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EP3743932B1 - Kontaktschutzbestromung - Google Patents

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Info

Publication number
EP3743932B1
EP3743932B1 EP19701503.5A EP19701503A EP3743932B1 EP 3743932 B1 EP3743932 B1 EP 3743932B1 EP 19701503 A EP19701503 A EP 19701503A EP 3743932 B1 EP3743932 B1 EP 3743932B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resistor
circuit arrangement
charging
energy storage
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19701503.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3743932A1 (de
Inventor
Alex Schneider
Oliver Bollgönn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Publication of EP3743932A1 publication Critical patent/EP3743932A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3743932B1 publication Critical patent/EP3743932B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/60—Auxiliary means structurally associated with the switch for cleaning or lubricating contact-making surfaces
    • H01H1/605—Cleaning of contact-making surfaces by relatively high voltage pulses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/42—Switches operated by change of humidity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/002—Thermally-actuated switches combined with protective means

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement and a method for generating cyclically successive current pulses at contacts of a setpoint monitor to be cleaned.
  • a circuit arrangement for controlling the electrical power for a consumer in which an electrical setpoint is set with the aid of a mechanical coding switch and this setpoint is queried and in which the mechanical contacts are cleaned with the aid of current pulses, the query current pulses and the cleaning current pulses occurring at different times from one another.
  • a generic method for detecting switching states of an operating element of a motor vehicle in which a power source connected to the operating elements generates a pulsed free-burning current, wherein the pulse duration or the repetition rate of this pulsed free-burning current and its amplitude are selected such that a sufficient value of the free-burning current is available and a sufficient voltage signal is supplied for detecting the switching state of the operating element.
  • a method for detecting switching states of an actuating element of a motor vehicle electronics with an evaluation unit in which the switching state is queried by means of a switchable energy source with an energy intensity, so that a current to be switched is essentially in the range of a nominal current intensity of the actuating means in order to cause the contacts of the switch to burn free, so that poor contact due to contamination or sooting of the contacts can be prevented.
  • Synchronization processes between measuring and burn-off are also necessary and should be avoided. It is also desirable to eliminate Additional circuits for overvoltage generation for the burn-off process.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of proposing an improved device and an improved and easily implemented method in order to reduce contact corrosion and contact contamination as well as the associated loss of quality of the contacts or to be able to maintain the contact quality at a high level over a longer period of time.
  • a basic idea of the invention is to integrate a circuit arrangement for controlling the burn-off process directly into the signal circuit of the thermal monitor.
  • a cyclic cleaning of the contacts is provided, which is carried out at the same time as the signal query so that this can take place continuously.
  • a circuit arrangement for generating cyclically successive current pulses at contacts of a setpoint monitor (such as a sensor or temperature monitor) to be cleaned, which forms a signal circuit with a resistor R1 for continuously querying a setpoint signal to be monitored (e.g. the engine temperature), and this resistor has the behavior of a switch monitor which is in the blocking state, i.e. in the high-resistance state, in the setpoint range (setpoint between lower and upper limit) of a setpoint to be monitored and outside this setpoint range in a control current-passing state, i.e.
  • the circuit arrangement in a low-resistance state, wherein the circuit arrangement is designed to be integrated with the signal circuit and wherein the contacts are cleaned with the aid of cyclic current pulses.
  • the cyclic current pulses are generated by the circuit arrangement at the same time as the signal query of the setpoint in the signal circuit.
  • the resistor R1 in the signal circuit (for querying the setpoint values) is connected in front of the input of an optocoupler and when a control current passes through a phototransistor integrated in the optocoupler, which switches through the circuit or the line branch in the circuit, is controlled by means of the illuminated, i.e. energized, LED of the optocoupler.
  • a first resistor R7 and a measuring resistor R11 in series are integrated in the line branch of the circuit and a measuring device is provided in order to determine the conduction state or the blocking state of the resistor R1 from the measured value of the current or the corresponding voltage at the measuring resistor.
  • the charging resistor for the first energy storage device represents a resistor of a sensor, preferably a temperature sensor or a humidity sensor.
  • the resistance of the charging resistor for the first energy storage device decreases as the measured value increases and, conversely, if the measured value decreases, the resistance increases, so that this has an influence on its voltage level and, as a result, on the cycle time of the current pulses.
  • the circuit arrangement further has the following configuration, namely at least one voltage divider comprising two resistors R3, R4, wherein the center tap of the voltage divider is connected to the input of said comparator and one resistor of the voltage divider is connected to the connection of the second rechargeable energy store, so that the applied potential at the input of the comparator changes depending on the charge level of the second energy store.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for generating cyclically successive current pulses at contacts to be cleaned of a setpoint monitor with a circuit arrangement as described above, wherein the cycle time and/or the amplitudes of the cyclic current pulses generated by the circuit arrangement change as intended depending on a measured value representing an environmental condition, which is detected by means of a sensor of the circuit.
  • a current flows through the LED of the optocoupler in the low-resistance on-state of the resistor R1 and this controls the phototransistor of the optocoupler, whereby the line branch in the circuit comprising the resistors R7 and R11 is flowed through by current and the on-state or off-state of the resistor R1 is thereby indirectly detected at the resistor R11, wherein two separate rechargeable electrical energy stores are each charged via charging resistors and by changing the variable charging resistance depending on an environmental condition, the respective charging state of the first energy store is influenced more strongly than the charging state of the second energy store, which is designed to determine the period duration of the current pulses, wherein when the charging resistance on the first energy store decreases, due to a changing environmental condition, the first energy store is charged to a comparatively higher voltage via the resistor before the discharge process until the second energy store reaches the Reference voltage level, which is set for the comparator with a voltage divider formed from the resistors R3 and R4, is reached and when
  • the ambient condition checked is the ambient temperature, wherein as the ambient temperature increases, the first energy storage device is charged to a voltage level that is further increased compared to a lower ambient temperature, with a simultaneously shortened period duration, whereby the number of discharge processes via the resistor (R1) per time interval is increased, which leads to a shorter cycle time of the current pulses generated to clean the contacts.
  • FIG. 1 An embodiment of a circuit arrangement 1 according to the invention is shown.
  • the circuit arrangement 1 is designed to generate cyclically successive current pulses I1, ...In, as shown by way of example for two different ambient temperatures in the Figures 2 and 3 At the ambient temperature of -40° C, as shown in the Figure 2
  • the number of signals generated by the circuit arrangement 1 Current pulses per time interval are lower than in the case of an ambient temperature of 100° C.
  • the dashed line TW shows the temperature monitor monitoring signal, which can be recorded simultaneously with the generation of the current pulses and is unaffected by this.
  • the circuit arrangement directs the said current pulses I1, ... In to the contacts of the setpoint monitor to be cleaned, which forms a signal circuit SIK with a resistor R1 for the continuous query of a setpoint signal V1 to be monitored and the resistor R1 has the behavior of a switch monitor which is in the blocking high-impedance state in the setpoint range of a setpoint to be monitored and outside this setpoint range in a low-impedance state that allows a control current to pass.
  • a temperature monitor in its function, represents an NC contact in relay terms. This is positioned on a motor or compressor in engine or refrigeration technology, for example. If the permissible temperature (upper setpoint temperature) on the temperature monitor is exceeded, the contact is opened via the bimetal deflection.
  • the described behavior of such a temperature monitor is shown in the circuit arrangement according to Figure 1 shown by the resistance level of the resistor R1.
  • the source V1 describes, for example, an internal or external signal to be monitored that is connected to the commutation electronics of a motor.
  • a voltage divider made up of the two resistors R3, R4 is connected in parallel to the signal source V1, with the center tap (Mi) of the voltage divider being connected to the input of a comparator U1.
  • the circuit arrangement 1 further comprises a Mosfet M1, the control terminal of which is connected to the output of the comparator U1 (here via a diode D2) in order to determine the voltage level at the input of the comparator U1 to switch on the Mosfet M1.
  • the electrically rechargeable energy storage devices C1, C4 and C2 are provided in the circuit in the form of capacitors.
  • the first rechargeable energy storage device is formed from the parallel connection of the two capacitors C1, C4, each of which is preceded by a charging resistor R6 or R10.
  • the parallel connection of the capacitors C1, C4 is connected to a first connection between the resistor R1 and the input of the optocoupler U2 and is connected to its second connection to the parallel connection of the charging resistors R6 and R10 as well as to the output of the MOSFET M1.
  • the second rechargeable energy storage device C2 is a single capacitor that is connected at one end to the comparator U1 (via the voltage divider) and at the other end to the charging resistor R5.
  • a diode D1 is connected in front of the charging resistor R5.
  • the optocoupler U2 comprises a diode D3 in the control path and a phototransistor F in the circuit branch of the circuit SK.
  • a current flows from the resistor R1 via the LED of the optocoupler U2 when the resistor R1 is conducting, this controls the phototransistor F, whereby the line branch in the circuit SK, comprising the resistors R7 and R11, is flowed through by current and the conduction or blocking position of the resistor R1 is thereby indirectly detected at the resistor R11.
  • the charging resistor R10 changes its resistance value depending on the ambient temperature T, so that the charging and discharging time of the first and second energy storage devices C1, C4, C2 changes in such a way that the cycle time and the amplitudes of the cyclic current pulses I1, ...In generated by the circuit arrangement change accordingly. changes, as exemplified in the Figures 2 and 3 for two different temperatures.
  • the invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different embodiments, so that instead of a temperature monitor, for example, other sensors could also be used, such as a humidity sensor.

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse an zu reinigenden Kontakten eines Sollwertwächters.
  • Kontakte, insbesondere bei Temperaturwächtern ändern sich aufgrund von Kontaktkorrosion resultierend aus Feuchtigkeits- und Temperatureinwirkung, so dass sich die erforderlichen Kontakteigenschaften nach und nach verschlechtern. Aus dem Stand der Technik sind dazu zwei generelle Verfahren zur Vermeidung der Korrosionsbildung an Kontaktstellen bekannt. Der sogenannte Reinigungsprozess den man auch als den Freibrennungsprozess bezeichnet. Dieser Reinigungsprozess wird mit Überspannung an den Kontaktstellen oder durch einen hohen Stromfluss über die Kontaktflächen erreicht. Dabei wird der Reinigungsprozess zeitlich getrennt zur Signalabfrage und mit derselben Amplitudenhöhe am Kontakt durchgeführt, um eine nachteilige Einflussnahme infolge der Strom- und Spannungseinprägung auf die Signalabfrage zu vermeiden.
  • Aus der DE 3910405 A1 ist zum Beispiel eine Schaltungsanordnung zum Steuern der elektrischen Leistung für einen Verbraucher bekannt, bei der mit Hilfe eines mechanischen Codierschalters ein elektrischer Sollwert eingestellt wird und dieser Sollwert abgefragt wird und bei der die mechanischen Kontakte mit Hilfe von Stromimpulsen gereinigt werden, wobei die Abfragestromimpulse und die Reinigungsstromimpulse zeitlich getrennt voneinander erfolgen.
  • Aus der DE 101 24 910 A1 ist ein gattungsbildendes Verfahren zum Erfassen von Schaltzuständen eines Betätigungselementes eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem eine mit den Bedienelementen verbundene Stromquelle einen gepulsten Freibrennstrom erzeugt, wobei die Pulsdauer bzw. die Wiederholungsrate dieses gepulsten Freibrennstromes und dessen Amplitude so gewählt werden, dass ein ausreichender Wert des Freibrennstromes zur Verfügung steht und ein ausreichendes Spannungssignal zur Erfassung des Schaltzustandes des Bedienelementes geliefert wird.
  • Ferner ist aus der 100 43 755 A1 ein Verfahren zum Erfassen von Schaltzuständen eines Betätigungselementes einer Kraftfahrzeugelektronik mit einer Bewertungseinheit bekannt, bei dem der Schaltzustand mittels einer schaltbaren Energiequelle mit einer Energiestärke abgefragt wird, so dass ein zu schaltender Strom im Wesentlichen im Bereich einer Nennstromstärke des Betätigungsmittels liegt, um damit ein Freibrennen der Kontakte des Schalters zu bewirken, so dass einer Schlechtkontaktierung aufgrund von Verschmutzung bzw. Verrußung der Kontakte vorgebeugt werden kann.
  • Aus der EP 1 240 654 B1 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Freibrennstromes bekannt, bei welchem mehrere Schalter hinsichtlich ihrer Schalterstellung überwacht werden und bei geschlossenem Schalter ein PWMmodulierter Freibrennstrom über die geschlossenen Kontakte geführt wird, wobei die Höhe dieses Freibrennstromes in Abhängigkeit der Anzahl der geschlossenen Schalter eingestellt wird. Wenn auch bei diesen oben beschriebenen bekannten Verfahren während des geschlossenen Zustandes die Bestromung des Schalters nicht kontinuierlich, sondern mit einem PWMmodulierten Strom erfolgt, ist bspw. bei über eine lange Zeitdauer geschlossenen Schaltern bzw. Betätigungselementen ein hoher Stromverbrauch in Kauf zu nehmen.
  • Aus den Druckschriften JP H07 14463 A , JP H08 106834 A und US 5 523 633 A sind Schaltungsanordnungen bekannt, um Kontakte zu reinigen.
  • Die zuvor genannten Verfahren lassen sich einerseits nicht ohne weiteres auf Temperaturwächter und deren Kontakte übertragen und besitzen auch diverse Nachteile, die es zu umgehen gilt.
  • Nachteilig ist zum einen, dass die Signalabfrage der Auswerteschaltung bei den Verfahren nur zyklisch erfolgt, da der erforderliche Reinigungsstrom den Messwert bei der Signalabfrage verfälscht. Ferner wird entweder zusätzlich eine Auswertespannung zur Kontaktbewertung benötigt oder muss beim Freibrennvorgang ein erhöhter Gleichstrom über eine längere Zeit fließen.
  • Ebenso sind Synchronisationsvorgänge zwischen dem Messen und Freibrennen nötig, die es zu vermeiden gilt. Weiter wünschenswert ist der Entfall von Zusatzschaltungen für die Überspannungserzeugung für den Freibrennprozess.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes und einfach zu realisierendes Verfahren vorzuschlagen, um die Kontaktkorrosion und Kontaktverschmutzung sowie die damit einhergehenden Qualitätsverluste der Kontakte zu reduzieren bzw. die Kontaktqualität über einen längeren Zeitraum auf hohem Niveau erhalten zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Freibrennungsvorganges direkt in den Signalkreis des Thermowächters zu integrieren. Dabei ist insbesondere eine zyklische Reinigung der Kontakte vorgesehen, die zeitgleich mit der Signalabfrage durchgeführt wird, so dass diese kontinuierlich stattfinden kann.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse an zu reinigenden Kontakten eines Sollwertwächters (wie z. B. eines Sensors oder Temperaturwächters) vorgesehen, der zum kontinuierlichen Abfragen eines zu überwachenden Sollwertsignals (z. B. die Motortemperatur) einen Signalstromkreis mit einem Widerstand R1 ausbildet und dieser Widerstand das Verhalten eines Schaltwächters aufweist, der sich im Sollbereich (Sollwert zwischen unterem und oberem Grenzwert) eines zu überwachenden Sollwertes im sperrenden d. h. im hochohmigen Zustand und außerhalb dieses Sollbereichs in einem eine Steuerstrom durchlassenden d. h. niederohmigen Zustand befindet, wobei die Schaltungsanordnung mit dem Signalstromkreis integriert ausgebildet ist und wobei die Kontakte mit Hilfe von zyklischen Stromimpulsen gereinigt werden während die zyklischen Stromimpulse jeweils zeitgleich mit der Signalabfrage des Sollwertes im Signalstromkreises von der Schaltungsanordnung erzeugt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierzu vorgesehen, dass im Signalstromkreis (zur Abfrage der Sollwerte) der Widerstand R1 vor dem Eingang eines Optokoppler geschaltet ist und bei Durchlass eines Steuerstrom einen im Optokoppler integrierten den Schaltkreis bzw. den Leitungszweig im Schaltkreis durchschaltenden Fototransistor mittels der aufleuchtenden d.h. bestromten LED des Optokopplers durchgesteuert wird.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn im Leitungszweig des Schaltkreises ein erster Widerstand R7 und dazu in Serie ein Mess-Widerstand R11 integriert ist und eine Messvorrichtung vorgesehen ist, um aus dem Messwert des Stroms oder der korrespondierenden Spannung an dem Mess-Widerstand den Durchlasszustand oder den Sperrzustand des Widerstands R1 zu ermitteln.
  • In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung die in Anspruch 1 definierten Komponenten aufweist:
    1. a. einen Komparator,
    2. b. einen Mosfet dessen Steueranschluss mit dem Ausgang des Komparators verbunden ist, um abhängig von der angelegten Spannung am Komparator den Mosfet durchzuschalten,
    3. c. einen ersten elektrisch aufladbaren Energiespeicher (vorzugsweise gebildet aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren C1, C4) mit einem ersten Anschluss zwischen dem Widerstand (der das Verhalten eines Schaltwächters aufweist) und dem Eingang des Optokopplers und einem zweiten Anschluss, der sowohl mit zwei in Parallelschaltung verbundenen Lade-Widerständen als auch mit dem Ausgang des Mosfets verbunden ist,
    4. d. einen zweiten elektrisch aufladbaren Energiespeicher (vorzugsweise einen Kondensator C2) der an einem Anschluss mit dem Komparator und an dem anderen Anschluss mit einem geeignet proportionierten Vorwiderstand verbunden ist,
    5. e. wobei der Lade-Widerstand für den ersten Energiespeicher abhängig von wenigstens einem eine Umgebungsbedingung repräsentierenden Messwert, seinen Widerstandswert ändert, so dass sich dadurch die Auflade und Entladezeit des ersten und /oder zweiten Energiespeichers jeweils so verändert, dass sich in der Folge die Zykluszeit und/oder die Amplituden der von der Schaltungsanordnung erzeugten zyklischen Stromimpulse entsprechend ändern.
  • Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, dass der Lade-Widerstand für den ersten Energiespeicher ein Widerstand eines Sensors darstellt, vorzugsweise eines Temperatursensors oder eines Feuchtesensors.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn bei ansteigendem Messwert der Widerstand des Lade-Widerstands für den ersten Energiespeicher abnimmt und umgekehrt bei sinkendem Messwert der Widerstand zunimmt, so dass dies einerseits einen Einfluss auf dessen Spannungspegel und in der Folge auf die Zykluszeit der Stromimpulse hat.
  • In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung ferner folgende Konfiguration aufweist, nämlich wenigstens einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R3, R4, wobei der Mittelabgriff des Spannungsteilers mit dem Eingang des genannten Komparators verbunden ist und der eine Widerstand des Spannungsteilers mit dem Anschluss des zweiten aufladbaren Energiespeichers verbunden ist, so dass sich je nach Ladepegel des zweiten Energiespeichers das angelegte Potential am Eingang des Komparators verändert.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse an zu reinigenden Kontakten eines Sollwertwächters mit einer wie zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung, wobei sich die Zykluszeit und/oder die Amplituden der von der Schaltungsanordnung erzeugten zyklischen Stromimpulse in Abhängigkeit von einem eine Umgebungsbedingung repräsentierenden Messwert, der mittels eines Sensors der Schaltung erfasst wird, bestimmungsgemäß ändert.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Fall, dass ein Strom über die LED des Optokopplers im niederohmigen Durchlasszustand des Widerstands R1 fließt und diese den Fototransistor des Optokopplers durchsteuert, wodurch der Leitungszweig im Schaltkreis, umfassend die Widerstände R7 und R11 von Strom durchflossen wird und dadurch am Widerstand R11 mittelbar die Durchlass- oder Sperrstellung des Widerstands R1 detektiert wird, wobei über Lade-Widerstände zwei voneinander getrennte aufladbare elektrische Energiespeicher jeweils aufgeladen werden und durch Änderung des veränderlichen Lade-Widerstands in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung der jeweilige Lade-Zustand des ersten Energiespeichers stärker beeinflusst wird, als der Lade-Zustand des zweiten Energiespeichers, welcher ausgebildet ist die Periodendauer der Stromimpulse zu bestimmen, wobei bei abnehmendem Lade-Widerstand am ersten Energiespeicher, aufgrund einer sich ändernden Umgebungsbedingung der erste Energiespeicher vor dem Entladevorgang über den Widerstand auf eine vergleichsweise höhere Spannung aufgeladen wird, bis der zweite Energiespeicher die Refrenzspannungshöhe, die mit einem Spannungsteiler gebildet aus den Widerständen R3 und R4 für den Komparator eingestellt wird, erreicht und bei Überschreiten der Spannungshöhe am Energiespeicher im Aufladeprozess der Referenzspannung des Komparators der Ausgang des Komparators auf High-Pegel-Höhe gezogen wird, wodurch ein damit verbundener Mosfet durchgesteuert wird und dadurch wiederum der erste Energiespeicher zur Erzeugung eines Stromimpulses direkt über den Widerstand entladen wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die überprüfte Umgebungsbedingung die Umgebungstemperatur ist, wobei bei steigender Umgebungstemperatur der erste Energiespeicher auf einen vergleichsweise zu einer niedrigeren Umgebungstemperatur weiter erhöhten Spannungspegel bei gleichzeitig verkürzter Periodendauer aufgeladen wird, wodurch die Anzahl der Entladevorgänge über den Widerstand(R1 pro Zeitintervall erhöht wird, was zu einer kürzeren Zykluszeit der zur Reinigung der Kontakte erzeugten Stromimpulse führt.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
    Fig. 2
    ein Diagramm mit Reinigungsstromimpulsen bei einer Umgebungstemperatur von -40° C und
    Fig. 2
    ein Diagramm mit Reinigungsstromimpulsen bei einer Umgebungstemperatur von 100° C.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines ausgewählten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
  • In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 gezeigt. Die Schaltungsanordnung 1 ist ausgebildet zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse I1, ...In, wie diese beispielhaft für zweit unterschiedliche Umgebungstemperaturen in den Figuren 2 und 3 gezeigt sind. Bei der Umgebungstemperatur von -40° C, wie in der Figur 2 ersichtlich, ist die Anzahl der von der Schaltungsanordnung 1 erzeugten Stromimpulse pro Zeitintervall geringer, als im Fall der Umgebungstemperatur von 100° C. Mit der jeweils gestrichelten Linie TW ist das Temperaturwächter-Überwachungssignal dargestellt, welches gleichzeitig mit der Erzeugung der Stromimpulse, davon unbeeinflusst zeitgleich erfasst werden kann.
  • Die Schaltungsanordnung leitet die besagten Stromimpulse I1, ... In an die zu reinigenden Kontakte des Sollwertwächters, der zum kontinuierlichen Abfragen eines zu überwachenden Sollwertsignals V1 einen Signalstromkreis SIK mit einem Widerstand R1 ausbildet und der Widerstand R1 das Verhalten eines Schaltwächters aufweist, der sich im Sollbereich eines zu überwachenden Sollwertes im sperrenden hochohmigen Zustand und außerhalb dieses Sollbereichs in einem eine Steuerstrom durchlassenden niederohmigen Zustand befindet.
  • Ein Temperaturwächter, stellt in seiner Funktion einen NC-Kontakt in Relais-Betrachtung dar. Dieser wird z. B. in der Motor- bzw. in der Kältetechnik an einem Motor oder Kompressor positioniert. Wird die zulässige Temperatur (obere Sollwerttemperatur) an dem Temperaturwächter überschritten, so wird der Kontakt über die Bimetall-Auslenkung geöffnet. Das beschriebene Verhalten eines solchen Temperaturwächters wird in der Schaltungsanordnung nach Figur 1 über die Widerstandshöhe des Widerstands R1 dargestellt. Die Quelle V1 beschreibt z. B. ein an die Kommutierungselektronik eines Motors angeschlossenes internes oder externes zu überwachendes Signal. Zur Signalquelle V1 ist ein Spannungsteiler aus den beiden Widerständen R3, R4 parallel geschaltet, wobei der Mittelabgriff (Mi) des Spannungsteilers mit dem Eingang eines Komparators U1 verbunden ist.
  • Die Schaltungsanordnung 1 weist ferner einen Mosfet M1 auf, dessen Steueranschluss mit dem Ausgang des Komparators U1 (hier über eine Diode D2) verbunden ist, um abhängig von dem Spannungspegel am Eingang des Komparators U1 den Mosfet M1 durchzuschalten.
  • Weiter sind die elektrisch aufladbaren Energiespeicher C1, C4 und C2 in Form von Kondensatoren in der Schaltung vorgesehen.
  • Der erste aufladbare Energiespeicher ist aus der Parallelschaltung der beiden Kondensatoren C1, C4 gebildet zu denen jeweils ein Lade-Widerstand R6 bzw. R10 vorgeschaltet ist. Die Parallelschaltung der Kondensatoren C1, C4 ist mit einem ersten Anschluss zwischen dem Widerstand R1 und dem Eingang des Optokopplers U2 angeschlossen und ist mit seinem zweiten Anschluss, mit der Parallelschaltung der Lade-Widerständen R6 und R10 als auch mit dem Ausgang des Mosfets M1 verbunden.
  • Der zweite aufladbare Energiespeicher C2 ist ein einzelner Kondensator der mit seinem Anschluss mit dem Komparator U1 (über den Spannungsteiler) und an dem anderen Anschluss mit dem Lade-Widerstand R5 verbunden ist. Vor dem Lade-Widerstand R5 ist ein eine Diode D1 geschaltet.
  • Der Optokoppler U2 umfasst in der Steuerstrecke eine Diode D3 und im Schaltkreiszweig des Schaltkreises SK einen Fototransistor F. Im Fall, dass ein Strom vom Widerstand R1 über die LED des Optokopplers U2 bei Durchlass des Widerstands R1 fließt, steuert diese den Fototransistor F durch, wodurch der Leitungszweig im Schaltkreis SK, umfassend die Widerständen R7 und R11 von Strom durchflossen wird und dadurch am Widerstand R11 mittelbar die Durchlass- oder Sperrstellung des Widerstands R1 detektiert wird.
  • Der Lade-Widerstand R10 ändert abhängig von der Umgebungstemperatur T, seinen Widerstandswert, so dass sich dadurch die Auflade und Entladezeit des ersten und zweiten Energiespeichers C1, C4, C2 jeweils so verändert, dass sich in der Folge die Zykluszeit und die Amplituden der von der Schaltungsanordnung erzeugten zyklischen Stromimpulse I1, ...In entsprechend ändert, wie dies beispielhaft in den Figuren 2 und 3 für zwei unterschiedliche Temperaturen dar gestellt ist.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht, so dass statt einem Temperaturwächter z. B. auch andere Sensoren verwendet werden könnten, wie z. B. ein Feuchtigkeitsfühler.

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung (1) zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse (I1, ...In) an zu reinigenden Kontakten (K1, K2) eines Sollwertwächters, der zum kontinuierlichen Abfragen eines zu überwachenden Sollwertsignals (V1) einen Signalstromkreis mit einem Widerstand R1 ausbildet und der Widerstand R1 das Verhalten eines Schaltwächters aufweist, der sich im Sollbereich eines zu überwachenden Sollwertes im sperrenden hochohmigen Zustand und außerhalb dieses Sollbereichs in einem einen Steuerstrom durchlassenden niederohmigen Zustand befindet, wobei die Schaltungsanordnung (1) mit dem Signalstromkreis integriert ausgebildet ist und wobei die Kontakte (K1, K2) mit Hilfe von zyklischen Stromimpulsen (I1, ...In) gereinigt werden und die zyklischen Stromimpulse (I1, ... In) zeitgleich mit der Signalabfrage des Sollwertes im Signalstromkreises erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) ferner folgende Komponenten aufweist:
    a. einen Komparator (U1),
    b. einen Mosfet (M1) dessen Steueranschluss mit dem Ausgang des Komparators (U1) verbunden ist, um abhängig von der angelegten Spannung am Komparator (U1) den Mosfet (M1) durchzuschalten,
    c. einen ersten aufladbaren Energiespeicher (C1, C4) mit einem ersten Anschluss zwischen dem Widerstand R1 und dem Eingang des Optokopplers (U2) und einem zweiten Anschluss, der sowohl mit zwei in Parallelschaltung verbundenen Lade-Widerständen R6, R10 als auch mit dem Ausgang des Mosfets (M1) verbunden ist,
    d. einen zweiten aufladbaren Energiespeicher (C2) der an einem Anschluss mit dem Komparator (U1) und an dem anderen Anschluss mit einem Ladewiderstand R5 verbunden ist,
    e. wobei der Lade-Widerstand R10 abhängig von wenigstens einem eine Umgebungsbedingung repräsentierenden Messwert (T), seinen Widerstandswert ändert, so dass sich dadurch die Auflade und Entladezeit des ersten und /oder zweiten Energiespeichers (C2) jeweils so verändert, dass sich in der Folge die Zykluszeit und/oder die Amplituden der von der Schaltungsanordnung erzeugten zyklischen Stromimpulse (I1, ...In) entsprechend ändert.
  2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei im Signalstromkreis (SI) der Widerstand R1 vor dem Eingang eines Optokoppler (U2) geschaltet ist und bei Durchlass eines Steuerstroms einen im Optokoppler (U2) integrierten den Schaltkreis (SK) durchschaltenden Fototransistor (F) mittels der LED des Optokopplers (U2) durchsteuert.
  3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltkreis (SK) ein erster Widerstand R7 und dazu in Serie ein Mess-Widerstand R11 integriert ist und eine Messvorrichtung vorgesehen ist, um aus dem Messwert des Stroms oder der korrespondierenden Spannung an dem Mess-Widerstand R11 den Durchlasszustand oder den Sperrzustand des Widerstands R1 zu ermitteln.
  4. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lade-Widerstand R10 den Widerstand eines Sensors darstellt, vorzugsweise eines Temperatursensors oder eines Feuchtesensors.
  5. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei ansteigendem Messwert (T) der Lade-Widerstand R10 abnimmt und umgekehrt bei sinkendem Messwert (T) der Widerstand R10 zunimmt.
  6. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ferner folgende Konfiguration aufweist:
    a. wenigstens ein Spannungsteiler aus den zwei Widerständen R3, R4 vorgesehen ist und der Mittelabgriff (Mi) des Spannungsteilers mit dem Eingang des Komparators (U1) verbunden ist und
    b. der eine Widerstand R4 des Spannungsteilers mit dem Anschluss des zweiten aufladbaren Energiespeichers (C2) verbunden ist.
  7. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite aufladbare Energiespeicher (C1, C4 und C2) als Kondensatoren ausgebildet ist oder sind.
  8. Verfahren zum Erzeugen zyklisch aufeinanderfolgender Stromimpulse (I1, ...In) an zu reinigenden Kontakten eines Sollwertwächters mit einer Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die Zykluszeit und/oder die Amplituden der von der Schaltungsanordnung (1) erzeugten zyklischen Stromimpulse (I1, ...In) Abhängig von einem eine Umgebungsbedingung repräsentierenden Messwert, der mittels eines Sensors (R10) erfasst wird, ändert.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei im Fall, dass ein Strom über die LED des Optokopplers (U2) bei Durchlass des Widerstands R1 fließt, diese den Fototransistor (F) durchsteuert, wodurch der Leitungszweig im Schaltkreis (SK), umfassend die Widerständen R7, R11 von Strom durchflossen wird und dadurch am Widerstand (R11) mittelbar die Durchlass- oder Sperrstellung des Widerstands (R1) detektiert wird, wobei über Lade-Widerstände R5, R6, R10 zwei voneinander getrennte aufladbare elektrische Energiespeicher (C1, C4 und C2) jeweils aufgeladen werden und durch Änderung des veränderlichen Lade-Widerstands R10 in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung der jeweilige Lade-Widerstand des ersten Energiespeichers (C1, C4) stärker beeinflusst wird, als der Lade-Widerstand R5 des zweiten Energiespeichers (C2), welcher ausgebildet ist die Periodendauer der Stromimpulse (11, ...In) zu bestimmen, wobei bei abnehmendem Lade-Widerstand R6, R10 aufgrund der sich ändernden Umgebungsbedingung der erste Energiespeicher (C1, C4) vor dem Entladevorgang über den Widerstand R1 auf eine vergleichsweise höhere Spannung aufgeladen wird, bis der zweite Energiespeicher (C2) die Refrenzspannung, die mit einem Spannungsteiler gebildet aus den Widerständen R3, R4 für den Komparator (U1) eingestellt wird, erreicht und bei Überschreiten der Spannungshöhe am Energiespeicher (C2) im Aufladeprozess der Referenzspannung des Komparators (U1) der Ausgang des Komparators (U1) auf High-Pegel-Höhe gezogen wird, wodurch ein damit verbundener Mosfet (M1) durchgesteuert wird und dadurch wiederum der erste Energiespeicher (C1, C4) zur Erzeugung eines Stromimpulses direkt über den Widerstand R1 entladen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die überprüfte Umgebungsbedingung die Umgebungstemperatur ist, wobei bei steigender Umgebungstemperatur der erste Energiespeicher (C1, C4), vorzugsweise gebildet aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren, auf einen vergleichsweise zu einer niedrigeren Umgebungstemperatur weiter erhöhten Spannungspegel bei gleichzeitig verkürzter Periodendauer aufgeladen wird, wodurch die Anzahl der Entladevorgänge über den Widerstand R1 pro Zeitintervall erhöht wird, was zu einer kürzeren Zykluszeit der zur Reinigung der Kontakte erzeugten Stromimpulse (I1, ... In) führt.
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