DE212014000258U1 - A sensor for detecting abnormal conditions of a container element and within the volume in the container element - Google Patents

A sensor for detecting abnormal conditions of a container element and within the volume in the container element Download PDF

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Abstract

Sensor (10) für abnormale Bedingungen eines Containerelements (50) und dem Volumen (V) in dem Containerelement, wobei der Sensor umfasst: Emittermittel (11), konfiguriert um einen ersten Lichtstrahl (13), geeignet um sich in dem Volumen (V) auszubreiten, zu erzeugen;
Empfängermittel (12), geeignet um einen zweiten Lichtstrahl der wenigstens einer des genannten ersten Lichtstrahls (13) nach dessen Ausbreitung und einem weiteren Lichtstrahl, der in dem genannten Volumen (V) ist, zu empfangen;
eine Verarbeitungseinheit (14), die mit den Emittermitteln (11) und den Empfängermitteln (12) verbunden ist und geeignet ist, um abnormale Bedingungen des Containerelements und/oder innerhalb des Volumens (V) in dem genannten Containerelement basierend auf der Analyse des zweiten Lichtstrahls zu detektieren.A sensor (10) for abnormal conditions of a container element (50) and the volume (V) in the container element, the sensor comprising: emitter means (11) configured around a first light beam (13) adapted to move in the volume (V) to spread, to produce;
Receiver means (12) adapted to receive a second light beam from at least one of said first light beam (13) after its propagation and another light beam which is in said volume (V);
a processing unit (14) connected to the emitter means (11) and the receiver means (12) and adapted to detect abnormal conditions of the container element and / or within the volume (V) in said container element based on the analysis of the second light beam to detect.

Figure DE212014000258U1_0001
Figure DE212014000258U1_0001

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Erfassen abnormaler Bedingungen eines Containerelements und innerhalb des Volumens, das durch das Containerelement selbst definiert wird. Die vorliegende Erfindung ist speziell darauf ausgelegt, abnormale Bedingungen von und innerhalb von Containerelementen zu erfassen, die dafür ausgelegt sind, elektrische und elektronische Elemente zu enthalten, wie beispielsweise Containerelemente von Wandlern.The present invention relates to a sensor for detecting abnormal conditions of a container element and within the volume defined by the container element itself. The present invention is specifically designed to detect abnormal conditions from and within container elements designed to contain electrical and electronic elements, such as container elements of transducers.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Auf dem Gebiet der Leistungselektronik werden Komponenten designt und hergestellt, um hohe Betriebsspannungen und Ströme zu erreichen. Diese Komponenten werden in geeigneten Behältern (Containern) angeordnet, um für die elektrische Sicherheit elektromagnetisch kompatibel zu anderen Komponenten des Systems zu sein.In the field of power electronics, components are designed and manufactured to achieve high operating voltages and currents. These components are placed in suitable containers (containers) to be electromagnetically compatible with other components of the system for electrical safety.

Im Falle eines Fehlers können die hohen Betriebsspannungen und Ströme Phänomene verursachen, die für die Komponenten selbst schädlich sind oder sogar noch schädlichere und gefährliche Phänomene wie beispielsweise Feuer oder Ähnliches verursachen. In dem Fall von Netzwerkwandlern sind die elektrischen und elektronischen Komponenten, die diese bilden (inklusive: ein DC/AC-Wandler und zugehörige Steuerelektronik) gewöhnlicherweise in einem Behälter (Container) angeordnet, beispielsweise nahe einem Solarpanel durch Mittel, mit denen der Wandler betrieben wird. Im Betrieb sind solche Behälter verschlossen und werden lediglich begutachtet, falls eine Wartung notwendig wird. Die elektrischen und elektronischen Bauteile müssen vor äußeren Einflüssen (Wetter) geschützt werden und zu diesem Zweck verschließt der Behälter sie sicher.In the event of a fault, the high operating voltages and currents can cause phenomena that are detrimental to the components themselves or even cause more harmful and dangerous phenomena such as fire or the like. In the case of network converters, the electrical and electronic components that constitute them (including: a DC / AC converter and associated control electronics) are usually located in a container such as near a solar panel by means of which the converter is operated , In operation, such containers are closed and are only inspected if maintenance becomes necessary. The electrical and electronic components must be protected from external influences (weather) and for this purpose the container closes them safely.

In vielen Fällen muss das Phänomen, das auf eine Fehlfunktion hindeutet (so wie beispielsweise der Rauch, der durch einige überhitzte Komponenten erzeugt wird oder Lichtblitze photovoltaischer Bögen, die durch übergroßen angehäuften elektrostatischen Strom entstehen, erzeugt wurden oder durch verschlechterte Isolation zwischen den Komponenten oder durch Verdrahtung, die zu großen Potentialunterschieden ausgesetzt wurden, erzeugt wurden) so früh wie möglich erfasst werden, um geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen.In many cases, the phenomenon indicative of malfunction (such as the smoke generated by some overheated components or flashes of photovoltaic arcs generated by oversized accumulated electrostatic current, or due to deterioration in isolation between components or by Wiring that have been exposed to large differences in potential were generated) are detected as early as possible in order to take appropriate countermeasures.

Die Steuer- und Erfassungssysteme innerhalb der beschriebenen Containertypen werden entsprechend dem Erfassungstyp, den sie durchführen, unterschieden. Der Behälter kann beispielsweise mit Sensormitteln ausgestattet sein, die in Kontakt mit Verschlussabschnitten des Containers selbst stehen, so dass für den Fall des Öffnens diese Mittel dies sofort melden. Außerdem können zusätzlich Temperatursensormittel im Inneren des Containers bereitgestellt sein, so dass das Überschreiten einer Temperatur, was generell auf eine Fehlfunktion hindeutet, gemeldet wird.The control and detection systems within the described container types are distinguished according to the type of detection they perform. For example, the container may be provided with sensor means which are in contact with closure portions of the container itself so that in the event of opening, these means will notify it immediately. In addition, temperature sensor means may additionally be provided inside the container, so that the exceeding of a temperature, which generally indicates a malfunction, is reported.

Die teilweise oben beschriebenen Lösungen nach dem Stand der Technik beinhalten die Verwendung verschiedener Sensormittel innerhalb des Behälters, wobei jeder seine spezielle Funktion erfüllt. Obwohl verschiedene Erfassungsmittel für verschiedene abnormale Bedingungen vorhanden sind, zeigen die Messungen nicht immer den Beginn einer speziellen Fehlfunktion an. Beispielsweise bedeutet ein Anstieg der Temperatur im Inneren des Containers nicht immer den Beginn einer potentiellen Fehlfunktion. Außerdem können beispielsweise einige gefährliche Phänomene wie Lichtblitze, die durch elektrische Bögen erzeugt werden, nicht sicher erfasst werden.The prior art solutions described in part above involve the use of various sensor means within the container, each fulfilling its specific function. Although various detection means exist for various abnormal conditions, the measurements do not always indicate the onset of a particular malfunction. For example, an increase in the temperature inside the container does not always signify the onset of a potential malfunction. In addition, for example, some dangerous phenomena such as flashes of light generated by electric arcs can not be reliably detected.

Außerdem sollten die strukturellen und elektrischen Beschränkungen durch die Konfiguration und den vorhandenen Raum in solchen Container und durch elektrische und elektromagnetische Eigenschaften der Komponenten berücksichtigt werden. Solche Beschränkungen erfordern strenge Anforderungen an die Erfassungsmittel, die verwendet werden und verwendbar sind. Es ist daher nicht möglich, schon vorhandene Geräte oder Sensoren zu installieren oder diese einfach zu modifizieren, um etwas Nützliches zu erreichen.In addition, the structural and electrical constraints should be taken into account by the configuration and space available in such containers and by the electrical and electromagnetic properties of the components. Such restrictions require strict requirements for the detection means that are used and usable. It is therefore not possible to install existing devices or sensors or simply modify them to achieve something useful.

Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sensor zum Erfassen abnormaler Bedingungen eines Containerelements (wie beispielsweise das unerwünschtes Öffnen) und innerhalb des durch das Containerelement selbst definierten Volumens (wie beispielsweise Rauch oder Blitze, die durch Bogenentladung erzeugt wurden) zu erfassen, um auf einfache und kosteneffektive Art die Nachteile der bekannten Stand-der-Technik-Lösungen zu überwinden.The general object of the present invention is therefore to detect a sensor for detecting abnormal conditions of a container element (such as unwanted opening) and within the volume defined by the container element itself (such as smoke or lightning generated by arc discharge), to overcome the disadvantages of the known state-of-the-art solutions in a simple and cost-effective manner.

Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor zu implementieren zur Erfassung abnormaler Bedingungen eines Behälterelements und innerhalb des Volumens, das durch das Behälterelement selbst definiert wird. It is therefore a first object of the present invention to implement a sensor for detecting abnormal conditions of a container member and within the volume defined by the container member itself.

Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor bereitzustellen, der in Behälterelementen, insbesondere in Behälterelementen, die geeignet sind, um elektrische und elektronische Komponenten aufzunehmen, zu installieren ist.It is a second object of the present invention to provide a sensor which is to be installed in container elements, in particular in container elements, which are suitable for receiving electrical and electronic components.

Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Containerelement bereitzustellen, insbesondere ein Containerelement, das geeignet ist, um elektrische und elektronische Komponenten aufzunehmen mit einem Sensor zur Erfassung abnormaler Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung.It is a third object of the present invention to provide a container element, in particular a container element adapted to receive electrical and electronic components with an abnormal condition detecting sensor according to the present invention.

Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wandlervorrichtung zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom bereitzustellen, umfassend ein Containerelement, das andererseits einen Sensor zum Erfassen abnormaler Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.It is a fourth object of the present invention to provide a converter device for converting direct current into alternating current, comprising a container element which, on the other hand, contains a sensor for detecting abnormal conditions according to the present invention.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die abnormalen Bedingungen eines Containerelements und/oder des durch das Containerelement definierten Volumens, in dem die Containerelemente angeordnet sein können:

  • – Emittermittel, konfiguriert um einen ersten Lichtstrahl zu erzeugen, wobei der erste Lichtstrahl geeignet ist, um sich in dem Volumen auszubreiten;
  • – Empfängermittel, konfiguriert um einen zweiten Lichtstrahl, der wenigstens einen des ersten Lichtstrahls und einen möglichen weiteren Lichtstrahl innerhalb des Volumens enthält, beispielsweise einen elektrischen Bogen, eine Flamme oder Licht, das von außen in das Volumen eintritt aufgrund einer unerwünschten Öffnung des Containerelements, zu empfangen;
  • – eine Verarbeitungseinheit, die mit den Emittermitteln und den Empfängermitteln verbunden ist; wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um abnormale Bedingungen des Containerelements und/oder in dem Volumen auf Basis der Analyse des zweiten Lichtstrahls zu detektieren.
According to the present invention, the abnormal conditions of a container element and / or the volume defined by the container element in which the container elements may be arranged include:
  • Emitter means configured to generate a first light beam, the first light beam being adapted to propagate in the volume;
  • Receiver means configured by a second light beam including at least one of the first light beam and a possible further light beam within the volume, for example an electric arc, a flame or light entering the volume from the outside due to an undesired opening of the container element receive;
  • A processing unit connected to the emitter means and the receiver means; wherein the processing unit is configured to detect abnormal conditions of the container element and / or in the volume based on the analysis of the second light beam.

Ein, nicht zur Erfindung gehörendes, Verfahren zum Erfassen abnormaler Bedingungen eines Containerelements 50 und eines Volumens V, das durch das Containerelement 50 definiert wird, umfasst die Schritte:

  • – Bereitstellen von Emittermitteln, die geeignet sind, um einen Lichtstrahl zu erzeugen;
  • – Bereitstellen von Empfängermitteln, die geeignet sind, um einen Lichtstrahl zu empfangen;
  • – Konfigurieren der Emittermittel, um den Lichtstrahl zu erzeugen, so dass er sich in dem Volumen V ausbreitet;
  • – Konfigurieren der Empfängermittel, so dass sie einen zweiten Lichtstrahl der wenigstens einen des ersten Lichtstrahls und eines weiteren Lichtstrahls, der in dem Volumen vorhanden ist, erfassen;
  • – Bereitstellen einer Verarbeitungseinheit, die mit den Emittermitteln und den Empfängermitteln verbunden ist, wobei die genannte Verarbeitungseinheit geeignet ist, um einen oder mehrere der abnormalen Bedingungen des Containerelements 50 und/oder des genannten Volumens V auf Basis der Analyse des zweiten Lichtstrahls zu erfassen.
A non-inventive method for detecting abnormal conditions of a container element 50 and a volume V passing through the container element 50 is defined, includes the steps:
  • - providing emitter means adapted to generate a light beam;
  • - providing receiver means adapted to receive a light beam;
  • - configuring the emitter means to generate the light beam so as to propagate in the volume V;
  • - configuring the receiver means to detect a second light beam of the at least one of the first light beam and another light beam present in the volume;
  • Providing a processing unit connected to the emitter means and the receiver means, wherein said processing unit is adapted to handle one or more of the abnormal conditions of the container element 50 and / or said volume V based on the analysis of the second light beam.

Weitere Objekte, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klar durch die folgende detaillierte Beschreibung, die sich durch nicht-beschränkende Beispiele, die in begleitenden Figuren dargestellt sind, ergeben, in welchen:Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, which is given by way of non-limiting examples, illustrated in the accompanying drawings, in which:

1a eine Draufsicht auf ein Containerelement mit einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; 1a a top view of a container element with a sensor according to the present invention represents;

1b eine Querschnittsansicht auf ein Containerelement mit einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; 1b a cross-sectional view of a container element with a sensor according to the present invention represents;

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 a schematic representation of an embodiment of a sensor according to the present invention shows;

3 ein Diagramm einiger charakteristischer Größen einer Ausführungsform des Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung ohne die Erfassung abnormaler Bedingungen darstellt; 3 Fig. 10 is a diagram of some characteristic quantities of an embodiment of the sensor according to the present invention without the detection of abnormal conditions;

4 ein Diagramm einiger charakteristischer Größen einer Ausführungsform des Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Erfassung abnormaler Bedingungen darstellt; 4 Fig. 10 is a diagram of some characteristic quantities of an embodiment of the sensor according to the present invention with the detection of abnormal conditions;

5 ein Ablaufdiagramm eines Betriebsmodus einer Ausführungsform des Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 5 FIG. 3 is a flowchart of an operating mode of one embodiment of the sensor according to the present invention. FIG.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Beschreibung und die begleitenden Figuren sind nur beispielhaft und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken, welche auch durch andere und verschiedene Ausführungsformen implementiert werden kann, die jedoch immer noch in den Schutzbereich der beiliegenden Patentansprüche fallen, welche ebenso ein integraler Teil des Textes sind.The present description and the accompanying drawings are merely exemplary in nature and are not intended to limit the present invention, which may be implemented by other and various embodiments, which, however, still fall within the scope of the appended claims, which are also an integral part of the text.

Unter Bezugnahme auf die begleitenden 1a und 1b ist es möglich, ein Container(Behälter)-Element 50 zu erkennen, das ein Containervolumen V definiert. Element 50 enthält elektrisch und elektronische Komponenten und die zugehörige Verdrahtung. Insbesondere entspricht Element 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dem äußeren Behälter eines Netzwerkwandlers, der geeignet ist, um mit einem photovoltaischen Panel verbunden zu werden, und die entsprechenden elektrischen und elektronischen Komponenten des Wandlers selbst. Es sind Stecker 51 dargestellt, mit denen der Inverter mit dem Photovoltaikpanel und den entsprechenden Modulen des photovoltaischen Systems, für das es vorgesehen ist, verbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform ist Sensor 10 zur Erfassung abnormaler Bedingungen des Behälterelements 50 und/oder des Volumens V, das durch das Containerelement 50 definiert wird, geeignet, um in dem genannten Volumen V angeordnet zu werden, und enthält:

  • – Emittermittel 11, konfiguriert um einen Lichtstrahl 13 zu erzeugen, der geeignet ist, um sich in dem Volumen V auszubreiten;
  • – Empfängermittel 12, konfiguriert um einen zweiten Lichtstrahl zu empfangen, der wenigstens einen des ersten Lichtstrahls 13 und eines weiteren Lichtstrahls in dem genannten Volumen V zu empfangen;
  • – eine Verarbeitungseinheit 14, die mit den Emittermitteln 11 und den Empfängermitteln 12 verbunden ist und konfiguriert ist, um abnormale Bedingungen des Containerelements und/oder in dem Volumen V auf Basis der Analyse des zweiten Lichtstrahls zu erfassen.
With reference to the accompanying 1a and 1b is it possible to have a container (container) element 50 to recognize that defines a container volume V. element 50 contains electrical and electronic components and associated wiring. In particular, element corresponds 50 according to an embodiment of the present invention, the outer container of a network converter suitable to be connected to a photovoltaic panel, and the corresponding electrical and electronic components of the converter itself. They are connectors 51 represented, with which the inverter with the photovoltaic panel and the corresponding modules of the photovoltaic system, it is intended for, is connected. According to one embodiment, sensor 10 for detecting abnormal conditions of the container element 50 and / or the volume V passing through the container element 50 is defined to be arranged in said volume V, and contains:
  • - Emitter agent 11 , configured by a light beam 13 to be generated, which is suitable to propagate in the volume V;
  • - Recipient means 12 configured to receive a second light beam, the at least one of the first light beam 13 and receive another light beam in said volume V;
  • - a processing unit 14 that with the emitter agents 11 and the recipients 12 is connected and configured to detect abnormal conditions of the container element and / or in the volume V based on the analysis of the second light beam.

Für den Zweck der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „abnormale Bedingungen” beispielsweise das Vorhandensein von Rauch, der von Komponenten in dem Containerelement 50 aufgrund von Überhitzung oder einer anderen Art von Fehlfunktion abgegeben wird; das Vorhandensein von Lichtquellen, die durch elektrische Bögen erzeugt werden oder von Flammen, die durch die Komponenten erzeugt werden; ungewünschtes Öffnen des Containerelements 50, so dass das Volumen V in dem Containerelement 50 von außen zugänglich ist.For the purpose of the present invention, the term "abnormal conditions" means, for example, the presence of smoke, that of components in the container element 50 due to overheating or other type of malfunction; the presence of light sources generated by electric arcs or flames generated by the components; unwanted opening of the container element 50 so that the volume V in the container element 50 is accessible from the outside.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Emittermittel 11 wenigstens eine LED, und die Empfängermittel 12 enthalten wenigstens einen Foto-Transistor. Der oben genannte Lichtstrahl 13 ist daher ein Photonenstrahl. Die Verarbeitungseinheit 14 kann nach den Kenntnissen des Fachmanns verschiedene Ausführungsformen beinhalten.According to a preferred embodiment, the emitter means comprise 11 at least one LED, and the receiver means 12 contain at least one photo-transistor. The above light beam 13 is therefore a photon beam. The processing unit 14 may include various embodiments to those skilled in the art.

Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Ausführungsform eines Sensors 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Anordnung des Sensors 10 in dem Volumen V des Containerelements 50 ist derart, dass eine Ausbreitung des ersten Lichtstrahls 13 für den Zweck der vorliegenden Erfindung effektiv sichergestellt sein kann. Mit anderen Worten sind die Emittermittel 11 und die Empfängermittel 12 derart installiert, so dass es durch die Ausbreitung des ersten Lichtstrahls 13 möglich ist, Information über (irgendwelche) abnormale Bedingungen der oben beschriebenen Arten zu erhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ausbreitung des ersten Strahls 13 außerdem eine Reflektion an wenigstens einer Oberfläche gegenüber der emittierenden Quelle, wobei die Oberfläche ein Teil des Containerelements 50 sein kann. Beispielsweise können die Emittermittel 11 und die Empfängermittel 12 derart innerhalb des Containerelements angeordnet sein, dass die Oberfläche einen Teil der inneren Wand des Containerelements 50 oder des Deckels 52 an dem Containerelement 50 beinhaltet, kann der Teil von Containerelement 50 Teil der inneren Wand des Deckels 52 zum Öffnen/Schließen des genannten Containerelements 50 sein. Vorteilhafterweise ist es daher möglich, gleichzeitig abnormale Bedingungen innerhalb des Volumens V, des Containerelements des Volumens V und des Deckels 52 des Containerelements zu erfassen. Es ist daher möglich, das Vorhandensein von Rauch, elektrischen Bögen oder Flammen innerhalb des Volumens V und ein unerwünschtes Öffnen des Deckels 52 zu erfassen.With reference to 2 is an embodiment of a sensor 10 represented according to the present invention. The arrangement of the sensor 10 in the volume V of the container element 50 is such that a propagation of the first light beam 13 can be effectively ensured for the purpose of the present invention. In other words, the emitter means 11 and the receiver means 12 installed so that it spreads by the first light beam 13 it is possible to obtain information about (any) abnormal conditions of the species described above. According to a preferred embodiment, the propagation of the first beam comprises 13 and a reflection on at least one surface opposite the emitting source, the surface forming part of the container element 50 can be. For example, the emitter agents 11 and the receiver means 12 be arranged within the container element such that the surface is a part of the inner wall of the container element 50 or the lid 52 on the container element 50 includes, the part of container element 50 Part of the inner wall of the lid 52 for opening / closing said container element 50 be. Advantageously, it is therefore possible to simultaneously abnormal conditions within the volume V, the container element of the volume V and the lid 52 to capture the container element. It is therefore possible to detect the presence of smoke, electric arcs or flames within the volume V and undesirable opening of the lid 52 capture.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Emittermittel 11 so konfiguriert, dass der erste Lichtstrahl 13 von den Emittermitteln 11 selbst zu der inneren Wand des Deckels 52 durch einen Teil des Containervolumens V hindurch geht. Der erste Lichtstrahl 13 wird an der inneren Wand des Deckels 52 reflektiert und der entsprechend reflektierte Lichtstrahl 13b geht in einen anderen Bereich des Volumens V bis zu den Empfängermitteln 12, von denen er empfangen wird.In the preferred embodiment, the emitter agents are 11 configured so that the first light beam 13 from the emitter agents 11 even to the inner wall of the lid 52 through a part of the container volume V passes. The first ray of light 13 will be on the inner wall of the lid 52 reflected and the correspondingly reflected light beam 13b goes to another area of the volume V up to the receiver means 12 from which he is received.

Ein Betriebsmodus einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine einfache Auswertung des von den Empfängermitteln 12 empfangenen zweiten Lichtstrahls bereit, wenn die Emittermittel 11 ausgeschaltet sind. Eine mögliche Erfassung durch die Empfängermittel 12 des zweiten Lichtstrahls deuten beispielsweise auf eine Lichtquelle in dem Volumen V hin, die beispielsweise durch einen elektrischen Bogen oder durch eine Flamme aufgrund von Überhitzen oder durch ein unerwünschtes Öffnen des Containerelements oder durch Bruch dessen Gehäuses verursacht ist, so dass Licht von außen in das Gehäuse dringen kann.An operating mode of a preferred embodiment of the present invention provides a simple evaluation of that of the receiver means 12 received second light beam when the emitter means 11 are turned off. A possible detection by the receiver means 12 For example, the second light beam is indicative of a light source in the volume V caused, for example, by an electric arc or flame due to overheating or unwanted opening of the container element or breakage of the housing, allowing light to enter the housing from outside can penetrate.

In diesem Fall kann die Verarbeitungseinheit 14 einfach aus einem Vergleicher bestehen, der geeignet ist, um den Strom IRX, der von den Empfängermitteln 12 ausgegeben wird, mit einem Referenzwert oder einem Bereich an Referenzwerten zu vergleichen.In this case, the processing unit 14 simply consist of a comparator, which is suitable for the current I RX , that of the receiver means 12 to compare with a reference value or a range of reference values.

Ein Betriebsmodus gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 1b dargestellt stellt beispielsweise für die einfache Auswertung des von den Empfängermitteln 12 auf die Ausbreitung des ersten Lichtstrahls 13 hin empfangenen zweiten Lichtstrahls bereit, dessen Auswertung beispielsweise ausgeführt werden kann durch Messen des von den Empfängermitteln 12 in Antwort auf den empfangenen Lichtstrahl und proportional zu dessen Intensität erzeugten Stroms IRX.An operating mode according to the preferred embodiment of the present invention as in 1b represented, for example, for the simple evaluation of the receiver means 12 on the propagation of the first light beam 13 received second light beam ready, the evaluation of which can be carried out, for example, by measuring the from the receiver means 12 in response to the received light beam and proportional to its intensity generated current I RX .

Für den Fall abnormaler Bedingungen wie beispielsweise Rauch, Flammen oder elektrische Bögen innerhalb des Volumens V und einem unerwünschten Öffnen des Deckels 52 unterscheidet sich der Lichtfluss des von den Empfängermitteln 12 empfangenen zweiten Lichtstrahls von dem nominalen Fall, bei dem keine abnormalen Bedingungen vorhanden sind, demgemäß ist der erzeugte Strom IRX verschieden von dem Strom bei Standardbedingungen. Durch einfaches Messen des Stroms IRX und Vergleichen mit einem Referenzwert oder einem Bereich an Referenzwerten ist es möglich, abnormale Bedingungen innerhalb des Volumens V zu erfassen.In the event of abnormal conditions such as smoke, flames or electric arcs within the volume V and unwanted opening of the lid 52 differs the light flux of the receiver means 12 received second light beam from the nominal case where no abnormal conditions are present, accordingly, the generated current I RX is different from the current at standard conditions. By simply measuring the current I RX and comparing it to a reference value or a range of reference values, it is possible to detect abnormal conditions within the volume V.

Auch in diesem Fall kann die Verarbeitungseinheit 14 einfach aus einem Komparator bestehen, der geeignet ist, um den Strom IRX, der von den Empfängermitteln 12 ausgegeben wird, mit einem Referenzwert oder einem Bereich an Referenzwerten zu vergleichen.Also in this case, the processing unit 14 simply consist of a comparator, which is suitable for the current I RX , that of the receiver means 12 to compare with a reference value or a range of reference values.

Ein weiterer Betriebsmodus gemäß der vorliegenden Erfindung sieht Emittermittel 11 vor, die selektiv konfigurierbar sind zwischen einer ersten Betriebsbedingung, in der die Emittermittel 11 den Lichtstrahl 13 erzeugen und einer zweiten Betriebsbedingung, in der die Emittermittel 11 deaktiviert sind. In der Praxis ist der Betrieb der Emittermittel periodisch, um durch die Verarbeitungseinheit 14 eine bestimmte Betriebsfrequenz zu setzen.Another mode of operation according to the present invention provides emitter means 11 which are selectively configurable between a first operating condition in which the emitter means 11 the light beam 13 generate and a second operating condition in which the emitter means 11 are disabled. In practice, the operation of the emitter means is periodic to the processing unit 14 to set a certain operating frequency.

Wie es aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ist die erste Betriebsbedingung der Emittermittel 11 geeignet, um die abnormalen Bedingungen innerhalb des Volumens V, beispielsweise das Vorhandensein von Rauch und abnormale Bedingungen des Elements 50 wie beispielsweise das unerwünschte Öffnen des Deckels 52 zu erfassen.As will be apparent from the following description, the first operating condition is the emitter means 11 appropriate to the abnormal conditions within the volume V, for example, the presence of smoke and abnormal conditions of the element 50 such as the unwanted opening of the lid 52 capture.

Die zweite Betriebsbedingung des Emittermittels 11 ist stattdessen geeignet, um abnormale Bedingungen innerhalb des Volumens V wie beispielsweise das Vorhandensein von Lichtquellen, die durch elektrische Bögen erzeugt werden, zu erfassen.The second operating condition of the emitter agent 11 Instead, it is suitable for detecting abnormal conditions within the volume V such as the presence of light sources generated by electric arcs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie gemäß 2 dargestellt ist, enthält der Sensor 10 einen Feedbackblock 15, der in der Verarbeitungseinheit 14 integriert sein kann, die mittels Feedback die Emittermittel 11 auf Basis der Intensität des zweiten Lichtstrahls, der von den Empfängermitteln 12 empfangen wird, aktiviert. Insbesondere ist der Feedbackblock 15 geeignet, um den von den Emittermitteln 11 erzeugten ersten Lichtstrahl 13 derart zu aktualisieren, so dass der zweite Lichtstrahl, der die Bedingungen ohne Fehler, nur den reflektierten Lichtstrahl 13b ohne Störungen enthält, eine vorher festgelegte Lichtintensität aufweist.According to a preferred embodiment of the present invention, as according to 2 is shown, the sensor contains 10 a feedback block 15 who is in the processing unit 14 can be integrated, which by means of feedback the emitter means 11 based on the intensity of the second beam of light received from the receiver means 12 is received, activated. In particular, the feedback block 15 suitable to that of the emitter agents 11 generated first light beam 13 to update so that the second light beam, the conditions without error, only the reflected light beam 13b contains no interference, has a predetermined light intensity.

Die Emittermittel 11 enthalten bevorzugterweise eine LED, die Empfängermittel enthalten bevorzugterweise einen Foto-Transistor und der Feedbackblock 15 enthält einen elektronischen Schaltkreis, der mit der LED und dem Fototransistor verbunden ist. Die LED wird durch die Feedbackschaltung 15 mit einem Strom ITX betrieben und erzeugt einen entsprechenden ersten Lichtstrahl 13. In Antwort auf den Empfang des Strahls 13b (aufgrund der Ausbreitung des ersten Lichtstrahls 13) erzeugt der Foto-Transistor 12 einen Strom IRX. Gemäß dieser Ausführungsform betreibt der Feedbackblock die LED mit einem Strom ITX, so dass der Strom IRX, der von dem Foto-Transistor ausgegeben wird, einem vorher festgelegten Wert entspricht. Daher, da die Bedingungen innerhalb des Volumens V (wie beispielsweise Rauch und/oder elektrische Bögen) und/oder Element 50 (Öffnung des Deckels 52) variieren, variieren die Bedingungen der Ausbreitung des ersten Lichtstrahls 13. Die Variation der Ausbreitungsbedingungen entsprechen einem zweiten Lichtstrahl, der von den Empfängermitteln 12 mit einer anderen Lichtintensität als der gleiche Lichtstrahl unter normalen Bedingungen empfangen wird. Dieser Effekt führt zu einer Veränderung im Vergleich zu dem vorher festgelegten Wert des Stroms IRX, der von dem Fototransistor ausgegeben wird. In Antwort auf die Änderung des Stromwertes IRX aktualisiert die Feedbackschaltung 15 den Wert des Stroms ITX, der an die LED angelegt wird, so dass diese einen ersten Lichtstrahl 13 erzeugt, der den vorher festgelegten Wert IRX als Ausgang des Foto-Transistors erzeugt.The emitter agent 11 preferably include an LED, the receiver means preferably includes a photo-transistor and the feedback block 15 contains an electronic circuit connected to the LED and the phototransistor. The LED is triggered by the feedback circuit 15 operated with a current I TX and generates a corresponding first light beam 13 , In response to the reception of the beam 13b (due to the propagation of the first light beam 13 ) produces the photo-transistor 12 a current I RX . According to this embodiment, the feedback block operates the LED with a current I TX so that the current I RX output from the photo transistor corresponds to a predetermined value. Therefore, since the conditions within the volume V (such as smoke and / or electric arcs) and / or element 50 (Opening of the lid 52 ), the conditions of propagation of the first light beam vary 13 , The variation of the propagation conditions correspond to a second light beam emitted by the receiver means 12 is received with a different light intensity than the same light beam under normal conditions. This effect results in a change compared to the predetermined value of the current I RX output from the phototransistor. In response to the change of the current value I RX updates the feedback circuit 15 the value of the current I TX which is applied to the LED, so that this is a first light beam 13 which generates the predetermined value I RX as the output of the photo-transistor.

In der bevorzugten Ausführungsform kann das Emittermittel 11 konfiguriert sein gemäß dem „pulsierenden” Modus wie oben beschrieben und Sensor 10 kann beispielsweise geeignet sein, um einen elektrischen Bogen und das entsprechende dadurch erzeugte Lichtphänomen innerhalb des Volumens V zu erfassen. In der Ausführungsform wie in 2 dargestellt enthalten die Emittermittel 11 eine LED und die Empfängermittel 12 einen Foto-Transistor, und der Feedbackblock 15 ist mit der Verarbeitungseinheit 14 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 14 umfasst außerdem Schaltmittel, die geeignet sind, um die LED zwischen den ersten und zweiten Betriebsbedingungen umzuschalten.In the preferred embodiment, the emitter agent 11 configured according to the "pulsating" mode as described above and sensor 10 For example, it may be suitable to detect an electric arc and the corresponding light phenomenon generated thereby within the volume V. In the embodiment as in 2 shown contain the emitter agent 11 an LED and the receiver means 12 a photo transistor, and the feedback block 15 is with the processing unit 14 connected. The processing unit 14 also includes switching means adapted to switch the LED between the first and second operating conditions.

Ohne abnormale Bedingungen des Containerelements 50 und des darin enthaltenen Volumens V entsprechen die Ströme ITX und IRX den in 3 dargestellten Muster. Wie aus den Graphen ersichtlich, ist der LED-Betrieb periodisch, das heißt, tatsächlich ist er für eine Zeit T1 (ON) aktiv und für eine Zeit T2 (OFF) inaktiv. Das Tastverhältnis (duty cycle) der LED, das heißt das Verhältnis zwischen der aktiven Zeit T1 und der Schaltdauer, T1 + T2 ist je nach Wunsch konfigurierbar. Der Wert des Stroms IRX, der von dem Foto-Transistor ausgegeben wird, bleibt konstant bei den Betriebsintervallen der LED, da keine abnormalen Bedingungen auftreten. Wie beschrieben wird der Strom IRX durch die Feedbackschaltung 15 auf dem gleichen Wert gehalten. Die Verarbeitungseinheit 14 liest die Werte von Strom IRX und von Storm ITX während der Erfassungszeitspanne. Während der ON-Phasen berechnet sie den aktuellen Wert des Stromübertragungsverhältnisses (CCR – current transfer ratio) zwischen den Strömen IRX und ITX (CCR = IRX/ITX), derart, dass der Wert ohne die Erfassung von Abnormalitäten gleich dem nominalen Referenzwert CCRREF ist, während der OFF-Phasen misst sie den Wert des Stroms IRX, so dass er für den Fall ohne Fehler gleich dem Referenzwert IRX_OFF ist.Without abnormal conditions of the container element 50 and the volume V contained therein, the currents I TX and I RX correspond to those in FIG 3 illustrated pattern. As can be seen from the graphs, the LED operation is periodic, that is, in fact it is active for a time T1 (ON) and inactive for a time T2 (OFF). The duty cycle of the LED, that is, the ratio between the active time T1 and the duty cycle, T1 + T2 is configurable as desired. The value of the current I RX output from the photo-transistor remains constant at the operating intervals of the LED since no abnormal conditions occur. As described, the current I RX is through the feedback circuit 15 held at the same value. The processing unit 14 reads the values of current I RX and Storm I TX during the acquisition period. During the ON phases, it calculates the current value of the current transfer ratio (CCR) between the currents I RX and I TX (CCR = I RX / I TX ) such that the value without the detection of abnormalities equals the nominal Reference value CCR REF is, during the OFF phases, it measures the value of the current I RX , so that it is equal to the reference value I RX_OFF in the case without error.

Wenn der Sensor 10 keine abnormalen Bedingungen erfasst, ist die LED aktiv, das heißt, sie erzeugt den ersten Lichtstrahl 13 und der Foto-Transistor empfängt den Lichtstrahl 13b durch die Ausbreitung innerhalb des Volumens V und die Reflektion am Deckel 52 des Elements 50. Wenn aber in dem Volumen V eine weitere Lichtquelle 20 ist, die einen entsprechenden externen Lichtstrahl 21 (die Lichtquelle 20 kann durch ein abnormales Phänomen der elektrischen oder elektrischen Komponenten innerhalb des Elements 50, wie beispielsweise einen elektrischen Bogen erzeugt werden) erzeugt, bleibt der Wert von IRX fest und wird durch den Feedbackblock 15 konstant gehalten und Strom ITX nimmt durch den Beitrag der weiteren Lichtquelle 20 ab. Der Wert CCR wird daher größer als die Nominalreferenz CCRREF.If the sensor 10 detected no abnormal conditions, the LED is active, that is, it generates the first light beam 13 and the photo-transistor receives the light beam 13b by the spread within the volume V and the reflection on the lid 52 of the element 50 , But if in the volume V another light source 20 is that a corresponding external light beam 21 (the light source 20 may be due to an abnormal phenomenon of the electrical or electrical components within the element 50 generated as, for example, an electric arc), the value of I RX remains fixed and is passed through the feedback block 15 held constant and current I TX decreases by the contribution of the other light source 20 from. The value CCR therefore becomes greater than the nominal reference CCR REF .

Die begleitende 4 zeigt die Muster der Ströme IRX und ITX nach einer weiteren abnormalen Bedingung des Containerelements 50. Insbesondere wird das Verhalten von Sensor 10 dargestellt, wenn der Deckel 52 des Containerelements 50 geöffnet wird.The accompanying 4 shows the patterns of currents I RX and I TX after another abnormal condition of the container element 50 , In particular, the behavior of sensor 10 shown when the lid 52 of the container element 50 is opened.

Die Ausführungsform des Sensors 10 ist die gleiche wie oben beschrieben, er enthält daher einen Foto-Transistor 12, eine LED 11, eine Steuereinheit 14 und einen Feedbackblock 15. Um den vorher festgelegten Stromwert IRX als Ausgang des Fototransistors 12 sicherzustellen, erzeugt die Feedbackschaltung 15 nach der Öffnung des Deckels 52 des Containerelements 50 einen konstanten Anstieg des Stroms ITX, um einen entsprechenden ersten Lichtstrahl 13 zu erzeugen. Solch ein Verhalten ist aus dem fortschreitenden Anstieg des Niveaus des Stroms ITX im Laufe der Perioden, die nach dem Auftreten einer abnormalen Bedingung folgen, wie in der begleitenden 4 dargestellt. Die Verarbeitungseinheit 14, die die Werte der Ströme ITX und IRX liest, den Stromwert des Stromübertragungsverhältnisses (CTR) zwischen den Strömen IRX und ITX berechnet und mit dem Referenzwert CTRREF vergleicht, ist auch in diesem Fall in der Lage, die aktuelle Fehlerbedingung zu ermitteln.The embodiment of the sensor 10 is the same as described above, it therefore contains a photo-transistor 12 , an LED 11 , a control unit 14 and a feedback block 15 , By the predetermined current value I RX as the output of the phototransistor 12 ensure generates the feedback circuit 15 after opening the lid 52 of the container element 50 a constant increase of the current I TX , to a corresponding first light beam 13 to create. Such behavior is from the progressive increase in the level of current I TX during the periods following the occurrence of an abnormal condition, as in the accompanying FIG 4 shown. The processing unit 14 , which reads the values of the currents I TX and I RX , calculates the current value of the current transfer ratio (CTR) between the currents I RX and I TX and compares it with the reference value CTR REF , is also capable of the current error condition in this case determine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform und einem Betriebsmodus der vorliegenden Erfindung prüft Sensor 10 einfach die Werte der Ströme ITX und IRX.According to another embodiment and an operating mode of the present invention, sensor checks 10 simply the values of the currents I TX and I RX .

Dieser Betriebsmodus, der mit dem oben beschriebenen kombiniert und integriert werden kann, erlaubt es, Fehler, die mit einer abnormalen Bedingung des Containerelements 50 zusammenhängen, erfasst zu werden, insbesondere Fehler in Bezug auf das Öffnen der Klappe 52 des Containerelements 50. Insbesondere, falls die Klappe 52 ohne jedes äußere Licht (z. B. falls sich die Box im Dunkeln befindet) geöffnet ist, gibt es keine optische Kopplung zwischen LED 11 und Foto-Transistor 12, so dass Letzterer kein Licht empfängt und die Feedbackschaltung 15 versucht, das Referenzniveau von IRX wiederherzustellen, indem die LED 11 gezwungen wird, maximal zu emittieren, so dass IRX nahezu 0 ist und ITX sehr hoch ist. Umgekehrt ist ohne die Klappe 52 und bei beleuchteter Umgebung IRX gross und die Feedbackschaltung 15 versucht die LED 11 auszuschalten, um vergeblich zu versuchen, IRX auf den Referenzwert zu bringen; in diesem Fall ist IRX hoch und ITX 0. Die Fehler in Bezug auf die Stellung der Klappe können daher einfach geprüft werden, wenn die Stromwerte IRX und ITX außerhalb bestimmter Referenzintervalle ΔIRX und ΔITX liegen. This mode of operation, which can be combined with and integrated with that described above, allows errors to be made with an abnormal condition of the container element 50 in particular, errors relating to opening the flap 52 of the container element 50 , Especially if the flap 52 without any external light (eg if the box is in the dark), there is no optical coupling between LEDs 11 and photo transistor 12 so that the latter receives no light and the feedback circuit 15 Tried to restore the reference level of I RX by the LED 11 is forced to emit a maximum so that I RX is close to 0 and I TX is very high. Conversely, without the flap 52 and in the illuminated environment I RX large and the feedback circuit 15 tries the LED 11 to turn off in vain to try to bring I RX to the reference value; In this case, I RX is high and I is TX. The faults related to the position of the damper can therefore be easily checked if the current values I RX and I TX are outside certain reference intervals ΔI RX and ΔI TX .

Die oben beschriebenen Referenzwerte IRX_OFF und CTRREF hängen von der Temperatur und von dem Verschleiß der elektronischen Komponenten ab, die den Sensor 10 bilden und können daher gemäß der vorliegenden Erfindung variieren. Diese Variationen sollten keinen Fehler bilden und müssen für die Fehlererkennung gemäß der vorliegenden Erfindung unschädlich gemacht werden durch das Einführen eines geeigneten Filters, bei dem im Fall von „langsamen” Variationen wie Parameterverschiebungen mit der Zeit und/oder Temperatur, die beispielsweise die Berechnung von zeitlichen Durchschnittswerten der entsprechenden Parametern enthalten.The reference values I RX_OFF and CTR REF described above depend on the temperature and wear of the electronic components that make up the sensor 10 form and therefore may vary according to the present invention. These variations should not be made as errors and must be rendered harmless to error detection according to the present invention by introducing a suitable filter which, in the case of "slow" variations such as parameter shifts with time and / or temperature, for example the calculation of time Average values of the corresponding parameters.

Zusätzlich dazu können auch einige abnormale Bedingungen, wie beispielsweise das Vorhandensein von Rauch in dem Containerelement 50 eine steigende Variation des Parameters CTR bewirken, die viel weniger klar und beständig ist als die entsprechende Variation im Fall eines Fehlers durch das Öffnen des Deckels und mehr einem Rauschen entspricht, das entsprechende zufällige Änderungen erzeugt. Auch in diesem Fall muss der Fehler zuverlässig durch das Einführen eines geeigneten Filters erfasst werden für den Fall zufälliger Variationen, beispielsweise die Berechnung zeitlicher Varianzen der entsprechenden Parameter.In addition, there may also be some abnormal conditions, such as the presence of smoke in the container element 50 cause an increasing variation of the parameter CTR, which is much less clear and consistent than the corresponding variation in the case of a lid opening error and more corresponding to noise producing corresponding random changes. Also in this case, the error must be detected reliably by introducing an appropriate filter in case of random variations, for example, the calculation of temporal variances of the corresponding parameters.

Ein, nicht zur Erfindung gehörendes, Verfahren zur Erfassung abnormaler Bedingungen eines Containerelements und des in dem Containerelement enthaltenen Volumens verwendet einen Algorithmus basierend auf den Statistiken von Variablen CTR (mit eingeschaltetem Emitter) und IRX (mit ausgeschaltetem Emitter).A non-inventive method for detecting abnormal conditions of a container element and the volume contained in the container element uses an algorithm based on the statistics of variables CTR (with emitter turned on) and I RX (with emitter off).

Im Detail berechnet der Algorithmus durch abwechselnde An-Phasen mit Aus-Phasen der LED 11 wie beschrieben und Messen der gewünschten Quantitäten jeder Phase, die Standardabweichung und im Allgemeinen den statistischen Trend für eine Ansammlung erfasster Werte, die zu einem bestimmten Bereich gehören, sowohl für die Berechnung der Referenzwerte als auch für die Berechnung der Stromwerte. Falls die Standardabweichung der Stromwerte einen bestimmten Schwellwert σTH, der vorher durch Auswertung typischer Betriebsbedingungen berechnet wurde, ohne und mit abnormalen oder Alarmbedingungen, und mit verschiedenen Werten unter der Bedingung, dass die Emitter-LED eingeschaltet (σTH_ON) oder ausgeschaltet (σTH_OFF) ist – überschreitet, dann wird ein Fehler berichtet.In detail, the algorithm calculates by alternating on phases with off phases of the LED 11 as described and measuring the desired quantities of each phase, the standard deviation and, in general, the statistical trend for a collection of acquired values belonging to a particular range, both for the calculation of the reference values and for the calculation of the current values. If the standard deviation of the current values has a certain threshold value σ TH previously calculated by evaluating typical operating conditions, with and without abnormal or alarm conditions, and with different values under the condition that the emitter LED is on (σ TH_ON ) or off (σ TH_OFF ) - exceeds, then an error is reported.

Wenn Tc die Dauer einer Ein-Phase plus einer Off-Phase ist, beispielsweise der Bereich der Berechnung des Stromwertes TS = NTC, wobei N die Anzahl der verwendeten Proben ist, um die Standardabweichung der Stromwerte zu berechnen, und TM = MTC, wobei M die Anzahl der Proben ist, um den Referenzdurchschnitt zu berechnen, und wobei M sehr viel größer als N ist.For example, when Tc is the duration of an on-phase plus an off-phase, the range of calculating the current value T S = NT C , where N is the number of samples used to calculate the standard deviation of the current values, and T M = MT C , where M is the number of samples to calculate the reference average, and M is much larger than N.

Angenommen, dass die Vorrichtung schon eine Zeit läuft, in der keine Fehler erfasst wurden und dass daher 1 Ein/Aus-Zyklen schon vorüber sind, durchläuft der Algorithmus folgende Schritte:

  • a) LED ein (Zyklus i);
  • b) Messen der Ströme ITX_ON_i und IRX_ON_i und Berechnen von CTRi = IRX_ON_i/ITX_ON_i
  • c) Aktualisieren des Mittelwerts (CTRREF_i) mit den letzten M-Proben:
    Figure DE212014000258U1_0002
  • d) Berechnen der entsprechenden Stromstandardabweichung σON_ACT_i der Ansammlung von N Proben: CTRi, CTRi-1, ..., CTRi-N: (für denselben Zweck ist es möglich, die Standardabweichung anstelle der entsprechenden Standardabweichung zu berechnen);
    Figure DE212014000258U1_0003
  • e) falls σON_ACT_i > ΣON_TH gibt es einen Fehler, anderenfalls fahre mit dem nächsten Schritt fort;
  • f) LED aus;
  • g) Messen von IRX_OFF_i;
  • h) Aktualisieren des Mittelwertes von IRX_OFF_AV mit den letzten M Proben;
    Figure DE212014000258U1_0004
  • i) Berechnen der Standardabweichung σOFF_ACT der Ansammlung von N Proben: IRX_OFF_i, IRX_OFF_i-1, ..., IRX_OFF_i-N: (für denselben Zweck ist es möglich, die Standardabweichung anstelle der entsprechenden Standardabweichung zu berechnen);
    Figure DE212014000258U1_0005
Assuming that the device is already running for a time in which no errors have been detected and therefore 1 on / off cycles are already over, the algorithm goes through the following steps:
  • a) LED on (cycle i);
  • b) Measuring the currents I TX_ON_i and I RX_ON_i and calculating CTRi = I RX_ON_i / I TX_ON_i
  • c) Updating the mean value (CTR REF_i ) with the last M samples:
    Figure DE212014000258U1_0002
  • d) calculating the corresponding current standard deviation σ ON_ACT_i of the collection of N samples: CTR i , CTR i-1 , ..., CTR iN : (for the same purpose it is possible to calculate the standard deviation instead of the corresponding standard deviation);
    Figure DE212014000258U1_0003
  • e) if σ ON_ACT_i > Σ ON_TH there is an error, otherwise proceed to the next step;
  • f) LED off;
  • g) measuring I RX_OFF_i ;
  • h) updating the mean of I RX_OFF_AV with the last M samples;
    Figure DE212014000258U1_0004
  • i) calculating the standard deviation σ OFF_ACT of the collection of N samples: I RX_OFF_i , I RX_OFF_i-1 , ..., I RX_OFF_i-N : (for the same purpose it is possible to calculate the standard deviation instead of the corresponding standard deviation);
    Figure DE212014000258U1_0005

Falls σOFF_ACT_i > ΣOFF_TH gibt es einen Fehler, anderenfalls gehe zurück zu Schritt a), nachdem der Index von i auf i + 1 erhöht wurde.If σ OFF_ACT_i > Σ OFF_TH there is an error, otherwise go back to step a) after the index has been increased from i to i + 1.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung abnormaler Bedingungen eines Containerelements 50 und des Volumens V, das durch das Containerelement 50 definiert wird, ist in dem Ablaufdiagramm der beiliegenden 5 dargestellt, wobei:
die Blöcke 701 bis 705 die Initialisierungsphase der Verarbeitungseinheit 14 darstellen, in denen die Werte von IRX und ITX gesampelt werden 702, mit geeigneten Werten oder Referenzbereichen verglichen werden 703, um zu verifizieren, dass der Sensor korrekt installiert ist und nicht fehlerhaft ist. Falls ein Fehler entdeckt wurde, wie beispielsweise falls die Werte von IRX und ITX für eine bestimmte Anzahl untereinander außerhalb der Referenzbereiche liegt, wird die Resetbedingung 704 aktiviert und der Algorithmus blockiert, und die Erfassung eines Fehlers angezeigt. Falls der obere Fehler nicht erfasst wird, werden die anfänglichen referenzstatistischen Parameter berechnet 705, um in dem nächsten Erfassungsschritt Vergleiche machen zu können.Another embodiment of the method for detecting abnormal conditions of a container element 50 and the volume V passing through the container element 50 is defined in the flow chart of the accompanying 5 shown, wherein:
the blocks 701 to 705 the initialization phase of the processing unit 14 in which the values of I RX and I TX are sampled 702 , are compared with appropriate values or reference ranges 703 to verify that the sensor is installed correctly and is not faulty. If an error has been detected, such as if the values of I RX and I TX are outside the reference ranges for a certain number of each other, the reset condition becomes 704 enabled and the algorithm blocks, and the detection of an error is displayed. If the upper error is not detected, the initial reference statistical parameters are calculated 705 to be able to make comparisons in the next acquisition step.

Die Blöcke 706 und 709 entsprechen dem aktuellen Erfassungsschritt, in dem die Verarbeitungseinheit 14 die Aktivierung und Deaktivierung der LED 11 steuert, die Werte der Ströme ITX_ON_i, IRX_ON_i, 706 und IRX_OFF_i 709, misst, die Parameter CTRi, CTRREF_i 706, IRX_Off_AV 709 und die Standardabweichungen σON_ACT_i 706 und σOFF_ACT_i 709 berechnet.The blocks 706 and 709 correspond to the current acquisition step in which the processing unit 14 the activation and deactivation of the LED 11 controls the values of the currents I TX_ON_i , I RX_ON_i , 706 and I RX_OFF_i 709 , measures the parameters CTRi, CTR REF_i 706 , I RX_Off_AV 709 and the standard deviations σ ON_ACT_i 706 and σ OFF_ACT_i 709 calculated.

Schließlich entsprechen die Blöcke 707, 708, 710 und 711 dem Schutz-Schritt, der durch die Verarbeitungseinheit 14 implementiert ist, in dem, falls ein Fehler des Elements 50 oder in dem Containerelement 50 erfasst wird, der Fehler berichtet wird und geeignete Maßnahmen unternommen werden. In diesem Schritt werden die Werte, die während des LED-Ein-Schritts 707, 708 und in dem LED-Aus-Schritt 710, 711 mit den vorher berechneten entsprechenden Referenzwerten verglichen.Finally, the blocks match 707 . 708 . 710 and 711 the protection step, by the processing unit 14 is implemented, in which, if an error of the element 50 or in the container element 50 the error is reported and appropriate action is taken. In this step, the values that are during the LED on step 707 . 708 and in the LED off step 710 . 711 compared with the previously calculated corresponding reference values.

Falls Fehler erfasst werden, führt der beschriebene Algorithmus den Zyklus aus, der die Wiederholung der Aktionen der Blöcke 706 bis 711 bewirkt. Falls Fehler erfasst werden, werden sie berichtet 712 und ein Alarm wird zusammen mit dem Reset 704 von dem Algorithmus bereitgestellt.If errors are detected, the described algorithm executes the cycle that repeats the actions of the blocks 706 to 711 causes. If errors are detected, they will be reported 712 and an alarm will come along with the reset 704 provided by the algorithm.

Noch detaillierter entspricht Block 701 dem anfänglichen Leseblock, von dem ab der Ablauf beginnt. Dann geht es weiter zu Block 702, in dem die Werte der Ströme ITX (als Eingabe an die LED 11) und IRX (als Ausgang des Foto-Transistors 12) gesampelt werden. Als Ausgang von Block 702 kommt als Nächstes der Testblock 703, in dem geprüft wird, ob die Werte von ITX und IRX etwa einem Wert entsprechen oder innerhalb eines vorher festgelegten Referenzbereichs liegen, um festzustellen, ob der Sensor korrekt installiert war. Falls nicht, folgt durch Verfolgen des NO-Astes des Ausgangs von Testblock 703 als Nächstes der Block 704, in dem eine abnormale Bedingung angezeigt wird und der Algorithmus zurückgesetzt wird.Even more detailed is Block 701 the initial read block from which the expiration begins. Then it goes on to block 702 In which the values of the currents I TX (as input to the LED 11 ) and I RX (as the output of the photo transistor 12 ) are sampled. As an exit from block 702 Next comes the test block 703 in which it is checked if the values of I TX and I RX are approximately equal to or within a predetermined reference range to determine if the sensor was installed correctly. If not, follow by tracing the NO branch of the output of the test block 703 next the block 704 in which an abnormal condition is displayed and the algorithm is reset.

Falls dem so ist, das heißt die Werte von ITX und IRX entsprechen etwa einem vorher festgelegten Wert, wird der JA-Ast in der Ausgabe von Block 703 verfolgt. Als Nächstes kommt Block 705, bei dem die anfangsreferenzstatistischen Parameter berechnet werden, um in dem nächsten Erfassungsschritt Vergleiche zu machen.If so, that is, the values of I TX and I RX correspond approximately to a predetermined value, the YES branch in the output of Block 703 tracked. Next is Block 705 in which the initial reference statistical parameters are calculated to make comparisons in the next acquisition step.

Als Nächstes kommt Modul 706, bei dem die LED 11 angeschaltet bleibt, der Stromwert von CTR, CTRi berechnet wird, der Referenzwert CTRREF auf Basis der letzten M Proben aktualisiert wird, die Standardabweichung σON_ACT einer Vielzahl von N Proben CTR berechnet wird. Danach wird in Testblock 707 geprüft, ob mehr als drei Proben (setzbarer Wert abhängig von den Umständen) von ITX und IRX nicht in etwa einem vorher festgelegten Wert entsprechen. Falls dem so ist wird dem JA-Ast am Ausgang von Block 707 gefolgt bis zu Block 712, in dem die Verarbeitungseinheit eine Fehlfunktion anzeigt. Falls nicht, wird der NEIN-Ast am Ausgang von Block 707 verfolgt, um zu dem Testblock 708 zu kommen, bei dem bestimmt wird, ob die Standardabweichung σON_ACT der Vielzahl N der Proben des Verhältnisses CTR wie an Block 706 berechnet größer ist als die Referenzstandardabweichung σON_TH. Falls dem so ist wird der JA-Ast am Ausgang von Block 708 verfolgt, der zu Block 712 führt, in dem die Prozesseinheit eine Fehlfunktion anzeigt. Falls nicht, wird am Ausgang von Testblock 708 in Block 709, in dem LED 11 ausgeschaltet bleibt, der Stromwert von IRX, IRX_OFF_i berechnet, der Referenzwert RX_OFF_AV auf Basis der letzten M Proben aktualisiert, die Standardabweichung σOFF_ACT_ einer Vielzahl an N Proben des Stroms IRX berechnet. Danach wird in Testblock 710 geprüft, ob mehr als drei Proben (der Wert wird entsprechend der Umstände gesetzt) von IRX nicht etwa dem vorher festgelegten Wert entsprechen. Falls dem so ist, wird am Ausgang von Block 710 der JA-Ast verfolgt zu Block 712, in dem die Verarbeitungseinheit eine Fehlfunktion anzeigt. Falls dem nicht so ist, wird der NEIN-Ast am Ausgang von Block 710 verfolgt, um zu dem Testblock 711 zu gelangen, bei dem ermittelt wird, ob die Standardabweichung σOFF_ACT einer Vielzahl an N Proben des Verhältnisses CTR berechnet bei Block 709 größer ist als der Referenzstandardabweichungswert σOFF_TH. Falls dem so ist wird am Ausgang von Block 711 der JA-Ast verfolgt bis zu Block 712, in dem die Verarbeitungseinheit eine Fehlfunktion anzeigt. Falls dem nicht so ist, geht am Testblock 711 die Prozedur zurück zu Block 706, um die beschriebene Überprüfung neu zu beginnen.Next comes module 706 in which the LED 11 remains switched on, the current value of CTR, CTRi is calculated, the reference value CTR REF is updated on the basis of the last M samples, the standard deviation σ ON_ACT of a plurality of N samples CTR is calculated. After that, in test block 707 Checks that more than three samples (settable value depending on the circumstances) of I TX and I RX are not close to a predetermined value. If so, the YES branch will be at the output of block 707 followed up to block 712 in which the processing unit indicates a malfunction. If not, the NO branch will be at the output of block 707 tracked to the test block 708 in which it is determined whether the standard deviation σ ON_ACT of the plurality N of the samples of the ratio CTR as in Block 706 calculated is greater than the reference standard deviation σ ON_TH . If so, the YES branch will be at the output of block 708 tracked to block 712 results in the process unit indicating a malfunction. If not, will be at the output of test block 708 in block 709 in which LED 11 remains off, the current value of I RX , I RX_OFF_i is calculated, the reference value RX_OFF_AV is updated on the basis of the last M samples, the standard deviation σ OFF_ACT_ of a plurality of N samples of the current I RX is calculated. After that, in test block 710 Checked that more than three samples (the value is set according to the circumstances) of I RX do not correspond to the predetermined value. If so, will be at the output of block 710 the YES branch is tracking to block 712 in which the processing unit indicates a malfunction. If not, the NO branch will be at the output of block 710 tracked to the test block 711 in which it is determined whether the standard deviation σ OFF_ACT of a plurality of N samples of the ratio CTR is calculated at block 709 is greater than the reference standard deviation value σ OFF_TH . If so, will be at the output of block 711 the YES branch tracks up to block 712 in which the processing unit indicates a malfunction. If that is not the case, go to the test block 711 the procedure back to block 706 to restart the described review.

Claims (11)

Sensor (10) für abnormale Bedingungen eines Containerelements (50) und dem Volumen (V) in dem Containerelement, wobei der Sensor umfasst: Emittermittel (11), konfiguriert um einen ersten Lichtstrahl (13), geeignet um sich in dem Volumen (V) auszubreiten, zu erzeugen; Empfängermittel (12), geeignet um einen zweiten Lichtstrahl der wenigstens einer des genannten ersten Lichtstrahls (13) nach dessen Ausbreitung und einem weiteren Lichtstrahl, der in dem genannten Volumen (V) ist, zu empfangen; eine Verarbeitungseinheit (14), die mit den Emittermitteln (11) und den Empfängermitteln (12) verbunden ist und geeignet ist, um abnormale Bedingungen des Containerelements und/oder innerhalb des Volumens (V) in dem genannten Containerelement basierend auf der Analyse des zweiten Lichtstrahls zu detektieren.Sensor ( 10 ) for abnormal conditions of a container element ( 50 ) and the volume (V) in the container element, the sensor comprising: emitter means ( 11 ), configured around a first light beam ( 13 ) capable of propagating in the volume (V); Receiver means ( 12 ) suitable for a second light beam of the at least one of said first light beam ( 13 ) after its propagation and another light beam which is in said volume (V); a processing unit ( 14 ) associated with the emitter agents ( 11 ) and the recipients ( 12 ) and is adapted to detect abnormal conditions of the container element and / or within the volume (V) in said container element based on the analysis of the second light beam. Sensor gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Emittermittel (11) konfiguriert sind, um einen Lichtstrahl (13) zu erzeugen, der geeignet ist, um sich innerhalb des Volumens (V) auszubreiten und geeignet, um an wenigstens einer Oberfläche gegenüber der Emittermittel (11) reflektiert zu werden.Sensor according to claim 1, wherein said emitter means ( 11 ) are configured to receive a light beam ( 13 ) capable of propagating within the volume (V) and adapted to be disposed on at least one surface opposite the emitter means (12). 11 ) to be reflected. Sensor (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Emittermittel (11) und die Empfängermittel (12) derart innerhalb des Containerelements angeordnet sind, so dass die genannte Oberfläche einen Teil der inneren Wand des Containerelements (50) oder des Deckels (52), der mit dem Containerelement (50) verbunden ist, enthält.Sensor ( 10 ) according to claim 2, wherein the emitter means ( 11 ) and the receiver means ( 12 ) are arranged within the container element such that said surface forms part of the inner wall of the container element ( 50 ) or the lid ( 52 ) connected to the container element ( 50 ). Sensor (10) gemäß einem oder mehrerer der voransehenden Ansprüche, wobei die genannten Emittermittel (11) wenigstens eine LED enthalten und die genannten Empfängermittel (12) wenigstens eine Fotodiode oder einen Foto-Transistor enthalten.Sensor ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, wherein said emitter means ( 11 ) contain at least one LED and the said receiver means ( 12 ) contain at least one photodiode or a photo-transistor. Sensor gemäß Anspruch 4, wobei die Verarbeitungseinheit (14) einen Komparator enthält, geeignet um IRX, der von dem Empfängermitteln (12) in Antwort an das Empfangen des Lichtstrahls (13) mit einem Referenzwert oder einem Bereich an Referenzwerten zu vergleichen.Sensor according to claim 4, wherein the processing unit ( 14 ) contains a comparator, suitable for I RX , supplied by the receiver means ( 12 ) in response to receiving the light beam ( 13 ) with a reference value or a range of reference values. Sensor (10) gemäß einem oder mehrerer der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Feedbackblock (15) verbunden mit den Emittermitteln (11) und mit den Empfängermitteln (12) und geeignet, um die Intensität des ersten Lichtstrahls (13), der durch die Emittermittel (11) erzeugt wurde, anzupassen, so dass der zweite Lichtstrahl, der von den Empfängermitteln (12) empfangen wird, eine vorher festgelegte Intensität aufweist, und einen Komparator, geeignet um den Treiberstrom (ITX) der Emittermittel (11) mit einem Referenzwert oder einem Bereich an Referenzwerten zu vergleichen.Sensor ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, comprising a feedback block ( 15 ) connected to the emitter means ( 11 ) and the recipients ( 12 ) and suitable for determining the intensity of the first light beam ( 13 ) emitted by the emitter means ( 11 ), so that the second light beam emitted by the receiver means ( 12 ), a predetermined intensity and a comparator suitable for the drive current (I TX ) of the emitter means ( 11 ) with a reference value or a range of reference values. Sensor (10) gemäß einem oder mehrerer der vorangehenden Ansprüche, wobei die Emittermittel (11) selektiv konfigurierbar sind zwischen einer ersten Betriebsbedingung, in der die Emittermittel (11) einen ersten Lichtstrahl (13) erzeugen, und einer zweiten Betriebsbedingung, in der die Emittermittel (11) deaktiviert sind und die Prozessoreinheit (14) außerdem Schaltmittel aufweist, die geeignet sind, um die Emittermittel (11) zwischen den ersten und zweiten Betriebsbedingungen umzuschalten.Sensor ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, wherein the emitter means ( 11 ) are selectively configurable between a first operating condition in which the emitter means ( 11 ) a first light beam ( 13 ) and a second operating condition in which the emitter means ( 11 ) are disabled and the processor unit ( 14 ) also has switching means which are suitable for switching the emitter means ( 11 ) to switch between the first and second operating conditions. Sensor (10) gemäß Anspruch 7, wobei die Prozessoreinheit (14) außerdem geeignet ist, zum: Lesen der Stromwerte des Stroms (IRX), der von den Empfängermitteln (12) ausgegeben wurde und des Treiberstroms (ITX) der Emittermittel (11), Berechnen des Wertes von Parameter CTR = IRX/ITX, Vergleichen von wenigstens einem der Werte von IRX, ITX und CTR mit den Referenzwerten.Sensor ( 10 ) according to claim 7, wherein the processor unit ( 14 ) is also suitable for: reading the current values of the current (I RX ) received by the receiver means ( 12 ) and the drive current (I TX ) of the emitter means ( 11 ), Calculating the value of parameter CTR = I RX / I TX , comparing at least one of the values of I RX , I TX and CTR with the reference values. Sensor (10) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Verarbeitungseinheit (14) außerdem geeignet ist, zum: Berechnen der Standardabweichung (σON_ACT_i) der Werte des Parameters CTR, die während der ersten Betriebsbedingung in einem ersten Zeitintervall erfasst wurden, Berechnen der Standardabweichung (σOFF_ACT_i) der Werte des Stroms (RX), die während der zweiten Betriebsbedingung innerhalb eines zweiten Zeitintervalls erfasst wurden, Vergleichen der berechneten Werte der Standardabweichung der Werte des Parameters CTR (σON_ACT_i) und der Standardabweichung der Werte des Stroms (IRX) (σOFF_ACT_i) mit den Referenzwerten (σON_TH, σOFF_TH).Sensor ( 10 ) according to one or more of claims 7 to 8, wherein the processing unit ( 14 ) is also suitable for: calculating the standard deviation (σ ON_ACT_i ) of the values of the parameter CTR acquired during the first operating condition in a first time interval, calculating the standard deviation (σ OFF_ACT_i ) of the values of the current ( RX ) obtained during the Second operating condition were detected within a second time interval, comparing the calculated values of the standard deviation of the values of the parameter CTR (σ ON_ACT_i ) and the standard deviation of the values of the current (I RX ) (σ OFF_ACT_i ) with the reference values (σ ON_TH , σ OFF_TH ). Containerelement (50) mit einem Sensor zur Erfassung abnormaler Bedingungen gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 9.Container element ( 50 ) with a sensor for detecting abnormal conditions according to one or more of claims 1 to 9. Inverter mit einem Containerelement (50) mit einem Sensor zur Erfassung abnormaler Bedingungen gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 9.Inverter with a container element ( 50 ) with a sensor for detecting abnormal conditions according to one or more of claims 1 to 9.
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