DE4135455C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach dem Oberbegriff des Hauptanspru­ ches.

Elektronisch gesteuerte Schaltrelais können als Zeit-, Meß- und Überwachungsrelais ausgebildet sein. Zeitrelais werden beispielsweise in Steuerungen oder dergleichen für die unterschiedlichsten Schaltvorgän­ ge verwendet. Das elektronische Zeitrelais kann dabei als Mehrfunktionsgerät oder als Monofunktionsgerät ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Mehrfunk­ tionsgerät als ansprechverzögertes oder rückfallver­ zögertes Relais, als Einschaltwischer oder Taktgeber arbeiten. Darüber hinaus weist ein elektronisches Zeitrelais nach dem Stand der Technik unterschiedli­ che Zeitbereiche und unterschiedliche einstellbare Endzeiten auf.

Ein elektronisch gesteuertes Schaltrelais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird von der Anmelderin als digitales Zeitrelais her­ gestellt, wird die vorwählbare Zeit mit Ko­ dierschaltern eingestellt wird. Die ablaufende Zeit wird von einer digitalen Ziffernanzeige angezeigt, wobei die Zeit von der mit den Kodierschaltern voreinge­ stellten und gegebenenfalls auch von diesen angezeig­ ten Zeit entsprechend einem Zähler abwärts gezählt wird, bis sie die Zeit Null erreicht, bei der ein Signal abgegeben wird. Die Kodierschalter, die sehr genaue Vorgaben in digitaler Weise zur Verfügung stellen, sind teuer, so daß sie die Kosten eines elektronischen Zeitrelais merkbar beeinflussen.

In der Zeitschrift "elektro-anzeiger" 44. Jg. Nr. 1 25/1/91, S. 18, "Relais für unzählige Anwendungsfäl­ le", ist ein Relais dargestellt, bei dem für die Ein­ stellung der Zeiten eine Skala vorgesehen ist, auf der mittels eines drehbaren Zeigers die gewünschte Zeit gewählt werden kann. Dabei wird möglicherweise ein Potentiometer als Einstellelement verwendet. Eine digitale Anzeige, die aus zehn Anzeigelämpchen be­ steht, zeigt prozentual an, wieviel Zeit abgelaufen ist. Ein Potentiometer ist kostengünstig, aber es ermöglicht nur eine ungenaue Einstellung und weist Linearitäts- und Drehwinkelfehler auf, die kompen­ siert werden müssen. Darüber hinaus kann über die digitale Anzeige nicht die wirkliche ablaufende oder verbleibende Zeit erkannt werden.

Bei vielen Anwendungsfällen von Zeitrelais ist es erwünscht, daß die ablaufende Zeit bzw. die noch ver­ bleibende Zeit auf einen Blick erkennbar und erfaßbar sein soll, um einzuschätzen, ob noch Handgriffe oder andere Tätigkeiten durchgeführt werden können. Viele Anwender wünschen aus diesem Grunde eine analoge An­ zeige, die eine schnelle Erfassung der noch verbleibenden Zeit ermög­ licht. Entsprechende Wünsche gelten für andere elek­ tronisch gesteuerte Schaltrelais.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elek­ tronisch gesteuertes Schaltrelais zu schaffen, das eine kostengünstige und trotzdem genaue Einstellung der gewünschten vorwählbaren Werte der Meßgrößen er­ möglicht, wobei eine gut sichtbare Anzeige der einge­ stellten Werte und der Augenblickswerte der Meßgröße bei guter Genauigkeit zur Verfügung gestellt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruches in Verbin­ dung mit den Merkmalen des Oberbegriffes gelöst. Das elektronisch gesteuerte Schaltrelais ist mit einer Meßschaltung, einer Steuerschaltung, einer ein Poten­ tiometer enthaltenden Vorrichtung zur Einstellung ei­ nes vorwählbaren Wertes der Meßgröße und einer eine Skala und einen Einstellzeiger aufweisenden Anzeige­ vorrichtung versehen. Darüber hinaus ist eine Zif­ fernanzeige vorgesehen, die den eingestellten Wert und/oder den Augenblickswert der Meßgröße anzeigt. Die Steuerschaltung wandelt das von dem Potentiometer abgegebene analoge Signal des vorwählbaren Wertes über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal um, das die digitale Ziffernanzeige ansteuert, und ver­ gleicht einen durch die Meßschaltung erfaßten Augen­ blickswert der Meßgröße mit dem voreingestellten Wert und gibt bei Gleichheit ein Signal ab. Die Anzeige­ vorrichtung weist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Anzeigeelementen auf, die von der Steu­ erschaltung abhängig von dem Augenblickswert der Meß­ größe jeweils derart ansteuerbar sind, daß sie einen beweglichen analogen Zeiger bilden.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung können die Vorteile eines digitalen Schaltrelais, die in der genauen Vorgabe des voreinstellbaren Wertes bzw. des Augenblickswertes der Meßgröße und guter Reproduzier­ barkeit bestehen, mit den Vorteilen eines analogen Schaltrelais der kostengünstigen und schnellen Vor­ einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ohne die Notwendigkeit einer Speicherung (z. B. Kodier­ schalter bzw. elektrischer Speicher) des voreinge­ stellten Wertes der Meßgröße und einer besseren Er­ kennbarkeit des Augenblickswertes kombiniert werden. Darüber hinaus kann, wenn gewünscht, eine gefühlsmä­ ßige und schnelle Einstellung bzw. Verstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße vorgenommen werden. Die den beweglichen Zeiger simulierenden Anzeigeele­ mente sind leicht und übersichtlich ablesbar, so daß bei kontinuierlich steigenden oder fallenden Werten der Meßgröße auch mit nur einem kurzen Blick fest­ stellbar ist, wie der Stand ist.

Vorzugsweise ist die Steuerschaltung als Mikroprozes­ sor bzw. -computer ausgebildet, wobei der Mikropro­ zessor bzw. -computer und das Potentiometer zur Ein­ stellung des vorwählbaren Wertes an einer gemeinsamen konstanten Spannung liegen. Dadurch können Spannungs­ schwankungen keinen Einfluß auf die Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ausüben.

Dadurch, daß z. B. anstelle eines Kodierschalters für die Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ein Potentiometer verwendet wird, können die Kosten für die Herstellung eines elektronisch gesteuerten Schaltrelais verringert werden, wobei durch die An­ zeige des durch das Potentiometer eingestellten vor­ wählbaren Wertes auf der digitalen Ziffernanzeige kostengünsti­ ge Potentiometer eingesetzt werden können, denn eine genaue Zuordnung der Meßgrößenskala zu den einge­ stellten Spannungswerten ist nicht nötig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische An­ sicht auf ein als Zeitrelais ausgebil­ detes Schaltrelais gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Prinzipschaltung des Zeitrelais nach Fig. 1.

Das erfindungsgemäße elektronisch gesteuerte Schal­ trelais soll am Beispiel eines Zeitrelais beschrieben werden.

Das elektronische Zeitrelais nach Fig. 1 ist mit ei­ ner Anzeigevorrichtung 1 versehen, die eine Zeitska­ leneinteilung 2 aufweist. Zur Einstellung der Vor­ wählzeit ist ein großer durchsichtiger Einstellknopf 3 vorgesehen, der mit der Achse 4 eines Potentiome­ ters verbunden ist. An der Achse 4 bzw. an dem Ein­ stellknopf 3 ist ein Vorwählzeiger 5 befestigt, der die vorgewählte bzw. eingestellte Zeit anzeigt. Die Skaleneinteilung 2 wird von Leuchtdioden 6 gebil­ det, wobei mehrere Leuchtdioden 6 nebeneinander zur Darstellung eines Strichs oder eines Balkens angeord­ net sind. Die die Skaleneinteilung 2 bildenden Leuchtdioden 6 werden ab­ hängig von der ablaufenden Zeit nacheinander ange­ steuert, so daß sie einen Ablaufzeiger simulieren. Selbstverständlich können zwischen der in Fig. 1 dar­ gestellten Skaleneinteilung weitere Leuchtdioden 6 vorgesehen sein, wodurch die Darstellung des Ablauf­ zeigers verbessert wird. Weiterhin ist eine digitale Ziffernanzeige 8 vorgesehen, über die sowohl die ein­ gestellte gewünschte Zeit (Vorwählzeit) als auch die nach dem Start des Zeitrelais ablaufende Zeit ange­ zeigt werden kann. Um unterschiedliche Zeitbereiche bzw. Zehnerpotenzen für die Bereichseinstellung (Stunden, Minuten und Sekunden) anzeigen zu können, sind weitere Leuchtdioden 9 vorgesehen. Der Einstellknopf 3 ist so groß ausgebildet, daß er alle Elemente, d. h. die gesamte Anzeigevorrichtung 1 abdeckt, wobei er gegen die Stirnwand des Zeitrelais abgedichtet ist.

In dem in der Fig. 2 dargestellten Prinzipschaltbild ist als Steuerschaltung ein Mikrocomputer bzw. -prozessor 7 dargestellt, der an einer konstanten Versorgungsspannung V_CC-GND liegt. Das Potentiometer (Einstellpotentiometer) R1 für die Vorwählzeit liegt ebenfalls mit seinen zwei Anschlüssen an der konstanten Versorgungsspannung, wobei der Abgriff des Potentiometers R1 an einem Eingang des Mikrocomputers 7 liegt und mit einem mikrocomputerinternen A/D-Wandler verbunden ist. Das Potentiometer R1 dient zur Einstellung der Vorwählzeit, nach deren Ablauf ein bestimmtes Ereignis eintreten soll. An dem mit dem Potentiometer R1 verbundenen Eingang des Mikrocomputers 7 liegt somit ein analoges Stromsignal an, das ein Maß für die Vorwählzeit ist.

Der Mikrocomputer 7 weist weiterhin einen Taktgeber bzw. eine Zeitschaltung auf, der bzw. die die ablau­ fende Zeit vorgibt. Der Mikroprozessor 7 ist mit den Leuchtdioden 6, von denen nur einige dargestellt sind, und mit der digitalen Ziffernanzeige 8 verbun­ den, wobei im Falle, daß der Mikrocomputer 1 serielle Signale liefert, ein Treiber vorgesehen ist, der die seriellen Signale in BCD-Signale umwandelt.

Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung ist wie folgt. An dem Potentiometer R1 wird die gewünschte Zeit eingestellt, wobei der Mikrocomputer 7 seinen Ein­ gang bzw. seine Eingänge abfragt. Diese Abfrage kann beispielsweise taktweise erfolgen. Mit der Einstel­ lung des Potentiometers R1 wird auf der Anzeigevor­ richtung 1 über den Vorwählzeiger 5 die eingestellte Zeit dargestellt. Das von dem Potentiometer R1 gelie­ ferte Signal wird in dem A/D-Wandler des Mikrocompu­ ters 7 in digitale Signale umgewandelt. Die an den Ausgängen des Mikrocomputers 7 anstehenden Digitalsi­ gnale steuern direkt oder über den Treiber die Zif­ fernanzeige 8 an, an der die eingestellte vorgewählte Zeit digital angezeigt wird. Die Einstel­ lung der Vorwählzeit kann somit sehr genau vorgenom­ men werden, da der am Potentiometer R1 abgetastete Spannungs- bzw. Stromwert direkt auf der Ziffernanzeige 8 abgelesen werden kann. Nach dem Starten des Zeitre­ lais vergleicht der Mikrocomputer 7 die durch den Takt­ geber bestimmte ablaufende bzw. verbleibende Zeit mit vorgegebenen Zeitwerten und steuert abhängig von die­ sem Ergebnis die Leuchtdioden 6 entsprechend der Ska­ leneinteilung 2 an. Gleichzeitig kann die ablaufende bzw. verbleibende Zeit auf der Ziffernanzeige 8 dargestellt werden. Weiterhin wird die ablaufende Zeit von dem Mikrocomputer 7 mit der Vorwählzeit ver­ glichen, bei Gleichheit wird ein Signal an seinem Ausgang abgegeben.

Wenn während der ablaufenden Zeit von der Bedienper­ son festgestellt wird, daß die Vorwählzeit zu kurz oder zu lang ist, kann diese voreingstellte Zeit durch Drehen am Einstellknopf 3 bzw. am Potentiometer R1 verändert werden, da das Potentiometer R1 selbst als "Speicher" der Vorwählzeit dient. Ein weiteres Potentiometer R2 ist parallel zum Potentiometer R1 vorgesehen und kann beispielsweise zur Einstellung des Zeitbereichs bzw. der Zehnerpotenzen dienen, wo­ bei vom Mikrocomputer 7 der jeweils eingestellte Zeitbereich bei der über das Potentiometer R1 einge­ stellten Vorwählzeit berücksichtigt wird. Abhängig von der Einstellung des Zeitbereichs werden die weiteren Leuchtdioden 9 angesteuert. Das weitere Potentiometer R2 kann an der hinteren Stirnfläche des Zeitrelais vorgesehen sein, da üblicherweise die Zeitbereichseinstellung einmal vom Anwender vorgenommen wird.

Vorzugsweise ist das Einstellelement des weiteren Potentiome­ ters R2 für die Einstellung des Zeitbereichs beson­ ders ausgebildet. Das Einstellelement ist ein Rast­ stift, der mit einer Hülse mit Vertiefungen derart zusammen­ arbeitet, daß der Raststift jeweils in eine Vertiefung einrastet, wodurch die Raststellungen vor­ gegeben sind. Je nach der Anzahl der einzustellenden Zeitbereiche sind entsprechend Raststellungen vorge­ sehen. Dadurch kann das analoge weitere Potentiometer R2 "di­ gital" eingestellt werden. Allerdings können auch andere Einstellelemente für die Zeitbereiche vorgese­ hen werden.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung und die Zeitschaltung durch einen Mikrocomputer realisiert, selbstverständlich kann auch ein Mikroprozessor mit einer entsprechenden externen Beschaltung vorgesehen werden oder es können getrennte diskrete Schaltkreise verschaltet werden.

Das elektronisch gesteuerte Schaltrelais nach der Erfindung wurde anhand eines Zeitrelais beschrieben, d. h. die Meßgröße ist dabei die Zeit. In entsprechen­ der Weise gilt die Erfindung für andere Arten von Schaltrelais, z. B. Meß- und Überwachungsrelais, wobei die Meßgröße beispielsweise eine Temperatur, eine Drehzahl eine Spannung ein Strom eine Frequenz, ein Niveau, ein Winkel oder dergleichen sein kann.

Claims (8)

1. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais mit einer eine digitale Ziffernanzeige (8) enthaltende Anzeigevorrichtung (1), einer Meß­ schaltung zur Erfassung einer Meßgröße, einer Steuer­ schaltung (7), einer Vorrichtung zum Einstellen eines vorwählbaren Wertes der Meßgröße auf der digitalen Ziffernanzeige (8), die den vorwählbaren Wert der Meßgröße und/oder den von der Meßschaltung erfaßten Augenblickswert der Meßgröße anzeigt, wobei die Steuerschaltung (7) den Augenblickswert der Meß­ größe mit dem vorwählbaren Wert vergleicht und bei Gleichheit ein Schaltsignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstellen des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ein Potentiometer (R1) und einen mit dem Abgriff des Potentiometers (R1) und mit einer Skala zusammenwirkenden Einstellzeiger (5) aufweist,
daß die Steuerschaltung (7) das von dem Potentiometer (R1) abgegebene analoge Einstellsignal für den vorwählbaren Wert der Meßgröße über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal umwandelt, das die digitale Ziffernanzeige (8) ansteuert, und
daß eine Mehrzahl von Strahlungsquellen (6) vorgesehen sind, die mit der Skala zusammenwirken und die von der Steuerschaltung (7) abhängig von der erfaßten Meßgröße derart ansteuerbar sind, daß sie einen beweglichen analogen Zeiger entsprechend dem Augenblickswert der Meßgröße bilden.

2. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) als Mikrocomputer/-prozessor ausgeführt ist, der auch mindestens einen Teil der Meßschaltung bildet und daß Mikrocomputer/- prozessor (7) und das Potentiometer (R1) an einer gemeinsamen konstanten Spannung liegen, wobei der Abgriff des Potentiometers (R1) mit einem vorzugsweise im Mikrocomputer/-prozessor enthaltenden A/D-Wandler verbunden ist.

3. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Potentiometer (R2) zur Einstellung von verschiedenen Meß- bzw. Anzeigebereichen vorgesehen ist.

4. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Zeiger für den Augenblickswert der Meßgröße bildenden Anzeigeelemente (6) eine strich- oder balkenförmig ausgebildete Anzeige bilden.

5. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Zeiger bildenden Anzeigeelemente (6) gleichzeitig die Skaleneinteilung (2) der Anzeigevorrichtung (1) bilden.

6. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (6) als Leuchtdioden ausgebildet sind.

7. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Leuchtdioden (9) zur Anzeige der Meß- bzw. Anzeigebereiche vorgesehen sind.

8. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (R1) zur Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße einen durchsichtigen Einstellknopf (3) aufweist, der die Anzeigevorrichtung (1) abdeckt und gegen die Stirnwand abgedichtet ist.