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Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl an
schaltbaren Kontakten, umfassend eine Mehrzahl an Schaltkontakten
und eine Mehrzahl an Relaiskontakten. Des Weiteren betrifft die
Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Schaltungsanordnung.
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Bekannte
Schaltungsanordnungen, welche eine Mehrzahl an schaltbaren Kontakten
aufweisen, sind beispielsweise in Haushaltgeräten, insbesondere Elektroherden
oder Backöfen,
bekannt und angeordnet. In 1 ist eine
bekannte Schaltungsanordnung 1 gezeigt, welche eine Mehrzahl
an Relaiskontakten R1, R2 und R3 sowie eine Mehrzahl an Schaltkontakten
S1 bis S11 aufweist. Die Schaltungsanordnung 1 ist mit
einem Nullleiter N und einem Phasenleiter P elektrisch verbunden.
Die schaltbaren Kontakte R1 bis R3 und S1 bis S11 sind zum Schalten von
Heizeinheiten 11, 12, 13, 14, 15 und 16 ausgebildet.
Die Schaltkontakte S1 bis S11 sind einem Vorwählschalter bzw. einem Drehschalter
des Haushaltgeräts
zugeordnet, welcher manuell betätigt
werden kann und dadurch die Schaltzustände der Schaltkontakte S1 bis
S11 eingestellt werden können.
Dadurch können
die situationsabhängig
erforderlichen Heizeinheiten 11 bis 16 betrieben
werden. In der gezeigten Darstellung gemäß 1 sind die beiden
Heizeinheiten 11 und 12 zur Erzeugung einer Unterhitze
des als Backofen ausgebildeten Haushaltgeräts vorgesehen. Diese zweiteilige
Anordnung für
die Unterhitze ist bei der Ausgestaltung gemäß 1 notwendig,
da insbesondere bei einer Pyrolyse bzw. einer Selbstreinigung eine
Temperaturtaktung dieser Heizeinheiten 11 und 12 nicht
möglich
ist. Daher ist auch eine Reihenschaltung ausgebildet. Darüber hinaus
sind auch zwei Heizeinheiten 13 und 14 als getrennte
Komponenten verschaltet, wobei diese Heizeinheiten 13 und 14 als
Ringheizkörper
ausgebildet sind und zur Erzeugung von Heißluft des Backofens ausgebildet
sind.
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Darüber hinaus
sind die Heizeinheiten 15 und 16 zur Erzeugung
einer Grillhitze ausgebildet, wobei die Heizeinheit 15 zur
Erzeugung einer Grillhitze an einer ersten Region und die Heizeinheit 16 zur Erzeugung
einer Grillhitze an einer zweiten Region des Backofens ausgebildet
ist. Die beiden Heizeinheiten 15 und 16 können zur
Erzeugung der Grillhitze auch gemeinsam betrieben werden.
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Die
beiden getrennt angeordneten und geschalteten Heizeinheiten 13 und 14 sind
in der dargestellten Anzahl erforderlich, da bei einer Schnellaufheizfunktion
des Backofens sonst eine zu hohe Leistung erforderlich ist. Da im
Stand der Technik gemäß 1 beim
Zuschalten der Schnellaufheizfunktion lediglich der Ringheizkörper zugeschaltet
werden kann, aufgrund der Schaltungskonzeption jedoch keine andere
Komponente weggeschaltet werden kann, würde bei einer einzigen entsprechend
dimensionierten Heizeinheit beim Zuschalten von dieser die dazu sofort
bereitstellbare Leistung nicht ausreichen.
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Jedem
der Relaiskontakte R1 bis R3 und jedem der Schaltkontakte S1 bis
S11 ist lediglich eine Funktion zugeordnet. Dem Relaiskontakt R1
ist beispielsweise nur eine Temperaturtaktung, dem Relaiskontakt
R2 nur eine Schnellaufheizung und dem Relaiskontakt R3 lediglich
eine Trennfunktion und somit eine Trennung von der Energieversorgung
zugeordnet. Die Verschaltung der Heizeinheiten 11 bis 16 zur Realisierung
von verschiedenen Betriebsarten des Backofens wird mit den Kontakten
des Vorwählschalters,
welcher die Schaltkontakte S1 bis S11 aufweist, durchgeführt. Die
Relaiskontakte R1 bis R3 werden über
eine Elektronik gesteuert.
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In 2 ist
ein allgemeines Prinzip einer bekannten Schaltungsanordnung gezeigt,
bei der in hierarchisch gestufter Weise die Mehrzahl an Relaiskontakten
R1 bis R3 und ein Vorwählschalter,
umfassend eine Mehrzahl an Schaltkontakten, dargestellt ist, welche
zum Betreiben von mehreren Heizeinheiten 17a, 17b, 17c und 17d ausgebildet
sind. Jeder der Relaiskontakte R1 bis R3 und jeder der Schaltkontakte
des Vorwählschalters
VS ist lediglich mit einer Funktion belegt, wodurch eine Vielzahl
an schaltbaren Kontakten und ein sehr aufwendiges Schaltungskonzept
erforderlich ist, um die Mehrzahl an Heizeinheiten 17a bis 17d betreiben
zu können.
In 2 sind die Heizeinheiten 17a, 17b und 17d als Doppelheizeinheiten
ausgebildet und somit als zweikreisige Heizeinheiten realisiert.
Diese Ausgestaltung ist aufgrund der rein unifunktionalen Belegung der
schaltbaren Kontakte der in 2 gezeigten
allgemeinen Schaltungsanordnung erforderlich, um die jeweiligen
Betriebszustände
des Geräts
realisieren zu können.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung
zu schaffen, welche mit zumindest gleicher Anzahl an Schaltungsmöglichkeiten
mit einer reduzierten Anzahl an schaltbaren Kontakten ausgebildet
ist. Ferner ist es auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein entsprechendes
Verfahren zum Betreiben einer derartigen Schaltungsanordnung zu
schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale
nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach
Patentanspruch 13 aufweist, gelöst.
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Eine
lösungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst
eine Mehrzahl an schaltbaren Kontakten, wobei die Mehrzahl an schaltbaren
Kontakten eine Mehrzahl an Schaltkontakten und eine Mehrzahl an Relaiskontakten
umfasst. Die Schaltungsanordnung weist somit zumindest zwei Schaltkontakte
und zumindest zwei Relaiskontakte auf. Zumindest einer der schaltbaren
Kontakte ist multifunktional belegt und somit zum Schalten von zumindest
zwei Funktionen ausgebildet, wobei die Schaltkontakte und die Relaiskontakte
derart verschaltet sind, dass eine spezifische Funktion des multifunktional
belegten schaltbaren Kontakts diesem schaltbaren Kontakt zumindest
abhängig
von den momentanen Schaltzuständen
von zumindest einem der Schaltkontakte und/oder zumindest einem
der Relaiskontakte zugeordnet ist. Dadurch kann eine Schaltungsanordnung bereitgestellt
werden, welche die zur Verfügung
stehenden elektrischen Kontakte wesentlich flexibler nutzt. Im Vergleich
zum Stand der Technik kann dadurch eine Schaltungsanordnung konzipiert
werden, welche im Hinblick auf eine gleiche Funktionalität wesentlich
weniger elektrische Kontakte benötigt.
Im Allgemeinen ist es jedoch durch eine derartige Schaltungsanordnung
möglich,
einerseits eine Reduzierung der elektronischen Kontakte zu erreichen
und andererseits dennoch mit dieser verminderten Anzahl eine höhere Funktionalität der Schaltungsanordnung
erreichen zu können.
Dadurch entsteht eine Schaltungsanordnung, welche mehr Schaltungsmöglichkeiten
für zusätzliche
Betriebsarten aufweist.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Relaiskontakt, insbesondere alle Relaiskontakte,
multifunktional belegt. Besonders die Relaiskontakte können somit
zum Schalten von mehreren Funktionen ausgebildet sein, wodurch der
Verschaltungsaufwand der Schaltungsanordnung reduziert werden kann.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass alle Relaiskontakte und zumindest
ein Schaltkontakt, insbesondere alle Schaltkontakte, zum Schalten
von zumindest zwei Funktionen ausgebildet sind. Dadurch kann die
Flexibilität
der Schaltungsanordnung nochmals erhöht werden.
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Zumindest
zwei Relaiskontakte sind bevorzugt zum Schalten von zumindest zwei
Funktionen ausgebildet und es ist vorteilhafter Weise vorgesehen,
dass zumindest eine Funktion, insbesondere alle Funktionen, sowohl
von dem einen als auch von dem anderen Relaiskontakt schaltbar sind.
Vorzugsweise sind zumindest zwei schaltbare Kontakte zum Schalten
von zumindest zwei Funktionen ausgebildet und zumindest einer der
schaltbaren Kontakte zur Übernahme
einer Funktion des anderen schaltbaren Kontakts ausgebildet. Dadurch
kann jeder Kontakt eine Mehrzahl an Funktionen schalten bzw. mit
einer Mehrzahl an Funktionen belegt sein und zusätzlich wechselweise die Funktionen
an andere Kontakte, insbesondere Relaiskontakte, übergeben
bzw. Funktionen von anderen Kontakten übernehmen. Die vielseitige
Durchführung
von Funktionen mit einem minimierten Schaltungsaufwand im Hinblick
auf eine reduzierte Anzahl an schaltbaren Kontakten kann dadurch
gewährleistet
werden.
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Vorzugsweise
ist die Schaltungsanordnung zum Schalten von zumindest zwei Verbrauchern
ausgebildet. Die Schaltungsanordnung ist bevorzugt in einem Haushaltgerät, insbesondere
einem Elektroherd angeordnet und zum Schalten von mehreren als Heizeinheiten
ausgebildeten Verbrauchern ausgebildet. Bevorzugt ist jeweils eine
der Heizeinheiten zur Erzeugung einer Unterhitze oder zur Erzeugung
einer Heißluft
oder zur Erzeugung einer Grillhitze ausgebildet. Bevorzugt ist vorgesehen,
dass eine Funktion eines zum Schalten von zumindest zwei Funktionen
ausgebildeten schaltbaren Kontakts eine Temperaturtaktung der Heizeinheiten
und/oder eine Schnellaufheizung der Heizeinheiten und/oder eine
Trennung der Energieversorgung ist bzw. umfasst. In bevorzugter
Weise sind die schaltbaren Kontakte, insbesondere alle Relaiskontakte
und alle Schaltkontakte, einem Vorwählschalter des Haushaltgeräts zugeordnet.
Der Vorwählschalter
kann als Drehsteller ausgebildet sein und manuell betätigt werden.
Vorzugsweise sind die Schaltkontakte und die Relaiskontakte derart
verschaltet, dass eine spezifische Funktion des zum Schalten von
zumindest zwei Funktionen ausgebildeten schaltbaren Kontakts diesem
auch abhängig
von einem eingestellten Betriebszustand des Haushaltgeräts zugeordnet
ist.
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Vorzugsweise
sind die Relaiskontakte durch eine Elektronik, insbesondere einen
Mikroprozessor, steuerbar und die Schaltzustände der Schaltkontakte durch
einen manuell betätigbaren
Drehsteller einstellbar. Die Schaltkontakte können auch durch einen oder
mehrere Bedienknöpfe
eingestellt werden, welche durch Drücken betätigbar sind. Auch ein kombiniertes
Dreh-/Drückbedienelement
kann vorgesehen sein.
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Ein
lösungsgemäßes Verfahren
ist zum Betreiben einer Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl an
schaltbaren Kontakten, umfassend eine Mehrzahl an Schaltkontakten
und eine Mehrzahl an Relaiskontakten, ausgebildet. Bei dem lösungsgemäßen Verfahren
wird zumindest einer der schaltbaren Kontakte zum Schalten von zumindest
zwei Funktionen ausgelegt. Die Schaltkontakte und die Relaiskontakte
werden derart verschaltet, dass eine spezifische Funktion dieses
schaltbaren Kontakts diesem schaltbaren Kontakt zumindest abhängig von den
momentanen Schaltzuständen
von zumindest einem der Schaltkontakte und/oder zumindest einem der
Relaiskontakte zugeordnet wird. Durch das lösungsgemäße Verfahren kann eine sehr
flexible und aufwandsarme Betriebsweise der Schaltungsanordnung
und mit der Schaltungsanordnung betreibbaren Komponenten, insbesondere
Verbrauchen eines Haushaltgeräts,
ermöglicht
werden.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Schaltungsanordnung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens
anzusehen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung, welche in
einem Backofen angeordnet ist und zum Schalten von Heizeinheiten
ausgebildet ist;
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2 eine
aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung in einer
vereinfachten Prinzipdarstellung;
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
und
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4 eine
vereinfachte Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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3 zeigt
eine Schaltungsanordnung 1', welche
in einem nicht dargestellten Backofen angeordnet ist und zum Schalten
von Heizeinheiten 11', 13', 15' und 16' ausgebildet
ist. Die Schaltungsanordnung 1' umfasst eine Mehrzahl an schaltbaren
Kontakten, welche einerseits Relaiskontakte R1', R2' und R3' und andererseits
Schaltkontakte S1',
S2', S3', S4', S5' und S6' umfassen.
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Die
Schaltungsanordnung 1' ist
einerseits mit einem Nullleiter N und andererseits mit einem Phasenleiter
P verbunden.
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Die
Heizeinheit 11' ist
einkreisig ausgebildet und zur Erzeugung einer Unterhitze vorgesehen.
Die Heizeinheit 13' ist
zur Erzeugung von Heißluft
in dem Backofen ausgebildet. Darüber
hinaus sind die Heizeinheiten 15' und 16' zur Erzeugung einer Grillhitze ausgebildet
und zweikreisig realisiert. Die Heizeinheit 15' ist dabei zur
Erzeugung einer Oberhitze des Backofens ausgebildet. Abhängig von
der jeweiligen Beschaltung können
die Heizeinheiten 11', 13', 15' und 16' separat und
einzeln oder aber auch in Kombination betrieben werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist jeder der Relaiskontakte R1' bis
R3' multifunktional
ausgebildet bzw. belegt und zum Schalten von zumindest zwei Funktionen
konzipiert. Der Relaiskontakt R1' ist
dabei einerseits als Trennkontakt ausgebildet und somit zur Trennung
der Schaltungsanordnung 1' von
der Energieversorgung bzw. zur Spannungstrennung ausgebildet. Darüber hinaus
ist der Relaiskontakt R1' auch mit
einer Funktion einer Temperaturtaktung belegt. Dadurch kann abhängig davon,
welche der Heizeinheiten 11', 13', 15' und 16' betrieben werden
und welcher Betriebszustand des Backofens eingestellt ist, bei Überschreiten
einer Grenztemperatur der Relaiskontakt R1' geöffnet
werden. Situationsabhängig
und somit abhängig
von Schaltzuständen
von weiteren schaltbaren Kontakten der Schaltungsanordnung 1' schaltet der
Relaiskontakt R1' eine
der beiden Funktionen.
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Die
Relaiskontakte R2' und
R3' sind im Ausführungsbeispiel
jeweils zum Schalten von drei Funktionen ausgebildet, wobei eine
Funktion die Trennung der Energieversorgung ist, eine zweite Funktion eine
Schnellaufheizung ist und eine dritte Funktion eine Temperaturtaktung
ist. Jeder dieser Relaiskontakte R2' und R3' kann dann wiederum abhängig von momentanen
Schaltzuständen
weiterer schaltbarer Kontakte der Schaltungsanordnung 1' eine der genannten
Funktionen schalten. Im Vergleich zur Schaltungsanordnung 1 gemäß 1 kann
dann ein flexibleres Schaltungskonzept erreicht werden, bei dem
insbesondere die Relaiskontakte R1' bis R3' effektiver genutzt werden. Dies ermöglicht allgemein eine
Reduzierung der Anzahl der schaltbaren Kontakte der Schaltungsanordnung 1' bei zumindest gleich
bleibender Funktionalität.
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Wie
aus der Darstellung in 3 zu erkennen ist, sind die
Relaiskontakte R1' bis
R3' durch eine Elektronik,
insbesondere einen Mikroprozessor 18, steuerbar.
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Darüber hinaus
umfasst die Schaltungsanordnung 1' die sechs Schaltkontakte S1' bis S6', welche einem Vorwählschalter
zugeordnet sind bzw. über
einen Drehsteller 19 betätigbar sind. Der Drehsteller 19 ist
beispielsweise an einer Frontseite des Backofens angeordnet und
kann durch einen Nutzer manuell bedient werden. Abhängig von
der gewünschten
Einstellung und Betriebsart des Backofens wird der Nutzer den Drehsteller 19 entsprechend betätigen, wodurch
die Schaltzustände
und somit die Schalterstellungen der Schaltkontakte S1' bis S6' einstellbar sind.
Im Ausführungsbeispiel
wird über
einen nicht dargestellten Schleifkontakt die Einstellung des Drehstellers 19 erkannt
und an den Mikroprozessor 18 weitergegeben. Abhängig von
dieser Einstellung des Drehstellers 19 und den damit einhergehenden Schaltzuständen der
Schaltkontakte S1' bis
S6' wird der vom
Nutzer gewünschte
Betriebszustand des Backofens erkannt. Abhängig von diesen Schaltzuständen der
Schaltkontakte S1' bis
S6' und dem Betriebszustand
des Backofens ist den Relaiskontakten R1' bis R3' situationsabhängig eine der Funktionen zugeordnet.
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Je
nachdem, welche der Schaltkontakte S1' bis S6' geschlossen oder offen sind, und somit
welche der Heizeinheiten 11', 13', 15' und 16' betrieben werden,
kann dann gegebenenfalls durch einen oder mehrere Relaiskontakte
R1' bis R3', beispielsweise die
Trennung vom Energienetz, durchgeführt werden oder eine Temperaturtaktung
erfolgen. Durch die flexible Verschaltung kann dies situationsabhängig und somit
abhängig
davon, welche der Heizeinheiten 11', 13', 15' und 16' aktiv sind, durch den Relaiskontakt R1' und/oder den Relaiskontakt
R2' und/oder den
Relaiskontakt R3' erfolgen.
Die multifunktionale Belegung der Relaiskontakte R1' bis R3' und die entsprechende
Verschaltung mit den Schaltkontakten R1' bis R6' ermöglicht
die Ausführung
einer Vielzahl verschiedener Betriebszustände des Backofens.
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Beispielsweise
ist zur Erzeugung einer Unterhitze und einer Oberhitze im Backofen
der Drehsteller 19 entsprechend einzustellen und die Schaltkontakte
S1', S3' und S5' sind geschlossen.
Im Ausführungsbeispiel
ist der Relaiskontakt R1' dann
mit der Funktion der Temperaturtaktung der Heizeinheiten 11', 13' und 15' belegt. Der
Relaiskontakt R3' ist dann
geschlossen und der Relaiskontakt R2' ist bei dieser Betriebsart des Backofens
geöffnet.
Soll dann auch noch eine Schnellaufheizung erfolgen, so wird mittels
des Mikroprozessors 18 der Relaiskontakt R3' geöffnet und
der Relaiskontakt R2' geschlossen.
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Für die Funktion
einer Schnellaufheizung ist die Heizeinheit 11' und Heizeinheit 13' zu betreiben. Um
ein Energienetz nicht zu überlasten
ist jedoch dann vorzusehen, dass eine Reduzierung des Betriebs oder
ein Abschalten der Heizeinheiten 15' und/oder 16' erfolgt. Diese
Schnellaufheizung ist dann über
die oben erwähnten
Schaltzustände
der Relaiskontakte R2' und
R3' – Relaiskontakt
R2' geschlossen
und Relaiskontakt R3' geöffnet – und der Schaltkontakte
S1' bis S6' zu erreichen. Wird
beim Betrieb dieser Heizeinheiten 11' und 13' eine vorgegebene Grenztemperatur
erreicht, welche nicht überschritten
werden soll, so führt
die Funktion der Temperaturtaktung dazu, dass über eine Schaltzustandsänderung
des Relaiskontakts R1' eine
rechtzeitige Abschaltung erfolgt und keine Überhitzung eintritt. Die Ansteuerung
erfolgt dabei über
den Mikroprozessor 18.
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Darüber hinaus
sind in vielfältiger
Weise auch andere Betriebszustände
des Backofens vorsehbar, welche situationsabhängig dann funktional über die
Relaiskontakte R1' bis
R3' im Hinblick
auf eine Energieversorgungstrennung oder eine Temperaturtaktung
oder eine Schnellaufheizung zuweisbar oder veränderbar sind.
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Die
in 3 gezeigte Schaltungsanordnung 1' weist somit
bei zumindest gleicher Funktionalität im Vergleich zur Schaltungsanordnung 1 gemäß 1 einen
deutlich reduzierten Schaltungsaufwand auf. Insbesondere ist in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die Anzahl der Schaltkontakte deutlich reduziert. Darüber hinaus
sind zumindest die Relaiskontakte R1' bis R3' nicht nur mit einer Funktion sondern jeweils
zumindest mit zwei Funktio nen belegt. Des Weiteren kann durch die
Schaltungsanordnung 1' die Anzahl
der Heizeinheiten wesentlich reduziert werden. Insbesondere werden
bei der Ausgestaltung der Heizeinheiten die Anzahl der zweikreisigen
Heizeinheiten reduziert, wodurch die Komplexität der Heizeinheiten verringert
werden kann. Darüber
hinaus kann durch die Schaltungsanordnung 1' gemäß 3 ein Vorwählschalter
bzw. der Drehsteller 19 leichter gedreht werden.
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Die
dargelegte Ausführung
in 3 ist lediglich als beispielhafte Erläuterung
der Multifunktionalität
und der individuellen Zuordnung dieser Funktionen zu schaltbaren
Kontakten zu verstehen und nicht einschränkend für das grundlegende allgemeine Prinzip
zu sehen.
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In 4 ist
eine schematische Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
in allgemeiner Weise gezeigt, welche im Vergleich zu der Prinzipdarstellung
gemäß 2 die grundlegende
Reduzierung der Komplexität
zeigt. Auch hier ist zu erkennen, dass zumindest die Komplexität der Heizeinheiten 20a bis 20d in
Bezug auf Einkreisigkeit oder Zweikreisigkeit wesentlich reduziert
werden kann. Im Vergleich zur Ausgestaltung gemäß 2 sind in
dem neuen Schaltungskonzept gemäß 4 anstatt
drei zweikreisigen Heizeinheiten 17a, 17b und 17d nur
noch eine zweikreisige Heizeinheit 20b bei zumindest gleicher
Funktionalität vorgesehen.
Die weiteren Heizeinheiten 20a, 20c und 20d sind
nur mehr einkreisig ausgelegt. Gemäß der Darstellung in 4 können alle
Relaiskontakte und Schaltkontakte, welche dem Vorwählschalter bzw.
dem Drehsteller 19 zugeordnet sind, flexibel miteinander
vermischt werden.