WO2011104073A1 - Schaltungsanordnung zum betreiben eines hausgerätes und entsprechendes verfahren - Google Patents

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WO2011104073A1
WO2011104073A1 PCT/EP2011/051433 EP2011051433W WO2011104073A1 WO 2011104073 A1 WO2011104073 A1 WO 2011104073A1 EP 2011051433 W EP2011051433 W EP 2011051433W WO 2011104073 A1 WO2011104073 A1 WO 2011104073A1
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WO
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switch
control device
voltage
circuit arrangement
state
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/051433
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Helmschmidt
Günter GIETL
Martin Bischoff
Sebastian Evard
Lothar Knopp
Guido Sattler
Károly ZARUBA
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to EP11703180.7A priority patent/EP2539912B1/de
Priority to EA201290762A priority patent/EA022259B1/ru
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for operating a household appliance. It comprises a circuit input for applying an alternating supply voltage, a control device for controlling operating processes of the domestic appliance, as well as a voltage supply unit coupled to the control device - for example a power supply - for providing a DC operating voltage for the control device, namely from the AC supply voltage.
  • the circuit arrangement also comprises an operator-actuatable push-button, via which the power supply unit can be coupled to the circuit input.
  • the circuit arrangement also includes an electrical switch connected in parallel with the pushbutton. This can be switched by the control device between an electrically conductive switching state, in which the voltage supply unit is coupled via this switch to the circuit input, and an electrically blocking switching state.
  • the invention also relates to a corresponding method for operating a domestic appliance.
  • the first document describes an electronic circuit with a button, with the help of an operator can turn on the household appliance.
  • a coil of an impulse relay is energized via the pushbutton, so that a power supply unit via the same relay is coupled after actuation of the pushbutton with a circuit input and thus with an electrical supply network.
  • the relay can be opened by a control device again, by controlling a triac connected in parallel with the pushbutton.
  • the power supply is even supplied with electrical energy via two separate electrical switches, which are actuated and closed after actuation of the button, namely by a control device.
  • One of the electrical switches is a bistable relay and also serves to lock a door of the domestic appliance.
  • the other switch is a monostable relay, which is closed by the controller immediately after pressing the button. Both switches can be opened after completion of an operation process of the domestic appliance, and the domestic appliance consumes no electrical energy. It is an object of the invention to show a way how the functionality of a circuit arrangement of the type mentioned can be extended in comparison to the prior art.
  • a circuit arrangement for operating a domestic appliance comprises a circuit input for applying a supply alternating voltage, a control device for controlling operating processes of the domestic appliance, a voltage supply unit coupled to the control device for providing a DC operating voltage for the control device from the AC supply voltage, a pushbutton actuatable by an operator via which the voltage supply unit can be coupled to the circuit input, and an electrical switch connected in parallel with the switch, which can be switched by the control device between an electrically conductive switching state in which the voltage supply unit is coupled to the circuit input and an electrically blocking switching state.
  • the circuit arrangement comprises a state detection device coupled to the pushbutton and the control device, which detects a switching state of the button and outputs a switching state reproducing this state signal to the control device.
  • the control device can switch the electrical switch depending on the status signal.
  • a decoupling device is connected between the electrical switch and the state detecting device. Such a decoupling device can serve to at least partially decouple the state detection device electrically from the electrical switch.
  • the decoupling device may preferably have a diode whose cathode is coupled to the electrical switch and whose anode is connected to the state detection device. Additionally or alternatively, the decoupling device may have an ohmic resistance.
  • the functionality of the circuit arrangement in comparison with the prior art is thus improved by a separate from the power supply unit state detection device which detects the respective instantaneous switching state of the probe and outputs a status signal to the control device.
  • This status signal characterizes the switching state of the button. It is further ensured by the decoupling device that - when the electrical switch is closed - the state detection device of the electrical supply network is at least partially electrically decoupled and the state signal is thus not corrupted. There are thus a clear detection of the instantaneous switching state of the button and a clear detection of an actuation of the button possible.
  • the control device then receives quasi a switch-off and can bring the electrical load, as well as other components of the household appliance in a safe state and then open the electrical switch to disconnect the domestic appliance from the electrical supply network.
  • the switching off of the domestic appliance is thus - in contrast to the subject matter in accordance with publication WO 2009/071412 A1 - via the control device; the electrical switch can not be independent of the Control device to be opened. This increases the reliability of the household appliance. Namely, the control device can bring the components of the domestic appliance to a safe state or switch them off properly before it disconnects itself and the entire household appliance from the supply network.
  • the state detection device can provide an electrical voltage and output to the control device.
  • the electrical voltage may have at least a first property in an open switching state of the probe and at least one second property in a closed, ie actuated switching state of the probe.
  • a property may be, for example, an amplitude value or a frequency value here.
  • the state detection device may be coupled to an electrical contact element of the probe; then the state detection device is coupled in the closed switching state of the button to the electrical supply network, namely via the button.
  • the state detection device can also be coupled to a DC voltage source, in particular to a DC voltage provided by the voltage supply unit, that is to say, for example, the DC operating voltage.
  • the state detection device may include passive and / or active electronic components.
  • the state detection device may comprise, for example, an ohmic resistor or a series of resistors which are connected on the one hand to an electrical contact element of the probe and on the other hand to a detection input of the control device.
  • the detection input may also be coupled via a parallel connection of an ohmic resistor and a first diode to a DC voltage source.
  • the cathode of the first diode may be coupled to the DC voltage source and its anode coupled to the detection input.
  • the detection input may also be coupled via a parallel circuit to an ohmic resistance and a second diode to a reference potential, wherein preferably the cathode of the second diode are coupled to the detection input and its anode to the reference potential.
  • a fraction of the DC voltage provided by the DC voltage source is present at the detection input of the control device in the open switching state of the button, namely, for example, two volts, three volts, four volts or five volts.
  • the DC voltage of the DC voltage cases overlaps with a fraction of the AC supply voltage (mains voltage) and there is a pulsating electrical voltage at the detection input of the control device. This changes between two amplitude values, namely with the frequency of the alternating supply voltage. For example, this voltage may alternate between a first amplitude value of 2 volts and a second amplitude value of 5 volts.
  • the control device can clearly and without much computational effort recognize in which switching state the button is currently located. If the property of the electrical voltage changes, this can be detected directly at the detection input of the control device and the control device can close or open the electrical switch.
  • the control device After detecting an actuation of the button on the basis of the state signal, the control device can change the switching state of the electrical switch. In particular, after detecting an actuation of the button in the conductive switching state of the electrical switch, the control device can switch the same switch into the electrically blocking switching state. This makes it possible to switch off the household appliance with the aid of the button. Before the control device opens the electrical switch, it can switch off at least one electrical consumer of the household appliance properly and thus bring it into a safe state. As already stated, faulty states of components of the domestic appliance are thus avoided.
  • control device opens the electrical switch after completing an operating process of the domestic appliance. It is thus possible to reduce the energy consumption of the household appliance as a whole to a minimum. The household appliance does not absorb any electrical energy after completing an operating process.
  • the electrical switch is preferably a bistable relay, that is to say, for example, an impulse relay, an adhesive relay or a similar relay. So the electrical switch is preferably one Switch, which has two mechanically stable switching states. He can thus maintain the conductive or blocking switching state, namely without a continuous control by the control device.
  • the electrical switch is preferably switchable by applying a pulse of current between the conductive and the blocking switching state.
  • the electrical switch is a monostable relay or a semiconductor switch.
  • the electrical switch remains in its electrically conductive switching state only during the control or the energy supply from the side of the control device.
  • the circuit arrangement can have an electrical energy store coupled to the electrical switch. Then, the electrical switch to maintain the conductive switching state can be supplied with electrical energy from the energy storage, namely in particular when the AC supply voltage (mains voltage) fails for a relatively short period of time.
  • the electrical switch is a simple, ie monostable relay or a semiconductor switch. If the AC supply voltage and thus also the DC operating voltage for the control device fails for a relatively short period of time, the electrical switch takes up the energy stored in the energy store in order to maintain its conductive switching state.
  • an energy storage also allows - especially in a monostable relay or a semiconductor switch - a safe shutdown of the household appliance in the event of a prolonged power failure and although the controller can turn off the component of the domestic appliance properly after detecting the failure of the AC supply voltage.
  • the electric switch can also open, namely in particular by discharging the energy store. This can be achieved, for example, by short-circuiting the energy store to a reference potential.
  • the control device can namely with electrical energy from the energy storage and / or energy from another energy storage, for example a DC link capacitor to be supplied after failure of the AC supply voltage.
  • the electrical switch namely its control input - can be coupled to the power supply unit and / or with the button. Then, when the button is pressed by an operator, the electrical switch is almost automatically closed.
  • the closing of the electrical switch is independent of the control device, the control device does not have to be "started up” so that the electrical switch is closed, the electrical switch is thus switched much faster than by means of the control device in its electrically conductive switching state
  • the switch can be coupled to that output of the voltage supply unit to which the operating DC voltage for the control device or a further DC voltage is provided a rectifier - in particular a rectification diode - and / or at least one ohmic resistor and / or at least one capacitor Circuit arrangement or a preferred embodiment of this circuit arrangement.
  • a household appliance is understood to mean a device that is used for household management. This may be a large household appliance, such as a washing machine, a tumble dryer, a dishwasher, a cooking appliance, a cooker hood, a refrigerator, achengefrier combination or an air conditioner. But this can also be a small household appliance, such as a coffee machine or a food processor.
  • a control device In a method according to the invention for operating a domestic appliance with a circuit arrangement, operating processes of the domestic appliance are controlled by a control device. An AC supply voltage is applied to a circuit input of the circuit arrangement.
  • a voltage supply unit coupled to the control device is connected to the circuit input via a Button coupled. The voltage supply unit provides a DC operating voltage for the control device from the AC supply voltage.
  • the switch electrical switch is connected in parallel to the switch electrical switch between an electrically conductive switching state, in which the power supply unit is coupled to the circuit input, and an electrically blocking switching state by the control device.
  • a switching state of the button is detected by means of a coupled to the button and the control device state detection device, and the switching state of the button reproducing state signal is output by the state detection device to the control device.
  • the control device switches the electrical switch depending on the status signal.
  • the state detection device is at least partially electrically decoupled from the electrical switch by means of a decoupling device connected between the electrical switch and the state detection device.
  • 1 shows a schematic representation of a domestic appliance with a circuit arrangement according to a first embodiment
  • 2 shows a schematic representation of a domestic appliance with a circuit arrangement according to a second embodiment
  • 3 to 8 each show in schematic representation an example of a control part of an electrical switch of the circuit arrangement
  • FIG. 9 is a schematic representation of another example of a control part of an electrical switch of the circuit arrangement.
  • FIG. 13 is a schematic representation of a state recognition device of
  • FIG. 14 is a schematic representation of a circuit arrangement according to a third embodiment with a further
  • a domestic appliance 1 shown in FIG. 1 comprises a circuit arrangement 2.
  • the circuit arrangement 2 serves to operate a household appliance 1.
  • It comprises a control device 3 which serves to control operating processes of the domestic appliance 1.
  • the controller may control the operating processes in accordance with stored operating programs.
  • the control device 3 controls at least one electrical load of the domestic appliance 1.
  • the control device 3 may include a microcontroller and / or a digital signal processor and / or a memory.
  • the circuit arrangement 2 comprises a circuit input 4 with a first input connection 5 and a second input connection 6.
  • a supply alternating voltage U v can be applied between the input connections 5, 6.
  • the AC supply voltage U v is the mains voltage of an external electrical supply network.
  • the circuit input 4 can be coupled to the electrical supply network, namely via a mains filter and a cable. Of the first input terminal 5 is connected to a phase conductor 7, and the second input terminal 6 is connected to a neutral conductor 8 (zero conductor).
  • control device 3 is connected to a reference potential 9, which is galvanically isolated from the circuit input 4.
  • the reference potential 9 is thus a different potential from the potential provided at the neutral conductor 8.
  • the circuit arrangement 2 comprises a voltage supply unit 10, which may comprise a power supply unit. It may, for example, have a switched-mode power supply and / or a capacitor power supply.
  • the voltage supply unit 10 serves to provide from the AC supply voltage U v a DC operating voltage U B , namely with respect to the reference potential 9.
  • the amplitude of the DC operating voltage U B may, for example, in a range from 2 volts to 9 volts. It can be for example 5 volts.
  • the power supply unit 10 is connected to the neutral conductor 8.
  • the voltage supply unit 10 can be coupled to the first input terminal 5, namely via an electrical switch 1 1.
  • a decoupling device 12 is integrated in the phase conductor 7.
  • the electrical switch 1 1 may be a semiconductor switch.
  • the switch 1 1 is a relay, so for example a bistable relay or a simple monostable relay.
  • the switch 1 1 comprises two contact elements, namely a movable contact element 13, as well as a stationary contact element 14. If the movable contact element 13 brought into contact with the stationary contact element 14, an electrical connection between the first input terminal 5 and the power supply unit 10 is made ,
  • the electrical switch 1 1 also comprises a control part 15, which is coupled in the exemplary embodiment via a first control line 16 and a second control line 17, each with a control output of the control device 3. Via the control lines 16, 17, the control device 3, the electric switch 1 1 drive.
  • the circuit arrangement 2 also has a button 18, which can be actuated by an operator of the domestic appliance 1.
  • the button 18 includes an operating element 19, as well as in the embodiment of FIG. 1, two electrical switches 20, 21st If the operating element 19 is actuated by an operator, the switches 20, 21 are closed for the duration of the actuation. The switches 20, 21 thus remain in the closed switching state during the actuation of the operating element 19.
  • the voltage supply unit 10 can be coupled to the first input terminal 5, namely via the decoupling device 12. Namely, the switch 21 is connected firstly to the first input terminal 5 and on the other hand connected via the decoupling device 12 to the power supply unit 10.
  • the first input terminal 12 can be coupled to an input 22 of a state detection device 23.
  • An output 24 of the state detection device 23 is connected to a detection input 25 of the control device 3.
  • the state detection device 23 has the functions of detecting a switching state of the button 18. Namely, the input 22 via the switch 20 of the button 18 to the circuit input 4 can be coupled. Thus, when the button 18 is actuated, the supply AC voltage U v is applied to the input 22. The state detection device 23 converts this alternating supply voltage U v into a state signal 26 and outputs the state signal 26 to the control device 3, namely at its detection input 25.
  • the state signal 26 can have different properties, for example, depending on whether the button 18 is currently actuated or not.
  • the status signal 26 may have a first property, such as a first amplitude value and / or a first frequency value.
  • the status signal 26 may have at least one second property, such as a second amplitude value and / or a second frequency value.
  • the control device 3 can detect whether an actuation of the button 18 is present or not. If the button 18 is turned off State of the domestic appliance 1 - so when the electric switch 1 1 is open - operated, the control device 3 closes the electrical switch 1 1. This bypasses the button 18, which can be released by the operator.
  • the power supply unit 10 generates the DC operating voltage U B and the domestic appliance 1 is turned on.
  • the control device 3 can control the operating processes of the domestic appliance 1. After completion of an operating process, the control device 3 finds the switch 1 1, so that the voltage supply unit 10 is decoupled from the circuit input 4. The household appliance 1 is switched off.
  • the control device 3 If the button 18 in the on state of the domestic appliance 1 - that is, when the switch 1 1 is closed - operated, so detects the control device 3 selbige actuation. After detecting the operation, the control device 3 brings all electrical consumers of the domestic appliance 1 in a safe state; namely the electrical consumers are switched off properly. The control device 3 then opens the electric switch 1 1, and the domestic appliance 1 is turned off.
  • a series of resistors 27 is connected, namely, for example, a series of three ohmic resistors 27.
  • the output 24 is also coupled via a parallel circuit of an ohmic resistor 28 and a diode 29 to a DC voltage source. In the example, this is the voltage supply unit 10, so that the output 24 is coupled via the said parallel circuit with the operating DC voltage U B.
  • the output 24 is coupled via a parallel connection of a second diode 30 and a further ohmic resistor 31 to the reference potential 9.
  • the cathode of the first diode 29 is connected to the DC voltage source and the anode of the first diode 29 to the output 24; the cathode of the second diodes 30 is connected to the output 24 and its anode to the reference potential 9.
  • the status signal 26 is in the example an electrical voltage U z .
  • the voltage U z may have the following properties: If the button 18 is not actuated, then the input 22 is free of the supply alternating voltage U v - At the output 24 is a fraction of the DC operating voltage U B on. In the non-actuated state of the probe 18, the amplitude of the voltage U z is equal to a fraction of the amplitude of the DC operating voltage U B and may for example be two volts or three volts.
  • the voltage U z is a DC voltage. in the actuated state of the probe 18, however, is applied to the input 22, the AC supply voltage U v , and a fraction of it is superimposed with the DC operating voltage U B.
  • the voltage U z thus alternates between a first and a second amplitude value, namely for example between two volts and five volts.
  • the voltage U z changes with the frequency of the supply AC voltage U v - In such a manner, the controller 3 can reliably, clearly and quickly recognize whether the button 18 has been pressed or not.
  • the detection can be in both an open as well as closed switch 1 1, as at the input 22 only when pressed button 18 via the then closed contact element 20, a signal is applied, ie there is no repercussions on this signal when the contact element 13 is closed.
  • FIG. 2 shows the domestic appliance 1 with the circuit arrangement 2 according to a further embodiment of the invention.
  • the circuit arrangement 2 according to FIG. 2 substantially corresponds to that according to FIG. 1 - in the following, only the differences will be discussed in greater detail.
  • the circuit arrangement 2 comprises an electrical energy store 32, which can be used functionally.
  • the energy store 32 may comprise, for example, a capacitor which is connected between the control line 16 and the reference potential 9. So the energy storage 32 is coupled to the switch 1 1.
  • the circuit arrangement 2 according to FIG. 2 comprises a branching unit 33, which is connected between the energy store 32 and the control device 3 and is additionally coupled to the voltage supply unit 10.
  • the branching unit 33 can, for example, include a circuit node which connects the control device 3, the energy store 32 and the voltage supply unit 10 to one another. The branching unit 33 thus picks up the DC operating voltage U B.
  • a single control line 16 is provided between the switch 1 1 and the control device 3.
  • buttons 18 comprises a single switch 20, via which both the state recognition device 23 and the decoupling device 12 are coupled to the first input terminal 5 can.
  • the decoupling device 12 is connected directly to the input 22 of the state recognition device 23.
  • the switch 1 1 can also be kept in the closed switching state when the AC supply voltage Uv fails. With electrical energy from the energy storage 32, the closed state of the switch 1 1 can be maintained for a certain period of time. This proves to be particularly helpful in a monostable relay as well as a semiconductor switch.
  • the control device 3 can also be supplied with electrical energy from the energy store 32, namely after a failure of the supply alternating voltage U v . For this purpose, however, a further store can also be used.
  • the electrical switch 1 1 can be spent immediately after pressing the button 18 in its electrically conductive switching state. This is then done independently of the control device 3.
  • the branching unit 33 accesses namely the DC operating voltage U B or the other DC voltage to the power supply unit 10 and the control part 15 of the switch 1 1 is energized without it being driven by the control device. 3 requirement.
  • the switch 1 1 is closed much faster than without the connection to the power supply unit 10th
  • the circuit arrangement 2 according to the embodiment shown in FIG. 2 can also be designed without an energy store 32 and the branching device 33.
  • the control part 15 of the switch 1 1 is controlled by the control device 3.
  • FIGS. 10 to 12 An example of the decoupling device 12 is shown in FIGS. 10 to 12. It comprises a first connection 12a, which is connected to the pushbutton 18, one second terminal 12 b, which is connected to the switch 1 1, and a third terminal 12 c, which is connected to the power supply unit 10.
  • the decoupler 12 may include a diode 34 having its anode connected to the first terminal 12a and its cathode connected to the terminals 12b, 12c.
  • the decoupling device 12 additionally comprises a further diode 35 whose anode is connected to the second terminal 12b and whose cathode is connected to the cathode of the diode 34 and the third terminal 12c.
  • FIG. 10 An example of the decoupling device 12 is shown in FIGS. 10 to 12. It comprises a first connection 12a, which is connected to the pushbutton 18, one second terminal 12 b, which is connected to the switch 1 1, and a third terminal 12 c, which is connected to the power supply unit 10.
  • the diode 34 is replaced by an ohmic resistor and / or an NTC (Negative Temperature Coefficient) and / or a PTC (Positive Temperature Coefficient) 36.
  • NTC Negative Temperature Coefficient
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • FIGS. 3 to 8 examples of the control part 15 of the switch 11 are shown.
  • the switch 1 1 may be a bistable relay, a simple monostable relay or a semiconductor switch.
  • FIG. 3 shows a control part 15, as can be used in the circuit arrangement 2 according to FIG. 1.
  • the switch 1 1 is a bistable relay, ie it has two mechanically stable switching states.
  • the control part 15 comprises a first coil 37 and a second coil 38.
  • the first coil 37 is connected via the control line 16 to the control device 3; On the other hand, the first coil 37 is connected to the reference potential 9.
  • the second coil 38 is on the one hand connected to the control device 3, namely via the second control line 17; On the other hand, it is connected to the reference potential 9.
  • the switch 1 1 By energizing the first coil 37 with a current pulse, the switch 1 1 can be closed, and the movable contact element 13 comes into contact with the stationary contact element 14.
  • By applying the second coil 38 with a current pulse of the switch 1 1
  • the electrical switch 1 1 is a bistable latching relay.
  • the control part 15 includes a single coil 39, which is coupled on the one hand via the control line 16 to the control device 3 and on the other hand to the reference potential 9. By applying the coil 39 with a current pulse, the switch 1 1 can be switched between the closed and the open switching state.
  • the control part 15 includes a single coil 40.
  • the switch 1 1 is a simple monostable relay.
  • the movable contact element 13 is thus only in contact with the stationary contact element 14 when electrical current flows through the coil 40.
  • the coil 40 is thus continuously energized by means of the control device 3 for maintaining the closed switching state of the switch 1 1.
  • the use of energy storage 32 (FIG. 2) is particularly advantageous. Electric current also flows through the coil 40 when the alternating supply voltage U v fails for a short period of time. The closed switching state of the switch 1 1 can thus be maintained.
  • the switch 1 1 is a bistable relay with two coils 37, 38.
  • the coils 37, 38 are here on the one hand with the DC operating voltage U B and on the other hand in each case with the collector an NPN bipolar transistor 41, 42 coupled.
  • the respective emitters of the bipolar transistors 41, 42 are connected to the reference potentials 9.
  • the base of the bipolar transistor 41 is coupled to the control device 3 via the control line 16, and the base of the bipolar transistor 42 is connected to the control device 3 via the control line 17.
  • the control of the switch 1 1 using the bipolar transistors 41, 42 takes place.
  • the electrical switch 1 1 of FIG. 7 is also a bistable relay. It comprises a coil 43 which - depending on the current direction of a current pulse - attracts or pushes away the movable contact element 13.
  • the coil 43 on the one hand with a Switch 44 and on the other hand connected to a switch 45.
  • the switches 44, 45 can be realized as transistors.
  • the coil 43 via the respective switch 44, 45 either with the reference potential 9 or with a DC voltage - for example, the DC operating voltage U B - are connected.
  • the current direction can be controlled by the coil 43: If the coil 43 is coupled via the switch 45 with the DC operating voltage U B and the switch 45 to the reference potential 9, the current flows in a first direction; however, if the coil 43 is coupled via the switch 44 to the reference potential 9 and via the switch 45 to the DC operating voltage U B , then the current flows in the second direction. If the coil 43 is coupled to the reference potential 9 on both sides, then no current flows.
  • the switch 1 1 according to FIG. 8 substantially corresponds to that according to FIG. 6, wherein the base of the bipolar transistor 41 responsible for closing the movable contour element 13 is coupled via an ohmic resistor 46 to a DC voltage source which provides a DC voltage V.
  • the DC voltage V can also be the DC operating voltage U B or a separate DC voltage.
  • the DC voltage V is provided by the power supply unit 10 (FIGS. 1 and 2). Such a design ensures that the switch 1 1 is automatically closed immediately after pressing the button 18, namely independently of the control device. 3
  • FIG. 14 shows a modification of the circuit arrangement 2 shown in FIG. 2 with a further state detection device 23 and with the decoupling device 12 shown in FIG.
  • an ohmic resistor 27 and a diode 52 are connected in series between the input 22 and the output 24. Furthermore, the output 24 is coupled via a parallel connection of a further ohmic resistor 31 to the reference potential 9.
  • the cathode of the diode 52 is connected to the ohmic resistor 27 and the anode of the diode 52 to the input 22.
  • the ohmic resistors 27 and 31 represent a voltage divider and are designed such that at the output 24, the state signal 26 can not exceed a permissible for the input 25 of the control unit 3 maximum voltage.
  • the diode 52 serves as a "one-way" rectifier circuit, ie that the negative Half-waves of applied to the inputs 5 and 6 AC voltage U v be cut off.
  • the status signal 26 is therefore always a positive electrical voltage U z , which can be easily evaluated by the control unit 3, in particular by a microcontroller.
  • this circuit arrangement has the decoupling device 12 shown in FIG.
  • the diode 34 of the decoupling device 12 again causes no reaction to the status signal 26 in the case of a closed contact element 13 is possible.
  • the position of the switch 20 of the button 18 can be detected by the control device 3 in the case of an open and closed contact element 13.
  • the voltage U z may have the following properties: If the button 18 is not actuated, the input 22 is free of the supply alternating voltage U v . At the output 24 is no voltage. In the non-actuated state of the button 18, the voltage U z is equal to zero. In the actuated state of the button 18, however, is located at the input 22, the AC supply voltage U v and is rectified by the diode 52. The voltage U z thus alternates between zero and an amplitude value, which results from the selection of the resistors 27 and 31, namely for example between zero volts and five volts.
  • the voltage U z changes with the frequency of the supply AC voltage U v - In such a manner, the controller 3 can reliably, clearly and quickly recognize whether the button 18 has been pressed or not.
  • the contact element 13 can, as in the above examples, be actuated via a control part 15, not shown in FIG. 14, which is connected to the control device 3 via control lines 16 and / or 17, not shown, for controlling the control part 15.
  • the power supply unit 10 is designed as a switching power supply. Therefore, a rectifier circuit 53 is provided between the contact 14 and the contact 12b.
  • a rectifier circuit 53 is provided between the contact 14 and the contact 12b.
  • the rectifier circuit 53 may be omitted.
  • Fig. 9 shows an alternative embodiment of the switch 1 1 and a circuit for driving it.
  • the switch 1 1 is also a bistable relay, such as a surge relay.
  • the control part 15 includes a coil 47; by energizing the coil 47 with a current pulse, the switching state of the movable contact element 13 changes.
  • the coil 47 is coupled on the one hand with the DC operating voltage U B or another DC voltage; on the other hand, it is connected to the collector of an NPN bipolar transistor 48.
  • the emitter of the bipolar transistor 48 is connected to the reference potential 9. Its base is connected to the control input 1 1 a of the control part 15.
  • control input 1 1 a of the switch 1 1 via an ohmic resistor 49 and a diode 50 is coupled to the button 18, namely, for example, with that contact element of the probe 18, which is also connected to the state detection device 23.
  • the anode of the diode 15 is coupled to the push button 18 and its cathode to the control input 1 1 a.
  • the control input 1 1 a is also coupled via a capacitor 51 to the reference potential 9.
  • the diode 50, the resistor 49 and the capacitor 51 are all a small capacitor power supply.
  • the detection of the actuation of the button 18 with a closed contact element 13 can be done with the state detection devices 23 shown in FIG. 23 or 24. Since different types of bistable relay are used in terms of their performance, additional, designed for high-power operation relay can be used and indeed parallel to the switch 1 1, an additional switch - for example, a relay - are used, via which at least one electric Consumer of the household appliance 1 is supplied with electrical energy. The activation of the additional switch can be done in an analogous manner, as the control of the switch 1 1. Such an additional switch is then preferably designed for operation with currents up to 16 amps.
  • the control device 3 may also be a plurality of microcontrollers which communicate with each other via an internal communication bus.
  • a first microcontroller may be connected to the state detection device 23 - it can then recognize the instantaneous switching state of the button 18.
  • a second microcontroller can be used to control the switch 1 1.
  • the first and the second microcontroller can exchange data with each other via the communication bus. Both microcontrollers may be coupled to the power supply unit 10.
  • a circuit arrangement 2 is provided with which a clear recognition of the actuation of the button 18 is made possible.
  • the control device 3 can automatically detect whether the button 18 has been actuated by an operator in the switched-on state of the domestic appliance 1 and thus the domestic appliance 1 should be switched off safely.
  • the control device 3 can also switch off the household appliance 1 automatically after completion of an operating process. Such an automatic switch-off is also possible after failure of the supply AC voltage U v .
  • This can detect the control device 3, for example, based on a reduced amplitude of the DC operating voltage U B , when selbige voltage is provided to a capacitor of the power supply unit 10. So a safe switching off the household appliance is also possible in the case of failure of the AC supply voltage U v .
  • an already started operating process can be properly completed even after a prolonged failure of the supply alternating voltage U v .
  • the circuit arrangements described above 2 branch points.
  • the AC supply voltage U v between the reference potential 9 and the contact element 14 can be tapped.
  • the DC operating voltage UB can also serve to supply the consumers or the sensors of the domestic appliance 1.
  • the branching points for the consumers or sensors are preferably incorporated in the circuit arrangement 2 in such a way that opening of the contact element 13 also interrupts the electrical supply of the consumers or sensors.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung 2 zum Betreiben eines Hausgerätes 1, mit: einem Schaltungseingang 4 zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung Uv, einer Steuereinrichtung 3 zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes 1, einer mit der Steuereinrichtung 3 gekoppelten Spannungsversorgungseinheit 10 zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung UB für die Steuereinrichtung 3 aus der Versorgungswechselspannung UV, einem durch eine Bedienperson betätigbaren Taster 18, über welchen die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem Schaltungseingang 4 koppelbar ist, und einem parallel zum Taster 18 geschalteten elektrischen Schalter 11, welcher durch die Steuereinrichtung 3 zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem Schaltungseingang 4 gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand schaltbar ist, wobei die Schaltungsanordnung 2 eine mit dem Taster 18 und der Steuereinrichtung 3 gekoppelte Zustandserfassungseinrichtung 23 umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Schaltzustand des Tasters 18 zu erfassen und ein den Schaltzustand des Tasters 18 wiedergebendes Zustandssignal 26 an die Steuereinrichtung 3 auszugeben, wobei die Steuereinrichtung 3 dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Zustandssignal 26 den elektrischen Schalter 11 zu schalten, und die Zustandserfassungseinrichtung 23 mittels einer zwischen dem elektrischen Schalter 11 und der Zustandserfassungseinrichtung 23 geschalteten Entkopplungseinrichtung 12 zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter 11 elektrisch entkoppelt.

Description

Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes und entsprechendes Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes. Sie umfasst einen Schaltungseingang zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung, eine Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes, wie auch eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit - zum Beispiel ein Netzteil - zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung, nämlich aus der Versorgungswechselspannung. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem einen durch eine Bedienperson betätigbaren Taster, über welchen die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt werden kann. Die Schaltungsanordnung umfasst auch einen parallel zum Taster geschalteten elektrischen Schalter. Dieser kann durch die Steuereinrichtung zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit über diesen Schalter mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand geschaltet werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes.
Solche Schaltungsanordnungen und Verfahren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt, nämlich beispielsweise aus den Druckschriften WO 2009/071412 A1 und DE 10 2007 058 380 A1 . Erstere Druckschrift beschreibt eine elektronische Schaltung mit einem Taster, mit dessen Hilfe eine Bedienperson das Hausgerät einschalten kann. Über den Taster wird eine Spule eines Stromstoßrelais bestromt, so dass ein Netzteil über selbiges Relais nach Betätigen des Tasters mit einem Schaltungseingang und somit mit einem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt wird. Das Relais kann durch eine Steuereinrichtung wieder geöffnet werden, und zwar durch Ansteuerung eines parallel zum Taster geschalteten Triacs. Es ist somit einerseits gewährleistet, dass das Hausgerät nach Beendigung eines Betriebsprozesses durch die Steuereinrichtung ausgeschaltet werden kann und somit keine elektrische Energie mehr aufnehmen kann; andererseits kann durch Einsatz eines bistabilen Relais ein bereits begonnener Betriebsprozess nach Ausfall und Wiederkehr der Netzspannung ordnungsgemäß abgeschlossen werden. Im Gegenstand gemäß Druckschrift DE 10 2007 058 380 A1 wird das Netzteil sogar über zwei separate elektrische Schalter mit elektrischer Energie versorgt, die nach Betätigen des Tasters angesteuert und geschlossen werden, nämlich durch eine Steuereinrichtung. Einer der elektrischen Schalter ist ein bistabiles Relais und dient außerdem zur Verriegelung einer Tür des Hausgerätes. Der andere Schalter ist ein monostabiles Relais, welches durch die Steuereinrichtung unmittelbar nach Betätigen des Tasters geschlossen wird. Beide Schalter können nach Abschluss eines Betriebsprozesses des Hausgerätes geöffnet werden, und das Hausgerät verbraucht keine elektrische Energie. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie die Funktionalität einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik erweitert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung wie auch durch ein Hausgerät sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gemäß jeder der Kategorien Schaltungsanordnung, Hausgerät und Verfahren entsprechen vorteilhafte Ausführungen gemäß der jeweils anderen Kategorien, und dies auch dann, wenn dies hierin nicht explizit erwähnt ist.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes umfasst einen Schaltungseingang zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung, eine Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes, eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung aus der Versorgungswechselspannung, einen durch eine Bedienperson betätigbaren Taster, über welchen die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang koppelbar ist, und einen parallel zum Taster geschalteten elektrischen Schalter, welcher durch die Steuereinrichtung zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand schaltbar ist. Die Schaltungsanordnung umfasst eine mit dem Taster und der Steuereinrichtung gekoppelte Zustandserfassungseinrichtung, die einen Schaltzustand des Tasters erfasst und ein diesen Schaltzustand wiedergebendes Zustandssignal an die Steuereinrichtung ausgibt. Die Steuereinrichtung kann den elektrischen Schalter abhängig von dem Zustandssignal schalten. Ferner ist eine Entkopplungseinrichtung zwischen dem elektrischen Schalter und der Zustandserfassungseinrichtung geschaltet. Eine solche Entkopplungseinrichtung kann dazu dienen, die Zustandserfassungseinrichtung zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter elektrisch zu entkoppeln.
Für eine vollständige elektrische Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung von dem elektrischen Schalter kann bevorzugt die Entkopplungseinrichtung eine Diode aufweisen, deren Kathode mit dem elektrischen Schalter und deren Anode mit der Zustandserfassungseinrichtung gekoppelt ist. Ergänzend oder alternativ kann die Entkopplungseinrichtung einen Ohmschen Widerstand aufweisen.
Die Funktionalität der Schaltungsanordnung im Vergleich zum Stand der Technik wird somit durch eine von der Spannungsversorgungseinheit separate Zustandserfassungseinrichtung verbessert, welche den jeweils augenblicklichen Schaltzustand des Tasters detektiert und ein Zustandssignal an die Steuereinrichtung ausgibt. Dieses Zustandssignal charakterisiert den Schaltzustand des Tasters. Es wird ferner durch die Entkopplungseinrichtung sichergestellt, dass - wenn der elektrische Schalter geschlossen ist - die Zustandserfassungseinrichtung von dem elektrischen Versorgungsnetz zumindest teilweise elektrisch entkoppelt ist und das Zustandssignal somit nicht verfälscht wird. Es sind somit eine eindeutige Detektion des augenblicklichen Schaltzustands des Tasters und eine eindeutige Erkennung einer Betätigung des Tasters möglich.
Eine Bedienperson kann somit den Taster betätigen, um das Hausgerät auszuschalten. Die Steuereinrichtung erhält dann quasi einen Ausschaltbefehl und kann die elektrischen Verbraucher, wie auch andere Komponenten des Hausgerätes in einen sicheren Zustand bringen und anschließend den elektrischen Schalter öffnen, um das Hausgerät vom elektrischen Versorgungsnetz zu trennen. Das Ausschalten des Hausgerätes erfolgt somit - anders als im Gegenstand gemäß Druckschrift WO 2009/071412 A1 - über die Steuereinrichtung; der elektrische Schalter kann nicht unabhängig von der Steuereinrichtung geöffnet werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Hausgerätes. Die Steuereinrichtung kann nämlich die Komponenten des Hausgerätes in einen sicheren Zustand bringen bzw. ordnungsgemäß ausschalten, bevor sie sich selbst und das gesamte Hausgerät von dem Versorgungsnetz trennt.
Als Zustandssignal kann die Zustandserfassungseinrichtung eine elektrische Spannung bereitstellen und an die Steuereinrichtung ausgeben. Die elektrische Spannung kann in einem offenen Schaltzustand des Tasters zumindest eine erste Eigenschaft und in einem geschlossenen, also betätigten Schaltzustand des Tasters zumindest eine zweite Eigenschaft aufweisen. Eine Eigenschaft kann hier beispielsweise ein Amplitudenwert oder ein Frequenzwert sein. Die Zustandserfassungseinrichtung kann mit einem elektrischen Kontaktelement des Tasters gekoppelt sein; dann ist die Zustandserfassungseinrichtung im geschlossenen Schaltzustand des Tasters mit dem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt, nämlich über den Taster. Die Zustandserfassungseinrichtung kann auch mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt sein, insbesondere mit einer durch die Spannungsversorgungseinheit bereitgestellten Gleichspannung, also zum Beispiel der Betriebsgleichspannung. Die Zustandserfassungseinrichtung kann passive und/oder aktive elektronische Bauelemente beinhalten. Sie kann beispielsweise zumindest eine Diode und/oder zumindest einen Transformator und/oder zumindest einen Optokoppler und/oder zumindest einen Ohmschen Widerstand aufweisen. In einer Verwirklichung der Erfindung kann die Zustandserfassungseinrichtung beispielsweise einen Ohmschen Widerstand oder eine Reihe von Widerständen umfassen, die einerseits mit einem elektrischen Kontaktelement des Tasters und andererseits mit einem Erfassungseingang der Steuereinrichtung verbunden sind. Der Erfassungseingang kann außerdem über eine Parallelschaltung aus einem Ohmschen Widerstand und einer ersten Diode mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt sein. Hier können die Kathode der ersten Diode mit der Gleichspannungsquelle und ihre Anode mit dem Erfassungseingang gekoppelt sein. Der Erfassungseingang kann auch über eine Parallelschaltung zu einem Ohmschen Widerstand und einer zweiten Diode mit einem Bezugspotential gekoppelt sein, wobei bevorzugt die Kathode der zweiten Diode mit dem Erfassungseingang und ihrer Anode mit dem Bezugspotential gekoppelt sind. Bei einer solchen Ausgestaltung der Zustandserfassungseinrichtung liegt im offenen Schaltzustand des Tasters an dem Erfassungseingang der Steuereinrichtung ein Bruchteil der durch die Gleichspannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung an, nämlich beispielsweise zwei Volt, drei Volt, vier Volt oder fünf Volt. Im geschlossenen Schaltzustand des Tasters überlagert sich die Gleichspannung der Gleichspannungsfälle mit einem Bruchteil der Versorgungswechselspannung (Netzspannung) und es liegt an dem Erfassungseingang der Steuereinrichtung eine pulsierende elektrische Spannung an. Diese wechselt zwischen zwei Amplitudenwerten, nämlich mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung. Zum Beispiel kann diese Spannung zwischen einem ersten Amplitudenwert von 2 Volt und einem zweiten Amplitudenwert von 5 Volt wechseln.
Durch Bereitstellen einer elektrischen Spannung als Zustandssignal, welche zumindest eine erste und eine zweite Eigenschaft aufweist, kann die Steuereinrichtung eindeutig und ohne viel Rechenaufwand erkennen, in welchem Schaltzustand sich der Taster augenblicklich befindet. Ändert sich die Eigenschaft der elektrischen Spannung, so kann dies unmittelbar am Erfassungseingang der Steuereinrichtung detektiert werden und die Steuereinrichtung kann den elektrischen Schalter schließen oder öffnen.
Nach Erkennen einer Betätigung des Tasters anhand des Zustandssignals kann die Steuereinrichtung den Schaltzustand des elektrischen Schalters wechseln. Insbesondere kann die Steuereinrichtung nach Erkennen einer Betätigung des Tasters im leitenden Schaltzustand des elektrischen Schalters selbigen Schalter in den elektrisch sperrenden Schaltzustand schalten. Somit ist ein Ausschalten des Hausgerätes mithilfe des Tasters ermöglicht. Bevor die Steuereinrichtung den elektrischen Schalter öffnet, kann sie zumindest einen elektrischen Verbraucher des Hausgerätes ordnungsgemäß ausschalten und somit in einen sicheren Zustand bringen. Wie bereits ausgeführt, werden somit fehlerhafte Zustände von Komponenten des Hausgerätes vermieden.
In einer Ausführungsform öffnet die Steuereinrichtung den elektrischen Schalter nach Abschließen eines Betriebsprozesses des Hausgerätes. Es gelingt somit, den Energieverbrauch des Hausgerätes insgesamt auf ein Minimum zu reduzieren. Das Hausgerät nimmt nämlich nach Abschließen eines Betriebsprozesses keine elektrische Energie mehr auf.
Der elektrische Schalter, mit dessen Hilfe der Taster überbrückt werden kann, ist bevorzugt ein bistabiles Relais, also beispielsweise ein Stromstoßrelais, eine Haftrelais oder ein ähnliches Relais. Also ist der elektrische Schalter vorzugsweise ein solcher Schalter, welcher zwei mechanisch stabile Schaltzustände aufweist. Er kann somit den leitenden bzw. sperrenden Schaltzustand aufrecht erhalten, nämlich ohne eine kontinuierliche Ansteuerung durch die Steuereinrichtung. Der elektrische Schalter ist bevorzugt durch Beaufschlagen mit einem Stormimpuls zwischen dem leitenden und dem sperrenden Schaltzustand schaltbar. Durch Einsatz eines bistabilen Relais gelingt es, einen bereits begonnen Betriebsprozess des Hausgerätes auch nach einem solchen Stromausfall ordnungsgemäß abzuschließen, welcher eine relativ lange Zeitdauer andauert. In einer alternativen Ausführungsform ist der elektrische Schalter ein monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter. Bei dieser Ausführungsform verbleibt der elektrische Schalter in seinem elektrisch leitenden Schaltzustand nur während der Ansteuerung bzw. der Energiezuführung von Seiten der Steuereinrichtung. Die Schaltungsanordnung kann einen mit dem elektrischen Schalter gekoppelten elektrischen Energiespeicher aufweisen. Dann kann der elektrische Schalter zum Aufrechterhalten des leitenden Schaltzustands mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden, nämlich insbesondere dann, wenn die Versorgungswechselspannung (Netzspannung) für eine relativ kurze Zeitdauer ausfällt. Diese Ausführungsform erweist sich insbesondere bei der Ausführungsform als besonders vorteilhaft, in welcher der elektrische Schalte ein einfaches, also monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter ist. Fällt die Versorgungswechselspannung und somit auch die Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung für eine verhältnismäßig kurze Zeitdauer aus, so nimmt der elektrische Schalter zum Aufrechterhalten seines leitenden Schaltzustands die im Energiespeicher gespeicherte Energie auf. Der Einsatz eines Energiespeichers ermöglicht auch - insbesondere bei einem monostabilen Relais oder einem Halbleiterschalter - ein sicheres Ausschalten des Hausgerätes im Falle eines längeren Netzausfalls und zwar kann die Steuereinrichtung nach Erkennen des Ausfalls der Versorgungswechselspannung die Komponente des Hausgerätes ordnungsgemäß ausschalten. Anschließend kann sich auch den elektrischen Schalter öffnen, nämlich insbesondere durch Entladen des Energiespeichers. Dies kann zum Beispiel durch Kurzschließen des Energiespeichers gegen ein Bezugspotential erreicht werden. Auch die Steuereinrichtung kann nämlich mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher und/oder mit Energie aus einem weiteren Energiespeicher, zum Beispiel ein Zwischenkreiskondensator, nach Ausfall der Versorgungswechselspannung versorgt werden.
Der elektrische Schalter, nämlich sein Steuereingang - kann mit der Spannungsversorgungseinheit und/oder mit dem Taster gekoppelt sein. Dann wird bei Betätigen des Tasters durch eine Bedienperson der elektrische Schalter quasi automatisch geschlossen. Somit erfolgt das Schließen des elektrischen Schalters unabhängig von der Steuereinrichtung, die Steuereinrichtung muss nicht „angelaufen" sein, damit der elektrische Schalter geschlossen wird. Der elektrische Schalter wird somit deutlich schneller als mithilfe der Steuereinrichtung in seinen elektrisch leitenden Schaltzustand geschaltet. Der Steuereingang des elektrischen Schalters kann beispielsweise mit demjenigen Ausgang der Spannungsversorgungseinheit gekoppelt sein, an welchem die Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung oder eine weitere Gleichspannung bereitgestellt wird. Ergänzend oder alternativ kann der Steuereingang des Schalters mit dem Taster gekoppelt sein, nämlich insbesondere über ein Netzteil. Ein solches Netzteil kann beispielsweise einen Gleichrichter - insbesondere eine Gleichrichtungsdiode - und/oder zumindest einen Ohmschen Widerstand und/oder zumindest einen Kondensator aufweisen. Ein erfindungsgemäßes Hausgerät umfasst eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung oder eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Schaltungsanordnung.
Unter einem Hausgerät wird ein Gerät verstanden, das zur Haushaltsführung eingesetzt wird. Das kann ein Haushaltsgroßgerät sein, wie beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, eine Geschirrspülmaschine, ein Gargerät, eine Dunstabzugshaube, ein Kältegerät, eine Kühlgefrier-Kombination oder ein Klimagerät. Das kann aber auch ein Haushaltskleingerät sein, wie beispielsweise ein Kaffee-Vollautomat oder eine Küchenmaschine. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes mit einer Schaltungsanordnung werden Betriebsprozesse des Hausgerätes durch eine Steuereinrichtung gesteuert. Es wird eine Versorgungswechselspannung an ein einen Schaltungseingang der Schaltungsanordnung angelegt. Eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit wird mit dem Schaltungseingang über einen Taster gekoppelt. Die Spannungsversorgungseinheit stellt eine Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung aus der Versorgungswechselspannung bereit. Es wird ein parallel zum Taster geschalteter elektrischer Schalter zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand durch die Steuereinrichtung geschaltet. Ein Schaltzustand des Tasters wird mittels einer mit dem Taster und der Steuereinrichtung gekoppelten Zustandserfassungseinrichtung erfasst, und den Schaltzustand des Tasters wiedergebenden Zustandssignal wird durch die Zustandserfassungseinrichtung an die Steuereinrichtung ausgegeben. Die Steuereinrichtung schaltet den elektrischen Schalter abhängig von dem Zustandsignal. Ferner wird die Zustandserfassungseinrichtung mittels einer zwischen dem elektrischen Schalter und der Zustandserfassungseinrichtung geschalteten Entkopplungseinrichtung zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter elektrisch entkoppelt. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Hausgerät und das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsformen, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Hausgerät mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Hausgerät mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 bis 8 in schematischer Darstellung jeweils ein Beispiel für ein Steuerungsteil eines elektrischen Schalters der Schaltungsanordnung;
Fig. 9 in schematischer Darstellung eine weiteres Beispiel für ein Steuerungsteil eines elektrischen Schalters der Schaltungsanordnung;
Fig. 10 bis 12 in schematischer Darstellung jeweils ein Beispiel für eine
Entkopplungseinrichtung der Schaltungsanordnung;
Fig. 13 in schematischer Darstellung eine Zustandserkennungseinrichtung der
Schaltungsanordnung;
Fig. 14 in schematischer Darstellung eine Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer weiteren
Zustandserkennungseinrichtung.
Ein in Fig. 1 gezeigtes Hausgerät 1 umfasst eine Schaltungsanordnung 2. Die Schaltungsanordnung 2 dient zum Betreiben eines Hausgeräts 1. Sie umfasst eine Steuereinrichtung 3, die zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes 1 dient. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung die Betriebsprozesse gemäß abgelegten Betriebsprogrammen steuern. Bei der Steuerung der Betriebsprozesse steuert die Steuereinrichtung 3 zumindest einen elektrischen Verbraucher des Hausgerätes 1 an. Die Steuereinrichtung 3 kann einen Mikrocontroller und/oder einen digitalen Signalprozessor und/oder einen Speicher beinhalten.
Die Schaltungsanordnung 2 umfasst einen Schaltungseingang 4 mit einem ersten Eingangsanschluss 5 und einem zweiten Eingangsanschluss 6. Zwischen den Eingangsanschlüssen 5, 6 kann eine Versorgungswechselspannung Uv angelegt werden. Die Versorgungswechselspannung Uv ist die Netzspannung eines externen elektrischen Versorgungsnetzes. Der Schaltungseingang 4 kann mit dem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt werden, nämlich über einen Netzfilter sowie ein Kabel. Der erste Eingangseinschluss 5 ist mit einem Phasenleiter 7 verbunden, und der zweite Eingangsanschluss 6 ist mit einem Neutralleiter 8 (Null-Leiter) verbunden.
Die Steuereinrichtung 3 liegt dagegen an einem Bezugspotential 9 an, welches von dem Schaltungseingang 4 galvanisch getrennt ist. Das Bezugspotential 9 ist somit ein von dem am Neutralleiter 8 bereitgestellten Potential unterschiedliches elektrisches Potential.
Die Schaltungsanordnung 2 umfasst eine Spannungsversorgungseinheit 10, welche ein Netzteil umfassen kann. Sie kann beispielsweise ein Schaltnetzteil und/oder ein Kodensatornetzteil aufweisen. Die Spannungsversorgungseinheit 10 dient dazu, aus der Versorgungswechselspannung Uv eine Betriebsgleichspannung UB bereitzustellen, nämlich gegenüber dem Bezugspotential 9. Die Amplitude der Betriebsgleichspannung UB kann beispielsweise in einem Wertebereich von 2 Volt bis 9 Volt liegen. Sie kann beispielsweise 5 Volt betragen.
Die Spannungsversorgungseinheit 10 ist mit dem Neutralleiter 8 verbunden. Zusätzlich kann die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden, nämlich über einen elektrischen Schalter 1 1. Zwischen dem elektrischen Schalter 1 1 und der Spannungsversorgungseinheit 10 ist in dem Phasenleiter 7 eine Entkopplungseinrichtung 12 integriert.
Prinzipiell kann der elektrische Schalter 1 1 ein Halbleiterschalter sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Schalter 1 1 ein Relais, also zum Beispiel ein bistabiles Relais oder ein einfaches monostabiles Relais. Der Schalter 1 1 umfasst zwei Kontaktelemente, nämlich ein bewegliches Kontaktelement 13, wie auch ein ortsfestes Kontaktelement 14. Wird das bewegliche Kontaktelement 13 in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14 gebracht, so wird eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluss 5 und der Spannungsversorgungseinheit 10 hergestellt. Der elektrischen Schalter 1 1 umfasst außerdem ein Steuerungsteil 15, welches im Ausführungsbeispiel über eine erste Steuerleitung 16 und eine zweite Steuerleitung 17 mit jeweils einem Steuerausgang der Steuereinrichtung 3 gekoppelt ist. Über die Steuerleitungen 16, 17 kann die Steuereinrichtung 3 den elektrischen Schalter 1 1 ansteuern. Die Schaltungsanordnung 2 weist auch einen Taster 18 auf, welcher durch eine Bedienperson des Hausgeräts 1 betätigt werden kann. Der Taster 18 umfasst ein Bedienelement 19, wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zwei elektrische Schalter 20, 21 . Wird das Bedienelement 19 durch eine Bedienperson betätigt, so werden die Schalter 20, 21 für die Zeitdauer der Betätigung geschlossen. Die Schalter 20, 21 verbleiben also im geschlossenen Schaltzustand während der Betätigung des Bedienelements 19. Über den Schalter 21 kann die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden, nämlich über die Entkopplungseinrichtung 12. Der Schalter 21 ist nämlich einerseits mit dem ersten Eingangsanschluss 5 und andererseits über die Entkopplungseinrichtung 12 mit der Spannungsversorgungseinheit 10 verbunden.
Über den Schalter 20 kann der erste Eingangsanschluss 12 mit einem Eingang 22 einer Zustandserfassungseinrichtung 23 gekoppelt werden. Ein Ausgang 24 der Zustandserfassungseinrichtung 23 ist mit einem Erfassungseingang 25 der Steuereinrichtung 3 verbunden.
Die Zustandserfassungseinrichtung 23 hat die Funktionen der Erfassung eines Schaltzustands des Tasters 18. Und zwar ist der Eingang 22 über die Schalter 20 des Tasters 18 mit dem Schaltungseingang 4 koppelbar. Wird somit der Taster 18 betätigt, so liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung Uv an. Die Zustandserfassungseinrichtung 23 wandelt diese Versorgungswechselspannung Uv in ein Zustandssignal 26 um und gibt das Zustandssignal 26 an die Steuereinrichtung 3 aus, nämlich an ihren Erfassungseingang 25. Das Zustandssignal 26 kann beispielsweise unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, je nach dem, ob der Taster 18 momentan betätigt ist oder nicht. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18, also im offenen Zustand des Schalters 20 kann das Zustandssignal 26 eine erste Eigenschaft aufweisen, wie zum Beispiel einen ersten Amplitudenwert und/oder einen ersten Frequenzwert. Im betätigten Zustand des Tasters 18 kann das Zustandssignal 26 zumindest eine zweite Eigenschaft aufweisen, wie beispielsweise einen zweiten Amplitudenwert und/oder einen zweiten Frequenzwert.
Anhand des Zustandsignals 26 kann die Steuereinrichtung 3 erkennen, ob eine Betätigung des Tasters 18 vorliegt oder nicht. Wird der Taster 18 im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts 1 - also wenn der elektrische Schalter 1 1 geöffnet ist - betätigt, so schließt die Steuereinrichtung 3 den elektrischen Schalter 1 1. Dieser überbrückt den Taster 18, welcher durch die Bedienperson losgelassen werden kann. Die Spannungsversorgungseinheit 10 erzeugt die Betriebsgleichspannung UB und das Hausgerät 1 ist eingeschaltet. Die Steuereinrichtung 3 kann die Betriebsprozesse des Hausgerätes 1 steuern. Nach Abschluss eines Betriebsprozesses findet die Steuereinrichtung 3 den Schalter 1 1 , sodass die Spannungsversorgungseinheit 10 von dem Schaltungseingang 4 entkoppelt wird. Das Hausgerät 1 wird ausgeschaltet. Wird der Taster 18 im eingeschalteten Zustand des Hausgerätes 1 - also wenn der Schalter 1 1 geschlossen ist - betätigt, so erfasst die Steuereinrichtung 3 selbige Betätigung. Nach Erkennen der Betätigung bringt die Steuereinrichtung 3 alle elektrischen Verbraucher des Hausgerätes 1 in einen sicheren Zustand; die elektrischen Verbraucher werden nämlich ordnungsgemäß abgeschaltet. Die Steuereinrichtung 3 öffnet dann den elektrischen Schalter 1 1 , und das Hausgerät 1 wird ausgeschaltet.
In Fig. 13 ist ein Beispiel für die Zustandserfassungseinrichtung 23 dargestellt. Zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 ist eine Reihe von Widerständen 27 geschaltet, nämlich beispielsweise eine Reihe von drei Ohmschen Widerständen 27. Der Ausgang 24 ist außerdem über eine Parallelschaltung aus einem Ohmschen Widerstand 28 und einer Diode 29 mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt. Im Beispiel ist dies die Spannungsversorgungseinheit 10, sodass der Ausgang 24 über die genannte Parallelschaltung mit der Betriebsgleichspannung UB gekoppelt ist. Andererseits ist der Ausgang 24 über eine Parallelschaltung aus einer zweiten Diode 30 und einem weiteren Ohmschen Widerstand 31 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Kathode der ersten Diode 29 ist mit der Gleichspannungsquelle und die Anode der ersten Diode 29 mit dem Ausgang 24 verbunden; die Kathode der zweiten Dioden 30 ist mit dem Ausgang 24 und ihre Anode mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Das Zustandssignal 26 ist im Beispiel eine elektrische Spannung Uz. Die Spannung Uz kann folgende Eigenschaften aufweisen: Ist der Taster 18 nicht betätigt, so ist der Eingang 22 frei von der Versorgungswechselspannung Uv- An dem Ausgang 24 liegt ein Bruchteil der Betriebsgleichspannung UB an. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Amplitude der Spannung Uz gleich einem Bruchteil der Amplitude der Betriebsgleichspannung UB und kann beispielsweise zwei Volt oder drei Volt betragen. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Spannung Uz eine Gleichspannung. Im betätigten Zustand des Tasters 18 hingegen liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung Uv an, und ein Bruchteil davon überlagert sich mit der Betriebsgleichspannung UB. Die Spannung Uz wechselt somit zwischen einem ersten und einem zweiten Amplitudenwert, nämlich beispielsweise zwischen zwei Volt und fünf Volt. Die Spannung Uz wechselt dabei mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung Uv- Auf eine solche Art und Weise kann die Steuereinrichtung 3 zuverlässig, eindeutig und rasch erkennen, ob der Taster 18 betätigt wurde oder nicht. Die Erkennung kann sowohl bei einem offenen wie auch geschlossenen Schalter 1 1 , da am Eingang 22 nur bei gedrücktem Taster 18 über das dann geschlossene Kontaktelement 20 ein Signal anliegt, d.h. es gibt keine Rückwirkungen auf dieses Signal, wenn das Kontaktelement 13 geschlossen ist.
In Fig. 2 ist das Hausgerät 1 mit der Schaltungsanordnung 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2 entspricht im Wesentlichen der gemäß Fig. 1 - es wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen. Die Schaltungsanordnung 2 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 32, welcher funktional eingesetzt werden kann. Der Energiespeicher 32 kann beispielsweise einen Kondensator umfassen, welcher zwischen der Steuerleitung 16 und dem Bezugspotential 9 geschaltet ist. Also ist der Energiespeicher 32 mit dem Schalter 1 1 gekoppelt. Außerdem umfasst die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2 eine Verzweigungseinheit 33, die zwischen dem Energiespeicher 32 und der Steuereinrichtung 3 geschaltet und zusätzlich mit der Spannungsversorgungseinheit 10 gekoppelt ist. Die Verzweigungseinheit 33 kann beispielsweise an einen Schaltungsknoten beinhalten, welcher die Steuereinrichtung 3, den Energiespeicher 32 sowie die Spannungsversorgungseinheit 10 miteinander verbindet. Die Verzweigungseinheit 33 greift also die Betriebsgleichspannung UB ab.
Im Beispiel gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Schalter 1 1 und der Steuereinrichtung 3 eine einzige Steuerleitung 16 vorgesehen.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Taster 18 einen einzigen Schalter 20 umfasst, über welchen sowohl die Zustandserkennungseinrichtung 23, als auch die Entkopplungseinrichtung 12 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden können. Dazu ist die Entkopplungseinrichtung 12 direkt mit dem Eingang 22 der Zustanderkennungseinrichtung 23 verbunden.
Die in Bezug auf Fig. 1 genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in Bezug auf Fig. 2 genannten Merkmale und Merkmalskombinationen können beliebig miteinander kombiniert werden.
Durch Einsatz des Energiespeichers 32 kann der Schalter 1 1 auch dann im geschlossenen Schaltzustand gehalten werden, wenn die Versorgungswechselspannung Uv ausfällt. Mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 32 kann der geschlossene Zustand des Schalters 1 1 für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten werden. Dies erweist sich insbesondere bei einem monostabilen Relais sowie bei einem Halbleiterschalter als besonders hilfreich. Mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 32 kann gegebenenfalls auch die Steuereinrichtung 3 versorgt werden, nämlich nach einem Ausfall der Versorgungswechselspannung Uv- Zu diesem Zwecke kann aber auch ein weiterer Speicher eingesetzt werden.
Durch das Abgreifen der Betriebsgleichspannung UB oder einer anderen Gleichspannung durch die Verzweigungseinheit 33 kann der elektrische Schalter 1 1 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 in seinen elektrisch leitenden Schaltzustand verbracht werden. Dies geschieht dann unabhängig von der Steuereinrichtung 3. Nach Betätigen des Tasters 18 greift die Verzweigungseinheit 33 nämlich die Betriebsgleichspannung UB oder die andere Gleichspannung an der Spannungsversorgungseinheit 10 und das Steuerungsteil 15 des Schalters 1 1 wird bestromt ohne dass es einer Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 3 bedarf. Somit wird der Schalter 1 1 deutlich schneller geschlossen als ohne die Verbindung zu der Spannungsversorgungseinheit 10.
Die Schaltungsanordnung 2 gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführung kann auch ohne Energiespeicher 32 und der Verzweigungseinrichtung 33 ausgeführt sein. In diesem Fall wird das Steuerungsteil 15 des Schalters 1 1 durch die Steuereinrichtung 3 angesteuert.
In den Fig. 10 bis 12 ist jeweils ein Beispiel für die Entkopplungseinrichtung 12 gezeigt. Sie umfasst einen ersten Anschluss 12a, welcher mit dem Taster 18 verbunden ist, einen zweiten Anschluss 12b, welcher mit dem Schalter 1 1 verbunden ist, sowie einen dritten Anschluss 12c, welcher mit der Spannungsversorgungseinheit 10 verbunden ist. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, kann die Entkopplungseinrichtung 12 eine Diode 34 umfassen, deren Anode mit dem ersten Anschluss 12a und deren Kathode mit den Anschlüssen 12b, 12c verbunden ist. Im Beispiel gemäß Fig. 12 umfasst die Entkopplungseinrichtung 12 zusätzlich eine weitere Diode 35, deren Anode mit dem zweiten Anschluss 12b und deren Kathode mit dem Kathode der Diode 34 und dem dritten Anschluss 12c verbunden ist. Im Beispiel gemäß Fig. 1 1 ist die Diode 34 durch einen Ohmschen Widerstand und/oder einen NTC (Negative Temperature Coefficient) und/oder einen PTC (Positive Temperature Coefficient) 36 ersetzt. Eine solche Ausgestaltung der Entkopplungseinrichtung 12, wie sie in den Fig. 10 bis 12 dargestellt ist, ermöglicht eine elektrische Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung 23 von dem Schalter 1 1. Somit beeinträchtigt die Versorgungswechselspannung Uv im geschlossenen Zustand des Schalters 1 1 das Zustandssignal 26 nicht, sodass eine Betätigung des Tasters 18 eindeutig erkannt werden kann. Dies gilt insbesondere für die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2, bei welcher die Entkopplungseinrichtung 12 direkt mit dem Eingang 22 der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden ist. Bei der Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 1 übernimmt auch der Schalter 21 des Tasters 18 die Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung 23 von dem Schalter 1 1. Die Entkopplungseinrichtung 12 gemäß den Fig. 1 1 und 12, nämlich mit der Diode 35, dient auch zum Gleichrichten der Versorgungswechselspannung Uv .
In den Fig. 3 bis 8 sind Beispiele für das Steuerungsteil 15 des Schalters 1 1 gezeigt. Wie bereits ausgeführt, kann der Schalter 1 1 ein bistabiles Relais, ein einfaches monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter sein. Fig. 3 zeigt ein Steuerungsteil 15, wie es bei der Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann. In diesem Beispiel ist der Schalter 1 1 ein bistabiles Relais, d.h. er weist zwei mechanisch stabile Schaltzustände auf. Das Steuerungsteil 15 umfasst eine erste Spule 37 sowie eine zweite Spule 38. Die erste Spule 37 ist über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden; andererseits ist die ersten Spule 37 mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Die zweite Spule 38 ist einerseits mit der Steuereinrichtung 3 verbunden, nämlich über die zweite Steuerleitung 17; andererseits ist sie mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Durch Beaufschlagen der ersten Spule 37 mit einem Stromimpuls kann der Schalter 1 1 geschlossen werden, und das bewegliche Kontaktelement 13 tritt in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14. Durch Beaufschlagen der zweiten Spule 38 mit einem Stromimpuls wird der Schalter 1 1 geöffnet.
Im Beispiel gemäß Fig. 4 ist der elektrische Schalter 1 1 ein bistabiles Stromstoßrelais. Das Steuerungsteil 15 beinhaltet eine einzige Spule 39, welche einerseits über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 und andererseits mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt ist. Durch Beaufschlagen der Spule 39 mit einem Stromimpuls kann der Schalter 1 1 zwischen dem geschlossenen und dem offenen Schaltzustand geschaltet werden.
Im Beispiel gemäß Fig. 5 beinhaltet das Steuerungsteil 15 eine einzige Spule 40. Hier ist der Schalter 1 1 ein einfaches monostabiles Relais. Das bewegliche Kontaktelement 13 ist somit nur dann in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14, wenn über die Spule 40 elektrischer Strom fließt. Die Spule 40 wird somit mithilfe der Steuereinrichtung 3 zum Aufrechterhalten des geschlossenen Schaltzustands des Schalters 1 1 kontinuierlich bestromt. Gerade bei dieser Ausführungsform zeigt sich der Einsatz des Energiespeichers 32 (Fig. 2) als besonders vorteilhaft. Über die Spule 40 fließt nämlich auch dann elektrischer Strom, wenn die Versorgungswechselspannung Uv für eine kurze Zeitdauer ausfällt. Der geschlossene Schaltzustand des Schalters 1 1 kann somit aufrechterhalten werden.
Das Steuerungsteil 15 gemäß Fig. 6 entspricht im Wesentlichen dem gemäß Fig. 3. Der Schalter 1 1 ist ein bistabiles Relais mit zwei Spulen 37, 38. Die Spulen 37, 38 sind hier einerseits mit der Betriebsgleichspannung UB und andererseits jeweils mit dem Kollektor eines NPN-Bipolartransistors 41 , 42 gekoppelt. Die jeweiligen Emitters der Bipolartransistoren 41 , 42 sind mit den Bezugspotentialen 9 verbunden. Die Basis des Bipolartransistors 41 ist über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 gekoppelt, und die Basis des Bipolartransistors 42 ist über die Steuerleitung 17 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden. Also erfolgt die Ansteuerung des Schalters 1 1 mithilfe der Bipolartransistoren 41 , 42.
Der elektrische Schalter 1 1 gemäß Fig. 7 ist ebenfalls ein bistabiles Relais. Er umfasst eine Spule 43, die - je nach Stromrichtung eines Stromimpulses - das bewegliche Kontaktelement 13 anzieht oder wegdrückt. Dazu ist die Spule 43 einerseits mit einem Schalter 44 und andererseits mit einem Schalter 45 verbunden. Die Schalter 44, 45 können als Transistoren realisiert werden. Auf beiden Seiten kann die Spule 43 über den jeweiligen Schalter 44, 45 entweder mit dem Bezugspotential 9 oder mit einer Gleichspannung - zum Beispiel der Betriebsgleichspannung UB - verbunden werden. Somit kann die Stromrichtung durch die Spule 43 gesteuert werden: Ist die Spule 43 über den Schalter 45 mit der Betriebsgleichspannung UB und über den Schalter 45 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt, so fließt der Strom in eine erste Richtung; ist die Spule 43 hingegen über den Schalter 44 mit dem Bezugspotential 9 und über den Schalter 45 mit der Betriebsgleichspannung UB gekoppelt, so fließt der Strom in die zweite Richtung. Ist die Spule 43 auf beiden Seiten mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt, so fließt kein Strom.
Der Schalter 1 1 gemäß Fig. 8 entspricht im Wesentlichen dem gemäß Fig. 6, wobei die Basis des für das Schließen des beweglichen Konturelements 13 zuständigen Bipolar- Transistors 41 über einen Ohmschen Widerstand 46 mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist, die eine Gleichspannung V bereitstellt. Die Gleichspannung V kann auch die Betriebsgleichspannung UB oder eine davon separate Gleichspannung sein. Die Gleichspannung V wird durch die Spannungsversorgungseinheit 10 (Fig. 1 und 2) bereitgestellt. Eine solche Ausgestaltung sorgt dafür, dass der Schalter 1 1 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 automatisch geschlossen wird, nämlich unabhängig von der Steuereinrichtung 3.
In Fig. 14 ist eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung 2 mit einer weiteren Zustandserfassungseinrichtung 23 und mit der in Fig. 10 gezeigten Entkoppeleinrichtung 12 dargestellt.
Bei der Zustandserfassungseinrichtung 23 dieser Abwandlung ist zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 ein Ohmscher Widerstand 27 und eine Diode 52 in Reihe geschaltet. Ferner ist der Ausgang 24 über eine Parallelschaltung aus einem weiteren Ohmschen Widerstand 31 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Kathode der Diode 52 ist mit dem Ohmschen Widerstand 27 und die Anode der Diode 52 mit dem Eingang 22 verbunden. Die Ohmschen Widerstände 27 und 31 stellen einen Spannungsteiler dar und sind derart ausgelegt, dass am Ausgang 24 das Zustandssignal 26 eine für den Eingang 25 der Steuereinheit 3 zulässige maximale Spannung nicht überschreiten kann. Die Diode 52 dient als „Einweg' -Gleichrichterschaltung, d.h. dass die negativen Halbwellen der an den Eingängen 5 und 6 anliegenden Wechselspannung Uv abgeschnitten werden. Das Zustandssignal 26 ist im diesem Beispiel somit immer eine positive elektrische Spannung Uz, die einfach von der Steuereinheit 3, insbesondere von einem Mikrokontroller, auswertbar ist. Ferner weist diese Schaltungsanordnung die in Fig. 10 gezeigte Entkoppeleinrichtung 12 auf. Die Diode 34 der Entkoppeleinrichtung 12 bewirkt wieder, dass keine Rückwirkung auf das Zustandssignal 26 im Falle eines geschlossenen Kontaktelements 13 möglich ist. Somit kann die Stellung des Schalters 20 des Tasters 18 bei einem offenen und geschlossenen Kontaktelement 13 von der Steuereinrichtung 3 erfasst werden. Die Spannung Uz kann folgende Eigenschaften aufweisen: Ist der Taster 18 nicht betätigt, so ist der Eingang 22 frei von der Versorgungswechselspannung Uv. An dem Ausgang 24 liegt keine Spannung an. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Spannung Uz gleich Null. Im betätigten Zustand des Tasters 18 hingegen liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung Uv an und wird durch die Diode 52 gleichgerichtet. Die Spannung Uz wechselt somit zwischen Null und einem Amplitudenwert, welcher sich aus der Wahl der Widerstände 27 und 31 ergibt, nämlich beispielsweise zwischen null Volt und fünf Volt. Die Spannung Uz wechselt dabei mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung Uv- Auf eine solche Art und Weise kann die Steuereinrichtung 3 zuverlässig, eindeutig und rasch erkennen, ob der Taster 18 betätigt wurde oder nicht. Das Kontaktelement 13 kann wie in den vorstehenden Beispielen über ein in der Fig. 14 nicht gezeigtes Steuerungsteil 15 betätigt werden, welches zur Ansteuerung des Steuerungsteil 15 mit der Steuereinrichtung 3 über nicht gezeigte Steuerleitungen 16 und/oder 17 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden ist.
In dieser Abwandlung ist die Spannungsversorgungseinheit 10 als Schaltnetzteil ausgebildet. Daher ist zwischen dem Kontakt 14 und dem Kontakt 12b eine Gleichrichterschaltung 53 vorgesehen. Für die in Fig. 14 dargestellte Schaltungsanordnung können auch andere Ausführungen der Spannungsversorgungseinheit 10 vorgesehen werden, dann kann abhängig von der Ausführung die Gleichrichterschaltung 53 entfallen.
Die Schaltungsanordnung 2 gemäß dieser Abwandlung kann auch mit allen vorstehend beschriebenen Steuerteilen 15 kombiniert werden. Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Schalters 1 1 und eine Schaltung zu dessen Ansteuerung. Der Schalter 1 1 ist ebenfalls ein bistabiles Relais, beispielsweise ein Stromstoßrelais. Das Steuerungsteil 15 beinhaltet eine Spule 47; durch Beaufschlagen der Spule 47 mit einem Stromimpuls wechselt der Schaltzustand des beweglichen Kontaktelements 13. Die Spule 47 ist einerseits mit der Betriebsgleichspannung UB oder einer anderen Gleichspannung gekoppelt; andererseits ist sie mit dem Kollektor eines NPN-Bipolar-Transistors 48 verbunden. Der Emitter des Bipolar-Transistors 48 ist mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Seine Basis ist mit dem Steuereingang 1 1 a des Steuerungsteils 15 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuereingang 1 1 a des Schalters 1 1 über einen Ohmschen Widerstand 49 und eine Diode 50 mit dem Taster 18 gekoppelt, nämlich zum Beispiel mit demjenigen Kontaktelement des Tasters 18, welches auch mit der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden ist. Die Anode der Diode 15 ist mit dem Taster 18 und ihrer Kathode mit dem Steuereingang 1 1 a gekoppelt. Der Steuereingang 1 1 a ist darüber hinaus über einen Kondensator 51 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Diode 50 der Widerstand 49 und der Kondensator 51 stellen insgesamt ein kleines Kondensatornetzteil dar. Diese Bauelemente und die Verbindung mit dem Taster 18 sorgen dafür, dass der Schalter 1 1 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 geschlossen wird, und zwar unabhängig von der Steuereinrichtung 3.
Die Erkennung der Betätigung des Tasters 18 bei einem geschlossenem Kontaktelement 13 kann mit den in Fig. 23 oder 24 gezeigten Zustandserfassungseinrichtungen 23 erfolgen. Da unterschiedliche bistabile Relaistypen in Bezug auf ihre Leistung verwendet werden, können auch zusätzliche, zum Betrieb mit hoher Leistung ausgeführte Relais eingesetzt werden und zwar kann parallel zum Schalter 1 1 ein zusätzlicher Schalter - zum Beispiel ein Relais - eingesetzt werden, über welchen zumindest ein elektrischer Verbraucher des Hausgerätes 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Ansteuerung des zusätzlichen Schalters kann in analoger Weise erfolgen, wie die Ansteuerung des Schalters 1 1. Ein solcher zusätzlicher Schalter ist dann bevorzugt zum Betrieb mit Strömen bis 16 Ampere ausgelegt. Bei der Steuereinrichtung 3 kann es sich auch um eine Mehrzahl von MikroControllern handeln, die miteinander über eine internen Kommunikationsbus kommunizieren. Beispielsweise kann ein erster MikroController mit der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden sein - er kann dann den jeweils augenblicklichen Schaltzustand des Tasters 18 erkennen. Ein zweiter MikroController kann zur Ansteuerung des Schalters 1 1 dienen. Der erste und der zweite Mikrocontroller können über den Kommunikationsbus miteinander Daten austauschen. Beide Mikrocontroller können mit der Spannungsversorgungseinheit 10 gekoppelt sein.
Insgesamt wird eine Schaltungsanordnung 2 bereitgestellt, mit welcher ein eindeutiges Erkennen der Betätigung des Tasters 18 ermöglicht ist. Die Steuereinrichtung 3 kann automatisch erkennen, ob der Taster 18 durch eine Bedienperson im eingeschalteten Zustand des Hausgerätes 1 betätigt wurde und somit das Hausgerät 1 sicher ausgeschaltet werden soll. Die Steuereinrichtung 3 kann auch das Hausgerät 1 nach Abschluss eines Betriebsprozesses automatisch ausschalten. Eine solche automatische Ausschaltung ist ebenfalls nach Ausfall der Versorgungswechselspannung Uv möglich. Dies kann die Steuereinrichtung 3 beispielsweise anhand einer verringerten Amplitude der Betriebsgleichspannung UB erkennen, wenn selbige Spannung an einem Kondensator der Spannungsversorgungseinheit 10 bereitgestellt wird. Also ist ein sicheres Ausschalten des Hausgerätes auch im Falle des Ausfalls der Versorgungswechselspannung Uv ermöglicht. Durch Einsatz eines bistabilen Schalters 1 1 kann ein bereits begonnener Betriebsprozess auch nach einem über längere Zeitdauer andauernden Ausfall der Versorgungswechselspannung Uv ordnungsgemäß abgeschlossen werden. Zur elektrischen Versorgung von Verbrauchern, wie einer Heizung oder eines Motors, oder Sensoren des Haushaltgeräts 1 weisen die vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen 2 nicht dargestellte Verzweigungsstellen auf. So kann beispielsweise die Versorgungswechselspannung Uv zwischen dem Bezugspotential 9 und dem Kontaktelement 14 abgegriffen werden. Ferner kann die Betriebsgleichspannung UB ebenfalls zur Versorgung der Verbraucher oder der Sensoren des Hausgerät 1 dienen. Die Verzweigungsstellen für die Verbraucher oder Sensoren sind vorzugsweise derart in der Schaltungsanordnung 2 eingebracht, dass ein Öffnen des Kontaktelements 13 die elektrische Versorgung der Verbraucher oder Sensoren ebenfalls unterbricht. Bezugszeichenliste
1 Hausgerät
2 Schaltungsanordnung
3 Steuereinrichtung
4 Schaltungseingang
5, 6 Eingangsanschlüsse
7 Phasenleiter
8 Neutralleiter
9 Bezugspotential
10 Spannungsversorgungseinheit 11 elektrischer Schalter
12 Entkopplungseinrichtung
12a, 12b, 12c Anschlüsse
13 bewegliches Kontaktelement 14 ortsfestes Kontaktelement 15 Steuerungsteil
1 1 a, 1 1 b Steuereingänge
16, 17 Steuerleitungen
18 Taster
19 Bedienelement
20, 21 Schalter
22 Eingang
23 Zustandserfassungseinrichtung 24 Ausgang
25 Erfassungseingang
26 Zustandssignal
27 Widerstände
28 Widerstand
29 Diode
30 Diode
31 Widerstand
32 Energiespeicher 33 Verzweigungseinheit
34 Diode
35 Diode
36 Widerstand/NTC/PTC
37, 38 Spulen
39 Spule
40 Spule
41 , 42 Bipolar-Transistoren
43 Spule
44, 45 Schalter
46 Widerstand
47 Spule
48 Bipolar-Transistor
49 Widerstand
50 Diode
51 Kondensator
52 Diode
53 Gleichrichterschaltung
Uv Versorgungswechselspannung
UB Betriebsgleichspannung
Uz Spannung
V Gleichspannung

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltungsanordnung (2) zum Betreiben eines Hausgerätes (1 ), mit:
einem Schaltungseingang (4) zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung (Uv),
einer Steuereinrichtung (3) zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes (1 ),
einer mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Spannungsversorgungseinheit (10) zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung (UB) für die Steuereinrichtung (3) aus der Versorgungswechselspannung (Uv),
einem durch eine Bedienperson betätigbaren Taster (18), über welchen die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) koppelbar ist, und
einem parallel zum Taster (18) geschalteten elektrischen Schalter (1 1 ), welcher durch die Steuereinrichtung (3) zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand schaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltungsanordnung (2) eine mit dem Taster (18) und der Steuereinrichtung (3) gekoppelte Zustandserfassungseinnchtung (23) umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Schaltzustand des Tasters (18) zu erfassen und ein den Schaltzustand des Tasters (18) wiedergebendes Zustandssignal (26) an die Steuereinrichtung (3) auszugeben, wobei die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Zustandssignal (26) den elektrischen Schalter (1 1 ) zu schalten und dass die Schaltungsanordnung (2) eine zwischen dem elektrischen Schalter (1 1 ) und der Zustandserfassungseinnchtung (23) geschaltete Entkopplungseinrichtung (12) umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Zustandserfassungseinnchtung (23) zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter (1 1 ) elektrisch zu entkoppeln.
2. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinnchtung (23) einen Gleichrichter, insbesondere eine Diode (52) aufweist, der mit den Taster (18) und mit einem Spannungsteiler verbunden ist, und dass am Spannungsteiler das Zustandssignal (26) abgegriffen werden kann.
3. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) eine Schaltungsanordnung aufweist, bei der zwischen einem Eingang (22) und einem Ausgang (24) der Zustandserfassungseinrichtung (23) zumindest ein Widerstand (27) geschaltet ist, bei der der Ausgang (24) über eine Parallelschaltung aus einem weiteren Widerstand (28) und einer Diode (29) mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist und bei der der Ausgang (24) über eine Parallelschaltung aus einer zweiten Diode (30) und einem weiteren Widerstand (31 ) mit dem Bezugspotential (9) der Schaltungsanordnung (2) gekoppelt ist.
4. Schaltungsanordnung (2) nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (12) einen Ohmschen Widerstand (36) und/oder eine erste Diode (34) aufweist, deren Kathode mit dem elektrischen Schalter (1 1 ) und deren Anode mit der Zustandserfassungseinrichtung (23) gekoppelt ist.
5. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (12) eine zweite Diode (35) aufweist, deren Anode mit dem Schalter (1 1 ) und deren Kathode mit dem Kathode der ersten Diode (34) und der Spannungsversorgungseinheit (10) verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) dazu ausgebildet ist, an die Steuereinrichtung (3) eine elektrische Spannung (Uz) als Zustandssignal (26) auszugeben, welche in einem offenen Schaltzustand des Tasters (18) zumindest eine erste Eigenschaft und in einem geschlossenen Schaltzustand des Tasters (18) zumindest eine zweite Eigenschaft aufweist.
7. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, nach Erkennen einer Betätigung des Tasters (18) anhand des Zustandssignals (26) den Schaltzustand des elektrischen Schalters (1 1 ) zu wechseln, insbesondere nach Erkennen einer Betätigung des Tasters (18) im leitenden Schaltzustand des elektrischen Schalters (1 1 ) selbigen Schalter (1 1 ) in den elektrisch sperrenden Schaltzustand zu schalten.
8. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, nach Abschließen eines Betriebsprozesses des Hausgerätes (1 ) den elektrischen Schalter (1 1 ) in den elektrisch sperrenden Schaltzustand zu schalten.
9. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (1 1 ) ein bistabiles Relais ist.
10. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Relais zwei Spulen (37, 38) aufweist, wobei die Spulen (37, 38) einerseits mit einer Betriebsgleichspannung UB der Spannungsversorgungseinheit (10) und andererseits jeweils mit dem Kollektor eines NPN-Bipolartransistors (41 , 42) gekoppelt sind, dessen jeweiligen Emitters mit dem Bezugspotential (9) der Schaltungsanordnung (2) verbunden sind, und dass die jeweilige Basis der NPN-
Bipolartransistoren (41 ) über Steuerleitungen (16) mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelt sind.
1 1. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des für das Schließen des Schalters (1 1 ) zuständigen Bipolartransistors (41 ) über einen Ohmschen Widerstand (46) mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist, die eine Gleichspannung V bereitstellt, wenn der Taster (18) betätigt wird.
12. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Relais eine Spule (43) umfasst, die je nach Stromrichtung eines
Stromimpulses den Schalter (1 1 ) öffnet oder schließt und die mit einem ersten Schalter (44) und mit einem zweiten Schalter (45) verbunden ist, wobei eine Seite der Spüle (43) über den ersten Schalter (44) und die andere Seite der Spüle (43) über den zweiten Schalter (45) mit einer Gleichspannung (V) oder mit einem Bezugspotential (9) verbunden ist, und dass der erste und der zweite Schalter (44, 45) über Signalleitungen (16, 17) ansteuerbar sind, die mit der Steuereinrichtung (3) verbunden sind.
13. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (2) einen mit einem Steuereingang (1 1 a, 1 1 b) des elektrischen Schalters (1 1 ) gekoppelten elektrischen Energiespeicher (32) aufweist und der elektrische Schalter (1 1 ) zum Aufrechterhalten des leitenden Schaltzustands mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher (32) versorgbar ist.
14. Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang (1 1 a, 1 1 b) des elektrischen Schalters (1 1 ) mit der Spannungsversorgungseinheit (10) und/oder mit dem Taster (18) gekoppelt ist, so dass bei Betätigen des Tasters (18) durch die Bedienperson der elektrische Schalter (1 1 ) von dem elektrisch sperrenden in den elektrisch leitenden Schaltzustand schaltbar ist.
15. Hausgerät (1 ) mit einer Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
16. Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes (1 ) mit einer Schaltungsanordnung (2), wobei Betriebsprozesse des Hausgerätes (1 ) durch eine Steuereinrichtung (3) gesteuert werden, mit den Schritten:
- Anlegen einer Versorgungswechselspannung (Uv) an einen
Schaltungseingang (4) der Schaltungsanordnung (2),
Koppeln einer mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) über einen Taster (18),
- Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung (UB) für die Steuereinrichtung
(3) aus der Versorgungswechselspannung (Uv) durch die Spannungsversorgungseinheit (10), und
Schalten eines parallel zum Taster (18) geschalteten elektrischen Schalters (1 1 ) zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand durch die Steuereinrichtung (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Schaltzustand des Tasters (18) mittels einer mit dem Taster (18) und der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Zustandserfassungseinnchtung (23) erfasst wird ,dass ein den Schaltzustand des Tasters (18) wiedergebendes Zustandssignal (26) an die Steuereinrichtung (3) ausgegeben wird, wobei die Steuereinrichtung (3) den elektrischen Schalter (1 1 ) abhängig von dem Zustandssignal (26) schaltet, und dass die Zustandserfassungseinnchtung (23) mittels einer zwischen dem elektrischen Schalter (1 1 ) und der Zustandserfassungseinnchtung (23) geschalteten Entkopplungseinrichtung (12) zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter (1 1 ) elektrisch entkoppelt.
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