DE10222835A1

DE10222835A1 - Hausgerät und Vorrichtung zum Einbau in ein Hausgerät

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Publication number: DE10222835A1
Application number: DE10222835A
Authority: DE
Inventors: Martin Rick
Original assignee: Eichhoff GmbH
Current assignee: Eichhoff GmbH
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist u. a. ein Hausgerät (10), insbesondere ein Haushaltsgerät (10), wie Waschmaschine, Geschirrspüler, Heizungsanlage o. dgl., welches über einen Netzanschluss (13) an ein Spannungsversorgungsnetz (12) (z. B. 50Hz) anbindbar ist, umfassend wenigstens einen elektrischen Verbraucher (14), z. B. einen Motor, dem netzseitig ein Entstörfilter (16), insbesndere ein Funkentstörfilter, vorgeschaltet ist. DOLLAR A Eine Besonderheit besteht u. a. darin, dass dem Hausgerät (10) ein Bauelement (20) (Signalgeber und/oder Signalempfänger) zur Kommunikation mit anderen Bauelementen über das Spannungsversorgungsnetz (12) mittels Signalen wenigstens einer Signalfrequenz (f¶0¶) zugeordnet ist, dass netzseitig vor dem Entstörfilter (16) eine Vorrichtung (17) angeordnet ist, die mit dem Bauelement (20) verbunden ist und über wenigstens eine erste Netzanschlussleitung den Entstörfilter mit dem Netzanschluss verbindet, wobei der Vorrichtung ein Transformator zugeordnet ist, mit einer bauelementseitigen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die von der ersten Netzanschlussleitung bereitgestellt ist, und wobei entstörfilterseitig der Sekundärwicklung eine Einrichtung angeordnet ist, die für die Signalfrequenz zu einer zweiten Netzanschlussleitung hin durchlässig ist.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, wie Waschmaschine, Geschirrspüler, Heizungsanlage oder dergleichen, welches über einen Netzanschluß an ein Spannungsversorgungsnetz (z. B. 50 Hz) anbindbar ist, umfassend wenigstens einen elektrischen Verbraucher, z. B. einen Motor, dem netzseitig ein Entstörfilter, insbesondere ein Funkentstörfilter, vorgeschaltet ist.
Derartige Hausgeräte und Haushaltsgeräte sind bekannt und in einer großen Anzahl in nahezu jedem Haushalt vorhanden. Die Erfindung betrifft insbesondere Waschmaschinen, Elektroherde, Geschirrspüler, Kühlschränke usw., also Haushaltsgeräte mit einer verhältnismäßig großen maximalen elektrischen Leistungsaufnahme. Die Erfindung kann aber auch Verwendung finden in anderen Hausgeräten, wie Haartrocknern, Öl- und Gasheizkesseln, Thermen und Warmwasserbereitern für Elektroenergie, Öl oder Gas etc. Bei denjenigen Haus- oder Haushaltsgeräten, auf die sich die Erfindung bezieht, sind besondere Entstörfilter, sogenannte Funk- Entstörfilter vorgesehen. Diese Entstörfilter unterliegen insbesondere der Europäischen Norm EN 550014. Aufgabe eines solchen Entstörfilters ist es, einerseits zu verhindern, dass auf dem Spannungsversorgungsnetz vorhandene Störsignale die elektrischen Verbraucher erreichen, die auf der dem Spannungsversorgungsnetz abgewandten Seite des Entstörfilters angeordnet sind. Diese elektrischen Verbraucher, beispielsweise auch elektronische Steuerungen für diese Verbraucher, könnten ansonsten z. B. Beschädigungen erleiden, bzw. es wäre nicht gewährleistet, dass das Haushaltsgerät ordnungsgemäß funktioniert. Andererseits sorgt das Entstörfilter auch dafür, dass von den elektrischen Verbrauchern innerhalb des Haushaltsgeräts, also beispielsweise einem Antriebsmotor für eine Waschmaschinentrommel, keine Störsignale auf das Spannungsversorgungsnetz übertragen werden, und andere Haushaltsgeräte oder andere Elektrogeräte, wie beispielsweise Computer, in ihrem Betrieb stören. Ohne das Vorsehen eines Entstörfilters würden beispielsweise bei Schaltvorgängen eines Antriebsmotors in einem Haushaltsgerät aufgrund einer starken Stromänderung oder einer abrupten Änderung der Leistungsaufnahme des Haushaltsgerätes Störsignale unterschiedlicher Frequenzen das Haushaltsgerät verlassen und auf das Spannungsversorgungsnetz abstrahlen. Das Entstörfilter wirkt insoweit bidirektional.
Im Zuge der Einführung moderner Kommunikationssysteme besteht das Bedürfnis, mehrere Haushaltsgeräte untereinander bzw. mit einer oder mehreren Zentralen zu vernetzen. Eine derartige Vernetzung könnte den Vorteil bieten, dass beispielsweise Statusinformationen der Haushaltsgeräte zwischen den Haushaltsgeräten übermittelt werden, beziehungsweise von einzelnen Haushaltsgeräten abgerufen werden könnten. Beispielsweise kann eine Problematik derart auftreten, dass einem Haushalt vorgeschrieben wird, eine maximale Gesamtleistungsaufnahme von 3 kW nicht zu überschreiten, das heißt, sämtliche Haushaltsgeräte, die an das Spannungsversorgungsnetz dieses Haushalts angebunden sind, dürfen gleichzeitig nicht mehr als 3 kW Leistungsaufnahme insgesamt erreichen. Eine akute Problematik besteht diesbezüglich beispielsweise in südeuropäischen Ländern aber auch in älteren Wohnungen nordeuropäischer Haushalte. Im Rahmen eines modernen Energie-Managment-Systems könnte beispielsweise eine vollautomatische Selbst-Steuerung der Geräte derart stattfinden, dass die Waschmaschine einen bestimmten, energieintensiven Arbeitsgang erst dann durchführt, wenn der Elektroherd oder ein anderes energieintensives Elektrogerät nicht mehr in Betrieb ist. Was üblicherweise der Nutzer eines Haushaltes bisher selbst überwacht, nämlich dafür zu sorgen, dass Waschmaschine und Elektroherd nicht gleichzeitig in Betrieb sind, könnte demnach eine vollautomatische Steuerung übernehmen.
Außerdem könnten über ein derartiges Netzwerk auch weitere Statusinformationen, wie beispielsweise der aktuelle Inhalt eines Kühlschranks oder der aktuelle Betriebsstatus einer Waschmaschine, abgerufen werden, beispielsweise, um einem Benutzer die Information zu geben, dass er die Wäsche aufhängen kann etc.
Bisherige Systeme arbeiten beispielsweise mittels gesonderter, separater Verkabelung, wie z. B. Instabus, was einen verhältnismäßig großen Installationsaufwand erfordert. Andere Systeme sehen eine Kommunikation der Haushaltsgeräte über Funk vor (z. B. Blue-Tooth- Technologie).
Der Erfindung der Hauptanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Haus- bzw. Haushaltsgerät derart weiterzubilden, dass es auf einfache Weise mit anderen Haus- oder Haushaltsgeräten vernetzbar ist.
Der vorliegenden Zusatzanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, das Hausgerät nach der Hauptanmeldung derart weiterzubilden, dass ein einfacherer Aufbau möglich wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe zunächst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass dem Hausgerät ein Bauelement (Signalgeber und/oder Signalempfänger) zur Kommunikation mit anderen Bauelementen über das Spannungsversorgungsnetz mittels Signalen wenigstens einer Signalfrequenz zugeordnet ist, dass netzseitig vor dem Entstörfilter eine Vorrichtung angeordnet ist, die mit dem Bauelement verbunden ist und über wenigstens eine erste Netzanschlussleitung den Entstörfilter mit dem Netzanschluss verbindet, wobei der Vorrichtung ein Transformator zugeordnet ist, mit einer Primärwicklung, die bauelementseitig angeordnet ist, und einer Sekundärwicklung, die von der ersten Netzanschlussleitung bereitgestellt ist, und wobei entstörfilterseitig der Sekundärwicklung eine Einrichtung angeordnet ist, die für die Signalfrequenz zu einer zweiten Netzanschlussleitung hin durchlässig ist.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass das Signal von dem Bauelement über einen Transformator induktiv auf eine erste Netzanschlussleitung aufgekoppelt wird, wobei der Transformator eine Sekundärwicklung aufweist, die unmittelbar von der ersten Netzanschlussleitung gebildet wird. Eine entstörfilterseitig der Sekundärwicklung angeordnete Einrichtung, die im einfachsten Fall ein Kondensator sein kann, und die die erste Netzanschlussleitung mit einer zweiten Netzanschlussleitung verbindet, sorgt dafür, dass bezüglich der Signalfrequenz oder dem Signalfrequenzbereich ein insbesondere hochfrequenter Kurzschluss zwischen den beiden Netzanschlussleitungen erreicht wird.
Mit anderen Worten gewährleistet die Einrichtung, dass die Signalfrequenz oder ein Signalfrequenzbereich von dem entstörfilterseitigen Ende der Sekundärwicklung zu der zweiten Netzanschlussleitung gelangen kann, für die Signalfrequenz oder den Signalfrequenzbereich somit durchlässig ist. Andererseits sperrt diese Einrichtung den Durchgang anderer Frequenzen von dem entstörfilterseitigen Ende der Sekundärwicklung zu der zweiten Netzanschlussleitung und verhindert insbesondere, dass die Wechselspannungsfrequenz der Spannungsversorgung (50-60 Hz) kurzgeschlossen wird.
Im Gegensatz zu der bei einem Ausführungsbeispiel der Hauptanmeldung vorgeschlagenen Einkopplung des Signals über Kondensatoren unmittelbar auf die beiden Netzanschlussleitungen, ist es erfindungsgemäß nunmehr vorgesehen, auf die beiden Kondensatoren zu verzichten und die erste Netzanschlussleitung direkt als Wicklung des Transformators zu verwenden. Der Spannungsabfall findet nunmehr über den beiden Enden der Sekundärwicklung statt, wobei durch die Einrichtung dafür gesorgt ist, dass das entstörfilterseitige Ende der Sekundärwicklung, jedenfalls was die Signalfrequenz betrifft, auf gleichem Potential wie die zweite Netzanschlussleitung liegt. Das Signal wird somit entstörfilterseitig noch in der Vorrichtung kurzgeschlossen. Die über die Sekundärwicklung abfallende Spannung, die die Signalinformation enthält, kann nunmehr zwischen dem entstörfilterfernen Ende der Sekundärwicklung und der zweiten Netzanschlussleitung gemessen werden und über das Spannungsversorgungsnetz zu anderen Bauelementen transportiert werden.
Das erfindungsgemäße Hausgerät kann darüber hinaus auf die bei dem Ausführungsbeispiel der Hauptanmeldung beschriebenen beiden Induktivitäten in der Vorrichtung ebenfalls verzichten. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von hochwertigen Bauteilen entbehrlich werden. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, grundsätzlich einen hochfrequenten Kurzschluss, also einen Kurzschluss bezüglich der Signalfrequenz oder dem Signalfrequenzbereich innerhalb der Vorrichtung durchzuführen, so dass die Vorrichtung unabhängig von der Art und Charakteristik des Entstörfilters ausgebildet werden kann. Die Vorrichtung muss daher nicht mehr an den Entstörfilter angepasst werden.
Das Prinzip der Erfindung besteht somit auch darin, anstelle der bekannten Signalübertragungstechniken mittels Funk oder mittels einer separaten Verkabelung nunmehr das Spannungsversorgungsnetz selbst als Medium für eine Signalübertragung von Haushaltsgeräten zu verwenden. Dieser aus dem Bereich des Datenaustausches von Computern untereinander bekannte Gedanke ist bei Haushaltsgeräten neu und ohne weiteres von Computern auf Haushaltsgeräte nicht übertragbar. Die Besonderheit bei den erfindungsgemäß relevanten Hausgeräten ist nämlich ein Entstörfilter, der üblicherweise netzanschlussseitig das äußerste elektrische Bauteil eines Haushaltsgerätes darstellt. Die Anordnung des Entstörfilters in einem Haushaltsgerät an dem netzanschlussseitigen Ende der Verkabelung innerhalb eines Haushaltsgerätes ist notwendig, um die Entstörfunktion zu gewährleisten. Das Entstörfilter sorgt dabei dafür, dass die Frequenz der Wechselspannung, mit der das Haushaltsgerät von dem Spannungsversorgungsnetz versorgt wird (üblicherweise 50-60 Hz), den Entstörfilter ohne weiteres passieren kann, andere Frequenzen, insbesondere höhere Frequenzen, jedoch gesperrt werden.
Eine Anordnung eines Bauelementes als Signalgenerator und/oder Signalempfänger innerhalb des Haushaltsgerätes auf der dem Netzanschluss abgewandten Seite des Entstörfilters ist nicht ohne besondere Maßnahmen möglich, da eine Übertragung hochfrequenter Signale aus dem Haushaltsgerät hinaus bzw. in das Haushaltsgerät hinein durch das Entstörfilter verhindert würde.
Andererseits kann die Einspeisung eines derartigen, insbesondere hochfrequenten Signals in das Spannungsversorgungsnetz auf der dem Netzanschluss zugewandten Seite des Entstörfilters ohne weiteres nicht erfolgen, da ein derartiges hochfrequentes Signal dann durch Eintreffen in den Entstörfilter kurzgeschlossen würde, und damit versiegte. Tatsächlich kommt es hier zu der Schwächung von Signalamplituden von bis weit über 50%. Die Einspeisung eines hochfrequenten Signals netzseitig vor dem Entstörfilter könnte deshalb nur mit entsprechend hohen Pegelstärken erfolgen.
Die Erfindung geht nun den folgenden Weg: Eine Einspeisung der Signale erfolgt netzanschlussseitig des Entstörfilters. Hierzu ist das Bauelement mit einer Vorrichtung verbunden, die zumindest eine, vorzugsweise zwei Netzanschlussleitungen zwischen dem Entstörfilter und dem Netzanschluss praktisch durchschleift, so dass sie zwischen dem Entstörfilter und dem Netzanschluss angeordnet ist. Eine Signalübertragung kann von dem Bauelement zu dem Netzanschluss und in umgekehrter Richtung durch die Vorrichtung hindurch erfolgen, da die Vorrichtung auf diesem Weg die Signale passieren lässt.
Zugleich ist jedoch vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Durchlass der Signale von der Vorrichtung zum Entstörfilter im wesentlichen verhindert. Auf diese Weise wird ein Versiegen eines Signals, insbesondere eines hochfrequenten Signals, in dem Entstörfilter vermieden, so dass eine Signaleinspeisung nicht mit hohen Pegelstärken erfolgen muss.
Vereinfacht dargestellt lässt sich die Vorrichtung auch als Signalweiche bezeichnen, die die über den Netzanschluss auf die Vorrichtung treffenden Signale lediglich zu dem Bauelement hin leitet und die von dem Bauelement generierten Signale lediglich zum Netzanschluss hinleitet. Ein Durchlass der Signale von der Vorrichtung zum Entstörfilter, also insbesondere von dem Netzanschluss zum dem Entstörfilter oder von dem Bauelement zu dem Entstörfilter wird verhindert. Es muss sich dabei nicht zwingend um eine vollständige Sperre des Signals, also beispielsweise des Signals einer bestimmten Frequenz oder eines bestimmten Frequenzbereiches handeln, sondern es genügt, wenn eine frequenzabhängige Durchlasskurve zwischen Netzanschluss und Entstörfilter ein Minimum aufweist. Signale einer bestimmten Signalfrequenz sollen stärker unterdrückt werden, als andere Frequenzen.
Gleichzeitig beeinträchtigt die Vorrichtung den Durchlass der Wechselspannung der Spannungsversorgung (z. B. 50-60 Hz) vom Netzanschluss zum dem Entstörfilter hin nicht.
Neben der Möglichkeit einer Signaleinspeisung mit geringen Pegelstärken ermöglicht die Erfindung die Verwendung von Signalen einer hohen Signalfrequenz, beispielsweise in einem Frequenzbereich von 90-150 kHz bzw. bis zu 30 MHz. Darüber hinaus können jedoch die bisher üblichen Entstörfilter, die für jedes Haushaltsgerät individuell angepasst sind, weiter verwendet werden. Die Notwendigkeit, die Vorrichtung hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften an die physikalischen Eigenschaften des Entstörfilters anzupassen, entfällt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung insgesamt kompakt ausgestaltet sein kann, eine einfache Bauweise gestattet, und in einem gesonderten Gehäuse oder auch gemeinsam mit dem Entstörfilter in einem Gehäuse unterbringbar ist. Hierzu gehört auch der Vorteil, dass die Bauweise modular möglich ist, derart, dass das Bauelement ein erstes Modulelement, das Entstörfilter ein zweites Modulelement und die Vorrichtung ein drittes Modulelement darstellen, die beispielsweise über Steckkabel miteinander verbindbar sind.
Während üblicherweise vorgesehen ist, die Vorrichtung als gesondertes Bauteil auszubilden und mit dem Entstörfilter zu verbinden, kann bei Unterbringung von Vorrichtung und Entstörfilter in einem Gehäuse auch vorgesehen sein, die Bauteile unmittelbar miteinander zu verbinden und als Einheit zu konstruieren. In diesem Falle besteht der erfindungsgemäße Gedanke auch darin, dass die gemeinsame Einheit von Vorrichtung und Entstörfilter die Spannungsversorgung der innerhalb des Haushaltsgerätes angeordneten elektrischen Verbraucher mit einer Betriebsspannung, die eine Frequenz von 50-60 Hz hat, nicht beeinträchtigt, das Entstörfilter seine ordnungsgemäße Funktion als Bandpass für die Frequenz der Wechselspannung (50-60 Hz) erfüllen kann und die gemeinsame Einheit von Vorrichtung und Entstörfilter dafür sorgt, dass Signale einer bestimmten Signalfrequenz von dem Bauelement mit geringer Pegelstärke eingespeist werden und zu dem Netzanschluss gelangen können, ohne dass es zu einem hochfrequenten Kurzschluss innerhalb des Entstörfilters kommt.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Vorrichtung an eine bestimmte Signalfrequenz anpassbar ist, so dass unterschiedliche Haushalte mit unterschiedlichen Signalfrequenzen arbeiten können. Hierfür kann die Signalfrequenz, für die die Vorrichtung eine Weichenfunktion ausbildet, gegebenenfalls auch einstellbar sein.
Die Verhinderung eines Durchlasses der Signale von der Vorrichtung zum Entstörfilter bedeutet zumindest, dass die Durchlasskurve bei der Signalfrequenz ein Minimum aufweist. Andererseits bedeutet die Durchlässigkeit der Vorrichtung für Signale zwischen dem Bauelement und dem Netzanschluss im wesentlichen, dass keine besonders starke Schwächung auftritt, oder dass die Durchlässigkeitskurve hier ein Maximum aufweist.
Der Inhalt der Hauptanmeldung wird hiermit vollständig in den Inhalt der vorliegenden Zusatzanmeldung eingeschlossen.
Die Erfindung bietet unter anderem den Vorteil, dass auf herkömmliche Bauteile, beispielsweise auf bekannte Entstörfilter zurückgegriffen werden kann und das Innenleben des Haushaltsgerätes praktisch nicht geändert werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung einfach aufgebaut und kompakt gestaltet sein kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung wenigstens einen, vorzugsweise lediglich einen Kondensator. Bei dieser Ausgestaltung ist eine besonders einfache und preiswerte Bauweise möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kondensator hinsichtlich seiner Kapazität an eine Signalfrequenz oder einen Signalfrequenzbereich angepasst. Bei dieser Ausgestaltung besteht darüber hinaus die Möglichkeit, einen der Sekundärwicklung grundsätzlich innewohnenden Blindwiderstand auf ein Minimum zu senken. Dies ermöglicht besonders geringe Sendepegel.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfüllt das Entstörfilter die Norm EN 550014. Dies ermöglicht einerseits die Verwendung herkömmlicher, bekannter Entstörfilter. Andererseits wird bei dieser Ausgestaltung deutlich, dass hier nur Haushaltsgeräte betroffen sind, die eine große maximale Leistungsaufnahme, von beispielsweise 2 kW für eine Waschmaschine, aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung befasst sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zum Einbau in Hausgeräten.
Die Aufgabe der Hauptanmeldung besteht darin, eine Vorrichtung zum Einbau in ein Hausgerät bzw. in ein Haushaltsgerät bereitzustellen, die auf einfache Weise die Kommunikation zwischen einem in dem Hausgerät angeordneten Bauelement und anderen Bauelementen, insbesondere in anderen Hausgeräten oder in einer oder in mehreren Zentralen ermöglicht.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Zusatzerfindung besteht darin, die aus der Hauptanmeldung bekannte Vorrichtung derart weiterzubilden, dass sie eine einfache Bauweise ermöglicht und insbesondere mit weniger Bauteilen auskommt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 12, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung ein Transformator zugeordnet ist, dessen Primärwicklung dem Bauelement zugewandt ist, und dessen Sekundärwicklung von einer den Netzanschluss mit dem Entstörfilter verbindenden Netzanschlussleitung gebildet ist.
Das Prinzip der Erfindung besteht im wesentlichen darin, der Vorrichtung einen Transformator mit einer Sekundärwicklung zuzuordnen, die unmittelbar von einer Netzanschlussleitung gebildet wird. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Bauteilen entfallen. Durch die geringere Zahl der Bauelemente wird eine preiswertere Herstellung und eine einfachere Bauweise möglich.
Die Vorrichtung kann darüber hinaus besonders kompakt gestaltet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nun folgenden Beschreibung eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes ein erfindungsgemäßes Hausgerät mit einem elektrischen Verbraucher, einem Entstörfilter, einem Bauelement (Signalgeber und/oder Signalempfänger) und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 in Detailansicht schematisch das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Entstörfilters gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 schematisch in perspektivischer Ansicht einen Transformator der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellte und in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Hausgerät ist beispielsweise ein Haushaltsgerät, also z. B. eine Waschmaschine. Als Hausgerät im Sinne der Erfindung werden jedoch sowohl Haushaltsgeräte (z. B. weiße Ware) wie auch Hausanlagen, wie z. B. Heizungsanlagen, Warmwasserbereiter etc. verstanden. Das Haushaltsgerät 10 weist ein angedeutetes Gehäuse 11 auf und wird an ein Spannungsversorgungsnetz 12, welches nur schematisch, abgebrochen dargestellt ist, angebunden. Als Netzanschluss 13 wird allgemein die Anbindungsstelle des Haushaltsgerätes 10 an das Spannungsversorgungsnetz 12 bezeichnet. Es kann sich dabei beispielsweise um einen herkömmlichen Schutzkontaktstecker handeln. Alternativ kann auch an dem Haushaltsgerät 10 eine entsprechende Aufnahmebuchse für einen Schukokontaktstecker vorgesehen sein. Schließlich kann es sich auch ganz allgemein um das an das Spannungsversorgungsnetz 12 anzuschließende freie Ende einer innerhalb des Haushaltsgerätes 10 angeordneten Verkabelung handeln.
Das Haushaltsgerät 10 weist üblicherweise eine Vielzahl elektrischer Verbraucher auf, von denen bei dem Haushaltsgerät 10 gemäß Fig. 1 beispielhaft lediglich ein elektrischer Verbraucher 14 angedeutet ist. Im Falle einer Waschmaschine 10 kann es sich bei dem elektrischen Verbraucher 14 z. B. um den Antriebsmotor für die Waschmaschine handeln. Weitere elektrische Verbraucher können beispielsweise Heizelemente, Steuerungen etc. sein.
Auf Grund von Schalt- und Kommutierungsvorgängen des Motors 14 entstehen Störspannungen, die zu starken Einflüssen auf das innerhalb des Haushaltsgeräts 10 angeordnete interne Spannungsversorgungsnetz 15 führen. Um zu verhindern, dass diese Störungen von dem Haushaltsgerät 10 auf das Spannungsversorgungsnetz 12 gelangen und um umgekehrt auch zu verhindern, dass Störungen von dem Spannungsversorgungsnetz 12 auf das dem Haushaltsgerät 10 interne Spannungsversorgungsnetz 15 gelangen, die verschiedene elektrische Verbraucher 14 stören oder beschädigen können, ist ein Entstörfilter 16 vorgesehen. Das Entstörfilter 16 ist somit immer zwischen dem Netzanschluss 13 und sämtlichen elektrischen Verbrauchern 14 angeordnet und stellt das erste elektrische bzw. elektronische Bauteil des Haushaltsgerätes 10 dar, auf welches üblicherweise, also bei Haushaltsgeräten des Standes der Technik, ein aus dem Spannungsversorgungsnetz 12 kommendes Signal stößt.
Erfindungsgemäß ist, wie Fig. 1 zeigt, netzseitig des Entstörfilters 16 eine Vorrichtung 17 angeordnet. Zumindest eine erste Netzanschlussleitung (Leiter L) und eine zweite Netzanschlussleitung (Nullleiter N) sind auf diese Weise durchgeschleift.
Die Vorrichtung 17 kann beispielsweise ein gesondertes Gehäuse 18 aufweisen, so dass ein herkömmlicher Entstörfilter 16 mit einem eigenen Gehäuse 19 verwendet werden kann. Die Vorrichtung 17 ist in diesem Falle mit dem Entstörfilter 16 beispielsweise über Kabel 21c, 21d verbunden, und weist dafür Anschlüsse, z. B. Steckkontakte auf, die nicht dargestellt sind. Es ist jedoch gleichermaßen auch vorstellbar, dass die Vorrichtung 17 und das Entstörfilter 16 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Die Vorrichtung 17 ist über weitere Kabelleitungen 21a, 21b mit einem Bauelement 20 verbunden und weist hierfür Anschlüsse für das Bauelement auf. Das Bauelement 20 ist eine Signalgeber- und/oder Signalempfängereinheit und kann über das Spannungsversorgungsnetz 12 mit anderen, nicht dargestellten Bauelementen, die beispielsweise in anderen Haushaltsgeräten eingebaut sind, kommunizieren. Das Bauelement 20 ist hierzu über eine Signalleitung 29 mit den elektrischen Verbrauchern 14 verbunden.
Es soll klargestellt werden, dass das haushaltsgerätinterne Spannungsversorgungsnetz 15 die unterschiedlichen elektrischen Verbraucher 14 mit der Betriebsspannung versorgt. Die Signalleitung 29 bzw. ggf. auch ein innerhalb des Haushaltsgerätes 10 angeordnetes Signalleitungsnetz 29 ruft hingegen beispielsweise Statusinformationen der einzelnen elektrischen Verbraucher 14 ab oder vermittelt den Verbrauchern solche Informationen.
Das Bauelement 20 ist nicht unmittelbar an das Spannungsversorgungsnetz 12 angeschlossen, sondern nur mittelbar über die Vorrichtung 17. Signale gelangen ausgehend von dem Bauelement 20 zunächst zu der Primärwicklung 31 eines Transformators 22 (in Fig. 1 gestrichelt). Durch Transformation auf eine Sekundärwicklung 32 (niederohmige Seite) findet eine Anpassung an die Impedanz des Spannungsversorgungsnetzes statt.
Die Sekundärwicklung 32 wird dabei, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich wird, unmittelbar von der ersten Netzanschlussleitung L (Leiter) bereitgestellt. Beispielsweise kann daran gedacht werden, dass ein aus einem Leiter und einer Isolierumhüllung bestehendes Netzanschlussleitungselement unmittelbar um ein gemäß Fig. 3 als toroidaler Ringkern 30 ausgebildetes Kernelement herumgewickelt wird.
Die Zahl der Wicklungen der Primärwicklung 31 und die Zahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 32 können nach Bedarf gewählt werden. Das von dem Bauelement 20 (in Fig. 2 nur angedeutet) ausgesandte Signal führt jedenfalls zu einer Spannungsdifferenz zwischen den Punkten A und B, so dass ein Spannungsabfall über die Primärwicklung 31 stattfindet.
Durch Transformation resultiert dies in einem Spannungsabfall (gegebenenfalls geänderter absoluter Differenzspannungswert) zwischen den Punkten C und D, also entlang der Sekundärwicklung 32.
Eine Einrichtung 33, vorzugsweise ein Kurzschlusskondensator 33, also ein herkömmlicher Kondensator, der hinsichtlich seiner Kapazität besonders gewählt ist, sorgt nun für einen hochfrequenten Kurzschluss zwischen der ersten Netzanschlussleitung L und der zweiten Netzanschlussleitung N. Während der Kondensator 33 Signalfrequenzen von beispielsweise 50 bis 60 Hz nicht passieren lässt, ist er für Signalfrequenzen oder Signalfrequenzbereiche, beispielsweise zwischen 50 kHz und 30 MHz durchlässig. Bezüglich der Signalfrequenz f₀ bzw. einem Signalfrequenzbereich liegen die Punkte D und E somit auf zumindest nahezu gleichem Potential.
Mit anderen Worten kann festgestellt werden, dass die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten C und D entlang der Sekundärspule 32 nunmehr auch zwischen den Punkten C und E oder zwischen den beiden Netzanschlussleitungen L und N besteht. Auf diese Weise kann ein Transport des Signals über das Spannungsversorgungsnetz 12 stattfinden.
Da ein hochfrequenter Kurzschluss bereits entstörfilterseitig innerhalb der Vorrichtung 17 stattfindet, sieht der Entstörfilter 16 die Signale nicht. Andererseits wird dadurch die Vorrichtung 17 auch völlig unabhängig von der Art des Entstörfilters 16, so dass die Vorrichtung 17 für nahezu alle bekannten Hausgeräte ausgelegt werden kann, ohne individuell an bestimmte Entstörfilter 16 angepasst werden zu müssen.
Durch geeignete Wahl des Transformators 22, also dessen Kern 30 und dessen Wicklungszahlen und durch entsprechende Wahl des Kondensators 33, kann erreicht werden, dass die Signale praktisch ungedämpft von dem Bauelement 20 zu dem Netzanschluss 13 gelangen können und dem Spannungsversorgungsnetz 12 zur Verfügung stehen.
Erfindungsgemäß kann das Bauelement 20 Signale mit verhältnismäßig geringer Pegelstärke senden, wobei die Signale durch das Entstörfilter 16 praktisch nicht gedämpft werden können, da sie ihn nicht erreichen. Die nicht dargestellten anderen Bauelemente, die z. B. in anderen Haushaltsgeräten angeordnet sind, können auf diese Weise die Signale mit einem guten Signal/Rauschverhältnis empfangen, ohne dass diese senderseitig mit exorbitanten Signalamplituden verstärkt eingestrahlt werden müssen.
Fig. 2 zeigt auch den inneren Aufbau des Entstörfilters 16. Zu erwähnen sind zwei stromkompensierte Induktivitäten 27a, 27b und ein Querkondensator 28. Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch ein Mittelanschluss 34, der wie in Fig. 2 angedeutet, mit der Masse verbunden ist und vorzugsweise zwischen den beiden Kondensatorplatten angeordnet werden kann. Dieser Aufbau entspricht im wesentlichen dem Aufbau eines herkömmlichen Entstörfilters und kann insoweit übernommen werden.
Anzumerken ist, dass die Frequenz f₀ wählbar, insbesondere einstellbar ist. Relevant sind Signal-Frequenzen f₀ zwischen insbesondere 90 kHz und 30 MHz.
Je nach Wahl der Frequenz f₀ werden die Bauelemente, also der Transformator 22, insbesondere dessen Sekundärwicklung 32 bzw. deren Induktivität L 32 und der Kondensator 33, entsprechend ausgelegt. Vorteilhafterweise geht man dabei wie folgt vor: Zunächst wird die Induktivität L 32 der Sekundärwicklung 32 bestimmt. Anschließend wird die Signalübertragungsfrequenz f₀ gewählt, die beispielsweise 100 kHz betragen kann. Zu beachten ist, dass im Falle einer Frequenzmodulation Frequenzänderungen mit eingeschlossen sind. Insgesamt benötigt man bei üblichen Übertragungsraten eine Bandbreite von 100 kHz, so dass zur Signalübertragung Signalfrequenzen zwischen 50 und 150 kHz relevant sind.
Die untere Grenze der Signalübertragungsfrequenzbandbreite wird als f_min bezeichnet und beträgt somit 50 kHz. Die obere Grenze f_max ist 150 kHz.
Da, wie aus dem Schaltbild gemäß Fig. 2 hervorgeht, die Sekundärwicklung 32 mit ihrer Induktivität L 32 und der Kondensator 33 gemeinsam eine Serienresonanz darstellen, beträgt das Quadrat der Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises

ω_r ist dabei die Kreisfrequenz, also ω_r = 2πf_r.
Die Wahl der Kapazität C des Kondensators 33 ergibt sich durch Formelumstellung nunmehr zu
Die Resonanzfrequenz f_r wählt man nun vorteilhafterweise deutlich geringer als die unterste Signalübertragungsfrequenz f_min. Beispielsweise nimmt man bei f_min von 70 kHz ein f_r von 40 bis 50 kHz an. Für den Fall, dass f_min = 90 kHz ist, wählt man f_r = ca. 60 kHz und für den Fall von f_min = 500 kHz ein f_r von 300 kHz. Die angegebenen Bereich für f_r sollen dabei lediglich die Größenordnung für ω_r verdeutlichen.
Durch Wahl einer derartigen Resonanzfrequenz f_r für den Schwingkreis wird erreicht, dass der Blindwiderstand x dieser Serienresonanz durch die Bauelemente Sekundärwicklung 32 und Kondensator 33 auf ein Minimum reduziert wird. Dies verringert Übertragungsverluste und erhöht die Performance der Vorrichtung 17.
Hat man f_r und somit ω_r bestimmt, und kann man die Induktivität L 32 der Sekundärwicklung 32, so kann man die Kapazität C des Kondensators 33 gemäß obiger Formel auf einfache Weise berechnen.
Der Kondensator 33 sorgt somit für einen hochfrequenten Kurzschluss zwischen der ersten Netzanschlussleitung L und der zweiten Netzanschlussleitung N. Zugleich verhindert der Kondensator 33 einen Durchtritt von anderen Frequenzen als den Signalfrequenzen, und sorgt insbesondere für eine völlige Sperrung bezüglich der Wechselspannungsfrequenz des Spannungsversorgungsnetzes.
Die beschriebene Vorrichtung 17 arbeitet selbstverständlich bidirektional, das heißt der Baustein 20 kann als Signalgeber Signale über die Sekundärwicklung 32 auf das Spannungsversorgungsnetz 12 aufspielen. Andererseits kann entsprechend das auf dem Spannungsversorgungsnetz 12 befindliche Signal über die Sekundärwicklung 32 abgegriffen werden.
Üblicherweise liegt die Kapazität C des Querkondensators 28 des Entstörfilters 16 in dem Bereich von 0,47-1 µF. Dies gilt beispielsweise für Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen etc. Bereits hieraus wird deutlich, dass sich die Erfindung nur auf Haushaltsgeräte mit besonderen Entstörfiltern bezieht. Es handelt sich dabei insbesondere um Entstörfilter mit Kapazitäten in der Größenordnung zwischen 0,2-1 µF.
Lediglich vergleichsweise soll angeführt werden, dass Entstörfilter für Computer in der Größenordnung von 0,01-0,1 µF liegen.
Zusammenfassend bleibt festzustellen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 17 nach Art einer Signalweiche arbeitet und zwei unterschiedliche Frequenzpässe aufweist. Für die Netz- Spannungsversorgung des Haushaltsgerätes 10 ist ein Bandpass bezüglich der 50/60 Hz-Frequenz des Spannungsversorgungsnetzes 12vorgesehen. Für die Signalfrequenz f₀ ist ein Bandpass zwischen dem Netzanschluss 13 und dem Bauelement 20 vorgesehen. Eine Frequenzsperre tritt für die Signalfrequenz f₀ zwischen dem Netzanschluss 13 und dem Entstörfilter 16 auf.

Claims

1. Hausgerät (10), insbesondere Haushaltsgerät (10), wie Waschmaschine, Geschirrspüler, Heizungsanlage od. dgl., welches über einen Netzanschluss (13) an ein Spannungsversorgungsnetz (12) (z. B. 50 Hz) anbindbar ist, umfassend wenigstens einen elektrischen Verbraucher (14), z. B. einen Motor, dem netzseitig ein Entstörfilter (16), insbesondere ein Funkentstörfilter, vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hausgerät (10) ein Bauelement (20) (Signalgeber und/oder Signalempfänger) zur Kommunikation mit anderen Bauelementen über das Spannungsversorgungsnetz (12) mittels Signalen wenigstens einer Signalfrequenz (f₀) zugeordnet ist, dass netzseitig vor dem Entstörfilter (16) eine Vorrichtung (17) angeordnet ist, die mit dem Bauelement (20) verbunden ist und über wenigstens eine erste Netzanschlussleitung (L) den Entstörfilter (16) mit dem Netzanschluss (13) verbindet, wobei der Vorrichtung ein Transformator (22) zugeordnet ist, mit einer Primärwicklung (31), die bauelementseitig angeordnet ist und einer Sekundärwicklung (32), die von der ersten Netzanschlussleitung (L) bereitgestellt ist, und wobei entstörfilterseitig der Sekundärwicklung (32) eine Einrichtung (33) angeordnet ist, die für die Signalfrequenz (f₀) zu einer zweiten Netzanschlussleitung (N) hin durchlässig ist.

2. Hausgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Kondensator (33) umfasst.

3. Hausgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (33) hinsichtlich seiner Kapazität (C) an die Signalfrequenz (f₀) oder einen Signalfrequenzbereich (f_min -f_max) angepasst ist.

4. Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (17) die Signale zwischen dem Bauelement (20) und dem Netzanschluss (13) passieren lässt und einen Durchlass der Signale von der Vorrichtung (17) zum Entstörfilter (16) im wesentlichen verhindert.

5. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (17) bezüglich der Signalfrequenz (f₀) zwischen dem Netzanschluss (13) und dem Entstörfilter sperrt.

6. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (17) bezüglich der Signalfrequenz (f₀) zwischen dem Netzanschluss (13) und dem Bauelement (20) durchlässig ist.

7. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstörfilter (16) mit dem Netzanschluss (13) nur mittelbar via die Vorrichtung (17) verbunden ist.

8. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstörfilter (16) die Norm EN 550014 erfüllt.

9. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstörfilter (16) wenigstens zwei stromkompensierte Induktivitäten (27a, 27b) und/oder wenigstens einen Kondensator (28) umfaßt.

10. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (22) einen insbesondere toroidalen Ringkern (30) aufweist.

11. Hausgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkern (30) von der Sekundärwicklung (32) umgriffen ist, die von einer herkömmlichen Netzanschlussleitung (L) aus Leiter und Isolierumhüllung gebildet ist.

12. Vorrichtung zum Einbau in ein Hausgerät, insbesondere in ein Haushaltsgerät (10), insbesondere zum Einbau in ein Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Hausgerät (10) über einen Netzanschluss (13) an ein Spannungsversorgungsnetz (12) anbindbar ist und wenigstens einen elektrischen Verbraucher (14) aufweist, dem netzseitig ein Entstörfilter (16) vorgeschaltet ist, wobei die Vorrichtung (17) zwischen dem Netzanschluss (13) und dem Entstörfilter (16) anordenbar ist, wobei die Vorrichtung (17) an ein Bauelement (20) zur Kommunikation mit anderen Bauelementen über das Spannungsversorgungsnetz (12) mittels Signalen wenigstens einer Signalfrequenz (f₀) anbindbar ist, und wobei die Vorrichtung (17) für die Signale zwischen dem Bauelement (20) und dem Netzanschluß (13) durchlässig ausgebildet ist und einen Durchlass der Signale von der Vorrichtung zum Entstörfilter im wesentlichen verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung ein Transformator (22) zugeordnet ist, dessen Primärwicklung (31) dem Bauelement (20) zugewandt ist, und dessen Sekundärwicklung (32) von einer den Netzanschluss (13) mit dem Entstörfilter (16) verbindenden Netzanschlussleitung (L) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (17) ein gesondertes Gehäuse (18) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (17) und dem Entstörfilter (16) ein gemeinsames Gehäuse zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (17) entstörfilterseitig eine Einrichtung, insbesondere wenigstens einen Kondensator (33) aufweist, der die Signale zu einer zweiten Netzanschlussleitung (N) passieren lässt.