DE202017102307U1

DE202017102307U1 - Vorrichtung zum netzspannungsfreien Auslesen der Konfigurationsparameter eines Ventilators

Info

Publication number: DE202017102307U1
Application number: DE202017102307.9U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2027-04-20

Abstract

Ventilator (1) mit einer netzspannungsfreien Speicherauslesevorrichtung (10) zum Auslesen von Konfigurationsparametern aus einem Datenspeicher (11) im spannungsfreien Zustand des Ventilators ausgebildet mit einem lichtsensitiven elektronischen Halbleiterbauteil (20), einem lichtemittierenden Element (30), einer I/O-Einheit (40) und einem Mikrocontroller (50), welche die Konfigurationsparameter in eine kodierte Signalfolge von Lichtimpulsen wandelt, die von dem lichtemittierenden Element (30) über eine in einem Gehäuse (2) des Ventilators (1) ausgebildete Emissionsöffnung (60) ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum netzspannungsfreien Auslesen der Konfigurationsparameter aus einem Datenspeicher eines Ventilators sowie einen Ventilator mit einer netzspannungsfreien Speicherauslesevorrichtung zum Auslesen von Konfigurationsparametern aus dem Datenspeicher im spannungsfreien Zustand des Ventilators.
Handelsübliche und bekannte Ventilatoren besitzen eine Vielzahl an Konfigurationsparametern und Betriebsdaten (z. B. Ist-Drehzahl, Elektroniktemperatur, etc.), über die ein Anwender typischerweise Informationen benötigt. Diese Parameter können derzeit nur im spannungshaften bzw. spannungsführenden Zustand des Ventilators ausgelesen werden. Sobald der Ventilator spannungsfrei geschaltet oder nicht angeschlossen ist, mangelt es an einem Zugriff auf diese Daten.
Einige Ventilatoren besitzen bereits eine LED zur Anzeige des Ventilatorzustands mittels z. B. einem Blinkcode der LED. Auch diese Funktionsanzeige funktioniert nur „im mit Spannung versorgten Zustand” des Ventilators.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen, wie mit einfachen Mitteln und möglichst ohne große Änderungen an bestehenden Ventilatorkonzepten, die Konfigurationsparameter und Betriebsparameter aus einem Speicher des Ventilators im spannungsfreien Zustand ausgelesen werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Ventilator mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein Ventilator mit einer netzspannungsfreien Speicherauslesevorrichtung zum Auslesen von Konfigurationsparametern aus einem Datenspeicher im spannungsfreien Zustand des Ventilators vorgesehen, wobei dieser mit einem lichtsensitiven elektronischen Halbleiterbauteil, einem lichtemittierenden Element, einer I/O-Einheit und einem Mikrocontroller ausgebildet ist, der die Konfigurationsparameter in eine kodierte Signalfolge von Lichtimpulsen wandelt, die von dem lichtemittierenden Element über eine in einem Gehäuse des Ventilators ausgebildete Emissionsöffnung ausgegeben wird.
In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das lichtsensitive elektronische Halbleiterbauteil entweder eine Fotodiode, ein Fototransistor oder eine Solarzelle ist, die so dimensioniert ist, dass sie diejenige für das Betreiben des Mikrocontrollers benötigte Energie liefert. Zu diesem Zweck besitzt der Ventilator eine solche lichtaktivierbare Energiequelle, die genügend Energie für einen einfachen Controller liefert, der das Konfigurations-EEPROM auslesen und dessen Inhalt als Blinkcodes ausgeben kann. Als Lichtquelle würde, sofern das Umgebungslicht nicht ausreichen würde, eine externe Lichtquelle dienen können, wie z. B. die Foto-LED eines Smartphones.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Konfigurationsparameter des Ventilators in einem mit dem Mikrocontroller verbundenen EEPROM gespeichert sind.
Ist die verwendete LED eine Mehrfarben-LED, so ist es möglich die Datenrate zu erhöhen, indem z. B. drei Farbzustände generiert werden: Rot, Grün und als Mischung Gelb. Ein vierter Zustand wäre der Zustand, wenn die LED aus ist, somit nicht leuchtet. Damit könnten eine Vielzahl von 2-Bit Bitfolgen zum selben Zeitpunkt übertragen werden. Mit einer Baudrate von 100 würde eine Symbolrate von 200 Symbolen möglich sein.
Insofern ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das lichtemittierenden Element eine Mehrfarben-LED ist, um mittels der damit realisierbaren Farbzustände und Lichtimpulse gewünschte Signalfolgen, insbesondere 2-Bit-Signalfolgen zu erzeugen, die einen bestimmten Zustand oder Parameter des Ventilators repräsentieren.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die I/O-Einheit mit dem lichtemittierenden Element über einen Vorwiderstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die I/O-Einheit mit dem lichtemittierenden Element über einen Vorwiderstand mit dem Massebezugspotential (GND) des Ventilators verbunden ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Nutzung eines PWM-Signals, wobei ein Eingang der I/O-Einheit als Eingang zur Verarbeitung eines PWM-Signals konfiguriert ist.
Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn dann der PWM-Eingang der I/O-Einheit als Signalleitung einen integrierten hochohmigen Widerstand zum Anschluss eines Open-Kollektor-Signals aufweist. Der interne hochohmige Widerstand stellt demnach einen integrierten Pull-Up dar. Somit kann an diesem Eingang direkt ein Open-Kollektor-Signal angeschlossen werden. Der aktiv nach Massebezugspotential gezogene Pegel entspricht dabei einem Low-Pegel, der nicht aktiv nach Massebezugspotential gezogene Pegel einem High-Pegel.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sowohl das lichtemittierende Element als auch das lichtsensitive elektrische Halbleiterbauelement (z. B. Fototransistor) über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter zum Senden und Empfangen von Licht mit einem zur Emissionsöffnung führenden Lichtwellenleiter verbunden sind. Dies ermöglicht das Aktivieren des Sendevorgangs der LED durch Abdecken der Emissionsöffnung mittels des Fototransistors und/oder im spannungsbehafteten Zustand mittels Auslösung durch Abdeckung mit einem reflektierenden Gegenstand.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum netzspannungsfreien Auslesen der Konfigurationsparameter aus einem Datenspeicher des Ventilators mit den folgenden Schritten:

a. Versorgen des Mikrocontrollers mit Energie des lichtsensitiven elektronischen Halbleiterbauteils,
b. Auslesen der Konfigurationsparameter aus einem Datenspeicher mittels des Mikrocontrollers und
c. Erzeugen einer kodierten Signalfolge an Lichtimpulsen entsprechend den Daten der Konfigurationsparameter, die von dem lichtemittierenden Element über eine in dem Gehäuse des Ventilators ausgebildete Emissionsöffnung ausgegeben wird.

Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass das Auslösen des Emissionsvorgangs der Lichtimpulse von einem Fototransistor ausgelöst wird, sobald dieser durch das Abdecken der Emissionsöffnung über einen definierten Zeitraum (z. B. mindestens 3 Sekunden) nicht mehr mit Lichtstrahlen einer Lichtquelle oder des Umgebungslichts bestrahlt wird.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Ventilators mit einer erfindungsgemäßen Speicherauslesevorrichtung;
2 eine Signalfolge bei einer ersten Konfiguration der I/O-Einheit,
3 eine Signalfolge bei einer alternativen Konfiguration der I/O-Einheit und
4 die Pegelhöhe des Signals bei einer PWM-Ansteuerung über die I/O-Einheit.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ventilators 1 mit einer erfindungsgemäßen Speicherauslesevorrichtung 10. Der Ventilator 1 verfügt über ein Gehäuse 2 in dem eine Leiterplatte 3 angeordnet ist.
Im Gehäuse 2 ist eine Emissionsöffnung 60 zum Lichtdurchtritt ausgebildet. Hinter der Emissionsöffnung 60 sind auf der Leiterplatte 3, ein lichtsensitives elektronisches Halbleiterbauteil, nämlich ein Fototransistor 20 und daneben, ein lichtemittierendes Element, nämlich eine LED 30 angeordnet.
Ferner sind eine I/O-Einheit 40 und ein Mikrocontroller 50 vorgesehen, welcher die Konfigurationsparameter in eine kodierte Signalfolge von Lichtimpulsen wandelt, die von der LED 30 über einen mit der Emissionsöffnung 60 verbundenen Lichtwellenleiter 70 ausgegeben wird. Beispiele von Signalfolgen für unterschiedliche Konfigurationen der I/O-Einheit 40 sind in der 2 und 3 gezeigt. Die I/O-Einheit 40 kann auch mit dem Mikrocontroller 50 integral als ein Controller ausgebildet sein.
Der Fototransistor 20 empfängt Umgebungslicht von einer Lichtquelle 80 über den Lichtwellenleiter 70 und versorgt den Mikrocontroller 50 mit der erforderlichen Energie. Die Lichtquelle 80 kann z. B. ein Smartphone mit LED zur Fotobeleuchtung sein und einer integrierten Empfangsmöglichkeit und Software zur Auswertung der codierten Signale, welche je nach Anzahl der Pulse je Signalfolge einen bestimmten Zustand, Wert oder Fehlercode darstellen (z. B. 6 Lichtpulse = Motor überhitzt). Die ein- und ausgehenden Lichtstrahlen sind mit den Bezugszeichen 21, 31 schematisch dargestellt. Oberhalb der Emissionsöffnung 60 kann mit einem reflektierenden Gegenstand eine Lichtreflexion der LED zurück durch den Lichtwellenleiter zum Fototransistor 20 bewirkt werden.
Die Konfigurationsparameter des Ventilators 1 sind in einem EEPROM gespeichert, welcher mit dem Mikrocontroller 50 verbunden ist.
In den 2 und 3 sind Signalfolgen von Lichtimpulsen dargestellt, jeweils bei einer bestimmten Konfiguration der I/O-Einheit 40.
In der Ausführung nach 2 ist die I/O-Einheit 40 mit dem lichtemittierenden Element 30 über einen (hochohmigen) Vorwiderstand mit einer Spannungsquelle verbunden. Der Singalpegel wechselt daher von „hochohmig” zu „0 V”. Zwischen einer Pulsfolge (die hier beispielhaft einen Fehlerpuls repräsentiert) von Lichtimpulsen liegen Sendepausen von 3 Sekunden. Sobald die LED dauerhaft leuchtet wird zum Beispiel ein störungsfreier Zustand (Ventilator = OK) dargestellt.
In der Ausführung nach 3 wird ein Rechtecksignal mit Pegel zwischen 0 V und 10 V ausgegeben. Hierzu ist die I/O-Einheit 40 mit dem lichtemittierenden Element 30 über einen Vorwiderstand mit dem Massebezugspotential (GND) des Ventilators 1 verbunden.
In der 4 ist die Pegelhöhe des Signals bei einer PWM-Ansteuerung über die I/O-Einheit 40 gezeigt, bei dem ein „High”-Pegel von U > 3,5 V und ein „Low”-Pegel mit U < 1,5 V festgelegt sind. Der PWM-Aussteuergrad definiert sich über das Verhältnis der Signaldauer T_high und der Zeitspanne der Signalabstände T_P bezeichnet.
Wird für einen Parameter als Quelle ein PWM-Eingang gewählt, so kann der I/O-Eingang 3 als PWM-Eingang konfiguriert werden. Wird dieser Eingang nicht als PWM-Eingang konfiguriert, so wird der PWM-Aussteuergrad immer auf den Wert 0% gesetzt, unabhängig vom angelegten Signal.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten und Konfigurationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht, so wie z. B. die Verwendung einer Mehrfarben-LED und die Nutzung eines Energiepuffers zum Speichern von Lichtenergie bzw. Lichtmenge.

Claims

Ventilator (1) mit einer netzspannungsfreien Speicherauslesevorrichtung (10) zum Auslesen von Konfigurationsparametern aus einem Datenspeicher (11) im spannungsfreien Zustand des Ventilators ausgebildet mit einem lichtsensitiven elektronischen Halbleiterbauteil (20), einem lichtemittierenden Element (30), einer I/O-Einheit (40) und einem Mikrocontroller (50), welche die Konfigurationsparameter in eine kodierte Signalfolge von Lichtimpulsen wandelt, die von dem lichtemittierenden Element (30) über eine in einem Gehäuse (2) des Ventilators (1) ausgebildete Emissionsöffnung (60) ausgegeben wird.
Ventilator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtsensitive elektronischen Halbleiterbauteil (20) entweder eine Fotodiode, ein Fototransistor oder eine Solarzelle ist, die so dimensioniert ist, dass sie diejenige für das Betreiben des Mikrocontrollers (50) benötigte Energie liefert.
Ventilator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher, welcher die Konfigurationsparameter des Ventilators (1) speichert, ein mit dem Mikrocontroller (50) verbundenes EEPROM ist.
Ventilator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierenden Element (30) eine Ein- oder Mehrfarben-LED ist, um mittels der damit realisierbaren Farbzustände und Lichtimpulse gewünschte Signalfolgen, insbesondere 2-Bit-Signalfolgen repräsentierend einen bestimmten Zustand oder Parameter des Ventilators (1) zu erzeugen.
Ventilator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die I/O-Einheit (40) mit dem lichtemittierenden Element (30) über einen Vorwiderstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
Ventilator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die I/O-Einheit (40) mit dem lichtemittierenden Element (30) über einen Vorwiderstand mit dem Massebezugspotential (GND) des Ventilators (1) verbunden ist.
Ventilator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingang der I/O-Einheit (40) als Eingang zur Verarbeitung eines PWM-Signals konfiguriert ist.
Ventilator (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der PWM-Eingang der I/O-Einheit (40) als Signalleitung einen integrierten hochohmigen Widerstand zum Anschluss eines Open-Kollektor-Signals aufweist.
Ventilator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das lichtemittierende Element (30) als auch das lichtsensitive elektrische Halbleiterbauelement (20) über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter zum Senden und Empfangen von Licht mit einem zur Emissionsöffnung (60) führenden Lichtwellenleiter (70) verbunden sind.