DE69528337T2

DE69528337T2 - Serielle Bussteuerung für Geräte

Info

Publication number: DE69528337T2
Application number: DE69528337T
Authority: DE
Inventors: Hunt Adams Sutherland; Whipple, Iii
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2015-11-25
Also published as: EP0716361A2; JPH08280078A; KR960027879A; EP0716361A3; US5600310A; EP0716361B1; DE69528337D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Haushaltsgeräte werden zunehmend komplexer, da Bemühungen gemacht werden, die Effizienz und die betriebsmäßigen Leistungsfähigkeiten des Gerätes zu verbessern. Wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff "Haushaltsgeräte" auf Vorrichtungen, wie beispielsweise Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspüler, Kochherde, Mikrowellenherde und Kühlgeräte, die eine elektrische Steuerung bzw. Regelung von wenigstens einigen Funktionen der Vorrichtung haben. Derartige Haushaltsgeräte sind üblicherweise unabhängige Einheiten, so dass die unabhängig von der Gebäudestruktur, in der sie verwendet werden sollen, gefertigt und verkauft werden können.
Eine verbesserte Geräteeffizienz ist erwünscht, um den Energieverbrauch (wie beispielsweise die elektrische Leistung zum Betreiben eines Kühlgerätes, Wäschetrockners, Kochherdes oder ähnliches) und anderen Ressourcen-Verbrauch zu senken, wie beispielsweise eine Senkung des Wasserverbrauches in Waschmaschinen und Geschirrspülern. Eine elektronische Steuerung beziehungsweise Regelung von Geräten ist verwendet worden, um die Effizienz durch die Verwendung von Sensoren zu verbessern, um die Geräteleistung zu überwachen und Daten zu liefern, um die Betriebskomponenten des Gerätes einzustellen, damit sie gemäß einem gewünschten Betriebsprofil arbeiten (z. B. Temperatursensoren, um den Betrieb des Gefriersystems zu verbessern, oder Wassersensoren, um die Reinheit von Wasser in Geschirrspülern zu erfassen).
Übliche Geräte-Fertigungstechniken haben beinhaltet, dass eine elektrische Verdrahtung zwischen einer Leistungsversorgung (beispielsweise einer Verbindungsstelle, die an dem Netzkabel befestigt ist) und entsprechenden Elementen in dem Gerät verlegt wird, die die Energie benötigen. Die meisten Geräte mit elektronischen Steuer- bzw. Regelsystemen haben ähnliche Verdrahtungsanordnungen enthalten, d. h. direkte Verbindungen zwischen der Gerätesteuerung und den unvereinbaren Sensoren und Stellgliedern (Aktuatoren), was eine "stern"-artige Verdrahtungsanordnung zur Folge hat. Alle Verdrahtungen in derartigen Systemen haben üblicherweise eine relativ große Stärke (z. B. 18 gage oder mehr), weil die Systeme üblicherweise auf einer analogen Kommunikation beruhen mit damit verbundenen höheren Spannungs- oder Stromerfordernissen, und aus Gründen einer einfachen Fertigung (die Verdrahtung muss den vielen nötigen Handhabungen widerstehen, um sie in der Montagelinienumgebung durch das Gerät zu verlegen). Da die Komplexität des Steuersystems größer wird (z. B. abhängig von der Anzahl von Optionen, die von dem Verbraucher bei einem bestimmten Gerät wählbar sind, und von den Sensoren und Systemen, die verwendet werden, um Energie- und Ressourcen-Effizienz zu verbessern) wächst der Umfang an Verdrahtung und Zeit, um die Verdrahtung zu installieren.
Derartige Montagetechniken stellen Schwierigkeiten in Bezug auf Ressourcen dar, die in der Produktion verwendet werden, wie beispielsweise der Drahtmenge, um jeden Sensor oder Aktuator mit der Steuerung zu verbinden, der Zeit, um die Verdrahtung zu installieren, und der Notwendigkeit, einzelne Verdrahtungsprotokolle für jedes Gerät mit unterschiedlichen Optionen oder Konfigurationen zu haben. Da ferner die Anzahl von Drahtverbindungen ansteigt, gibt es eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein Versagen von einem gewissen Teil der Verdrahtung für das Geräte-Steuersystem.
Elektronische Steuersysteme, die ein Steuersystem mit seriellem Bus verwenden, sind für verschiedene Geräte bekannt und ermöglichen eine Kommunikation zwischen einer Steuerung und mehreren Slave-Knoten, die mit dem seriellen Bus verbunden sind. Beispiele von derartigen Steuersystemen sind in US-A-5 331 619, DE-A-33 42 301, US-A-4 540 890, EP-A-0 586 715, WO-A-94 24618 und WO-A-92 03881 bekannt.
In einem Haushaltsgerät ist es erwünscht, die Gesamtmenge an Verdrahtung, die für Sensoren und Aktuatoren des Steuersystem verwendet wird, soweit wie möglich zu senken, während die Betriebssicherheit beibehalten werden soll. Die Fertigungs effizienz wird ebenfalls in dem Maße verbessert, wie Standard- Verdrahtungsprotokolle für einen breiten Bereich von Produkten verwendet werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß dieser Erfindung wird eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Slave-Knoten umfassen einen Sensor, einen Aktuator oder ähnliches, der mit dem Verbinder des seriellen Bus verbunden ist und auf einen gewählten Slave-Knoten-Adresscode anspricht, der durch den Master-Kommunikationsmodul generiert wird. Der serielle Bus-Verbinder weist üblicherweise eine Leiterschleife auf, die an jedem Ende der Schleife an dem Master-Kommunikationsmodul befestigt ist, wobei die Slave-Knoten mit der Schleife an Verbindungsstellen entlang der Schleife in Verbindung stehen. Das Master-Kommunikationsmodul enthält eine Abfrageschaltung zum Generieren digitaler Sendungen an einen oder mehr der Slave-Knoten-Adresscodes und eine Empfängerschaltung zum Empfang von digitalen Übertragungen von den Slave-Knoten, die mit dem seriellen Bus-Verbinder gekoppelt sind.
Das serielle Bus-Steuersystem enthält üblicherweise eine Systemsteuerung, von der das Master-Kommunikationsmodul ein Teil ist. Die Systemsteuerung enthält ferner einen Prozessor zum Empfangen von Sensorsignalen von Slave-Knoten, die durch das Kommunikationsmodul adressiert sind, und zum Generieren entsprechender Steuersignale, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern, die mit dem seriellen Bus-Verbinder gekoppelt sind.
Der serielle Bus-Verbinder kann sowohl einen Kommunikationsbus zum Leiten von digitalen Kommunikationssignalen zwischen dem Master-Kommunikationsmodul und entsprechenden Slave- Knoten als auch einen Leistungsbus aufweisen zum Liefern von elektrischer Energie an die Slave-Knoten und ihre damit in Beziehung stehenden Komponenten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale der Erfindung, die als neuartig betrachtet werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen hervorgehoben. Die Erfindung selbst jedoch sowohl was ihren Aufbau als auch ihr Arbeitsverfahren betrifft, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen davon können am besten anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung verstanden werden, in der die Figur ein Blockdiagramm von einem Steuersystem mit einem seriellen Gerätebus gemäß der Erfindung ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß der Erfindung enthält ein Haushaltsgerät (wie es oben definiert ist) 100 ein Serienbus-Steuersystem 110 (gestrichelt gezeichnet), das eine Master-Slave-Kommunikationsmodalität verwendet. Das Serienbus-Steuersystem enthält eine Systemsteuerung 120, mehrere Slave-Knoten 170 und einen Serienbusverbinder (oder Kabel) 150, mit dem die Systemsteuerung 120 und jeder entsprechende Slave-Knoten 170 elektrisch in Verbindung steht. Die Systemsteuerung 120 weist ein Master-Kommunikationsmodul 122 und üblicherweise ferner einen Prozessor 124 auf (beide können in einem Chip oder einer Mikroprozessorvorrichtung enthalten sein); das Kommunikations-Modul 122 steuert Kommunikationen auf dem Serienbusverbinder 150. Die Slave-Knoten 170 weisen Vorrichtungen, wie beispielsweise Sensoren (z. B. um den Zustand oder Status von einem gemessenen Parameter zu ermitteln), Aktuatoren (z. B. um mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Komponenten zu betätigen), oder ähnliches auf.
Wie er hier verwendet wird, bezieht sich "serieller Bus" auf ein Kommunikationssystem, in dem jede Komponente auf entsprechenden Weise mit dem gleichen Bus gekoppelt ist, so dass Kommunikationen zu oder von jedem Slave-Knoten entlang dem gleichen Bus geleitet wird, wobei auf jeden Slave-Knoten durch einen Adress-Code zugegriffen wird. Die Verwendung von dem gleichen Bus (das heißt dem gleichen Draht oder Satz von Drähten), um mit jedem entsprechenden Slave-Knoten zu kommunizieren, vermeidet das Erfordernis für eine Verdrahtung von jedem Knoten direkt mit der Steuerung mit einem entsprechenden Draht (oder Satz von Drähten). "Master-Slave" oder eine ähnliche Terminologie, wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Steuer- bzw. Regelsystem, in dem alle Kommunikationen mit entsprechenden Slave-Knoten durch das Master-Kommunikationsmodul initiiert werden, das heißt, jeder Slave-Knoten generiert Signale auf dem seriellen Kommunikationsbus nur als Antwort auf eine Anfrage von dem Master-Kommunikationsmodul. Ein derartiges "Master-Slave"-System unterscheidet sich von Pol-zu-Pol- oder "Token-Ring" Kontrollsystemen, in denen mehr als ein Knoten Kommunikationen einleiten oder auf Kommunikationen von anderen Knoten einwirken oder diese modifizieren kann, wodurch eine Kommunikation zwischen Knoten ermöglicht wird, wogegen in dem Master-Slave-System Slave-Knoten nur mit dem Master-Kommunikationsmodul kommunizieren können.
In dem typischen Geräte-Steuersystem ist die Steuerung 120 in der Lage, den Zustand von dem Gerät abzutasten und Steuersignale zu den Komponenten des Gerätes zu generieren, um eine gewünschte Betriebsbedingung zur Folge zu haben, wie beispielsweise um die Energieeffizienz zu optimieren oder ähnliches. Kommunikationen zwischen der Steuerung 120 und jedem entsprechenden Slave-Knoten 170 laufen über das Mastet-Kommunikationsmodul 122. Das Master-Kommunikationsmodul 122 weist üblicherweise Schaltungsanordnungen auf, die für eine digitale Kommunikation mit einem oder mehreren Sensoren und Aktuatoren geeignet sind, wie beispielsweise eine Abfrageschaltung zum Generieren digitaler Adress-Codesignale, um auf gewählte Slave-Knoten zuzugreifen, und eine Empfängerschaltung, um Sendungen, die von den Slave-Knoten empfangen werden, zum Prozessor 124 zu leiten. Ein Beispiel von einem Master-Kommunikationsmodul ist ein Mikrokontroller (oder Mikroprozessor), wie beispielsweise ein Intel 8051 Serienschip oder ähnliches. Jeder Slave-Knoten 170 hat einen digitalen Adress-Code. Wenn dieses Master-Kommunikationsmodul diese Adresse sendet, werden Kommunikationen zwischen der Steuerung 120 und dem Knoten hergestellt. Nachdem Kommunikationen zwischen einem Slave-Knoten und dem Master-Kommunikationsmodul hergestellt worden sind, werden Steuersignale von der Prozessorschaltung 124 zu dem Knoten gerichtet, um Ant worten auf eine Anfrage zu geben, beispielsweise indem ein abgetasteter Parameter, eine Benutzer-Eingabe oder ähnliches berichtet werden. Üblicherweise haben Slave-Knoten entsprechende Adressen, obwohl in einigen Anordnungen viele Slave-Knoten eine gemeinsame Adresse haben können, das heißt einen Adress-Code, der von dem Master-Kommunikationsmodul gesendet wird, bewirkt, dass jeder von einer Anzahl von Slave-Knoten antwortet, wie beispielsweise ein Befehl, der gegeben wird, um Komponenten ein- oder auszuschalten; wie beispielsweise viele Lichter in einer Kammer.
Der Prozessor 124 der Steuerung 120 ist in der Lage, Datensignale zu empfangen, die von einem Slave-Knoten gesendet werden (über das Master-Kommunikationsmodul 122), und Steuersignale für Stellglieder bzw. Aktuatoren und ähnliches zu liefern, um den Gerätebetrieb zu steuern. Der Prozessor 124 enthält üblicherweise ferner eine Taktschaltung zum Koordinieren des Austausches von Daten in dem Steuersystem. Der Prozessor 124 enthält ferner verschiedene Anwendungen (oder Programme) für den Mikroprozessor-Chip, die selektiv die Geschwindigkeit der Aktualisierung von Information von dem Slave-Knoten steuern. Es werden variable Abtastraten (z. B. Sammlung von Daten von den verschiedenen Knoten) für unterschiedliche Arten des Gerätebetriebs verwendet. Beispielsweise sind recht lange Perioden zum Aktualisieren von Information geeignet, wenn ein Gerät, wie beispielsweise ein Geschirrspüler oder Herd, nicht in Benutzung ist, wogegen eine kürzere Periode geeignet ist, wenn das Gerät in Benutzung ist. In ähnlicher Weise würde die Aktualisierensperiode in einem Kühlgerät kürzer sein, nachdem eine Kammertür geöffnet worden ist, bis die Kühlgerätekammern wieder in ein Gleichgewicht zurückgebracht sind. In der typischen Geräteumgebung kann sogar die maximale Geschwindigkeit der Aktualisierung von Information in der Steuerung 120 relativ langsam sein (das heißt, eine Aktualisierungs-Periodizität in der Größenordnung von Sekunden), wodurch die Komplexität und Kosten der Steuerschaltung verringert werden. Beispielsweise kann die Baud-Rate der Steuerung 120 in dem Bereich von etwa 50 Baud bis 10000 Baud liegen, wobei typische Werte bei etwa 200 bis 1000 Baud betragen.
Ferner bilden die Steuerung 120 und die Slave-Knoten 170 eine Leistungssenkungs-Steuerschaltung, um den Energieverbrauch während Perioden zu senken, wenn das Gerät im Leerlauf ist oder ähnliches. Beispielsweise verlangsamt die Leistungssenkungsschaltung üblicherweise die Aktualisierungs-Periodizität der Steuerung, und die Leistungszufuhr zu unbenutzten Peripheriegeräten wird ausgeschaltet, wie beispielsweise innere Display-Moduln oder Temperatur-Sensoren während Perioden, in denen das Gerät nicht in Benutzung ist. Zusätzlich enthält die Steuerung 120 Anwendungen, damit Slave-Knoten, die Aktuatoren zur Gerätesteuerung bilden, üblicherweise abschalten, wenn der Aktuator nicht durch das Master-Kommunikationsmodul innerhalb einer vorbestimmten Zeit adressiert worden ist, so dass das Gerät in einem "fehlersicheren" Modus arbeitet. Als ein Beispiel, und nicht als Einschränkung, würden Heizelemente in einem Ofen ausgeschaltet, wenn sie nicht durch das Steuersystem 120 innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit (z. B. 1-3 Minuten) adressiert werden. Kurz gesagt, sorgt ein derartiges Sicherheitssystem für eine "Auswertung" oder befiehlt periodisch eine bestimmte Leistung von einer Komponente; bei Fehlen einer derartigen Eingabe wird die Komponente in einem fehlersicheren Zustand angeordnet.
Der serielle Busverbinder (oder Kabel) 150 weist üblicherweise einen oder mehrere elektrisch leitfähige Drähte auf, die in einer Schleife in dem Gerät 100 angeordnet sind. Der Bus-Verbinder 150 ist in dem Gerät 100 in einer Anordnung angeordnet, durch die die verschiedenen Slave-Knoten 170 im Gerät 100 auf einfache Weise elektrisch mit den Bus-Drähten gekoppelt werden können, so dass eine 2-Wege-Kommunikation zwischen dem Master-Kommunikationsmodul 122 und einem oder mehreren Slave- Knoten auftreten kann. Der serielle Bus-Verbinder weist einen Kommunikations-Bus (nicht separat gezeigt) auf, der ein erstes Ende 152 und ein zweites Ende 154 hat; üblicherweise ist jedes Ende auf entsprechende Weise mit dem Master-Kommunikationsmodul 122 gekoppelt; eine derartige Anordnung sorgt für eine optimale Betriebssicherheit bei der Herstellung von Kommunikationen zu angeschlossenen Slave-Knoten im Falle eines offenen Schaltungszustandes irgendwo entlang dem Kommunikationsbus. Alternativ kann der serielle Bus-Verbinder 150 so angeordnet sein, dass nur das eine Ende von dem Bus mit dem Befehlsmodul 122 gekoppelt ist; in einer derartigen Anordnung kann die Menge an Draht, die für den seriellen Bus-Verbinder 150 erforderlich ist, verringert werden, da der Draht nicht durch das Gerät hindurch verlegt werden muss, um zum Befehlsmodul 122 zurückzukehren.
Der serielle Bus-Verbinder 150 weist üblicherweise wenigstens zwei Drähte auf, wobei der eine Draht eine Energiequelle (wie beispielsweise eine Gleichstrom (DC)-Quelle) zu den Slave-Knoten-Komponenten bildet, die diese benötigen, und ein Draht einen bidirektionalen Kommunikationspfad bildet. In dieser Anordnung kann der Geräterahmen als der Niederspannungs- (DC) Stromversorgungs-Rückleiter verwendet werden. Üblicherweise weist der serielle Bus-Verbinder jedoch drei (oder mehr, wie es oben erläutert ist) Drähte auf, wobei der dritte Draht den Gleichstrom-Rückleiter für die Slave-Knoten bildet. Die Gleichstrom-Versorgungsdrähte des seriellen Bus-Verbinders 150 sind mit einer Gleichstromversorgung 126 verbunden. Es können zusätzliche Drähte (über drei hinaus) in dem seriellen Bus- Verbinder 150 für ein redundantes Kommunikationsvermögen und für Synchronisierungssignale für das Master-Kommunikationsmodul verwendet werden, um die Übertragung von Antworten von entsprechenden Slave-Knoten 170 zu koordinieren.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der serielle Bus-Verbinder 150 weiterhin Wechselstrom- Versorgungsdrähte, so dass die gesamte elektrische Verdrahtung (Steuerung) und Kommunikationen und Energieversorgung (in dem Gerät) mit einem gemeinsamen Kabel und Kabelbaum verlegt wird. Alternativ wird die elektrische Wechselstromversorgung zu den Gerätekomponenten (wie beispielsweise Motoren, Pumpen, Kompressoren und ähnliches) unabhängig mit dem seriellen Bus-Verbinder 150 verdrahtet, wie in üblichen Geräten.
Die Slave-Knoten 170 umfassen Sensoren, Aktuatoren oder kombinierte Vorrichtungen. Beispiele von üblichen Slave-Knoten- Sensoren umfassen Temperatursensoren (z. B. Kammertemperatur in einem Kühlgerät oder Ofentemperatur in einem Ofen); Drucksensoren (z. B. Kältemitteldruck in einem Kältemittelsystem); Umgebungszustandssensoren (z. B. Temperatur und Feuchtigkeit); Trübungssensoren (z. B. zum Messen der "Reinheit" von Spülwasser in Geschirrspülern oder Waschmaschinen); Motorlastsensoren; Stellungssensoren von mechanischem Komponenten (z. B. Tür geöffnet oder geschlossen); und ähnliches. Beispiele von Aktuatoren umfassen Steuerrelais zum Starten von Motoren; Antriebsmotoren für Komponenten, wie beispielsweise Klappen in einer Kühleinrichtung; Beleuchtungselemente in einem Gerät; und ähnliches. Beispiele von kombinierten Sensor/Aktuatorvorrichtungen umfassen Klappenantriebsmotoren (oder Verdampferlüfter-Steueraktuatoren) die auch eine Klappenposition anzeigen, und Umgebungssensoren (Temperatur oder Feuchtigkeit), die mit Lüfterdrehzahlsensoren verbunden sind. Die Slave-Knoten 170 werden vorteilhafter Weise auf entsprechende Weise mit dem seriellen Bus- Verbinder 150 gekoppelt, indem sie beispielsweise auf die Drähte des seriellen Bus geklemmt werden, so dass eine Fertigung von Geräten mit verschiedenen Merkmalen (z. B. verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, wie sie in unterschiedlichen Modellen gefunden werden könnten) während der Fertigung in effizienter Weise ausgeführt werden könnte. Diese Fähigkeit erleichtert auch eine Nachidentifikation in dem Fertigungsprozess um für Flexibilität in dem Fertigungsprozess zu sorgen. Weiterhin ist das Steuersystem gemäß der Erfindung gut geeignet für die Hinzufügung von vom Verbraucher hinzugefügten Optionen nach dem Kauf.
Der serielle Bus-Verbinder 150 sorgt auch in vorteilhafter Weise für einen Verbindungspunkt 180 für ein externes Diagnosemodul 185. Ein derartiges Diagnosemodul 185 kann von dem Service-Personal verwendet werden, um den Betrieb des Steuersystems und den Gerätezustand zum Zwecke der Analysierung und Untersuchung von Größen zu prüfen, falls eine Reparatur erforderlich ist. Das Diagnosemodul 185 kann Befehls (z. B. Datensendebefehle)-Signale direkt an Slave-Knoten 170 (z. B. Steuerung ist zum Diagnosemodul geleitet) generieren oder alternativ. Steuersignale zum Master-Kommunikationsmodul generieren, um die gewünschten Befehlssignale zu generieren, um auf die gewünsch ten Slave-Knoten zuzugreifen (wobei das Master-Kommunikationsmodul als ein Zwischenserver dient).
Als Beispiel und nicht als Einschränkung kann das serielle Bussteuerungssystem 110 gemäß der Erfindung in Geräten wie folgt verwendet werden. In einem elektrischen Herd beispielsweise kann das Steuersystem 110 verwendet werden, um die Anzahl von Leitern auf dem Potential des Wechselspannungsnetzes zu verkleinern; Benutzereingaben (z. B. Temperaturwahl für Brenner und Öfen) erfolgen über die oben beschriebene Niederspannungs- DC-Steuerschaltung, die von der Steuerung 120 verarbeitet werden, um Niederspannungs-Steuersignale für Aktuatoren zu generieren, die die Befehle für die entsprechenden Heizelemente zum Ein- oder Ausschalten liefern, oder alternativ einem Aktuator den Befehl geben, die Ofentemperatur einzustellen. Gerätesteueranzeigen (z. B. Solltemperatur, Isttemperatur oder ähnliches) werden auf einfache Weise durch das serielle Bussteuersystem 110 gemäß der Erfindung generiert.
Als ein weiteres Beispiel sorgt eine Wäsche-Waschmaschine, die ein serielles Bussteuersystem 110 enthält, für Benutzereingaben zur Steuerung der Wassertemperatur und entsprechender Aktuatoren (für warmes und kaltes Wasser), um die Wasserversorgung zu steuern, um die gewünschte Temperatur und den gewünschten Wasserpegel in der Waschmaschine zu liefern. Weiterhin können Wasser-"Reinheits"-Sensoren (wie beispielsweise Trübungssensoren oder ähnliches) verwendet werden, um die Länge der Waschzyklen, die zeitliche Steuerung für den Zusatz von Waschmittel und ähnliches zu ermitteln. Andere Sensoren, wie beispielsweise Unwuchtsensoren, Drehzahlsensoren und ähnliches, können in ähnlicher Weise eine Eingabe zur Maschinensteuerung bilden.
Bei einem Kühlgerät ist ein drei Drähte aufweisender serieller Bus-Verbinder 150 in dem Kühlgerät zu allen Stellen angeordnet, die Optionen oder Merkmale unterstützen können, die für das Kühlgerät vorgesehen sein könnten. In Abhängigkeit von den Optionen, die in das Kühlgerät eingebaut sind, werden geeignete Sensoren und Aktuatoren mit dem seriellen Bus-Verbinder und somit mit dem Steuersystem gekoppelt. Beispielsweise bilden geeignete Temperatursensoren für entsprechende Kammern oder Umgebungszustände eine Eingabe für eine energieeffiziente Steuerung des Kühlsystems (z. B. Betrieb für eine optimierte Kühlung von Gefrierabteilungen, Abteilungen für frische Nahrungsmittel, schnelles Gefrieren, Gemüse und Fleisch oder zur Eisherstellung). Die Wechselstrom-Hochspannungsverdrahtung kann beschränkt werden auf die Kammerbeleuchtung und die Kompressorkammer, wodurch thermische Verluste in dem Kühlgerät verringert werden, die durch die große Anzahl von Kupferleitern hervorgerufen werden, die durch das thermische Isolationssystem des Kühlgerätes hindurchführen. Verbraucheroptionen und Steuerungen, die für einen energieeffizienten Betrieb des Kühlgerätes notwendig sind, benötigen viele Drähte, so dass es vorteilhaft ist, die erforderliche Drahtgröße zu minimieren, um die notwendigen Funktionen auszuführen und um Wärmeverluste zu minimieren.
Das serielle Bus-Steuersystem 110 ist ferner in einfacher Weise geeignet, um für ein "Selbstkonfigurierungsvermögen" zu sorgen. In einem derartigen System wird der Prozessor 124 üblicherweise so programmiert, dass er ein oder mehrere Gerätemodelle (z. B. Kühlgeräte mit unterschiedlichen Optionen, wie beispielsweise Eishersteller, unterschiedliche Innenkammern oder ähnliches) oder andersartige Geräte (z. B. Kochherde und Wäschetrockner) steuert. Bei Zufuhr von Energie zu dem Steuersystem 110 (zu Beginn oder nach einer Leerlaufzeit) bewirkt der Prozessor 124, dass das Kommunikationsmodul 122 eine "Bestandsaufnahme" der Slave-Knoten 170, die mit dem System gekoppelt sind, und ihren entsprechenden Adress-Codes durchführt. Auf der Basis der Slave-Knoten-Konfiguration (z. B. Temperatursensoren von einem bestimmten Typ oder Bereich bei einer bestimmten Adresse) des Gerätes 100 kann der Prozessor 124 den Typ und das Modell des Gerätes ermitteln und einen geeigneten Steueralgorithmus aus seinem gespeicherten Gedächtnis wählen und implementieren. Ein derartiges Selbstkonfigurierungsmerkmal verbessert weiterhin die Austauschbarkeit von Teilen, senkt Produktionskosten und Produktionszeit.

Claims

1. Einrichtung (100) enthaltend ein serielles Bus-Steuerungssystem (110), das in einem Gerät angeordnet ist, wobei das serielle Bus-Steuerungssystem eine Steuerung (120) mit einem einzigen Master-Kommunikationsmodul (122), einem seriellen Bus-Verbinder (150), der mit dem Master-Kommunikationsmodul verbunden ist, und einer Anzahl von Slave-Knoten (170) aufweist, wobei das Modul in der Lage ist, eine Kommunikation zwischen der Steuerung und den Slave-Knoten herzustellen, wobei jeder Slave-Knoten mit dem seriellen Bus-Verbinder verbunden ist und auf wenigstens einen von einer Anzahl von Slave- Knoten-Adress-Codes anspricht, um so ein entsprechendes Slave- Knoten-Antwortsignal an das Master-Kommunikationsmodul zu generieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Haushaltsgerät aufweist, und das Bus-Steuerungssystem, das Kommunikationsmodul, die Adress-Codes und das Antwortsignal alle Gleichstrom-betätigt sind, und daß Benutzer-Eingaben über eine Niederspannungs-Gleichstrom-Steuerschaltung erfolgen und durch die Steuerung (120) hindurchtreten und von dieser bearbeitet werden, um Niederspannungs-Steuersignale für Aktuatoren zu generieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Slave-Knoten Vorrichtungen aufweist, die aus der aus Gerätesteuersensoren, Gerätesteueraktuatoren und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, wobei das Kommunikations- Modul eine Abfrageschaltung zum Generieren von digitalen Übertragungen zu einem oder mehreren der Slave-Knoten-Adress-Codes und eine Empfängerschaltung aufweist zum Empfangen von digita len Übertragungen, die von den Slave-Knoten generiert sind, die mit dem seriellen Bus-Verbinder verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei wenigstens zwei der Slave-Knoten unterschiedliche entsprechende Slave-Knoten- Adress-Codes aufweisen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei wenigstens zwei der Slave-Knoten die gleichen Slave-Knoten-Adress-Codes aufweisen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gerät eine Vorrichtung aufweist, die aus der aus Wäsche-Waschmaschinen, Wäsche-Trocknern, Geschirrspülern, freistehenden Kühlschränken, Kochherden, Mikrowellenherden und Raum-Klimaeinheiten bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei das Master-Kommunikationsmodul in der Lage ist, Steuersignale zu generieren, um den Betrieb von Aktuatoren entsprechend Daten zu steuern, die von Slave-Knoten empfangen sind, die von dem seriellen Bus- Verbinder empfangen und in der Geräte-Steuerung verarbeitet werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kommunikations- Modul eine Abfrageschaltung und eine Empfähgerschaltung aufweist; wenigstens einer der Slave-Knoten einen Aktuator aufweist und wenigstens einer der Slave-Knoten einen Nicht-Aktuator-Sensor aufweist; und jeder der Slave-Knoten einen derartigen Adress-Code hat, daß entsprechende Slave-Knoten auf digitale DC Übertragungen von dem Master-Kommunikationsmodul ansprechen, die zu gewählten Slave-Knoten gerichtet sind, die mit dem seriellen Bus-Verbinder verbunden sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die Systemsteuerung ferner einen Prozessor (124) aufweist zum Empfangen von Sensorsignalen von Slave-Knoten, die von dem Master-Kommunikationsmodul adressiert sind, und zum Generieren entsprechender Steuersignale, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern, die mit dem seriellen Bus-Verbinder verbunden sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der serielle Bus- Verbinder eine Schleife mit einem ersten Ende (152) und einem zweiten Ende (154) aufweist, wobei sowohl das erste Ende als auch das zweite Ende mit dem Master-Kommunikationsmodul verbunden sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei einer der Slave- Knoten einen Untersuchungsmodul-Verbinder (180) aufweist, der zum Verbinden eines Untersuchungs-Prozessors (185) mit dem seriellen Bus-Steuerssystem geeignet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 8, wobei der serielle Verbinder-Bus einen Kommunikations-Bus zum Verbinden von Signalen zwischen dem Mastet-Kommunikationsmodul und jedem der Slave- Knoten und einen Leistungs-Bus aufweist zum Liefern elektrischer Leistung an wenigstens einen der Slave-Knoten.

13. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der System-Prozessor zum Empfangen von Sensorsignalen von den Slave-Knoten einen selbst-konfigurierenden Prozessor aufweist, so daß dieser in einem Initialisierungszyklus Sensoren und Aktuatoren, die mit dem seriellen Bus-Verbinder verbunden sind, in ein Verzeichnis aufnimmt und ein Geräte-Steuerprogramm entsprechend den verfügbaren Sensoren und Aktuatoren auswählt.

14. Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die Systemsteuerung eine Durchsatzrate in dem Bereich zwischen 50 Baud und 10 000 Baud hat.