DE4414933C2 - Verfahren und Anordnung zum Signalisieren klebender Kontakte von Relais in einer Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Signalisieren kle­ bender Kontakte von Relais in einer Steuereinrichtung für einen Gleichstrommotor sowie einen danach betriebenen Antrieb mit umsteuerbarer Drehrichtung.

Bei einem bekannten Verfahren zum Prüfen von elektromagneti­ schen Relais (DE 40 09 262 C2) werden jeweils Beginn des An­ zugs oder des Abfalls des Ankers des Relais geprüft. Dabei wird die Relaisspule mit einer Erregerspannung angesteuert, die sich in Richtung des ein Umschalten des Ankers bewirken­ den Spannungswertes ändert. Dabei wird derjenige Spannungs­ wert festgestellt, bei dem die Umschaltung (Anzug oder Ab­ fall) beginnt. In diesem Moment wird die Erregerspannung in der entgegengesetzten Richtung geändert. In diesem Zustand wird die Ankerstellung ermittelt. Wird festgestellt, daß das Relais infolge der beschriebenen Ansteuerung nicht durchge­ schaltet hat, so erfüllt es die gewünschte Umschaltsicherheit nicht.

Mit einem solchen Verfahren wird also bei der Fertigung der Relais ermittelt, ob die Anzugs- und Abfallspannungen bei vorgeschriebenen Werten, d. h. ob sie innerhalb einer Ferti­ gungstoleranz liegen. Es wird jedoch nicht festgestellt, ob der Relaisanker überhaupt schaltet oder ob er im Betrieb im­ mer richtig schaltet.

Bei gattungsgemäßen Antrieben kommt es mitunter vor, daß die Kontakte eines Umschalters nach dem Abschalten des Erreger­ stromes der zugehörigen Erregerwicklung aneinander haften und nicht öffnen. Zur Abschaltung des Motors kann man in diesem Fall das zweite, für die andere Drehrichtung vorgesehene Um­ schaltrelais aktivieren: Der Motor ist dann beiderseitig auf das gleiche, hohe Potential der speisenden Gleichspan­ nungsquelle geschaltet und kommt so zum Stillstand. Damit ist jedoch eine Dauerbelastung von Stromquelle und Bauelementen verbunden, die wegen des Ruhezustandes des Motors nicht er­ kennbar ist und zu Schäden und/oder zur Entladung einer die Speisespannung liefernden Fahrzeugbatterie führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, klebende Kon­ takte zu signalisieren und nach Möglichkeit zu lösen und da­ durch einen unerkannten Stromfluß bei stillstehendem Motor zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 5 ge­ kennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Umschaltre­ lais mit dem nicht öffnenden Kontakt intermittierend ein- und auszuschalten, um dadurch ein schnarrendes Geräusch, das den Problemfall akustisch signalisiert, zu erzeugen und mögli­ cherweise sogar die klebenden Kontakte zu trennen. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines umsteuerbaren Gleichstrommotors,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von Steuersignalen und Prüfpo­ tentialen und

Fig. 3 eine Programmschleife zur Realisierung der Erfindung mittels Mikrorechner.

Die Anschlüsse MV und MR des Gleichstrommotors M sind mit dem Umschaltkontakt UK jeweils eines Umschalters RVS, RRS verbun­ den, von denen jeder zwei Festkontakte, nämlich einen mit Masse verbundenen Ruhekontakte RK und einen mit dem Pluspol UB einer Gleichspannungsquelle verbundenen Arbeitskontakt AK hat; jeder Umschalter bildet mit einer zugeordneten Erreger­ wicklung RVL, RRL ein Umschaltrelais RV, RR, wobei jede Erre­ gerwicklung über einen als Transistor ausgebildeten steuerba­ ren Schalter TV, TR an die Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen ist. Jeder dieser Schalter ist durch Steuersignale USV, USR steuerbar, wobei bei angesteuertem Umschaltrelais (= Steuersignal EIN, Schalter geschlossen) der Umschaltkontakt UK auf den Arbeitskontakt AK umgelegt wird (gestrichelte Po­ sition in Fig. 1).

Ein Steuergerät G ist einerseits an Befehlsschalter BV, BR angeschlossen und erhält darüber Steuerbefehle zur Festlegung von Schaltzustand und Drehrichtung des Gleichstrommotors; davon abhängig liefert es die vorgenannten Steuersignale USV, USR. Das Steuergerät ist außerdem mit den Umschaltkontakten UK verbunden und erhält auf diesem Wege Prüfpotentiale UPV, UPR, die über die Stellung der Umschaltkontakte UK Auskunft geben.

Wenn dem Steuergerät G im Zeitpunkt t0 über Befehlsschalter BV ein Steuerbefehl zum Vorwärtslauf des Motors gegeben wird, dann wird Transistor TV durch das Steuersignal USV (Zeile 1 in Fig. 2) durchgesteuert mit der Folge, daß nach einer An­ zugsverzögerung der Umschaltkontakt UK auf den Arbeitskontakt AK umgelegt wird und dementsprechend das Prüfpotential UPV (Zeile 3 in Fig. 2) am Eingang PV des Steuergerätes G auf seinen Hochwert springt.

Der Motor läuft daraufhin in Vorwärtsrichtung bis im Ab­ schaltzeitpunkt tA1 die Steuerspannung USV wieder abgeschal­ tet wird und Transistor TV sperrt. Sofern daraufhin der Um­ schaltkontakt UK abfällt, ergibt sich wieder der Schaltzu­ stand gemäß Fig. 1 und der Motor kommt zum Stillstand.

Bleibt dagegen der Umschaltkontakt UK an dem Arbeitskontakt AK kleben, so wird dieser Zustand im nächsten Prüfzeitpunkt tp1 festgestellt, da das Prüfpotential UPV immer noch Hoch­ wert und das Steuersignal USV Niederwert hat. Aufgrund dieser Signalkonstellation liefert das Steuergerät G ein Steuersi­ gnal USR (Zeile 2 in Fig. 2), durch das der dem anderen Umschaltrelais RR zugeordnete Transistor TR durchgesteuert und als Folge davon der Umschaltkontakt UK des Umschalters RRS auf den Arbeitskontakt AK umgelegt wird: Dadurch kommt der Motor ebenfalls zum Stillstand und bleibt in diesem Zu­ stand, solange der Transistor TR leitet.

Die das Steuersignal USR auslösende Konstellation hat ferner zur Folge, daß die Erregerwicklung RVL des abgeschalteten Umschaltrelais RV abwechselnd für eine Kurzzeit tK einge­ schaltet und nach dieser Zeit für eine Wartezeit tW ausge­ schaltet wird; die Kurzzeit ist dabei mindestens so groß wie die Anzugszeit und die Wartezeit mindestens so groß wie die Abfallzeit des Umschaltrelais.

Dieses periodische Ein- und Ausschalten wiederholt sich so­ lange, bis die am Ende der Wartezeit nach jedem Abschaltvor­ gang vorgenommene Prüfung einen Abfall des Prüfpotentials UPV auf seinen Nullwert und damit ein Lösen der klebenden Kontak­ te feststellt; dies ist im Zeitpunkt tPn der Fall. Damit wird auch das Steuersignal USR beendet, so daß Transistor TR öff­ net, das Umschaltrelais RR stromlos wird und somit dessen Umschaltkontakt UK in die in Fig. 1 gezeichnete Stellung zurückfällt. Durch das wiederholte Ein- und Ausschalten des Umschaltrelais wird ein schnarrendes Geräusch erzeugt, das z. Beispiel den Fahrer eines KFZ auf des defekte Relais aufmerk­ sam macht.

Soll der Motor in umgekehrter Richtung laufen (Steuerbefehl über Befehlsschalter BR), wird Umschaltrelais RR statt RV angesteuert; abgesehen von diesem Rollentausch gelten dafür die vorstehenden Ausführungen sinngemäß wenn die Kontakte dieses Relais RR beim folgenden Abschalten nicht öffnen.

Vorzugsweise enthält das Steuergerät einen Mikrorechner mit einer abgespeicherten Programmschleife, deren Struktur in Fig. 3 gezeigt ist: Wie sich aus der Position 5 ergibt, wird diese Schleife jeweils nach Ablauf einer Taktzeit gestartet; diese ist so groß (z. B. 10 ms) gewählt, daß die Anzugs- und Abfallzeiten der Umschaltrelais kleiner sind. Bei jedem Durchlauf werden die Befehlsschalter BV, BR abgefragt und ggf. das entsprechende Steuersignal USV oder USR ausgegeben (Pos. 1).

Danach wird das unter Pos. 2 dargestellte Programmodul 1 abge­ arbeitet, durch das die zuvor für eine Drehrichtung beschrie­ benen Aktionen ausgeführt werden: Wenn die Abfragen ergeben, daß beide Umschaltrelais RV und RR angesteuert sind (Pos 211: USV EIN, Pos 212: USR EIN) wird USV und damit das Relais RV abgeschaltet (Abschaltzeitpunkte tA2, tAn in Fig. 2).

Ist dagegen Relais RV nicht angesteuert, also USV AUS in Pos 211 und ist das Prüfpotential UPV nicht auf seinem Niederwert (Pos 221), kleben die Kontakte und es werden beide Relais angesteuert (Pos. 222: USV und USR werden auf EIN geschaltet; Prüfzeitpunkt tP1 in Fig. 2).

Ergibt dagegen die Abfrage in Pos. 221, daß UVP seinen (richtigen) Niedrigwert hat und USR ist noch EIN (Pos. 231), dann wird im Prüfzeitpunkt tPn auch das Relais RR abgeschal­ tet.

An das Programmodul 1 schließt sich ein gleichartiges Pro­ grammodul 2 an (Pos 3), das dieselben Funktionen für den Fall der anderen Drehrichtung ausführt, das also mit der Abfrage des Steuersignals USR für das andere Relais RR beginnt. Daran können sich weitere Module (Pos. 4) anschließen.

Der periodische Durchlauf der Programmodule erzeugt somit die in Fig. 2 gezeigte Signalfolge, wobei sich gleich lange, durch die Taktzeit bestimmte Warte- und Kurzzeiten (tW, tK) erge­ ben. Zur Signalisierung klebender Kontakte ist somit kein zusätzlicher Hardwareaufwand nötig; sie erfordert lediglich eine Erweiterung einer ohnehin vorhandenen Programmschleife.

Claims (7)

1. Verfahren zum Signalisieren klebender Kontakte von Um­ schaltrelais (RV, RR), über die ein Gleichstrommotor (M), mit unterschiedlicher Polung an eine Gleichspannungsquelle schaltbar ist, bei dem

• - in einem Prüfzeitpunkt (tPn) nach jedem Abschalten des Gleichstrommotors (Abschaltzeitpunkt tAn) durch eines der Umschaltrelais (RV, RR) ein Prüfpotential (UPV, UPR) an des­ sen Umschaltkontakt (UK) geprüft und das andere Umschaltre­ lais (RR, RV) während einer Stopzeit aktiviert wird, wobei die Stopzeit solange andauert, wie sich aus dem Verlauf des Prüfpotentials (UPV, UPR) ergibt, daß die Kontakte des erst­ genannten Umschaltrelais (RV, RR) nicht geöffnet haben, und bei dem
• - während dieser Stopzeit das erstgenannte Umschaltrelais (RV, RR) periodisch für eine Kurzzeit (tK) ein- und danach für eine Wartezeit (tW) wieder ausgeschaltet wird, wodurch ein diesen Zustand meldender Signalton erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzzeit (tK) mindestens gleich der Anzugszeit des Umschaltrelais ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit (tW) mindestens gleich der Abfallzeit des Umschaltrelais ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage der Prüfpotentiale und Steuersignale und die Ausgabe der Steuersignale durch eine Programmschleife be­ stimmt ist, die periodisch nach einer Taktzeit durchlaufen wird, und daß die Taktzeit mindestens gleich oder größer ist als der größere der Wert von Anzugszeit oder Wartezeit.

5. Antrieb mit änderbarer Drehrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, der aufweist

• - einen Gleichstrommotor (M) mit zwei Anschlüssen (MV, MR),
• - zwei Umschaltrelais (RV, RR) mit je einer Erregerwicklung (RVL, RRL) und einen Umschalter (RVS, RRS) mit jeweils zwei Festkontakten (AK, RK) und einen Umschaltkontakt (UK), wobei der Umschaltkontakt jedes Umschalters mit einem der An­ schlüsse (MV, MR) des Gleichstrommotors (M) und die Fest­ kontakte mit der einen (UB) bzw. anderen Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden sind, an die auch jede Er­ regerwicklung über einen zugeordneten steuerbaren Schalter (TV, TR) angeschlossen ist, und
• - ein Steuergerät (G), das Steuersignale (USV, USR) zum An­ steuern der Schalter (TV, TR) abhängig von Steuerbefehlen für Schaltzustand und Drehrichtung des Gleichstrommotors liefert, wobei das Steuergerät (G) mit den Umschaltkontak­ ten (UK) beider Umschalter (RVS, RRS) verbunden ist und ei­ ne Steuereinrichtung aufweist, die in einem Prüfzeitpunkt (tPn) nach jedem Abschalten eines jeden Umschalters (RVS, RRS) ein Prüfpotential (UPV, UPR) an dessen Umschaltkontakt (UK) prüft und die das überprüfte Umschaltrelais (RV) peri­ odisch für eine Kurzzeit (tK) ein- und danach für eine War­ tezeit (tW) wieder ausschaltet und dadurch ein akustisches Signal erzeugt und die das andere Umschaltrelais (RR) ein­ schaltet solange sich aus dem Verlauf des Prüfpotentials (UPV, UPR) ergibt, daß die Kontakte des überprüften Umschal­ ters nicht geöffnet haben.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Festkontakte jedes Umschaltrelais als Ruhekon­ takt (RK) ausgebildet ist, an dem der Umschaltkontakt (UK) bei nicht bestromter Erregerwicklung (RVL, RRL) anliegt, und daß dieser Ruhekontakt (RK) mit der an Masse liegenden Klemme der Spannungsquelle und der andere Festkontakt (Arbeitskontakt AK) mit der anderen Klemme (UB) verbunden ist.

7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Mikrorechner mit einer abge­ speicherten Programmschleife enthält, durch die die Abfrage der Prüfpotentiale und Steuersignale und die Ausgabe der Steuersignale bestimmt ist und die periodisch nach einer Taktzeit durchlaufen wird.