EP2282150A2 - Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

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Publication number
EP2282150A2
EP2282150A2 EP20100005346 EP10005346A EP2282150A2 EP 2282150 A2 EP2282150 A2 EP 2282150A2 EP 20100005346 EP20100005346 EP 20100005346 EP 10005346 A EP10005346 A EP 10005346A EP 2282150 A2 EP2282150 A2 EP 2282150A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
compressor
electronic control
mains voltage
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20100005346
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2282150A3 (de
Inventor
Herbert Gerner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Original Assignee
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH filed Critical Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Publication of EP2282150A2 publication Critical patent/EP2282150A2/de
Publication of EP2282150A3 publication Critical patent/EP2282150A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025—Motor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator and / or freezer with a first electronic control, which controls a second electronic control.
  • the first electronic control can be the device control of the refrigerator and / or freezer, while the second electronic control is the compressor control of a variable-speed compressor.
  • the control is usually via the device control, which via a thermostat switching the mains voltage for the compressor on or off, so as to regulate the temperature in the refrigerator and / or freezer.
  • the compressor speed can be controlled in a drop-in version autonomously by the compressor control.
  • appropriate algorithms are implemented in the compressor control, for. B. for timed increasing or reducing the speed or the compressor load-dependent change of Rotation speed.
  • the control of the compressor control of the variable speed compressor takes place in this case as the control of a standard compressor without speed control by switching on and off a mains voltage signal, which now serves as a control signal.
  • the device control can directly control the speed of the compressor, the use of separate control lines is known, via which control signals can be transmitted to the compressor control. Different protocols can be used here.
  • the compressor controller can communicate with the device controller via a serial interface, so that a bidirectional connection is also possible. Alternatively, certain frequencies or frequency ranges generated by the device control are assigned rotational speeds, so that only one frequency signal has to be transmitted via the signal line.
  • Object of the present invention is therefore to provide a refrigerator and / or freezer available, which allows a simpler and more cost-effective control of the second electronic control via the first electronic control.
  • the refrigerator and / or freezer according to the invention has a first electronic control and a second electronic control, wherein the second electronic control is controlled by the first electronic control.
  • the first electronic control transmits coded control signals to the second electronic control unit by the targeted switching of one or more half-circuits of a mains voltage.
  • the second electronic controller decodes these control signals and can then send them e.g. to control a consumer or to internal control tasks.
  • the first control comprises a zero-crossing detection of the mains voltage and switching elements for switching the mains voltage, such as, for example, Triac.
  • the mains voltage signal can be impressed by the targeted suppression of one or more network half-waves of the mains voltage control signals, which are then interpreted by the second electronic control can.
  • This allows a particularly simple realization of a unidirectional communication from the first electronic controller to the second electronic controller.
  • the number of successive network half-waves, which are minimized to generate a signal determines the transmission speed. It should be noted that such a protocol implemented is tied to the network frequency, so that only low transmission speeds can be realized anyway.
  • control signals are therefore coded by the targeted switching of individual network half-waves or individual network periods of the mains voltage.
  • individual network half-waves or individual network periods form the minimum signal resolution by which control signals can be encoded and transmitted.
  • the first electronic control is the device control of the refrigerator and / or freezer. This can be controlled by switching the mains half-waves another electronic control in the refrigerator and / or freezer.
  • the second electronic control is the compressor control of a variable speed compressor.
  • the compressor control can be controlled according to the invention by switching the mains voltage half-waves.
  • As the compressor control usually an inverter electronics is used.
  • the refrigerator and / or freezer according to the invention has a mains voltage line, via which the second electronic control is supplied with mains voltage.
  • the control signals are transmitted via an additional signal line, on which a mains voltage signal is applied.
  • the control signals are transmitted via the mains voltage line. This makes it possible to completely dispense with additional signal lines, since the signals of the mains voltage supply are impressed.
  • the power supply of the second control electronics or driven by this control consumer therefore takes place separately in the first embodiment.
  • the mains voltage supply is effected by the mains voltage signal to which the control signals are impressed.
  • the signal line would simultaneously form a mains voltage line for supplying the second control electronics.
  • the second embodiment of a refrigerator and / or freezer is also independent of the signal generation by switching of one or more network half-waves subject of the present invention.
  • This therefore comprises a refrigerator and / or freezer with a first electronic control and a second electronic control, wherein the second electronic control is supplied via a mains voltage line with mains voltage, wherein the first electronic control sends coded control signals via the mains voltage line to the second electronic control which are decoded by the second electronic controller.
  • the coding of the control signals takes place as described above.
  • the first control is suitable, alternatively to control the second electronic control to drive a consumer directly by switching on and off of the mains voltage.
  • the communication between the first electronic controller and the second electronic controller is based on a protocol which is implemented in both electronic controllers.
  • this is a digital protocol with which control commands are encoded by digital control signals.
  • it is advantageously a unidirectional protocol, since this can be implemented with less effort.
  • the protocol is implemented by combining a certain number of network half-waves into one telegram which digitally codes the control signals. For example, ten halfwaves or ten periods can be set as the telegram length.
  • the absence of a half-wave or a period can then z. For example, as a 0, the presence of the half-wave or period as a 1.
  • the respective control signals are then assigned corresponding codes.
  • a sequence of several physical half-waves or periods is connected to a logical unit to allow error control. So z. For example, if the absence of a half-wave or a period followed by the presence of the half-wave or period is interpreted as a logic 1, the presence of a half-cycle or a period followed by the absence of the half-wave or period as a logic zero.
  • control signals for a switch-on command and / or a switch-off command are transmitted.
  • a mains voltage signal can be applied continuously while the switch-on command and / or the switch-off command for switching on or off a consumer or the electronic Control itself be transmitted by a power signal applied to the signal encoded control signal.
  • Such a protocol is advantageously implemented when the control signals are transmitted over a separate signal line.
  • the switching on and off of the consumer controlled by the second controller is further controlled by the switching on and off of the mains voltage, but that control signals are additionally transmitted when the mains voltage is switched on.
  • control signals are additionally transmitted when the mains voltage is switched on.
  • control signals for the setpoint speed of a variable-speed compressor are transmitted.
  • a control of the desired speed of the compressor via the device control is possible without an additional signal line must be provided.
  • the setpoint speed forms the only control signal.
  • the switching on and off of the consumer controlled by the second control continues to be controlled by switching the mains voltage on and off, while the protocol transmits the setpoint speed.
  • Such a protocol is advantageously implemented when the control signals are transmitted via the mains voltage supply of the second controller.
  • the second electronic control can be set by a control signal in a default state. This will restore the factory settings.
  • a display of a fault memory can be started.
  • a diagnostic routine can be started in order to diagnose errors.
  • the second electronic control can be offset by the control signals in different modes.
  • one or more of the following modes may be provided: a default mode, a diagnostic mode, a fault memory mode, a drop-in mode in which the speed of the compressor is autonomously controlled by the compressor control, a speed grid and different automatic modes, with the second controller responds to the absence of control signals.
  • the current control commands for the second control are transmitted at regular intervals. This can improve the security of the unidirectional protocol.
  • the second electronic control changes in the absence of control signals in an automatic mode.
  • the load in particular the variable-speed compressor, is regulated to a maximum speed or completely switched off.
  • the compressor is operated in automatic mode as in drop-in mode and the compressor control autonomously controls the compressor.
  • the control of the speed can be done time-dependent or load-dependent.
  • a timer is provided which is reset in each case upon receipt of a correct control signal, but continues to run on receipt of a faulty control signal or in the absence of a control signal. If the timer exceeds a certain period of time of, for example, a few minutes, the second control changes to the automatic mode.
  • control signals according to the invention contain information for error detection. This is particularly advantageous when it is a unidirectional control. As a result, the individual control command telegrams can be secured in order to avoid incorrect transmission. This can be z. B. be realized by check-sum or a corresponding number of telegram repeats.
  • the present invention furthermore comprises a method for operating a refrigerator and / or freezer with a first electronic controller and a second electronic controller, comprising the following steps: generating coded control signals in the first electronic controller by selectively switching one or more mains half-waves of a mains voltage, and decoding the control signals in the second electronic controller.
  • the second electronic controller can then use the decoded control signals to drive a consumer, in particular to drive a compressor.
  • the present invention further comprises a method for operating a refrigerator and / or freezer with a first electronic controller and a second electronic controller, comprising the steps of: supplying the second electronic controller via a mains voltage mains line, transmitting coded Control signals from the first electronic controller to the second electronic controller via the power line, and decoding the control signals in the second electronic controller.
  • the method according to the invention is used for operating a refrigerator and / or freezer, as described above.
  • the method according to the invention thus advantageously comprises those features which have already been described above with respect to the refrigerator and / or freezer.
  • the embodiments of the present invention show transmission protocols between the appliance control of a refrigerator and / or freezer and the compressor controller to a variable speed compressor by which the appliance controller can send encoded control signals to the compressor controller.
  • These coded control signals are decoded by the compressor controller and used to control the compressor.
  • the transmission protocol is based on the switching of individual network half-waves or network periods.
  • the control signals are thus coded by deliberately suppressing individual mains half-waves or mains periods of the mains voltage and thereby form a signal which can be interpreted by the compressor controller.
  • the additional frequency signal line previously required for the control can be omitted.
  • a variant reduction can be achieved in the compressor control, since the protocol can be realized open for future speed versions.
  • the compressor control is according to the invention via a signal line with the device control in conjunction, which is used in standard devices switching on and off of the compressor.
  • control signals coded according to the invention are now transmitted by switching one or more half-circuits of the mains voltage signal to the compressor control.
  • a protocol which can be interpreted by the compressor controller is generated by targeted switching of individual mains voltage half-cycles or mains voltage periods. This allows the realization of a unidirectional protocol from the device control to the variable speed compressor.
  • the signal line may be the mains voltage line with which the compressor controller is supplied with mains voltage, or an additional signal line.
  • drop-in versions are possible in which the otherwise autonomous speed control by switching on and off the mains voltage a switching signal to turn on or off the compressor of the Device control receives.
  • the power supply of the compressor controller or the compressor can be done separately.
  • the drop-in version can only be supplied with mains voltage when the compressor is to be operated, so that the control signals of the mains voltage of the mains voltage supply are impressed, in particular, only the target speed is transmitted.
  • the compressor control reacts when control signals are missing.
  • it may be provided that regularly e.g. At intervals of a few seconds, control signals are transmitted with the current setpoint operating states.
  • a timer is provided, which measures the time which has elapsed since the receipt of the last error-free control signal. If this time exceeds a certain limit of e.g. a few minutes, the compressor control switches to an automatic mode.
  • the individual signal telegrams can be secured in order to avoid incorrect transmission. This can be realized both by checksums and by a corresponding number of telegram repetitions.
  • a protocol can now z. B. be implemented by a certain number of signals are combined to form a telegram that digitally codes the control signals. Z. B. ten half-waves or ten periods can be set as telegram length.
  • control signals are then assigned corresponding codes.
  • the coding and decoding of the control signals is advantageously carried out by a microcontroller or a microprocessor.
  • the present invention thus enables a simple and cost-effective control of the compressor control, by the targeted switching of one or more network half-waves of a mains voltage signal is used for the transmission of coded signals. This allows both a reduction in the variants of the device control, as well as in the variants for the compressor control.
  • the protocol shown in the embodiment which is implemented by switching of individual network half-waves or network periods, allows a particularly simple unidirectional communication between the device control and the compressor control.
  • the present invention can also be used for communication between other electronic components of a refrigerator and / or freezer.
  • the device control in this case also control other electronic components in the refrigerator and / or freezer according to the invention.
  • the device control further includes a zero crossing detection of the mains voltage as a rule.
  • a protocol is generated by targeted switching of individual mains voltage half-cycles, which protocol can be interpreted by the compressor controller.
  • a cable with an additional cable core (L, N, PE + "signal line") is required for the connection of the compressor.
  • the power supply of the compressor electronics is realized as hitherto, i. the mains voltage is applied to the compressor electronics the whole time.
  • the cable for transmitting the frequency signal is eliminated.
  • a mains voltage signal modulated by the triac output which contains the control signals for the compressor, is transmitted to the compressor electronics. This line is connected to the drop-in input of the compressor electronics.
  • the previously used supply line (L, N, PE) is required.
  • This line is used both to power the compressor, as also the transmission of the protocol.
  • the aim is to modulate commands to the mains voltage by omitting individual mains voltage half-waves. These commands are interpreted by the compressor control and the compressor is controlled accordingly.
  • this method does not supply the compressor electronics with mains power all the time. The compressor is powered only during a compressor request.
  • This command also contains the speed specification of the compressor
  • the command cmd.No-Signal-condition on is used to set the compressor speed during emergency operation and to set the compressor speed in the default state.
  • the command cmd.No-signal-condition off is used to set the compressor speed during emergency operation and to set the compressor speed in the default state.
  • the command cmd.Default-state-setting is used to select the compressor status during the default state.
  • Protocol mode signal telegram
  • command bit D0 0
  • drop-in mode signal telegram
  • command bit D0 1
  • the drop-in mode is selected in the default state
  • the command cmd.compressor on turns on the compressor.
  • the signal is repeatedly sent to the compressor electronics every 15 seconds by the device controller. This serves to update the operating state of the compressor electronics and is functionally comparable to the hitherto permanently applied frequency signal.
  • the command cmd.compressor off switches off the compressor in protocol mode.
  • the drop-in mode is switched off by the absence of the voltage signal
  • the protocol mode represents the current VCC control mode.
  • the compressor By sending the cmd speed command, the compressor is updated to its new current compressor speed. After sending cmd.compressor on, the compressor starts with the now valid compressor speed.
  • the signal cmd. Compressor on must e.g. be repeated every 15 seconds as a "refresh”.
  • the signal cmd.speed should be all e.g. Be repeated for 5 minutes.
  • the compressor By sending the command cmd.speed on and then cmd.compressor on (without speed setting), the compressor runs at the speed set in the default setting. This is at the latest after e.g. Updated 5 minutes by the signal cmd.
  • the compressor will start at the set default speed after the signal cmd.Compressor has been sent.
  • the compressor By sending the command cmd.compressor the compressor is switched off. However, the compressor electronics continue to be in the state.Protocol mode status and wait for the next command.
  • This mode represents the current drop-in operation.
  • the compressor By sending the command cmd.Drop-in-a or cmd.reset-on-default and then sending cmd.compressor on, the compressor starts its drop-in routine. This automatically calculates the required speed and controls the compressor according to the implemented algorithm.
  • the compressor switches off.
  • the compressor electronics continue to be in the status state.Drop-In mode and wait for the voltage signal at the drop-in input or the next valid command.
  • the signal resolution is a network period, as in Fig. 2 is shown.
  • the zero-crossing detection of the mains voltage plays a decisive role in the functionality of the protocol transmission. If the zero crossings or the zero crossing detection of the device electronics and compressor electronics are not synchronized with each other, an error-free telegram transmission is not possible.
  • the mains voltage has, depending on the country, a different stability. It can spikes, ripple control signals and sometimes occur several closely spaced zero crossings. These faults can be recognized and interpreted in the same way by both the device electronics and the compressor electronics. This ensures that the same zero crossings are detected. A synchronization of device electronics and compressor electronics and error-free transmission of the protocol is thus possible.
  • the signal For an error-free detection of the network periods, the signal must be sampled several times during a network period. In principle, it is sufficient to sample the positive mains voltage half-wave. If the corresponding mains voltage half-wave is present, this corresponds to a high level, if the mains voltage half-wave is cut off, this corresponds to a low level. By detecting and interpreting the network periods, a digitization of the mains voltage is achieved.
  • Fig. 5 shows such a scan of the network period.
  • the minimum or maximum possible speed can be found in the respective data sheet of the compressor.
  • switching the mains voltage to digitize mains voltage is achieved by switching or omitting mains voltage half-waves.
  • the positive half-wave of the sine signal is switched or omitted in each case.
  • FIG. 6 An example of the signal coding is in Fig. 6 shown.
  • This method of bit transmission allows error detection of the protocol, even during transmission, by the compressor electronics. A log repeat is not necessary.
  • the parity of the protocol is constant.
  • the device electronics and compressor electronics must be synchronized with each other. This is achieved via the zero crossings of the mains voltage signal.
  • the synchronization is performed before each protocol transmission and realized via the pattern "11111". This pattern does not occur during the protocol transmission and thus enables a differentiation from the telegram.
  • the status change 1 ⁇ 0 detects the start bit of the protocol and starts the interpretation of the data.
  • At least 5 bits with status "1" must be sent for synchronization.
  • option-AC a "1" is to be sent until the compressor is started.
  • FIG. 7 An example of the synchronization is in Fig. 7 shown.
  • control telegram or the signal telegram is used for data transmission.
  • the commands are addressed differently.
  • command address protocol Set cmd speed 0x0 control-telegram cmd.Drop-in-one 0xE signal-telegram cmd. Speed specification-a 0x2 signal-telegram cmd.No signal condition on 0xC signal-telegram cmd.No signal condition off 0x5 signal-telegram cmd.Reset-to-default 0x9 signal-telegram cmd. Kompressor-on 0x8 signal-telegram cmd. Kompressor-off 0xB signal-telegram cmd. Default-state-setting 0xF signal-telegram
  • the 4-bit addressing may allow additionally required commands.
  • a transfer is considered a protocol if the start bit and address were interpreted correctly. If an error occurs during this transfer, it is not declared as a faulty log. This procedure is introduced, as otherwise a protocol error would be detected every time a network half-wave is missed.
  • the following figure shows the structure of a control telegram. This protocol is used to send the Cmd speed command with the compressor speed.
  • the control telegram is in FIG. 8 shown.
  • the following figure shows the structure of a signal telegram. This protocol is used to send the commands. (see command addressing)
  • the signal telegram is in illustration 1 shown.
  • Standardized protocols are used to transmit the data; if an error occurs, appropriate error handling is carried out.
  • the timer is reset and the current request is executed. The timer is started.
  • the compressor electronics wait for a new valid command, but at the same time executes the currently valid request. If a faulty protocol is sent, this is indicated by the error / diagnostic display, the timer is further increased. If a valid command is sent, the timer is reset, the current request is processed and the timer is restarted.
  • the compressor will run at the speed set in the No signal condition and wait for a new valid unit electronics command. If a faulty protocol is sent, this is indicated by the error / diagnostic display. If a valid command is sent, the timer is reset, the current request is processed and the timer is restarted
  • the transmission of the protocol takes place parallel to the power supply via the supply line of the compressor electronics. An additional cable or conductor is not needed.
  • control signals are modulated to the supply voltage of the compressor. These are interpreted and processed by the compressor electronics. The compressor is controlled according to the sent command.
  • the power supply is applied only during a compressor request to the compressor electronics. If there is no compressor request, the compressor electronics are de-energized and the compressor can not be turned on.
  • the state control of option-AC is in FIG. 11 shown.
  • This command contains the speed specification of the compressor
  • the protocol mode represents the current VCC control mode and is activated with the command cmd.Drehset-set.
  • the compressor By sending the cmd speed command, the compressor is updated to its new valid compressor speed and a timer is started.
  • the speed of the compressor is updated and the timer is reset.
  • the compressor runs at the currently set speed in protocol mode.
  • the compressor changes from protocol mode to drop-in mode and continues to run at the speed stored in drop-in mode.
  • the command "Compressor on / off” is realized with option-AC via the switched / connected power supply of the compressor.
  • This state represents the current drop-in operation and is active by default after a power-up or after the timer has expired from the protocol mode.
  • the drop-in mode automatically calculates the required speed and controls the compressor according to the implemented algorithm.
  • the drop-in mode runs parallel to this in the background without affecting it. If the cmd speed set command is missing or incorrect, the drop-in mode becomes active and the compressor continues to run at the currently valid drop-in speed.
  • the drop-in mode is active by default.
  • a start-up delay (for example 5 seconds) has to elapse. This start-up delay ensures that the sent protocol has been completely transmitted and interpreted by the compressor electronics.
  • the compressor starts before the start-up delay has elapsed.
  • the device electronics and compressor electronics are synchronized with each other. After synchronization, the command cmd.Set speed is sent and decoded. If a valid command is present with a current speed specification, the compressor starts in protocol mode with the currently valid speed.
  • the device electronics and compressor electronics are synchronized with each other. After synchronization, the command cmd.Set speed is sent and decoded. If no valid command with a currently valid speed specification is present after the startup delay has elapsed, the compressor starts in drop-in mode with its implemented drop-in routine.
  • a transmission is considered a protocol if, for example, the start bit and the first 4 bits of the speed setting have been interpreted correctly. Occurs during this transfer
  • the following figure shows the structure of the control telegram. This protocol is used to send the command cmd.-speed set with currently valid compressor speed. An addressing is not necessary.
  • Figure 3 shows the control-telegram of option-AC.
  • the timer is reset and the current request is executed. The timer is started.
  • the compressor electronics wait for a new valid command, but at the same time executes the currently valid request. If a faulty protocol is sent, this is indicated by the error / diagnostic display, the timer is further increased. If a valid command is sent, the timer is reset, the current request is processed and the timer is restarted.
  • the compressor switches to drop-in mode and waits for a new valid device electronics command. If a faulty protocol is sent, this is indicated by the error / diagnostic display.
  • Figure 4 shows the error handling of option-AC.
  • the compressor is powered by the AC line. Since the commands are modulated to the power supply, it comes to the supply of the compressor to the elimination of individual power half-waves. This must not affect or damage the compressor. It must maintain its full functionality and must not switch off due to the omission of the mains voltage half-waves.
  • Option-AC In addition to controlling VCC compressors, Option-AC also enables the control of standard compressors. These require no control commands in comparison to VCC compressors, but only the supply voltage for operation. If the agreement is reached that the same control is realized both for standard compressors and for VCC compressors, it is possible to save some hardware and software variants of the device electronics. However, a prerequisite is that both standard and VCC compressors can compensate for the omission of the mains voltage half-cycles and continue to run without error.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung, welche eine zweite elektronische Steuerung ansteuert. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, die erste elektronische Steuerung durch das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen einer Netzspannung Steuersignale an die zweite elektronische Steuerung sendet. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergeräts.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung, welche eine zweite elektronische Steuerung ansteuert.
  • Bei der ersten elektronischen Steuerung kann es sich dabei um die Gerätesteuerung des Kühl- und/oder Gefriergerätes handeln, bei der zweiten elektronischen Steuerung um die Kompressorsteuerung eines drehzahlgeregelten Kompressors.
  • Bei nicht drehzahlgeregelten Kompressoren erfolgt die Ansteuerung üblicherweise über die Gerätesteuerung, welche über eine Thermostatschaltung die Netzspannung für den Kompressor ein- oder ausschaltet, um damit die Temperatur im Kühlund/oder Gefriergerät zu regeln. Um drehzahlgeregelte Kompressoren auch an Geräten mit einer solchen einfachen Thermostatsteuerung betreiben zu können, kann die Kompressordrehzahl dabei in einer Drop-In-Version autonom durch die Kompressorsteuerung gesteuert werden. Hierzu sind in der Kompressorsteuerung entsprechende Algorithmen implementiert, z. B. zum zeitgesteuerten Erhöhen bzw. Reduzieren der Drehzahl oder zur kompressorlastabhängigen Veränderung der Drehzahl. Die Ansteuerung der Kompressorsteuerung des drehzahlgeregelten Kompressors erfolgt in diesem Fall wie die Ansteuerung eines Standardkompressors ohne Drehzahlregelung durch Ein- und Ausschalten eines Netzspannungssignals, welches nun als Steuersignal dient.
  • Damit die Gerätesteuerung die Drehzahl des Kompressors direkt ansteuern kann, ist die Verwendung von separaten Steuerleitungen bekannt, über welche Steuersignale zur Kompressorsteuerung übertragen werden können. Hierbei können unterschiedliche Protokolle eingesetzt werden. Zum einen kann die Kompressorsteuerung über eine serielle Schnittstelle mit der Gerätesteuerung kommunizieren, so dass auch eine bidirektionale Verbindung möglich ist. Alternativ hierzu sind bestimmten von der Gerätesteuerung erzeugten Frequenzen oder Frequenzbereichen Drehzahlen zugeordnet, so dass lediglich ein Frequenzsignal über die Signalleitung übertragen werden muss.
  • Beide Ansteuerungsvarianten haben den Nachteil, dass durch die notwendige Steuerleitung und deren Verlegung Mehrkosten entstehen. Des weiteren sind für die Ansteuerung eines Standardkompressors bzw. einer Drop-In-Version und für die Generierung eines Steuersignals für drehzahlgeregelte Kompressoren unterschiedliche Komponenten erforderlich, welche entweder zur Mehrbestückung der Steuerelektronik führen oder zu Bestückungsvarianten der Steuerelektronik abhängig davon, ob ein Standardkompressor bzw. eine Drop-In-Version oder eine Drehzahlsteuerung des Kompressors eingesetzt werden soll.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kühl- und/oder Gefriergerät zur Verfügung zu stellen, welches eine einfachere und kostengünstigere Ansteuerung der zweiten elektronischen Steuerung über die erste elektronische Steuerung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird von einem Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß Anspruch 1 und von einem Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergeräts nach Anspruch 14 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät weist eine erste elektronische Steuerung und eine zweite elektronische Steuerung auf, wobei die zweite elektronische Steuerung über die erste elektronische Steuerung angesteuert wird. Dabei sendet die erste elektronische Steuerung durch das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen einer Netzspannung kodierte Steuersignale an die zweite elektronische Steuerung. Die zweite elektronische Steuerung dekodiert diese Steuersignale und kann diese dann z.B. zur Ansteuerung eines Verbrauchers oder zu internen Steueraufgaben heranziehen.
  • Dies hat den Vorteil, dass die ansonsten benötige zusätzliche Signalleitung zur Übertragung von Steuersignalen von der ersten elektronischen Steuerung an die zweite elektronische Steuerung entfallen kann, so dass die damit verbundenen Mehrkosten ebenfalls entfallen. Zudem müssen keine unterschiedlichen Steuerelektroniken mehr für Geräte vorgesehen werden, bei welchen eine Ansteuerung allein durch Ein- und Ausschalten der Netzspannung erfolgt, und solchen Geräten, bei welchen kodierte Steuersignale durch das gezielte Schalten von Netzhalbwellen übertragen werden. Vielmehr kann die Ansteuerung jeweils über die gleiche Steuerelektronik erfolgen.
  • Dies ist möglich, da für das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen der Netzspannung auf üblicherweise bereits bei Steuerungen zum einfachen Ein-und Ausschalten der Netzspannung vorhandene Bauelemente zurückgegriffen werden kann. Vorteilhafterweise umfasst die erste Steuerung dabei eine Nulldurchgangserkennung der Netzspannung und Schaltelemente zum Schalten der Netzspannung wie z.B. Triacs.
  • Dem Netzspannungssignal können dabei durch das gezielte Unterdrücken einer oder mehrerer Netzhalbwellen der Netzspannung Steuersignale aufgeprägt werden, welche dann von der zweiten elektronischen Steuerung interpretiert werden können. Dies ermöglicht eine besonders einfache Realisierung einer unidirektionalen Kommunikation von der ersten elektronischen Steuerung zur zweiten elektronischen Steuerung. Die Anzahl der aufeinander folgenden Netzhalbwellen, welche zum Erzeugen eines Signals minimal geschaltet werden, bestimmt dabei die Übertragungsgeschwindigkeit. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein so implementiertes Protokoll an die Netzfrequenz gebunden ist, so dass ohnehin nur geringe Übertragungsgeschwindigkeiten realisiert werden können.
  • Vorteilhafterweise werden die Steuersignale daher durch das gezielte Schalten einzelner Netzhalbwellen oder einzelner Netzperioden der Netzspannung kodiert. Damit bilden einzelne Netzhalbwellen oder einzelne Netzperioden die minimale Signalauflösung, durch welche Steuersignale kodiert und übertragen werden können.
  • Vorteilhafterweise handelt es sich erfindungsgemäß bei der ersten elektronischen Steuerung um die Gerätesteuerung des Kühl- und/oder Gefriergeräts. Diese kann durch Schalten der Netzspannungshalbwellen eine weitere elektronische Steuerung im Kühl- und/oder Gefriergerät ansteuern.
  • Weiterhin vorteilhafterweise handelt es sich bei der zweiten elektronischen Steuerung um die Kompressorsteuerung eines drehzahlgeregelten Kompressors. Die Kompressorsteuerung kann so erfindungsgemäß durch Schalten der Netzspannungshalbwellen angesteuert werden. Als Kompressorsteuerung wird dabei üblicherweise eine Inverterelektronik eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät weist eine Netzspannungsleitung auf, über welche die zweite elektronische Steuerung mit Netzspannung versorgt wird. In einem ersten Ausführungsbeispiel werden die Steuersignale jedoch über eine zusätzliche Signalleitung übertragen, auf welcher ein Netzspannungssignal anliegt. In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Steuersignale dagegen über die Netzspannungsleitung übertragen. Hierdurch kann auf zusätzliche Signalleitungen komplett verzichtet werden, da die Signale der Netzspannungsversorgung aufgeprägt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz einer Übertragung von kodierten Steuersignalen durch Schalten eines Netzspannungssignals erfolgt die Stromversorgung der zweiten Steuerelektronik bzw. des durch diese Steuerelektronik angesteuerten Verbrauchers daher im ersten Ausführungsbeispiel separat. Im zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Netzspannungsversorgung dagegen durch das Netzspannungssignal, welchem die Steuersignale aufgeprägt werden. In diesem Fall würde die Signalleitung gleichzeitig eine Netzspannungsleitung zur Versorgung der zweiten Steuerelektronik bilden.
  • Die zweite Ausführung eines Kühl- und/oder Gefriergerät ist dabei auch unabhängig von der Signalerzeugung durch Schalten von einer oder mehreren Netzhalbwellen Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Diese umfasst daher ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung und einer zweiten elektronischen Steuerung, wobei die zweite elektronische Steuerung über eine Netzspannungsleitung mit Netzspannung versorgt wird, wobei die erste elektronische Steuerung über die Netzspannungsleitung kodierte Steuersignale an die zweite elektronische Steuerung sendet, welche von der zweiten elektronischen Steuerung dekodiert werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Kodierung der Steuersignale jedoch so, wie dies oben dargestellt wurde.
  • Vorteilhafterweise ist die erste Steuerung geeignet, alternativ zur Ansteuerung der zweiten elektronischen Steuerung einen Verbraucher direkt durch Ein- und Ausschalten der Netzspannung anzusteuern.
  • Dies hat den Vorteil, dass sowohl bei der Verwendung eines Standardkompressors, einer Drop-In-Version als auch eines drehzahlgeregelten Kompressors die gleiche Elektronik zur Ansteuerung des Kompressors verwendet werden kann. Der Standardkompressor wird dabei durch Ein- und Ausschalten der Netzspannung direkt ein- und ausgeschaltet, wobei dieses Ein- und Ausschalten der Netzspannung bei der Drop-In-Version als Schaltsignal für die autonome Drehzahlregelung dient. Erfindungsgemäß kann nun über die gleiche Elektronik die Kompressorsteuerung eines drehzahlgeregelten Kompressors durch das Schalten von Netzhalbwellen der Netzspannung kodierte Steuersignale von der Gerätesteuerung erhalten.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Kommunikation zwischen der ersten elektronischen Steuerung und der zweiten elektronischen Steuerung anhand eines Protokolls, welches in beiden elektronischen Steuerungen implementiert ist. Vorteilhafterweise handelt sich dabei um ein digitales Protokoll, mit welchem Steuerbefehle durch digitale Steuersignale kodiert sind. Weiterhin handelt es sich dabei vorteilhafterweise um ein unidirektionales Protokoll, da dieses mit weniger Aufwand implementierbar ist.
  • Vorteilhafterweise wird das Protokoll dadurch implementiert, dass eine bestimmte Anzahl von Netzhalbwellen zu einem Telegramm zusammengefaßt werden, welches die Steuersignale digital kodiert. Z. B. können zehn Halbwellen oder zehn Perioden als Telegrammlänge festgesetzt werden.
  • Das Ausbleiben einer Halbwelle bzw. einer Periode kann dann z. B. als eine 0 interpretiert werden, das Vorhandensein der Halbwelle bzw. Periode als eine 1. Den jeweiligen Steuersignalen werden dann entsprechende Kodierungen zugewiesen.
  • In einer vorteilhaftern Ausgestaltung der Erfindung wird dabei eine Abfolge von mehreren physikalischen Halbwellen bzw. Perioden zu einer logischen Einheit verbunden, um eine Fehlerkontrolle zu ermöglichen. So können z. B. das Ausbleiben einer Halbwelle bzw. einer Periode gefolgt von dem Vorhandensein der Halbwelle bzw. Periode als eine logische 1 interpretiert werden, das Vorhandensein einer Halbwelle bzw. einer Periode gefolgt von dem Ausbleiben der Halbwelle bzw. Periode als eine logische 0.
  • Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß Steuersignale für ein Einschaltkommando und/oder ein Ausschaltkommando übertragen. Hierdurch kann durchgehend ein Netzspannungssignal anliegen, während das Einschaltkommando und/oder das Ausschaltkommando zum Ein- bzw. Ausschalten eines Verbrauchers oder der elektronischen Steuerung selbst durch ein dem Netzspannungssignal aufgeprägtes kodiertes Steuersignal übertragen werden. Ein solches Protokoll wird vorteilhafterweise dann implementiert, wenn die Steuersignale über eine separate Signalleitung übertragen werden.
  • Alternativ ist es möglich, dass das Ein- und Ausschalten des von der zweiten Steuerung gesteuerten Verbrauchers weiterhin durch das Ein- und Ausschalten der Netzspannung angesteuert wird, dass aber zusätzlich bei eingeschalteter Netzspannung Steuersignale übertragen werden. So bedarf es bei der Ansteuerung eines Standardkompressors und eines drehzahlgeregelten Kompressors keiner Änderung im Ansteuerungsmodus. Ein solches Protokoll wird vorteilhafterweise dann implementiert, wenn die Steuersignale über die Netzspannungsversorgung der zweiten Steuerung übertragen werden.
  • Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß Steuersignale für die Solldrehzahl eines drehzahlgeregelten Kompressors übertragen. Hierdurch wird eine Ansteuerung der Solldrehzahl des Kompressors über die Gerätesteuerung möglich, ohne dass eine zusätzliche Signalleitung vorgesehen werden muss.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung bildet die Solldrehzahl dabei das einzige Steuersignal. In diesem Fall wird vorteilhafterweise das Ein- und Ausschalten des von der zweiten Steuerung gesteuerten Verbrauchers weiterhin durch das Ein- und Ausschalten der Netzspannung angesteuert wird, das Protokoll überträgt dagegen die Solldrehzahl. Ein solches Protokoll wird vorteilhafterweise dann implementiert, wenn die Steuersignale über die Netzspannungsversorgung der zweiten Steuerung übertragen werden.
  • Weiterhin vorteilhafterweise kann die zweite elektronische Steuerung durch ein Steuersignal in einen Default-Zustand versetzt werden. Hierdurch können die werkseitigen Einstellungen wiederhergestellt werden.
  • Weiterhin vorteilhafterweise kann eine Anzeige eines Fehlerspeichers gestartet werden.
  • Weiterhin vorteilhafterweise kann eine Diagnoseroutine gestartet werden, um Fehler diagnostizieren zu können.
  • Weiterhin vorteilhafterweise kann die zweite elektronische Steuerung durch die Steuersignale in unterschiedliche Modi versetzt werden. Insbesondere können dabei einer oder mehrere der folgenden Modi vorgesehen sein: ein Defaultmodus, ein Diagnosemodus, ein Fehlerspeichermodus, ein Drop-In-Modus, bei welchem die Drehzahl des Kompressors autonom von der Kompressorsteuerung gesteuert wird, ein Drehzahlraster sowie unterschiedliche Automatik-Modi, mit denen die zweite Steuerung auf das Ausbleiben von Steuersignalen reagiert.
  • Weiterhin vorteilhafterweise werden die aktuellen Ansteuerbefehle für die zweite Steuerung in regelmäßigen Abständen übertragen. Hierdurch kann die Sicherheit des unidirektionalen Protokolls verbessert werden.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die zweite elektronische Steuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen in einen Automatik-Modus wechselt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass im Automatik-Modus der Verbraucher, insbesondere der drehzahlgeregelte Kompressor, auf eine Maximaldrehzahl geregelt oder komplett abgeschaltet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kompressor im Automatik-Modus wie im Drop-In-Modus betrieben wird und die Kompressorsteuerung den Kompressor autonom ansteuert. Insbesondere kann die Ansteuerung der Drehzahl dabei zeitabhängig oder lastabhängig erfolgen.
  • Vorteilhafterweise ist dabei ein Timer vorgesehen, welcher bei Eingang eines korrekten Steuersignals jeweils wieder zurückgesetzt wird, bei Eingang eines fehlerhaften Steuersignals oder beim Ausbleiben eines Steuersignal jedoch weiterläuft. Überschreitet der Timer dabei eine gewisse Zeitspanne von z.B. einigen Minuten, so wechselt die zweite Steuerung in den Automatik-Modus.
  • Weiterhin vorteilhafterweise enthalten die Steuersignale erfindungsgemäß Informationen zur Fehlererkennung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich um eine unidirektionale Steuerung handelt. Hierdurch können die einzelnen Steuerbefehl-Telegramme abgesichert werden, um Fehlübertragungen zu vermeiden. Dies kann z. B. durch Check-Summen oder eine entsprechende Anzahl von Telegrammwiederholungen realisiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlund/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung und einer zweiten elektronischen Steuerung, welches folgende Schritte umfasst: Erzeugen von kodierten Steuersignalen in der ersten elektronischen Steuerung durch das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen einer Netzspannung, und Dekodieren der Steuersignale in der zweiten elektronischen Steuerung. Die zweite elektronische Steuerung kann die dekodierten Steuersignale dann zum Ansteuern eines Verbrauchers, insbesondere zum Ansteuern eines Kompressors verwenden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung und einer zweiten elektronischen Steuerung, welches folgende Schritte umfasst: Versorgen der zweiten elektronischen Steuerung über eine Netzspannungsleitung mit Netzspannung, Übertragen von kodierten Steuersignalen von der ersten elektronischen Steuerung an die zweite elektronische Steuerung über die Netzleitung, und Dekodieren der Steuersignale in der zweiten elektronischen Steuerung.
  • Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren dabei zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes eingesetzt, wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Verfahren damit vorteilhafterweise jene Merkmale, welche oben bereits bezüglich des Kühl- und/oder Gefriergerätes beschrieben wurden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:
    • Figur 1:
    ein Beispielprotokoll zur Erzeugung von kodierten Steuersignalen, bei welchen die Steuersignale durch das Schalten von Netzhalbwellen ko- diert werden,
    Figur 2:
    ein Beispielprotokoll zur Erzeugung von Steuersignalen, bei welchen die Steuersignale durch das Schalten von Netzperioden kodiert werden,
    Figur 3
    die Zustandsregelung der zweiten Gerätesteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (Option-Standard)
    Figur 4
    den Betriebszustand des Kompressors gemäß dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel (Option-Standard)
    Figur 5
    ein Diagramm zur Abtastung der Netzperiode
    Figur 6
    ein Ausführungsbeispiel einer Signalcodierung
    Figur 7
    ein Diagramm zur Synchronisation der Signale
    Figur 8
    ein control-telegram gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Option- Standard)
    Figur 9
    ein signal-telegram gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Option- Standard)
    Figur 10
    ein Diagramm des Fehlerhandling gemäß dem ersten Ausführungsbei- spiel (Option-Standard)
    Figur 11
    die Zustandsregelung der zweiten Gerätesteuerung gemäß einem zwei- ten Ausführungsbeispiel (Option AC)
    Figur 12
    ein control-telegram dem zweiten Ausführungsbeispiel (Option AC) und
    Figur 13
    das Fehlerhandling gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Option AC).
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen Übertragungsprotokolle zwischen der Gerätesteuerung eines Kühl- und/oder Gefriergerätes und der Kompressorsteuerung einem drehzahlgeregelten Kompressors, durch welche die Gerätesteuerung kodierte Steuersignale an die Kompressorsteuerung senden kann. Diese kodierten Steuersignale werden von der Kompressorsteuerung dekodiert und zur Ansteuerung des Kompressors herangezogen. Das Übertragungsprotokoll beruht dabei auf dem Schalten einzelner Netzhalbwellen bzw. Netzperioden. Die Steuersignale werden also dadurch kodiert, dass gezielt einzelne Netzhalbwellen oder Netzperioden der Netzspannung unterdrückt werden und hierdurch ein Signal bilden, welches von der Kompressorsteuerung interpretiert werden kann. Hierdurch kann die bisher zur Ansteuerung erforderliche zusätzliche Frequenzsignalleitung entfallen. Des weiteren kann bei der Kompressorsteuerung eine Variantenreduzierung erreicht werden, da das Protokoll offen für künftige Drehzahlversionen realisiert werden kann.
  • Die Darstellung erfolgt dabei im folgenden anhand der Ansteuerung eines Kompressors. Die eingesetzte Datenübertragung zwischen einer ersten Steuerung und einer zweiten Steuerung kann jedoch in gleicher Weise auch zur Ansteuerung beliebiger anderer Gerätekomponenten eingesetzt werden:
    • Das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät weist dabei eine Gerätesteuerung auf, die die Funktionen des Gerätes steuert und insbesondere der Einhaltung einer Temperatur im Kühlschrankinneren dient. Hierfür ist mindestens ein Temperatursensor vorgesehen, welcher an die Gerätesteuerung angeschlossen ist. Aus den Daten des Temperatursensors bestimmt die Gerätesteuerung Steuersignale zum Ansteuern der Kompressorsteuerung. Die Kompressorsteuerung dient dabei zur Ansteuerung der Drehzahl des drehzahlgeregelten Kompressors und ist üblicherweise als Frequenzumrichter ausgeführt.
  • Die Kompressorsteuerung steht dabei erfindungsgemäß über eine Signalleitung mit der Gerätesteuerung in Verbindung, welche bei Standardgeräten dem Ein- und Ausschalten des Kompressors dient. Über diese Signalleitung werden nun erfindungsgemäß kodierte Steuersignale durch Schalten von einer oder mehreren Netzhalbwellen des Netzspannungssignals an die Kompressorsteuerung übertragen. Im Ausführungsbeispiel wird durch gezieltes Schalten einzelner Netzspannungshalbwellen bzw. Netzspannungsperioden ein Protokoll generiert, welches von der Kompressorsteuerung interpretiert werden kann. Dies ermöglicht die Realisierung eines unidirektionalen Protokolls von der Gerätesteuerung zum drehzahlgeregelten Kompressor.
  • Bei der Signalleitung kann es sich dabei um die Netzspannungsleitung handeln, mit welcher die Kompressorsteuerung mit Netzspannung versorgt wird, oder um eine zusätzliche Signalleitung.
  • Zur Implementierung des Protokolls kann dabei gerätesteuerseitig auf Triacs zurückgegriffen werden, welche auch zur Ansteuerung von Standardkompressoren eingesetzt werden, sowie auf die üblicherweise bereits vorhandene Nulldurchgangserkennung der Netzspannung. Die erfindungsgemäße Ansteuerung von drehzahlgesteuerten Kompressoren über ein Netzspannungssignal erlaubt es somit, mit der gleichen Geräteelektronik auch Standardkompressoren anzusteuern, welche durch schlichtes Ein- und Ausschalten der Netzspannung ein- und ausgeschaltet werden.
  • Natürlich ist auch der Einsatz von Drop-In-Versionen möglich, bei welchen die ansonsten autonome Drehzahlregelung durch das Ein- und Ausschalten der Netzspannung ein Schaltsignal zum Ein- oder Ausschalten des Kompressors von der Gerätesteuerung erhält. Beim Einsatz einer Drop-In-Version oder einer erfindungsgemäßen Drehzahlsteuerung kann die Stromversorgung der Kompressorsteuerung bzw. des Kompressors dabei separat erfolgen. Alternativ kann jedoch auch die Drop-In-Version nur dann mit Netzspannung versorgt werden, wenn der Kompressor betrieben werden soll, so dass die Steuersignale der Netzspannung der Netzspannungsversorgung aufgeprägt werden, wobei insbesondere nur die Soll-Drehzahl übertragen wird.
  • Das erfindungsgemäße Protokoll zur Ansteuerung der Kompressorsteuerung kann dabei ein und/oder mehrere der folgenden Steuersignale beinhalten:
    • Signale für die Soll-Drehzahl
    • Signal für Kompressor ein
    • Signal für Kompressor aus
    • Signale zum Einstellen unterschiedlicher Modi der Kompressorsteuerung.
  • Als unterschiedliche Modi für die Kompressorsteuerung können dabei insbesondere ein oder mehrere der folgenden Modi implementiert sein:
    • Default-Modus
    • Diagnosemodus
    • Fehlerspeichermodus
    • Drop-In-Modus, bei welchem die Drehzahl des Kompressors autonom von der Kompressorsteuerung gesteuert wird, z. B. durch zeitgesteuertes Erhöhen bzw. Reduzieren der Drehzahl oder durch eine kompressorlastabhängige Veränderung der Drehzahl
    • No-Signal-Condition: Continuously off: hier reagiert die Kompressorsteuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen dadurch, dass der Kompressor abgeschaltet wird, so lange keine neuen Steuersignale vorliegen
    • No-Signal-Condition: Continuously on: hierbei reagiert die Kompressorsteuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen dadurch, dass der Kompressor solange autonom betrieben wird, bis wieder Steuersignale vorliegen
    • Drehzahlraster-Modus.
  • Da das in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Protokoll nur eine unidirektionale Kommunikation ermöglicht, muss ein entsprechendes Fehlerhandling implementiert werden.
  • Zum einen muss definiert werden, wie die Kompressorsteuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen reagiert. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass regelmäßig z.B. im Abstand von einigen Sekunden Steuersignale mit den aktuellen Soll-Betriebszuständen übertragen werden. In der Kompressorsteuerung ist dabei ein Timer vorgesehen, welcher die Zeit mißt, welche seit dem Empfang des letzten fehlerfreien Steuersignals vergangen ist. Überschreitet diese Zeit eine gewisse Grenze von z.B. einigen Minuten, so schaltet die Kompressorsteuerung in einen Automatikmodus.
  • Weiterhin können die einzelnen Signaltelegramme abgesichert werden, um Fehlübertragungen zu vermeiden. Dies kann sowohl durch Check-Summen als auch durch eine entsprechende Anzahl von Telegrammwiederholungen realisiert werden.
  • Zudem können mehrere physikalische Signaleinheiten zu einer logischen Signaleinheit zusammengefaßt werden, um die Übertragungssicherheit zu verbessern.
  • Da das Protokoll an die Netzfrequenz gebunden ist, kann nur eine geringe Übertragungsgeschwindigkeit realisiert werden. Als minimale Signalauflösung kann dabei, wie in Figur 1 gezeigt, eine Halbwelle der Netzspannung herangezogen werden. Alternativ kann, wie in Figur 2 gezeigt, eine Periode der Netzspannung als minimale Signalauflösung herangezogen werden. Selbstverständlich können auch drei oder mehr Netzhalbwellen als minimale Signalauflösung herangezogen werden, was jedoch die Übertragungsgeschwindigkeit verringert. Ein Protokoll kann nun z. B. dadurch implementiert werden, dass eine bestimmte Anzahl von Signalen zu einem Telegramm zusammengefaßt werden, welches die Steuersignale digital kodiert. Z. B. können zehn Halbwellen oder zehn Perioden als Telegrammlänge festgesetzt werden.
  • Das Ausbleiben einer Halbwelle bzw. einer Periode wird dann als eine 0 interpretiert. Das Vorhandensein der Halbwelle bzw. Periode als eine 1. Zum besseren Fehlerhandling können mehrere physikalische Einheiten zu einer logischen Einheit zusammengefaßt werden. Den jeweiligen Steuersignalen werden dann entsprechende Kodierungen zugewiesen. Die Kodierung und die Dekodierung der Steuersignale erfolgt dabei vorteilhafterweise durch eine Microcontroller oder einen Microprozessor.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht damit eine einfache und kostengünstige Ansteuerung der Kompressorsteuerung, indem das gezielte Schalten einer oder mehrer Netzhalbwellen eines Netzspannungssignals zur Übertragung von kodierten Signalen herangezogen wird. Dies ermöglicht sowohl eine Reduzierung bei den Varianten der Gerätesteuerung, als auch bei den Varianten für die Kompressorsteuerung.
  • Das im Ausführungsbeispiel gezeigte Protokoll, welches durch Schalten von einzelnen Netzhalbwellen oder Netzperioden implementiert wird, ermöglicht dabei eine besonders einfache unidirektionale Kommunikation zwischen der Gerätesteuerung und der Kompressorsteuerung. Die vorliegende Erfindung kann dabei auch zur Kommunikation zwischen anderen elektronischen Komponenten eines Kühlund/oder Gefriergerätes eingesetzt werden. Insbesondere kann die Gerätesteuerung hierbei auch andere elektronische Komponenten im Kühl- und/oder Gefriergerät erfindungsgemäß ansteuern.
  • Im folgenden soll die vorliegende Erfindung nun noch einmal anhand von zwei konkreten Ausführungsbeispielen näher dargestellt werden.
    • Funktionsbeschreibung AC-Protokoll
  • Für die Ansteuerung von Standardkompressoren werden in der Regel Triacs eingesetzt. Die Gerätesteuerung beinhaltet des Weiteren in der Regel eine Nulldurchgangserkennung der Netzspannung. Erfindungsgemäß wird dabei durch gezieltes Schalten einzelner Netzspannungshalbwellen ein Protokoll generiert, welches von der Kompressorsteuerung interpretiert werden kann. Durch diese Methode der Signalübertragung ist die Realisierung eines unidirektionalen Protokolls von der Gerätesteuerung zum drehzahlgeregelten Kompressor möglich.
  • Da das Protokoll in dieser Form nur unidirektional möglich ist, muss ein entsprechendes Fehlerhandling implementiert sein, welches
    • entsprechende Reaktionen der Kompressorsteuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen definiert
    • die einzelnen Telegramme absichert, um Fehlübertragungen zu vermeiden
  • Da das Protokoll an die Netzfrequenz gebunden ist, kann nur eine geringe Übertragungsgeschwindigkeit realisiert werden. Zwei Beispielprotokolle mit Netzhalbwellen und mit Netzperioden sind in Figuren 1 und 2 dargestellt. Im Folgenden werden zwei Varianten zur Realisierung der Ansteuerung eines Kompressors erläutert.
    • Option Standard:
  • Bei dieser Variante wird ein Kabel mit einer zusätzlichen Leitungsader (L, N, PE + "Signalleitung") für den Anschluss des Kompressors benötigt. Die Spannungsversorgung der Kompressorelektronik wird wie bisher realisiert, d.h. die Netzspannung liegt die ganze Zeit an der Kompressorelektronik an. Das Kabel zur Übermittlung des Frequenzsignals entfällt. Stattdessen wird auf der zusätzlichen vierten Ader, ein durch den Triacausgang moduliertes Netzspannungssignal, das die Steuersignale für den Kompressors enthält, an die Kompressorelektronik übertragen. Diese Leitung wird an den Drop-In-Eingang der Kompressorelektronik angeschlossen.
    • Option AC:
  • Bei dieser Variante wird die bisher verwendete Versorgungsleitung (L, N, PE) benötigt. Diese Leitung dient sowohl der Spannungsversorgung des Kompressors, als auch der Übertragung des Protokolls. Ziel ist es, durch Auslassen einzelner Netzspannungshalbwellen, Kommandos auf die Netzspannung zu modulieren. Diese Kommandos werden von der Kompressorsteuerung interpretiert und der Kompressor wird entsprechend angesteuert. Anders als bei der Option Standard wird bei dieser Methode die Kompressorelektronik nicht die ganze Zeit mit der Netzspannung versorgt. Der Kompressor wird nur während einer Kompressoranforderung mit Spannung versorgt.
  • Diese Methode der Kompressoransteuerung liefert folgende Vorteile:
    • Vereinheitlichung der Ansteuerung von Standard- und VCC-Kompressoren
    • Vereinheitlichung der Elektronik von Standard und VCC-Kompressoren, wenn die Standardkompressoren nicht durch das Protokoll beeinflusst werden
    • Energieeinsparung durch Ausschalten der Versorgungsspannung von VCC-Kompressoren wenn diese nicht angesteuert sind
    Beschreibung Option-Standard
  • Für die Option-Standard werden folgende Steuerkommandos und Zustände umgesetzt:
    • Kommandos:
      • cmd.Drop-In-ein
      • cmd.Drehzahlvorgabe ein
      • cmd.Drehzahl setzen
      • cmd.No-Signal-condition on
      • cmd.No-signal-condition off
      • cmd.Default-state-einstellung
      • cmd.Reset-auf-default
      • cmd.Kompressor ein
      • cmd.Kompressor aus Zustände:
      • state.Protokoll-Mode
      • state.Drop-In-Mode
  • Die Zustandsregelung gemäß der Option Standard ist in Fig. 3 dargestellt, der Betriebszustand des Kompressors in Fig. 4.
    • Kommandos cmd.Drop-in-ein
  • Siehe Zustandsdiagramm "Zustandsregelung Option-Standard"
  • Mit dem senden des Kommandos cmd.Drop-In-ein wird der Status state.Drop-In-Mode aktiv
    • cmd.Drehzahlvorgabe ein
  • Siehe Zustandsdiagramm "Zustandsregelung Option-Standard"
  • Mit dem senden des Kommandos cmd.Drehzahlvorgabe-ein wird der Status state.Protokoll-Mode aktiv
    • cmd.Drehzahl-setzen
  • Siehe Zustandsdiagramm "Zustandsregelung Option-Standard"
  • Mit dem senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen wird der Status state.Protokoll-Mode aktiv
  • Dieses Kommando enthält zusätzlich die Drehzahlvorgabe des Kompressors
    • cmd.No-Signal-condition on
  • Das Kommando cmd.No-Signal-condition on dient der Einstellung der Kompressordrehzahl bei Notbetrieb, sowie der Einstellung der Kompressordrehzahl im Default-zustand.
  • Wird das Kommando cmd.No-Signal-condition on gesendet, läuft der Kompressor im Notbetrieb und bei Defaulteinstellung mit 3000 1/min.
    • cmd.No-signal-condition off
  • Das Kommando cmd.No-Signal-condition off dient der Einstellung der Kompressordrehzahl bei Notbetrieb, sowie der Einstellung der Kompressordrehzahl im Default-zustand.
  • Wird das Kommando cmd.No-Signal-condition off gesendet, ist der Kompressor im Notbetrieb und bei Defaulteinstellung ausgeschaltet und läuft nicht.
    • cmd.Default-state-einstellung
  • Das Kommando cmd.Default-state-einstellung dient der Auswahl des Kompressorstatus während des Defaultzustands.
  • Defaultzustand => Protokoll-Mode: signal-telegram, command-Bit D0 = 0 Defaultzustand => Drop-In-Mode: signal-telegram, command-Bit D0 = 1
  • Standardmäßig ist im Defaultzustand der Drop-In-Mode ausgewählt
    • cmd.Reset-auf-default
  • Siehe Zustandsdiagramm "Zustandsregelung Option-Standard"
  • Das Kommando cmd.Reset-auf-default initialisiert den Kompressor mit dessen Defaultwerten.
    Default-Mode: tokoll-Mode) abhängig vom eingestellten Defaultmodus (Drop-In- oder Pro-
    standardmäßig ist der Drop-In-Mode ausgewählt
    No-Signal-Condition: abhängig von cmd.No-Signal-condition
    standardmäßig ist No-Signal-condition = on
    Drehzahl: abhängig von Status No-Signal-condition
    bei No-Signal-condition = off → 0 1/min
    bei No-Signal-condition = on → 3000 1/min
    • cmd.Kompressor ein
  • siehe Abbildung "Betriebszustand Kompressor Option-Standard"
  • Das Kommando cmd.Kompressor ein schaltet den Kompressor ein. Das Signal wird von der Gerätesteuerung alle 15 Sekunden wiederholt an die Kompressorelektronik gesendet. Dies dient der Aktualisierung des Betriebszustands der Kompressorelektronik und ist funktionell vergleichbar mit dem bisher dauerhaft anliegenden Frequenzsignal.
    • cmd.Kompressor aus
  • siehe Abbildung "Betriebszustand Kompressor Option-Standard"
  • Das Kommando cmd.Kompressor aus schaltet den Kompressor im Protokoll-Mode aus.
  • Der Drop-In-Mode wird durch das Ausbleiben des Spannungssignals ausgeschaltet
    • Statusbeschreibung state.Protokoll-Mode
  • Der Protokoll-Mode stellt den aktuellen VCC-Regelbetrieb dar.
  • Dieser Zustand wird aktiv, sobald ein gültiges Protokoll anliegt. Ausnahme cmd.Drop-In-ein
  • Mit dem Senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen wird der Kompressor auf seine neue aktuell gültige Kompressordrehzahl aktualisiert. Nach dem senden von cmd.Kompressor ein startet der Kompressor mit der nun gültigen Kompressordrehzahl. Das Signal cmd.Kompressor ein muss z.B. alle 15 Sekunden als "Refresh" wiederholt werden. Das Signal cmd.Drehzahl-setzen sollte alle z.B. 5 Minuten wiederholt werden.
  • Mit dem Senden des Kommandos cmd.Drehzahlvorgabe ein und anschließendem cmd.Kompressor ein (ohne Drehzahlvorgabe) läuft der Kompressor mit der in den Defaulteinstellung eingestellten Drehzahl. Diese wird spätestens nach z.B. 5 Minuten durch das Signal cmd.Drehzahl-setzen aktualisiert.
  • Wird das Kommando cmd.Reset-auf-default an die Kompressorelektronik gesendet, startet der Kompressor mit der eingestellten Defaultdrehzahl, nachdem das Signal cmd.Kompressor ein gesendet wurde.
  • Durch senden des Kommandos cmd.Kompressor aus wird der Kompressor ausgeschaltet. Die Kompressorelektronik befindet sich jedoch weiterhin in dem Status state.Protokoll-Mode und wartet auf das nächste Kommando.
    • state.Drop-in-Mode
  • Dieser Modus stellt den aktuellen Drop-In-Betrieb dar.
  • Dieser Zustand wird durch die Kommandos cmd.Drop-In-ein oder cmd.Reset-auf-default (Default-Mode = Drop-In-Mode) aktiv.
  • Mit dem Senden des Kommandos cmd.Drop-In-ein oder cmd.Reset-auf-default und anschließendem senden von cmd.Kompressor ein startet der Kompressor seine Drop-In-Routine. Diese berechnet die benötigte Drehzahl selbstständig und steuert den Kompressor, dem implementierten Algorithmus entsprechend, an.
  • Liegt keine Spannung am Drop-In-Eingang an, schaltet der Kompressor aus. Die Kompressorelektronik befindet sich weiterhin in dem Status state.Drop-In-Mode und wartet auf das Spannungssignal am Drop-In-Eingang oder auf das nächste gültige Kommando.
  • Nach einem Power up ist standardmäßig der state.Drop-In-Mode aktiv.
    • Fehler/Diagnose-Anzeige
  • Die Fehler/Diagnose-Anzeige dient der Fehlerüberwachung der Protokollübertragung. Tritt ein Fehler während der Übertragung des Telegramms auf, wird ein Fehlerzähler inkrementiert und eine LED leuchtet 400 ms auf.
    • Visualisierung einer fehlerhaften Protokollübertragung
    • Zählen der aufgetretenen Übertragungsfehler (eine Möglichkeit den Fehlerzähler auszulesen ist vorzusehen)
    Signalauflösung
  • Die Signalauflösung beträgt eine Netzperiode, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
    • Nulldurchgangserkennung
  • Die Nulldurchgangserkennung der Netzspannung hat entscheidenden Anteil an der Funktionalität der Protokollübertragung. Werden die Nulldurchgänge bzw. die Nulldurchgangserkennung der Geräteelektronik und Kompressorelektronik nicht aufeinander synchronisiert, ist eine fehlerfreie Telegrammübertragung nicht möglich. Die Netzspannung weist, je nach Land, eine unterschiedliche Stabilität auf. Es können Störspikes, Rundsteuersignale sowie teilweise mehrere dicht beieinander liegende Nulldurchgänge auftreten. Diese Störungen sind zu erkennen und sowohl von der Geräteelektronik, als auch von der Kompressorelektronik auf die gleiche Weise zu interpretieren. Somit ist sichergestellt, dass die gleichen Nulldurchgänge erkannt werden. Eine Synchronisierung von Geräteelektronik und Kompressorelektronik und eine fehlerfreie Übertragung des Protokolls ist somit möglich.
    • Abtastung der Netzhalbwelle
  • Für eine fehlerfreie Erfassung der Netzperioden muss das Signal während einer Netzperiode mehrmals abgetastet werden. Prinzipiell genügt es, die positive Netzspannungshalbwelle abzutasten. Ist die entsprechende Netzspannungshalbwelle vorhanden, entspricht dies einem High-Pegel, ist die Netzspannungshalbwelle abgeschnitten, entspricht dies einem Low-Pegel. Durch die Erkennung und Interpretation der Netzperioden wird eine Digitalisierung der Netzspannung erzielt.
  • Fig. 5 zeigt eine solche Abtastung der Netzperiode.
    • Drehzahlauflösung
  • Theoretisch ist eine Drehzahleinstellung im Bereich von 0 bis 8191 1/min möglich (13 Bit Kodierung).
  • Gefordert ist eine Drehzahleinstellung mit der Genauigkeit Faktor 10.
  • Wird eine Drehzahlanforderung gestellt, die die maximale Drehzahl des Kompressors übersteigt, läuft der Kompressor mit seiner höchst möglichen Drehzahl.
  • Wird eine Drehzahlanforderung gestellt, die unterhalb der minimal möglichen Drehzahl des Kompressors liegt, läuft der Kompressor mit seiner kleinst möglichen Drehzahl
  • Die minimal bzw. maximal mögliche Drehzahl ist aus dem jeweiligen Datenblatt des Kompressors zu entnehmen.
    • Telegrammstruktur Signalcodierung Option-Standard:
    • Bei der Option-Standard wird durch Schalten bzw. Auslassen von ganzen, oder
    • wahlweise halben Netzspannungsperioden eine Digitalisierung der Netzspannung erreicht.
    Option-AC:
  • Bei der Option-AC wird durch Schalten bzw. Auslassen von Netzspannungshalbwellen eine Digitalisierung der Netzspannung erreicht. Zur Codierung des Netzspannungssignals wird jeweils die positive Halbwelle des Sinus-Signals geschaltet bzw. ausgelassen.
  • Für die Übertragung und zur Darstellung von einem "logischen Bit" werden im Telegramm zwei Bit benötigt (falls nötig, könnte ein drittes Bit spendiert werden).
    Bitzustand "1" => 0 1
    Bitzustand "0" => 1 0
  • Ein Beispiel für die Signalcodierung ist in Fig. 6 dargestellt.
  • Dieses Verfahren der Bitübertragung ermöglicht eine Fehlererkennung des Protokolls, noch während der Übertragung, durch die Kompressorelektronik. Eine Protokollwiederholung ist nicht notwendig.
  • Die Parität des Protokolls ist konstant.
  • Ein Fehlerfall trifft auf, wenn:
    • 3 × "0" übertragen wird
    • 3 × "1" übertragen wird
    Synchronisation Geräteelektronik und Kompressorelektronik
  • Um eine fehlerfreie Übertragung des Protokolls zu gewährleisten, müssen Geräteelektronik und Kompressorelektronik aufeinander synchronisiert werden. Dies wird über die Nulldurchgänge des Netzspannungssignals erreicht.
  • Die Synchronisierung wird vor jeder Protokollübermittlung durchgeführt und über das Muster "11111" realisiert. Dieses Muster kommt während der Protokollübertragung nicht vor und ermöglicht somit eine Abgrenzung zum Telegramm. Durch den Zustandswechsel 1→ 0 wird das Startbit des Protokolls erkannt und die Interpretation der Daten gestartet.
  • Es müssen mindesten 5 Bit mit dem Zustand "1" zur Synchronisation gesendet werden. Bei der Option-AC ist solange eine "1" zu senden, bis der Kompressor aufgestartet ist.
  • Ein Beispiel für die Synchronisation ist in Fig. 7 dargestellt.
    • Kommandoadressierung
  • Abhängig vom Kommando wird das control-telegram oder das signal-telegram zur Datenübermittlung verwendet. Die Kommandos werden unterschiedlich adressiert.
    command address protocol
    cmd.Drehzahl setzen 0x0 control-telegram
    cmd.Drop-In-ein 0xE signal-telegram
    cmd. Drehzahlvorgabe-ein 0x2 signal-telegram
    cmd.No-signal-condition on 0xC signal-telegram
    cmd.No-signal-condition off 0x5 signal-telegram
    cmd.Reset-auf-default 0x9 signal-telegram
    cmd.Kompressor-on 0x8 signal-telegram
    cmd.Kompressor-off 0xB signal-telegram
    cmd. Default-state-einstellung 0xF signal-telegram
  • Die 4-Bit-Adressierung ermöglicht eventuell zusätzlich benötigte Kommandos.
    • Protokollaufbau Option-Standard
  • Eine Übertragung gilt als Protokoll, wenn Startbit und Adresse richtig interpretiert wurden. Tritt während dieser Übertragung ein Fehler auf, wird es nicht als fehlerhaftes Protokoll deklariert. Dieses Verfahren wird eingeführt, da ansonsten bei jedem Ausbleiben einer Netzhalbwelle ein Protokollfehler erkannt werden würde.
    • control telegram
  • Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau eines control-telegram. Dieses Protokoll dient dem Senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen mit der Kompressordrehzahl.
  • Das control-telegram ist in Figur 8 dargestellt.
    • Telegrammaufbau:
    • ST
    = Startbit = 1
    A0...A3
    = Dekodierung Kommando
    DO...D12
    = Drehzahlvorgabe
    EB
    = Ende Bit = 0
    signal telegram
  • Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau eines signal-telegram. Dieses Protokoll dient dem Senden der Kommandos. (siehe Kommandoadressierung)
  • Das signal-telegram ist in Abbildung 1 dargestellt.
    • Telegrammaufbau:
    • ST
    = Startbit = 1
    A0...A3
    = Dekodierung Kommando
    D0
    = Zustandsvariable → low-aktiv
    EB
    = Ende Bit = 0
    Fehlerhandling Fehlererkennung
  • Um Fehler schon während der Übertragung der Protokolle zu erkennen, wurde das unter Signalcodierung aufgeführte System der Bitübertragung entwickelt. Dieses System ermöglicht es, Telegramme nur einmalig zu senden und diese noch während der Übermittlung zu überprüfen. Telegrammwiederholungen, oder eine Überwachung durch geeignete Fehlererkennungsmethoden, wie z.B. CRC, werden nicht benötigt.
  • Zur Übermittlung der Daten werden standardisierte Protokolle verwendet, tritt ein Fehler auf, wird ein entsprechendes Fehlerhandling durchgeführt.
  • Zur Übermittlung der Daten ist folgende Protokollstruktur einzuhalten. Ein Fehler in dieser Struktur führt zu einem definierten Fehlerhandling.
    Startbit: Erster Impuls des Telegramms muss "logisch 1" entsprechen
    Periodendauer: zwischen zwei Impulsen innerhalb eines Telegramms liegt die
    Zeit einer Periodendauer
    Adressierung: Die Kommandos müssen eine definierte Adresse besit-zen
    Endebit: Der letzte Impuls eines gültigen Codeworts muss "logisch 0" entsprechen
    Aufruflänge: Nach dem Endebit darf z.B. 4 Sekunden lang kein weiteres Bit mit Informationen übertragen werden.
    Refresh: Abhängig vom ausgewählten Zustand muss ein Refresh mittels cmd.Kompressor ein gesendet werden.
    • Fehlerhandling:
  • Die folgende Abbildung zeigt das Fehlerhandling des Standard-Protokolls.
  • Liegt ein gültiges Kommando an, wird der Timer zurückgesetzt und die aktuelle Anforderung wird ausgeführt. Der Timer wird gestartet.
  • Während der Timer kleiner z.B. 2,5 Minuten ist, wartet die Kompressorelektronik auf ein neues gültiges Kommando, führt aber gleichzeitig die aktuell gültige Anforderung aus. Wird ein fehlerhaftes Protokoll gesendet, wird dies über die Fehler/Diagnose-Anzeige angezeigt, der Timer wird weiter erhöht. Wird ein gültiges Kommando gesendet, wird der Timer zurückgesetzt, die aktuelle Anforderung bearbeitet und der Timer wieder gestartet.
  • Ist der Timer größer als 2,5 Minuten, läuft der Kompressor mit der in der No-Signal-condition eingestellten Drehzahl und wartet auf ein neues gültiges Kommando der Geräteelektronik. Wird ein fehlerhaftes Protokoll gesendet, wird dies über die Fehler/Diagnose-Anzeige angezeigt. Wird ein gültiges Kommando gesendet, wird der Timer zurückgesetzt, die aktuelle Anforderung bearbeitet und der Timer wieder gestartet
  • In Abbildung 2 ist ein Ablaufdiagramm des Fehlerhandlings dargestellt.
    • Option-AC Funktionsbeschreibung Option-AC
  • Die Übertragung des Protokolls erfolgt parallel zur Spannungsversorgung über die Versorgungsleitung der Kompressorelektronik. Eine zusätzliche Leitung bzw. Leitungsader wird nicht benötigt.
  • Durch schalten bzw. auslassen einzelner Netzspannungshalbwellen, werden die Steuersignale auf die Versorgungsspannung des Kompressors moduliert. Diese werden von der Kompressorelektronik interpretiert und verarbeitet. Der Kompressor wird, entsprechend dem gesendeten Kommando, angesteuert.
  • Die Spannungsversorgung liegt nur während einer Kompressoranforderung an der Kompressorelektronik an. Liegt keine Kompressoranforderung vor, ist die Kompressorelektronik stromlos und der Kompressor kann nicht eingeschaltet werden.
  • Diese Methode der Kompressoransteuerung liefert folgende Vorteile:
    • Vereinheitlichung der Ansteuerung von Standard- und VCC-Kompressoren
    • Vereinheitlichung der Elektronik von Standard- und VCC-Kompressoren, wenn die Ansteuerung der Standardkompressoren nicht durch das Protokoll beeinflusst wird
    • Energieeinsparung durch Abschalten der Versorgungsspannung der Kompressorelektronik wenn keine Kompressoranforderung anliegt
    Protokollaufbau
  • Folgende Punkte sind identisch zu der Option-Standard und werden hier nicht explizit aufgeführt:
    • Protokollanforderungen
    • Nulldurchgangserkennung
    • Abtastung der Netzhalbwelle
    • Drehzahlauflösung
    • Signalcodierung
    • Synchronisation Geräteelektronik und Kompressorelektronik
  • Für die Option-AC werden folgende Steuerkommandos und Zustände umgesetzt:
    • Kommandos:
    • cmd.Drehzahl-setzen
    Zustände:
    • state.Protokoll-Mode
    • state.Drop-In-Mode
  • Die Zustandsregelung der Option-AC ist in Figur 11 dargestellt.
    • Kommando cmd.Drezahl-setzen
  • Siehe Zustandsdiagramm "Zustandsregelung Option-AC"
  • Mit dem senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen wird der Status state.Protokoll-Mode aktiv
  • Dieses Kommando enthält die Drehzahlvorgabe des Kompressors
    • Statusbeschreibung stafe.Protokoll-Mode
  • Der Protokoll-Mode stellt den aktuellen VCC-Regelbetrieb dar und wird mit dem Kommando cmd.Drehzahl-setzen aktiv.
  • Mit dem Senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen wird der Kompressor auf seine neue gültige Kompressordrehzahl aktualisiert und ein Timer wird gestartet.
  • Das Kommando cmd.Drehzahl-setzen muss z.B. alle 5 Minuten wiederholt an die Kompressorelektronik gesendet werden. Dabei wird die Drehzahl des Kompressors aktualisiert und der Timer wird zurückgesetzt.
  • Liegt ein gültiges Kommando und die Netzspannung an der Kompressorelektronik an, läuft der Kompressor mit der aktuell eingestellten Drehzahl im Protokoll-Mode.
  • Tritt bei der Aktualisierung des Kommandos ein Fehler auf oder ist der Timer >= 12 Minuten, wechselt der Kompressor vom Protokoll-Mode in den Drop-In-Mode und läuft mit der im Drop-In-Mode zwischengespeicherten Drehzahl weiter.
  • Das Kommando "Kompressor ein/aus" wird bei der Option-AC über die geschaltete/anliegende Spannungsversorgung des Kompressors realisiert.
  • Liegt keine Kompressoranforderung durch die Geräteelektronik an, wird die Spannungsversorgung des Kompressors eingestellt und der Kompressor schaltet aus.
    • state.Drop-in-Mode
  • Dieser Zustand stellt den aktuellen Drop-In-Betrieb dar und wird standardmäßig nach einem Power up oder nach Ablauf des Timers aus dem Protokoll-Mode aktiv.
  • Der Drop-In-Mode berechnet die benötigte Drehzahl selbstständig und steuert den Kompressor, dem implementierten Algorithmus entsprechend, an.
  • Ist der Protokoll-Mode aktiv, läuft der Drop-In-Mode parallel zu diesem im Hintergrund weiter, ohne diesen zu beeinflussen. Bei ausbleibendem oder fehlerhaftem Kommando cmd.Drehzahl-setzen wird der Drop-In-Mode aktiv und der Kompressor läuft mit der aktuell gültigen Drop-In-Drehzahl weiter.
  • Soll der Kompressor im Drop-In-Mode betrieben werden, ist nur die Spannungsversorgung des Kompressors notwendig. Ein senden des Kommandos cmd.Drehzahlsetzen ist nicht nötig.
  • Liegt keine Kompressoranforderung an, wird der Kompressor nicht mit Spannung versorgt.
    • FehlerlDiagnose-Anzeige
  • Ansteuerung siehe Zustandsdiagramm Fehlerhandling Option-AC
  • Der Zustand state.Fehler/Diagnose dient der Fehlerüberwachung der Protokollübertragung. Tritt ein Fehler während der Übermittlung des Telegramms auf, wird ein Fehlerzähler inkrementiert und eine LED leuchtet 400 ms auf.
    • Visualisierung einer fehlerhaften Protokollübertragung
    • Zählen der aufgetretenen Übertragungsfehler (eine Möglichkeit den Fehlerzähler auszulesen ist vorzusehen)
    power up
  • Nach einem Power up ist standardmäßig der Drop-In-Mode aktiv.
  • Bevor der Kompressor anläuft, muss eine Anlaufverzögerung (z.B. 5 Sekunden) ablaufen. Diese Anlaufverzögerung stellt sicher, dass das gesendete Protokoll vollständig übermittelt und von der Kompressorelektronik interpretiert wurde.
  • Liegt ein gültiges Protokoll an bevor die Anlaufverzögerung abgelaufen ist, läuft der Kompressor vor Ablauf der Anlaufverzögerung an.
  • Nach einem Power up werden die Geräteelektronik und Kompressorelektronik aufeinander synchronisiert. Nach der Synchronisation wird das Kommando cmd.Drehzahl setzen gesendet und dekodiert. Liegt ein gültiges Kommando, mit einer aktuellen Drehzahlvorgabe an, startet der Kompressor im Protokoll-Mode mit der aktuell gültigen Drehzahl.
  • Nach einem Power up werden die Geräteelektronik und Kompressorelektronik aufeinander synchronisiert. Nach der Synchronisation wird das Kommando cmd.Drehzahl setzen gesendet und dekodiert. Liegt nach Ablauf der Anlaufverzögerung kein gültiges Kommando mit einer aktuell gültigen Drehzahlvorgabe an, startet der Kompressor im Drop-In-Mode mit seiner implementierten Drop-In-Routine.
    • Telegrammstruktur
  • Eine Übertragung gilt als Protokoll, wenn z.B. Startbit und die ersten 4 Bit der Drehzahleinstellung richtig interpretiert wurden. Tritt während dieser Übertragung ein
  • Fehler auf, wird es nicht als fehlerhaftes Protokoll deklariert. Dieses Verfahren wird eingeführt, da ansonsten bei jedem Ausbleiben einer Netzhalbwelle ein Protokollfehler erkannt werden würde.
  • Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau des control-telegram. Dieses Protokoll dient dem Senden des Kommandos cmd.Drehzahl-setzen mit aktuell gültiger Kompressordrehzahl. Eine Adressierung ist nicht notwendig.
  • Abbildung 3 zeigt das control-telegram der Option-AC.
    • Telegrammaufbau:
    • ST
    = Startbit = 1
    D0...D12
    = Drehzahlvorgabe
    EB
    = Ende Bit = 0
    Fehlerhandling
  • Die folgende Abbildung zeigt das Fehlerhandling der Option-AC.
  • Liegt ein gültiges Kommando an, wird der Timer zurückgesetzt und die aktuelle Anforderung wird ausgeführt. Der Timer wird gestartet.
  • Während der Timer kleiner z.B. 12 Minuten ist, wartet die Kompressorelektronik auf ein neues gültiges Kommando, führt aber gleichzeitig die aktuell gültige Anforderung aus. Wird ein fehlerhaftes Protokoll gesendet, wird dies über die Fehler/Diagnose-Anzeige angezeigt, der Timer wird weiter erhöht. Wird ein gültiges Kommando gesendet, wird der Timer zurückgesetzt, die aktuelle Anforderung bearbeitet und der Timer wieder gestartet.
  • Ist der Timer größer als 12 Minuten, wechselt der Kompressor in den Drop-In-Mode und wartet auf ein neues gültiges Kommando der Geräteelektronik. Wird ein fehlerhaftes Protokoll gesendet, wird dies über die Fehler/Diagnose-Anzeige angezeigt.
  • Wird ein gültiges Kommando gesendet, wird der Timer zurückgesetzt, die aktuelle Anforderung bearbeitet und der Timer wieder gestartet
  • Abbildung 4 zeigt das Fehlerhandling der Option-AC.
    • Spannungsversorgung
  • Der Kompressor wird über die AC-Leitung mit Spannung versorgt. Da die Kommandos auf die Spannungsversorgung moduliert werden, kommt es bei der Versorgung des Kompressors zum Entfall einzelner Netspannungshalbwellen. Dies darf den Kompressor nicht beeinflussen bzw. beschädigen. Er muss seine volle Funktionalität beibehalten und darf durch den Entfall der Netzspannungshalbwellen nicht ausschalten.
    • Standard-Kompressor
  • Die Option-AC ermöglicht neben der Ansteuerung von VCC-Kompressoren auch die Ansteuerung von Standardkompressoren. Diese benötigen im Vergleich zu VCC-Kompressoren keine Steuerkommandos, sondern nur die Versorgungsspannung für den Betrieb. Wird die Vereinbarung getroffen, dass sowohl bei Standardkompressoren, als auch bei VCC-Kompressoren die gleiche Ansteuerung realisiert wird, ist es möglich einige Hardware- und Software-Varianten der Geräteelektronik einzusparen. Voraussetzung ist aber, dass sowohl Standard- als auch VCC-Kompressoren den Entfall der Netzspannungshalbwellen kompensieren können und ohne Fehler weiterlaufen.

Claims (10)

  1. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung, welche eine zweite elektronische Steuerung ansteuert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste elektronische Steuerung durch das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen einer Netzspannung Steuersignale an die zweite elektronische Steuerung sendet.
  2. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, wobei die Steuersignale durch das gezielte Schalten einzelner Netzhalbwellen oder einzelner Netzperioden der Netzspannung kodiert werden.
  3. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei es sich bei der ersten elektronischen Steuerung um die Gerätesteuerung des Kühl- und/oder Gefriergeräts handelt und/oder und/oder wobei es sich bei
    der zweiten elektronischen Steuerung um die Kompressorsteuerung eines drehzahlgeregelten Kompressors handelt.
  4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, mit einer Netzspannungsleitung, über welche die zweite elektronische Steuerung mit Netzspannung versorgt wird, wobei die Steuersignale über die Netzspannungsleitung oder über eine zusätzliche Signalleitung übertragen werden.
  5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die erste Steuerung geeignet ist, alternativ zur Ansteuerung der zweiten elektronischen Steuerung einen Verbraucher direkt durch Ein- und Ausschalten der Netzspannung anzusteuern.
  6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Kommunikation zwischen der ersten elektronischen Steuerung und der zweiten elektronischen Steuerung anhand eines Protokolls erfolgt, welches in beiden elektronischen Steuerungen implementiert ist.
  7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei Steuersignale für ein Einschaltkommando und/oder ein Ausschaltkommando übertragen werden und/oder wobei Steuersignale für die Solldrehzahl eines drehzahlgeregelten Kompressors übertragen werden und/oder wobei die zweite elektronische Steuerung durch ein Steuersignal in einen Default-Zustand versetzt werden kann und/oder wobei eine Anzeige eines Fehlerspeichers und/oder eine Diagnoseroutine gestartet werden kann und/oder wobei die zweite elektronische Steuerung durch die Steuersignale in unterschiedliche Modi versetzt werden kann.
  8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die zweite elektronische Steuerung beim Ausbleiben von Steuersignalen in einen Automatik-Modus wechselt.
  9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Steuersignale Informationen zur Fehlererkennung enthalten.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer ersten elektronischen Steuerung, welche eine zweite elektronische Steuerung, ansteuert, insbesondere zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Schritten:
    - Erzeugen von kodierten Steuersignalen in der ersten elektronischen Steuerung durch das gezielte Schalten einer oder mehrerer Netzhalbwellen einer Netzspannung,
    - Dekodieren der Steuersignale in der zweiten elektronischen Steuerung.
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