EP2031307A2 - Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät - Google Patents
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- EP2031307A2 EP2031307A2 EP08014566A EP08014566A EP2031307A2 EP 2031307 A2 EP2031307 A2 EP 2031307A2 EP 08014566 A EP08014566 A EP 08014566A EP 08014566 A EP08014566 A EP 08014566A EP 2031307 A2 EP2031307 A2 EP 2031307A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
- F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
Definitions
- the present invention relates to an operating device for an electronic household appliance according to the preamble of claim 1.
- Control panel contains a number of operating and display elements.
- ESD electrostatic discharge
- By touching the control panel comes through air or contact discharge to a charge balance between the person who may be charged with a relatively high voltage, and the control panel. It has been shown that these discharges occur due to the volume of the conductive material even when the electrically conductive control panel is not or only very high impedance connected to ground.
- Electrostatic discharge generates current pulses, which usually have to be dissipated to earth, since the person has a voltage to ground. These current pulses lead to voltage drops on the possibly too high-current current path as well as through the high gradient to electromagnetic fields. Furthermore, the applied charge can lead to charge shifts and thus to interference voltages in high-impedance circuit parts, in particular when the charge is not dissipated sufficiently quickly. These phenomena lead often causes malfunction of the electronic control when the current path is directly across the electronics or the electronics are within the influence of the electromagnetic or electrostatic fields generated by the discharge.
- a Circuit of protection class II ie be a touchable low voltage circuit.
- Such a circuit of protection class II is characterized by the fact that it has a galvanic isolation to a network-connected circuit, which allows no current flow to earth. In order to make such an arrangement insensitive to electrostatic discharges, the control panel is grounded directly in the prior art.
- the invention is thus based on the object to provide an operating device for an electronic household appliance with a control panel made of an electrically conductive material, which ensures adequate protection of the electronic control against electrostatic discharges, even if a direct grounding of the control panel is not possible.
- the control device for a household electronic device includes a control panel made of an electrically conductive material and an electronic control with a network-connected circuit and a galvanically isolated from the power circuit.
- the operating device is characterized in that the control panel via an electrical connection between the control panel and the galvanically isolated from the mains circuit and an electrical connection between the galvanically isolated from the power circuit and the grid connected circuit is grounded, wherein the electrical connection between the galvanically isolated from the power circuit and the grid-connected circuit has at least one protective impedance.
- the electrical connection between the control panel and the galvanically isolated circuit and the electrical connection between the galvanically isolated circuit and the grid-connected circuit can apply the charge to the control panel by electrostatic discharge , are derived via the two circuits of the electronic control quickly to earth.
- the electrical connection between the galvanically isolated circuit and the mains-connected circuit must be provided with protective impedances to an effective current that could flow from the network via the person touching the control panel to earth, to a safe level for the person limit.
- the at least one protective impedance has at least two series-connected protective impedances.
- both capacitive protective impedances can be used to derive high current gradients (RF dissipation) as well as ohmic protective impedances to dissipate the static charge (DC derivation).
- the at least one protective impedance has a parallel connection of capacitive protective impedances and ohmic protective impedances.
- the operating device for a household electronic appliance such as a stove, a hob, a washing machine, a dryer, a dishwasher and the like, has a control panel 10 made of an electrically conductive material such as stainless steel. It also has an electronic control unit with a network-connected circuit 12, which has power connections L, N and a ground connection PE, and a circuit 14 of protection class II which is galvanically isolated from the network.
- the control panel 10 is not directly grounded, but is electrically connected via an electrical connection 16 with the galvanically isolated from the power circuit 14.
- This galvanically isolated from the network circuit 14 is in turn electrically connected via an electrical connection 18 to the network-connected circuit 12 having the ground terminal PE.
- the charge applied to the control panel 10 can be rapidly diverted to earth via the electrical connection 16, the galvanically isolated circuit 14, the electrical connection 18 and the networked circuit 12.
- the equivalent circuit diagram of the electrostatically charged person 20 with resistance R ESD and capacitance C ESD is also shown, wherein the capacitance C ESD is loaded with a high voltage before touching the control panel 10.
- the electrical connection 18 between the network-connected circuit 12 and the galvanically isolated from the circuit 14 is provided with at least one protective impedance, which has a sufficient dielectric strength and the effective current that could flow from the network L, N via the person 20 to earth , limited to a safe level for the person 20.
- the at least one protective impedance of the electrical connection 18 between the mains-connected circuit 12 and the galvanically isolated circuit comprises a parallel connection of a series connection of two capacitive protective impedances C 1 and C 2 and a series connection of two ohmic protective impedances R 1 and R 2 .
- the capacitive protective impedances C 1 , C 2 are used to derive the high current gradients (RF derivative), and the ohmic protective impedances R 1 , R 2 are used to dissipate the static Charge (DC dissipation).
- the at least one protective impedance is not limited to this component and this circuit arrangement.
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Abstract
Eine Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät enthält eine Bedienblende (10) aus einem elektrisch leitenden Material und eine elektronische Steuerung mit einem netzgebundenen Schaltkreis (12) und einem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14). Zum Schutz der elektronischen Steuerung gegen elektrostatische Entladungen ist die Bedienblende (10) über eine elektrische Verbindung (16) zwischen der Bedienblende (10) und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und eine elektrische Verbindung (18) zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und dem netzgebundenen Schaltkreis (12) geerdet, wobei die elektrische Verbindung (18) zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und dem netzgebundenen Schaltkreis (12) wenigstens eine Schutzimpedanz (C 1 , C 2 , R 1 , R 2 ) aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Elektronische Haushaltsgeräte wie Herde, Kochfelder, Waschmaschinen, Trockner, Spülmaschinen und dergleichen weisen üblicherweise eine Bedienblende und eine elektronische Steuerung auf. Die Bedienblende enthält eine Anzahl von Bedien- und Anzeigeelementen.
- Beim Einsatz von Bedienblenden aus einem elektrisch leitenden Material wie zum Beispiel Edelstahl können im Stand der Technik infolge von elektrostatischen Entladungen (ESD), welche durch elektrostatisch aufgeladene Personen, die die Bedienblende berühren, Fehlfunktionen der elektronischen Steuerung verursacht werden. Durch die Berührung der Bedienblende kommt es durch Luft- oder Kontaktentladung zu einem Ladungsausgleich zwischen der Person, welche mit einer relativ hohen Spannung aufgeladen sein kann, und der Bedienblende. Es hat sich gezeigt, dass diese Entladungen aufgrund des Volumens des leitenden Materials auch dann auftreten, wenn die elektrisch leitende Bedienblende nicht oder nur sehr hochohmig mit Erde verbunden ist.
- Bei der elektrostatischen Entladung entstehen Stromimpulse, die üblicherweise nach Erde abgeführt werden müssen, da die Person eine Spannung gegen Erde aufweist. Durch diese Stromimpulse kommt es zu Spannungsabfällen auf dem evt. zu hochohmigen Strompfad sowie durch die hohen Gradienten zu elektromagnetischen Feldern. Des Weiteren kann es durch die aufgebrachte Ladung zu Ladungsverschiebungen und damit zu Störspannungen in hochohmigen Schaltungsteilen insbesondere dann kommen, wenn die Ladung nicht ausreichend schnell abgeführt wird. Diese Phänomene führen häufig zu Fehlfunktionen der elektronischen Steuerung, wenn der Strompfad direkt über die Elektronik verläuft oder sich die Elektronik im Einflussbereich der durch die Entladung entstehenden elektromagnetischen oder elektrostatischen Felder befindet.
- Im Fall einer elektronischen Steuerung, welche elektrisch mit einer Bedienblende aus einem elektrisch leitenden Material verbunden ist oder aus funktionellen oder konstruktiven Gründen nicht ausreichend gegen sie isoliert werden kann, muss der Schaltungsteil, der die Verbindung zur Bedienblende herstellt oder die ausreichende Isolierung nicht gewährleistet, ein Schaltkreis der Schutzklasse II, d.h. ein berührbarer Kleinspannungs-Schaltkreis sein. Ein solcher Schaltkreis der Schutzklasse II zeichnet sich dadurch aus, dass er eine galvanische Trennung zu einem netzgebundenen Schaltkreis aufweist, die keinen Stromfluss nach Erde zulässt. Um zu erreichen, dass eine solche Anordnung unempfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen ist, wird im Stand der Technik die Bedienblende direkt geerdet.
- In manchen Fällen ist aber eine direkte Erdung der Bedienblende aus konstruktiven oder anderen Gründen nicht möglich. Es besteht daher Bedarf an einer Lösung, auch für solche Fälle eine Fehlfunktion der elektronischen Steuerung aufgrund elektrostatischer Entladungen sicher zu vermieden.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät mit einer Bedienblende aus einem elektrisch leitenden Material vorzusehen, die einen ausreichenden Schutz der elektronischen Steuerung gegen elektrostatische Entladungen gewährleistet, auch wenn eine direkte Erdung der Bedienblende nicht möglich ist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät enthält eine Bedienblende aus einem elektrisch leitenden Material und eine elektronische Steuerung mit einem netzgebundenen Schaltkreis und einem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist die Bedienvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende über eine elektrische Verbindung zwischen der Bedienblende und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und eine elektrische Verbindung zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und dem netzgebundenen Schaltkreis geerdet ist, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und dem netzgebundenen Schaltkreis wenigstens eine Schutzimpedanz aufweist.
- Durch die elektrische Verbindung zwischen der Bedienblende und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und die elektrische Verbindung zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und dem netzgebundenen Schaltkreis (der üblicherweise eine Erdverbindung besitzt) kann die Ladung, die durch eine elektrostatische Entladung auf die Bedienblende aufgebracht wird, über die beiden Schaltkreise der elektronischen Steuerung rasch nach Erde abgeleitet werden. Aus Sicherheitsgründen muss jedoch die elektrische Verbindung zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis und dem netzgebundenen Schaltkreis mit Schutzimpedanzen versehen sein, um einen effektiven Strom, der vom Netz über die die Bedienblende berührende Person nach Erde abfließen könnte, auf ein für die Person ungefährliches Maß zu begrenzen.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die wenigstens eine Schutzimpedanz wenigstens zwei in Reihe geschaltete Schutzimpedanzen auf.
- Als Schutzimpedanzen können sowohl kapazitive Schutzimpedanzen zur Ableitung hoher Stromgradienten (HF-Ableitung) als auch ohmsche Schutzimpedanzen zur Ableitung der statischen Ladung (DC-Ableitung) verwendet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Schutzimpedanz eine Parallelschaltung aus kapazitiven Schutzimpedanzen und ohmschen Schutzimpedanzen auf.
- Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigt die einzige Figur ein schematisches Blockschaltbild einer Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform.
- Die Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät, beispielsweise einen Herd, ein Kochfeld, eine Waschmaschine, einen Trockner, eine Spülmaschine und dergleichen, hat eine Bedienblende 10 aus einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Edelstahl. Sie besitzt ferner eine elektronische Steuerung mit einem netzgebundenen Schaltkreis 12, der über Netzanschlüsse L, N und einen Erdungsanschluss PE verfügt, und einem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis 14 der Schutzklasse II.
- Die Bedienblende 10 ist nicht direkt geerdet, sondern ist über eine elektrische Verbindung 16 mit dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis 14 elektrisch verbunden. Dieser galvanisch vom Netz getrennte Schaltkreis 14 ist wiederum über eine elektrische Verbindung 18 mit dem netzgebundenen Schaltkreis 12 elektrisch verbunden, welcher den Erdungsanschluss PE aufweist.
- Berührt eine elektrostatisch aufgeladene Person 20 die Bedienblende 10 des Haushaltsgeräts, so kann die auf die Bedienblende 10 aufgebrachte Ladung über die elektrische Verbindung 16, den galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis 14, die elektrische Verbindung 18 und den netzgebundenen Schaltkreis 12 schnell nach Erde abgeleitet werden. In der Figur ist außerdem das Ersatzschaltbild der elektrostatisch aufgeladenen Person 20 mit Widerstand RESD und Kapazität CESD eingezeichnet, wobei die Kapazität CESD vor der Berührung der Bedienblende 10 mit einer hohen Spannung geladen ist.
- Aus Sicherheitsgründen ist die elektrische Verbindung 18 zwischen dem netzgebundenen Schaltkreis 12 und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis 14 mit wenigstens einer Schutzimpedanz versehen, welche eine ausreichende Spannungsfestigkeit besitzt und den effektiven Strom, der vom Netz L, N über die Person 20 nach Erde abfließen könnte, auf ein für die Person 20 ungefährliches Maß begrenzt.
- In der bevorzugten Ausführungsform, die in der Figur dargestellt ist, weist die wenigstens eine Schutzimpedanz der elektrischen Verbindung 18 zwischen dem netzgebundenen Schaltkreis 12 und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis eine Parallelschaltung aus einer Reihenschaltung von zwei kapazitiven Schutzimpedanzen C1 und C2 und einer Reihenschaltung von zwei ohmschen Schutzimpedanzen R1 und R2 auf. Die kapazitiven Schutzimpedanzen C1, C2 dienen der Ableitung der hohen Stromgradienten (HF-Ableitung), und die ohmschen Schutzimpedanzen R1, R2 dienen der Ableitung der statischen Ladung (DC-Ableitung). Die wenigstens eine Schutzimpedanz ist aber nicht auf diese Komponente und diese Schaltungsanordnung beschränkt.
- Mit einer solchen Bedienvorrichtung kann die auf die Bedienblende 10 aufgebrachte Ladung rasch nach Erde abgeleitet werden, ohne die Vorschriften für den Schaltkreis 14 der Schutzklasse II zu verletzen, sodass eine durch elektrostatische Entladung (ESD) verursachte Fehlfunktion der Elektronik sicher verhindert werden kann.
Claims (5)
- Bedienvorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät, mit einer Bedienblende (10) aus einem elektrisch leitenden Material und einer elektronischen Steuerung mit einem netzgebundenen Schaltkreis (12) und einem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedienblende (10) über eine elektrische Verbindung (16) zwischen der Bedienblende (10) und dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und eine elektrische Verbindung (18) zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und dem netzgebundenen Schaltkreis (12) geerdet ist, wobei die elektrische Verbindung (18) zwischen dem galvanisch vom Netz getrennten Schaltkreis (14) und dem netzgebundenen Schaltkreis (12) wenigstens eine Schutzimpedanz (C1, C2, R1, R2) aufweist. - Bedienvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Schutzimpedanz (C1, C2, R1, R2) wenigstens zwei in Reihe geschaltete Schutzimpedanzen (C1, C2, R1, R2) aufweist. - Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Schutzimpedanz (C1, C2, R1, R2) kapazitive Schutzimpedanzen (C1, C2) aufweist. - Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Schutzimpedanz (C1, C2, R1, R2) ohmsche Schutzimpedanzen (R1, R2) aufweist. - Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Schutzimpedanz (C1, C2, R1, R2) eine Parallelschaltung aus kapazitiven Schutzimpedanzen (C1, C2) und ohmschen Schutzimpedanzen (R1, R2) aufweist.
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