DE69333136T2

DE69333136T2 - Leistungsversorgung für ein Relais

Info

Publication number: DE69333136T2
Application number: DE69333136T
Authority: DE
Inventors: Donald E. Benton Harbour Janke; Ronald W. Evansville Guess; Randall L. Evansville Carnal; Joseph M. LaPorte Szynal; Greg A. Evansville Bradley
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2013-11-19
Also published as: EP0598612A2; EP0836063A2; US5369962A; EP0836064A3; CA2106555A1; US5456087A; US5469715A; US5373705A; US5363667A; DE69333136D1; EP0836063A3; US5363669A; EP0598612A3; DE69323043D1; US5454230A; CA2106555C; EP0598612B1; DE69323043T2; EP0836064A2; US5533360A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Leistungs- bzw. Stromversorgung für ein Relais.
Wie bekannt, geben Frisch- und Tiefkühlsysteme insbesondere als Haushaltsgeräte gekühlte Luft an einen umschlossenen Innen- bzw. Kühlraum ab, in dem Nahrungsmittel und dergl. aufbewahrbar sind, um deren Nutzungsdauer zu verlängern. Diese Kühlräume werden von über Wärmetauscher geblasener Luft gekühlt, wobei die Wärmetauscher ihr Wärme entziehen und so die Kühlluft erzeugen. Die Wärmetauscher arbeiten allgemein mit dem bekannten Kühleffekt eines Gases, das in einem geschlossenen Kreislauf, d.h. im Kühlzyklus expandiert wird. Um expandiert zu werden, muss das Gas jedoch auch komprimiert werden, was durch einen Verdichter erfolgt.
Wie bekannt, lässt der Systemwirkungsgrad sich verbessern, indem man die Eis- bzw. Reifmenge verringert, die sich auf dem Wärmetauscher ansammelt. Moderne Systeme arbeiten im allgemeinen selbstabtauend. Hierzu verwenden sie ein Heizelement, das so angeordnet ist und gesteuert wird, dass es das Gehäuse geringfügig erwärmt, um den Reif vom Wärmetauscher abzuschmelzen.
Diese Abtau-Heizelemente werden nach Abtauzyklus-Algorithmen und -Konfigurationen angesteuert.
Im Ergebnis arbeiten diese Frisch-/Tiefkühlgeräte in zwei Betriebsarten, d.h. einem Kühl- und einem Abtauzyklus bzw. -modus. Im Kühlzyklus ist ein Verdichter an eine Netzspannung gelegt und wird von einem Thermostat ein- und ausgeschaltet; der Verdichter läuft nur, wenn der Kühlraum warm genug wird. Beim Abtauen wird der Verdichter von der Netzspannung getrennt und statt seiner ein Abtau-Heizelement an sie gelegt. Nach dem Abtauen des Reifs wird das Abtau-Heizelement mittels eines temperaturempfindlichen Schalters abgeschaltet.
Generell gibt es drei Techniken zum Steuern der Funktion eines solchen Verdichters und Abtau-Heizelements mittels einer Einrichtung, die hier als Abtauzyklussteuerung bezeichnet ist. Diese drei Techniken sind als Echt- oder Linearzeit-, Kumulativzeit- oder zeitvariabler Betrieb bezeichnet.
Beim Echtzeitbetrieb wird der Anschluss des Systems an die Netzspannung überwacht. Dem Abstand zwischen Abtauvorgängen liegt dann ein festes Echtzeitintervall zu Grunde.
Beim Kumulativzeitbetrieb überwacht man die kumulative Laufzeit eines Verdichters während eines Kühlintervalls und variiert die Abstände zwischen den Abtauzyklen auf Grund der kumulativen Verdichterlaufzeit.
Der zeitvariable Betrieb ist die seit Kurzem angewandte Methode. Hier sind variable Intervalle zwischen Abtauzyklen möglich, wobei man sowohl die kumulative als auch die stetige Verdichterlaufzeit und die Abtaudauer erfasst. Die Intervalle zwischen Abtauzyklen entsprechen dann dem Abtaubedarf genauer.
Wie bekannt, tropft während eines Abtauintervalls auch abgetauter Reif in eine Tropfwanne, aus der er verdunstet. Dieser Vorgang ist auch als Abtropfmodus bzw. -zyklus bekannt und hier so bezeichnet.
Die US-amerikanische und andere Regierungen erlassen ständig strenger werdende Gesetze und Vorschriften zur Effizienz von Frisch- und Tiefkühlsystemen – insbesondere als Heimgeräte. So ist erhebliche Forschung auf eine effektivere Steuerung der Kühlzyklen von Frisch- und Tiefkühlsystemen und insbesondere auf deren Abtauzyklen angewandt worden, da insbesondere in letzteren einerseits der Kühlwirkung der Kälteverlust aus dem gekühlten Innenraum entgegenwirkt und sie andererseits durch Beseitigen des isolierenden Reifs gesteigert wird.
U.a. sind folgende Patente auf Abtausteuerungen gerichtet:
US-PS 4156 350 Refrigeration Apparatus Demand Defrost Control System and Method
US-PS 4 411 139 Defrost Control System and Display Panel
US-PS 4 850 204 Adaptive Defrost System with Ambient Condition Change Detector
US-PS 4 884 414 Adaptive Defrost System
US-PS 4 251 988 Defrosting System Using Actual Defrosting Time as a Controlling Parameter
Weiterhin offenbart die EP-A-0 041 118 eine Ansteuerschaltung für eine elektromagnetische Einrichtung mit einer Spule und einem bewegbaren Anker, bei der ansprechend auf ein Ansteuersignal eines Transistors ein an eine Hochspannung gelegter Kondensator der Spule des elektromagnetischen Elements einen starken Stromstoß bis zur Entladung zuführt. Danach speist eine Niederspannungsquelle über einen Widerstand die Spule mit einem schwachen Strom.
Um den niedrigen Leistungsverbrauch eines Relais aus einer Stromquelle aufrecht zu erhalten, schlägt die vorliegende Anmeldung eine Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 vor.
Erfindungsgemäß wird eine kostengünstige Niederleistungs-Stromversorgung bereit gestellt, die der Abtausteuerung erlaubt, ein Relais anzusteuern, aber während des Zyklus einen niedrigen Stromverbrauch aufrecht zu erhalten. Ein Kondensator dient dazu, über einen hohen Widerstand eine Ladung anzusammeln, die zum Erregen des Relais ausreicht. Ein zweiter hochohmiger Stromkreis speist die Logikschaltung mit Betriebsstrom. Der Eigenwiderstand eines 5V-Systems geht in einen Spannungsteiler zum Laden des Kondensators ein. Sobald das Relais erregt ist, liefert die Schaltung über den Arbeitskontakt des Relais einen Haltestrom hierfür.
Diese und andere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen sowie den beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt den Stromlauf einer adaptiven Abtausteuerung nach vorliegender Erfindung;
2 zeigt den Stromlauf einer Abtausteuerung nach vorliegender Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm eines für die Schaltung nach 2 eingesetzten Algorithmus;
4 ist ein Flussdiagramm eines anderen für die Schaltung nach 2 eingesetzten Algorithmus;
5 & 6 zeigen ein ausführlicheres Flussdiagramm des Algorithmus der 3;
7 zeigen eine Baugruppe mit Schaltungsbauteilen in einer Abtausteuerung nach vorliegender Erfindung; und
8 zeigt die Baugruppe der 7 von der Seite.
Wie oben festgestellt, stellt die Erfindung eine Abtausteuerung mit einem oder mehr Besonderheiten bereit, die u.a. besonders nützlich sind zum Verbessern des Wirkungsgrads eines Frisch-/Tiefkühlgeräts durch Beeinflussen des Abtauzyklus, zum Verbessern der Fähigkeit zum Prüfen des Betriebs der Steuerung und zum Verlängern der Nutzungsdauer der Steuerung durch Verlängern der Nutzungsdauer der Relais, die zum Ansteuern von dem Kühlbetrieb zugeordneten Bauteilen dienen.
Die 1 zeigt eine Abtausteuerung 10 mit einem Abtau-Zeitgebermodul 12, das die Prinzipien der Erfindung verkörpern kann. Wie gezeigt, sind zwischen die 110V-WS-Netzadern L1, N das Abtau-Zeitgebermodul 12, ein Abtau-Heizelement 14 sowie ein Verdichter 16 gelegt. Die Netzleitungen L1 und N sind über die Anschlüsse P3 bzw. P6 an das Abtau-Zeitgebermodul 12 gelegt.
Das Abtau-Heizelement 14 ist über einen Anschluss P5 zwischen die Netzader N und das Abtau-Zeitgebermodul 12 gelegt. Weiterhin liegt das Abtau-Heizelement 14 über einen temperaturempfindlichen Bimetallkontakt T2 an einem Anschluss P2.
Entsprechend ist der Verdichter 16 zwischen die Netzader N und einen Anschluss P1 des Abtau-Zeitgebermoduls 12 gelegt, desgl. über einen Thermostatkontakt T1 an einen Anschluss P4 des Abtau-Zeitgebermoduls 12.
Wie unten erläutert, weist das Abtau-Zeitgebermodul 12 vorzugsweise einen Mikroprozessor, einen anwendungspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder einen Mikrocontroller auf, dessen Ein- und Ausgänge u.a. an den Verdichter 16, das Abtau-Heizelement 14, den Bimetallkontakt T2 und den Thermostatkontakt T1 gelegt sind.
Wie ebenfalls unten ausführlicher beschrieben, ist das Abtau-Zeitgebermodul 12 vorzugsweise als Steckbaugruppe ausgeführt, die über Steckanschlüsse auf einfache Weise mit dem Verdichter 16 und dem Abtau-Heizelement 14 verbindbar ist. Folglich befinden sich alle dem Abtau-Zeitgebermodul 12 zugeordneten Komponenten – mit Ausnahme der Verdichter 16, des Abtau-Heizelements 14 , des Thermostaten T1 und des Bimetallkontakts T2 – auf der Steckbaugruppe.
Die 2 zeigt den Stromlauf einer als Abtau-Zeitgebermodul 12 implementierbaren Schaltung. Das Modul 12 ist in einer Position für die Verbindung mit dem Abtau-Heizelement 14 und dem Verdichter 16 über Stecker bzw. Verbinder J1, J2 gezeigt, die die einzelnen Anschlüsse P1 bis P4 bzw. P5 und P6 führen.
Wie dargestellt, kann das Abtau-Zeitgebermodul 12 einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor oder eine ASIC 20 aufweist, der/die mit verschiedenen Schaltungselementen verschaltet ist, um den an ein solches Modul gestellten betrieblichen Forderungen zu genügen. Vorzugsweise handelt es sich beim Mikroprozessor 20 um einen programmierbaren integrierten Schaltkreis, wie ihn die Fa. Microchip Corporation unter der Bezeichnung PIC16C54-RC/P vertreibt. Es ist jedoch jeder wirtschaftlich einsetzbare Mikrocontroller mit ausreichender Speicherkapazität geeignet.
Die in der 2 dargestellte Ausführungsform ist in einem Kühlmodus für einen Tiefkühlschrank gezeigt, d.h. die Schaltung befindet sich nicht im Abtaubetrieb und der Verdichter 16 läuft. Hierzu ist der Ruhekontakt NC des Steuerrelais K1 geschlossen, um dem Verdichter 16 über die Anschlüsse P4, P3 Strom von der Netzader L1 zuzuführen, während sein Arbeitskontakt NO offen ist, um ein Arbeiten des Abtau-Heizelements 14 zu verhindern.
Im Betrieb erfasst der Mikroprozessor 20 über die Anschlüsse P1, P5 an ihn gelegte Signale, die ihm den Laufzustand des Verdichters 16 und den Arbeitszustand des Abtau-Heizelements 14 mitteilen. Daraus kann der Mikroprozessor die kumulative und die kontinuierliche Laufzeit des Verdichters und des Abtau-Heizelements ermitteln und so bestimmen, ob der Arbeitszustand dieser Systemteile geändert werden muss, um den Wirkungsgrad und die Leistung des zugehörigen Systems zu maximieren.
Wie bekannt, schaltet der Thermostat T1 den Verdichter im Kühlbetrieb ein und aus, um die Solltemperatur aufrecht zu erhalten. Entsprechend schaltet der Bimetallkontakt T2 das Abtau-Heizelement 14 aus, sobald der Abtauvorgang abgeschlossen ist. Hierzu ist das Abtauintervall vorzugsweise auf etwa 21 Minuten eingestellt und öffnet der Bimetallkontak T2 bei einer vorbestimmten Temperatur, um die im Abtropfintervall verbleibende Einschaltzeit des Heizelements zu beenden. Der Bimetallkontakt T2 schließt erst, wenn der Verdichter lange genug gelaufen ist, um die Heizwendeln in einem vorbestimmten Ausmaß abzukühlen. Jedoch steuert der Mikroprozessor 20, wann der Verdichter 14 und das Abtau-Heizelement 14 arbeiten dürfen, indem er zwischen dem Kühl- und dem Abtaubetrieb hin und her schaltet.
Obgleich die vom Mikroprozessor 20 jeweils eingesetzten Algorithmen sich im Einzelfall unterscheiden können, wird im allgemeinen ein solcher Algorithmus den Abstand zwischen den Abtauintervallen abhängig von der kumulativen und/oder kontinuierlichen Einschaltzeit des Verdichters und des Abtau-Heizelements verlängern. Entsprechend wird die Einschaltzeit des Abtau- Heizelements 14 abhängig vom Ausmaß der Reifansammlung in Folge der stetigen und kumulativen Laufintervalle des Verdichters variiert.
In der 2. wird Strom von der Netzader L1 her dem Anschluss P3 und von diesem der Stromversorgungsschaltung 22 zugeführt. Der Anschluss P4 ist mit dem dem Verdichter 16 zugeordneten Thermostat T1 verbunden.
Die Stromversorgungsschaltung 22 weist im wesentlichen zwei Schaltungsteile auf: eine Logik-Stromversorgung 24 aus dem Widerstand R3, der Zener-Diode CR3 und den Kondensatoren C1, C3 und C4 sowie einer Relais-Stromversorgung 26 aus den Widerständen R1, R5 und dem Kondensator C2. Wie gezeigt, sind der Widerstand R2, die Diode CR2 und die Diode CR1 der Logik- und der Relais-Stromversorgung 25, 26 gemeinsam. Der Widerstand R2 ist hochohmig in der Größenordnung von 20 kOhm; die Widerstände R1, R5 haben vorzugsweise einen Wert von jeweils 820 Ohm. Der Widerstand R3 hat einen Wert von vorzugsweise etwa 39 kOhm.
Die Logik-Stromversorgung 24 erzeugt eine Arbeitsspannung Vcc von etwa 5 V, die den Mikroprozessor anlaufen lässt. Währenddessen lädt der Kondensator C2 oder die Relais-Stromversorgung 26 sich auf einen erheblich höheren als die Nennspannung auf. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform hat sich eine Ladung von 55 V–60 V als ausreichend erwiesen. Der Widerstand R2 und der Innenwiderstand der Logik-Stromversorgung wirken als Spannungsteiler, der die Spannung am Kondensator C2 begrenzt.
Die Relais-Stromversorgung 26 liefert kostengünstig eine Arbeitsspannung mit geringem Stromverbrauch. Sie lässt den Mikrocontroller 20, der typischerweise eine 5V-Versorgung erfordert, bei niedrigem Leistungsverbrauch bedarf das Relais K1 ansteuern, das typischerweise 12 V bis 48 V erfordert. In dieser Hinsicht gelten für die Konfiguration der Stromversorgung 26 vier hauptsächliche Besonderheiten:

1. Die Last mit der längsten Einschaltzeit wird über den Ruhekontakt des Relais K1 gespeist, so dass die Erregungszeit des Relais K1 minimal bleibt.
2. Mittels eines Kondensators (C2) wird eine Ladung angesammelt, um das Relais K1 über hochohmige Widerstände (R1, R2, R5) zu erregen; dadurch werden die Versorgungsverluste durch das stromlos bleibende Relais minimiert.
3. Der Innenwiderstand der 5V-Logik-Stromversorgung geht in den Spannungsteiler zum Laden des Kondensators C2 ein.
4. Sobald das Relais K1 erregt ist, wird es über den Arbeitskontakt (NO) an Stelle des hochohmigen Widerstands R2 mit einem Haltestrom gespeist.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform richtet die Diode CR2 die 110V-Wechselspannung von der Netzader L1 zu einer Gleichspannung für die 5V-Stromversorgung gleich, während bei stromlosem Relais K1 eine Ladung auf dem Kondensator erhalten bleibt. Der Widerstand R2 und die 5V-Seite der Stromversorgungsschaltung 26 bilden einen Spannungsteiler für eine Spannung der richtigen Höre für den Kondensator C2. Die Diode CR1 richtet die 110V-Wechselspannung nach dem Erregen des Relais K1 gleich und führt diesem zusätzlichen Strom zu. Die Widerstände R5, R1 begrenzen den Strom in der Spule des Relais K1, während es erregt wird.
Erregt der Mikroprozessor 20 das Relais K1 durch Durchschalten eines an dieses angeschlossenen Transistors Q1, wird das Relais K1 zunächst durch eine Spannung über dem Kondensator C2 erregt. Das Abtau-Heizelement 14 ist mit dem Arbeitskontakt NO des Relais 14 verbunden, wie dargestellt. Schaltet also der Mikroprozessor 20 den Transistor Q1 durch und aktiviert er so das Relais K1, ändert dieses einen Zustand und verbindet den gemeinsamen Anschluss mit dem Arbeitskontaktanschluss NO, so dass die Netzader L1 über den An schluss P2 das Abtau-Heizelement 14 erregt. Desgl. wird Anschluss P2 über den Gleichrichter CR1 an den gemeinsamen Anschluss der Widerstände R2, R5 gelegt.
Sobald das Relais K1 den Zustand ändert und den gemeinsamen zum Arbeitskontaktanschluss NO durchschaltet, geht über den Anschluss P2 die Netzwechselspannung von L1 zum Abtau-Heizelement 14 und wird der Verdichter 16 von der Netzader L1 getrennt. Die Netzspannung wird auch an die Diode CR1 gelegt; dadurch wird der hochohmige Widerstand R2 umgangen und danach das Relais K1 über die niederohmigen Widerstände R1, R5 erregt.
Da die Spannung zum Erhalten des Arbeitszustands des Relais K1 niedriger ist als die für einen Zustandswechsel, ist diese Anordnung ausreichend und nutzt die bekannte Eigenschaft eines Relais vorteilhaft aus. So wird die Relais-Stromversorgung 26 aus den Widerständen R1, R5 und dem Kondensator C2 nur dann benutzt und setzt sie nur dann Leistung um, wenn das Relais K1 betätigt wird. Die Relais-Stromversorgung 26 liefert eine Spannung, die niedriger ist als die zum Betätigen des Relais K1 nötige.
Der hochohmige Stromkreis mit dem Widerstand R2 wird also nur beim anfänglichen Betätigen des Leistungsrelais K1 eingesetzt; der Stromfluss durch das Leistungsrelais K1 dient dazu, einen niederohmigeren Stromkreisteil zum Halten des Relais K1 in dessen Schließzustand zu nutzen.
Entsprechend der oben zuerst genannten Besonderheit ist es zum Sparen von Relaisenergie bei einem Kühlschrank erwünscht, den Kompressor über einen Ruhekontakt zu speisen. Typischerweise sind jedoch Ruhekontakte für niedrigere Ströme ausgelegt als Arbeitskontakte. Verdichter können hohe Anlaufströme von bis zu 30 A oder mehr aufweisen. Ein häufiger Fehlerzustand eines Relais in einer Anwendung wie der hier beschriebenen ist, dass der Ruhekontakt im Schließzustand verschweißt oder in Folge von Prellern "klebt". Die Anwendung von Ruhekontakten ist daher unerwünscht.
In dieser Hinsicht ist eine Besonderheit der Erfindung, dass sie ein solches Verschweißen oder Kleben des Relais vermeidet. Beim Erregen des Relais K1 kann dieses mit einem kurzen Energiestoß über dem Nennwert angesteuert werden – bspw. 0,25 Sekunden mit 56 V. Danach lässt man die an das Relais K1 gelegte Energie schnell auf die Nennspannung der Spule – allgemein etwa 24 V – absinken. Dieser Energiestoß kann ein Verschweißen des Kontakts überwinden und die Nutzungsdauer des Relais verlängern.
Zusätzlich zu oder anstelle der vorgehenden Vorgehensweise lässt das Verschweißen der Kontakte sich durch eine andere Besonderheit bzw. einen Algorithmus lösen, um die Nutzungsdauer eines Relais zu verlängern.
Hierzu programmiert man den Mikroprozessor 20 so, dass bei jedesmaligem Erregen des Relais K1 der Controller 20 verifiziert, dass die zugehörigen Kontakte ihren Zustand ändern, d.h. der Arbeitskontakt schließt und der Ruhekontakt öffnet. Lässt sich ermitteln, dass die Kontakte keine den Zustand nicht geändert haben, nimmt der Mikroprozessor 20 die Erregung von der Relaispule ab, wartet eine gewisse Zeitspanne und wiederholt den Vorgang. Dieser sich wiederholende Vorgang hat sich als wirkungsvoll erwiesen, um ein schwaches Verschweißen des Ruhekontakts NC eines Relais K1 aufzubrechen. Daher lässt die Lebensdauer des Relais K1 sich verlängern, sobald der Kontakt zu verschleißen beginnt.
Zum Implementieren der vorgehenden Arbeitsweise benutzen die bevorzugten Ausführungsformen das Rückmelden von Informationen hinsichtlich des Zu stands der Kontakte NO, NC des Relais K1 über den Anschluss P1, um die Ausführung dieses Algorithmus zu unterstützen. Der Kontaktzustand wird durch das Arbeiten bzw. den Stillstand des Verdichters 16 angezeigt. Der Zustand dieses Rückmeldesignals signalisiert den Zustand des Ruhekontakts NC des Relais K1. Der Algorithmus stellt sich also wie folgt dar:

1. Spule des Relais K1 erregen.
2. Zustand der Relaiskontakte ermitteln.
3. Haben die Kontakte sich nicht bewegt, Relaispule stromlos schalten.
4. Relais-Stromversorgung vorbestimmt lange laden lassen.
5. Vorgehenden Vorgang wiederholen.

Der Mikroprozessor 20 hat zwei Eingänge zu den Anschlüssen P1, P5; vergl. die 2. Informationen zum Verdichter 16 laufen über den Anschluss P1, Informationen zum Abtau-Heizelement 14 über den Anschluss P5.
Bei laufendem Verdichter 16 wird dieser am Anschluss P1 über ein Tiefpassfilter aus dem Widerstand R6 und dem Kondensator C7 überwacht. Wie ersichtlich, springt das Signal an diesem Eingang bei laufendem Verdichter hin und her und bleibt bei stehendem Verdichter konstant.
Ein möglicher Fehlerzustand für einen Abtau-Zeitgeber, der auf der Verdichter-Laufzeit basiert, ist ein Verlust des Verdichter-Überwachungssignals. Geht dieses Signal (bspw. durch einen Leitungsbruch, eine lockere Verbindung usw.) verloren, gelangt der Kühlschrank u.U. nie in einen Abtaumodus, so dass Nahrungsmittel verderben, der Kunde verärgert wird und der Wartungsdienst gerufen werden muss.
Eine weitere Besonderheit der Erfindungen) ist, dass bei einem solchen Ausfall ein Fehlermodus erzeugt wird. Hierzu wird ein Fehlermodus bereit gestellt, bei dem ein Verdichterausfallsignal ignoriert und angenommen wird, dass der Verdichter, wenn das Relais K1 nicht erregt wird, durchgehend weiter arbeitet. Mit dieser Annahme wird zwar mehr Strom verbraucht, aber es geht keine Kühlleistung verloren. Dieser Fehlermodus kann auch vom Kundendienst als Stütz- bzw. Ersatzmodus in Sonderfällen einschaltbar sein – bspw. in Gegenden mit extrem hoher Luftfeuchtigkeit.
Hierzu muss Spannung am Anschluss P1 liegen, um anzuzeigen, dass der Verdichter eingeschaltet ist. Wie dargestellt, lässt dies sich mit einem Pull-up-Widerstand R19 erreichen, der den Anschluss P1 mit der Leitung verbindet, die vom Ruhekontakt NC des Relais K1 zum Anschluss P4 führt. Wird das Signal vom Verdichter daran gehindert, den Mikroprozessor 20 über den Anschluss P1 zu erreichen, d.h. wenn der Anschluss P1 ausfällt, liefert der Pull-up-Widerstand R19 eine Spannung an den Mikroprozessor 20. Bei vorliegendem Verdichtersignal überdeckt der Verdichterwiderstand den Effekt des Widerstands R19.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Widerstand R19 vorzugsweise auf der Baugruppe 12 angeordnet ist und daher als interner Bauteil des Abtau-Zeitgebermoduls 12 angesehen werden kann, obgleich er in der Praxis ein Widerstand sein könnte, der einfach auf eine Schaltungsplatine aufgesetzt ist. Jedenfalls ist der Widerstand R19 intern mit dem Modul 12 verbunden, da sonst das von ihm gelieferte Signal bei einem Bruch der Verbindung P1 ebenfalls verloren gehen könnte.
Der Mikroprozessor 20 weist vorzugsweise intern eine Watchdog- sowie eine Einschaltrücksetzschaltung auf. Eine Konditionieren der WS-Leitungen, die den Verdichter 16 und die Stromversorgungen 24, 26 speisen, ist nicht nötig, da der Mikroprozessor 20 vorzugsweise am mit der Verbindung P1 verbundenen An schluss einen Schmitt-Trigger-Eingang mit eingebauter Hysterese aufweist. Mit dem Kondensator C5, der alle Wechselanteile auf dieser Leitung nach Masse kurzschließt, wird die Leitungsüberwachung des Abtau-Heizelements 14 als Gleichstromsignal behandelt.
In der 2 hat der Mikroprozessor 20 einen Eingang mit der Bezeichnung RTCC als Acronym für "real time clock counter", d.h. Echtzeittaktzähler. Bei laufendem Verdichter 16 geht, wie ersichtlich, über den Anschluss P1 ein 60Hz-Signal an den Mikroprozessor 20. Damit kann der Mikroprozessor 20 die Echtzeit verfolgen und entsprechend reagieren.
Wird jedoch der Verdichter abgeschaltet, geht das 60Hz-Zeitgabesignal verloren – bspw. beim Abtauen und Abtropfen.
Anfänglich war es für nötig gehalten worden, den Wechselstrom in diesem Systemteil beim Abtauen und Abtropfen mittels eines 60Hz-Zeitgabesignals am Mikroprozessor zur überwachen; diese Forderung ist durch eine interne Zeitkalibrierung durch entsprechendes Programmieren des Mikroprozessors entfallen. Der Mikroprozessor 20 erfasst also einen Ausfall des Relais K1, falls die 60Hz-Information erscheint, während die Steuerschaltung sich im Abtau- oder Abtropfmodus befindet. Diese interne Zeitkalibrierung ist unten ausführlicher beschrieben.
Eine bestimmte Besonderheit der Erfindungen) ist eine spezielle Art und Weise, den Abtaubedarf eines Frisch- oder Tiefkühlgeräts auf Grund der stetigen bzw. Durchlaufzeit des Verdichters 16 zu ermitteln. Auf Grund der kumulativen Laufzeit des Kompressors 16 kann diese Durchlaufzeit variabel sein. Folglich lässt sie sich als Bedarfsabtauzeit bezeichnen.
Hierzu kann der Mikroprozessor 20 mit einem Algorithmus konfiguriert sein, der ermittelt, wann nach einer Standard-Laufzeit des Verdichters eine verlängerte Laufzeit erreicht ist. Diese Information lässt sich anwenden, um den Algorithmus zur Ausführung einer Bedarfsabtrauroutine zu benutzen.
Im wesentlichen erlaubt diese Routine dem Verdichter 16 zu laufen, bis eine verlängerte Laufzeit auftritt. Der Verdichter würde dabei keine anfängliche Solllaufzeit – bspw. eine anfängliche Standard-Solllaufzeit von 10 Stunden – haben. Vielmehr würden Soll-Durchlaufzeiten auf Grund der kumulativen Verdichterlaufzeit vorgegeben werden. Beträgt bspw. die kumulative Verdichterlaufzeit 10 Stunden, würde eine Durchlaufzeit von 2 Stunden einen Abtauzyklus auslösen. Mit zunehmender kumulativer Laufzeit würde die Durchlaufzeit, die einen Abtauzyklus auslöst, kürzer werden. Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel.

Kumulative Laufzeit des Verdichters Durchlaufzeit zum Auslösen eines Abtauzyklus

0–10 Std. nicht anwendbar

10–15 Std. 2 Std.

15–20 Std. 1,5 Std.

20 Std. und mehr 1 Std.
Während dieser Algorithmus die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sich Reif auf einer Verdampferschlange ansammelt, da die anfängliche kumulative und die Durchlaufzeit des Verdichters lang sind, sollte er auch energieeffizienter sein, da anfänglich im allgemeinen kaum eine Reifbildung auftritt.
Bei einer modifizierten Version dieses Konzepts setzt eine kumulative Laufzeit von acht Stunden eine Durchlaufzeit von einer Stunde zum Auslösen eines Abtauzyklus.
Eine weitere Besonderheit der Erfindungen) ist, das Abtau-Zeitgebermodul 12 als festen Kumulativzeitgeber zu konfigurieren, indem man den Anschluss P5 beseitigt, über den das Abtau-Heizelement 14 und der Bimetallkontakt T2 überwacht werden. Damit der Zeitgeber 12 richtig arbeiten kann, muss er Eingangssignale vom Verdichter 16 und vom Abtau-Heizelement 14 erhalten. Durch Überwachen des Signals vom Abtau-Heizelement am Anschluss P5 wird dem Mikroprozessor 20 mitgeteilt, wie lange nach Beginn eines Abtauzyklus der Bimetallkontakt T2 brauchte, um zu öffnen. Diese Information dient dann zur Vorhersage des nächsten Laufintervalls des Verdichters 16.
Erfasst nach Eintritt in den Abtaumodus der Mikroprozessor 20 kein Schließen und dann Öffnen des Bimetallkontakts T2, liegt keine Abtaudauer vor, anhand der das nächste Laufintervall des Verdichters 16 berechnet werden könnte. In diesem Fall muss der Mikroprozessor 20 auf ein Standard-Laufintervall zurück fallen. Um daher den Mikroprozessor 20 auf dem Standard-Laufintervall des Verdichters 16 zu halten, muss die Rückmeldung vom Abtau-Heizelement 14 über den Anschluss P5 entfallen. Dadurch arbeitet das Abtau-Zeitgebermodul 12 als fester Kumulativzeitgeber.
Die 4 zeigt eine weitere Besonderheit der Erfindung(en). Wie oben erwähnt, fällt in bestimmten Landesteilen die Netzstromversorgung häufig aus, was zu Funktionsfehlern in elektronischen Steuerungen führen kann. Viele von ihnen enthalten daher Einrichtungen, die den Speicher des Controllers puffern – bspw. eine Batterie oder einen Superkondensator. Ist die vorliegende Steuerung einer Folge von Stromausfällen ausgesetzt, kann sich im zugehörigen Frisch- bzw. Tiefkühlgerät Reif ansammeln.
Hierzu lässt die Empfindlichkeit des Abtau-Zeitgebers 12 gegenüber häufigen Stromausfällen sich verringern, indem man den Hochlaufalgorithmus des Mi kroprozessors modifiziert. Dabei modifiziert man die Einschalt- bzw. Hochlaufroutine so, dass der Mikroprozessor 20, wenn er beim Hochlaufen die Einheit kalt und den Thermostatkontakt T1 offen vorfindet, eine anfängliche modifizierte Abtauroutine ausführt. Findet der Mikroprozessor 20 beim Einschalten jedoch einen geschlossenen Thermostatkontakt T1 vor, wird die anfängliche Verdichterlaufzeit abgekürzt.
Läuft der Controller 20 hoch, überwacht er – vergl. die 4 – den Zustand der Rückmeldesignale aus dem Frisch-/Tiefkühlgerät an den Anschlüssen P1, P5, um den Zustand des Geräts zu ermitteln. Erweist es sich als kalt, d.h. ist der Bimetallkontakt T2 geschlossen, und fordert der Thermostatkontakt T1 keine Kühlung an, d.h. ist er offen, führt der Controller 20 einen modifizierten Abtauzyklus aus, der kein Abtropfintervall enthält, da das Überspringen des Abtropfintervalls die Dauer bis zum Anlaufen des Verdichters 14 minimiert. Nach diesem modifizierten Abtauzyklus wird für das nächste Verdichter-Aufbauintervall ("build time") der Standardwert – bspw. acht Stunden – angesetzt.
Ergibt sich jedoch beim Hochlaufen des Geräts ein Kühlbedarf, d.h. ist der Thermostatkontakt T1 geschlossen, erfolgt kein anfängliches Abtauen, um zu gewährleisten, dass beim ersten Inbetriebnehmen des Geräts durch den Kunden der Verdichter anläuft, um die Betriebsbereitschaft des Geräts anzuzeigen; dieses anfängliche Aufbauintervall wird jedoch auf einen niedrigeren Wert – bspw. sechs Stunden – eingestellt.
Diese Vorgehensweise verkürzt das Zeitfenster eines Stromausfalls, der die Funktion des Controllers stören könnte. Der Wert dieser verringerten Aufbauzeit hängt von der erwarteten Häufigkeit von Stromausfällen und vom vorgegebenen "Abschalt"-Verhalten des Kühlgeräts ab. Ist die anfängliche Verdichterlaufzeit zu kurz, verlängert sich die Zeit bis zum Abkühlen eines warmen Kühlgeräts, da ein Abtauzyklus zu früh erfolgt.
Zahlreiche elektronische Steuerungen erfordern einen Prüfschalter zum Prüfen eines Controllers bzw. einer Steuerung auf einwandfreie Ansteuersignale bei der Fertigung und/oder im Einsatz. Wie oben erwähnt, ist eine andere Besonderheit der Erfindung ein Algorithmus, der während der Fertigung ein Prüfen der Steuerung innerhalb eines zugelassenen Zeitfensters sowie ein Verifizieren der vollständigen Funktion der Steuerung im Einsatz ermöglicht.
In dieser Hinsicht wird zur Funktionsprüfung der Abtausteuerung und eines zugeordneten Kühlgeräts dieses hochgefahren, wobei man mit einem herkömmlichen Prüfstecker den Thermostatkontakt T1 offen und den Bimetallkontakt T2 geschlossen hält. Dadurch schaltet die Steuerung in die oben beschriebene modifizierte Abtauroutine, in der das Relais K1 erregt wird und der Mikroprozessor 20 das Rückmeldesignal d des Abtau-Heizelements 14 sucht. Erscheint ein Signal, ist diese Leitung sicherlich vorhanden. Die Steuerung wartet nun darauf, dass der Bimetallkontakt T1 öffnet; dann nimmt das Rückmeldesignal des Abtau-Heizelements den Wert L an. In diesem Fall schaltet die Steuerung das Relais K1 stromlos, so dass der Verdichter 14 laufen kann. Ist beim Eintritt in die modifizierte Abtauroutine jedoch das Abtausignal nicht H, schaltet die Steuerung das Relais K1 ab. Dadurch kann keine Leistungsmessung des Abtau-Heizelements 12 erfolgen. Dies wirkt als Signal, dass die Steuerung nicht richtig arbeitet oder die Rückmeldeleitung nicht angeschlossen ist.
Aus verschiedenen Gründen – einschl. des ersichtlichen Vorteils einer Kostenreduzierung – enthält die dargestellte Schaltung keinen Prüfschalter. Vielmehr kann in einen Prüfmodus eingetreten werden, indem man den dem Kontakt T2 zugeordneten Steuerthermostat auf akzeptable Weise öffnet und schließt. Hierzu lässt sich der Thermostat bspw. innerhalb 30 Sekunden dreimal schließen, um das Auslösen einer Prüfroutine zu signalisieren.
Die 3 zeigt anhand eines Flussdiagramms die Programmierung des Mikroprozessors 20 für den Normalbetrieb des Abtau-Zeitgebers 12. Wie gezeigt, erfolgt nach dem Initialisieren des Mikroprozessors (Setzen von Variablen usw.) in einem ersten Schritt 100 im Schritt 102 eine Bestimmung, ob der Verdichter eingeschaltet ist. Der Mikroprozessor erfasst hierzu, ob am Anschluss P1 ein Signal vorliegt. Falls ja, wird die Laufzeit des Verdichters gezählt und in einem Schritt 104 aufsummiert; falls nein, verbleibt der Mikroprozessor in einer Schleife, d.h. er kehrt zum Schritt 102 zurück, bis der Verdichter vom Kontakt T1 eingeschaltet wird. Wird danach der Verdichter vom Kontakt T1 abgeschaltet (Schritt 106), erfolgt im Schritt 108 eine Frage, ob die Prüfroutine aufgerufen worden ist – bspw. durch Ein- und Ausschalten des Verdichters über den Thermostatkontakt T1, wie oben beschrieben. Falls ja, wird die Prüfroutine ausgeführt; vergl. den Block 110. Nach Abschluss derselben springt der Mikroprozessor 20 zum Schritt 102 zurück.
Ist keine Prüfroutine aufgerufen worden, erfolgt im Schritt 112 eine Bestimmung, ob die kumulative Laufzeit des Verdichters erreicht ist. Falls nicht, kehrt der Mikroprozessor zum Schritt 102 zurück und wartet, bis der Thermostat T1 den Verdichter wieder einschaltet.
Ist die kumulative Laufzeit des Verdichters erreicht worden, tritt der Mikroprozessor in einen Abtaumodus ein, wie mit dem Block 114 gezeigt. Gleichzeitig wird die Gesamt-Abtauzeit gezählt – vergl. den Block 116 –, bis ein Ende des Abtauintervalls erreicht ist.
Wie mit dem Block 120 gezeigt, folgt dem Abtau- ein Abtropfintervall, in dem der geschmolzene Reif vom Wärmetauscher abtropfen kann.
Danach – vergl. Block 122 – wird das Relais K1 stromlos geschaltet und kehrt der Mikroprozessor zum Schritt 102 zurück.
Die 5 und 6 zeigen ein anderes Flussdiagramm eines Algorithmus zum Steuern des Systems der 2. dieses Flussdiagramm ist im Prinzip eine ausführlichere Version des Algorithmus der 3.
Wird ein die Schaltung der 2 enthaltendes System zu allererst an das Stromnetz angesteckt und eingeschaltet, beginnt der Mikroprozessor 20 bzw. ein anderer geeigneter Controller einen Steueralgorithmus 200 mit einem mit BEGINN bezeichneten Anfangsschritt 202.
Als ein erster Schritt 204 danach enthält der Algorithmus eine Verzögerung, die für eine interne Speicherprüfung ausreicht. Bei dieser internen Speicherprüfung wird der dem Mikrocontroller zugeordnete Speicher auf Betriebsfähigkeit geprüft und danach in einem Schritt 206 bestimmt, ob der Thermostatkontakt T1 offen ist.
Ist der Thermostatkontakt T1 nicht offen, wird in einem Schritt 208 die Verdichter-Laufzeit auf einen Anfangswert von sechs Stunden gesetzt. Ist der Thermostatkontakt T1 offen, wird in einem Schritt 210 der Abtauzyklus geprüft und in einem nachfolgenden Schritt 212 die Verdichter-Laufzeit auf acht Stunden gesetzt.
Nachdem der Verdichter auf sechs oder acht Stunden gesetzt worden ist, tritt der Algorithmus im Schritt 214 in eine Relais-AUS- bzw. Kühlmodus ein, der auch als Verdichtermodus bezeichnet ist. In dieser Betriebsart darf der Verdichter laufen.
Wird, wie oben festgestellt, der Verdichter abgeschaltet, d.h. in einem Abtau- und Abtropfintervall, verliert der Mikroprozessor sein Echtzeit-Eingangssignal, und kann so die Echtzeit nicht mehr verfolgen. Ersatzweise wird der Mikroprozessor 20 softwaremäßig so kalibriert, dass er in einem Abtau- und Abtropfintervall die Echtzeit näherungsweise verfolgen kann.
Hierzu durchläuft der Mikroprozessor einen als "RC-Kalibrierung" bezeichneten Programmzweig.
Wie oben beschrieben, wird die Arbeitsfrequenz des Mikroprozessors von R9 und C6 festgelegt, wobei R9 = 20 kOhm und C6 = 270 pF gewählt sind, so dass am Eingang OSC des Mikroprozessors 20 eine Sollfrequenz von 150 kHz auftritt. Mit einer Schwankungsbreite von +40%/–31% erhält man eine Höchst- und eine Mindest-Arbeitsfrequenz von etwa 210 kHz bzw. etwa 104 kHz.
Bevor der Verdichter laufen kann, wird bestimmt, ob ein Kalibrieren der internen Zeitgabe des Mikroprozessors 20 erforderlich ist, wie oben beschrieben. Ist nicht kalibriert worden, muss die mit dem RC-Glied erreichte Zeitgabe bestimmt werden, so dass bei fehlendem Achtzeitsteuersignal im Mikroprozessor eine Zeitvorgabe erhalten bleibt.
Folglich wird in einem ersten Schritt 216 bestimmt, ob die Zeitkalibrierung vollständig ist. Falls nicht, wird bestimmt, ob eine erste Kalibrierung abgeschlossen worden ist. Um zu gewährleisten, dass eine Kalibrierung erfolgt, werden zwei Werte aufgenommen und wird der Kalibriervorgang erst abgeschlossen, wenn beide gleich sind. Ist also die erste "Wertaufnahme" abgeschlossen, wie im Schritt 218 bestimmt, geht der Kalibriervorgang zu einem Schritt 220 weiter, um zu bestimmen, ob eine zweite "Wertaufnahme" abgeschlossen ist. Ist die erste Aufnahme nicht abgeschlossen, erfolgt in einem Schritt 224 ein Kalibrieren, d.h. eine "Wertaufnahme", für die Dauer von eine Sekunde. Dann verlässt der Algorithmus die Kalibrierroutine, ohne einen Kalibriermerker (Flag) zu setzen.
In einem "Aufnahme"-Schritt führt der Mikroprozessor für die Dauer von etwa einer Sekunde eine Verzögerungsschleife aus. Die Anzahl der Ausführungen der Schleife wird zu einem Maß oder "Aufnahmewert" der von R9, C6 festgelegten Arbeitsfrequenz. Die folgende Tabelle fast mögliche Werte zusammen:
War die erste "Wertaufnahme" abgeschlossen, erfolgt, in einem Schritt 220 eine zweite "Wertaufnahme", wie festgestellt. Wird die zweite "Wertaufnahme" nicht abgeschlossen, erfolgt in einem Schritt 228 eine zweite Kalibrierung für die Dauer von einer Sekunde. Nach dieser zweiten Kalibrierung verlässt der Algorithmus die Kalibrierroutine und läuft weiter.
Ergibt sich im Schritt 220 die zweite "Wertaufnahme" als abgeschlossen, wird im Schritt 226 bestimmt, ob der erste und der zweite Aufnahmewert gleich sind. Falls ja, d.h. die Anzahl der Schleifendurchläufe ist gleich, gilt die Kalibrierung als abgeschlossen und wird in einem Schritt 234 ein RC-Kalibriermerker gesetzt. Von dort geht der Algorithmus außerhalb der Kalibrierroutine weiter. Ergibt sich jedoch im Schritt 226, dass der erste und der zweite Aufnahmewert nicht hinreichend gleich sind, werden alle beim Kalibrieren gesetzten Werte in einem Schritt 230 gelöscht; danach wird in einem Schritt 232 bestimmt, dass die Kalibrierung erneut begonnen werden sollte.
Auf jeden Fall läuft der Algorithmus außerhalb des Kalibriervorgangs weiter zu seinem adaptiven Haupt-Abtausteuerungsteil. Wie unten ausführlich erläutert wird, bestimmt sich der Durchlauf des Algorithmus durch diesen Steuerteil aus dem Zustand der Zeitkalibrierung, d.h. ob nur ein erster Aufnahmewert abgeschlossen ist, ob der erste wie auch der zweite Aufnahmewert abgeschlossen sind oder ob der RC-Kalibriermerker gesetzt ist.
Wie die 5 weiter zeigt, wird vor dem Eintritt in die Hauptsteuerprozeduren in einem Schritt 236 ein 15-Minuten-Zeitgeber gelöscht, desgl. alle Prüfzähler. Danach fährt in einem Schritt 238 der Algorithmus mit den Hauptsteuerprozeduren fort.
Als erster Schritt 240 in der Hauptsteuerprozedur wird der Verdichter eingeschaltet und werden eine Anzahl von Ein-/Ausgangszuweisungen sowie andere Optionsregister aktualisiert. Danach wird in einem Schritt 242 geprüft, ob der Inhalt des dem Mikroprozessor 20 zugeordneten RAM-Speichers intakt, d.h. nicht verstümmelt ist. Falls ja, d.h. enthält er Fehler, kehrt die Routine zum Anfangsschritt 202 zurück; falls nicht, geht der Algorithmus zu einem Schritt 244 weiter, um zu bestimmen, ob der Verdichter tatsächlich läuft. Gleichzeitig wird in einem Schritt 246 bestimmt, ob der Dienstprüfmodus angefordert worden ist. Falls ja, verzweigt die Routine zum Schritt 248, um die im Schritt 210 oben beschriebene Prüfroutine zu beginnen.
Ist im Schritt 246 kein Service-Prüfmodus angefordert worden, geht der Algorithmus zum Schritt 250 weiter und bestimmt, ob 15 Minuten der Verdichter-Laufzeit abgelaufen sind; falls nicht, kehrt die Routine zum Schritt 238 zurück, um diesen Teil des Algorithmus erneut zu durchlaufen.
Ist die oben beschriebene 15 Minuten Verdichter-Laufzeit abgelaufen, geht der Algorithmus zum Schritt 252 weiter, wo der Verdichter-Aufbauzeitzähler um 15 Minuten verringert wird.
Danach wird in einem Schritt 254 bestimmt, ob der Aufbauzeitzähler den Wert null erreicht hat. Falls nicht, wird in einem Schritt 256 bestimmt, ob der Verdichter länger als acht Stunden gelaufen ist. Falls nicht, geht der Algorithmus zu einem als "Wiederholen" bezeichneten Schritt 258 weiter, wo der Algorithmus zum Schritt 214 zurück verzweigt. Ist der Verdichter länger als acht Stunden gelaufen, wird im Schritt 260 bestimmt, ob er länger als eine Stunde kontinuierlich gelaufen ist. Falls nicht, verzweigt der Algorithmus zum Wiederholungsschritt 258, wie oben beschrieben. Ist der Verdichter länger als eine Stunde kontinuierlich gelaufen, geht der Algorithmus zu einem Schritt 262, wo die Aufbauzeit auf acht Stunden gesetzt wird. Von dort geht der Algorithmus zum Abtauschritt 264. Erweist sich, wie ebenfalls im 6 gezeigt, im Schritt 254 der Aufbauzeitzähler als auf null gezählt, geht der Algorithmus ebenfalls zu diesem Schritt 264 weiter.
Vom Schritt 264 geht der Algorithmus zum Schritt 266, wo bestimmt wird, ob während der Verdichter-Aufbauzeit eine erfolgreiche Kalibrierung erreicht worden ist. Falls nicht, d.h. im Schritt 234 der Kalibriermerker nicht gesetzt worden ist, wird in einem Schritt 270 das System mit einem Kalibrierwert aus dem letzten Abtauzyklus gesetzt.
Ergibt sich stattdessen im Schritt 266, dass die Kalibrierung während der Verdichter-Aufbauzeit erfolgreich war, geht der Algorithmus zum Schritt 268 weiter, wo der System auf den neuen RC-Kalibrierwert gesetzt wird.
Nach dem Schritt 268 oder 270 geht der Algorithmus zum Schritt 272 weiter, wo das Relais erregt und eine Systemverzögerung von 300 Millisekunden durchlaufen wird.
Danach wird im Schritt 274 bestimmt, ob der Relaiskontakt umgeschaltet hat. Falls nicht, wird in einem Schritt 276 das Relais für die Dauer von drei Sekunden stromlos geschaltet.
Danach wird in einem Schritt 278 bestimmt, ob 50 Einschaltversuche des Relais unternommen wurden. Falls nicht, durchläuft der Algorithmus die Schrittfolge 272, 274 und 276 erneut.
Ergibt sich im Schritt 274, dass der Relaiskontakt geschaltet hat, oder im Schritt 278, dass 50 Einschaltversuche des Relais unternommen worden sind, geht der Algorithmus zu einem Schritt 280 weiter und wird die Abtaudauer auf 21 Minuten gesetzt. Danach wird in einem Schritt 282 das Relais erneut erregt und es wird geprüft, ob der RAM-Speicherinhalt des Mikroprozessors intakt ist; auch erfolgt eine Aktualisierung der Optionsregister und der Ein-/Ausgang-Zuweisungen.
Danach wird in einem Schritt 284 bestimmt, ob der Bimetallkontakt T2 offen ist; falls nicht, wird in einem Schritt 286 die Eingangsleitung entladen ("bleed").
Ergab sich im Schritt 284 der Bimetallkontakt T2 als offen, geht der Algorithmus zu einem Schritt 288, wo das Bimetallsignal entprellt wird, entsprechende Verfahren sind bekannt. Danach erfolgt in einem Schritt 290 eine Bestimmung, ob die Abtaudauer 0,1 oder 21 Minuten betrug. Betrug sie 0,1 oder 21 Minuten, wird in einem Schritt 292 die Aufbauzeit auf acht Stunden und in einem Schritt 294 eine Abtropfzeit von einer Minute gesetzt.
Betrug die Abtauzeit nicht 0,1 oder 21 Minuten, wird in einem Schritt 296 aus den oben festgestellten Parametern eine neue Aufbauzeit berechnet. Gleichzeitig wird in einem Schritt 298 eine neue Abtropfzeit von 21 Minuten minus der verbleibenden Abtaudauer gesetzt.
Nach dem Schritt 298 oder 294 geht der Algorithmus zu einem Schritt 300 weiter, in dem das System ein Abtropfintervall durchläuft, wie es im Schritt 298 oder 294 berechnet wurde.
Danach geht der Algorithmus zum Wiederholschritt 258 weiter und durchläuft die Prozedur erneut, wie oben dargelegt, d.h. beginnend mit dem Schritt 214.
Die 7 und 8 zeigen, wie ein Abtau-Zeitgebermodul 12 als Steckbaugruppe bereit stellbar ist, deren Verbinder J1 und J2 zum Anstecken an dem Verdichter 16 und dem Abtau-Heizelement 14 zugeordnete Anschlüsse angeordnet sind. Wegen seiner Steckmodularität ist das Modul 12 dann ideal geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen, sofern es problemlos umkonfigurierbar ist.
Wie oben beschrieben, reagiert dann das Modul 12 durch Öffnen der Anschlüsse P1 oder P5 las Echt- oder Linearzeitgeber oder als kumulativer Laufzeitgeber. So wird durch Öffnen des Anschlusses P1 das Modul 12 zu einem Echtzeit-Abtauzeitgeber, durch Öffnen des Anschlusses P5 entsprechend zu einem kumulativen Laufzeitgeber.
LEGENDE ZU DEN ENGLISCHEN AUSDRÜCKEN DER ZEICHNUNGEN
1

12 Abtau-Zeitgeber
14 Abtau-Heizelement
16 Verdichter

2

16 Verdichter

3

100 Intialisieren
102 Verdichter EIN?
104 Laufzeit zählen
106 Verdichter AUSschalten
108 Prüfung angefordert?
110 Prüfroutine ausführen
112 Soll-Laufzeit erreicht?
114 Abtauen
116 Abtauzeit zählen bis Abtauzeit = 1
118 Laufzeit modifizieren
120 Abtropfintervall
122 Relais stromlos schalten
YES Ja
NO Nein

4

Power-up Einschalten und Hochlaufen
Delay 4 seconds Verzögerung 4s
Thermostat open? Thermostatkontakt offen?
Modifier defrost routine Modifizierte Abtauroutine
Set initial ... 6 hrs. Anfängliche Verdichter-Aufbauzeit auf 6 Std. setzen
Bi-metal closed? Bimetallkontakt geschlossen?
Set initial ... 10 hrs. Anfängliche Verdichter-Aufbauzeit auf 10 Std. setzen
Main routine Hauptprogramm

5

202 Beginn
204 Verzögerung für interne Speicherprüfung
206 Thermostat offen?
208 Verdichter-Laufzeit = 6 Std. setzen
210 Abtaufunktion prüfen
212 Verdichter-Laufzeit = 8 Std. setzen
214 Relais stromlos schalten (Verdichter-Modus)
216 RC-Eichung fertig?
218 Erste RC-Aufnahme abgeschlossen?
220 Zweite RC-Aufnahme abgeschlossen?
224 1 s kalibrieren
226 1. Aufnahmewert = 2. Aufnahmewert?
228 1 s kalibieren
230 Werte löschen
232 Kalibrierung erneut starten
234 Kalibrierung abgeschlossen; RC-Kalibriermerker setzen
236 15min-Zeitgeber löschen; Prüfmoduszähler löschen
238 Hauptprogramm 1
240 Verdichter einschalten; E/A-Zuweisungen und Optionsregister aktualisieren
242 RAM-Prüfung auf Verstümmelung
244 Läuft Verdichter?
246 Auf Dienst-Prüfmodus prüfen
248 Prüfung
250 15min-Intervall abgelaufen?
258 Wiederholen

6

252 Aufbauzeit um 15 min verringern
254 Aufbauzeit = 0?
256 Verdichter länger als 8 Std. gelaufen?
258 Wiederholen
260 Verdichter 1 Std. stetig gelaufen?
262 Aufbauzeit auf 9 Std. zurücksetzen
264 Abtauen
266 Kalibrierung während des Aufbauens erfolgreich
268 Kalibrierwert benutzen
270 Kalibrierwert vom letzten abtauen benutzen
272 Relais erregen (Abtaumodus); 300 ms Verzögerung
274 Relaiskontakt hat sich bewegt?
276 Relais stromlos schalten; 3 s verzögern
278 50 Versuche?
280 Abtauen auf 21 min setzen
282 Relais erregen; auf RAM-Verstümmelung prüfen; Optionsregister und E/A-Zuweisungen aktualisieren
284 Bimetallkontakt offen;
286 Eingangsleitung entladen
288 Bimetallsignal entprellen
290 Abtaudauer = 0 min
292 Aufbauzeit = 9 Std.
294 Abtropfzeit = 1
296 Neue Aufbauzeit berechnen
298 Abtropfzeit = 21 – Abtauzeit
300 Abtropfen

Claims

Stromversorgung (22) für ein Relais (K1) mit: einer ersten Einrichtung (CR2), die zwischen einen Wechselstrom-Eingangsanschluss (L1) und das Relais (K1) geschaltet ist, um den Wechselstrom gleichzurichten; einer zweiten Einrichtung (C2), die betrieblich zwischen die erste Einrichtung und das Relais geschaltet ist, um eine Relaiserregungsladung zu speichern; und einer dritten Einrichtung (CR1; 26), die zwischen den Wechselstromanschluss und das Relais geschaltet ist, um den Wechselstrom gleichzurichten; wobei das Relais einen normal offenen Arbeitskontakt aufweist, der mit der dritten Einrichtung verschaltet ist derart, dass bei Erregen des Relais die dritte Einrichtung an das Relais gelegt wird, um dieses mit einem zusätzlichen Strom zu speisen, der ausreicht, um das Relais im erregten Zustand zu halten.
Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Einrichtung eine Neben-Stromversorgungs-Schaltung (24) verbunden ist, mit der aus dem gleichgerichteten Strom eine Niederspannung zur Speisung eines elektronischen Logikbausteins erzeugbar ist.
Stromversorgung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die dritte Einrichtung jeweils Dioden (CR2, CR1) aufweisen.
Stromversorgung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung einen ersten Stromgleichrichter (CR2) aufweist, der zwischen den Wechselstromanschluss und das Relais geschaltet ist, dass die zweite Einrichtung einen Ladung speichernden Kondensator (62) aufweist, dessen eines Ende an einen Punkt zwischen dem ersten Gleichrichter und das Relais gelegt ist, dass die dritte Einrichtung eine Niederspannting-Stromversorgungsschaltung (26) aufweist, deren Eingang an einen Punkt zwischen dem einen Ende des Speicherkondensators und dem ersten Gleichrichter liegt, dass eine relativ hohe Impedanz (R2) zwischen den ersten Stromgleichrichter und den Eingang der Niederspannung-Stromversorgung gelegt ist, und dass ein zweiter Gleichrichter (CR1) zwischen das eine Ende des Speicherkondensators und den Wechselstrom-Eingangsanschluss gelegt ist, wobei das Relais mit einem Eingang an das eine Ende des Speicherkondensators (C2) und der zweite Gleichrichter (CR1) an den Arbeitskontakt des Relais (K1) gelegt sind, so dass bei Erregung der zweite Gleichrichter aktiviert wird, um dem Relais gleichgerichteten Strom zuzuführen.
Stromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Gleichrichter Dioden (CR2, CR1) sind.
Stromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannting-Stromversorgungsschaltung (26) eine Echt-Schaltung ("true-circuit") zur Abgabe einer Gleichspannung von 5 V ist.
Stromversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verhältnismäßig hohe Impedanz (R2) ein Widerstand von 20 kOhm ist.