DE10247106A1

DE10247106A1 - Elektrisches Steuer- bzw. Regelgerät sowie Schaltung für dasselbe und Verfahren zum Parametrieren desselben

Info

Publication number: DE10247106A1
Application number: DE2002147106
Authority: DE
Inventors: Joël Dähler
Original assignee: Legrand GmbH
Current assignee: Legrand GmbH
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit zumindest einer einstellbaren Funktion, insbesondere Steuer- und/oder Regelschaltung, wobei die Betriebsart über zumindest einen von außen eingebbaren Parameter einstellbar ist und wobei die Schaltung folgende Merkmale umfasst: Die Schaltung weist Anschlüsse (A1, A1') zum Anschließen an eine elektrische Quelle und/oder Anschlüsse (A2, A2'; A2, A2'') zum Anschließen von elektrischen Einrichtungen auf, und die Schaltung weist einen Mikroprozessor (4) auf, wobei der Mikroprozessor (4) einen einzigen Eingang (8) zur Parametrierung der Schaltung aufweist und wobei über einen der Anschlüsse (A1, A1') ein Signal zur Parametrierung der Schaltung einlesbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Parametrierung einer Schaltung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit zumindest einer einstellbaren Funktion, insbesondere Steuer- und/oder Regelschaltung sowie ein Steuer- und/oder Regelgerät. Bei den vorgenannten Schaltungen bzw. Geräten ist die Funktion über zumindest einen von außen eingebbaren Parameter einstellbar. Die Schaltung weist dabei Anschlüsse zum Anschließen an eine elektrische Quelle und/oder Anschlüsse zum Anschließen von elektrischen Einrichtungen auf. Über einen dieser Anschlüsse ist ein Signal zur Parametrierung der Schaltung einlesbar. Die Schaltung weist ferner einen Mikroprozessor auf.
Ein Steuergerät der eingangs genannten Art ist aus der Patentschrift DE 199 35 235 C1 bekannt. Bei diesem Steuergerät kann die Programmierung bzw. Parametrierung des Steuergeräts bei geschlossenem Gehäuse und ohne Zusatzeinrichtungen durchgeführt werden. Dazu ist ein Netzausfalldetektor vorgesehen, welcher bei Netzausfall an einem ersten Eingang des Mikroprozessors ein Netzausfallsignal zur Freischaltung eines zweiten Eingangs des Mikroprozessors für Daten abgibt. Ein Netzteil des Steuergeräts ist kleinspannungsseitig über eine Leitung für ein Signal und eine Signalauskopplungseinheit mit dem zweiten Eingang des Mikroprozessors verbunden. Das den Parameter enthaltende Signal wird über diesen zweiten Eingang eingelesen.
Die äußere Beschaltung des Mikroprozessors für die Parametrierung ist bei dem auf der Patentschrift DE 199 35 235 C1 bekannten Steuergerät aufwendig und umfangreich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung bzw. eine Steuer- und/oder Regelschaltung sowie ein Steuer- und/oder Regelgerät vorzuschlagen, bei dem die äußere Beschaltung des Mikroprozessors auf ein Minimum reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine derartige elektrische Schaltung kann dann Teil einer Steuer- und/oder Regelschaltung gemäß Anspruch 10 sein, welche wiederum selbst Teil eines Steuer- und/oder Regelgeräts gemäß Anspruch 12 sein kann. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird der Aufwand für die äußere Beschattung dadurch reduziert, dass der Mikroprozessor einen einzigen Eingang zur Parametrierung der Schaltung aufweist. Dadurch können bereits Leitungen zu einem zweiten Eingang, wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltung vorgesehen, entfallen. Neben diesem Eingang zur Parametrierung der Schaltung weist der Mikroprozessor im allgemeinen Eingänge für die Versorgung des Mikroprozessors mit einer internen Betriebsspannung auf. Über den einzigen Eingang zur Parametrierung ist ein Signal zur Parametrierung der Schaltung in den Mikroprozessor einlesbar.
Gemäß der Erfindung kann über den Eingang ein Signal eingelesen werden, welches das Anliegen der Netzversorgung anzeigt. Ferner kann gemäß der Erfindung kann über den Eingang des Mikroprozessors eine in dem Signal zur Parametrierung enthaltene Information einlesbar sein, welche anzeigt, dass eine Parametrierung erfolgt, d. h. insbesondere den Beginn und das Ende einer Parametrierung anzeigt. Ferner kann über diesen Eingang dann der Parameter selbst einlesbar sein.
Eine erfindungsgemäße Schaltung weist vorzugsweise einen Speicher auf, in welchem der Parameter abgelegt werden kann. Bei diesem Speicher kann es sich um eine nicht flüchtigen und/oder einen wieder beschreibbaren Speicher handeln. Der Speicher kann dabei in einem Bereich des Mikroprozessors implementiert sein.
Der Eingang des Mikroprozessors kann gemäß der Erfindung mit einem Filter verbunden sein. Das Filter kann dabei innerhalb des Mikroprozessors in einem Bereich des Mikroprozessors oder aber außerhalb des Mikroprozessors vorgesehen sein. Gemäß der Erfindung kann ein Ausgang des Filters mit dem Speicher verbunden sein. Sofern der Filter außerhalb des Mikroprozessors angeordnet ist, liegt dann der Ausgang des Filters an dem Eingang des Mikroprozessors an, wodurch der Eingang des Mikroprozessors dann mit dem Speicher verbunden ist. Alternativ ist es möglich, dass wenn der Filter innerhalb des Mikroprozessors vorgesehen ist, der Eingang des Mikroprozessors mit einem Eingang des Filters verbunden ist und der Filter mit einem Ausgang dann mit einem Eingang des Speichers verbunden ist.
Das Filter kann ohne zusätzliche Elemente im Mikroprozessor durch geeignete Programmierung des Mikroprozessors verwirklicht sein. Gemäß der Erfindung kann mit dem Filter ein Signal erzeugbar sein, welches den Ausfall der Spannungsversorgung anzeigt.
Erfindungsgemäß kann der Eingang des Mikroprozessors mit außerhalb des Mikroprozessors angeordneten Mitteln zur Pegelreduktion verbunden sein, die vorteilhaft mit einem außerhalb des Mikroprozessors angeordneten Filter kombiniert sein können. Mit den Mitteln zur Pegelreduktion kann erreicht werden, dass das zunächst bereitstehende Signal auf einen von dem Mikroprozessor verarbeitbaren Pegel reduziert wird. Das Signal am Eingang der Mittel zur Pegelreduktion kann dabei unmittelbar an einem der Anschlüsse der Schaltung anliegen, es kann aber auch ein weiteres elektrisches Mittel zwischen dem Anschluss und dem Mittel zur Pegelreduktion geschaltet sein. So ist es möglich, dass die Mittel zur Pegelreduktion mit der Sekundärseite des Netzteils verbunden sein können.
Die erfindungsgemäße Schaltung kann Teil einer Steuer- und/oder Regelschaltung sein, wobei dann der Mikroprozessor einen Ausgang hat, über den die Anschlüsse zum Anschließen von elektrischen Einrichtungen mit einem gesteuerten oder geregelten Signal aufschlagbar sind. Vorteilhaft kann dabei das an dem Ausgang anliegende Signal einen potentialfreien Schalter steuern oder regeln.
Eine derartige Steuer- und/oder Regelschaltung kann schließlich in einem Steuer- und/oder Regelgerät integriert sein, welches selbst eine Schaltuhr bilden kann.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Parametrierung einer erfindungsgemäßen Schaltung, einer erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regelschaltung oder eines erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regelgeräts umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt wird zur Parametrierung über einen der Anschlüsse ein Signal an den Eingang des Mikroprozessors weitergeleitet. Dieses Signal enthält eine Information, darüber dass eine Eingabe des Parameters, d. h. eine Parametrierung erfolgt. Ferner enthält das Signal den Parameter selbst. In einem weiteren Schritt wird dann der Parameter in die Schaltung übernommen, d. h. die Parametrierung wird vollzogen. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn das Signal pulspositionsmoduliert, pulscodemoduliert oder pulsbreitenmoduliert ist.
Gemäß der Erfindung kann bei der Übernahme des Parameters in die Schaltung der Parameter in einem Speicher gespeichert werden. Bevor der Parameter in die Schaltung übernommen wird, kann das Signal gefiltert werden. Beim Filtern kann dabei ein Signal erzeugt werden, welches den Ausfall der Versorgungsspannung anzeigt.
Es ist denkbar, dass ein Signal verwendet wird, welches der Versorgungsspannung der elektrischen Quelle überlagert ist.
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Steuergerät ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
1 ein vereinfachtes Schaltbild der Steuerschaltung des Steuergeräts und
2 den zeitlichen Verlauf von Signalen beim Betrieb des Steuergeräts gemäß 1.
Das in 1 dargestellte Steuergerät 1 weist Anschlüsse A1, A1' für eine Eingangsspannung U_e auf. Ferner weist das Steuergerät 1 drei Anschlüsse A2, A2', A2'' auf, wobei entweder zwischen den Anschlüssen A2, A2' oder zwischen den Anschlüssen A2, A2'' eine leitende Verbindung geschaltet werden kann (potentialfreier Wechselschalter).
Die Anschlüsse A1, A1' sind über Leitungen L1, L2 mit einem Netzteil 2 verbunden. Das Netzteil wandelt die an den Anschlüssen A1, A1' anliegende Eingangsspannung U_e in eine Gleichspannung von etwa 4 Volt als innere Betriebsspannung zum Betrieb des Steuergeräts um. Die Sekundärseite des Netzteils 2 ist über Leitungen L3, L4 mit einem Anschluss VCC bzw. einem Anschluss GND eines Mikroprozessors 4 verbunden. Dabei ist in die Leitung 3, welche mit dem Anschluss VCC des Mikroprozessors verbunden ist, eine Diode D1 in Flussrichtung eingeschaltet. Zwischen dieser Diode D1 und dem Anschluss VCC des Mikroprozessors zweigt eine Leitung L5 von der Leitung L3 ab, welche mit der Leitung L4 verbunden ist. Die Leitung L4 ist mit dem Anschluss GND und über eine abzweigende Leitung L6 mit Masse verbunden. In der die Leitungen L3 und L4 verbindenden Leitung L5 ist von der Leitung L3 ausgehend in Sperrrichtung eine Diode D2 und eine Batterie B eingeschaltet, wobei der positive Pol an der Diode D2 und der negative Pol der Batterie B an der Leitung L4 anliegt.
Über die Batterie B wird eine Spannung U_p (Pufferspannung) bereitgestellt, welche einen Betrag hat, der vorteilhaft dem Betrag der von dem Netzteil sekundärseitig bereitgestellten Spannung entspricht.
Über die Anschlüsse VCC und GND wird der Mikroprozessor mit seiner Betriebsspannung versorgt. Die Diode D2, welche in die Leitung L5 eingeschaltet ist, verhindert dabei einen Stromfluss durch die Leitung L5. Sobald das Netzteil 2 ausfällt, wird die Versorgung des Mikroprozessors 4 mit der Betriebsspannung über die Batterie B gewährleistet. Dazu fließt der Strom über die Diode D2 zum Anschluss VCC bzw. vom Anschluss GND zum negativen Pol der Batterie B. Die Diode D1 verhindert beim Netzausfall, dass ein Strom der Batterie B über die Leitung L3 in das Netzteil 2 fließt.
In einem Bereich des Mikroprozessors 4 ist ein Steuerprogramm 6 implementiert, welches die Funktionsweise des Steuergeräts 1 vorgibt. Ferner ist dem Mikroprozessor 4 ein Bereich als Speicher 7 ausgebildet, in welchem verschiedene Parameter gespeichert sind. Diese in dem Speicher 7 gespeicherten Parameter geben die Betriebsart des Steuergerätes 1 vor. Während des Betriebs des Steuergeräts 1 werden beim Ablauf des Steuerprogramms 6 die Parameter aus dem Speicher 7 abgerufen, um das Steuerprogramm gemäß der gewählten Betriebsart ablaufen zu lassen. Über einen Ausgang 9 des Mikroprozessors 4 wird ein Signal S4 bereitgestellt, über welches an den Anschlüssen A2, A2' bzw. A2, A2'' angeschlossene elektrische Einrichtungen gesteuert werden können. Der Anschluss 9 ist dazu über eine Leitung L7 mit der Basis eines Transistors T1 verbunden. Der als NPN-Transistor ausgeführte Transistor T1 ist über seinen Emitter mit Masse verbunden, während der Kollektor mit einer Spule eines Relais R1 verbunden ist. Der zweite Anschluss der Spule des Relais R1 liegt auf der positiven Betriebsspannung VCC. Sobald das Signal S4 einen hohen Pegel hat, schaltet der Transistor T1 durch und der Stromfluss durch das Relais R1 lässt das Relais anziehen. Durch das Anziehen oder Abfallen der Relais R1 wird ein potentialfreier Wechselschalter betätigt. Beim abgefallenen Relais R1 besteht eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A2, A2', bei angezogenem Relais hingegen sind die Anschlüsse A2, A2'' miteinander verbunden.
Für die Parametrierung, d. h. für das Einlesen der Parameter in den Speicher 7 des Mikroprozessors 4 ist in dem Steuergerät noch eine Leitung L8 vorgesehen. Diese Leitung L8 zweigt von der Leitung L3 ab, d. h. an der Leitung L8 liegt die positive interne Betriebsspannung des Steuergeräts an. Die Leitung L8 führt zu einem Eingang 8 des Mikroprozessors. Dabei ist zwischen den Abzweigungspunkt der Leitung L8 und von der Leitung L3 und dem Eingang 8 des Mikroprozessors 4 ein Mittel zur Pegelreduktion eingesetzt. Das Mittel 3 zur Pegelreduktion stellt an dem Eingang 8 des Mikroprozessors 4 ein Signal S1 zur Verfügung. Dieses Signal S1 enthält im Falle einer Parametrierung Informationen das eine Parametrierung stattfindet. Des weiteren enthält das Signal S1 den Parameter selbst. Über einen in dem Mikroprozessor 4 vorgesehenen Filter 5, welches mit dem Anschluss 8 des Mikroprozessors 4 verbunden ist, werden zum einen die Information über das Stattfinden einer Parametrierung, d. h. deren Beginn und Ende sowie der Parameter selbst herausgelesen. Der Parameter wird dann als Signal S2 in den Speicher 7 des Mikroprozessors 4 geschrieben. Als weiteres Signal gibt das Filter das Signal NAK an das Steuerprogramm 6, welches bei Anliegen des Signals NAK in die für die Parametrierung notwendigen Prozeduren geführt wird.
Das in der 1 dargestellte Steuergerät 1 ist dabei so ausgelegt, dass für die Parametrierung ein Parametrierungssignal S1' auf die Anschlüsse A1, A1' des Steuergeräts 1 gegeben wird. Dieses Parametrierungssignal S1' ist dann sekundärseitig des Netzteils 2 als Parametrierungssignal S1'' abgreifbar, wobei der Abgriff über die Leitung L8 erfolgt. Ebenso ist es denkbar, dass der Abgriff über eine angedeutete Leitung L8' an der Primärseite des Netzteils an der Leitung L1 erfolgt. Nach der Pegelreduktion zur Anpassung der Spannungsamplitude an die von dem Mikroprozessor 4 verarbeitbaren Werte in dem Mittel 3 zur Pegelreduktion steht dann am Eingang 8 und somit auch am Filter 5 das Signal S1 zur Verfügung. Das Filter 5 erkennt, dass keine Spannungsversorgung an den Anschlüssen A1, A1' stattfindet. Sobald der Netzausfall erkannt ist, wird das Netzausfallsignal NAK an das Steuerprogramm 6 übergeben, in welchem dann die notwendigen Prozeduren für die Parametrierung bereitgestellt werden. Über das Signal S2 werden dann die pulspositionsmodulierten Informationen über den Parameter in den Speicher 7 geschrieben. Aus diesem Speicher 7 werden die Parameter nach einer Netzrückkehr in das Steuerprogramm 6 übernommen.
Die zeitliche Abfolge ist in 2 anhand der dort gezeigten Signalverläufe erkennbar. Zunächst liegt am Eingang 8 ein Rechteckpulsignal S1 an. Zum Zeitpunkt t₁ wird die Spannungsversorgung ausgeschaltet. Durch das Ausbleiben der Rechtecksspannung wird zum Zeitpunkt t₂ über den Filter 5 der Ausfall der Spannungsversorgung erkannt. Bis zu diesem Zeitpunkt t₂ hat das Netzausfallsignal NAK eine logische Eins, welches eine bereitstehende Spannungsversorgung signalisiert. Sobald der Ausfall der Spannungsversorgung zum Zeitpunkt t₂ jedoch erkannt wird, wechselt das Netzausfallsignal NAK auf einen niedrigen Pegel, welcher einer logischen NuII entspricht. Für den Zeitpunkt bis zur Rückkehr der Spannungsversorgung zum Zeitpunkt t₃ wird nun von dem Filter 5 das pulspositionsmodulierte Signal S2 bereitgestellt, welches die notwendigen Daten über den bzw. die Parameter enthält.
Sobald die Parametrierung beendet ist, und die Spannungsversorgung zum Zeitpunkt t₃ zurückkehrt, liegt am Eingang 8 wieder ein pulsförmiges Rechtecksignal an, worauf der Filter nach der ihm eigenen Verzögerung diese Rückkehr der Spannungsversorgung erkennt und das Signal NAK einen höheren Pegel erhält und so auf eine logische Eins zurückwechselt.
Das Signal S1 kann die Information über das Stattfinden der Parametrierung bzw. den Parameter selbst beispielsweise in einer gem. ISO-Standard RS 232 codierten Form enthalten. Das Signal S1 kann ferner Prüfsummen oder Kennungen enthalten, anhand derer die Information überprüft werden kann. Beispielsweise ist es denkbar, über die Kopplung des Steuergeräts an einen Bus über einen der Anschlüsse A1, A1'; A2, A2'; A2, A2'' mit unter andere ebenfalls an den Bus angeschlossenen Systemen über eine individuelle Adresse unmittelbar anzusprechen.

Claims

Elektrische Schaltung mit zumindest einer einstellbaren Funktion, insbesondere Steuer- und/oder Regelschaltung wobei die Funktion über zumindest einen von außen eingebbaren Parameter einstellbar ist und wobei die Schaltung folgende Merkmale umfasst: – die Schaltung weist Anschlüsse (A1, A1') zum Anschließen an eine elektrische Quelle und/oder Anschlüsse (A2, A2'; A2, A2'') zum Anschließen von elektrischen Einrichtungen auf; – die Schaltung weist einen Mikroprozessor (4) auf; – der Mikroprozessor (4) weist einen einzigen Eingang (8) zur Parametrierung der Schaltung auf; – über einen der Anschlüsse (A1, A1') ist ein Signal zur Parametrierung der Schaltung einlesbar;
Schaltung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über den Eingang (8) des Mikroprozessors (6) eine in dem Signal (S1) enthaltene Information einlesbar ist, dass eine Parametrierung erfolgt, und dass über diesen Eingang (8) der in dem Signal enthaltene Parameter einlesbar ist.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen Speicher (7) zum Speichern des Parameters aufweist.
Schaltung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (7) in dem Mikroprozessor (4) vorgesehen ist.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (8) des Mikroprozessors (4) mit zumindest einem Filter (5) verbunden ist.
Schaltung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ausgang des Filters (5) mit dem Speicher (7) verbunden ist.
Schaltung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Filter (5) ein Signal (NAK) erzeugbar ist, welches den Ausfall der externen Spannungsversorgung anzeigt.
Schaltung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (5) in dem Mikroprozessor (4) vorgesehen ist.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (8) des Mikroprozessors (4) mit Mitteln (3) zur Pegelreduktion verbunden ist.
Steuer- und/oder Regelschaltung mit einer Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (4) einen Ausgang (9) hat, über den die Anschlüsse (A2, A2'; A2, A2'') zum Anschließen von elektrischen Einrichtungen mit einem gesteuerten oder geregelten Signal (S4) beaufschlagbar sind.
Steuer- und/oder Regelschaltung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S4) am Ausgang (9) einen potentialfreien Schalter (T₁, R₁) steuert und regelt.
Steuer- und/oder Regelgerät (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und/oder Regelgerät (1) eine Steuer- und/oder Regelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verfahren zur Parametrierung einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, einer der Steuer- und/oder Regelschaltung nach Anspruch 10 oder 11 oder eines Steuer- und/oder Regelgeräts (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass zur Parametrierung über einen der Anschlüsse (A1, A1'; A2, A2'; A2, A2'') ein Signal (S1) an den Eingang (8) des Mikroprozessors (4) weitergeleitet wird, – welches eine Information enthält, dass eine Eingabe des Parameters erfolgt und – welches den Parameter enthält, und – dass der Parameter in die Schaltung übernommen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S1) pulspositionsmoduliert, pulscodemoduliert oder pulsbreitenmoduliert ist.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S1) einer Versorgungsspannung der elektrischen Quelle überlagert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter bei der Übernahme des Parameters in die Schaltung in dem Speicher (7) gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (S1) vor der Übernahme des Parameters in der Schaltung gefiltert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, das während des Filterns ein Signal (NAK) erzeugt wird, sofern keine Versorgungsspannung der elektrischen Quelle anliegt.