WO2007009852A2

WO2007009852A2 - Verfahren und schaltungsanordnung zum ermitteln des vorliegens eines falschanschlusses eines elektrischen gerätes, insbesondere hausgerätes an einer netzwechselspannungsquelle

Info

Publication number: WO2007009852A2
Application number: PCT/EP2006/063423
Authority: WO
Inventors: Dieter Geiger; Roman Makhthyuk; Franz Wohlstreicher
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-01-25
Also published as: DE102005033669A1; EP1910853A2; WO2007009852A3

Abstract

Zum Ermitteln des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind, angeschlossenen bzw. anzuschließenden, elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes wird ein zu diesem gehörendes Sperrwandler-Schaltnetzteiles (SN) mit einem Transformator (T) verwendet, in welchem über dessen Primärseite (wl) durch eine nach Gleichrichtung einer Netzwechselspannung mittels eines Schaltgliedes (SW) erzeugte Impulsspannung Energie jeweils während einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) gespeichert wird und dessen Sekundärseite (w2) Energie jeweils während einer auf eine Leitphase folgenden Sperrphase des betreffenden Schaltgliedes (SW) abgibt; dabei wird lediglich die Amplitude der während wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) auf der Primärseite (wl) oder auf der Sekundärseite (w2) des betreffenden Transformators (T) auftretende Impuls Spannung ausgewertet und gegebenenfalls festgehalten.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ermitteln des Vorliegens eines

Falschanschlusses eines elektrischen Gerätes, insbesondere Hausgerätes an einer Netzwechselspannungsquelle

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstell bar sind, angeschlossenen bzw. anzuschließenden, gegebenenfalls eine Mehrzahl von Teilgeräten und/oder Verbrauchern enthaltenden elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes, zu dem ein Schaltnetzteil gehört, welches von der Netzwechselspannungsquelle zu speisen ist.

Vielfach werden elektrische Geräte und insbesondere elektrische Hausgeräte bzw. Haushaltsgeräte nicht über Stecker sondern über einzelne Kabelleitungen und Schraubverbindungen an einer Netzwechselspannungsquelle angeschlossen, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind. Bei einem solchen Anschluss eines elektrischen Gerätes kann es vorkommen, dass dessen Spannungsversorgungsleitungen nicht zwischen dem Nullleiter und einem Phasenleiter, sondern irrtümlich zwischen zwei Phasenleitern angeschlossen werden. In diesem Fall wird das betreffende elektrische Gerät bei seinem Einschalten mit einer Überspannung versorgt, die schon nach kurzzeitigem Betrieb zur Gerätebeschädigung oder -Zerstörung führen kann. Ein Nachweis für das Vorliegen eines Fremdverschuldens war in einem solchen Fall seitens der Gerätehersteller bisher nicht möglich. Es wurde daher empfohlen, vor Anschluss eines elektrischen Gerätes an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter über eine Mehrzahl von Phasenleitern verfügt, vorab den Nullleiter zu identifizieren und die Spannungen der einzelnen Phasenleitern gegenüber dem Nullleiter zu messen. Erst danach sollte das betreffende elektrische Gerät mit den jeweils in Frage kommenden richtigen Leitern der Netzwechselspannungsquelle verbunden werden. Dies stellt jedoch ein relativ aufwendiges Vorgehen dar, welches allerdings nicht genügt, um das geschilderte Problem eines Falschanschlusses zu lösen. Es sind bereits eine Falschanschlusserkennungsschaltung und ein Verfahren zur Erkennung eines Falschanschlusses für ein elektrisches Haushaltsgerät bekannt (DE 102 14 738 A1). Dieses elektrische Haushaltsgerät ist im ordnungsgemäßen Fall zwischen einem Nullleiter und einem Phasenleiter einer diesen Nullleiter und eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweisenden Netzwechselspannungsquelle anzuschließen. Bei der betreffenden bekannten Falschanschlusserkennungsschaltung wird ein von einem Leiter der Netzwechselspannungsquelle, an der das betreffende Haushaltsgerät angeschlossen ist, abgenommenes erstes Netzspannungssignal mittels eines ersten Gleichrichterelements so gleichgerichtet, dass lediglich Halbwellen einer ersten Polarität zu einem gemeinsamen Stromknoten durchgeschaltet werden. Ein von einem zweiten Leiter, an dem das betreffende Haushaltsgerät angeschlossen ist, abgenommenes zweites Netzspannungssignal wird mittels eines zweiten Gleichrichters ebenfalls so gleichgerichtet, dass nur solche Halbwellen zu dem gemeinsamen Stromknoten durchgeschaltet werden, die die erste Polarität aufweisen. In dem genannten Stromknoten werden die beiden gleichgerichteten Netzspannungssignale zu einem Überlagerungssignal zusammengeführt, welches von einer Auswerteschaltung bezogen auf Schutzerde (PE) ausgewertet wird. An Hand des Halbwellen-Pausen-Verhältnisses des Überlagerungssignals kann erkannt werden, ob - wie für einen korrekten Netzanschluss erforderlich - das eine der beiden genannten Netzspannungssignale vom Nullleiter der Netzwechselspannungsquelle geliefert wird oder ob ein Falschanschluss des betreffenden Haushaltsgerätes vorliegt.

Im Zusammenhang mit der vorstehend betrachteten bekannten Falschanschlusserken- nungsschaltung ist zwar in der angegebenen Offenlegungsschrift erwähnt, dass das betreffende Gerät bzw. Haushaltsgerät gegebenenfalls mit einem Schaltnetzteil zur Bereitstellung der geräteinternen Versorgungsspannungen ausgestattet sein kann. Bezüglich des betreffenden Schaltnetzteiles ist jedoch ausgeführt, dass bei diesem dann, wenn eine zu hohe Netzspannung an die Schaltnetzteil-Primärseite angelegt wird, dadurch nicht auch automatisch die Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles ansteigen wird. Vielmehr wird der Regelkreis des Schaltnetzteiles das Impuls-Pause-Verhältnis beim Zerhacken des aus der Netzwechselspannung gewonnenen Gleichspannungssignals so verändern, dass die Schaltnetzteil-Ausgangsspannung wieder einem vorgegebenen Wert entspricht. Als Schlussfolgerung daraus ist dann angegeben, dass es bei Verwendung eines Schaltnetzteiles nicht möglich sei, an Hand einer Messung der sekundärseitig anliegenden Spannung einen Falschanschluss zu erkennen. Bei Schaltnetzteilen müs- sen daher zur Erkennung eines Falschanschlusses eigene Stromkreise zur Messung der Primärspannung vorgesehen werden, was aber wegen der damit verbundenen Kosten nicht realisiert wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise und mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand das Vorliegen einer Falschanschlusserkennung ermittelt werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass bei Einsatz eines Sperrwandler-Schaltnetzteiles als Schaltnetzteil mit einem Transformator, in welchem über dessen Primärseite durch eine nach Gleichrichtung einer Netzwechselspannung mittels eines Schaltgliedes erzeugte Impulsspannung Energie jeweils während einer Leitphase des Schaltgliedes gespeichert wird und dessen Sekundärseite Energie jeweils während einer auf eine Leitphase folgenden Sperrphase des betreffenden Schaltgliedes abgibt, lediglich die Amplitude der während wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes auf der Primärseite oder auf der Sekundärseite des betreffenden Transformators auftretenden Impulsspannung ausgewertet und gegebenenfalls festgehalten wird.

Die Erfindung zeichnet sich durch den Vorteil aus, dass auf besonders einfache Weise eine Ermittlung des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwechsel- spannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind, angeschlossenen oder anzuschließenden elektrischen Gerätes ermöglicht ist. Dabei wird nämlich lediglich eine auf der Primärseite oder Sekundärseite des vorhandenen Transformators des eingesetzten Sperrwandler-Schaltnetzteiles während wenigstens einer Leitphase des zugehörigen Schaltgliedes auftretende Impulsspannung für die genannte Falschanschlussermittlung ausgewertet. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Impulsspannung auf der Primärseite und auf der Sekundärseite des betreffenden Transformators in jeder Leitphase des genannten Schaltgliedes in ihrer Amplitude gerade keine Regelung erfährt, so dass diese Amplitude durchaus repräsentativ für die Höhe der dem Sperrwandler-Schaltnetzteil eingangsseitig zugeführten Wechselspannung ist und damit sicher erkennen lässt, ob ein Falschanschluss des das betreffende Sperrwandler- Schaltnetzteil enthaltenden Gerätes, insbesondere Hausgerätes vorliegt oder nicht. Im übrigen kommt die Erfindung in vorteilhafter Weise ohne den Einsatz von Schutzerde aus, wie sie bei der oben betrachteten bekannten Falschanschlusserkennungsschaltung erforderlich ist.

Zum anderen wird die aufgezeigte Aufgabe bei einer zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens dienenden Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Schaltnetzteil ein Sperrwandler- Schaltnetzteil ist, welches einen Transformator enthält, in welchem über dessen Primärseite durch eine nach Gleichrichtung einer Netzwechselspannung mittels eines Schaltgliedes erzeugte Impulsspannung Energie jeweils während einer Leitphase des Schaltgliedes speicherbar ist und dessen Sekundärseite Energie jeweils während einer auf eine Leitphase folgenden Sperrphase des betreffenden Schaltgliedes abgibt, und dass eine lediglich die Amplitude der während wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes auf der Primärseite oder auf der Sekundärseite des betreffenden Transformators auftretenden Impulsspannung auswertende und gegebenenfalls festhaltende Auswerteschaltung vorgesehen ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen schaltungstechnischen Aufwands zum Ermitteln des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwech- selspannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstell bar sind, angeschlossenen oder anzuschließenden Gerätes. Es braucht nämlich lediglich die Höhe der auf der Primärseite oder der Sekundärseite des vorhandenen Transformators des eingesetzten Sperrwandler-Schaltnetzteiles während wenigstens einer Leitphase des erwähnten Schaltgliedes auftretende Impulsspannung für die genannte Falschanschlussermittlung ausgewertet und gegebenenfalls festgehalten, das heißt gespeichert zu werden.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist die genannte Auswerteschaltung entweder an einer gesonderten Sekundärwicklung des Transformators oder an derselben Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen, an der eine Versorgungsspannungs-Abgabeschaltung für das das Sperrwandler-Schaltnetzteil enthaltende elektrische Gerät angeschlossen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer einfachen galvanischen Trennung der Auswerteschaltung von der mit der Netzwechselspannungsquelle verbundenen Eingangsseite des Sperrwandler- Schaltnetzteiles.

Vorzugsweise enthält die Auswerteschaltung eine die in der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes auftretende Impulsspannung durchlassende Gleichrichterdiode, deren Ausgangsgleichspannung als Auswertespannung dient. Gegebenenfalls wird die betreffende Ausgangsgleichspannung der genannten Gleichrichterdiode in ihrer Polarität invertiert, bevor sie ausgewertet wird.

Um die Ausgangsgleichspannung der genannten Gleichrichterdiode in der Amplitude möglichst wenig zu belasten, ist an der Ausgangsseite der genannten Diode vorzugsweise ein hochohmiger Spannungsteiler angeschlossen.

Um in der Auswerteschaltung mit einer möglichst konstanten Ausgangsgleichspannung arbeiten zu können, ist der genannten Gleichrichterdiode zweckmäßigerweise eine Spannungsglättungsschaltung nachgeschaltet, die zumindest einen Kondensator enthält.

Zweckmäßigerweise enthält die genannte Auswerteschaltung einen MikroController, der über einen Analog-Digital-Wandler die von der Gleichrichterdiode abgegebene Ausgangsgleichspannung in ihrer Höhe auszuwerten gestattet und der gegebenenfalls ein der Höhe dieser Ausgangsgleichspannung entsprechendes Signal in einem Speicher festhält. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer schaltungsmäßig besonders einfach realisierbaren Auswerteschaltung.

Von Vorteil ist es, eine durch den MikroController ansteuerbare optische Anzeigeeinrichtung, die eine der Höhe der vorstehend genannten Ausgangsgleichspannung entsprechende Anzeigegröße anzuzeigen gestattet, und/oder eine akustische Alarmeinrichtung vorzusehen, die bei Ermittlung eines Falschanschlusses ein akustisches Alarmsignal abzugeben gestattet. Dadurch ist ein sehr einfaches und schnelles Erkennen des Vorlie- gens eines Falschanschlusses ermöglicht.

Vorzugsweise wird die Versorgungsspannung für den gerade erwähnten MikroController sowie den ebenfalls gerade erwähnten Analog-Digital-Wandler und gegebenenfalls für die Anzeigeeinrichtung/ Alarmeinrichtung von der Versorgungsspannungs- Abgabeschaltung des Sperrwandler-Schaltnetzteils abgeleitet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer einfachen Bereitstellung einer Versorgungsspannung für die genannte Auswerteschaltung.

Anhand einer Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung dient, wie eingangs bereits erläutert, zum Erkennen des Vorliegens eines Falschanschlusses eines gegebenenfalls eine Mehrzahl von Teilgeräten und/oder Verbrauchern aufweisenden elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes an einer Netzwechselspannungsquel- Ie.

Bei dem elektrischen Hausgerät kann es sich um irgendein elektrisches Hausgerät handeln, welches über ein mehradriges Anschlusskabel an einer Netzanschlussdose z.B. durch Schraubverbindungen angeschlossen wird, wie um einen Elektroherd oder um eine kommerzielle Waschmaschine oder um einen Trockner. Die erwähnte Netzanschlussdose weist eine Mehrzahl von Anschlussklemmen auf, die mit mehreren Phasenleitern und einem Nullleiter einer Netzwechselspannungsquelle verbunden sind, durch die das an der Netzanschlussdose anzuschließende elektrische Gerät bzw. Hausgerät zu speisen ist.

Zu dem an die erwähnte Netzanschlussdose anzuschließenden elektrische Gerät bzw. Hausgerät gehört im vorliegenden Fall ein Sperrwandler-Schaltnetzteil SN, welches aus der dem betreffenden Gerät bzw. Hausgerät zugeführten Netzwechselspannung eine oder mehrere in der Höhe gegebenenfalls unterschiedliche Versorgungsgleichspannungen erzeugt. Mit dieser Versorgungsgleichspannung bzw. mit diesen Versorgungsgleichspannungen werden in dem betreffenden Gerät bzw. Hausgerät z.B. enthaltene Steue- rungs-, Überwachungs- und Anzeigeeinrichtungen gespeist.

Das in der Zeichnung dargestellte Sperrwandler-Schaltnetzteil SN enthält auf seiner Netzeingangsseite eine aus vier Dioden D1 , D2, D3 und D4 bestehende Diodengleich- richterbrücke, die eingangsseitig mit Eingangsanschlüssen E1, E2 verbunden ist. Dabei ist der gemeinsame Verbindungspunkt der Kathode der Diode D1 und der Anode der Diode D2 mit dem Eingangsanschluss E1 verbunden, und der gemeinsame Verbin- dungspunkt der Kathode der Diode D3 und der Anode der Diode D4 ist mit dem Ein- gangsanschluss E2 verbunden. Diesen beiden Eingangsanschlüssen E1 , E2 wird eine Netzwechselspannung zugeführt, und zwar normalerweise über einen Phasenleiter und einen Nullleiter einer Netzwechselspannungsquelle, die beispielsweise zwischen einem Phasenleiter und dem Nullleiter eine Effektivspannung von 230V abgibt. Die betreffende Netzwechselspannungsquelle weist aber im vorliegenden Fall noch weitere Phasenleiter auf, z.B. insgesamt beispielsweise drei Phasenleiter, die zur Speisung von verschiedenen Verbrauchern eines elektrischen Gerätes, welches hier insbesondere ein elektrisches Hausgerät, wie z.B. ein Elektroherd, sein mag, herangezogen werden.

Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Kathoden der Dioden D2 und D4 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Anoden der Dioden D1 und D3 liegt ein Kondensator C1 , der zu einer solchen Spannungsglättung dient, dass an ihm praktisch eine Gleichspannung liegt. Mit diesem Kondensator C1 ist im vorliegenden Fall eine Primärwicklung w1 eines zu dem Sperrwandler-Netzteil SN gehörenden Transformators T über ein Schaltglied SW verbunden. Dieses Schaltglied SW kann zu einem Steuerbaustein SB gehören, der beispielsweise durch eine integrierte Schaltung gebildet ist. In diesem Steuerbaustein SB wird das Schaltglied SW durch eine Regelschaltung RS impulsweise geschlossen und geöffnet, und zwar mit einer wesentlich höheren Schaltfrequenz als der Frequenz der Netzwechselspannung, die 50Hz oder 60Hz betragen kann. Die Schaltfrequenz des Schaltgliedes SW kann beispielsweise zwischen 2OkHz und 15OkHz liegen. Durch den impulsweisen Schaltbetrieb des Schaltgliedes SW wird in dessen jeweiliger Leitphase die Energie des Kondensators C1 impulsweise der Primärwicklung w1 des Transformators T zugeführt und in diesem als magnetische Energie gespeichert.

Der Transformator T des Sperrwandler-Schaltnetzteils SN weist im vorliegenden Fall zwei Sekundärwicklungen w2 und w3 auf. Prinzipiell kommt er jedoch mit einer einzigen Primärwicklung aus. Die Primärwicklung w2 ist mit ihrem einen Ende mit der Anode einer Gleichrichterdiode D5 und über diese mit einem Ausgangsanschluss A1 des Sperrwandler-Schaltnetzteils SN verbunden. Mit ihrem anderen Ende liegt die betreffende Sekundärwicklung w2 an der sekundärseitigen Masse bzw. an einem sekundärseitigen Masse- anschluss AO des Sperrwandler-Schaltnetzteils SN. Ein zur Spannungsglättung dienender Kondensator C2 liegt zwischen der Kathode der Gleichrichterdiode D5 bzw. dem Ausgangsanschluss A1 und dem sekundärseitigen Masseanschluss. Zwischen dem Ausgangsanschluss A1 und dem sekundärseitigen Masseanschluss AO kann eine Gleich- Spannung von beispielsweise +12V abgegeben werden. Der die Gleichrichterdiode D5 und den Kondensator C2 umfassende Schaltungsteil stellt somit eine Versorgungsspan- nungs-Abgabeschaltung dar.

Die zuvor erwähnte Sekundärwicklung w3 des Transformators T ist mit ihrem einen Ende mit der Anode einer Gleichrichterdiode D6 und über diese mit einem Ausgangsanschluss A2 verbunden; mit ihrem anderen Ende ist die betreffende Sekundärwicklung w3 mit dem sekundärseitigen Masseanschluss AO verbunden. Zwischen der Kathode der Gleichrichterdiode D6 und dem Ausgangsanschluss A2 einerseits und dem sekundärseitigen Masseanschluss AO andererseits liegt ein der Spannungsglättung dienender Kondensator C3. Die zwischen dem Ausgangsanschluss A2 und dem sekundärseitigen Masseanschluss AO abnehmbare Gleichspannung kann ebenfalls beispielsweise +12V betragen. Der die Gleichrichterdiode D6 und den Kondensator C3 umfassende Schaltungsteil stellt somit ebenfalls eine Versorgungsspannungs-Abgabeschaltung dar.

Zwischen der Kathode der Gleichrichterdiode D5 bzw. zwischen dem Ausgangsanschluss A1 einerseits und der sekundärseitigen Masseverbindung mit dem Masseanschluss AO andererseits ist im vorliegenden eine Rückkopplungsschaltung mit einem zu einem hier nicht näher ausgeführten Regelkreis gehörenden Optokoppler Op vorgesehen, der an den genannten Anschlüssen A1 und AO mit seiner Leuchtdiode angeschlossen ist. Dieser Optokoppler Op ist mit seinem durch die erwähnte Leuchtdiode steuerbaren Fototransistor zum einen mit einem nicht näher bezeichneten Steuer- bzw. Regeleingang des Steuerbausteins SB und innerhalb dieses Steuerbausteins mit einem Steuerbzw. Regeleingang der erwähnten Regelschaltung RS verbunden; zum anderen ist der betreffende Fototransistor mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Anoden der Dioden D1 und D3 sowie des einen Endes des Kondensators C1 und des einen Endes der Primärwicklung des Transformators T verbunden. Dieser gemeinsame Verbindungspunkt kann auch als primärseitiger Masseanschluss des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN bezeichnet werden; er ist von dem sekundärseitigen Masseanschluss galvanisch getrennt. An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass zur Erzielung dieser galvanischen Trennung der erwähnte Regelkreis anstelle des Optokopplers Op einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung enthalten kann.

Über den vorstehend betrachteten Optokoppler Op erfolgt in an sich bekannter Weise eine solche Ansteuerung des Schaltgliedes SW, dass die zwischen dem Ausgangsan- Schluss A1 und dem sekundärseitigen Masseanschluss AO des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN bereitgestellte Gleichspannung auf einem von Schwankungen der zwischen diesen Anschlüssen A1 und AO angeschlossenen Lasten unabhängigen konstanten Wert gehalten wird. Dazu wird in dem betrachteten Regelkreis in an sich bekannter Weise das Verhältnis von jeweiliger Schließungsdauer zu jeweiliger Öffnungsdauer des Schaltgliedes SW, also das Verhältnis von Dauer der jeweiligen Leitphase zur Dauer der jeweiligen Sperrphase dieses Schaltgliedes SW entsprechend eingestellt.

Das vorstehend erläuterte, in der Zeichnung dargestellte Sperrwandler-Schaltnetzteil SN ist nun durch eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zum Ermitteln des Vorlie- gens eines Falschanschlusses des betreffenden, an einer Netzwechselspannungsquelle angeschlossenen bzw. anzuschließenden Sperrwandler-Schaltnetzteils SN ergänzt, welches zu einem elektrischen Gerät und insbesondere zu einem elektrischen Hausgerät gehört, das ebenfalls über die Eingangsanschlüsse E1 und EO mit Netzwechselspannung gespeist wird. Dabei kann die betreffende Netzwechselspannungsquelle, wie erwähnt, neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweisen, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind und an die ein oder mehrere Teilgeräte oder Verbraucher des betreffenden Gerätes bzw. Hausgerätes anzuschließen sind.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zum Ermitteln des Vorliegens eines Falschanschlusses umfasst eine im rechten unteren Teil der Zeichnung dargestellte Auswerteschaltung AS. Diese Auswerteschaltung AS ist zum einen über eine Gleichrichterdiode D7 mit demjenigen Ende der Sekundärwicklung w2 des Transformators T, mit dem die Gleichrichterdiode D5 verbunden ist, und zum anderen direkt mit dem sekundärseitigen Masseanschluss AO des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN verbunden. Die Gleichrichterdiode D7 ist dabei mit ihrer Kathode mit dem betreffenden Ende der erwähnten Sekundärwicklung w2 des Transformators T2 verbunden; sie ist also gesperrt, wenn die Gleichrichterdiode D5 leitend ist, und sie ist umgekehrt leitend, wenn die Gleichrichterdiode D5 gesperrt ist.

Die Auswerteschaltung AS ist somit an derselben Sekundärwicklung w2 des Transformators T angeschlossen, an der eine Versorgungsspannungs-Abgabeschaltung mit den Elementen D5 und C2 angeschlossen ist. Die betreffende Auswerteschaltung AS könnte im übrigen auch an der Sekundärwicklung w3 des Transformators T angeschlossen sein; dabei wäre die Spannungsversorgungsschaltung mit der Gleichrichterdiode D6 und dem Kondensator C3 entbehrlich. In diesem Fall wäre die Auswerteschaltung AS an einer gesonderten Sekundärwicklung des Transformators T angeschlossen.

Zwischen der Anode der Gleichrichterdiode D7 und dem Masseanschluss AO liegt im vorliegenden Fall ein Kondensator C4, der zur Spannungsglättung dient. Diesem Kondensator C4 ist ein aus relativ hochohmigen ohmschen Widerständen R1 und R2 bestehender Spannungsteiler parallelgeschaltet, von dessen Widerstand R2 eine Messgleichspannung dem Analogteil A eines Analog-Digital-Wandlers ADC bereitgestellt wird. Der betreffende Spannungsteiler mit den ohmschen Widerständen R1 und R2 wird hier deshalb benötigt, weil in der Auswerteschaltung AS, wie noch ersichtlich werden wird, mit einer Versorgungsspannung von +5V gearbeitet wird, entsprechend der die an dem Kondensator C4 während der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes SW sich ausbildende Gleichspannung für eine Verarbeitung heruntergeteilt werden muss.

An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass gemäß den vorstehenden Ausführungen die an dem Kondensator C4 sich ausbildende Messgleichspannung - gegebenenfalls nach Invertierung - als Messspannung herangezogen wird. Diese Gleichspannung bildet sich an dem Kondensator über mehrere Schaltzyklen des Schaltgliedes SW aus. Grundsätzlich kommt die vorliegende Erfindung jedoch mit der Auswertung der Amplitude der in wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes SW auf der Primärseite (w1) oder der Sekundärseite (w2) des Transformators T des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN auftretenden Impulsspannung aus, um das Vorliegen eines Falschanschlusses dieses Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN und damit des mit diesem an einer Netzspannungsquelle angeschlossenen elektrischen Gerätes bzw. Hausgerätes ermitteln zu können.

Der Digitalteil D des Analog-Digital-Wandlers ADC ist im vorliegenden Fall mit der Eingangsseite eines MikroControllers MC verbunden, der aus der digitalisierten Messgleichspannung ein Auswertesignal erzeugt. Der erwähnte Analog-Digital-Wandler ADC kann gegebenenfalls in dem M ikrocontroller enthalten bzw. integriert sein. Im übrigen kann der MikroController MC gegebenenfalls auch durch eine andere Steuereinrichtung gebildet sein, wie durch einen Mikroprozessor mit zugehörigen ROM- und RAM-Speichern. Das erwähnte Auswertesignal kann in einem zum MikroController MC oder dem Mikroprozessor gehörenden oder durch diesen ansteuerbaren Speicher gespeichert werden, vorzugsweise permanent. Das zuvor erwähnte Auswertesignal kann hier mittels einer optischen Anzeigeeinrichtung bzw. mittels eines Displays Dl angezeigt werden. Das Display Dl kann beispielsweise die absolute Höhe der Messgleichspannung oder die Höhe der dazu in Beziehung stehenden Wechselspannung zwischen den Eingangsanschlüssen E1 und E2 des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN anzeigen; sie kann aber auch eine andere Größe anzeigen und z.B. bei Vorliegen eines Falschanschlusses des das Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN enthaltenden elektrischen Gerätes bzw. Hausgerätes, also in dem Fall, dass beide Eingangsanschlüsse E1 und E2 des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN jeweils mit einem Phasenleiter der einen Nullleiter und mehrere Phasenleiter aufweisenden Netzwechsel- spannungsquelle verbunden sind, ein Meldesignal FALSCH oder FALSCHANSCHLUSS liefern. Gegebenenfalls kann zusätzlich oder anstelle des Displays Dl eine Alarmeinrichtung vorgesehen sein, die bei Vorliegen eines Falschanschlusses ein akustisches Meldebzw. Alarmsignal abgeben kann.

Für die Spannungsversorgung des Analog-Digital-Wandlers ADC, des MikroControllers MC und des Displays Dl ist im vorliegenden Fall noch ein Spannungsregler SR vorgesehen, der eingangsseitig an den Anschlüssen A1 und AO angeschlossen ist und der aus- gangsseitig beispielsweise eine Speisespannung von +5V bezogen auf den sekundär- seitigen Masseanschluss AO des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN liefern kann.

Nachdem zuvor der Aufbau des in der Zeichnung dargestellten Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN und der ebenfalls in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit der Auswerteschaltung AS zum Erkennen des Vorliegens eines Falschanschlusses erläutert worden ist, wird nunmehr auf die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung eingegangen.

Beim Sperrwandler-Schaltnetzteil SN wird während der jeweiligen Leitphase des primär- seitig vorgesehenen Schaltgliedes SW elektrische Energie über die Primärwicklung w1 in den Transformator T1 geleitet und in diesem als magnetische Energie gespeichert. Die beiden Sekundärwicklungen w2 und w3 des Sperrwandler-Schaltnetzteiles AN weisen jeweils einen solchen Wicklungssinn auf, dass während der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes SW die Sekundärwicklung w2 des Transformators T eine die mit ihr verbundene Gleichrichterdiode D5 sperrende Impulsspannung abgibt und dass die Sekundärwicklung w3 des Transformators T eine die mit ihr verbundene Gleichrichterdiode D6 ebenfalls sperrende Impulsspannung abgibt. Wenn das Schaltglied SW auf seine jeweilige Leitphase hin geöffnet wird, sich also in seiner jeweiligen Sperrphase befindet, gibt die Sekundärwicklung w2 des Transformators T dessen gespeicherte magnetische E- nergie als elektrische Energie in Form einer Impulsspannung ab, bei der die Gleichrichterdiode D5 durchlässig ist und den Kondensator C2 lädt. Bei Auftreten dieser Impulsspannung ist die Gleichrichterdiode D7 gesperrt. Auch die Sekundärwicklung w3 des Transformators T gibt hierbei dessen gespeicherte magnetische Energie als elektrische Energie in Form einer Impulsspannung ab, bei der die Gleichrichterdiode D6 durchlässig ist und den Kondensator C3 lädt.

Wie oben bereits erwähnt, wird die so in der jeweiligen Sperrphase des Schaltgliedes SW von dem Transformator T abgegebene magnetische Energie zur Ausbildung einer Gleichspannung an dem Kondensator C2 führen; diese Gleichspannung wird hier über den den Optokoppler Op umfassenden Regelkreis zur Regelung der Öffnungs- und Schließdauer und damit der Dauer der jeweiligen Leitphase und der Dauer der jeweiligen Sperrphase des Schaltgliedes SW in dem Steuerbaustein SB herangezogen. Die in der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes SW von der Sekundärwicklung w2 des Transformators T abgegebene Impulsspannung kann indessen nicht für die betreffende Regelung herangezogen werden, da bei Auftreten dieser Ausgangsspannung die Gleichrichterdiode D5 gesperrt ist. Diese Ausgangsspannung - sie ist von negativer Polarität - wird aber über die in der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes SW leitend werdende Gleichrichterdiode D7 - gegebenenfalls nach Invertierung - von der erläuterten Auswerteschaltung AS ausgewertet.

Übrigens können die Gleichrichterdioden D5 und D7 auch am anderen, in der Zeichnung unteren Ende der Sekundärwicklung w2 des Transformators T angeschlossen sein, und zwar mit anderer Polung als in der Zeichnung dargestellt. In diesem Falle wäre die Gleichrichterdiode D5 mit ihrer Kathode an dem betreffenden anderen Ende der Sekundärwicklung w2 des Transformators T angeschlossen und ihre Anode wäre mit dem se- kundärseitigen Masseanschluss AO verbunden; die Gleichrichterdiode D7 wäre hierbei mit ihren Anode an dem betreffenden anderen Ende der Sekundärwicklung w2 des Transformators T angeschlossen und mit ihrer Kathode mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kondensators C4 und des ohmschen Widerstands R1 verbunden. Zunächst führt die betreffende negative Impuls- bzw. Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung w2 des Transformators T zur Aufladung des Kondensators C4, dem der aus den relativ hochohmigen Widerständen R1 und R2 bestehende Spannungsteiler parallelgeschaltet ist. Aufgrund der Hochohmigkeit dieses Spannungsteilers wird die am Kondensator C4 sich aufbauende Gleichspannung in ihrer Höhe kaum merklich beeinträchtigt. Dadurch kann dann durch die eine Messeinrichtung der Auswerteeinrichtung AS darstellenden Schaltungsglieder, umfassend den Analog-Digital-Wandler ADC, den MikroController MC und das Display Dl, praktisch eine der von der Sekundärwicklung w2 des Transformators T gelieferten negativen Impuls- bzw. Ausgangsspannung während der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes SW des Sperrwandler-Schaltnetzteiles entsprechende Spannung gemessen werden. Diese Spannung entspricht im übrigen der Höhe bzw. Amplitude der zwischen den Eingangsanschlüssen E1 und E2 des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN anliegenden Netzwechselspannung. Die betreffende Messspannung ist dabei höher, wenn die beiden Eingangsanschlüsse E1 und E2 des Sperrwandler-Schaltnetzteiles fälschlicherweise an zwei Phasenleitern einer einen Nullleiter und eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweisenden Netzwechselspannungsquelle angeschlossen sind als in dem Fall, dass die betreffenden Eingangsanschlüsse E1 und E2 lediglich zwischen einem Phasenleiter und dem Nullleiter der betreffenden Netzwechselspannungsquelle angeschlossen sind. Bei Vorliegen eines normalen, das heißt ordnungsgemäßen Anschlusses der Eingangsanschlüsse E1 und E2 an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter beispielsweise drei Phasenleiter mit gegeneinander um jeweils 120° phasenverschobenen Wechselspannungen mit einem Effektivwert von jeweils z.B. 230V bezogen auf den Nullleiter führenden Phasenleitern aufweist, liegt zwischen den beiden Eingangsanschlüssen E1 und E2 sodann eine Wechselspannung von 230Veff. Hingegen liegt zwischen diesen beiden Eingangsanschlüssen E1 und E2 im Falle eines Falschanschlusses, wenn also beide Anschlüsse E1 und EO jeweils an einem Phasenleiter angeschlossen sind, eine Netzwechselspannung von 23θV3 also von rund 398Veff.

Nachdem das vorstehend betrachtete und in der Zeichnung dargestellte Sperrwandler- Schaltnetzteil SN zu einem elektrischen Gerät bzw. Hausgerät gehört und üblicherweise die Versorgungsgleichspannungen für in diesem gegebenenfalls enthaltene Teilgeräte, wie für Steuereinrichtungen von Verbrauchern liefert, wird das betreffende Sperrwandler- Schaltnetzteil SN zusammen mit dem genannten elektrischen Gerät bzw. Hausgerät mit der Netzwechselspannungsquelle zu verbinden sein. Damit kann aber durch die vorlie- gende Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung sehr schnell erkannt werden, ob das betreffende elektrische Gerät bzw. Hausgerät an der Netzwechselspannungsquelle korrekt oder falsch angeschlossen ist. Die bei der Überprüfung des Vorliegens eines korrekten oder falschen Anschlusses des betreffenden elektrischen Gerätes an der Netzwechselspannungsquelle ermittelte Messgleichspannung und/oder das daraufhin gebildete Anzeige- bzw. Meldesignal kann, wie erwähnt, beispielsweise in einer zu dem Mikrocont- roller MC gehörenden oder von diesem ansteuerbaren Speichereinrichtung permanent abgespeichert werden, um so einen Nachweis für einen korrekten oder falschen An- schluss des betreffenden Gerätes an der Netzwechselspannungsquelle führen zu können.

Abschließend sei noch angemerkt, dass die vorstehend erläuterte Ermittlung des Vorliegens eines Falschanschlusses eines mit der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung und einem Sperrwandler-Schaltnetzteil SN ausgestatteten elektrischen Gerätes, insbesondere Hausgerätes vorzugsweise erfolgen wird, bevor zu diesem Gerät bzw. Hausgerät gehörende Teilgeräte, wie Steuereinrichtungen, und Verbraucher mit der Netzwechselspannung gespeist werden, die den in der Zeichnung dargestellten Eingangsanschlüssen E1 und E2 zugeführt wird. Dadurch lässt sich eine Beschädigung oder Zerstörung dieser Teilgeräte und Verbraucher bei Vorliegen eines Falschanschlusses sicher vermeiden. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Teilgeräte, wie Steuereinrichtungen, und Verbraucher über gesonderte Schaltglieder mit der an den erwähnten Eingangsanschlüssen E1 und E2 zur Verfügung stehenden Netzwechselspannung gespeist werden. In diesem Falle können diese Schaltglieder von dem MikroController MC gesteuert geschlossen werden, falls durch die Spannungsmessung mittels der erläuterten Auswerteschaltung AS ein korrekter Anschluss des elektrischen Geräts bzw. Hausgerätes an der Netzwechselspannungsquelle ermittelt ist.

Im Übrigen dürfte einzusehen sein, dass die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der oben erläuterten Auswerteschaltung AS mit ihrem in der Zeichnung näher dargestellten Aufbau nicht beschränkt ist. Vielmehr kann auch eine gänzlich anders aufgebaute Auswerteschaltung eingesetzt werden, beispielsweise eine gänzlich analog arbeitende Auswerteschaltung mit einem oder mehreren Operationsverstärkern, welche eine Spannungsauswertung vornehmen, wie sie oben erläutert worden ist. In einer solchen Auswerteschaltung könnten der oder die Operationsverstärker ab einer bestimmten Spannungshöhe der jeweils ausgewerteten Spannung des Sperrwandler-Schaltnetzteiles SN ein solches Auswertesignal abgeben, dass daraufhin die erwähnten Teilgeräte und Verbraucher über gesonderte, im Normalfall von einem MikroController aktivierbare Schaltglieder, wie Relais, zum Schutz vor schädlichen Überspannungen abgeschaltet werden können.

Bezugszeichen I iste

A Analogteil

AO sekundärseitiger Masseanschluss

A1 , A2 Ausgangsanschlüsse

ADC Analog-Digital-Wandler

AS Auswerteschaltung

01 , 02, 03, 04 Kondensatoren

D Digitalteil

Dl Display

D1 , D2, D3, D4 Dioden

D5, D6, D7 Gleichrichterdioden

E1. E0 Eingangsanschlüsse

MC MikroController

Op Optokoppler

R1 , R2 ohmsche Widerstände

RS Regelschaltung

SB Steuerbaustein

SN Sperrwandler-Schaltnetzteil

SR Spannungsregler

SW Schaltglied

T Transformator w1 Primärwicklung w2, w3 Sekundärwicklungen

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ermitteln des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind, angeschlossenen bzw. anzuschließenden, ein oder mehrere Teilgeräte und/oder Verbraucher enthaltenden elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes, zu dem ein Schaltnetzteil gehört, welches von der Netzwechselspannungsquelle zu speisen ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines Sperrwandler-Schaltnetzteiles (SN) als Schaltnetzteil mit einem Transformator (T), in welchem über dessen Primärseite (w1) durch eine nach Gleichrichtung einer Netzwechselspannung mittels eines Schaltgliedes (SW) erzeugte Impulsspannung Energie jeweils während einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) gespeichert wird und dessen Sekundärseite (w2) Energie jeweils während einer auf eine Leitphase folgenden Sperrphase des betreffenden Schaltgliedes (SW) abgibt, lediglich die Amplitude der während wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) auf der Primärseite (w1) oder auf der Sekundärseite (w2) des betreffenden Transformators (T) auftretenden Impulsspannung ausgewertet und gegebenenfalls festgehalten wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für eine Ermittlung des Vorliegens eines Falschanschlusses eines an einer Netzwechselspannungsquelle, die neben einem Nullleiter eine Mehrzahl von Phasenleitern aufweist, über welche zueinander phasenverschobene Wechselspannungen bereitstellbar sind, angeschlossenen bzw. anzuschließenden, ein oder mehrere Teilgeräte und/oder Verbraucher enthaltenden elektrischen Gerätes, insbesondere eines elektrischen Hausgerätes, zu dem ein Schaltnetzteil gehört, welches von der Netzwechselspannungsquelle zu speisen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzteil ein Sperrwandler-Schaltnetzteil (SN) ist, welches einen Transformator (T) enthält, in welchem über dessen Primärseite (w1) durch eine nach Gleichrichtung einer Netzwechselspannung mittels eines Schaltgliedes (SW) erzeugte Impulsspannung Energie jeweils während einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) speicherbar ist und dessen Sekundärseite (w2) Energie jeweils während einer auf eine Leitphase folgenden Sperrphase des betreffenden Schaltgliedes (SW) abgibt, und dass eine lediglich die Amplitude der während wenigstens einer Leitphase des Schaltgliedes (SW) auf dessen Primärseite (w1) oder auf dessen Sekundärseite (w2) auftretenden Impulsspannung auswertende und gegebenenfalls festhaltende Auswerteschaltung (AS) vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (AS) an einer gesonderten Sekundärwicklung des Transformators (T) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (AS) an derselben Sekundärwicklung (w2) des Transformators (T) angeschlossen ist, an der eine Versorgungsspannungs- Abgabeschaltung (D5, C2; D6, C3) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (AS) eine die in der jeweiligen Leitphase des Schaltgliedes (SW) auftretende Impulsspannung durchlassende Gleichrichterdiode (D7) enthält, deren Ausgangsgleichspannung als Auswertespannung dient.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausgangsseite der genannten Gleichrichterdiode (D7) ein hochohmiger Spannungsteiler (R1 , R2) angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichterdiode (D7) eine Spannungsglättungsschaltung mit zumindest einem Kondensator (C4) nachgeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (AS) einen MikroController (MC) enthält, der über einen Analog-Digital-Wandler (ADC) die von der Gleichrichterdiode (D7) abgegebene Ausgangsgleichspannung in ihrer Höhe auszuwerten gestattet und der gegebenenfalls ein der Höhe dieser Ausgangsgleichspannung entsprechendes Signal in einem Speicher festhält.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den MikroController (MC) ansteuerbare optische Anzeigeeinrichtung (Dl), die eine der Höhe der genannten Ausgangsgleichspannung entsprechende Anzeigegröße anzuzeigen gestattet und/oder akustische Alarmeinrichtung vorgesehen ist, die bei Ermittlung eines Falschanschlusses ein akustisches Alarmsignal abzugeben gestattet.

10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsgleichspannung für den MikroController (MC), den Analog- Digital-Wandler (ADC) bzw. für die Anzeigeeinrichtung /Alarmeinrichtung (Dl) von der Versorgungsspannungs-Abgabeschaltung (D5, C2; D6, C3) des Sperrwand- ler-Schaltznetzteil (SN) abgeleitet ist.