WO2020079132A1 - Schaltgerät zur steuerung der energiezufuhr eines elektrischen verbrauchers - Google Patents

Schaltgerät zur steuerung der energiezufuhr eines elektrischen verbrauchers Download PDF

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WO2020079132A1
WO2020079132A1 PCT/EP2019/078186 EP2019078186W WO2020079132A1 WO 2020079132 A1 WO2020079132 A1 WO 2020079132A1 EP 2019078186 W EP2019078186 W EP 2019078186W WO 2020079132 A1 WO2020079132 A1 WO 2020079132A1
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connection
switching device
supply voltage
connection device
switching
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PCT/EP2019/078186
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Elmar Schaper
Bernd Schulz
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Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/02—Details of stopping control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means

Definitions

  • Switchgear for controlling the energy supply of an electrical consumer
  • the invention relates to a switching device for controlling the energy supply of a
  • switching devices that have a complex processing unit, such as a microcontroller or discrete logic components, there is a need to always convert control commands into correct switching operations. Such switching operations lead in particular to switching off an electrical consumer from one
  • EP 2 898 521 A1 teaches a switching device which comprises a control unit, a supply connection for applying a supply voltage for the switching device, a power supply unit and a first current path, which is connected to a supply network and has several switches.
  • the control unit can output switching signals for the switches, drawing the energy for the switches via the power supply unit.
  • the known switching device contains an energy store and has a measuring device connected to the control unit.
  • the energy store is provided to buffer a supply voltage applied to the switching device, which also feeds the control unit.
  • the measuring device monitors the supply voltage present at the supply connection of the switching device. If the monitored by the measuring device If the supply voltage falls within a critical range, the control unit uses the energy of the energy store to control the switches in such a way that an electrical consumer connected to the switching device is switched off from the supply network.
  • the present invention has for its object to provide a switching device for controlling the energy supply of an electrical consumer, which inexpensively and with the help of a simple circuitry design prevents incorrect switching of the switching device as a result of an unreliable power supply to the switching device and, in particular, reliably switches off an electrical consumer is possible.
  • a core idea of the invention can be seen in dispensing with a measuring device for monitoring a supply voltage applied to a switching device, so that an evaluation of a measuring signal in a control unit is no longer necessary.
  • a switching device for controlling the energy supply of an electrical consumer which has the following features:
  • a first connection device to which an energy supply device for providing a supply voltage for an electrical consumer can be connected
  • At least one controllable switching device in the at least one current path is arranged
  • a power supply unit which is electrically connected to the third connection device
  • an energy storage device which is electrically connected to the third connection device and is assigned to the power supply unit, wherein the energy storage device for internal device
  • a processing unit that is electrically connected to the power supply
  • a logic device which is connected to the fourth connection device and the third connection device and is designed to generate a binary output signal by connecting a signal applied to the fourth connection device
  • Supply voltage of the switching device which can be supplied by the power supply source, can be processed according to an AND operation, the
  • Linking device is designed such that it can provide an output signal which corresponds to a logic zero when at the third
  • Connection device no supply voltage or a supply voltage is present, which is less than or equal to a threshold value, wherein the processing unit has an input to which the binary output signal of the
  • Linking device can be created, and wherein
  • the processing unit is designed, in response to the received output signal, to control the at least one switching device such that an electrical consumer that can be connected to the second connection device can be connected to a supply voltage that can be applied to the first connection device or can be switched off from a supply voltage that can be applied to the first connection device.
  • an electrically drivable motor can be used as the electrical consumer while it is in the
  • Energy supply device for providing a supply voltage for an electrical consumer around a power supply network, in particular a
  • the combination device preferably does not generate an output signal.
  • the linking device can be connected to a clock output of the processing unit and can be designed to be one at the fourth
  • Connection device applied input signal additionally to be linked to a clock signal of the processing unit. In this way, the operation of the switching device and the processing unit can be monitored.
  • Linking device has a first coupling element, which is connected to the third and fourth connection device, and a second coupling element, which is connected to an input of the processing unit and the first coupling element.
  • the linkage device can have a third coupling element, which is connected to the clock output of the processing unit and the second coupling element.
  • the coupling elements can be capacitive or inductive coupling elements or optocouplers.
  • the third and fourth connection devices each have a potential connection and a common ground connection
  • the AND link device having an AND gate with two inputs, which is connected to the potential connection of the third
  • Connection device are connected.
  • Supply voltage at the potential connection of the third connection device or the An input signal at the potential connection of the fourth connection device in each case to be limited by an upper limit value, can be connected to the anode connection of a first Zener diode at one input of the AND gate and the anode connection of a second Zener diode can be connected to the other input of the AND gate.
  • the cathode connection of the first Zener diode is connected to the potential connection of the third connection device and the cathode connection of the second Zener diode is connected to the potential connection of the fourth connection device, while the anode connections are connected to the common ground connection.
  • the switching device is expediently arranged in a housing.
  • a system for controlling the energy supply of an electrical consumer which comprises the following features:
  • a power supply source which is connected to the third via a switching device
  • Connection device can be switched on or switched off by the third connection device
  • Fig. 1 shows a first exemplary switching device for controlling the supply of energy
  • Fig. 2a-2d a plurality of temporal signal profiles and a temporal status profile with regard to the switching device
  • Fig. 3 shows another exemplary switching device for controlling the energy supply of an electrical consumer.
  • FIG. 1 shows an exemplary switching device 10 for controlling the energy supply of an electrical consumer 40, which in the example shown can be a three-phase motor 40.
  • the switching device 10 is preferably accommodated in a housing 20.
  • the switching device 10 has a first connection device 200 to which one
  • the first connection device 200 has three connections, to which a three-phase connection
  • Power supply network 30 is connected, via which the three-phase motor 40 can be supplied with energy.
  • the three-phase motor 40 is on a second
  • Connection device 210 connected, which has three connections in the present example.
  • the switching device 10 has at least one current path 220 which is connected to the first connection device 200 and the second connection device 210. At least one controllable switching device is arranged in the current path 220.
  • the current path 220 has a first electromechanical switch 171 and a second electromechanical switch 192 connected in series thereto, which is connected in parallel to a semiconductor switching element 191.
  • the semiconductor switch can be designed, for example, as a triac.
  • the electromechanical switch 192 and the semiconductor switching element 191 together form one
  • Hybrid switch 190 The electromechanical switches 171 and 192 and the
  • Semiconductor switches 191 can each be understood as a controllable switching device in the sense of the invention.
  • the electromechanical switches 171 and 192 and the semiconductor switching element 191 are controlled via a
  • Processing unit 90 which can be designed, for example, as a microcontroller.
  • the exemplary switching device 10 has a further current path 221 connected to the first connection device 200 and the second connection device 210.
  • the current path points 221 a first electromechanical switch 170 and one in series with it
  • the switched second electromechanical switch 182 which is connected in parallel to a semiconductor switching element 181.
  • the semiconductor switch can be designed, for example, as a triac.
  • Semiconductor switching element 181 together form a hybrid switch 180.
  • the electromechanical switches 170 and 182 and the semiconductor switch 181 can each be understood as a controllable switching device in the sense of the invention.
  • the control of the electromechanical switches 170 and 182 and of the semiconductor switching element 181 likewise takes place via the processing unit 90.
  • the switching device has a third current path 222, which is connected to the first connection device 200 and the second connection device 210 and is designed as a conductor.
  • Consumers 40 are switched on or off by the power supply network 30 in a controlled manner.
  • the switching device 10 also has a third connection device with a potential connection 50 and a ground connection 51, to which one
  • Energy supply source 270 for the external provision of a supply voltage UB for the switching device 10 can be connected, for example by means of a switch 280.
  • power supply source 270 provides a DC voltage of 24V.
  • a power supply unit 80 which can be, for example, a switching power supply, is integrated in the switching device 10.
  • the power supply 80 is electrically connected to the connections 50 and 51 of the third connection device.
  • the power supply unit 80 is designed to convert the supply voltage UB which can be connected to the connections 50 and 51 into a device-internal supply voltage of 5 V, for example.
  • a decoupling diode 140 can be provided between the ground connection 51 and a connection of the power supply 80, the cathode connection of which with the
  • Ground connection 51 is connected, while the anode connection is connected to one input of the power supply 80. There is also a in the switching device 10
  • the Energy storage 81 implemented, which is electrically connected to the connections 50 and 51 of the third connection device and assigned to the power supply 80.
  • the Energy store 81 can be a capacitor which buffers the supply voltage UB which can be connected to the connections 50 and 51 in the device.
  • the energy store 81 can be arranged separately from the power supply 80 in the housing 20 or integrated in the power supply 80. This ensures that even if the
  • Supply voltage UB the power supply 80 can temporarily maintain the supply of the switching device 10.
  • the switching device 10 has a fourth connection device with, for example, a potential connection 60 and a ground connection 61, to which an external input or release signal can be applied.
  • the external connection device with, for example, a potential connection 60 and a ground connection 61, to which an external input or release signal can be applied.
  • Input signal can, for example, from a control device 290
  • connection device can be supplied, for example, by a programmable logic controller that can be connected to the fourth connection device.
  • a switching device 100, 110 is implemented in the switching device 10, which with the connections 50 and 51 of the third connection device and the
  • Connections 60 and 61 of the fourth connection device is connected.
  • Linking device is designed to generate an output signal VE by being able to process an input signal E present at potential connection 60 of the fourth connection device with a supply voltage UB present at potential connection 50 of the third connection device, which supply voltage can be supplied by energy supply source 270, in accordance with an AND link .
  • Processing unit 90 has an input 91 to which the output signal VE of the linking device 100, 110 can be applied.
  • the logic device 100, 110 is designed to provide a signal, which corresponds to a logic zero, as the output signal VE if there is no supply voltage UB or a voltage at the connections 50, 51 of the third connection device that is less than or equal to a definable threshold value.
  • Output signal is shown in Fig. 2d in connection with Fig. 2a.
  • the above-mentioned threshold value can be set via the resistor 130, for example.
  • the processing unit 90 is designed, in response to the output signal VE received at the input 91, to actuate the at least one switching device, in the present example these are the switches 170, 171, 181, 182, 191 and 192, in such a way that that at the second connection device 210 connected electrical consumers 40 can be connected to the supply voltage of the power supply network 30 or can be switched off from the supply voltage of the power supply network 30. In this way, the energy supply of the electrical consumer 40 is controlled as a function of the binary output signal VE, in particular depending on whether an error-free connection is made at the connections 50 and 51
  • the power supply 80 provides the energy for generating the switching signals for the at least one switching device, for example the switches 170, 171, 181, 182, 191 and 192, and for feeding the processing unit 90 from
  • Energy storage 81 relates.
  • the linking device can be a first coupling element
  • the first coupling element 100 is connected on the input side to the connections 50 and 51 of the third connection device and to the connection 60 of the fourth connection device.
  • the second coupling element 110 is connected on the input side to the connections 50 and 51 of the third connection device and to the connection 60 of the fourth connection device.
  • Coupling element 110 is connected to the first coupling element 100, the input 91 of the processing unit 90 and the connection 61.
  • the coupling elements 100 and 110 can each be designed as a capacitive or inductive coupling element, or as shown in FIG. 1, each as an optocoupler.
  • the coupling element 100 implemented as an optocoupler has an optical sensor
  • the senor 101 for example in the form of a light-emitting diode or laser diode, the
  • Anode connection is connected, for example, via current limiting resistor 130 to potential connection 50, and its cathode connection is connected directly or via decoupling diode 140 to ground connection 51.
  • the resistor 130 and the optical transmitter 101 are thus connected in series and in parallel to the input of the power supply 80.
  • the coupling element 100 has, for example, a photo transistor as an optical receiver 102, io
  • connection 60 for example, via a current limiting resistor 150.
  • the emitter connection of the optical receiver 102 is connected to the anode connection of an optical transmitter 112, realized as a laser or light-emitting diode, of the second coupling element 110.
  • the cathode connection of the optical transmitter 112 can be connected directly or, as shown, via a third coupling element 120 to the ground connection 61 of the fourth
  • Connection device of the switching device 10 may be connected.
  • the optical transmitter 112 can in turn be connected to the second ground connection 61 via a decoupling diode 160.
  • the coupling element 110 also has an optical receiver 111, which in turn can be designed as a phototransistor.
  • Emitter connection of the optical receiver 111 are with the input 91 of the
  • Processing unit 90 connected and deliver the binary output signal VE of the logic device.
  • the two optocouplers 100 and 110 forming the linking device essentially perform an AND operation with the supply voltage UB which can be connected to the connections 50 and 51 and the input signal present at the connection 60 in such a way that if the
  • Supply voltage UB at the connections 50 and 51 and the input signal E at the connections 60 and 61 of the optical receiver 111 is conductive and thus an output signal VE corresponding to a logic 1 at the input 91 of the
  • Processing device 90 generated. If the supply voltage UB falls below the threshold value or even completely for whatever reason, then the current flowing through the optical transmitter 101, which is limited by the current limiting resistor 130, is no longer sufficient to activate the optical transmitter 101. As a result, the optical receiver 111 blocks and an output signal is no longer generated, ie the output signal corresponds to a logic zero. The missing output signal is "applied” as a logic zero at the input 91 of the processing unit 90, whereupon the processing unit 90 controls the switches 170, 171, 181, 182, 191, and 192 in such a way that the electrical consumer 40 is switched off from the power supply network 30 without arcing .
  • the switching elements 170, 180 provided in the current paths 220 and 221
  • Reliefwiese 171 and 190 can be controlled in a known manner such that a contact-friendly, that is, arcing-free switching off the
  • electromechanical switches 170 and 182 or 171 and 192 is possible. Assume that all electromechanical switches are closed and the
  • Wire switches are open. If the motor 40 is to be switched off, for example, at the time t2, the processing unit 90 generates corresponding switching signals in such a way that first the semiconductor switches 181 and 191 are switched to be electrically conductive and then the switches 182 and 192 are opened, then the semiconductor switches 181 and 191 are again switched to be electrically non-conductive and then switches 170 and 171 are opened.
  • FIGS. 1-10 An exemplary behavior of the switching device 10 and the motor 40 is shown in FIGS.
  • FIG. 2a shows the time profile of the supply voltage UB, which is applied to the connections 50 and 51 at the time t0 and fails, for example, at the time t2.
  • 2c shows the temporal course of the input signal E, which is applied to the connection 60 at the time t1 and remains applied beyond the time t2.
  • Fig. 2e shows the operating state of the motor 40.
  • Fig. 2f shows the time course of the output signal VE of the logic device without modulation by a
  • the logic device 100, 110 If the supply voltage UB is properly applied to the connections 50 and 51 of the switching device 10 and the input signal E is applied to the connection 60 at the time t1, the logic device 100, 110 generates the output signal VE, i.e. the phototransistor 11 is conductive. This state corresponds to a logic 1.
  • the processing device 90 controls the switches 170, 171, 181, 182, 191, and 192 in such a way that the electrical consumer 40 connects to the
  • Power supply network 30 is turned on. In this state they are
  • Processing unit 90 is powered by the power supply 80. Does that fall
  • the linking device can be connected to a clock output 92 of the processing unit 90 and can be designed to additionally provide an input signal E present at the potential connection 60 of the fourth connection device with a clock signal VO of the processing unit 90 to modulate.
  • An example of the time profile of the clock signal VO is shown in FIG. 2b, while the resulting time profile of the output signal VE of the linkage device 100, 110 is shown in FIG. 2d.
  • a third coupling element 120 can be provided, which can be assigned to the linkage device 100, 110.
  • the third coupling element 120 can in turn be designed as a capacitive or inductive coupling element or, as can be seen in FIG. 1, as an optocoupler 120.
  • Coupling element 120 can have an optical transmitter 121, which can be designed, for example, as a light-emitting diode.
  • the anode and cathode connections of the optical transmitter 121 are connected to the output 92 of the processing unit 90.
  • the coupling element 120 can have an optical receiver 122, which in turn can be designed as a phototransistor.
  • the collector connection of the phototransistor 122 is connected to the cathode connection of the optical transmitter 112 of the second coupling element 110, while the emitter connection of the phototransistor 122 is connected, for example, via the decoupling diode 160 to the
  • Ground connection 61 of the fourth connection device is connected.
  • the input signal E present at the connection 60 via the resistor 150, the phototransistor 102, the photodiode 110, the phototransistor 122 and the
  • Decoupling diode 160 led to ground connection 61 and modulated with the clock signal VO when the supply voltage UB is properly applied.
  • the modulated input signal E is reported back to the input 91 of the processing unit 90 via the output signal VE of the linking device.
  • the processing unit 90 can immediately react to a faulty supply voltage UB, as explained above, and a faulty clock signal or faultily modulated output signal VE, for example by immediately switching off the motor 40.
  • the switching device 10, the energy supply source 270, the switch 280 and the control device 290 preferably form a system 70 for controlling the energy supply of the electrical consumer 40.
  • the electrical load 40 and the power supply network 30 can be regarded as components of the system 70.
  • FIG. 3 shows a further exemplary switching device 10 'for controlling the
  • the switching device 10 ' is preferably housed in a housing 20'.
  • the switching device 10 ' has a first connection device 200' to which an energy supply device for providing a
  • the first connection device 200 ′ has three connections to which a three-phase power supply network 30 is connected, with which the
  • Three-phase motor 40 can be supplied.
  • the three-phase motor 40 is connected to a second connection device 2 10 ′, which in the present example has three connections.
  • the switching device l0 ' has at least one current path 220' which is connected to the first connection device 200 'and the second connection device 2l0'. At least one controllable switching device is arranged in the current path 220 '.
  • the current path 220 ' has a first one electromechanical switch 171 'and a second electromechanical switch l92' connected in series thereto, which is connected in parallel to a semiconductor switching element 191 '.
  • the semiconductor switch can be designed, for example, as a triac.
  • the electromechanical switch l92 'and the semiconductor switching element 19G together form a hybrid switch l90'.
  • the electromechanical switches 171 'and l92' and the semiconductor switch 19G can each be actuated as one
  • Switching device can be understood in the sense of the invention.
  • the control of the electromechanical switches 171 ′′ and l92 ′′ and of the semiconductor switching element 191 ′′ takes place via a processing unit 90 which can be designed, for example, as a microcontroller.
  • the exemplary switching device 10 ' has a further current path 22 G connected to the first connection device 200' and the second connection device 210 '.
  • the current path 22 G has a first electromechanical switch 170 'and a second electromechanical switch 182' connected in series, which is connected in parallel to a semiconductor switching element 18 G.
  • the semiconductor switch can be designed, for example, as a triac.
  • Semiconductor switching element 18G in turn form a hybrid switch 180 '.
  • the electromechanical switches 170 'and 182' and the semiconductor switch 18G can each be understood as a controllable switching device in the sense of the invention.
  • the control of the electromechanical switches 170 'and 182' and the semiconductor switching element 181 ' is also carried out via the processing unit 90'.
  • the exemplary switching device has a third current path 222 ', which is connected to the first connection device 200' and the second connection device 2l0 'and is designed as a conductor.
  • the electrical consumer 40 can be switched on or off from the power supply network 30 in a controlled manner via these three current paths.
  • the switching device 10 ' also has a third connection device with a potential connection 50' and a ground connection 6 G, to which one
  • the energy supply source 270 ' provides, for example, a DC voltage of 24V.
  • a power supply 80 ' is integrated in the switching device 10', in which it is
  • the power supply 80 ′′ is electrically connected to the connections 50 ′′ and 61 ′′ of the third connection device.
  • the power supply 80 ′′ is designed to be connectable to the connections 50 ′′ and 61 ′′
  • a decoupling diode 140 ′ can be provided between the connection 50 ′′ and a connection of the power supply 80 ′′
  • Anode connection is connected to the connection 50 'during the
  • Cathode connection is connected to an input of the power supply 80 '.
  • an energy storage device 81 is implemented in the switching device 10, which is electrically connected to the
  • the switching device 10 has a fourth connection device with, for example, a potential connection 60 and the common ground connection 61, to which an external input or enable signal can be applied.
  • the external input signal can be supplied, for example, by a control device 290 ′, for example by a programmable logic controller, which can be connected to the fourth connection device.
  • a linkage device 240 is provided in order to be able to reliably prevent switching device 10 'from switching incorrectly if the supply voltage UB fails.
  • which is designed as an AND gate, which has two inputs and one output. One input is assigned to the potential connection 50 ', while the other input is assigned to the potential connection 60'.
  • the logic device implemented as an AND gate carries out an AND operation with the supply voltage UB present at connection 50 'and the input signal E present at connection 60', a binary output signal, which can be zero or one, being present at the output .
  • the output signal of the AND gate 240 is fed to an input 91 'of the processing unit 90'.
  • one input of the AND gate 240 is via a first Zener diode 250 with the potential input 50 'of the third connection device and the other input of the AND gate 240 is via one second Zener diode 251 connected to the potential connection 60 'of the fourth connection device.
  • the anode connection of the Zener diode 250 is connected to the first input of the AND gate 240, while the cathode connection is assigned to the potential connection 50 ', to which the supply voltage UB can be applied.
  • the second input of the AND gate 240 is connected to the anode connection of the Zener diode 251, the cathode connection of which is connected to the potential connection 60 ', to which an input signal can be applied.
  • the anode connection of the first Zener diode 250 can be connected to the common ground connection 61 'via a resistor 260, while the anode connection of the other Zener diode 251 can also be connected to the ground connection 61' via a resistor 261.
  • the Zener diode 251 defines, with the resistor 261, the switch-on threshold of the one input of the AND gate 240 with regard to the potential connection 60. This means that if the input signal E present at the potential connection 60 'is greater than the specified one
  • the assigned input of the AND gate 240 detects a logic 1.
  • the Zener diode 250 defines with the resistor 260 the switch-on threshold of the other input of the AND gate 240 with regard to the potential connection 50 '. This means that when the
  • the two limits are
  • the functioning of the switching device 10 ' essentially corresponds to that of the
  • the two inputs of the AND gate 240 each recognize a logic 1, which leads to a logic 1 at the output of the AND gate, which is also present at the input 91 'of the processing unit 90'. If the input signal E is switched off or, for example, the supply voltage UB drops or drops out, this leads to a logic 0 being present at the output of the AND gate 240 and thus at the input 91 'of the processing unit 90'. In response to a logical 0, the
  • Processing unit 90 for example, switches 170 ′′, 171 ′′, 181 ′′, 182% 191 ′′ and l92 ′′ in the manner described with regard to switching device 10 in order to switch off motor 40 from power supply network 30.
  • the switching device 10% form the energy supply source 270 ′′, the switch 280 ′′ and the control device 290 ′′ preferably a system 70 ′′ for controlling the energy supply of the electrical consumer 40.
  • the electrical load 40 and the power supply network 30 can be regarded as components of the system 70.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (10) zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers (40). Um ein zuverlässiges Schaltverhalten auch bei Ausfall einer Versorgungsspannung (UB) für das Schaltgerät (10) sicherstellen zu können, weist das Schaltgerät (10) eine Verknüpfungseinrichtung (100, 110) auf,die ein Eingangssignal (E) mit der Versorgungsspannung(UB) gemäß einer UND- Verknüpfung verarbeiten und ein binäres Ausgangssignal liefern kann. Ferner ist eine Verarbeitungseinheit (90) vorgesehen und dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf das binäre Ausgangssignal der Verknüpfungseinrichtung (100, 110) wenigstens eine Schalteinrichtung (170) derart anzusteuern, dass ein an das Schaltgerät (10) angeschlossener elektrischer Verbraucher (40) an eine Versorgungsspannung anschaltbar oder von der Versorgungsspannung abschaltbar ist.

Description

Schaltgerät zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät zur Steuerung der Energiezufuhr eines
elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines elektrischen Motors.
Bei Schaltgeräten, die eine komplexe Verarbeitungseinheit, wie zum Beispiel einen Mikrokontroller oder diskrete Logikbauteile aufweisen, besteht die Notwendigkeit, Steuerbefehle stets in korrekte Schalthandlungen umzusetzen. Solche Schalthandlungen führen insbesondere zum Abschalten eines elektrischen Verbrauchers von einer
Versorgungsspannung oder zum Anschalten eines elektrischen Verbrauchers an eine Versorgungsspannung. Bei einer unzuverlässigen oder fehlerhaften Energieversorgung des Schaltgeräts und insbesondere der Verarbeitungseinheit besteht das Risiko, dass eingelesene Steuerbefehle nicht zuverlässig beziehungsweise nicht vollständig verarbeitet werden und es gegebenenfalls zu Fehlschaltungen des Schaltgeräts kommen kann. Insbesondere bei Sicherheitsschaltgeräten gilt es, solche Fehlschaltungen zuverlässig zu verhindern.
Um derartige Fehlschaltungen bei einer fehlerhaften Energieversorgung oder bei Ausfall einer Energieversorgung eines Schaltgeräts zu verhindern, lehrt die EP 2 898 521 Al ein Schaltgerät, welches eine Steuereinheit, einen Versorgungsanschluss zum Anlegen einer Versorgungsspannung für das Schaltgerät, ein Netzteil, und eine erste Strombahn umfasst, die mit einem Versorgungsnetz verbunden ist und mehrere Schalter aufweist. Die Steuereinheit kann Schaltsignale für die Schalter ausgeben, wobei sie über das Netzteil die Energie für die Schalter bezieht. Ferner enthält das bekannte Schaltgerät einen Energiespeicher und eine mit der Steuereinheit verbundene Messvorrichtung aufweist. Der Energiespeicher ist dazu vorgesehen, eine ans Schaltgerät angelegte Versorgungsspannung, die auch die Steuereinheit speist, geräteintem zu puffern. Die Messvorrichtung überwacht die am Versorgungsanschluss des Schaltgeräts anliegende Versorgungsspannung. Wenn die von der Messvorrichtung überwachte Versorgungsspannung in einen kritischen Bereich fällt, steuert die Steuereinheit mittels der Energie des Energiespeichers die Schalter derart an, dass ein am Schaltgerät angeschlossener elektrischer Verbraucher vom Versorgungsnetz abgeschaltet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers zu schaffen, welches kostengünstig und mit Hilfe eines einfachen schaltungstechnischen Aufbaus Fehlschaltungen des Schaltgeräts in Folge einer unzuverlässigen Energieversorgung des Schaltgeräts vermeidet und insbesondere in zuverlässiger Weise das Abschalten eines elektrischen Verbrauchers ermöglich ist.
Ein Kemgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, auf eine Messvorrichtung zur Überwachung einer an ein Schaltgerät angelegten Versorgungsspannung zu verzichten, so dass eine Auswertung eines Messsignals in einer Steuereinheit nicht mehr erforderlich ist.
Das oben genannte technische Problem wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist ein Schaltgerät zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweist:
eine erste Anschlusseinrichtung, an welche eine Energieversorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer Versorgungspannung für einen elektrischen Verbraucher anschließbar ist,
eine zweite Anschlusseinrichtung, an welche ein elektrischer Verbraucher anschließbar ist,
eine dritte Anschlusseinrichtung, an die eine Energieversorgungsquelle zum
Bereitstellen einer Versorgungsspannung für das Schaltgerät anschließbar ist, eine vierte Anschlusseinrichtung, an welche ein Eingangssignal anlegbar ist, wenigstens einen Strompfad, der an der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung angeschlossen ist,
wenigstens eine ansteuerbare Schalteinrichtung, die in dem wenigstens einen Strompfad angeordnet ist,
ein Netzteil, welches elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung verbunden ist, ein Energiespeicher, welcher elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung verbunden und dem Netzteil zugeordnet ist, wobei der Energiespeicher zum geräteintemen
Zwischenspeichern einer an die dritte Anschlusseinrichtung anlegbaren
Versorgungsspannung ausgebildet ist,
eine Verarbeitungseinheit, die mit dem Netzteil elektrisch verbunden ist,
eine Verknüpfungseinrichtung, die mit der vierten Anschlusseinrichtung und der dritten Anschlusseinrichtung verbunden und dazu ausgebildet ist, ein binäres Ausgangssignal zu erzeugen, indem sie ein an der vierten Anschlusseinrichtung anliegendes
Eingangssignal mit einer an der dritten Anschlusseinrichtung anliegenden
Versorgungsspannung des Schaltgeräts, die von der Energieversorgungsquelle lieferbar ist, gemäß einer UND-Verknüpfung verarbeiten kann, wobei die
Verknüpfungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Ausgangssignal, welches einer logischen Null entspricht, bereitstellen kann, wenn an der dritten
Anschlusseinrichtung keine Versorgungsspannung oder eine Versorgungsspannung anliegt, die kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, wobei die Verarbeitungseinheit einen Eingang aufweist, an welchen das binäre Ausgangssignal der
Verknüpfungseinrichtung anlegbar ist, und wobei
die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf das empfangene Ausgangssignal die wenigstens eine Schalteinrichtung derart anzusteuem, dass ein an die zweite Anschlusseinrichtung anschließbarer elektrischer Verbraucher an eine an die erste Anschlusseinrichtung anlegbare Versorgungsspannung anschaltbar oder von einer an die erste Anschlusseinrichtung anlegbaren Versorgungsspannung abschaltbar ist.
Angemerkt sei an dieser Stelle, dass als elektrischer Verbraucher zum Beispiel ein elektrisch antreibbarer Motor verwendet werden kann, während es sich bei der
Energieversorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung für einen elektrischen Verbraucher um ein Energieversorgungsnetz, insbesondere ein
Drehstromnetz handeln kann. Das Merkmal„dass das Ausgangssignal einer logischen Null entspricht“ ist
vorzugsweise dahingehend zu verstehen, dass kein Ausgangssignal vorliegt, d.h. bei Ausfall der Versorgungsspannung oder einer fehlerhaften Versorgungsspannung des Schaltgeräts erzeugt die Verknüpfungseinrichtung vorzugsweise kein Ausgangssignal.
Zu Diagnosezwecken kann die Verknüpfungseinrichtung mit einem Taktausgang der Verarbeitungseinheit verbunden und dazu ausgebildet sein, ein an der vierten
Anschlusseinrichtung anliegendes Eingangssignal zusätzlich mit einem Taktsignal der Verarbeitungseinheit zu verknüpfen. Auf diese Weise kann der Betrieb des Schaltgeräts und der Verarbeitungseinheit überwachen.
Eine kostengünstige und zweckmäßige Realisierung sieht vor, dass die
Verknüpfungseinrichtung ein erstes Koppelelement, das mit der dritten und vierten Anschlusseinrichtung verbunden ist, und ein zweites Koppelelement aufweist, das mit einem Eingang der Verarbeitungseinheit und dem ersten Koppelelement verbunden ist.
Optional kann die Verknüpfüngseinrichtung ein drittes Koppelelement aufweisen, das mit dem Taktausgang der Verarbeitungseinheit und dem zweiten Koppelelement verbunden ist.
Bei den Koppelelementen kann es sich um kapazitive oder induktive Koppelelemente oder um Optokoppler handeln.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Schaltgeräts weisen die dritte und vierte Anschlusseinrichtung jeweils einen Potenzialanschluss und einen gemeinsamen Masseanschluss auf, wobei die UND- Verknüpfüngseinrichtung ein UND-Gatter mit zwei Eingängen aufweist, die mit dem Potenzialanschluss der dritten
Anschlusseinrichtung beziehungsweise dem Potenzialanschluss der vierten
Anschlusseinrichtung verbunden sind.
Um die Eingangsspannungen der Eingänge des UND-Gatters, das ist die
Versorgungsspannung am Potentialanschluss der dritten Anschlusseinrichtung bzw. das Eingangssignal am Potentialanschluss der vierten Anschlusseinrichtung, jeweils durch einen oberen Grenzwert zu begrenzen, kann an dem einen Eingang des UND-Gatters der Anodenanschluss einer ersten Zener-Diode und an dem anderen Eingang des UND- Gatters der Anodenanschluss einer zweiten Zener-Diode angeschlossen ist, wobei der Kathodenanschluss der ersten Zener-Diode mit dem Potenzialanschluss der dritten Anschlusseinrichtung und der Kathodenanschluss der zweiten Zener-Diode mit dem Potenzialanschluss der vierten Anschlusseinrichtung verbunden ist, während die Anodenanschlüsse mit dem gemeinsamen Masseanschluss verbunden sind.
Zweckmäßigerweise ist das Schaltgerät in einem Gehäuse angeordnet.
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch die Merkmale des
Anspruchs 9 gelöst.
Demgemäß ist System zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen, welches folgende Merkmale umfasst:
ein Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
eine Energieversorgungsquelle, die über eine Schalteinrichtung an die dritte
Anschlusseinrichtung anschaltbar oder von der dritten Anschlusseinrichtung abschaltbar ist, und
ein externes, an die vierte Anschlusseinrichtung angeschlossenes Gerät zur
Bereitstellung des Eingangssignals.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes beispielhaftes Schaltgerät zur Steuerung der Energiezuführ eines
elektrischen Verbrauchers,
Fign. 2a-2d mehrere zeitliche Signal Verläufe und einen zeitlichen Zustandsverlauf hinsichtlich des Schaltgeräts, und Fig. 3 ein weiteres beispielhaftes Schaltgerät zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers.
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Schaltgerät 10 zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers 40, der im dargestellten Beispiel ein Drehstrommotor 40 sein kann. Das Schaltgerät 10 ist vorzugsweise in einem Gehäuse 20 untergebracht. Das Schaltgerät 10 weist eine erste Anschlusseinrichtung 200 auf, an welche eine
Energieversorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher 40 anschließbar ist. Im vorliegenden Beispiel weist die erste Anschlusseinrichtung 200 drei Anschlüsse auf, an die ein dreiphasiges
Stromversorgungsnetz 30 angeschlossen ist, über das der Drehstrommotor 40 mit Energie versorgt werden kann. Der Drehstrommotor 40 ist an einer zweiten
Anschlusseinrichtung 210 angeschlossen, die im vorliegenden Beispiel drei Anschlüsse aufweist.
Ferner weist das Schaltgerät 10 wenigstens einen Strompfad 220 auf, der an der ersten Anschlusseinrichtung 200 und der zweiten Anschlusseinrichtung 210 angeschlossen ist. In dem Strompfad 220 ist wenigstens eine ansteuerbare Schalteinrichtung angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weist der Strompfad 220 einen ersten elektromechanischen Schalter 171 und einen in Reihe dazu geschalteten zweiten elektromechanischen Schalter 192 auf, der parallel mit einem Halbleiterschaltelement 191 verbunden ist. Der Halbleiterschalter kann beispielsweise als Triac ausgebildet ist. Der elektromechanische Schalter 192 und das Halbleiterschaltelement 191 bilden zusammen einen
Hybridschalter 190. Die elektromechanischen Schalter 171 und 192 sowie der
Halbleiterschalter 191 können jeweils als eine ansteuerbare Schalteinrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Die Ansteuerung der elektromechanischen Schalter 171 und 192 sowie des Halbleiterschaltelements 191 erfolgt über eine
Verarbeitungseinheit 90, die zum Beispiel als Mikrokontroller ausgebildet sein kann.
Wie in der Figur 1 dargestellt, weist das beispielhafte Schaltgerät 10 einen weiteren an der ersten Anschlusseinrichtung 200 und der zweiten Anschlusseinrichtung 210 angeschlossenen Strompfad 221 auf. Im vorliegenden Beispiel weist der Strompfad 221 einen ersten elektromechanischen Schalter 170 und einen in Reihe dazu
geschalteten zweiten elektromechanischen Schalter 182 auf, der parallel mit einem Halbleiterschaltelement 181 verbunden ist. Der Halbleiterschalter kann beispielsweise als Triac ausgebildet ist. Der elektromechanische Schalter 182 und das
Halbleiterschaltelement 181 bilden zusammen wiederum einen Hybridschalter 180. Die elektromechanischen Schalter 170 und 182 sowie der Halbleiterschalter 181 können jeweils als eine ansteuerbare Schalteinrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Die Ansteuerung der elektromechanischen Schalter 170 und 182 sowie des Halbleiterschaltelements 181 erfolgt ebenfalls über die Verarbeitungseinheit 90.
Weiterhin weist das Schaltgerät einen dritten Strompfad 222 auf, der an der ersten Anschlusseinrichtung 200 und der zweiten Anschlusseinrichtung 210 angeschlossen und als Leiter ausgebildet ist. Über diese drei Strompfade kann der elektrische
Verbraucher 40 an das Stromversorgungsnetz 30 in gesteuerter Weise angeschaltet oder von diesem abgeschaltet werden.
Das Schaltgerät 10 verfügt ferner über eine dritte Anschlusseinrichtung mit einem Potentialanschluss 50 und einem Masseanschluss 51, an die eine
Energieversorgungsquelle 270 zum externen Bereitstellen einer Versorgungsspannung UB für das Schaltgerät 10 zum Beispiel mittels eines Schalters 280 anschließbar ist. Die Energieversorgungsquelle 270 liefert beispielsweise ein Gleichspannung von 24V. Weiterhin ist im Schaltgerät 10 ein Netzteil 80 integriert, bei dem es sich beispielsweise um ein Schaltnetzteil handeln kann. Das Netzteil 80 ist elektrisch mit den Anschlüssen 50 und 51 der dritten Anschlusseinrichtung verbunden. Das Netzteil 80 ist dazu aus gebildet, die an den Anschlüssen 50 und 51 anschaltbare Versorgungsspannung UB in eine geräteinteme Versorgungsspannung von beispielsweise 5 V umzuwandeln. Zwischen dem Masseanschluss 51 und einem Anschluss des Netzteils 80 kann eine Entkopplungsdiode 140 vorgesehen sein, deren Kathodenanschluss mit dem
Masseanschluss 51 verbunden ist, während der Anodenanschluss mit dem einen Eingang des Netzteils 80 verbunden ist. Zudem ist im Schaltgerät 10 ein
Energiespeicher 81 implementiert, der elektrisch mit den Anschlüssen 50 und 51 der dritten Anschlusseinrichtung verbunden und dem Netzteil 80 zugeordnet ist. Der Energiespeicher 81 kann ein Kondensator sein, der die an den Anschlüssen 50 und 51 anschaltbare Versorgungsspannung UB geräteintem puffert. Der Energiespeicher 81 kann separat vom Netzteil 80 im Gehäuse 20 angeordnet oder im Netzteil 80 integriert sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei völligem Ausfall der
Versorgungsspannung UB das Netzteil 80 vorübergehend die Speisung des Schaltgeräts 10 aufr echterhalten kann.
Des Weiteren verfügt das Schaltgerät 10 über eine vierte Anschlusseinrichtung mit beispielsweise einem Potentialanschluss 60 und einem Masseanschluss 61, an die ein externes Eingangs- beziehungsweise Freigabesignal anlegbar ist. Das externe
Eingangssignal kann beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung 290,
beispielsweise von einer speicherprogrammierten Steuerung geliefert werden, die an die vierte Anschlusseinrichtung anschließbar ist.
Weiterhin ist im Schaltgerät 10 eine Verknüpfungseinrichtung 100, 110 implementiert, die mit den Anschlüssen 50 und 51 der dritten Anschlusseinrichtung sowie den
Anschlüssen 60 und 61 der vierten Anschlusseinrichtung verbunden ist. Die
Verknüpfungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Ausgangssignal VE zu erzeugen, indem sie ein am Potentialanschluss 60 der vierten Anschlusseinrichtung anliegendes Eingangssignal E mit einer am Potentialanschluss 50 der dritten Anschlusseinrichtung anliegenden Versorgungsspannung UB, die von der Energieversorgungsquelle 270 lieferbar ist, gemäß einer UND-Verknüpfung verarbeiten kann. Die
Verarbeitungseinheit 90 weist einen Eingang 91 auf, an welchen das Ausgangssignal VE der Verknüpfungseinrichtung 100, 110 anlegbar ist. Die Verknüpfüngseinrichtung 100, 110 ist dazu ausgebildet, als Ausgangssignal VE ein Signal, welches einer logischen Null entspricht, bereitzustellen, wenn an den Anschlüssen 50, 51 der dritten Anschlusseinrichtung keine Versorgungsspannung UB oder eine Spannung anliegt, die kleiner oder gleich einem definierbaren Schwellenwert ist. Ein entsprechendes
Ausgangssignal ist in Fig. 2d in Verbindung mit Fig. 2a gezeigt. Der oben erwähnte Schwellenwert kann beispielsweise über den Widerstand 130 festgelegt werden. Die Verarbeitungseinheit 90 ist dazu ausgebildet, unter Ansprechen auf das am Eingang 91 empfangene Ausgangssignal VE die wenigstens eine Schalteinrichtung, im vorliegenden Beispiel sind das die Schalter 170, 171, 181, 182, 191 und 192, derart anzusteuem, dass der an der zweiten Anschlusseinrichtung 210 angeschlossene elektrische Verbraucher 40 an die Versorgungsspannung des Stromversorgungsnetzes 30 anschaltbar oder von der Versorgungsspannung des Stromversorgungsnetzes 30 abschaltbar ist. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit des binären Ausgangssignals VE die Energiezufuhr des elektrischen Verbrauchers 40 gesteuert, und zwar insbesondere in Abhängigkeit davon, ob an den Anschlüssen 50 und 51 eine fehlerfreie
Versorgungsspannung anliegt. Angemerkt sei, dass bei vollständigem Ausfall der Versorgungspannung UB das Netzteil 80 die Energie zur Erzeugung der Schaltsignale für die wenigstens eine Schalteinrichtung, das sind beispielsweise die Schalter 170, 171, 181, 182, 191 und 192, und zur Speisung der Verarbeitungseinheit 90 vom
Energiespeicher 81 bezieht.
Wie in Figur 1 zu sehen, kann die Verknüpfungseinrichtung ein erstes Koppelelement
100 und ein zweiten Koppelelement 110 aufweisen. Das erste Koppelelement 100 ist eingangsseitig mit den Anschlüssen 50 und 51 der dritten Anschlusseinrichtung und mit dem Anschluss 60 der vierten Anschlusseinrichtung verbunden. Das zweite
Koppelelement 110 ist mit dem ersten Koppelelement 100, dem Eingang 91 der Verarbeitungseinheit 90 und dem Anschluss 61 verbunden. Die Koppelelemente 100 und 110 können jeweils als kapazitives oder induktives Koppelelement, oder wie in Figur 1 gezeigt, jeweils als Optokoppler ausgebildet sein.
Das als Optokoppler implementierte Koppelelement 100 weist einen optischen Sensor
101 beispielsweise in Form einer Leuchtdiode oder Laserdiode auf, deren
Anodenanschluss beispielsweise über den Strombegrenzungswiderstand 130 mit dem Potenzialanschluss 50 verbunden ist, und deren Kathodenanschluss unmittelbar oder über die Entkopplungsdiode 140 mit dem Masseanschluss 51 verbunden ist. Im dargestellten Beispiel sind somit der Widerstand 130 und der optische Sender 101 in Reihe und parallel zum Eingang des Netzteils 80 geschaltet. Weiterhin weist das Koppelelement 100 zum Beispiel einen Fototransistor als optischen Empfänger 102 auf, io
dessen Kollektoranschluss beispielsweise über einen Strombegrenzungswiderstand 150 mit dem Anschluss 60 verbunden ist. Der Emitteranschluss des optischen Empfängers 102 ist mit dem Anodenanschluss eines als Laser- oder Leuchtdiode realisierten optischen Senders 112 des zweiten Koppelelements 110 verbunden ist. Der
Kathodenanschluss des optischen Senders 112 kann unmittelbar oder, wie gezeigt, über ein drittes Koppelelement 120 mit dem Masseanschluss 61 der vierten
Anschlusseinrichtung des Schaltgeräts 10 verbunden sein. Der optische Sender 112 kann wiederum über eine Entkopplungsdiode 160 mit dem zweiten Masseanschluss 61 verbunden sein. Das Koppelelement 110 weist ferner einen optischen Empfänger 111 auf, der wiederum als Fototransistor ausgebildet sein kann. Kollektor- und
Emitteranschluss des optischen Empfängers 111 sind mit dem Eingang 91 der
Verarbeitungseinheit 90 verbunden und liefern das binäre Ausgangssignal VE der Verknüpfüngseinrichtung.
Die beiden die Verknüpfungseinrichtung bildenden Optokoppler 100 und 110 führen mit der an den Anschlüssen 50 und 51 anschaltbaren Versorgungsspannung UB und dem am Anschluss 60 anliegenden Eingangssignal im Wesentlichen eine UND- Verknüpfung derart durch, dass bei ordnungsgemäßem Anliegen der
Versorgungsspannung UB an den Anschlüssen 50 und 51 und des Eingangssignal E an den Anschlüssen 60 und 61 der optische Empfänger 111 leitend ist und somit ein Ausgangssignal VE entsprechend einer logischen 1 am Eingang 91 der
Verarbeitungseinrichtung 90 erzeugt. Fällt die Versorgungsspannung UB aus welchen Gründen auch immer unter den Schwellenwert oder sogar ganz aus, so reicht der durch den optischen Sender 101 fließende Strom, der durch den Strombegrenzungswiderstand 130 begrenzt wird, nicht mehr aus, den optischen Sender 101 zu aktivieren. Demzufolge sperrt der optische Empfänger 111 und es wird kein Ausgangssignal mehr erzeugt, d.h. das Ausgangssignal entspricht einer logischen Null. Das fehlende Ausgangssignal, wird als logische Null am Eingang 91 der Verarbeitungseinheit 90„angelegt“, woraufhin die Verarbeitungseinheit 90 die Schalter 170, 171, 181, 182, 191, und 192 derart ansteuert, dass der elektrische Verbraucher 40 lichtbogenfrei vom Stromversorgungsnetz 30 abgeschaltet wird. Die in den Strompfaden 220 und 221 vorgesehenen Schaltglieder 170, 180
beziehungswiese 171 und 190 können in bekannter Weise derart angesteuert werden, dass ein kontaktschonendes, das heißt lichtbogenfreies Abschalten der
elektromechanischen Schalter 170 und 182 beziehungsweise 171 und 192 möglich ist. Angenommen sei, dass alle elektromechanischen Schalter geschlossen und die
Hableiterschalter geöffnet sind. Soll der Motor 40 zum Beispiel zum Zeitpunkt t2 abgeschaltet werden, erzeugt die Verarbeitungseinheit 90 entsprechende Schaltsignale derart, dass zunächst die Halbleiterschalter 181 und 191 elektrisch leitend geschaltet und anschließend die Schalter 182 und 192 geöffnet, danach die Halbleiterschalter 181 und 191 wieder elektrisch nichtleitend geschaltet und anschließend die Schalter 170 und 171 geöffnet werden.
Ein beispielhaftes Verhalten des Schaltgeräts 10 und des Motors 40 ist in den Fig. 2a,
2c, 2e und 2f dargestellt.
Fig. 2a zeigt den zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung UB, die zum Zeitpunkt tO an die Anschlüsse 50 und 51 angelegt wird und zum Zeitpunkt t2 zum Beispiel ausfällt. Fig. 2c zeigt den zeitlichen Verlauf des Eingangssignals E, welches an den Anschluss 60 zum Zeitpunkt tl angelegt wird und über den Zeitpunkt t2 hinaus angelegt bleibt.
Fig. 2e zeigt den Betriebszustand des Motors 40. Fig. 2f zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals VE der Verknüpfungseinrichtung ohne Modulation durch ein
Taktsignal der Verarbeitungseinheit 90.
Wenn die Versorgungsspannung UB ordnungsgemäß an den Anschlüssen 50 und 51 des Schaltgeräts 10 anliegt und das Eingangssignal E zum Zeitpunkt tl an den Anschluss 60 angelegt wird, erzeugt die Verknüpfungseinrichtung 100, 110 das Ausgangssignal VE, d.h. der Fototransistor 11 ist leitend. Dieser Zustand entspricht einer logischen 1. Unter Ansprechen hierauf steuert die Verarbeitungseinrichtung 90 die Schalter 170, 171, 181, 182, 191, und 192 derart an, dass der elektrische Verbraucher 40 an das
Stromversorgungsnetz 30 angeschaltet wird. In diesem Zustand sind die
elektromechanischen Schalter 170, 171, 182 und 192 geschlossen und die
Halbleiterschalter 181 und 191 nichtleitend geschaltet. Wie insbesondere Fig. 2e zeigt, bleibt der Motor 40 bis zum Zeitpunkt t2 eingeschaltet. Fällt zum Zeitpunkt t2 die Versorgungsspannung UB an den Anschlüssen 50 und 51 unter einen Schwellenwert oder ganz aus, wird die Fotodiode 101 nicht mehr aktiviert und der Fototransistor 111 sperrt, wie oben bereits erläutert. In diesem Moment wird, wie oben detailliert erläutert, unter Steuerung der Verarbeitungseinheit 90 der Motor 40 vom Stromversorgungsnetz abgeschaltet, was in Fig. 2e dargestellt ist. Wie bereits erwähnt, wird die
Verarbeitungseinheit 90 mittels des Netzteils 80 mit Energie versorgt. Fällt die
Versorgungsspannung UB aus, bezieht das Netzteil 80 die Energie für die
Verarbeitungseinheit 90 aus dem Energiespeicher 81.
Um die Funktionsweise des Schaltgeräts und insbesondere die Funktionsweise der Verarbeitungseinheit 90 überwachen zu können, kann die Verknüpfüngseinrichtung mit einem Taktausgang 92 der Verarbeitungseinheit 90 verbunden und dazu ausgebildet sein, ein am Potentialanschluss 60 der vierten Anschlusseinrichtung anliegendes Eingangssignal E zusätzlich mit einem Taktsignal VO der Verarbeitungseinheit 90 zu modulieren. Ein beispielhafter zeitlicher Verlauf des Taktsignals VO ist in Fig. 2b gezeigt, während der sich daraus ergebende zeitliche Verlauf des Ausgangssignals VE der Verknüpfungseinrichtung 100, 110 in Fig. 2d dargestellt ist.
Zur Modulation des Eingangssignals E kann ein drittes Koppelelement 120 vorgesehen sein, das der Verknüpfüngseinrichtung 100, 110 zugeordnet sein kann. Das dritte Koppelelement 120 kann wiederum als kapazitives oder induktives Koppelement oder, wie in der Figur 1 zu sehen, als Optokoppler 120 ausgebildet sein. Das dritte
Koppelelement 120 kann einen optischen Sender 121 aufweisen, der beispielsweise als Leuchtdiode ausgebildet sein kann. Die Anoden- und Kathodenanschlüsse des optischen Senders 121 sind mit dem Ausgang 92 der Verarbeitungseinheit 90 verbunden.
Weiterhin kann das Koppelelement 120 einen optischen Empfänger 122 aufweisen, der wiederum als Fototransistor ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Beispiel ist Kollektoranschluss des Fototransistors 122 mit dem Kathodenanschluss des optischen Senders 112 des zweiten Koppelelements 110 verbunden, während der Emitteranschluss des Fototransistors 122 beispielsweise über die Entkopplungsdiode 160 mit dem
Masseanschluss 61 der vierten Anschlusseinrichtung verbunden ist. In diesem Fall wird das am Anschluss 60 anliegende Eingangssignal E über den Widerstand 150, den Fototransistor 102, die Fotodiode 110, den Fototransistor 122 und die
Entkopplungsdiode 160 zum Masseanschluss 61 geführt und mit dem Taktsignal VO moduliert, wenn die Versorgungsspannung UB ordnungsgemäß anliegt. Das modulierte Eingangssignal E wird über das Ausgangssignal VE der Verknüpfungseinrichtung auf den Eingang 91 der Verarbeitungseinheit 90 rückgemeldet. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit 90 sofort auf eine fehlerhafte Versorgungsspannung UB, wie oben erläutert, und ein fehlerhaftes Taktsignal bzw. fehlerhaft moduliertes Ausgangssignal VE reagieren, indem zum Beispiel der Motor 40 sofort abgeschaltet wird.
Angemerkt sei noch, dass das Schaltgerät 10, die Energieversorgungsquelle 270, der Schalter 280 und die Steuerungseinrichtung 290 vorzugsweise ein System 70 zur Steuerung der Energiezufuhr des elektrischen Verbrauchers 40 bilden. Der elektrische Verbraucher 40 und das Stromversorgungsnetz 30 können als Bestandteile des System 70 betrachtet werden.
Figur 3 zeigt ein weiteres beispielhaftes Schaltgerät l0‘ zur Steuerung der
Energiezufuhr eines elektrischen Verbrauchers 40, der im dargestellten Beispiel ein Drehstrommotor 40 sein kann. Das Schaltgerät l0‘ ist vorzugsweise in einem Gehäuse 20‘ untergebracht. Das Schaltgerät l0‘ weist eine erste Anschlusseinrichtung 200‘ auf, an welche eine Energieversorgungseinrichtung zur Bereitstellung einer
Versorgungsspannung für den elektrischen Verbraucher 40 anschließbar ist. Im vorliegenden Beispiel weist die erste Anschlusseinrichtung 200‘ drei Anschlüsse auf, an die ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz 30 angeschlossen ist, mit dem der
Drehstrommotor 40 versorgt werden kann. Der Drehstrommotor 40 ist an einer zweiten Anschlusseinrichtung 2l0‘ angeschlossen, die im vorliegenden Beispiel drei Anschlüsse aufweist.
Ferner weist das Schaltgerät l0‘ wenigstens einen Strompfad 220‘ auf, der an der ersten Anschlusseinrichtung 200‘ und der zweiten Anschlusseinrichtung 2l0‘ angeschlossen ist. In dem Strompfad 220‘ ist wenigstens eine ansteuerbare Schalteinrichtung angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weist der Strompfad 220‘ einen ersten elektromechanischen Schalter 171‘ und einen in Reihe dazu geschalteten zweiten elektromechanischen Schalter l92‘ auf, der parallel mit einem Halbleiterschaltelement 191‘ verbunden ist. Der Halbleiterschalter kann beispielsweise als Triac ausgebildet ist. Der elektromechanische Schalter l92‘ und das Halbleiterschaltelement 19G bilden zusammen einen Hybridschalter l90‘. Die elektromechanischen Schalter 171‘ und l92‘ sowie der Halbleiterschalter 19G können jeweils als eine ansteuerbare
Schalteinrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Die Ansteuerung der elektromechanischen Schalter 171‘ und l92‘ sowie des Halbleiterschaltelements 191‘ erfolgt über eine Verarbeitungseinheit 90 die zum Beispiel als Mikrokontroller ausgebildet sein kann.
Wie in der Figur 3 dargestellt, weist das beispielhafte Schaltgerät l0‘ einen weiteren an der ersten Anschlusseinrichtung 200‘ und der zweiten Anschlusseinrichtung 2l0‘ angeschlossenen Strompfad 22 G auf. Im vorliegenden Beispiel weist der Strompfad 22 G einen ersten elektromechanischen Schalter l70‘ und einen in Reihe dazu geschalteten zweiten elektromechanischen Schalter l82‘ auf, der parallel mit einem Halbleiterschaltelement 18 G verbunden ist. Der Halbleiterschalter kann beispielsweise als Triac ausgebildet ist. Der elektromechanische Schalter l82‘ und das
Halbleiterschaltelement 18G bilden zusammen wiederum einen Hybridschalter l80‘. Die elektromechanischen Schalter l70‘ und l82‘ sowie der Halbleiterschalter 18G können jeweils als eine ansteuerbare Schalteinrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Die Ansteuerung der elektromechanischen Schalter l70‘ und l82‘ sowie des Halbleiterschaltelements 181‘ erfolgt ebenfalls über die Verarbeitungseinheit 90‘.
Weiterhin weist das beispielhafte Schaltgerät einen dritten Strompfad 222‘ auf, der an der ersten Anschlusseinrichtung 200‘ und der zweiten Anschlusseinrichtung 2l0‘ angeschlossen und als Leiter ausgebildet ist. Über diese drei Strompfade kann der elektrische Verbraucher 40 an das Stromversorgungsnetz 30 in gesteuerter Weise angeschaltet oder von diesem abgeschaltet werden. Das Schaltgerät l0‘ verfügt ferner über eine dritte Anschlusseinrichtung mit einem Potentialanschluss 50‘ und einem Masseanschluss 6 G, an die eine
Energieversorgungsquelle 270‘ zum externen Bereitstellen einer Versorgungsspannung UB für das Schaltgerät l0‘ zum Beispiel mittels eines Schalters 280‘ anschließbar ist. Die Energieversorgungsquelle 270‘ liefert beispielsweise ein Gleichspannung von 24V. Weiterhin ist im Schaltgerät l0‘ ein Netzteil 80‘ integriert, bei dem es sich
beispielsweise um ein Schaltnetzteil handeln kann. Das Netzteil 80‘ ist elektrisch mit den Anschlüssen 50‘ und 61‘ der dritten Anschlusseinrichtung verbunden. Das Netzteil 80‘ ist dazu ausgebildet, die an den Anschlüssen 50‘ und 61‘ anschaltbare
Versorgungsspannung UB in eine geräteinteme Versorgungsspannung von
beispielsweise 5V umzuwandeln. Zwischen dem Anschluss 50‘ und einem Anschluss des Netzteils 80‘ kann eine Entkopplungsdiode l40‘ vorgesehen sein, deren
Anodenanschluss mit dem Anschluss 50‘ verbunden ist, während der
Kathodenanschluss mit einem Eingang des Netzteils 80‘ verbunden ist. Zudem ist im Schaltgerät l0‘ ein Energiespeicher 81‘implementiert, der elektrisch mit den
Anschlüssen 50‘ und 61‘ verbunden und dem Netzteil 80‘ zugeordnet ist. Der
Energiespeicher 81‘ kann ein Kondensator sein, der die an den Anschlüssen 50‘ und 61‘ anschaltbare Versorgungsspannung UB geräteintem puffert. Der Energiespeicher 81‘ kann separat vom Netzteil 80‘ angeordnet oder im Netzteil 80‘ integriert sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei völligem Ausfall der Versorgungsspannung UB das Netzteil 80‘ vorübergehend die Speisung des Schaltgeräts l0‘ aufr echterhalten kann.
Des Weiteren verfügt das Schaltgerät l0‘ über eine vierte Anschlusseinrichtung mit beispielsweise einem Potentialanschluss 60‘ und dem gemeinsamen Masseanschluss 61‘, an die ein externes Eingangs- beziehungsweise Freigabesignal anlegbar ist. Das externe Eingangssignal kann beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung 290‘, beispielsweise von einer speicherprogrammierten Steuerung geliefert werden, die an die vierte Anschlusseinrichtung anschließbar ist.
Um Fehlschaltungen des Schaltgeräts l0‘ bei Ausfall der Versorgungsspannung UB zuverlässig verhindern zu können, ist eine Verknüpfungseinrichtung 240 vorgesehen, die als UND-Gatter ausgebildet ist, welches zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist. Ein Eingang ist dem Potenzialanschluss 50‘ zugeordnet, während der andere Eingang dem Potentialanschluss 60‘ zugeordnet ist. Auf diese Weise führt die als UND- Gatter verwirklichte Verknüpfungseinrichtung mit der am Anschluss 50‘ anliegenden Versorgungsspannung UB und dem am Anschluss 60‘ anliegenden Eingangssignal E eine UND-Verknüpfung durch, wobei am Ausgang ein binäres Ausgangssignal, welches Null oder Eins sein kann, anliegt. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 240 wird einem Eingang 91‘ der Verarbeitungseinheit 90‘ zugeführt.
Um Einschaltschwellen für die beiden Eingänge des UND-Gatters 240 festlegen zu können, ist der eine Eingang des UND-Gatters 240 über eine erste Zener-Diode 250 mit dem Potenzialeingang 50‘ der dritten Anschlusseinrichtung und der andere Eingang des UND-Gatters 240 über eine zweite Zener-Diode 251 mit dem Potenzialanschluss 60‘ der vierten Anschlusseinrichtung verbunden. Hierbei ist der Anodenanschluss der Zener-Diode 250 mit dem ersten Eingang des UND-Gatters 240 verbunden, während der Kathodenanschluss dem Potenzialanschluss 50‘, an dem die Versorgungsspannung UB angelegt werden kann, zugeordnet. Der zweite Eingang des UND-Gatters 240 ist mit dem Anodenanschluss der Zener-Diode 251 verbunden, deren Kathodenanschluss mit dem Potenzialanschluss 60‘, an dem ein Eingangssignal angelegt werden kann, verbunden ist. Der Anodenanschluss der ersten Zener-Diode 250 kann über einen Widerstand 260 mit dem gemeinsamen Masseanschluss 61‘ verbunden sein, während der Anodenanschluss der anderen Zener-Diode 251 über einen Widerstand 261 ebenfalls mit dem Masseanschluss 61‘ verbunden sein kann. Die Zener-Diode 251 definiert mit dem Widerstand 261 die Einschaltschwelle des einen Eingangs des UND- Gatters 240 hinsichtlich des Potenzialanschlusses 60 Das bedeutet, dass, wenn das am Potenzialanschluss 60‘ anliegende Eingangssignal E größer als der festgelegte
Grenzwert, das ist die Z-Spannung der Zener-Diode 251, ist, der zugeordnete Eingang des UND-Gatters 240 eine logische 1 erkennt. Die Zener-Diode 250 definiert mit dem Widerstand 260 die Einschaltschwelle des anderen Eingangs des UND-Gatters 240 hinsichtlich des Potenzialanschlusses 50‘. Das bedeutet, dass, wenn die am
Potenzialanschluss 50‘ anliegende Versorgungsspannung UB größer als der festgelegte Grenzwert, das ist die Z-Spannung der Zener-Diode 250, ist, der zugeordnete Eingang des UND-Gatters 240 eine logische 1 erkennt. Die beiden Grenzwerte sind
typischerweise unterschiedlich, da das Eingangssignal E und die Versorgungsspannung UB typischerweise ebenfalls unterschiedlich sind.
Die Funktionsweise des Schaltgeräts l0‘ entspricht im Wesentlichen der des
Schaltgeräts 10. Liegt eine ordnungsgemäße Versorgungsspannung UB an den
Anschlüssen 50‘ und 61‘ an und wird ein Eingangssignal E an die Anschlüsse 60‘ und 61‘ angelegt, wird, wie oben erläutert, unter Steuerung der Verarbeitungseinheit 90‘ der Motor 40 an das Stromversorgungsnetz 30 angeschaltet. Denn in diesem Fall erkennen die beiden Eingänge des UND-Gatters 240 jeweils eine logische 1, was zu einer logischen 1 am Ausgang des UND-Gatters, welche ebenfalls am Eingang 91‘ der Verarbeitungseinheit 90‘ anliegt, führt. Wird das Eingangssignal E abgeschaltet oder fällt beispielsweise die Versorgungsspannung UB ab bzw. aus, so führt dies dazu, das am Ausgang des UND-Gatters 240 und somit am Eingang 91‘ der Verarbeitungseinheit 90‘ eine logische 0 anliegt. Unter Ansprechen auf eine logische 0 steuert die
Verarbeitungseinheit 90‘ beispielsweise die Schalter l70‘, 171‘, 181‘, 182% 191‘ und l92‘ in der hinsichtlich des Schaltgeräts 10 beschriebenen Weise an, um den Motor 40 von dem Stromversorgungsnetz 30 abzuschalten. Die zur Steuerung der Schalter erforderliche Energie kann das Netzteil 80 und somit die Verarbeitungseinheit 90‘ aus dem Energiespeicher 80‘ beziehen.
Angemerkt sei noch, dass das Schaltgerät 10% die Energieversorgungsquelle 270‘, der Schalter 280‘ und die Steuerungseinrichtung 290‘ vorzugsweise ein System 70‘ zur Steuerung der Energiezuführ des elektrischen Verbrauchers 40 bilden. Der elektrische Verbraucher 40 und das Stromversorgungsnetz 30 können als Bestandteile des System 70 betrachtet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät (10, l0‘) zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen
Verbrauchers (40), aufweisend:
eine erste Anschlusseinrichtung (200, 200‘), an welche eine
Energieversorgungseinrichtung (30) zur Bereitstellung einer
Versorgungspannung für einen elektrischen Verbraucher (40) anschließbar ist, eine zweite Anschlusseinrichtung (210, 2l0‘), an welche ein elektrischer Verbraucher (40) anschließbar ist,
eine dritte Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 6G), an die eine
Energieversorgungsquelle (270; 270‘) zum Bereitstellen einer
Versorgungsspannung für das Schaltgerät (10; l0‘) anschließbar ist, eine vierte Anschlusseinrichtung (60, 61; 60‘, 61‘), an welche ein
Eingangssignal anlegbar ist,
wenigstens einen Strompfad (221; 22 G), der an der ersten und zweiten Anschlusseinrichtung (200, 210; 200‘, 2l0‘) angeschlossen ist,
wenigstens eine ansteuerbare Schalteinrichtung (170; 170‘, die in dem wenigstens einen Strompfad (221; 221‘) angeordnet ist,
ein Netzteil (80; 80‘), welches elektrisch mit der dritten Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 6l‘)verbunden ist,
ein Energiespeicher (81; 8l‘), welcher elektrisch mit der dritten
Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 6l‘) verbunden und dem Netzteil (80, 80‘) zugeordnet ist, wobei der Energiespeicher (81; 81‘) zum geräteintemen Zwischenspeichern einer an die dritte Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 61‘) anlegbaren Versorgungsspannung ausgebildet ist,
eine Verarbeitungseinheit (90; 90‘), die mit demNetzteil (80; 80‘) elektrisch verbunden ist,
eine Verknüpfungseinrichtung (100, 110; 240), die mit der dritten
Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 61‘) und der vierten Anschlusseinrichtung (60, 61; 60‘, 61‘) verbunden und dazu ausgebildet ist, ein binäres
Ausgangssignal zu erzeugen, indem sie ein an der vierten Anschlusseinrichtung (60, 61; 60‘, 61‘) anliegendes Eingangssignal mit einer an der dritten Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 61‘) anliegenden Versorgungsspannung, die von der Energieversorgungsquelle (270; 270‘) lieferbar ist, gemäß einer UND- Verknüpfung verarbeiten kann, wobei die Verknüpfungseinrichtung (100, 110; 240) derart ausgebildet ist, dass sie ein Ausgangssignal, welches einer logischen Null entspricht, bereitstellen kann, wenn an der dritten Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 6l‘) keine Versorgungsspannung oder eine Versorgungsspannung anliegt, die kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, wobei die
Verarbeitungseinheit (90; 90‘) einen Eingang (91; 91‘) aufweist, an welchen das binäre Ausgangssignal der Verknüpfüngseinrichtung (100, 110; 240) anlegbar ist, und wobei
die Verarbeitungseinheit (90, 90‘) dazu ausgebildet ist, unter Ansprechen auf das empfangene binäre Ausgangssignal die wenigstens eine Schalteinrichtung (170; l70‘) derart anzusteuem, dass ein an die zweite Anschlusseinrichtung (210;
2l0‘) anschließbarer elektrischer Verbraucher (40) an eine an die erste
Anschlusseinrichtung (200; 200‘) anlegbare Versorgungsspannung anschaltbar oder von einer an die erste Anschlusseinrichtung anlegbaren
Versorgungsspannung abschaltbar ist.
2. Schaltgerät (10) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verknüpfüngseinrichtung (100, 110) mit einem Taktausgang (92) der Verarbeitungseinheit (90) verbunden und dazu ausgebildet ist, ein an der vierten Anschlusseinrichtung (60, 61) anliegendes Eingangssignal zusätzlich mit einem Taktsignal zu verknüpfen.
3. Schaltgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verknüpfüngseinrichtung (100; 110) ein erstes Koppelelement (100), das mit der dritten und vierten Anschlusseinrichtung (50, 51, 60, 61) verbunden ist, und ein zweites Koppelelement (110) aufweist, das mit dem einen Eingang (91) der Verarbeitungseinheit (90) und dem ersten Koppelelement (100) verbunden ist.
4. Schaltgerät (10) nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verknüpfungseinrichtung ein drittes Koppelelement (120) aufweist, das mit dem Taktausgang (92) der Verarbeitungseinheit (90) und dem zweiten
Koppelelement (110) verbunden ist.
5. Schaltgerät (10) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Koppelelemente (100, 110, 120) jeweils als kapazitives oder induktives Koppelelement (für die Beschreibung: Relais) oder als Optokoppler ausgebildet sind.
6. S chaltgerät ( 10‘ ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dritte und vierte Anschlusseinrichtung jeweils einen Potentialanschluss (50,‘, 60‘) und einen gemeinsamen Masseanschluss (6G) aufweisen, und dass die Verknüpfüngseinrichtung (240) ein UND-Gatter mit zwei Eingängen aufweist, die mit dem Potentialanschluss (50‘) der dritten Anschlusseinrichtung bzw. dem Potentialanschluss (60‘) der vierten Anschlusseinrichtung verbunden sind.
7. Schaltgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem einen Eingang des UND-Gatters der Anodenanschluss einer ersten Zener-Diode (250) und an dem anderen Eingang des UND-Gatters der
Anodenanschluss einer zweiten Zener-Diode (251) angeschlossen ist, wobei der Kathodenanschluss der ersten Zener-Diode (250) mit dem Potentialanschluss (50‘) der dritten Anschlusseinrichtung und der Kathodenanschluss der zweiten Zener-Diode (251) mit dem Potentialanschluss (60‘) der vierten
Anschlusseinrichtung verbunden ist, während die Anodenanschlüsse mit dem gemeinsamen Masseanschluss (61‘) verbunden sind.
8. Schaltgerät (10; l0‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (20; 20‘), in welchem das Schaltgerät (10; l0‘) angeordnet ist.
9. System (70; 70‘) zur Steuerung der Energiezufuhr eines elektrischen
Verbrauchers,
umfassend:
ein Schaltgerät (10; l0‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
eine Energieversorgungsquelle (270; 270‘), die über eine Schalteinrichtung (280; 280‘) an die dritte Anschlusseinrichtung (50, 51; 50‘, 6G) anschaltbar oder von der dritten Anschlusseinrichtung abschaltbar ist, und
ein externes, an die vierte Anschlusseinrichtung (60, 61; 60‘, 6G)
angeschlossenes Gerät (290; 290‘) zur Bereitstellung des Eingangssignals.
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