EP2544204A1 - Verfahren zur Stellungserfassung von Stufenschaltern - Google Patents

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EP2544204A1
EP2544204A1 EP12169411A EP12169411A EP2544204A1 EP 2544204 A1 EP2544204 A1 EP 2544204A1 EP 12169411 A EP12169411 A EP 12169411A EP 12169411 A EP12169411 A EP 12169411A EP 2544204 A1 EP2544204 A1 EP 2544204A1
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EP
European Patent Office
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resistance
tap changer
current
contact
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12169411A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oleg Bobylkov
Tobias Breinl
Stefan Schindler
Stefan Abelen
Karsten Viereck
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.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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.)
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • H01H9/0033—Operating mechanisms with means for indicating the selected tap or limiting the number of selectable taps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices

Definitions

  • the invention relates to a method for position detection of tap changers in the motor drive of the tap changer.
  • the respective current position of the tap changer is determined and passed as an electrical signal.
  • Such a position signaling device is in the WO 98/38662 described.
  • the tap changer is connected to a motor drive driving it.
  • the position of the tap changer is also clearly described in terms of initial position and end position.
  • the motor drive is thus the image of the position of the mechanically driven tap changer on a position indicator with a display shaft available.
  • a position indicator which takes place here with a pointer, electrically at a remote location, eg. As a control room to be able to transmit or provide this information for a control or regulating device, the mechanical rotation is converted into an electrical signal.
  • the WO 98/36435 shows such a known signal conversion. This signal conversion takes place via a contact finger, which moves at its angular movement individual contact positions, each corresponding to a specific position of the tap changer.
  • the WO 98/53276 describes a further position signaling device for tap changer, which consists of two separate modules, namely a signaling contact arrangement and a spatially separated, differently ausgestaltetbaren position detection module.
  • the information obtained in the signal contact arrangement information is transmitted to the position reporting module whose wiring is dependent on the manner of the desired display.
  • a series of resistors In one type of information processing described there is also provided a series of resistors.
  • the divider ratio as an image of the position of the tap changer is determined in such a way that either a constant voltage is applied to the total resistance at point n of the series of resistors or a constant current is fed into this total resistance.
  • the ratio of the voltage drops in both cases over the total resistance and the voltage between the contact finger and the beginning of the resistor chain R 1 to R n-1 is thus a unique value for identifying the tap changer position according to the voltage divider rule in known potentiometer circuits.
  • the WO 98/53276 also describes that this voltage value can be transmitted over greater distances.
  • the contact resistance of the contact finger for sensing the respective (step switch position-dependent) resistance divider ratio also affects the mapping of the real voltage value also negative. Dirt or oxide layers can increase the contact resistance extremely, especially at a high dust load or even less frequent operation of the tap changer and thus the contact finger, which also falsifies the result.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the known methods and to provide an improved method using resistor arrangements, which excludes errors due to parasitic resistances as a result of contact resistance, lead resistances and their temperature dependence.
  • the invention is based on the following general idea: Was previously applied over the total resistance of the resistor chain, a constant voltage or a constant current to determine the resistance of the position of the tap changer imaging resistance can, according to this invention now by feeding a constant current directly to the terminal of the contact finger, which according to the prior art, the division ratio between the total resistance R ges and measuring resistor R Mess specified as part of R ges .
  • a known resistance chain consisting of a plurality of identical resistors R b , shown, between which in a likewise known manner, the individual taps, which correspond to the positions 1 ... n of the associated tap changer, are arranged. These taps are connected as contacts of the contact finger K, depending on the respective position of the tap changer. The direction of movement of the contact finger K is indicated by a double arrow.
  • a constant current I cal is applied to the contact finger K.
  • the hard-wired in the figure upper part of the resistor chain acts according to the invention only as a voltage sensor for the to be determined measuring resistor R Mess decreasing voltage, since the injected constant current I cal flows only through R meas .
  • R ges At the upper connection of R ges , only a very high-voltage voltage sensor OPV 2 is connected. This voltage sensor is realized here by an operational amplifier in voltage follower circuit.
  • the disturbing influencing variables which, as described, can cause measurement errors in the prior art.
  • this is the contact resistance R ü between the contact finger K and the individual contact points of the resistor row.
  • this is the line resistance R line or R line * , which is set in each case on the electrical connection lines at the beginning and end of the resistance chain and, moreover, is also temperature-dependent.
  • a high-impedance voltage sensor OPV 2 is designed as an operational amplifier. It is known in principle to use this basic circuit of an operational amplifier in voltage follower circuit to realize extremely high impedance input resistors and at the output with a low internal resistance for z. B. to provide an analog-to-digital conversion in an analog-to-digital converter ADC. Such a circuit may also be directly part of the internal circuit of an analog-to-digital converter circuit. The digital output of this circuit is directly connected to a microcontroller .mu.C to output the digital display value corresponding to the position of the tap changer, or to control the calibration of the entire measuring arrangement.
  • the calibration is performed separately for each resistor array since its total resistance can vary with the number of possible stages of the tap changer to be mapped.
  • Usual values are here z. B. 18 or 26 connected in series resistors, which represent 19 or 27 stage positions of the tap changer in these cases.
  • the calibration is software-controlled via a microcontroller ⁇ C and only requires the manual displacement of the sliding contact to the maximum total resistance of the resistor chain.
  • the grinder is positioned at R max and the current I cal is incrementally increased by the voltage controlled current source CPV1 until 90% of the maximum possible input voltage range of the ADC is utilized.
  • the microcontroller ⁇ C a digital-to-analog converter DAC, z. B. with 12-bit drive, d. H. it has the possibility of measuring the current and thus the voltage drop measured at the ADC over the entire resistance of the arrangement including the undesired line resistances in max. 4096 equidistant steps to change.
  • Ohm's law requires that the current source supply a significantly higher current than the larger total resistance for small total resistance of the resistor contact row.
  • the current increase during the calibration process is not linear, but is realized on the software side via a PI controller (proportional-integral controller).
  • the step size is initially increased in order to reduce the difference to the setpoint as quickly as possible.
  • the approach to the 90% then takes place in the target area in ever smaller voltage increments.
  • the program checks whether the measured value is within the specified tolerance band (89.0% - 90.5%) and, if necessary, increases or decreases the impressed current to a constant value over three measuring cycles.
  • the bottom line resistance is also subtracted for all subsequent measurements to determine the position of the contact finger.
  • the upper line resistance R line * does not matter because this path remains de-energized and only the sampling of the voltage drop of the feed point of the current I cal at the grinder is used because the input resistance R is one of OPV2 order of magnitude higher than the line resistance R line * .
  • a contribution to the resistance calculation can only make the current-carrying path, starting from the feed point on the contact finger up to and including the line resistance R line .
  • Decisive feature of the invention is the fact that also the size of the contact resistance R ü from the contact finger on the contact path can not affect the resistance measurement, since the voltage measurement via the hard-wired path of the resistor chain, which also also does not flow through current.
  • a changing contact resistance R ü causes only a changed modulation of the current source via OPV1, but the measuring or calibration current I cal remains constant.
  • the essential advantage of the method according to the invention is that the resistance resistors R ü which are also present here, as well as the line resistances R line and R line *, no longer enter the measurement result as errors in contrast to the methods known from the prior art; rather, in the method according to the invention an undistorted image of the respective tap changer position is generated.

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stellungserfassung von Stufenschaltern im Motorantrieb mit einer elektrischen Widerstandsreihe, wobei zwischen den einzelnen Widerständen (R b ) der Widerstandsreihe Kontakte (1,..., n) vorgesehen sind, die den möglichen Stellungen des Stufenschalters entsprechen und von einem Kontaktfinger (K) entsprechend beschaltbar sind. Erfindungsgemäß wird direkt auf den Wurzelanschluss des Kontaktfingers ein Konstantstrom (I cal ) eingespeist. Dadurch werden auf einfache aber wirkungsvolle Weise die störenden Einflüsse des Kontaktwiderstandes sowie der Leitungswiderstände eliminiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stellungserfassung von Stufenschaltern im Motorantrieb des Stufenschalters. Durch ein solches Verfahren wird die jeweilige aktuelle Stellung des Stufenschalters ermittelt und als elektrisches Signal weitergegeben.
  • Eine solche Stellungsmeldeeinrichtung ist in der WO 98/38662 beschrieben. Dort ist der Stufenschalter mit einem ihn antreibenden Motorantrieb verbunden.
  • Durch eine diskrete Anzahl von Umdrehungen dieser Welle ist die Position des Stufenschalters auch hinsichtlich Anfangsposition und Endposition eindeutig beschrieben. Im Motorantrieb ist damit das Abbild der Position des mechanisch angetriebenen Stufenschalters an einer Stellungsanzeige mit einer Anzeigewelle verfügbar. Um diese Positionsanzeige, die hier mit einem Zeiger erfolgt, elektrisch an einem entfernten Ort, z. B. einer Schaltwarte, übertragen zu können oder diese Information für ein Steuer- oder Regelgerät bereitstellen zu können, wird die mechanische Drehbewegung in ein elektrisches Signal umgewandelt.
  • Die WO 98/36435 zeigt eine solche bekannte Signalumwandlung. Diese Signalumwandlung erfolgt über einen Kontaktfinger, der bei seiner Winkelbewegung einzelne Kontaktpositionen anfährt, die jeweils einer konkreten Stellung des Stufenschalters entsprechen.
  • Werden zwischen den einzelnen Kontakten jeweils n-1 elektrische Widerstände Rb dazwischengeschaltet, wobei n die Zahl der möglichen Stellungen des Stufenschalters ist, so erhält man eine Widerstandsreihe; der Kontaktfinger ändert bei jeder Positionsänderung das Teilerverhältnis dieser Widerstandsreihe zwischen der Anfangsposition 1 - hier ist der Widerstand zwischen Kontaktfinger und Kontakt idealerweise 0 Ohm - und der Endposition n - hier entspricht der Widerstandswert der Summe aller Widerstände der Widerstandsreihe.
  • Die WO 98/53276 beschreibt eine weitere Stellungsmeldeeinrichtung für Stufenschalter, die aus zwei separaten Baugruppen besteht, nämlich einer Meldekontaktanordnung und einem räumlich getrennten, unterschiedlich ausgestaltbaren Stellungsmeldemodul. Dabei werden die in der Meldekontaktanordnung gewonnenen Informationen in das Stellungsmeldemodul übermittelt, dessen Beschaltung ist abhängig von der Art und Weise der gewünschten Anzeige. Durch entsprechende Wahl der entsprechenden internen Verschaltung im jeweiligen Stellungsmeldemodul sind vielfältige Möglichkeiten der Informationsverarbeitung gegeben.
  • Bei einer Art der dort beschriebenen Informationsverarbeitung ist ebenfalls eine Widerstandsreihe vorgesehen. Das Teilerverhältnis als Abbild der Position des Stufenschalters wird dabei in der Art bestimmt, dass entweder eine konstante Spannung an dem Gesamtwiderstand am Punkt n der Widerstandsreihe angelegt oder ein Konstantstrom in diesen Gesamtwiderstand eingespeist wird. Das Verhältnis der sich in beiden Fällen einstellenden Spannungsabfälle über den Gesamtwiderstand und der Spannung zwischen dem Kontaktfinger und dem Anfang der Widerstandskette R1 bis Rn-1 ist damit entsprechend der Spannungsteilerregel bei bekannten Potentiometerschaltungen ein eindeutiger Wert zur Identifikation der Stufenschalterposition.
  • Die WO 98/53276 beschreibt auch, dass dieser Spannungswert über größere Entfernungen übertragen werden kann.
  • Die bekannten Verfahren zur Stellungserfasssung von Stufenschaltern mit Widerstandsanordnungen zur Erfassung von Winkelpositionen weisen verschiedene Nachteile auf:
    • Bei den bekannten Verfahren müssen die Widerstände der elektrischen Zuleitungen umständlich durch Schaltungsmaßnahmen, d. h. Kompensationen, oder Rechnungen eliminiert werden, da sie in die Addition des Gesamtwiderstandes der Anordnung der Widerstandsreihe mit eingehen und so das Widerstandsteilerverhältnis empfindlich beeinflussen und damit die Anzeige verfälschen können.
  • Erschwerend kommt hinzu, dass unvermeidliche zeitliche Temperaturänderungen permanent den (unerwünschten) Widerstandswert der Zuleitungen verändern und damit eine Kompensation erschweren.
  • Der Kontaktwiderstand des Kontaktfingers zum Abtasten des jeweiligen (stufenschalterstellungsabhängigen) Widerstandsteilerverhältnisses beeinflusst die Abbildung des realen Spannungswertes ebenfalls negativ. Besonders bei einer hohen Staubbelastung oder auch seltener Betätigung des Stufenschalters und damit des Kontaktfingers können Schmutz- oder Oxidschichten den Kontaktwiderstand extrem erhöhen, was das Ergebnis ebenfalls verfälscht.
  • Die beschriebenen Verfälschungen der Messergebnisse durch die erläuterten Phänomene können zu schwerwiegenden Folgeerscheinungen führen. Werden derartige Verfahren zur Stellungsmeldung für Stufenschalter für die Rückmeldung an Spannungsreglern verwendet, die eine Parallelschaltung von mehreren Stufentransformatoren nach dem Master-Slave-Verfahren sicherstellen, so wird eine fehlerhafte Stellungsanzeige unter Umständen zum Schwingen des gesamten Regelsystems führen. Das daraus folgende permanente Schalten des Stufenschalters führt dann zwangsläufig zu dessen Fehlfunktion.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen und ein verbessertes Verfahren unter Verwendung von Widerstandsanordnungen anzugeben, das Fehler durch parasitäre Widerstände in Folge von Kontaktwiderständen, Zuleitungswiderständen sowie deren Temperaturabhängigkeit ausschließt. Mit anderen Worten: Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine reale Abbildung eines Widerstandswertes auf eine ihm zugeordnete konkrete Stellung des Stufenschalters ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens.
  • Der Erfindung liegt folgende allgemeine Idee zugrunde: Wurde bisher über den Gesamtwiderstand der Widerstandskette eine konstante Spannung angelegt bzw. ein konstanter Strom eingespeist, um den Widerstandswert des die Position des Stufenschalters abbildenden Widerstandes bestimmen zu können, so erfolgt erfindungsgemäß dies jetzt durch das Einspeisen eines Konstantstromes direkt auf den Anschluss des Kontaktfingers, der nach dem Stand der Technik das Teilerverhältnis zwischen Gesamtwiderstand Rges und Messwiderstand RMess als Teil von Rges festlegte.
  • Die Erfindung soll nachfolgend beispielhaft noch näher erläutert werden. Die (einzige) Figur zeigt eine Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; an Hand dieser Zeichnung wird das Verfahren erläutert.
  • Links in der Figur ist eine an sich bekannte Widerstandskette, bestehend aus einer Vielzahl identischer Widerstände Rb, gezeigt, zwischen denen sich auf ebenfalls bekannte Weise die einzelnen Abgriffe, die den Stellungen 1...n des zugeordneten Stufenschalters entsprechen, angeordnet sind. Diese Abgriffe werden als Kontakte vom Kontaktfinger K, abhängig von der jeweiligen Stellung des Stufenschalters, beschaltet. Die Bewegungsrichtung des Kontaktfingers K ist durch einen Doppelpfeil angedeutet.
  • Erfindungsgemäß wird am Kontaktfinger K ein Konstantstrom Ical eingespeist. Der fest verdrahtete in der Figur obere Teil der Widerstandskette wirkt erfindungsgemäß lediglich als Spannungsfühler für die über den zu bestimmenden Messwiderstand RMess abfallende Spannung, da der eingespeiste Konstantstrom Ical nur durch RMess fließt. Am oberen Anschluss von Rges ist lediglich ein sehr hochohmiger Spannungsfühler OPV2 angeschlossen. Dieser Spannungsfühler ist hier durch einen Operationsverstärker in Spannungsfolger-Schaltung realisiert.
  • Ebenfalls in der Figur symbolisch dargestellt sind die störenden Einflussgrößen, die beim Stand der Technik, wie beschrieben, Messfehler verursachen können. Dies ist zum einen der Übergangswiderstand Rü zwischen dem Kontaktfinger K und den einzelnen Kontaktstellen der Widerstandsreihe. Dies ist zum anderen der Leitungswiderstand RLeitung bzw. RLeitung*, der sich jeweils an den elektrischen Verbindungsleitungen am Anfang und Ende der Widerstandskette einstellt und zudem auch noch temperaturabhängig ist.
  • Weiter oben wurde bereits erläutert, dass ein hochohmiger Spannungsfühler OPV2 als Operationsverstärker ausgeführt ist. Es ist prinzipiell bekannt, diese Grundschaltung eines Operationsverstärkers in Spannungsfolger-Schaltung dazu zu nutzen, extrem hochohmige Eingangswiderstände zu realisieren und sie am Ausgang mit einem geringen Innenwiderstand für z. B. eine Analog-Digitalwandlung in einem Analog-Digitalumsetzer ADC bereitzustellen. Eine solche Schaltungsanordnung kann auch direkt Bestandteil der Innenschaltung eines Analog-Digitalwandler-Schaltkreises sein. Der digitale Ausgang dieses Schaltkreises ist direkt mit einem Mikrokontroller µC verbunden, um den digitalen Anzeigewert, der der Stellung des Stufenschalters entspricht, ausgeben zu können bzw. auch die Kalibrierung der gesamten Messanordnung zu steuern.
  • Die Kalibrierung wird für jede Widerstandsanordnung separat durchgeführt, da ihr Gesamtwiderstand mit der Anzahl der abzubildenden möglichen Stufen des Stufenschalters variieren kann.
  • Übliche Werte sind hier z. B. 18 oder 26 in Reihe geschaltete Widerstände, die in diesen Fällen 19 bzw. 27 Stufenpositionen des Stufenschalters repräsentieren.
  • Bei der eigentlichen Kalibrierung werden der erforderliche einzuprägende Konstantstrom und die vorhandenen Leitungswiderstände RLeitung ermittelt.
  • Die Kalibrierung erfolgt softwaregesteuert über einen Mikrokontroller µC und erfordert lediglich das manuelle Versetzen des Schleifkontakts auf den maximalen Gesamtwiderstand der Widerstandskette.
  • Zu Beginn wird der Schleifer bei Rmax positioniert und der Strom Ical schrittweise über die spannungsgesteuerte Stromquelle CPV1 erhöht, bis 90 % des maximal möglichen Eingangsspannungsbereiches des ADC ausgenutzt werden.
  • Zur Steuerung der Stromquelle kann der Mikrokontroller µC einen Digital-Analogumsetzer DAC, z. B. mit 12-Bit ansteuern, d. h. er hat die Möglichkeit, den Strom und damit den am ADC gemessenen Spannungsabfall über dem gesamten Widerstand der Anordnung einschließlich der unerwünschten Leitungswiderstände in max. 4096 äquidistanten Schritten zu verändern.
  • Um 90 % Aussteuerung des Eingangsspannungsbereichs zu erreichen, muss dem ohmschen Gesetz folgend bei kleinen Gesamtwiderständen der Widerstandskontaktreihe die Stromquelle einen wesentlich höheren Strom einspeisen als bei einem größeren Gesamtwiderstand.
  • Die Stromerhöhung während des Kalibriervorgangs erfolgt dabei nicht linear, sondern ist softwareseitig über einen Pl-Regler (Proportional-Integral-Regler) realisiert.
  • Um die Zeit für den Abgleich zu verkürzen, wird die Schrittweite anfangs vergrößert, um die Differenz zum Sollwert möglichst schnell zu verkleinern. Die Annäherung an die 90 % erfolgt dann im Zielbereich in immer kleiner werdenden Spannungsschritten.
  • Werden die 90 % überschritten, prüft das Programm, ob sich der gemessene Wert im festgelegten Toleranzband befindet (89,0 % - 90,5 %) und erhöht bzw. erniedrigt bei Bedarf den eingeprägten Strom bis über drei Messzyklen ein konstanter Wert anliegt.
  • Abschließend erfolgt als Abgleich eine Spannungsmessung mit der Positionierung des Kontaktfingers bei Rmin mit dem bei Rmax zuvor ermittelten Strom.
  • Durch die Kenntnis des Stromes, der Position des Schleifers bei der Messung von Rmax und Rmin kann nun sehr einfach der genaue Widerstandswert der Widerstandsreihe und der Leitungswiderstand durch Subtraktion ermittelt werden.
  • Der untere Leitungswiderstand wird bei allen folgenden Messungen zur Bestimmung der Position des Kontaktfingers ebenfalls subtrahiert.
  • Eine automatische Nachkalibrierung im laufenden Betrieb wird bei Erreichen der Position 1 des Kontaktfingers hierdurch sehr einfach möglich.
  • Der obere Leitungswiderstand RLeitung*spielt keine Rolle, da dieser Pfad stromlos bleibt und nur der Abtastung des Spannungsabfalls der vom Einspeisepunkt des Stromes Ical am Schleifer dient, da der Eingangswiderstand Rein von OPV2 um Größenordnungen höher als der Leitungswiderstand RLeitung* ist.
  • Einen Beitrag zur Widerstandsberechnung kann nur der stromdurchflossene Pfad, beginnend vom Einspeisepunkt am Kontaktfinger bis einschließlich des Leitungswiderstandes RLeitung, leisten.
  • Entscheidendes Merkmal bei der Erfindung ist die Tatsache, dass ebenfalls die Größe des Kontaktwiderstandes Rü vom Kontaktfinger auf die Kontaktbahn keinen Einfluss auf die Widerstandsmessung haben kann, da die Spannungsmessung über den fest verdrahteten Pfad der Widerstandskette erfolgt, die zudem auch nicht stromdurchflossen ist.
  • Ein sich ändernder Kontaktwiderstand Rü verursacht lediglich eine veränderte Aussteuerung der Stromquelle über OPV1, der Mess- bzw. Kalibrierstrom Ical bleibt jedoch konstant.
  • Noch einmal zusammengefasst, besteht der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die auch hier vorhandenen Überschaltwiderstände Rü sowohl Leitungswiderstände RLeitung und RLeitung*im Gegensatz zum aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht mehr als Fehler in das Messergebnis eingehen; beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vielmehr ein unverfälschtes Abbild der jeweiligen Stufenschalterposition erzeugt.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Stellungserfassung von Stufenschaltern im Motorantrieb,
    wobei eine elektrische Widerstandsreihe mit n-1 Widerständen vorgesehen ist,
    wobei zwischen den einzelnen Widerständen (Rb) der Widerstandsreihe Kontakte (1,...,n) vorgesehen sind, die den möglichen n Stellungen des Stufenschalters entsprechen,
    wobei ein Kontaktfinger (K) bei der Betätigung des Stufenschalters entsprechend bewegt wird und denjenigen Kontakt (1,...,n) innerhalb der Widerstandsreihe kontaktiert, der die aktuelle Stellung des Stufenschalters repräsentiert
    und wobei abhängig von der Stellung des Kontaktfingers (K) ein Widerstand (Rmess) erfasst und aus diesem eine Spannung (Umess) erzeugt wird, die ein Maß für die aktuelle Stellung des Stufenschalters darstellt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Konstantstrom (Ical) direkt auf den Wurzelanschluss des Kontaktfingers (K) eingespeist wird,
    dass der Kostantstrom (Ical) unabhängig von den jeweils in den Stromkreis geschalteten Widerständen (Rb) sowie unabhängig vom jeweiligen Überschaltwiderstand (Rü) sowie den Leitungswiderständen (RLeitung), (RLeitung*), stets den gleichen Wert aufweist,
    dass der Beginn der Widerstandsreihe, der dem geringsten Widerstand (Rmin) entspricht, mit einem Erdungspunkt (A) elektrisch verbunden ist,
    dass der vom Konstantstrom (Ical) stromdurchflossene Pfad zwischen dem Kontaktfinger (K) und dem Erdungspunkt (A) zur Widerstandsmessung verwendet wird und dass aus diesem Widerstandswert eine Spannung erzeugt wird, die ein Abbild der aktuellen Stellung des Stufenschalters darstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Konstantstrom (Ical) durch einen Mikrocontroller (µC), der einen Digital-AnalogUmsetzer (DAC) ansteuert, erzeugt wird, derart, dass er bei kleinen Gesamtwiderständen der kontaktierten Widerstandskontaktreihe einen größeren Strom einspeist als bei einem kleineren Gesamtwiderstand.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus dem Konstantstrom (Ical) und der Position des Kontaktfingers (K) bei einer Messung des maximalen Widerstandswertes (Rmax) und des minimalen Widerstandswertes (Rmin) der Widerstandskontaktreihe der genaue Widerstandswert der Widerstandskontaktreihe sowie der Leitungswiderstand (RLeitung) durch Subtraktion ermittelt werden.
EP12169411A 2011-07-06 2012-05-25 Verfahren zur Stellungserfassung von Stufenschaltern Withdrawn EP2544204A1 (de)

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