EP1511359A2 - Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät - Google Patents

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EP1511359A2
EP1511359A2 EP04016871A EP04016871A EP1511359A2 EP 1511359 A2 EP1511359 A2 EP 1511359A2 EP 04016871 A EP04016871 A EP 04016871A EP 04016871 A EP04016871 A EP 04016871A EP 1511359 A2 EP1511359 A2 EP 1511359A2
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EP
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circuit
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Thomas Dr. Zenker
Gerold Ohl
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for an electrical appliance with a Control device and a connected to a power supply terminal Power supply unit for supplying functional units of the electrical appliance to be controlled.
  • Power supply unit for supplying functional units of the electrical appliance to be controlled.
  • a switching device to the primary side Separation of the power supply from the power supply connection provided.
  • the power consumption is typically in the range of 1 watt to 1.5 watts. Although such a power consumption is relatively low, it can but in today's usual large number of devices in use Total reflected in a significant power consumption.
  • the circuit arrangement according to the invention the use of mechanical switches, which have an opening in the user interface need to avoid, and thus the manufacturing cost of the Minimize user interface and convenient cleaning same too enable.
  • a comparator has a special low quiescent current and can under closed metal and glass surfaces or the like surfaces are attached.
  • the comparator can be easily controlled by an output signal Activate signal generation device.
  • the signal generating device For example, optical or acoustic signals in the required electrical Convert activation signal.
  • the signal generating device a microphone or acting as a microphone speaker, so that the comparator by generating a sound, such as a knocking sound, can be activated.
  • the microphone can also be closed Metal and glass surfaces or similar surfaces be attached, because the required sound transmission ensured by such areas throughout can be.
  • the control device when switching off the electrical appliance from the power supply connection to separate, the control device with a corresponding Semiconductor circuit connected.
  • the control device for separating from the power supply connection and to switch off the electrical appliance the Disable latching circuit.
  • the circuit arrangement has a power supply connection with two individual connections L and N on. Circuit side is between the power supply terminals L and N provided a comparator.
  • the power supply terminal L is connected to a primary-side terminal a transformer 12.1 connected.
  • the second primary-side connection of the Transformers 12.1 is on the one hand via a TRIAC 16 with the power supply connection N and on the other via a thyristor 18 with the power supply terminal N interconnected.
  • a control connection of the TRIAC 16 is with the Comparator 14 interconnected.
  • the control terminal of the thyristor 18 is connected to a Control device 10 connected.
  • the two secondary connections of the Transformers 12.1 are connected to a rectifier bridge 12.2, which the output side is connected to the control device 10.
  • the transformer 12.1 and the rectifier bridge 12.2 together form the power supply 12.
  • the electronic control device 10 is activated via the comparator 14.
  • the comparator 14 consumes a few microwatts, but at most a few milliwatts, so that the self-adjusting quiescent current is extremely low.
  • the controller 10 shifts to a predetermined one Time, for example, after 15 sec from, if no active operation, for example turning on a hotplate, made by the user becomes.
  • an amplifier circuit is used, for example realized by a type LTC 1540 amplifier from Linear Technologies is. This comparator can be used in a voltage range between 2 V and 11 V and requires a maximum of 0.6 microampere operating current. Its output can be logic circuits or electrical and electronic Drive relays.
  • the controller clears 10 the signal applied to the thyristor 18, whereby the power supply practically is completely switched off.
  • the thyristor 18 instead of the thyristor 18 also an electromechanical relay or a reed relay can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät mit einer Steuereinrichtung (10) und einem mit einem Stromversorgungsanschluss (L, N) verbunden Netzteil (12) zur Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten des Elektrogeräts. Am Stromversorgungsanschluss (L, N) ist eine Schalteinrichtung (14) zur primärseitigen Trennung des Netzteils (12) vom Stromversorgungsanschluss (L, N) vorgesehen, welche einen durch ein elektrisches Aktivierungssignal (A) aktivierbaren Komparator aufweist. Verwendung beispielsweise bei elektronisch gesteuerten Hausgeräten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät mit einer Steuereinrichtung und einem mit einem Stromversorgungsanschluss verbundenen Netzteil zur Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten des Elektrogeräts. Am Stromversorgungsanschluss ist eine Schalteinrichtung zur primärseitigen Trennung des Netzteils vom Stromversorgungsanschluss vorgesehen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Elektrogeräte beispielsweise im Haushalt mit elektronischen Steuerungen auszurüsten. Insbesondere werden elektronische Berührschalter ("Touch Controls") für Kochfelder, Backöfen, Geschirrspüler, Waschmaschinen und dergleichen für Hausgeräte eingesetzt. Nachteilig ist hierbei, dass die Tasten in Bereitschaft gehalten werden müssen, um auf Eingaben reagieren zu können. Hierbei verbrauchen die Geräte einen sogenannten Ruhestrom. Dieser Ruhestrom wird durch den Verbrauch der implementierten elektronischen Schaltungen und den Verlusten des Netztransformators bestimmt.
Die Leistungsaufnahme liegt hierbei typischer Weise im Bereich von 1 Watt bis 1,5 Watt. Eine derartige Leistungsaufnahme ist zwar relativ gering, kann sich jedoch bei der heute üblichen großen Anzahl von im Einsatz befindlichen Geräten insgesamt in einem erheblichen Leistungsverbrauch niederschlagen.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, elektronische Steuerungen auch ohne Ruhestrom zu realisieren. Dabei kann beispielsweise ein zentraler mechanischer Schalter vorgesehen sein. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass damit das Bedienkonzept von berührungslosen Schaltern durchbrochen wird. Der mechanische Schalter benötigt zur Änderung des Zustandes zwischen EIN und AUS einen Weg des Schaltknebels. Die Bedienoberfläche muss daher eine Öffnung aufweisen, wodurch die Herstellungskosten einer derartigen Bedienoberfläche vergrößert werden, die Reinigung erschwert ist und zudem designerische Einschränkungen in Kauf genommen werden müssen.
Aus der DE 199 23 148 A1 ist ein Kochfeld bekannt, bei welchem die Energieversorgung über einen Reed-Kontakt eingeschaltet werden kann. Nachteilig bei der Verwendung eines derartigen Reed-Kontaktes ist jedoch, dass zur Aktivierung ein Magnet erforderlich ist, welcher unter Umständen abhanden kommen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät anzugeben, welche es gestattet, das Elektrogerät auf einfacher Weise aus einem Ruhezustand ohne nennenswerten Ruhestrom in Betrieb zu nehmen und beim Ausschalten in einen Ruhezustand ohne nennenswerten Ruhestrom zu bringen. Darüber hinaus soll es die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglichen, den Einsatz von mechanischen Schaltern, welche eine Öffnung in der Bedienoberfläche benötigen, zu vermeiden und somit die Herstellungskosten für die Bedienoberfläche zu minimieren und eine komfortable Reinigung derselben zu ermöglichen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Demgemäss weist der Schalter zur primärseitigen Trennung des Netzteils vom Stromversorgungsanschluss einen durch ein elektrisches Aktivierungssignal aktivierbaren Komparator auf. Ein derartiger Komparator weist einen besonders geringen Ruhestrom auf und kann unter geschlossenen Metall- und Glasflächen oder dergleichen Flächen angebracht werden.
Der Komparator lässt sich auf einfache Weise durch ein Ausgangssignal einer Signalerzeugungseinrichtung aktivieren. Dabei kann die Signalerzeugungseinrichtung beispielsweise optische oder akustische Signale in das benötigte elektrische Aktivierungssignal umwandeln.
Gemäss einer bevorzugen Ausführungsform weist die Signalerzeugungseinrichtung ein Mikrofon bzw. einen als Mikrofon wirkenden Lautsprecher auf, so dass der Komparator durch Erzeugen eines Geräusches, beispielsweise eines Klopfgeräusches, aktiviert werden kann. Das Mikrofon kann dabei auch unter geschlossenen Metall- und Glasflächen oder dergleichen Flächen angebracht sein, da die benötigte Schallweiterleitung durch derartige Flächen hindurch gewährleistet werden kann.
Gemäss einer weiteren bevorzugen Ausführungsform ist der Komparator mit einer Leistungshalbleiterschaltung verbunden, welche bei Aktivierung des Komparators die Steuereinrichtung zu deren Aktivierung mit dem Stromversorgungsanschluss verbindet. Damit wird erreicht, dass die Steuereinrichtung den zur Aktivierung weiterer Funktionen notwendigen Strom zumindest kurzzeitig zur Verfügung gestellt bekommt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leistungshalbleiterschaltung zumindest einen TRIAC (Triode Alternating Current Switch) auf. Der aktivierte Komparator schaltet den TRIAC, der die Steuereinrichtung über das Netzteil mit dem Stromversorgungsanschluss verbindet.
Um die Stromversorgung für das Elektrogerät während des Betriebs aufrecht zu erhalten, kann die Steuereinrichtung in vorteilhafter Weise mit einer Selbsthalte-Schaltung verbunden sein, welche durch die Steuereinrichtung aktiviert werden kann. Somit bleibt die Stromversorgung erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Selbsthalte-Schaltung zumindest einen Thyristor auf. Alternativ kann die Selbsthalte-Schaltung auch zumindest ein elektromechanisches Relais oder ein Reed-Relais aufweisen.
Um die Steuereinrichtung beim Abschalten des Elektrogerätes vom Stromversorgungsanschluss zu trennen, ist die Steuereinrichtung mit einer entsprechenden Halbleiterschaltung verbunden. Dabei kann die Steuereinrichtung zum Abtrennen vom Stromversorgungsanschluss und zum Abschalten des Elektrogerätes die Selbsthalte-Schaltung deaktivieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt in einem schematischen Schaltbild eine Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät, wie sie beispielsweise in einem Haushaltsgerät zum Einsatz kommt.
Die Schaltungsanordnung weist einen Stromversorgungsanschluss mit zwei Einzelanschlüssen L und N auf. Schaltungsseitig ist zwischen den Stromversorgungsanschlüssen L und N ein Komparator vorgesehen.
Der Spannungsversorgungsanschluss L ist mit einem primärseitigen Anschluss eines Transformators 12.1 verbunden. Der zweite primärseitige Anschluss des Transformators 12.1 ist zum einen über einen TRIAC 16 mit dem Stromversorgungsanschluss N und zum anderen über einen Thyristor 18 mit dem Stromversorgungsanschluss N verschaltet. Ein Steueranschluss des TRIAC 16 ist mit dem Komparator 14 verschaltet. Der Steueranschluss des Thyristors 18 ist mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Die beiden sekundärseitigen Anschlüsse des Transformators 12.1 sind mit einer Gleichrichterbrücke 12.2 verschaltet, welche ausgangsseitig mit der Steuereinrichtung 10 verbunden ist. Der Transformator 12.1 und die Gleichrichterbrücke 12.2 bilden zusammen das Netzteil 12.
Die elektronische Steuereinrichtung 10 wird über den Komparator 14 aktiviert. Der Komparator 14 verbraucht einige Mikrowatt, höchstens jedoch einige Milliwatt, so dass der sich einstellende Ruhestrom äußerst gering ist.
Der Komparator 14 wird über ein Aktivierungssignal A angesteuert. Das Aktivierungssignal A wird durch eine Mikrofonanordnung 15 erzeugt. Das zugehörige Mikrofon bzw. ein als Mikrofon wirkender Lautsprecher kann dabei beispielsweise unter der (nicht gezeigten) geschlossenen Glaskeramikkochfläche oder dergleichen Flächen angebracht sein, da die benötigte Schallweiterleitung durch derartige Flächen hindurch gewährleistet werden kann. Beispielsweise durch Klopfen des Benutzers auf die Kochfläche eines Kochfeldes wird ein akustisches Signal erzeugt, welches in der Mikrophonanordnung 15 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieses elektrisches Signal bildet das Aktivierungssignal A für den Komparator 14, welcher den TRIAC 16 ansteuert. Dieser wiederum schaltet das Netzteil 12 ein, so dass sich das Gerät im Bereitschaftsmodus befindet.
In dem Bereitschaftsmodus schaltet die Steuereinrichtung 10 nach einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise nach 15 sec ab, falls keine aktive Bedienung, beispielsweise das Anschalten einer Kochstelle, durch den Benutzer vorgenommen wird.
Alternativ kann die Schaltungsanordnung auch durch einen Lichtimpuls aktiviert werden. Hierzu kann ein beispielsweise unterhalb der Glaskochfläche angeordnetes lichtempfindliches Signalerzeugungselement eingesetzt werden, welches die eigentliche elektronische Steuerung über den Komparator 14 und den TRIAC 16 einschaltet.
Als Komparator 14 wird eine Verstärkerschaltung eingesetzt, die beispielsweise durch einen Verstärker vom Typ LTC 1540 der Firma Linear Technologies realisiert ist. Dieser Komparator kann in einem Spannungsbereich zwischen 2 V und 11 V betrieben werden und benötigt maximal 0,6 Mikroampere Betriebsstrom. Sein Ausgang kann logische Schaltungen oder elektrische und elektronische Relais treiben.
Zum Einschalten des Elektrogerätes wird beispielsweise durch Aufsetzen eines Kochtopfes auf die (nicht gezeigte) Kochfläche ein Klopfgeräusch erzeugt, welches von der unterhalb der Kochstelle angeordneten Mikrofonanordnung 15 aufgenommen wird. Die Mikrofonanordnung 15 erzeugt ein Aktivierungssignal A, welches wiederum den Komparator 14 aktiviert. Dieser schaltet den TRIAC 16 ein, der über das Netzteil 12 die Steuereinrichtung 10 kurzfristig mit Strom versorgt. Aufgrund dieser kurzfristigen Stromversorgung schaltet die Steuereinrichtung 10 den Thyristor 18 ein, so dass die Stromversorgung erhalten bleibt. Somit ist der Thyristor 18 Teil einer Selbsthalte-Schaltung.
Wenn das Elektrogerät ausgeschaltet werden soll, löscht die Steuereinrichtung 10 das am Thyristor 18 anliegende Signal, wodurch die Stromversorgung praktisch komplett abgeschaltet wird. Alternativ kann anstatt des Thyristors 18 auch ein elektromechanisches Relais oder ein Reed-Relais verwendet werden.
In einem weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel steuert der Komparator 14 einen Mikrocontroller an, der sich im Ruhemodus befindet und daher auch nur eine sehr geringe Leistung verbraucht. Der Mikrocontroller kann dann unterschiedliche Geräuschmuster auswerten und nur bei bestimmten vorgegebenen Mustern starten.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es möglich, ohne Verwendung eines mechanischen Schalters ein Elektrogerät in einen Ruhezustand zu bringen, in welchem nur ein sehr geringer Ruhestrom fließt.

Claims (12)

  1. Schaltungsanordnung für ein Elektrogerät mit einer Steuereinrichtung (10) und einem mit einem Stromversorgungsanschluss (L, N) verbunden Netzteil (12) zur Versorgung von zu steuernden Funktionseinheiten des Elektrogeräts, wobei am Stromversorgungsanschluss (L, N) eine Schalteinrichtung (14) zur primärseitigen Trennung des Netzteils (12) vom Stromversorgungsanschluss (L, N) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schalteinrichtung (14) einen durch ein elektrisches Aktivierungssignal (A) aktivierbaren Komparator aufweist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Aktivierungssignal (A) das Ausgangssignal einer Signalerzeugungseinrichtung (15) ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Signalerzeugungseinrichtung (15) optische, akustische oder dergleichen Signale in das elektrische Aktivierungssignal (A) umwandelt.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Signalerzeugungseinrichtung (15) ein Mikrofon bzw. einen als Mikrofon wirkenden Lautsprecher aufweist.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Komparator (14) mit einer Leistungshalbleiterschaltung (16) verbunden ist, welche bei Aktivierung des Komparators (14) die Steuereinrichtung (10) für deren Aktivierung mit dem Stromversorgungsanschluss (L, N) verbindet.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leistungshalbleiterschaltung (16) zumindest einen TRIAC (Triode Alternating Current Switch) aufweist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die aktivierte Leistungshalbleiterschaltung (16) die Steuereinrichtung (10) über das Netzteil (12) mit dem Stromversorgungsanschluss (L, N) verbindet.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung (10) zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung für das Elektrogerät während des Betriebs mit einer Selbsthalte-Schaltung (18) verbunden ist, welche durch die Steuereinrichtung (10) aktivierbar ist.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Selbsthalte-Schaltung zumindest einen Thyristor (18) aufweist.
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Selbsthalte-Schaltung zumindest ein elektromechanisches Relais oder ein Reed-Relais aufweist.
  11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung (10) mit einer Halbleiterschaltung zum Abtrennen vom Stromversorgungsanschluss (L, N) verbunden ist.
  12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung (10) zum Abtrennen vom Stromversorgungsanschluss (L, N) und zum Abschalten des Elektrogeräts die Selbsthalte-Schaltung (18) deaktiviert.
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