DE4019059A1 - Vorrichtung zum ein- und ausschalten einer last - Google Patents

Vorrichtung zum ein- und ausschalten einer last

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten wenigstens einer Last.
In vielen Bereichen der Elektronik, insbesondere bei batteriebe­ triebenen Systemen, ist es aus Gründen der Energiebilanz erforder­ lich im inaktiven Zustand einen Ruhebetrieb einzuleiten. Dabei bleibt nur noch der Teil der elektronischen Komponenten mit elek­ trischer Energie versorgt, der für das Aufwecken des Systems erfor­ derlich ist. Alle anderen Komponenten werden von der Energiever­ sorgung getrennt.
Eine allgemein bekannte Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Last ist bei Geräten der Unterhaltungselektronik vorgesehen. Ver­ schiedene Geräte sind beispielsweise über eine Infrarot-Fernbe­ dienung von einem sogenannten Standby-Betrieb heraus einschaltbar. Neben der Versorgung von einzelnen Komponenten mit elektrischer Energie, beispielsweise von Speichereinheiten zum Erhalten des Dateninhalts, muß die Infrarot-Empfangsanlage ständig mit Energie versorgt werden.
Aus der DE-PS 29 11 998 ist eine Stromversorgung für einen Mikro­ prozessor bekannt, der elektrische Einrichtungen, insbesondere eines Kraftfahrzeugs steuert. Zwischen der Energiequelle und dem Mikro­ prozessor ist ein steuerbarer Schalter zur Unterbrechung der Strom­ versorgung angeordnet, der durch kurzzeitig anliegende externe Steuersignale, beispielsweise solche, die in einer Alarmanlage oder in einer Zentralverriegelungsanlage in Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, in den stromleitenden Zustand versetzt wird und über einen Ausgang des Mikroprozessors solange im stromleitenden Zustand ge­ halten wird, bis der durch das exterene Steuersignal ausgelöste Programmablauf beendet ist. Bei der bekannten Stromversorgung werden außer der Stromversorgungsleitung für den Mikroprozessor wenigstens eine weitere Steuerleitung zum Schließen des steuerbaren Schalters benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten wenigstens einer Last anzugeben, die den er­ forderliche Ruhestrom bei abgeschalteter Last minimiert und die mit einfachen Mitteln realisierbar ist.
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß über die Stromversorgungsleitung der Last gleichzeitig die Information zum Betätigen des Leistungsschalters geführt wird. Ein weiterer wesent­ licher Vorteil liegt darin, daß die Stromversorgungsleitung im Ruhe­ zustand der Last hochohmig mit der Energiequelle verbunden ist. Im Falle eines Kurzschlußes fließt nur ein geringer Kurzschlußstrom. Dieser Vorteil kommt insbesondere zum Tragen, wenn die erfindungsge­ mäße Vorrichtung als Teil eines Multiplexsystems mit mehreren unab­ hängigen Lasten vorgesehen ist, das beispielsweise in einem Kraft­ fahrzeug Verwendung findet.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung ergeben sich aus Unteransprüchen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist durch eine der Last zugeordneten signalverarbeitenden Anordnung gegeben, die auch im abgeschalteten Zustand eine geringe Ruhestromaufnahme aufweist. Dieser Ruhestrom kann beispielsweise zum Aufrechterhalten von Daten in einem Speicher vorgesehen sein. Der parallel zum Leistungsschalter liegende Widerstand ist in diesem Fall derart festzulegen, daß über die Stromversorgungsleitung der benötigte Ruhestrom fließen kann.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch einen wenigstens zur Last parallel schaltbaren Widerstand und/oder Kondensator gegeben. Ein zumindest kurzzeitiges Parallelschalten des Widerstandes und/oder des Kondensators hat an dem zum Leistungsschalter parallelgeschalteten Widerstand und/oder Kondensator wenigstens kurzzeitig einen Spannungsabfall zur Folge, der vom Vergleicher detektierbar ist. Mit dieser Maßnahme kann der auftretende Spannungsabfall auf einen bestimmten Wert festgelegt werden.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft die Verwendung eines Stromsensors, der den zu wenigstens einer Last fließende Strom erfaßt. Sein Ausgangssignal ist als Abschaltsignal für den Leistungsschalter vorgesehen und kann deshalb der Steueran­ ordnung für den Leistungsschalter zugeleitet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der er­ findungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus weiteren Unteran­ sprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.
Zeichnung
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Ein- und Ausschalten wenigstens einer Last.
Die Figur zeigt eine Energiequelle 10, die über einen Leistungs­ schalter 11 mit einer Stromversorgungsleitung 12 verbindbar ist. Die Stromversorgungsleitung 12 führt zu einem ersten Schalter 13, der einer ersten Last 14 zugeordnet ist und zu einem zweiten Schalter 15, der einer zweiten Last 16 zugeordnet ist. Der erste Lastschalter 13 ist von einer Vorrichtung 17 betätigbar. Der zweite Lastschalter 15 ist von einer signalverarbeitenden Anordnung 17 betätigbar, die ebenfalls an der Stromversorgungsleitung 12 angeschlossen ist. Die Anordnung 18 ist ferner mit einer Datenleitung 19, mit einem Weck­ schalter 20 sowie mit eine Ausschalter 21 verbunden. Die beiden Schalter 20, 21 sowie die beiden Lasten 14, 16 und die Energiequelle 10 sind an eine Masse 30 geschaltet. Der Weckschalter 20 ist ferner an einem Widerstand 22 und/oder Kondensator 23 angeschlossen, der an der Leitung 12 liegt.
Der Leistungsschalter 11 ist in einem Schaltgerät 24 angeordnet, das ferner einen Vergleicher 25, eine Steueranordnung 26, einen Strom­ sensor 27 sowie einen zum Leistungsschalter 11 parallelgeschalteten Widerstand 28 und/oder Kondensator 29 enthält. Der Vergleicher 25 detektiert eine am Leistungsschalter 11 auftretende Spannungsdif­ ferenz und gibt ein Ausgangssignal an die Steueranordnung 26 ab, die den Leistungsschalter 11 betätigt. Die Steueranordnung 26 kann weiterhin an der Datenleitung 19 angeschlossen sein und erhält das vom Stromsensor 27 abgegebene Signal zugeleitet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Das Schaltgerät 24, das räumlich getrennt von der oder den Lasten 14, 16 angeordnet ist, hat die Aufgabe, die Stromversorgungsleitung 12 mit der Energiequelle 10 bei einem Strombedarf wenigstens einer Last 14, 16 zu verbinden. Während dem Ruhezustand bei geöffnetem Leistungsschalter 11 ist die Stromversorgungsleitung 12 über den parallel zum Leistungsschalter 11 geschalteten Widerstand 28 mit der Energiequelle 10 verbunden. Die elektrische Spannung auf der Strom­ versorgungsleitung 12 entspricht wenigstens näherungsweise der Spannung der Energiequelle 10. Der genaue Wert hängt von dem im Widerstand 28 fließenden Ruhestrom ab. Der Widerstand 28 wird des­ halb im folgenden als Ruhestrom-Widerstand 28 bezeichnet. Der Ver­ gleicher 25 vergleicht die Spannung an der Energiequelle 10 mit der an der Stromversorgungsleitung 12 abgreifbaren Spannung. Im Ruhezu­ stand gibt der Vergleicher 25 kein Signal ab.
Die Stromversorgungsleitung 12 kann beispielsweise Teil eines Multiplexsystems mit mehreren Verbrauchern 14, 16 sein, die ihre Energie über die Leitung 12 beziehen. Das Multiplexsystem findet beispielsweise Anwendung im Kraftfahrzeug. Im Ruhezustand ist die Leitung 12 nur über den Widerstand 28 und/oder Kondensator 29 mit der Energiequelle 10 verbunden, so daß im Falle eines Kurzschlusses der Leitung 12 mit Masse 30 nur ein geringer Kurzschlußstrom fließen kann.
Der aktive Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch ein wenigstens kurzzeitiges Betätigen des ersten Lastschalters 13 mit der Betätigungsvorrichtung 17 oder des zweiten Lastschalters 15 mit der Anordnung 18 herstellbar. Das Schließen wenigstens eines Last­ schalters 13, 14 bewirkt eine Absenkung des Potentials auf der Stromversorgungsleitung 12, weil der Innenwiderstand der Last 14, 16 erheblich niedriger liegt als der Widerstand des Ruhewiderstands 28. Dieser Spannungsabfall detektiert der Vergleicher 25 und gibt daraufhin an die Steueranordnung 26 ein Signal ab, die den Leistungsschalter 11 einschaltet. Die Last 14, 16 ist somit un­ mittelbar mit der Energiequelle 10 verbunden.
Die Innenwiderstände der Lasten 14, 16 können sehr unterschiedlich sein. Deshalb ist der Widerstand 22 vorgesehen, der mit dem Schalter 20 an Masse 30 schaltbar ist. Der Widerstand 22 bildet mit dem Ruhe­ strom-Widerstand 28 einen Spannungsteiler mit definiertem Teilver­ hältnis, das zu einer produzierbaren Potentialabsenkung auf der Stromversorgungsleitung 12 bei Betätigen des Weckschalters 20 führt.
Die Ausgestaltung des Ruhestrom-Widerstands 28 und des Widerstands 22 als ohmsche Widerstände ist bei einer Gleichspannungs-Stromver­ sorgung vorgesehen. Der dem Widerstand 22 parallel geschaltete Kon­ densator 23 erhöht wenigstens kurzzeitig die Spannungsabsenkung beim Betätigen des Weckschalters 20 auf der Stromversorgungsleitung 12. Die Parallelschaltung des Kondensators 23 ermöglicht es, den Wider­ standswert des Widerstands 22 höher zu wählen. Diese Maßnahme redu­ ziert die im Widerstand 22 auftretende Verlustleistung, die bei ge­ schlossenem Leistungsschalter 11 und zusätzlich betätigtem Weck­ schalter 20 auftritt. In einer wechselspannungsversorgten Vor­ richtung können die Widerstände 28, 22, vorzugsweise der Widerstand 22 entfallen. Als Spannungsteiler reicht dann der kapazitive Teiler aus, der die Kondensatoren 29 und 23 enthält. Es kann hier zweck­ maßig sein, den Ruhestrom-Widerstand 28 dennoch vorzusehen, damit die Leitung 12 potentialmäßig an die Vorrichtung gebunden bleibt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Bereitstellung einer Ruhestromversorgung, die beispielsweise in der signalverarbeitenden Anordnung 18 auch im Ruhezustand der Vor­ richtung gegebenenfalls erforderlich ist. Eine Ruhestromversorgung ist beispielsweise für den Datenerhalt in Speicheranordnungen er­ forderlich. Die anderen, nicht benötigten Komponenten der signalver­ arbeitenden Anordnung 18 werden im Ruhezustand abgeschaltet. Der Ruhestrom fließt über den Ruhestromwiderstand 28, an dem ein geringer Spannungsabfall auftritt. Der maximal auftretende Spannungsabfall ist derart festgelegt, daß der Vergleicher 25 kein Signal abgibt.
Der aktive Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem der Leistungsschalter 11 geschlossen ist, ist auf unterschiedliche Arten beendbar. Beispielsweise ist ein Stromsensor 27 vorgesehen, der den durch wenigstens eine eingeschaltete Last 14, 16 fließende Strom erfaßt. Das Abschalten der Last 14, 16 erfolgt durch die Betäti­ gungsvorrichtung 17 oder durch die Anordnung 18. Die Anordnung 18 veranlaßt das Öffnen des zweiten Lastschalters 15 beispielsweise in Abhängigkeit von den auf der Datenleitung 19 zur Anordnung 18 über­ tragenen Daten, die von einem in der Figur nicht gezeigten Steuer­ gerät generiert werden. Weiterhin kann beispielsweise der Aus­ schalter 21 vorgesehen sein, der an die Anordnung 18 unmittelbar ein Ausschaltsignal abgibt. Ferner ist es möglich, sowohl im Schaltgerät 24 als auch bei der Anordnung 18 einen Zeitgeber einzusetzen, der nach einer vorgebbaren Zeit die Abschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranlaßt. Ein der Anordnung 18 zugeordneter Zeitgeber veranlaßt das Öffnen des zweiten Lastschalters 15, während ein dem Schaltgerät zugeordneter Zeitgeber das Öffnen des Leistungsschalters 11 veranlaßt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten wenigstens einer Last (14, 16), die über einen Schalter (13, 15) mit einer Stromversorgungs­ leitung (12) verbindbar ist, mit einem Schaltgerät (24), das einen Leistungsschalter (11) zum Verbinden der Stromversorgungsleitung (12) mit einer Energiequelle (10) enthält, dem ein Widerstand (28) und/oder ein Kondensator (29) parallel geschaltet ist, das Mittel (25) zum Vergleich der am Leistungsschalter (11) liegenden Poten­ tiale enthält und das eine Steueranordnung (26) zum Betätigen des Leistungsschalters (11) in Abhängigkeit von dem von den Vergleichs­ mitteln (25) abgegebenen Einschaltsignal und einem Abschaltsignal enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer der Last (16) zugeordneten signalverarbeitenden Anordnung (18), die wenigstens an der Stromver­ sorgungsleitung (12) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zumindest ein zum Lastschalter (15) parallelschaltbarer Widerstand (22) und/oder Kondensator (23) vorgesehen ist, wobei ein Anschluß des Last­ schalters (15) und des Widerstandes und/oder des Kondensators (23) an der Stromversorgungsleitung (12) anschließbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die signal­ verarbeitende Anordnung (18) den Lastschalter (15) betätigt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Strom­ sensor (27) zum Detektieren des durch wenigstens eine Last (14, 16) fließenden Stroms, dessen Ausgangssignal zum Öffnen des Leistungs­ schalters (11) verwendet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Daten­ leitung (19), an die wenigstens die signalverarbeitende Anordnung (18) und ein Steuergerät angeschlossen sind, und die Anordnung (18) den Lastschalter (15) in Abhängigkeit von den an die Anordnung (18) übertragenen Daten öffnet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Daten­ leitung (19), an die wenigstens die Steueranordnung (26) und ein Steuergerät angeschlossen sind, und die Steueranordnung (26) den Leistungsschalter (11) in Abhängigkeit von den an die Steueran­ ordnung (26) übertragenen Daten öffnet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem dem Schaltgerät (24) zugeordneten Zeitgeber, der nach Ablauf einer vor­ gebbaren Zeit das Öffnen des Leistungsschalters (11) veranlaßt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem der signalverarbeitenden Anordnung (18) zugeordneten Zeitgeber, der nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit das Öffnen des Lastschalters (15) veranlaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem der signalverarbeitenden Anordnung (18) zugeordneten Schalter (21), dessen Betätigung das Öffnen des Lastschalters (15) veranlaßt.
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