WO2011058159A2 - Steuersystem für ein magnetventil eines haushaltsgeräts - Google Patents

Steuersystem für ein magnetventil eines haushaltsgeräts Download PDF

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    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/14—Fuel valves electromagnetically operated

Definitions

  • the present invention relates to a control system for household appliances, in particular to one which has a controllable solenoid valve and holds this in an open position.
  • a control system for gas stoves is known.
  • the deadman circuit no longer receives square wave signals from the microprocessor. This precludes triggering of the switch connected to the dead man's circuit, and this is consequently turned off. Thereafter, the solenoid valve is closed to prevent gas leakage due to the malfunction of the microprocessor.
  • deadman circuit has a hidden defect.
  • a faulty control unit can still transmit a square wave signal of a specific frequency to the deadman circuit, so that the deadman circuit, although the frequency deviates from the frequency range, incorrectly evaluates this as a sign of a normal operating state of the control unit.
  • a normal operating state is reported back to the controller, which then triggers the switch connected to the dead man's circuit.
  • the solenoid valve is opened, which results in undesirable gas leakage.
  • the object of the present invention is to provide a control system for a solenoid valve of a household appliance, with which a gas leakage caused by defective components can be restricted or prevented.
  • the object is achieved by a control system for a solenoid valve of a household appliance with a switch for controlling the current of the solenoid valve, a control device for detecting a malfunction of the switch and a safety circuit for fault monitoring of the control device, wherein the safety circuit comprises a filter element having a certain frequency range pass through.
  • the filter element comprises a
  • High pass filter and a low pass filter which are arranged one behind the other.
  • the filter element comprises a bandpass filter.
  • the household appliance is a gas stove which has a manually actuated plug tap, an electrically actuated solenoid valve to supplement the plug tap, a burner to which a gas stream can be fed, and an igniter to ignite the burner includes.
  • the present invention provides the following advantages: By designing the safety circuit with a filter element that only lets through a specific frequency range, the transmission of false signals in the event of a malfunction of the control device is completely ruled out in order to prevent unwanted gas leakage due to defective components in the Control system of the solenoid valve to prevent.
  • 1 shows a block diagram of a control system according to the invention for a solenoid valve of a household appliance
  • 2 shows a block diagram of a first embodiment of a safety circuit of the present invention
  • FIG. 3 shows a block diagram of a second embodiment of a safety circuit of the present invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control system according to the invention for a solenoid valve of a household appliance.
  • the domestic appliance is a gas stove with a plug cock 1, an electrically operated solenoid valve 2, a burner (not shown), an igniter (not shown), a control system 54, a flame detector 6 and a trigger switch (not shown).
  • the control system 54 in turn comprises first, second and third switches 541, 542 and 543 connected in series with the solenoid valve 2.
  • the three switches are each formed as a triode.
  • they can also be designed differently, for example as a controllable silicon rectifier, relay, MOSFET or a combination thereof.
  • a controller 544 which as a microprocessor or other integrated circuit -.
  • ASIC application-specific integrated circuits
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • a microprocessor is used as the control unit 544, which is provided with a plurality of input / output terminals P1 to P5.
  • the terminal P1 is connected to the collector of the first switch (Q4) 541, the terminal P2 to the base of the first switch (Q4) 541, the terminal P3 to the collector of the second switch (Q17) 542 and the terminal P4 to the base of the second switch (Q17) 542.
  • the deadman circuit 545 includes a DC blocking circuit 5450, a high pass filter 5451, a low pass filter 5452 disposed thereamong, an AC-DC converter circuit 5453, and a power driver circuit 5454.
  • the high pass filter 5451 and the low-pass filter 5452 together form a filter element which is transparent to waves of a certain frequency range.
  • a lower limit of, for example, 950 Hz can be determined (ie square-wave signals with a frequency above 950 Hz are transmitted) and, accordingly, for the low-pass filter 5452 an upper limit of, for example, 1050 Hz (ie square-wave signals with a frequency below 1050 Hz) passed through).
  • 1050 Hz ie square-wave signals with a frequency below 1050 Hz
  • the safety circuit 545 a 100 Hz wide passband for rectangular signals.
  • the filter element only passes the operational square-wave signals together with high-pass filter 5451 and low-pass filter 5452.
  • the rectangular signals transmitted by the filter element pass through the AC-DC converter circuit 5453, and the third switch 543 is turned on by the power driver circuit 5454.
  • the dc blocking circuit 5451 either no longer receives square wave signals from pin P5 or the received square wave signals have a frequency other than the predetermined frequency range and therefore will not be rejected by high pass filter 5451 and low pass filter 5452 permeated filter element. This excludes activation of the third switch 543, and this is consequently turned off. This closes the solenoid valve to prevent gas leakage due to the malfunction of the microprocessor.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a dead man's circuit 545 according to the invention, which largely corresponds to the first embodiment according to FIG. 2 and differs therefrom in that a bandpass filter 5451 'is used as the filter element whose bandwidth is that of the square-wave signals sent out during normal operation of the control device 544 is tuned.
  • a bandpass filter 5451 ' is used as the filter element whose bandwidth is that of the square-wave signals sent out during normal operation of the control device 544 is tuned.
  • the costs can advantageously be kept low, whereas in the embodiment shown in FIG Lower cutoff frequency of the high pass filter 5451 and an upper cutoff frequency of the low pass filter 5452 set, which is associated with higher costs.
  • control system according to the invention for both gas stoves and other household appliances with a solenoid valve as a switching device such. Induction cookers, cooker hoods, etc. is suitable.
  • control system according to the invention is not limited in its operation to the Chinese patent application 200910031364.5.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Magnetventil eines Haushaltsgeräts mit einem Schalter zur Regelung des Stroms des Magnetventils, einem Steuergerät zur Erkennung einer Störung des Schalters und einer Sicherheitsschaltung zur Fehlerüberwachung des Steuergeräts, wobei die Sicherheitsschaltung ein Filterelement umfasst, das einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt. Mit der Zustandsüberwachung und einer entsprechenden Steuerung des Schalters durch das Steuergerät im Falle eines gestörten Schalters kann vermieden werden, dass bei einem Kurzschluss des Schalters das Magnetventil geöffnet bleibt und Gas austritt.

Description

STEUERSYSTEM FÜR EIN MAGNETVENTIL EINES HAUSHALTSGERÄTS
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für Haushaltsgeräte, insbesondere auf ein solches, das ein steuerbares Magnetventil aufweist und dieses in einer geöffneten Stellung hält.
Technischer Hintergrund
Aus einer anderen chinesischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Anmelde- nummer 200910031364.5 ist ein Steuersystem für Gasherde bekannt. Dieses umfasst eine sogenannte Totmannschaltung (watch dog) als Hardwarekomponente, die überwacht, ob sich das Steuergerät im Normalbetrieb befindet. Wenn das Steuergerät aufgrund von Softwarestörungen in eine Endlosschleife gerät und ausfällt, empfängt die Totmannschaltung keine Rechtecksignale mehr vom Mikroprozessor. Dies schließt eine An- Steuerung des mit der Totmannschaltung verbundenen Schalters aus und dieser wird demzufolge ausgeschaltet. Daraufhin wird das Magnetventil geschlossen, um einen Gasaustritt wegen der Fehlfunktion des Mikroprozessors zu verhindern.
Eine derartige Totmannschaltung weist jedoch einen verdeckten Mangel auf. Ein gestörtes Steuergerät kann nämlich immer noch ein Rechtecksignal bestimmter Frequenz an die Totmannschaltung übermitteln, so dass die Totmannschaltung, obgleich die Frequenz vom Frequenzbereich abweicht, dies fälschlicherweise als Zeichen eines normalen Betriebszustands des Steuergeräts wertet. Somit wird dem Steuergerät ein normaler Betriebszustand zurückgemeldet, das dann den mit der Totmannschaltung verbundenen Schalter auslöst. Mit dem Einschalten des Schalters wird das Magnetventil geöffnet, was einen unerwünschten Gasaustritt zur Folge hat.
Daher ist es notwendig, bisher bekannte Steuersysteme insoweit zu verbessern, dass defekte Bauteile zumindest nicht zu einem Unglücksfall führen. Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuersystem für ein Magnetventil eines Haushaltsgeräts bereitzustellen, mit dem ein durch defekte Bauteile verursachter Gasaustritt eingeschränkt oder verhindert werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Steuersystem für ein Magnetventil eines Haushaltsgeräts mit einem Schalter zur Steuerung des Stroms des Magnetventils, einem Steuergerät zur Erkennung einer Störung des Schalters und einer Sicherheitsschaltung zur Fehlerüberwachung des Steuergeräts, wobei die Sicherheitsschaltung ein Filterelement umfasst, das einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Filterelement einen
Hochpassfilter und einen Tiefpassfilter, welche hintereinander angeordnet sind.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Filterelement einen Bandpassfilter.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Haus- haltsgerät um einen Gasherd, der einen manuell betätigten Kükenhahn, ein elektrisch betätigtes Magnetventil zur Ergänzung des Kükenhahns, einen Brenner, dem ein Gasstrom zugeführt werden kann, und einen Zünder zum Zünden des Brenners umfasst.
Gegenüber dem Stand der Technik bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile: Durch die Ausgestaltung der Sicherheitsschaltung mit einem Filterelement, das lediglich einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt, wird das Durchlassen von Falschsignalen bei einer Störung des Steuergeräts vollständig ausgeschlossen, um einen unerwünschten Gasaustritt aufgrund defekter Bauteile im Steuersystem des Magnetventils zu verhindern.
Darstellung der Abbildungen
FIG 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuersystems für Magnetventil eines Haushaltsgeräts, FIG 2 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Sicherheitsschaltung der vorliegenden Erfindung und
FIG 3 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Sicherheitsschaltung der vorliegenden Erfindung.
In FIG 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuersystems für ein Magnetventil eines Haushaltsgeräts dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Haushaltsgerät um einen Gasherd mit einem Kükenhahn 1 , einem elektrisch betätigten Magnetventil 2, einem Brenner (nicht dargestellt), einem Zünder (nicht dargestellt), einem Steuersystem 54, einer Flammenerfassungsvorrichtung 6 und einem Auslöseschalter (nicht dargestellt). Das Steuersystem 54 umfasst wiederum einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schalter 541 , 542 und 543, die mit dem Magnetventil 2 in Reihe geschaltet sind. In dieser Ausführungsform sind die drei Schalter jeweils als Triode ausgebildet. Sie können aber auch anders, beispielsweise als steuerbarer Sili- ziumgleichrichter, Relais, MOSFET oder eine Kombination davon, ausgeführt sein. Die Ansteuerung dieser drei Trioden 541 , 542 und 543 erfolgt durch ein Steuergerät 544, welches als Mikroprozessor oder als andere integrierte Schaltung - z. B. anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) oder feldprogrammierbare Gate-Arrays (Field Programmable Gate Array, FPGA) - ausgebildet sein kann. In der hier dargestellten Ausführungsform wird als Steuergerät 544 ein Mikroprozessor eingesetzt, der mit mehreren Eingangs-/Ausgangsanschlüssen P1 bis P5 versehen ist. Dabei ist der Anschluss P1 mit dem Kollektor des ersten Schalters (Q4) 541 , der Anschluss P2 mit der Basis des ersten Schalters (Q4) 541 , der Anschluss P3 mit dem Kollektor des zweiten Schalters (Q17) 542 und der Anschluss P4 mit der Basis des zwei- ten Schalters (Q17) 542 verbunden.
Zwischen dem Anschluss P5 des Mikroprozessors 544 und der Basis des dritten Schalters (Q19) 543 befindet sich eine Sicherheitsschaltung 545 (eine sog. Totmannschaltung, engl, watch dog circuit), die zur Überwachung des Mikroprozessors und zur Betätigung des dritten Schalters 543, wenn sich der Mikroprozessor im Normalbetrieb befindet, vorgesehen ist. Wie FIG 2 zu entnehmen ist, umfasst die Totmannschaltung 545 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine den Gleichstrom sperrende Schaltung 5450, einen Hochpassfilter 5451 , einen hinter diesem angeordneten Tiefpassfilter 5452, eine AC-DC-Umrichterschaltung 5453 und eine Leistungstreiberschaltung 5454. Der Hochpassfilter 5451 und der Tiefpassfilter 5452 bilden zusammen ein Filterelement, das durchlässig für Wellen eines bestimmten Frequenzbereiches ist. So kann für den Hochpassfilter 5451 eine Untergrenze von z.B. 950 Hz festgelegt werden (d.h. Rechtecksignale mit einer Frequenz über 950 Hz werden durchgelassen) und entsprechend für den Tiefpassfilter 5452 eine Obergrenze von z.B. 1050 Hz (d.h. Rechtecksignale mit einer Fre- quenz unter 1050 Hz werden durchgelassen). Dadurch entsteht in der Sicherheitsschaltung 545 ein 100 Hz breiter Durchlassbereich für Rechtecksignale. Für den Fall, dass die beim Normalbetrieb des Steuergeräts 544 abgegebenen Rechtecksignale eine Frequenz von 1000 Hz aufweisen und eine Abweichung von ±50 Hz als akzeptabel gilt, lässt das Filterelement, unter Zusammenwirkung von Hochpassfilter 5451 und Tiefpassfilter 5452, nur die betriebsmäßigen Rechtecksignale durch. Die vom Filterelement durchgelassenen Rechtecksignale laufen über die AC-DC-Umrichterschaltung 5453, und der dritte Schalter 543 wird durch die Leistungstreiberschaltung 5454 eingeschaltet. Wenn der Mikroprozessor 544 aufgrund von Softwarestörungen in eine Endlosschleife gerät, empfängt die den Gleichstrom sperrende Schaltung 5451 jedoch entweder keine Rechtecksignale mehr vom Anschluss P5 oder die empfangenen Rechtecksignale weisen eine vom vorbestimmten Frequenzbereich abweichende Frequenz auf und werden deswegen nicht vom durch Hochpassfilter 5451 und Tiefpassfilter 5452 gebildeten Filterelement durchgelassen. Dies schließt eine Ansteuerung des dritten Schalters 543 aus, und dieser wird demzufolge ausgeschaltet. Damit wird das Magnetventil geschlossen, um einen Gasaustritt wegen der Fehlfunktion des Mikroprozessors zu verhindern.
FIG 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Totmannschaltung 545, die der ersten Ausführungsform gemäß FIG 2 weitgehend entspricht und sich davon dadurch unterscheidet, dass als Filterelement ein Bandpassfilter 5451 ' eingesetzt wird, dessen Bandbreite auf diejenige der beim Normalbetrieb des Steuergeräts 544 aus- gesendeten Rechtecksignale abgestimmt ist. Mit einem einzigen Bandpassfilter 5451 ' gemäß FIG 3 können die Kosten vorteilhafterweise niedrig gehalten werden, während bei der in FIG 2 dargestellten Ausführungsform sich je nach Bedarf auf einfache Weise eine untere Grenzfrequenz des Hochpassfilters 5451 und eine obere Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 5452 einstellen lassen, was aber mit höheren Kosten verbunden ist.
Das Wirkungsprinzip und die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Steuersystems sind einer anderen chinesischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Anmel- denummer 200910031364.5, insbesondere deren FIG 4 bis 7 und der entsprechenden Beschreibung, zu entnehmen, so dass an dieser Stelle im Detail nicht mehr darauf eingegangen wird.
Es sei darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäße Steuersystem sowohl für Gasherde als auch für andere Haushaltsgeräte mit einem Magnetventil als Schaltvorrich- tung wie z.B. Induktionsherde, Dunstabzugshauben usw. geeignet ist. Darüber hinaus beschränkt sich das erfindungsgemäße Steuersystem in seiner Funktionsweise nicht auf die chinesische Patentanmeldung 200910031364.5.

Claims

Patentansprüche
Steuersystem für ein Magnetventil (2) eines Haushaltsgeräts mit einem Schalter (541 ,542,543) zur Regelung des Stroms des Magnetventils (2), einem Steuergerät (544) zur Erkennung einer Störung des Schalters (541 ,542,543) und einer Sicherheitsschaltung (545) zur Fehlerüberwachung des Steuergeräts (544), dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (545) ein Filterelement umfasst, das einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt.
Steuersystem für ein Magnetventil (2) eines Haushaltsgeräts gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement einen Hochpassfilter (5451 ) und einen Tiefpassfilter (5452) umfasst, welche hintereinander angeordnet sind.
Steuersystem für ein Magnetventil (2) eines Haushaltsgeräts gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement einen Bandpassfilter umfasst.
Steuersystem für ein Magnetventil (2) eines Haushaltsgeräts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Haushaltsgerät um einen Gasherd handelt, der einen manuell betätigten Kükenhahn, ein elektrisch betätigtes Magnetventil (2) zur Ergänzung des Kükenhahns, einen Brenner, dem ein Gasstrom zugeführt werden kann, und einen Zünder zum Zünden des Brenners umfasst.
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