WO2019158400A1 - Überwachungssystem sowie netzüberwachungsschaltung - Google Patents

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WO2019158400A1
WO2019158400A1 PCT/EP2019/052780 EP2019052780W WO2019158400A1 WO 2019158400 A1 WO2019158400 A1 WO 2019158400A1 EP 2019052780 W EP2019052780 W EP 2019052780W WO 2019158400 A1 WO2019158400 A1 WO 2019158400A1
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voltage
electronic component
monitoring
monitoring system
switching unit
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PCT/EP2019/052780
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Sebastian Uchman
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Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
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    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection

Definitions

  • the invention relates to a monitoring system for monitoring a supply voltage for an electronic component and to a network monitoring circuit for a monitoring system.
  • Monitoring systems comprising a network monitoring circuit are commonly used in electronic systems to monitor the supply voltage of at least one electronic component.
  • such monitoring systems or network monitoring circuits are used in air conditioning systems to monitor the air conditioning compressor or the supply voltage provided to the air conditioning compressor.
  • the network monitoring circuits and monitoring systems known from the prior art usually rely on a capacitor voltage in order to detect a power interruption or a voltage dip when the capacitor voltage drops in a certain way.
  • the capacitor voltage is compared with external reference voltages in order to be able to conclude a failure criterion.
  • Such a network monitoring circuit is known for example from DE 38 13 269 A1.
  • the object of the invention is to provide a monitoring system and a network monitoring circuit with which voltage interruptions and / or voltage dips can be detected in a simple manner.
  • a monitoring system for monitoring a supply voltage for an electronic component having a voltage monitoring unit that is set up to monitor one of the voltage levels applied to the electronic component and a switching unit that is set up to control the electronic component and / or or switch off, wherein the switching unit is coupled to the voltage monitoring unit, and wherein the switching unit is adapted to turn off the electronic component, when the voltage monitoring unit detects a drop below the voltage level below a predetermined threshold.
  • the basic idea of the invention is that the corresponding electronic component is actively switched off when the voltage level falls below the predetermined threshold, so that a system comprising the electronic component is converted into its initial state. At the next start-up or start of the system then there is a usual initial state for which the electronic component or the entire system is designed, in particular a fuse present in the system.
  • the electronic component is one of several electronic components of a composite (system), which is supplied with the electrical voltage.
  • a network in an embodiment, after detecting the interruption of the power supply or the voltage dip, only individual electronic components are specifically switched off.
  • Such a network is used for example in larger facilities such as hospitals or so-called server farms for cooling.
  • the monitoring system is set up to detect the time span in which the voltage level is below the predetermined threshold value.
  • the duration of the power interruption or of the voltage drop can be detected by the voltage monitoring unit. Short-term voltage dips can be bridged by the electronic component, so that it is not necessary to switch off the corresponding electronic component.
  • the switching unit is configured to turn off the electronic component when the detected time period is longer than a predetermined period of time.
  • the predetermined period of time represents a tolerable interruption of the voltage supply with respect to time.
  • the tolerable interruption depends on the characteristics of the electronic component or, for example, the corresponding machine.
  • the electronic component is only switched off when the voltage dip or the power interruption lasts longer than the predetermined period of time.
  • an air conditioning compressor can withstand very short voltage dips so that it does not have to be switched off. In general, this increases the stability of the entire system, since it avoids unnecessarily switching off the system.
  • the switching unit receives a corresponding control signal from the voltage monitoring unit if the detected voltage level falls below the predetermined threshold value.
  • the switching unit can then determine the duration (time span) of the corresponding control signal. As soon as the time span is longer than a period stored in a memory, ie longer than that predetermined period of time, the switching unit switches off the electronic component.
  • the switching unit is set up to switch off the electronic component for a predetermined period of time and / or to switch the electronic component back on.
  • the predetermined period of time may in turn depend on the electronic component and / or the system comprising the electronic component.
  • the predetermined period of time may be a value which ensures that the system comprising the electronic component is again in its initial state, so that when the electronic component is restarted substantially such conditions are present which correspond to normal operation.
  • the predetermined period of time may be selected such that the pressure in the air conditioning system has sufficiently decreased, so that no increased current is needed to start the electronic component.
  • the switching unit is set up to turn on the electronic component again.
  • the switching unit receives a corresponding control signal from the voltage monitoring unit, provided that the detected voltage level is again above the predetermined threshold value.
  • the switching unit can then determine the duration (time span) of the corresponding control signal. As soon as the time span is longer than a time period stored in a memory, ie longer than the predetermined time duration, the switching unit switches on the electronic component again.
  • a further aspect provides that the voltage monitoring unit is set up to recheck the voltage level after the electronic component has been switched off.
  • the voltage level can be checked at regular intervals. If the voltage monitoring unit determines that the voltage level is above the predetermined threshold value, the voltage monitoring unit can activate the switching unit with the aim of reactivating the electronic component.
  • the voltage monitoring unit can be set up to permanently check the voltage level. As soon as the voltage level changes, this is determined accordingly via the voltage monitoring unit.
  • the monitoring system includes a sensor that monitors a system parameter of a system including the electronic component.
  • the sensor may be coupled to the voltage monitoring unit and / or the switching unit such that the signal output by the sensor is processed by the voltage monitoring unit or the switching unit.
  • the sensor can generally detect a system parameter of the system comprising the electronics component, which can be used to draw conclusions about the state of the system. It is thus sensory determined whether the system comprising the electronic component is already back in the initial state, from which the electronic component can be started without a fuse triggers.
  • the system parameter is a pressure, for example a pressure in the air conditioning system, against which the electronic component would have to work.
  • a pressure measurement can be done indirectly via the measurement of the temperature in a heat exchanger of the air conditioning system.
  • the temperature measurement is particularly cost-effective than an immediate pressure measurement.
  • a disadvantage is the significantly longer inertia of the measuring principle.
  • the monitoring system can be set up to determine the pressure indirectly via a temperature, in particular the pressure of a system comprising the electronic component.
  • the switching unit is set up to turn on the electronic component again when the system parameter detected by the sensor falls below and / or reaches a predetermined parameter value.
  • the sensor can therefore be provided for controlling the switching unit, which receives a corresponding signal of the voltage monitoring unit in addition to the signal from the sensor.
  • the air conditioning system it is therefore determined whether the pressure in the air conditioning system is below a certain level. This can ensure that the electronic component, so the air conditioning compressor, can be started without increased power consumption, since the electronic component or the air conditioning compressor does not have to work against the existing pressure.
  • the switching unit can be set up to switch on the electronic component again if the system parameter, for example the pressure, falls below and / or reaches a predetermined parameter value, ie a predetermined pressure value, and at the same time the voltage monitoring unit determines that the voltage level is above a predetermined threshold value, ie a sufficient voltage is available. It can therefore be determined via the sensor that the (air conditioning) system comprising the electronic component is again in the desired initial state, so that the electronic component can be safely started.
  • the system parameter for example the pressure
  • the output state is thus generally a state of the system that allows safe starting (for example, without triggering a fuse) of the electronic component.
  • the initial state may be considered as the state in which the system was prior to the occurrence of the detected voltage interruption and / or the detected voltage dip.
  • the output state can therefore correspond to the regular operation of the system, ie without triggering a fuse, without voltage interruption and / or without voltage dip.
  • the electronic component is a compressor, in particular an air conditioning compressor.
  • the electronic component is turned off on an air conditioner with a compressor as an electronic component whose voltage supply is monitored by the monitoring system.
  • the electronic component may be a motor working against a load, in particular a mechanical one.
  • a load in particular a mechanical one.
  • Such an electronic motor for example, the aforementioned compressor, which works against a pressure existing in the system as (mechanical) load.
  • the affected In this embodiment, load is therefore in particular no electronic load in the sense of an ohmic load resistance.
  • the working against an - especially mechanical - load electronic motor can also be referred to as a loaded electronic motor.
  • a network monitoring circuit for a monitoring system of the aforementioned type having two mains connections for a mains voltage and a comparator, wherein the network monitoring circuit comprises a reference voltage circuit section which generates from the mains voltage applied to the comparator reference voltage, in particular wherein the Reference voltage circuit section comprises a capacitor.
  • the network monitoring circuit it is possible for the network monitoring circuit to be simple in design and accordingly inexpensive, since the reference voltage is generated internally via the network monitoring circuit. It is therefore not referred to an external reference voltage to check a drop in the voltage level. Accordingly, the reference voltage, which is generated from the mains or supply voltage of the electronic component itself, and an input voltage which is assigned to the mains or supply voltage are applied to the comparator. The input voltage is the voltage level. Accordingly, the voltage level can be monitored via the comparator.
  • a rectifier bridge assigned to the two network connections is provided, the bridge outputs of which are respectively assigned to the reference voltage circuit section, in particular wherein a low-pass filter and / or a diode for stabilizing the rectified voltage is or are provided between a bridge output and the reference voltage circuit section.
  • the rectifier bridge is provided to rectify the AC voltage applied to the two mains terminals so that only positive half-waves are transmitted through the rectifier bridge. In this respect, it is ensured that the capacitor of the reference voltage circuit section can be charged and is not discharged by negative half-waves.
  • the low-pass filter and the corresponding diode associated with the reference voltage circuit section stabilize the voltage rectified by the rectifier bridge so that a stabilized rectified voltage is provided to the reference voltage circuit section to apply a correspondingly stabilized reference voltage to the comparator.
  • the reference voltage circuit section is associated with the negative input of the comparator.
  • the input voltage to be monitored or the voltage level can then be assigned to the positive input of the comparator. This results in a corresponding output signal of the comparator, if the input voltage to be monitored changes in comparison to the reference voltage generated by the reference voltage circuit section and in particular becomes smaller than the reference voltage.
  • the network monitoring circuit has a supply voltage circuit section for the comparator, which generates an operating voltage for the comparator from the mains voltage.
  • the comparator is also supplied from the mains voltage to be monitored, whereby an integrated operating voltage for the comparator can be provided.
  • the output of the comparator is assigned to a microcontroller and / or an opto-coupler, in particular wherein the microcontroller is assigned to a switching element in terms of control technology.
  • the microcontroller can correspondingly control the switching element in order to switch the electronic component on or off.
  • the (optionally provided) opto-coupler produces a galvanic separation.
  • the opto-coupler is arranged between the output of the comparator and the microcontroller, so that the microcontroller is galvanically isolated from the comparator.
  • the optional opto-coupler allows the galvanic isolation of the network monitoring circuit and downstream components.
  • the opto-coupler is also a circuit component that serves to generate an inverted output signal of the network monitoring circuit.
  • the inversion relates in particular to the signal at the output of the comparator.
  • the opto-coupler generates in the normal state, ie during operation without voltage dip and / or voltage interruption, an optical signal. In the case of a voltage dip and / or a power interruption then extinguishes this signal. The function of the opto-coupler is thus guaranteed. Moreover, in the event of a voltage dip and / or a power interruption, it is not necessary to use electrical power for the signal of the opto-coupler.
  • the network monitoring circuit is designed accordingly efficient.
  • the opto-coupler then generates a signal when a voltage dip has been detected
  • the monitoring system described above for monitoring a supply voltage for an electronic component may comprise the network monitoring circuit of the aforementioned type.
  • the voltage monitoring unit of the monitoring system is formed by the reference voltage circuit section and the comparator, in particular wherein optionally the supply voltage circuit section is also part of the voltage monitoring unit.
  • the switching unit of the monitoring system may be formed, inter alia, by the microcontroller and the switching element.
  • the microcontroller receives from the comparator as part of the voltage monitoring unit, a corresponding control signal when the voltage level falls below the predetermined threshold, which is determined by the reference voltage.
  • the optionally provided opto-coupler can accordingly provide a galvanic isolation between the voltage monitoring unit and the switching unit, provided that the opto-coupler is arranged between the output of the comparator and the microcontroller.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a monitoring system according to the invention
  • Figure 3 is a schematic representation of an inventive
  • Figure 4 is a circuit diagram of a network monitoring circuit according to the invention according to an embodiment which is provided for a monitoring system according to the invention.
  • Figure 5 is a diagram in which the voltages are shown.
  • FIG. 1 schematically shows a monitoring system 10, which is provided for monitoring a supply voltage. About the supply voltage an existing in a system 12 electronic component 14 is operated.
  • the monitoring system 10 is associated with a system 12 embodied as an air conditioning system, which is shown only schematically in its basic features.
  • the monitoring system 10 monitored in the representation of the supply voltage of a compressor designed as an air conditioning electronic component 14th
  • the monitoring system 10 comprises a voltage monitoring unit 16, which is set up to monitor a voltage level which is assigned to that supply voltage which is applied to the electronic component 14, that is to say to the air conditioning compressor.
  • the monitoring system 10 includes a switching unit 18, which is set up, the electronic component 14, so the air conditioning compressor, on or off. The switching unit 18 switches off the electronic component 14 in particular when the voltage monitoring unit 16 detects that the voltage level falls below a predetermined threshold value.
  • the switching unit 18 is coupled control technology with the voltage monitoring unit 16, so that the switching unit 18 can receive a control signal of the control monitoring unit 16.
  • the monitoring system 10 in the embodiment shown comprises a sensor 20, which monitors a system parameter of the system 12, ie the air conditioning system.
  • the system parameter may be a pressure in the embodiment shown.
  • the system parameter detected by the sensor 20 is transmitted to the switching unit 18, which thus receives a signal from the voltage monitoring unit 16 as well as a signal from the pressure sensor 20.
  • the pressure can also be determined indirectly by the monitoring system 10 via a temperature.
  • the switching unit 18 is generally adapted to switch the electronic component 14 on or off, this being done in dependence on the signals obtained, as will be explained in more detail below.
  • the electronic component 14 is switched off by the switching unit 18 if the voltage level has fallen below the predetermined threshold value.
  • the electronic component 14 is turned on by the switching unit 18, provided that the voltage level has risen above the predetermined threshold and - depending on the configuration - for example, the system parameters reaches a suitable value and / or a sufficiently large time has elapsed after switching off.
  • the monitoring system 10 comprises the sensor 20, which is a system parameter monitors
  • the switching unit 18 also sets to the detected system parameters.
  • the electronic component 14 turns on again. This is done to make sure that the electronic component 14, ie the air conditioning compressor, does not have to work against the remaining pressure in the air conditioning system 12, which would result in a high power consumption.
  • the switching unit 18 is set up to switch off the electronic component 14 only when the voltage level falls below the predetermined threshold value for a specific time.
  • the monitoring system 10 is set up to detect the time span in which the voltage level is below the predetermined threshold value. If the time span is longer than a predetermined period of time, the switching unit 18 switches off the electronic component 14. This ensures that short-term voltage dips, which the system 12, in particular the electronic component 14, can tolerate, do not lead to switching off the corresponding electronic component 14. The system stability is therefore increased. Furthermore, the switching unit 18 is set up to switch off the electronic component 14 for a predetermined period of time so that the electronic component 14 is switched on again (automatically) only after the predefined period of time has elapsed. This is to ensure that the system 12 can return to its original state, as is the case in normal operation. Specifically, the existing pressure in the system 12 should be reduced, so that the electronic component 14 does not have to be started against this.
  • the switching unit 18 only switches on the electronic component 14 again when it receives a corresponding control signal, for example from the voltage monitoring unit 16 and / or the sensor 20. If the corresponding control signal from the voltage monitoring unit 16 is already output before the expiry of the predetermined period of time, it can be provided that the predetermined time period is initially waited for.
  • the electronic component 14 can be restarted directly, since the desired initial state of the system 12 should have set again.
  • the voltage monitoring unit 16 is configured to recheck the voltage level after the electronic component 14 has been turned off. For example, the voltage monitoring unit 16 continuously monitors the voltage level.
  • the electronic component 14 is only switched on again when the voltage level is above the predetermined threshold value.
  • FIG. 2 shows the monitoring system 10 on the basis of a circuit diagram from which the structure of a network monitoring circuit 22 of the monitoring system 10 emerges.
  • the monitoring system 10 thus comprises the network monitoring circuit 22.
  • the network monitoring circuit 22 has two network connections 24, 26, to which the mains voltage for the electronic component 14 is applied.
  • the line voltage to be monitored is first converted via a voltage divider 28, which comprises two ohmic resistors, to a voltage level which ensures that the remaining components of the network monitoring circuit 22 remain undamaged.
  • a voltage divider 28 which comprises two ohmic resistors
  • the network voltage to be monitored and the voltage level are linked or assigned to one another.
  • a rectifier bridge 30 Connected to the voltage divider 28 is a rectifier bridge 30, which is accordingly assigned to the two network connections 24, 26.
  • the rectifier bridge 30 ensures that no negative voltages need to be processed by the network monitoring circuit 22, since only positive half-waves are passed.
  • the rectifier bridge 30 has two bridge outputs 32, 34, so that a rectified voltage is output.
  • the first bridge output 32 is associated with a first low-pass filter 36 and a first diode 38 for stabilizing the rectified voltage.
  • the stabilized and rectified voltage is then provided to a reference voltage circuit section 40, which generates and provides a reference voltage, as will be explained below.
  • the reference voltage circuit portion 40 includes a resistor 42, a capacitor 44, and a diode 46 connected in parallel with the capacitor 44.
  • the diode 46 is particularly a Zener diode.
  • the components of the reference voltage circuit section 40 are assigned to the outputs 32, 34 of the rectifier bridge 30.
  • the rectifier bridge 30 is in turn coupled to the grid voltage to be monitored, so that the reference voltage is generated from the grid voltage to be monitored.
  • the reference voltage circuit section 40 may also be referred to as an integrated reference voltage source.
  • the reference voltage circuit section 40 is adjoined by a comparator 48 to which the reference voltage generated by the reference voltage circuit section 40 is applied, namely at the negative input 50 of the comparator 48.
  • the positive input 52 of the comparator 48 is assigned the voltage level to be monitored.
  • the positive half-waves generated by the rectifier bridge 30, which are supplied to the positive input 52 of the comparator 48 are also via a voltage divider 54, which includes two resistors, as well as a low-pass filter 56 and a diode 58 (this is in the illustrated embodiment around a zener diode) is processed accordingly, so that an overvoltage protection is ensured.
  • the network monitoring circuit 22 additionally comprises a supply voltage circuit section 60, which generates, inter alia, an operating voltage for the comparator 48 from the system voltage to be monitored, so that the comparator 48 is operated via the system voltage to be monitored.
  • the output 62 of the comparator 48 is assigned in the embodiment shown a microcontroller 64, via which a switching element 66 is driven, which is formed in the embodiment shown as a transistor.
  • the switching element 66 ie the transistor, controls the electronic component 14 via a relay 68, so that the electronic component 14 is switched on or off.
  • the microcontroller 64 is also coupled to the sensor 20 so that the system parameter detected by the sensor 20 is also transmitted to the microcontroller 64.
  • the signal output by the sensor 20 is filtered by a low-pass filter 70 to the microcontroller 64 passed.
  • a low-pass filter 72 may be provided between the comparator 48 and the microcontroller 64.
  • the monitoring system 10 includes for monitoring a supply voltage for an electronic component 14, the network monitoring circuit 22nd
  • the voltage monitoring unit 16 can be formed via the components of the network monitoring circuit 22 to the output 62 of the comparator 48, ie at least from the comparator 48 and the reference voltage circuit section 40.
  • the switching unit 18 of the monitoring system 10 is controlled by the microcontroller 64 and the associated switching element 66 formed over which the power supply of the electronic component 14 can be switched on or off.
  • FIG 3 is a schematic representation of a general use of the monitoring system 22 is shown, wherein the electronic component 14 is an arbitrary motor.
  • the electronic component 14 is supplied by an electrical power supply 73 with an electrical voltage.
  • a fuse F and a switch S are present, which is controlled here by the relay 68, as will be explained below.
  • the network monitoring circuit 22 monitors the voltage provided via the electrical mains supply 73, as is schematically indicated in FIG. 3, and in the event of a voltage dip and / or a power interruption sends a signal to a control logic, which is configured here as an example as the microcontroller 64.
  • the switch S is opened by the microcontroller 64 via the relay 68 and thus the voltage supply of the electronic component 14 is interrupted.
  • the microcontroller 64 is here connected to the sensor 20, which provides information about the system parameters.
  • the time is also waited for for which the electronic component 14 should be switched off, so that the initial state is restored.
  • the duration of the off state it is assumed that the current level required by the electronic component 14 for restarting drops below the level in a tolerable time to trigger the Fuse F results, and / or that the required power requirement does not remain at such a high level so long that the fuse F would be triggered.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the network monitoring circuit 22 , in which in addition to the embodiment shown in Figure 2, an opto-coupler 74 is provided, which is arranged between the output 62 of the comparator 48 and the microcontroller 64 to a galvanic isolation provide.
  • the opto-coupler 74 provides a galvanic isolation of the voltage monitoring unit 16 and the switching unit 18 of the monitoring system 10.
  • FIG. 5 shows an exemplary diagram from which the voltages which are processed with the monitoring system 10 or the network monitoring circuit 22 are shown. Let us consider the circuit of Figure 4, in which the inversion of the signal of the comparator 48 results from the used opto-coupler 74; in contrast to the circuit of Figure 2.
  • a supply voltage 76 provided as an AC voltage is shown, resulting in a voltage level 78 which is applied to the positive input 52 of the comparator 48 and compared with the reference voltage 80 generated from the supply voltage 76, which represents the predetermined threshold and the negative input 50 of Comparator 48 is present.
  • the supply voltage 76 decreases over time, with the result that the voltage level 78 also decreases.
  • the output voltage 82 changes at the output 62 of the comparator 48, ie its output signal, so that the signal 82 results behind the opto-coupler 74 and thus for the microcontroller 64. Thereby, and by the inversion due to the opto-coupler 74, a control signal is output, which is supplied to the microcontroller 64.
  • the microcontroller 64 may then be configured to detect the amount of time that the voltage level 78 is below the predetermined threshold value 80 by the microcontroller 64 measuring the time it takes the "high signal" of the network monitoring circuit 22 - thus the inverted signal of the comparator 48 - receives.
  • the microcontroller 64 drives the associated switching element 66 to turn off the electronic component 14.
  • the microcontroller 64 can be set up to leave the electronic component 14 in the switched-off state for a predetermined period of time, which is likewise stored in the microcontroller 64, even if a "low signal" is output again by the network monitoring circuit 22. Only after expiration of the predetermined period of time does the microcontroller 64 then control the switching element 66 again. Furthermore, the microcontroller 64 can receive the corresponding signal from the sensor 20, as a result of which the microcontroller 64 controls the switching element 66 in order to switch on the electronic component 14 again.
  • the comparator 48 and thus the voltage monitoring unit 16 monitors the voltage level 78 continuously, as can be seen from the diagram of FIG. 5, so that it is directly recognized when the voltage level 78 is below or above the predetermined threshold value or the constant reference voltage 80.

Abstract

Ein Überwachungssystem (10) zur Überwachung einer Versorgungsspannung (76) für eine Elektronikkomponente (14) ist beschrieben, mit einer Spannungsüberwachungseinheit (16), die eingerichtet ist, ein der an der Elektronikkomponente (14) anliegenden Versorgungsspannung (76) zugeordnetes Spannungsniveau (78) zu überwachen, und einer Schalteinheit (18), die eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) ein- und/oder auszuschalten. Die Schalteinheit (18) ist mit der Spannungsüberwachungseinheit (16) gekoppelt. Die Schalteinheit (18) ist ferner eingerichtet, die Elektronikkomponente (14) auszuschalten, wenn die Spannungsüberwachungseinheit (16) ein Unterschreiten des Spannungsniveaus (76) unter einen vorbestimmten Schwellwert (80) feststellt. Zudem ist eine Netzüberwachungsschaltung (22) beschrieben.

Description

Überwachungssystem sowie Netzüberwachungsschaltung
Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem zur Überwachung einer Versorgungsspannung für eine Elektronikkomponente sowie eine Netzüberwachungsschaltung für ein Überwachungssystem. Überwachungssysteme, die eine Netzüberwachungsschaltung umfassen, werden üblicherweise bei elektronischen Systemen eingesetzt, um die Versorgungsspannung von zumindest einer Elektronikkomponente zu überwachen. Beispielsweise werden derartige Überwachungssysteme oder Netzüberwachungsschaltungen bei Klimaanlagen eingesetzt, um den Klimaanlagenkompressor bzw. die dem Klimaanlagenkompressor zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung zu überwachen.
Bei Klimaanlagen hat sich herausgestellt, dass kurze Spannungseinbrüche oder Spannungsunterbrechungen den Klimaanlagenkompressor kurzzeitig derart außer Betrieb bringen, dass dieser gegen den im Klimaanlagensystem aufgebauten und aufgrund der lediglich kurzen Unterbrechung noch nicht ausreichend verminderten Druck wieder gestartet werden muss. Hierzu wird ein entsprechend hoher Strom über einen längeren Zeitraum benötigt. Dies kann dazu führen, dass eine Sicherung auslöst und die Spannungsversorgung unterbrochen wird. Es wird also die gesamte Klimaanlage über die Sicherung außer Betrieb genommen, was jedoch unnötig ist, da kein sicherheitsrelevanter Fehlerfall vorliegt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Netzüberwachungsschaltungen und Überwachungssysteme stellen dabei üblicherweise auf eine Kondensatorspannung ab, um eine Spannungsunterbrechung oder einen Spannungseinbruch zu detektieren, wenn die Kondensatorspannung in bestimmter Weise abfällt. Hierzu wird die Kondensatorspannung mit externen Referenzspannungen verglichen, um so auf ein Ausfallkriterium schließen zu können. Eine derartige Netzüberwachungsschaltung ist beispielsweise aus der DE 38 13 269 A1 bekannt. Als nachteilig hat sich bei derartigen Überwachungssystemen und Netzüberwachungsschaltungen allerdings herausgestellt, dass diese eine aufwendige Schaltung umfassen, deren Herstellung und Implementierung teuer und daher nur bedingt für Massenprodukte geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überwachungssystem sowie eine Netzüberwachungsschaltung bereitzustellen, mit denen in einfacher Weise Spannungsunterbrechungen und/oder Spannungseinbrüche detektiert werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Überwachungssystem zur Überwachung einer Versorgungsspannung für eine Elektronikkomponente gelöst, mit einer Spannungsüberwachungseinheit, die eingerichtet ist, ein der an der Elektronikkomponente anliegenden Versorgungsspannung zugeordnetes Spannungsniveau zu überwachen, und einer Schalteinheit, die eingerichtet ist, die Elektronikkomponente ein- und/oder auszuschalten, wobei die Schalteinheit mit der Spannungsüberwachungseinheit gekoppelt ist, und wobei die Schalteinheit eingerichtet ist, die Elektronikkomponente auszuschalten, wenn die Spannungsüberwachungseinheit ein Unterschreiten des Spannungsniveaus unter einen vorbestimmten Schwellwert feststellt.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass die entsprechende Elektronikkomponente bei einem Abfall des Spannungsniveaus unter den vorbestimmten Schwellwert aktiv ausgeschaltet wird, sodass ein die Elektronik komponente umfassendes System in seinen Ausgangszustand überführt wird. Beim nächsten Anfahren bzw. Starten des Systems liegt dann ein üblicher Ausgangszustand vor, für das die Elektronikkomponente bzw. das gesamte System ausgelegt ist, insbesondere eine im System vorhandene Sicherung.
Beispielsweise führt ein längerer Ausfall oder ein Ausschalten eines Klimaanlagenkompressors dazu, dass sich der Druck im Klimaanlagensystem ausreichend abbaut, sodass der Klimaanlagenkompressor anschließend problemlos gestartet werden kann. Aufgrund des bereits abgebauten Drucks benötigt der Klimaanlagenkompressor hierzu keinen höheren Strom als üblich, sodass die auf den Normalbetrieb ausgelegte Sicherung nicht auslöst. Ein unnötiges Auslösen der Sicherung lässt sich so wirkungsvoll vermeiden. In einer Ausgestaltung ist die Elektronikkomponente eine von mehreren Elektronikkomponenten eines Verbunds (Systems), der mit der elektrischen Spannung versorgt wird. Im Zusammenhang mit einem solchen Verbund werden in einer Ausgestaltung nach dem Erkennen der Unterbrechung der Spannungsversorgung oder dem Spannungseinbruch gezielt nur einzelne Elektronikkomponenten ausgeschaltet. Ein solcher Verbund dient beispielsweise in größeren Anlagen wie Krankenhäusern oder sogenannten Server-Farmen zur Kühlung.
Ein Aspekt sieht vor, dass das Überwachungssystem eingerichtet ist, die Zeitspanne zu erfassen, in der das Spannungsniveau unter dem vorbestimmten Schwellwert ist. Insofern kann die Zeitdauer der Spannungsunterbrechung bzw. des Spannungseinbruchs über die Spannungsüberwachungseinheit erfasst werden. Kurzzeitige Spannungseinbrüche können von der Elektronikkomponente überbrückt werden, sodass es noch nicht nötig ist, die entsprechende Elektronikkomponente auszuschalten.
Insbesondere ist die Schalteinheit derartig eingerichtet, die Elektronikkomponente auszuschalten, wenn die erfasste Zeitspanne länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist. Die vorbestimmte Zeitspanne stellt eine tolerierbare Unterbrechung der Spannungsversorgung hinsichtlich der Zeit dar. Die tolerierbare Unterbrechung hängt von den Eigenschaften der Elektronikkomponente oder beispielsweise der entsprechenden Maschine ab. Insofern wird die Elektronikkomponente erst dann ausgeschaltet, wenn der Spannungseinbruch bzw. die Spannungsunterbrechung länger als die vorbestimmte Zeitspanne andauert. Beispielsweise verträgt ein Klimaanlagenkompressor sehr kurze Spannungseinbrüche, sodass dieser dann noch nicht ausgeschaltet werden müsste. Generell wird hierdurch die Stabilität des gesamten Systems erhöht, da vermieden wird, das System unnötig auszuschalten.
Beispielsweise erhält die Schalteinheit ein entsprechendes Steuersignal von der Spannungsüberwachungseinheit, sofern das erfasste Spannungsniveau unter den vorbestimmten Schwellwert fällt. Die Schalteinheit kann dann die Dauer (Zeitspanne) des entsprechenden Steuersignals ermitteln. Sobald die Zeitspanne länger als eine in einem Speicher hinterlegte Zeitspanne ist, also länger als die vorbestimmte Zeitspanne, so schaltet die Schalteinheit die Elektronikkomponente aus.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Schalteinheit eingerichtet, die Elektronikkomponente für eine vorgegebene Zeitdauer auszuschalten und/oder die Elektronikkomponente wieder einzuschalten. Die vorgegebene Zeitdauer kann wiederum von der Elektronikkomponente und/oder dem die Elektronikkomponente umfassenden System abhängen. Die vorgegebene Zeitdauer kann ein Wert sein, bei dem sichergestellt ist, dass das die Elektronikkomponente umfassende System sich wieder in seinem Ausgangszustand befindet, sodass bei einem Neustart der Elektronikkomponente im Wesentlichen derartige Bedingungen vorliegen, die dem Normalbetrieb entsprechen. Am Beispiel des Klimaanlagensystems kann die vorgegebene Zeitdauer so gewählt sein, dass sich der Druck im Klimaanlagensystem ausreichend abgebaut hat, sodass kein erhöhter Strom benötigt wird, um die Elektronikkomponente zu starten.
Ferner ist die Schalteinheit eingerichtet, die Elektronikkomponente wieder einzuschalten. Beispielsweise erhält die Schalteinheit ein entsprechendes Steuersignal von der Spannungsüberwachungseinheit, sofern das erfasste Spannungsniveau wieder über den vorbestimmten Schwellwert liegt. Die Schalteinheit kann dann die Dauer (Zeitspanne) des entsprechenden Steuersignals ermitteln. Sobald die Zeitspanne länger als eine in einem Speicher hinterlegte Zeitspanne, also länger als die vorgegebene Zeitdauer, ist, schaltet die Schalteinheit die Elektronikkomponente wieder ein.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Spannungsüberwachungseinheit derartig eingerichtet ist, das Spannungsniveau erneut zu überprüfen, nachdem die Elektronikkomponente ausgeschaltet worden ist. Die Überprüfung des Spannungsniveaus kann in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Sofern die Spannungsüberwachungseinheit feststellt, dass das Spannungsniveau oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt, kann die Spannungsüberwachungseinheit die Schalteinheit mit dem Ziel ansteuern, die Elektronikkomponente wieder einzuschalten.
Ferner kann die Spannungsüberwachungseinheit eingerichtet sein, das Spannungsniveau dauerhaft zu überprüfen. Sobald sich das Spannungsniveau ändert, wird dies entsprechend über die Spannungsüberwachungseinheit festgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Überwachungssystem einen Sensor, der einen Systemparameter eines die Elektronikkomponente umfassenden Systems überwacht. Der Sensor kann mit der Spannungsüberwachungseinheit und/oder der Schalteinheit gekoppelt sein, sodass das vom Sensor ausgegebene Signal von der Spannungsüberwachungseinheit bzw. der Schalteinheit verarbeitet wird. Der Sensor kann generell einen Systemparameter des die Elektronikkomponente umfassenden Systems erfassen, über den Rückschlüsse auf den Zustand des Systems gezogen werden können. Es wird also sensorisch festgestellt, ob sich das die Elektronikkomponente umfassende System bereits wieder im Ausgangszustand befindet, aus dem heraus die Elektronikkomponente gestartet werden kann, ohne dass eine Sicherung auslöst.
Beispielsweise ist der Systemparameter ein Druck, beispielsweise ein Druck im Klimaanlagensystem, gegen den die Elektronikkomponente arbeiten müsste. Eine solche Druckmessung kann mittelbar über die Messung der Temperatur in einem Wärmeaustauscher des Klimaanlagensystems erfolgen. Die Temperaturmessung ist dabei insbesondere kostengünstiger als eine unmittelbare Druckmessung. Nachteilig ist jedoch die deutlich längere Trägheit des Messprinzips.
Insofern kann das Überwachungssystem eingerichtet sein, den Druck mittelbar über eine Temperatur zu ermitteln, insbesondere den Druck eines die Elektronikkomponente umfassenden Systems.
Insbesondere ist die Schalteinheit eingerichtet, die Elektronikkomponente wieder einzuschalten, wenn der vom Sensor erfasste Systemparameter einen vorgegebenen Parameterwert unterschreitet und/oder erreicht. Der Sensor kann demnach zur Ansteuerung der Schalteinheit vorgesehen sein, die neben dem Signal vom Sensor ein entsprechendes Signal der Spannungsüberwachungs einheit erhält.
Am Beispiel des Klimaanlagensystems wird also erfasst, ob der Druck im Klimaanlagensystem unterhalb eines bestimmten Niveaus liegt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Elektronikkomponente, also der Klimaanlagenkompressor, ohne erhöhte Stromaufnahme gestartet werden kann, da die Elektronikkomponente bzw. der Klimaanlagenkompressor nicht gegen den noch vorhandenen Druck arbeiten muss.
Generell kann die Schalteinheit eingerichtet sein, die Elektronikkomponente wieder einzuschalten, wenn der Systemparameter, beispielsweise der Druck, einen vorgegebenen Parameterwert, also einen vorgegebenen Druckwert, unterschreitet und/oder erreicht und gleichzeitig die Spannungsüberwachungseinheit feststellt, dass das Spannungsniveau oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, also eine ausreichende Spannung zur Verfügung steht. Über den Sensor lässt sich demnach feststellen, dass das (Klimaanlagen-)System, welches die Elektronikkomponente umfasst, wieder im gewünschten Ausgangszustand ist, sodass die Elektronikkomponente sicher gestartet werden kann.
Der Ausgangszustand ist somit allgemein ein Zustand des Systems, der ein sicheres Starten (beispielsweise ohne ein Auslösen einer Sicherung) der Elektronikkomponente erlaubt.
Alternativ oder ergänzend kann der Ausgangszustand als der Zustand erachtet werden, in welchem sich das System vor dem Auftreten der detektierten Spannungsunterbrechung und/oder des erkannten Spannungseinbruchs befunden hat.
Der Ausgangszustand kann demnach dem regulären Betrieb des Systems entsprechen, also ohne Auslösen einer Sicherung, ohne Spannungs unterbrechung und/oder ohne Spannungseinbruch.
Beispielsweise ist die Elektronikkomponente ein Kompressor, insbesondere ein Klimaanlagenkompressor. In dieser Ausgestaltung wird auf eine Klimaanlage mit einem Kompressor als Elektronikkomponente abgestellt, deren Spannungs versorgung durch das Überwachungssystem überwacht wird.
Allgemein kann es sich bei der Elektronikkomponente um einen gegen eine - insbesondere mechanische - Last arbeitenden Motor handeln. Ein solcher Elektronikmotor ist beispielsweise der vorgenannte Kompressor, der gegen einen im System bestehenden Druck als (mechanische) Last arbeitet. Die betroffene Last ist somit in dieser Ausgestaltung insbesondere keine elektronische Last im Sinne eines ohmschen Lastwiderstands.
Der gegen eine - insbesondere mechanische - Last arbeitende Elektronikmotor kann auch als ein belasteter Elektronikmotor bezeichnet werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Netzüberwachungsschaltung für ein Überwachungssystem der zuvor genannten Art, die zwei Netzanschlüsse für eine Netzspannung sowie einen Komparator aufweist, wobei die Netzüberwachungsschaltung einen Referenzspannungs schaltungsabschnitt umfasst, der aus der Netzspannung eine am Komparator anliegende Referenzspannung erzeugt, insbesondere wobei der Referenzspannungsschaltungsabschnitt einen Kondensator umfasst.
Demnach ist es möglich, dass die Netzüberwachungsschaltung einfach ausgebildet und demnach kostengünstig ist, da die Referenzspannung intern über die Netzüberwachungsschaltung erzeugt wird. Es wird also nicht auf eine externe Referenzspannung verwiesen, um einen Abfall des Spannungsniveaus zu überprüfen. Am Komparator liegen demnach die Referenzspannung an, die aus der Netz- bzw. Versorgungsspannung der Elektronikkomponente selbst erzeugt wird, sowie eine Eingangsspannung, die der Netz- bzw. Versorgungsspannung zugeordnet ist. Bei der Eingangsspannung handelt es sich um das Spannungsniveau. Über den Komparator kann demnach das Spannungsniveau überwacht werden.
Ein Aspekt sieht vor, dass eine den beiden Netzanschlüssen zugeordnete Gleichrichterbrücke vorgesehen ist, deren Brückenausgänge jeweils dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt zugeordnet sind, insbesondere wobei ein Tiefpassfilter und/oder eine Diode zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung zwischen einem Brückenausgang und dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt vorgesehen sind bzw. ist. Die Gleichrichterbrücke ist vorgesehen, um die an den beiden Netzanschlüssen anliegende Wechselspannung gleichzurichten, sodass lediglich positive Halbwellen von der Gleichrichterbrücke durchgelassen werden. Insofern ist sichergestellt, dass der Kondensator des Referenzspannungs schaltungsabschnitts aufgeladen werden kann und nicht durch negative Halbwellen entladen wird. Der dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt zugeordnete Tiefpassfilter und die entsprechende Diode stabilisieren die durch die Gleichrichterbrücke gleichgerichtete Spannung, sodass dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt eine stabilisierte gleichgerichtete Spannung zur Verfügung gestellt wird, um eine entsprechend stabilisierte bzw. konstante Referenzspannung am Komparator anlegen zu können.
Insbesondere ist der Referenzspannungsschaltungsabschnitt dem negativen Eingang des Komparators zugeordnet. Die zu überwachende Eingangsspannung oder das Spannungsniveau kann dann dem positiven Eingang des Komparators zugeordnet sein. Hierdurch ergibt sich ein entsprechendes Ausgangssignal des Komparators, sofern die zu überwachende Eingangsspannung sich im Vergleich zu der vom Referenzspannungsschaltungsabschnitt erzeugten Referenzspannung verändert und insbesondere kleiner als die Referenzspannung wird.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Netzüberwachungsschaltung einen Versorgungsspannungsschaltungsabschnitt für den Komparator aufweist, der aus der Netzspannung eine Betriebsspannung für den Komparator erzeugt. Insofern wird der Komparator ebenfalls aus der zu überwachenden Netzspannung versorgt, wodurch eine integrierte Betriebsspannung für den Komparator bereitgestellt werden kann.
Eine externe Spannungsversorgung des Komparators ist demnach nicht nötig.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Ausgang des Komparators einem Mikrocontroller und/oder einem Opto-Koppler zugeordnet, insbesondere wobei der Mikrocontroller einem Schaltelement steuerungstechnisch zugeordnet ist. Der Mikrocontroller kann das Schaltelement entsprechend ansteuern, um die Elektronikkomponente ein- bzw. auszuschalten.
Der (optional vorgesehene) Opto-Koppler stellt eine galvanische T rennung her. Beispielsweise ist der Opto-Koppler zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Mikrocontroller angeordnet, sodass der Mikrocontroller vom Komparator galvanisch getrennt ist.
Allgemein erlaubt der optionale Opto-Koppler die galvanische Trennung der Netzüberwachungsschaltung und nachgeordneten Komponenten. In einer Ausgestaltung ist der Opto-Koppler auch eine Schaltungskomponente, die dazu dient, ein invertiertes Ausgangssignal der Netzüberwachungsschaltung zu erzeugen. Die Invertierung bezieht sich dabei insbesondere auf das Signal am Ausgang des Komparators.
In einer weiteren Ausgestaltung erzeugt der Opto-Koppler im Normalzustand, also während des Betriebs ohne Spannungseinbruch und/oder Spannungs unterbrechung, ein optisches Signal. Im Fall eines Spannungseinbruchs und/oder einer Spannungsunterbrechung erlischt dann dieses Signal. Die Funktion des Opto-Kopplers ist somit gewährleistet. Darüber hinaus ist es bei einem Spannungseinbruch und/oder einer Spannungsunterbrechung nicht erforderlich, elektrische Leistung für das Signal des Opto-Kopplers aufzuwenden. Die Netz überwachungsschaltung ist entsprechend effizient ausgebildet.
In einer alternativen Ausgestaltung erzeugt der Opto-Koppler dann ein Signal, wenn ein Spannungseinbruch detektiert worden ist
Generell kann das zuvor beschriebene Überwachungssystem zur Überwachung einer Versorgungsspannung für eine Elektronikkomponente die Netzüberwachungsschaltung der zuvor genannten Art umfassen.
Beispielsweise wird die Spannungsüberwachungseinheit des Überwachungssystems durch den Referenzspannungsschaltungsabschnitt sowie den Komparator ausgebildet, insbesondere wobei optional der Versorgungsspannungsschaltungsabschnitt ebenfalls Teil der Spannungs überwachungseinheit ist.
Die Schalteinheit des Überwachungssystems kann unter anderem durch den Mikrocontroller und das Schaltelement ausgebildet sein. Der Mikrocontroller erhält vom Komparator als Teil der Spannungsüberwachungseinheit ein entsprechendes Steuersignal, wenn das Spannungsniveau unter den vorbestimmten Schwellwert fällt, der durch die Referenzspannung bestimmt ist.
Der optional vorgesehene Opto-Koppler kann demnach eine galvanische Trennung zwischen der Spannungsüberwachungseinheit und der Schalteinheit bereitstellen, sofern der Opto-Koppler zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Mikrokontroller angeordnet ist. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Überwachungssystems bei einem Klimaanlagensystem,
Figur 2 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Überwachungs systems,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Überwachungssystems bei einer beliebigen Elektronikkomponente,
Figur 4 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Netzüberwachungs schaltung gemäß einer Ausführungsform, das für ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem vorgesehen ist, und
Figur 5 ein Diagramm, in dem die auftretenden Spannungen gezeigt sind.
In Figur 1 ist ein Überwachungssystem 10 schematisch gezeigt, das zur Überwachung einer Versorgungsspannung vorgesehen ist. Über die Versorgungsspannung wird eine in einem System 12 vorhandene Elektronikkomponente 14 betrieben.
In der gezeigten Ausführungsform ist das Überwachungssystem 10 einem als Klimaanlagensystem ausgebildeten System 12 zugeordnet, das lediglich schematisch in seinen Grundzügen gezeigt ist. Das Überwachungssystem 10 überwacht in der Darstellung die Versorgungsspannung einer als Klimaanlagen kompressor ausgebildeten Elektronikkomponente 14.
Insgesamt bilden die als Klimaanlagenkompressor ausgebildete Elektronik komponente 14, ein Verflüssiger 2, ein Trockner 4, ein Verdampfer 6, eine Expansionsvorrichtung 8 einen Kühlkreislauf, der die Kühlfunktion des als Klimaanlagensystem ausgebildeten Systems 12 realisiert.
Das Überwachungssystem 10 umfasst hierzu eine Spannungsüberwachungs einheit 16, die eingerichtet ist, ein Spannungsniveau zu überwachen, das derjenigen Versorgungsspannung zugeordnet ist, die an der Elektronikkomponente 14, also dem Klimaanlagenkompressor, anliegt. Zudem umfasst das Überwachungssystem 10 eine Schalteinheit 18, die eingerichtet ist, die Elektronikkomponente 14, also den Klimaanlagenkompressor, ein- bzw. auszuschalten. Die Schalteinheit 18 schaltet die Elektronikkomponente 14 insbesondere dann aus, wenn die Spannungsüberwachungseinheit 16 ein Unterschreiten des Spannungsniveaus unter einem vorbestimmten Schwellwert feststellt.
Hierzu ist die Schalteinheit 18 mit der Spannungsüberwachungseinheit 16 steuerungstechnisch gekoppelt, sodass die Schalteinheit 18 ein Steuersignal der Steuerungsüberwachungseinheit 16 erhalten kann.
Zudem umfasst das Überwachungssystem 10 in der gezeigten Ausführungsform einen Sensor 20, der einen Systemparameter des Systems 12, also des Klimaanlagensystems, überwacht.
Bei dem Systemparameter kann es sich in der gezeigten Ausführungsform um einen Druck handeln. Dabei wird der vom Sensor 20 erfasste Systemparameter an die Schalteinheit 18 übermittelt, die somit ein Signal von der Spannungsüberwachungseinheit 16 sowie ein Signal vom Drucksensor 20 erhält.
Der Druck kann vom Überwachungssystem 10 auch mittelbar über eine Temperatur ermittelt werden.
Die Schalteinheit 18 ist generell eingerichtet, die Elektronikkomponente 14 ein- bzw. auszuschalten, wobei dies in Abhängigkeit der erhaltenen Signale erfolgt, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
Wie bereits erläutert, wird die Elektronikkomponente 14 von der Schalteinheit 18 ausgeschaltet, sofern das Spannungsniveau unter den vorbestimmten Schwellwert gesunken ist.
In analoger Weise wird die Elektronikkomponente 14 von der Schalteinheit 18 eingeschaltet, sofern das Spannungsniveau über den vorbestimmten Schwellwert gestiegen ist und - je nach Ausgestaltung - beispielsweise der Systemparameter einen passenden Wert erreicht und/oder eine ausreichend große Zeit nach dem Ausschalten verstrichen ist.
Sofern das Überwachungssystem 10, wie dies in der gezeigten Ausführungsform der Fall ist, den Sensor 20 umfasst, der einen Systemparameter überwacht, stellt die Schalteinheit 18 zudem auf den erfassten Systemparameter ab.
Beispielsweise soll der Druck im Klimaanlagensystem 12 einen vorgegebenen Druckwert unterschreiten und/oder erreicht haben, bevor die Schalteinheit 18 die Elektronikkomponente 14 wieder einschaltet. Dies erfolgt, um sicherzugehen, dass die Elektronikkomponente 14, also der Klimaanlagenkompressor, nicht gegen den noch vorhandenen Druck im Klimaanlagensystem 12 arbeiten muss, was eine hohe Stromaufnahme zur Folge hätte.
Generell ist die Schalteinheit 18 eingerichtet, die Elektronikkomponente 14 erst dann auszuschalten, wenn das Spannungsniveau für eine bestimmte Zeit unter den vorbestimmten Schwellwert fällt.
Dies bedeutet, dass das Überwachungssystem 10 eingerichtet ist, die Zeitspanne zu erfassen, in der das Spannungsniveau unter dem vorbestimmten Schwellwert ist. Sofern die Zeitspanne länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, schaltet die Schalteinheit 18 die Elektronikkomponente 14 aus. Hierdurch ist sichergestellt, dass kurzzeitige Spannungseinbrüche, die das System 12, insbesondere die Elektronikkomponente 14, vertragen kann, nicht zum Ausschalten der entsprechenden Elektronikkomponente 14 führen. Die Systemstabilität wird demnach erhöht. Des Weiteren ist die Schalteinheit 18 eingerichtet, die Elektronikkomponente 14 für eine vorgegebene Zeitdauer auszuschalten, sodass die Elektronikkomponente 14 erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wieder (automatisch) eingeschaltet wird. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass das System 12 wieder in seinen Ausgangszustand zurückkehren kann, wie dies im Normalbetrieb der Fall ist. Konkret soll der im System 12 vorhandene Druck abgebaut werden, sodass die Elektronikkomponente 14 nicht gegen diesen gestartet werden muss.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Schalteinheit 18 die Elektronikkomponente 14 erst dann wieder einschaltet, wenn sie ein entsprechendes Steuersignal erhält, beispielsweise von der Spannungsüberwachungseinheit 16 und/oder dem Sensor 20. Sofern das entsprechende Steuersignal von der Spannungsüberwachungs einheit 16 bereits vor Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer ausgegeben wird, kann vorgesehen sein, dass die vorgegebene Zeitdauer zunächst abgewartet wird.
Sofern vom Sensor 20 ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben wird, kann die Elektronikkomponente 14 direkt wieder gestartet werden, da sich der gewünschte Ausgangszustand des Systems 12 wieder eingestellt haben sollte.
Generell ist die Spannungsüberwachungseinheit 16 eingerichtet, das Spannungsniveau erneut zu überprüfen, nachdem die Elektronikkomponente 14 ausgeschaltet worden ist. Beispielsweise überwacht die Spannungsüberwachungseinheit 16 das Spannungsniveau kontinuierlich.
Die Elektronikkomponente 14 wird nur dann wieder eingeschalten, wenn das Spannungsniveau oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts liegt.
In Figur 2 ist das Überwachungssystem 10 anhand eines Schaltplans dargestellt, aus dem der Aufbau einer Netzüberwachungsschaltung 22 des Überwachungssystems 10 hervorgeht. Das Überwachungssystem 10 umfasst also die Netzüberwachungsschaltung 22.
Die Netzüberwachungsschaltung 22 weist zwei Netzanschlüsse 24, 26 auf, an denen die Netzspannung für die Elektronikkomponente 14 anliegt.
Die zu überwachende Netzspannung wird zunächst über einen Spannungsteiler 28, der zwei ohmsche Widerstände umfasst, auf ein Spannungsniveau umgesetzt, das sicherstellt, dass die restlichen Komponenten der Netzüberwachungsschaltung 22 unbeschädigt bleiben. Insofern sind die zu überwachende Netzspannung und das Spannungsniveau miteinander verknüpft bzw. zueinander zugeordnet.
An den Spannungsteiler 28 schließt sich eine Gleichrichterbrücke 30 an, die demnach den beiden Netzanschlüssen 24, 26 zugeordnet ist. Die Gleichrichterbrücke 30 stellt sicher, dass keine negativen Spannungen von der Netzüberwachungsschaltung 22 verarbeitet werden müssen, da lediglich positive Halbwellen durchgelassen werden.
Die Gleichrichterbrücke 30 weist zwei Brückenausgänge 32, 34 auf, sodass eine gleichgerichtete Spannung ausgegeben wird. Dem ersten Brückenausgang 32 sind ein erster Tiefpassfilter 36 sowie eine erste Diode 38 zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung zugeordnet.
Die stabilisierte und gleichgerichtete Spannung wird anschließend einem Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40 zur Verfügung gestellt, der eine Referenzspannung erzeugt und bereitstellt, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Der Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40 umfasst einen Widerstand 42, einen Kondensator 44 sowie eine zum Kondensator 44 parallelgeschaltete Diode 46. Die Diode 46 ist in der dargestellten Ausführungsform insbesondere eine Zener-Diode. Die Komponenten des Referenzspannungsschaltungsabschnitts 40 sind den Ausgängen 32, 34 der Gleichrichterbrücke 30 zugeordnet. Die Gleichrichterbrücke 30 ist wiederum mit der zu überwachenden Netzspannung gekoppelt, sodass aus der zu überwachenden Netzspannung die Referenzspannung erzeugt wird. Insofern kann der Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40 auch als eine integrierte Referenzspannungsquelle bezeichnet werden.
An den Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40 schließt sich ein Komparator 48 an, an dem die vom Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40 erzeugte Referenzspannung entsprechend anliegt, nämlich am negativen Eingang 50 des Komparators 48.
Der positive Eingang 52 des Komparators 48 ist dagegen das zu überwachende Spannungsniveau zugeordnet.
Die von der Gleichrichterbrücke 30 erzeugten positiven Halbwellen, die dem positiven Eingang 52 des Komparators 48 zugeführt werden, werden ebenfalls über einen Spannungsteiler 54, der zwei Widerstände umfasst, sowie über einen Tiefpassfilter 56 und über eine Diode 58 (dabei handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Zener-Diode) entsprechend verarbeitet, sodass ein Überspannungsschutz gewährleistet ist.
Die Netzüberwachungsschaltung 22 umfasst zudem einen Versorgungsspannungsschaltungsabschnitt 60, der unter anderem aus der zu überwachenden Netzspannung eine Betriebsspannung für den Komparator 48 erzeugt, sodass der Komparator 48 über die zu überwachende Netzspannung betrieben wird. Der Ausgang 62 des Komparators 48 ist in der gezeigten Ausführungsform einem Mikrocontroller 64 zugeordnet, über den ein Schaltelement 66 angesteuert wird, das in der gezeigten Ausgestaltung als ein Transistor ausgebildet ist.
Das Schaltelement 66, also der Transistor, steuert über ein Relais 68 die Elektronikkomponente 14 entsprechend an, sodass die Elektronikkomponente 14 ein- bzw. ausgeschalten wird.
Der Mikrocontroller 64 ist zudem mit dem Sensor 20 gekoppelt, sodass der vom Sensor 20 erfasste Systemparameter ebenfalls an den Mikrocontroller 64 übermittelt wird.
Das vom Sensor 20 ausgegebene Signal wird über einen Tiefpassfilter 70 gefiltert an den Mikrocontroller 64 weitergegeben.
In analoger Weise kann ein Tiefpassfilter 72 zwischen dem Komparator 48 und dem Mikrocontroller 64 vorgesehen sein.
Insofern umfasst das Überwachungssystem 10 zur Überwachung einer Versorgungsspannung für eine Elektronikkomponente 14 die Netzüberwachungs schaltung 22.
In der gezeigten Ausführungsform kann die Spannungsüberwachungseinheit 16 über die Komponenten der Netzüberwachungsschaltung 22 bis zum Ausgang 62 des Komparators 48 gebildet werden, also zumindest vom Komparator 48 und vom Referenzspannungsschaltungsabschnitt 40. Die Schalteinheit 18 des Überwachungssystems 10 wird dagegen vom Mikrocontroller 64 und vom zugeordneten Schaltelement 66 gebildet, über den die Spannungsversorgung der Elektronikkomponente 14 ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
Die Schalteinheit 18, insbesondere der Mikrocontroller 64, erhält hierzu sowohl ein Steuersignal vom Komparator 48 als auch vom Sensor 20, aufgrund derer der Mikrocontroller 64 das zugeordnete Schaltelement 66 entsprechend ansteuert.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer allgemeinen Verwendung des Überwachungssystems 22 gezeigt, wobei es sich bei der Elektronik komponente 14 um einen beliebigen Motor handelt. Die Elektronikkomponente 14 wird von einen elektrischen Netzversorgung 73 mit einer elektrischen Spannung versorgt. Zudem sind eine Sicherung F und ein Schalter S vorhanden, der hier von dem Relais 68 gesteuert wird, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Die Netzüberwachungsschaltung 22 überwacht die über die elektrische Netzversorgung 73 bereitgestellte Spannung, wie dies schematisch in Figur 3 angedeutet ist, und gibt bei einem Spannungseinbruch und/oder einer Spannungsunterbrechung ein Signal an eine Steuerlogik, die hier beispielhaft als der Mikrocontroller 64 ausgestaltet ist.
Im Fall des Unterschreitens der Referenzspannung über die vorgegebene Zeitdauer hinaus wird vom Mikrocontroller 64 über das Relais 68 der Schalter S geöffnet und somit die Spannungsversorgung der Elektronikkomponente 14 unterbrochen. Für das Anschalten der Elektronikkomponente 14, d. h. für das erneute Schließen des Schalters S, ist hier der Mikrocontroller 64 mit dem Sensor 20 verbunden, der eine Aussage über den Systemparameter liefert.
Alternativ oder ergänzend wird auch die Zeit abgewartet, für die die Elektronikkomponente 14 ausgeschaltet sein sollte, sodass sich der Ausgangszustand wieder einstellt. Durch die Beachtung des Systemparameters und/oder der Zeitdauer des Ausgeschaltet-Seins, also der Dauer des ausgeschalteten Zustands, wird davon ausgegangen, dass das von der Elektronikkomponente 14 für das Wiederanfahren erforderliche Stromniveau in einer tolerablen Zeit unter das Niveau absinkt, das zum Auslösen der Sicherung F führt, und/oder dass der erforderliche Strombedarf nicht so lange auf einem solch hohen Niveau bleibt, dass die Sicherung F ausgelöst werden würde.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform der Netzüberwachungs schaltung 22 gezeigt, bei der zusätzlich zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ein Opto-Koppler 74 vorgesehen ist, der zwischen dem Ausgang 62 des Komparators 48 und dem Mikrocontroller 64 angeordnet ist, um eine galvanische Trennung bereitzustellen. Insofern stellt der Opto-Koppler 74 eine galvanische Trennung der Spannungsüberwachungseinheit 16 sowie der Schalteinheit 18 des Überwachungssystems 10 bereit. In Figur 5 ist ein beispielhaftes Diagramm gezeigt, aus dem die Spannungen hervorgehen, die mit dem Überwachungssystem 10 bzw. der Netzüberwachungs schaltung 22 verarbeitet werden. Betrachtet sei dabei die Schaltung der Figur 4, in der sich durch den verwendeten Opto-Koppler 74 eine Inversion des Signals des Komparators 48 ergibt; im Gegensatz zur Schaltung der Figur 2.
Eine als Wechselspannung vorgesehene Versorgungsspannung 76 ist gezeigt, die ein Spannungsniveau 78 zur Folge hat, welches am positiven Eingang 52 des Komparators 48 anliegt und mit der aus der Versorgungsspannung 76 generierten Referenzspannung 80 verglichen wird, die den vorbestimmten Schwellwert darstellt und am negativen Eingang 50 des Komparators 48 anliegt.
Wie aus der Figur 5 hervorgeht, nimmt die Versorgungsspannung 76 über die Zeit ab, was zur Folge hat, dass auch das Spannungsniveau 78 abnimmt.
Sobald das Spannungsniveau 78 unterhalb der Referenzspannung 80 bzw. dem vorbestimmten Schwellwert sinkt, ändert sich die Ausgangsspannung 82 am Ausgang 62 des Komparators 48, also dessen Ausgangssignal, sodass sich hinter dem Opto-Koppler 74 und damit für den Mikrocontroller 64 das Signal 82 ergibt. Dadurch und durch die Invertierung aufgrund des Opto-Kopplers 74 wird ein Steuersignal ausgegeben, das dem Mikrocontroller 64 zugeführt wird.
Der Mikrocontroller 64 kann daraufhin eingerichtet sein, die Zeitspanne zu erfassen, wie lang das Spannungsniveau 78 unter dem vorbestimmten Schwellwert 80 ist, indem der Mikrocontroller 64 die Zeit misst, wie lange er das „High-Signal“ der Netzüberwachungsschaltung 22 - also das invertierte Signal des Komparators 48 - erhält.
Sofern die erfasste Zeitspanne länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, die im Mikrocontroller 64 hinterlegt ist, steuert der Mikrocontroller 64 das zugeordnete Schaltelement 66 an, um die Elektronikkomponente 14 auszuschalten.
Des Weiteren kann der Mikrocontroller 64 eingerichtet sein, die Elektronikkomponente 14 für eine vorgegebene Zeitdauer, die ebenfalls im Mikrocontroller 64 hinterlegt ist, im ausgeschalteten Zustand zu belassen, auch wenn von der Netzüberwachungsschaltung 22 schon wieder ein „Low-Signal“ ausgegeben wird. Erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer steuert der Mikrocontroller 64 dann das Schaltelement 66 wieder an. Ferner kann der Mikrocontroller 64 das entsprechende Signal vom Sensor 20 erhalten, aufgrund dessen der Mikrocontroller 64 das Schaltelement 66 ansteuert, um die Elektronikkomponente 14 wieder einzuschalten.
Der Komparator 48 und somit die Spannungsüberwachungseinheit 16 überwacht das Spannungsniveau 78 kontinuierlich, wie aus dem Diagramm der Figur 5 hervorgeht, sodass direkt erkannt wird, wenn das Spannungsniveau 78 unter- bzw. oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts bzw. der konstanten Referenzspannung 80 ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Überwachungssystem (10) zur Überwachung einer Versorgungsspannung (76) für eine Elektronikkomponente (14), mit einer Spannungsüberwachungseinheit (16), die eingerichtet ist, ein der an der Elektronikkomponente (14) anliegenden Versorgungsspannung (76) zugeordnetes Spannungsniveau (78) zu überwachen, und einer Schalteinheit (18), die eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) ein- und/oder auszuschalten, wobei die Schalteinheit (18) mit der Spannungsüberwachungseinheit (16) gekoppelt ist, und wobei die Schalteinheit (18) eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) auszuschalten, wenn die Spannungsüberwachungseinheit (16) ein Unterschreiten des Spannungsniveaus (78) unter einen vorbestimmten Schwellwert (80) feststellt.
2. Überwachungssystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (10) eingerichtet ist, die Zeitspanne zu erfassen, in der das Spannungsniveau (78) unter dem vorbestimmten Schwellwert (80) ist.
3. Überwachungssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (18) eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) auszuschalten, wenn die erfasste Zeitspanne länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist.
4. Überwachungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (18) eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) für eine vorgegebene Zeitdauer auszuschalten und/oder die Elektronikkomponente (14) wieder einzuschalten.
5. Überwachungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsüberwachungseinheit (16) eingerichtet ist, das Spannungsniveau (78) erneut zu überprüfen, nachdem die Elektronikkomponente (14) ausgeschaltet worden ist.
6. Überwachungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (10) einen Sensor (20) umfasst, der einen Druck eines die Elektronikkomponente (14) umfassenden Systems (12) überwacht.
7. Überwachungssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (10) eingerichtet ist, den Druck mittelbar über eine Temperatur zu ermitteln.
8. Überwachungssystem (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (18) eingerichtet ist, die Elektronikkomponente (14) wieder einzuschalten, wenn der vom Sensor (20) erfasste Systemparameter einen vorgegebenen Parameterwert unterschreitet und/oder erreicht.
9. Überwachungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikkomponente (14) ein gegen eine, insbesondere mechanische, Last arbeitender Kompressor ist, insbesondere ein Klimaanlagenkompressor.
10. Netzüberwachungsschaltung (22) für ein Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zwei Netzanschlüsse (24, 26) für eine Netzspannung (76) sowie einen Komparator (48) aufweist, wobei die Netzüberwachungsschaltung (22) einen Referenzspannungsschaltungsabschnitt (40) umfasst, der aus der Netzspannung (76) eine am Komparator (48) anliegende Referenzspannung (80) erzeugt, insbesondere wobei der Referenzspannungs schaltungsabschnitt (40) einen Kondensator (44) umfasst.
1 1 . Netzüberwachungsschaltung (22) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine den beiden Netzanschlüssen (24, 26) zugeordnete Gleichrichterbrücke (30) vorgesehen ist, deren Brückenausgänge (32, 34) jeweils dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt (40) zugeordnet sind, insbesondere wobei ein Tiefpassfilter (36) und/oder eine Diode (38) zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung zwischen einem Brückenausgang (32) und dem Referenzspannungsschaltungsabschnitt (40) vorgesehen sind bzw. ist.
12. Netzüberwachungsschaltung (22) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Netzüberwachungsschaltung (22) einen Versorgungs spannungsschaltungsabschnitt (60) für den Komparator (48) aufweist, der aus der Netzspannung (76) eine Betriebsspannung für den Komparator (48) erzeugt.
13. Netzüberwachungsschaltung (22) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (62) des Komparators (48) einem Mikrocontroller (64) und/oder einem Opto-Koppler (70) zugeordnet ist, insbesondere wobei der Mikrocontroller (64) einem Schaltelement (66) steuerungstechnisch zugeordnet ist.
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