betriebsmodus gesendet werden.
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Bei der motorbetriebenen Komponente kann es sich um eine Pumpe oder um einen Lüfter handeln.
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Der definierte Betriebsparameter, der basierend auf den unterschiedlichen Spannungsniveaus eingestellt wird, ist beispielsweise eine Betriebsspannung, eine Drehzahl, ein Drehzahlprofil, und/oder das Ein/Ausschalten einer (intelligenten) Funktionen des Motors. Eine (intelligente) Funktion ist zum Beispiel eine Leckageerkennung anhand der Beobachtung der Stromaufnahme des Motors.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ermöglicht, dass motorbetriebene Komponenten eines Gargerätes, die einen Synchron- oder Asynchronmotor haben, zu Instandhaltungszwecken besonders einfach durch motorbetriebene Komponenten mit einem EC-Motor (bürstenloser Gleichstrommotor) ersetzt werden können. Die Ein- und Ausschaltzyklen der ersetzten Komponenten mit Synchron- oder Asynchronmotor bilden in diesem Fall die variable Signalspannung ab. Anders ausgedrückt kann die ursprüngliche Versorgungsspannung bei den ausgetauschten Komponenten als Signalspannung dienen.
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Die wenigstens zwei Spannungsniveaus können 0 V und 230 V sein. Es ist jedoch auch ein anderes Spannungsniveau denkbar, beispielsweise 120 V und 230 V.
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Beispielsweise liegt die Signalspannung bei über 100 V, insbesondere bei 24 V oder mehr, vorzugsweise bei mindestens 12 V. Wenn die Signalspannung über 100 V liegt, wird der Vorteil erreicht, dass eine im Stromnetz bereitgestellte Netzspannung als Signalspannung genutzt werden kann. Die Bereitstellung der Signalspannung kann dadurch besonders einfach und kostengünstig sein. Ein Bussignal weist dagegen eine deutlich niedrigere Spannung auf.
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Grundsätzlich handelt es sich bei der anliegenden Signalspannung um kein Bussignal. Insofern dient die anliegende Signalspannung nicht zur Datenübertragung bzw. zur Übertragung von Bits.
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Vielmehr ist die anliegende Signalspannung für einen Zeitraum konstant. Mit anderen Worten liegen die mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus für einen jeweils definierten Zeitraum an, wobei der entsprechende Zeitraum mindestens einige Hundertstelsekunden lang ist, insbesondere mindestens 0,1 s, vorzugsweise mindestens 0,5 s, beispielsweise sogar mehrere Sekunden.
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Insofern kann es sich bei der anliegenden Signalspannung um eine gepulste Signalspannung handeln, deren Impulse eine Dauer von mindestens einigen Hundertstelsekunden haben, insbesondere mindestens 0,1 s, vorzugsweise mindestens 0,5 s, beispielsweise sogar von mehreren Sekunden.
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Dagegen weist ein Bussignal eine deutlich höhere Frequenz auf, da mehrere tausend oder gar mehrere Millionen Bits pro Sekunde übertragen werden.
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Gegenüber dem Bussignal handelt es sich bei der anliegenden Signalspannung also um eine konstante bzw. dauerhafte Signalspannung, die mindestens zwei unterschiedliche, definierte Spannungsniveaus hat.
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Anders ausgedrückt kann sich die anliegende Signalspannung von einem Bussignal unter anderem in der Höhe der anliegenden Signalspannung sowie der Taktung bzw. der Frequenz der mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus unterscheiden.
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Gemäß einer Ausführungsform hat die Elektronikeinheit zusätzlich einen Versorgungsspannungseingang, an dem eine Versorgungsspannung für den Motor angelegt wird. Die Versorgungsspannung kann somit unabhängig von der Signalspannung bereitgestellt werden. Mit anderen Worten hat die Elektronikeinheit zwei Spannungseingänge, von denen einer als Versorgungsspannungseingang genutzt wird, an dem die Versorgungsspannung für den Motor angelegt wird, und einer als Signalspannungseingang genutzt wird, an dem die Signalspannung zur Steuerung des Motors angelegt wird.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Signalspannung die Versorgungsspannung für den Motor und/oder für die Elektronikeinheit sein. Dies hat den Vorteil, dass zum Betrieb und zur Steuerung der motorbetriebenen Komponente nur eine Spannung bereitgestellt werden muss. Die Elektronikeinheit kann entsprechend lediglich einen Spannungseingang haben, der gleichzeitig als Versorgungsspannungseingang und als Signalspannungseingang fungiert. Insbesondere ist kein separater Kommunikationskanal notwendig.
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Am Spannungseingang der Elektronikeinheit kann zumindest zeitweise eine getaktete Signalspannung angelegt werden, wobei die mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus für vorbestimmte Zeiten vorliegen, und wobei die Elektronikeinheit den Betriebsparameter für den Motor basierend auf der Taktung einstellt. Die Taktung, also die jeweilige Zeit, die die Spannungsniveaus einnehmen, bildet dabei insbesondere einen Code, welcher der Elektronikeinheit Informationen über die vorliegenden Anforderungen liefern kann. Beispielsweise liefert der Code Informationen darüber, welche Anforderungen in einem bestimmten Betriebsmodus vorliegen. Bei dem Code kann es sich demnach um ein „An - Aus“-Code der jeweiligen Signalspannung handeln oder um ein „Spannungsniveau 1 - Spannungsniveau 2“-Code. Insbesondere werden von der Elektronikeinheit die Zeitdauern der jeweiligen Phasen der Taktung erfasst und ausgewertet, also die Zeitdauer des „An“ bzw. des „Spannungsniveau 1“ sowie die Zeitdauer des „Aus“ bzw. des „Spannungsniveaus 2“. Die Elektronikeinheit erkennt also, wie lange sie ein bestimmtes Signal gesehen hat, insbesondere das Spannungssignal mit dem ersten Spannungsniveau bzw. das Spannungssignal mit dem zweiten Spannungsniveau.
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Nach der getakteten Signalspannung kann eine konstante Signalspannung angelegt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Signalspannung auch die Versorgungsspannung für den Motor ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass mittels der getakteten Spannung zunächst die notwendigen Informationen bezüglich der gewünschten Betriebsweise des Motors übermittelt werden können. Anschließend kann mittels der konstanten Signalspannung ein für den Betrieb des Motors geeigneter Betriebsparameter bereitgestellt werden.
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Die Elektronikeinheit erkennt vorzugsweise anhand des Verlaufs der Signalspannung einen gewünschten Betriebsmodus und stellt einen dem Betriebsmodus zugeordneten Betriebsparameter ein, zum Beispiel eine Betriebsspannung. Der Betrieb des Gargeräts kann dadurch besonders effizient sein.
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Gemäß einer Ausführungsform stellt die Elektronikeinheit basierend auf dem Verlauf der Signalspannung einen Betriebsparameter, insbesondere eine Betriebsspannung, derart ein, dass der Motor dauerhaft mit einer konstanten Drehzahl oder mit einem Drehzahlprofil betrieben wird. Der Betrieb mit einem Drehzahlprofil hat den Vorteil, dass die Drehzahl während des Betriebs variiert werden kann, beispielsweise regelmäßig abgesenkt werden kann, sodass der Motor nicht dauerhaft mit einer maximalen Drehzahl betrieben wird. Der Motor erzeugt dadurch weniger Wärme, sodass ein Überhitzen des Motors vermieden wird. Dadurch lässt sich der Motor besonders kompakt ausbilden. Insbesondere kann der Motor auch dauerhaft mit einer konstanten Drehzahl betrieben werden.
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Die Elektronikeinheit kann eine Stromaufnahme des Motors überwachen und die Betriebsspannung in Abhängigkeit der Stromaufnahme anpassen, insbesondere wobei die Elektronikeinheit den Motor ausschaltet, wenn eine Stromaufnahme des Motors unter einen definierten Schwellenwert fällt oder über einen definierten Schwellenwert steigt. Wenn die Stromaufnahme des Motors unter einen definierten Schwellenwert fällt, ist dies beispielsweise ein Indiz dafür, dass eine Pumpe, die von dem Motor angetrieben wird, nicht mehr fördert. In diesem Fall ist ein weiterer Betrieb des Motors nicht notwendig. Eine zu hohe Stromaufnahme deutet auf eine Überlastung des Motors hin. Statt einem kompletten Abschalten des Motors kann in diesem Fall auch eine Drehzahlreduzierung erfolgen.
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Anhand der Signalspannung kann die Elektronikeinheit erkennen, in welchem Gerätetyp der Motor eingebaut ist und einen Betriebsparameter, insbesondere eine Betriebsspannung, entsprechend dem erkannten Gerätetyp einstellen. Der Motor lässt sich somit besonders einfach in unterschiedlichen Gerätetypen betreiben. Insbesondere bedarf es keiner manuellen Konfiguration, da die Elektronikeinheit basierend auf der empfangenen Signalspannung automatisch den Gerätetyp erkennt.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Baugruppe für ein Gargerät, mit einem Motor, der ausgebildet ist, eine motorbetriebene Komponente, beispielsweise eine Pumpe oder einen Lüfter, des Gargeräts anzutreiben, und mit einer Elektronikeinheit, die mindestens einen Spannungseingang hat, an dem eine Signalspannung mit mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus angelegt werden kann, wobei die Elektronikeinheit eingerichtet ist, basierend auf den mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus während eines zeitlichen Verlaufs der Signalspannung, einen definierten Betriebsparameter, insbesondere eine Betriebsspannung für den Motor einzustellen.
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Die Elektronikeinheit ist insbesondere eingerichtet, aus einer konstanten Versorgungsspannung eine variable Betriebsspannung zu erzeugen.
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Die Baugruppe lässt sich vorzugsweise als Ersatzteil oder als Nachrüstbaugruppe in einem Gargerät einbauen.
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Bei der Baugruppe handelt es sich beispielsweise um eine Pumpe, insbesondere um eine Umwälzpumpe.
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Die Baugruppe lässt sich vorzugsweise in einem Gargerät einbauen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 schematisch ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe, die sich zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eignet,
- - 2 schematisch eine erfindungsgemäße Baugruppe,
- - 3 einen Spannungsverlauf einer Signalspannung,
- - 4 einen weiteren Spannungsverlauf einer Signalspannung, und
- - 5 noch einen weiteren Spannungsverlauf einer Signalspannung.
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1 zeigt schematisch ein Gargerät 10. Das Gargerät 10 hat einen Garraum 12 und eine Baugruppe 14, die im vorliegenden Fall als Pumpe 16 ausgebildet ist.
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Die Pumpe 16 ist insbesondere eine Umwälzpumpe, die eingerichtet ist, um bei einem Reinigungsvorgang Reinigungsflüssigkeit über einen Ausgang 18 im Garraum 12 anzusaugen und die Reinigungsflüssigkeit dem Garraum 12 über einen Eingang erneut zuzuführen.
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Alternativ kann die Baugruppe 14 auch zum Antreiben eines Lüfters 20 geeignet sein, wie in 1 ebenfalls schematisch dargestellt ist.
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2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Baugruppe 14. Die Baugruppe 14 stellt eine Pumpe 16 mit einem Laufrad 22 und einem Motor 24 dar, der in einem Motorgehäuse 26 aufgenommen ist.
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Die Baugruppe 14 umfasst generell eine Elektronikeinheit 28.
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Die Elektronikeinheit 28 hat im veranschaulichten Ausführungsbeispiel zwei Spannungseingänge 30, 32, wobei an einem der Spannungseingänge 30, der auch als Signalspannungseingang 30 bezeichnet werden kann, eine Signalspannung mit einer Spannung von beispielsweise mindestens 12 V oder 24 V, insbesondere über 100 V, und mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus angelegt werden kann.
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Der andere der beiden Spannungseingänge 30, 32 kann ein Versorgungsspannungseingang 32 sein. Am Versorgungsspannungseingang 32 kann eine Versorgungsspannung für den Motor 24 und/oder für die Elektronikeinheit 28 angelegt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann lediglich einer der beiden Spannungseingänge 30, 32 vorhanden sein. In diesem Fall können sowohl die Signalspannung und die Versorgungsspannung am selben Spannungseingang angelegt werden. Insbesondere stellt die Versorgungsspannung gemäß dieser Ausführungsform gleichzeitig die Versorgungsspannung für den Motor 24 und/oder für die Elektronikeinheit 28 dar.
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Die Elektronikeinheit 28 ist eingerichtet, basierend auf den mindestens zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus während eines zeitlichen Verlaufs der Signalspannung, einen definierten Betriebsparameter, insbesondere eine definierte Betriebsspannung für den Motor 24 einzustellen. Zu diesem Zweck erfasst die Elektronikeinheit den zeitlichen Verlauf der Signalspannung.
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Neben einer Betriebsspannung kann der definierte Betriebsparameter auch Drehzahlen, Drehzahlprofile und/oder das Ein/Ausschalten intelligenter Funktionen umfassen.
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Am Spannungseingang 30 der Elektronikeinheit 28 kann zumindest zeitweise eine getaktete Signalspannung angelegt werden.
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Genauer gesagt können mindestens zwei unterschiedliche, definierte Spannungsniveaus für vorbestimmte Zeiten vorliegen, wobei die Elektronikeinheit 28 einen Betriebsparameter, insbesondere die Betriebsspannung für den Motor 24 basierend auf der Taktung einstellt.
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Die Taktung der zwei unterschiedlichen, definierten Spannungsniveaus bildet dabei einen Code, welcher der Elektronikeinheit 28 Informationen über die vorliegenden Anforderungen liefert.
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Insbesondere setzt sich der Code aus mehreren Parametern zusammen, die jeweils einen Informationsgehalt haben, anhand dessen die Elektronikeinheit 28 eine Betriebsspannung einstellen kann.
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Genauer gesagt beinhaltet der Code einen oder mehrere der folgenden Parameter eines variablen, insbesondere getakteten Signalspannungsverlaufs: Taktverhältnis, Impulsdauer, Periodendauer, Wiederholungen und/oder Spannungsniveau.
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Die Elektronikeinheit 28 erkennt anhand des Verlaufs der Signalspannung einen gewünschten Betriebsmodus und stellt einen dem Betriebsmodus zugeordneten Betriebsparameter, insbesondere eine Betriebsspannung ein, mit der der Motor 24 betrieben wird.
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Es handelt sich bei der Signalspannung also gerade nicht um eine variable Betriebsspannung des Motors, da die Elektronikeinheit 28 die Versorgungsspannung aufgrund der erfassten Signalspannung erst noch in die Betriebsspannung für den Motor 24 umwandelt, nämlich entsprechend des erfassten Codes, insbesondere der Taktung.
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Die Elektronikeinheit 28 stellt die Betriebsspannung für den Motor beispielsweise derart ein, dass der Motor 24 dauerhaft mit einer konstanten Drehzahl und/oder mit einem Drehzahlprofil betrieben wird.
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Des Weiteren kann die Elektronikeinheit 28 eingerichtet sein, eine Stromaufnahme des Motors 24 zu überwachen und die Betriebsspannung in Abhängigkeit der Stromaufnahme anzupassen. Insbesondere kann die Elektronikeinheit 28 den Motor 24 ausschalten, wenn eine Stromaufnahme des Motors 24 unter einen definierten Schwellenwert fällt. Wenn die Stromaufnahme über einen definierten Schwellenwert steigt, kann die Elektronikeinheit 28 den Motor 24 ausschalten oder eine Drehzahl, mit welcher der Motor 24 betrieben wird, reduzieren.
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Zudem kann die Elektronikeinheit 28 anhand der Signalspannung erkennen, in welchem Gerätetyp der Motor 24 beziehungsweise die Baugruppe 14 eingebaut ist und einen Betriebsparameter, insbesondere die Betriebsspannung, entsprechend dem erkannten Gerätetyp einstellen.
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Die Signalspannung kann derart variieren, dass der Elektronikeinheit 28 nacheinander verschiedene Codes übermittelt werden. Sobald die Elektronikeinheit 28 einen neuen Code erfasst, kann ein Betriebsmodus gewechselt werden, indem die Elektronikeinheit 28 einen Betriebsparameter basierend auf dem zuletzt erfassten Code einstellt.
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Auch kann ein „Reset“-Code vorgesehen sein, der der Elektronikeinheit 28 vermittelt, dass ein neuer Code gesendet wird.
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Die Informationen darüber, welcher Betriebsparameter basierend auf einem bestimmten Code eingestellt werden soll, sind beispielsweise in einem Speicher 34 der Elektronikeinheit 28 hinterlegt.
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Verschiedene Signalspannungen, die über einen zeitlichen Verlauf der Signalspannung zwei unterschiedliche, definierte Spannungsniveaus haben, insbesondere getaktete Signalspannungen, sind exemplarisch in den 3 bis 5 veranschaulicht.
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Die zwei Spannungsniveaus liegen bei 0 und 230 V. Alternativ können aber auch andere Spannungsniveaus vorgesehen sein, beispielsweise ein erstes Spannungsniveau bei mindestens 12 V oder 24 V, insbesondere oberhalb von 100 V, und ein zweites Spannungsniveau bei mindestens 12 V oder 24 V, insbesondere oberhalb von 100 V.
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In 3 ist eine Signalspannung veranschaulicht, die zu Beginn getaktet ist und anschließend auf einem konstanten Niveau verläuft.
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Insbesondere hat das Signal drei Impulse, zwischen denen das zweite Spannungsniveau bei 0 V, was auch als eine Pause bezeichnet werden kann, herrscht. Die Impulse und die Pausen, also die beiden unterschiedlichen Spannungsniveaus, haben dabei die gleiche Länge, insbesondere dauern sowohl die Impulse als auch die Pausen jeweils 0,5 Sekunden. Hierdurch ergibt sich im Wesentlichen ein Rechtecksignal.
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Die in 3 veranschaulichte Signalspannung beinhaltet beispielsweise die Information, dass der Motor 24 so lange betrieben werden soll, bis eine Stromaufnahme des Motors 24 unter einen definierten Schwellenwert fällt, woraufhin der Motor 24 ausgeschaltet wird.
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Anstatt auf einem konstanten Niveau weiter zu laufen, kann das Signal nach dem dritten Impuls enden. Dies ist dann der Fall, wenn die Signalspannung und die Versorgungsspannung unabhängig voneinander sind und an separaten Spannungseingängen 30, 32 der Elektronikeinheit 28 anliegen.
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Wenn die Signalspannung gleichzeitig die Versorgungsspannung ist, verläuft die Spannung auf einem konstanten Niveau weiter.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Signal statt einer Impulslänge und einer Pausenlänge von jeweils 0,5 Sekunden eine Impulslänge und eine Pausenlänge von jeweils 1,5 Sekunden haben. Insofern sind die beiden Spannungsniveaus entsprechend länger vorgesehen. Hierdurch kann sich dieser Code von demjenigen der 1 bereits eindeutig unterscheiden. Eine derartige Signalspannung beinhaltet beispielsweise die Information, dass der Motor 24 mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden soll, insbesondere im Wechsel für drei Sekunden mit 2500 Umdrehungen pro Minute und für drei Sekunden mit 1500 Umdrehungen pro Minute.
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Das Signal setzt sich beispielsweise so lange fort, bis eine andere Betriebsweise des Motors 24 gewünscht wird.
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4 veranschaulicht eine weitere Signalspannung, bei der auf einen Impuls mit einer Dauer von 0,5 Sekunden, also einem ersten Spannungsniveau mit einer Dauer von 0,5 Sekunden, eine Pause von 1 Sekunde erfolgt, also ein zweites Spannungsniveau mit einer Dauer von 1 Sekunde, wobei das Signal zwei Impulse und zwei Pausen hat.
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Die in 4 veranschaulichte Signalspannung beinhaltet beispielsweise die Information, dass der Motor 24 mit einer reduzierten Drehzahl laufen soll, also mit einer Drehzahl, die geringer ist als eine Nenndrehzahl.
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5 veranschaulicht eine weitere Signalspannung, bei der auf einen Impuls, also einem ersten Spannungsniveau, mit einer Dauer von 15 Sekunden eine Pause, also ein zweites Spannungsniveau, von 5 Sekunde folgt, wobei sich das Signal so lange fortsetzt, bis ein Betriebsmodus gewechselt werden soll.
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Die in 5 veranschaulichte Signalspannung beinhaltet beispielsweise die Information, dass der Motor 24 für zehn Sekunden mit 3000 Umdrehungen pro Minute und für fünf Sekunden mit 1500 Umdrehungen pro Minute betrieben werden soll und anschließend für fünf Sekunden ausgeschaltet sein soll. Dieses Drehzahlprofil wiederholt sich so lange, bis die Signalspannung geändert wird.
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Wenn die Signalspannung dauerhaft anliegt, insbesondere auf einem konstanten Niveau, wird der Motor 24 ebenfalls dauerhaft betrieben, insbesondere mit seiner Nenndrehzahl.
