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DE102008007563A1 - Schaltungsanordnung zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung Download PDF

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DE102008007563A1
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Abstract

Schaltungsanordnung (1) zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung (2), welche zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors eines Hausgeräts ausgebildet ist und schaltungstechnisch eine Spule (3) sowie einen mit dieser in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand (30) aufweist, mit einer Steuereinheit, welche zum Regeln der Drehzahl des Motors abhängig von einem Signal der Tachoeinrichtung (2) ausgebildet ist, wobei die Tachoeinrichtung (2) mit der Steuereinheit über ein elektronisches Schaltelement (23) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (29) mit einer Gleichspannungsquelle (4) über einen Ohmschen Schaltungswiderstand (7) gekoppelt ist, welcher im Vergleich zu dem Ohmschen Widerstand (30) der Tachoeinrichtung (2) hochohmig ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung, welche zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors eines Hausgeräts ausgebildet ist und schaltungstechnisch eine Spule sowie einen mit dieser in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand aufweist, mit einer Steuereinheit, welche zum Regeln der Drehzahl des Motors abhängig von einem Signal der Tachoeinrichtung ausgebildet ist, wobei die Tachoeinrichtung mit der Steuereinheit über ein elektronisches Schaltelement gekoppelt ist. Überdies betrifft die Erfindung ein Hausgerät, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, mit einer derartigen Schaltungsanordnung.
  • Unter dem Begriff Hausgerät wird hier insbesondere eine Waschmaschine, ein Trockner oder ein Waschtrockner verstanden.
  • Vorliegend gilt das Interesse einem Überwachen einer Tachoeinrichtung, mit welcher in einem Hausgerät eine Drehzahl eines Motors zu erfassen ist. Hierzu wird bei den Hausgeräten üblicherweise eine Steuerelektronik eingesetzt, mittels welcher die Drehzahl des Motors durch einen mit diesem gekoppelten Triac regelbar ist. So offenbart die Druckschrift DE 197 33 533 A1 eine Überwachungsschaltung für die Steuerung eines elektrischen Motors, welcher zum Antreiben einer Trommel eines Hausgeräts ausgebildet ist. Dabei werden mittels der Überwachungsschaltung Fehlerzustände, wie beispielsweise ein Kurzschluss eines Triacs oder ein Tachobruch, erkannt. Parallel zur Reihenschaltung des Motors und eines Schalters ist dabei ein Parallelwiderstand geschaltet, der in Reihe mit dem Triac geschaltet ist. Die sich im Normalfall und im Fehlerfall ergebenden Spannungszustände werden von einem Mikroprozessor erfasst, und die Drehzahl des Motors wird dementsprechend geregelt.
  • Bei den bekannten Waschgeräten dient ein Tachosignal, welches von einem Motor des Hausgeräts abgeleitet wird, zur Drehzahlerfassung und Drehzahlregelung des Motors. Ein Tachobruch wird derzeit ausschließlich anhand eines Ausbleibens erwarteter Tachoimpulse erkannt, wenn der Motor bereits angesteuert wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung zu schaffen, bei welcher Maßnahmen getroffen sind, die gewährleisten, dass eine Fehlerfunktion, insbesondere ein Tachobruch, vor dem Ansteuern des Motors erkannt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung gelöst, welche die Merkmale nach unabhängigem Patentanspruch aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung ausgebildet. Dabei ist die Tachoeinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors eines Hausgeräts ausgebildet und weist schaltungstechnisch eine Spule sowie einen mit dieser in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand auf. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Steuereinheit, welche zum Regeln der Drehzahl des Motors abhängig von einem Signal der Tachoeinrichtung ausgebildet ist, wobei die Tachoeinrichtung mit der Steuereinheit über ein elektronisches Schaltelement gekoppelt ist.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein Steueranschluss des elektronischen Schaltelements mit einer Gleichspannungsquelle über einen Ohmschen Schaltungswiderstand gekoppelt ist, welcher im Vergleich zu dem Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung hochohmig ausgebildet ist.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten in einem Verbinden eines Steueranschlusses des elektronischen Schaltelements mit einer Gleichspannungsquelle über einen Ohmschen Schaltungswiderstand. Dabei ist der Schaltungswiderstand derart ausgebildet, dass er im Vergleich zu dem Widerstand der Tachoeinrichtung einen höheren Widerstandswert aufweist. Unter dem Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung wird dabei insbesondere ein Ohmscher Widerstand der Spule der Tachoeinrichtung verstanden, welcher schaltungstechnisch in Reihe mit einer Induktivität der Spule geschaltet ist. Insbesondere kann der den Steueranschluss des elektronischen Schaltelements mit der Gleichspannungsquelle koppelnde Schaltungswiderstand als ein Aufspannwiderstand („Pull-up"-Widerstand) bezeichnet werden. In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erreicht, dass eine Fehlerfunktion der Tachoeinrichtung, insbesondere ein Tachobruch, bereits vor dem Ansteuern des Motors erkannt werden kann. Durch das geschickte Einfügen des im Verhältnis zum Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung hochohmigen Schaltungswiderstands zwischen dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements und der Gleichspannungsquelle kann kontinuierlich bezüglich eines Tachobruchs kontrolliert werden. Findet ein Tachobruch, beispielsweise bei einer gebrochenen Spule, statt, so wird der Steueranschluss des elektronischen Schaltelements durch den Schaltungswiderstand kontinuierlich hoch gezogen, d. h. es liegt an dem Steueranschluss eine das elektronische Schaltelement ansteuernde Spannung an. Insbesondere unterscheidet sich dieser Zustand deutlich von einem Normalpegel, welcher durch ein gewähltes Widerstandsverhältnis des Schaltungswiderstands und des Ohmschen Widerstands der Tachoeinrichtung unter Nicht-Fehler-Bedingungen ansteht. Insbesondere kann der die Gleichspannungsquelle mit dem Steueranschluss koppelnde Schaltungswiderstand mit dem Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung als ein Spannungsteiler betrachtet werden, wobei die Gleichspannungsquelle die aufzuteilende Spannung liefert. Ist die Tachoeinrichtung funktionsfähig, so liegt an dem Steueranschluss eine niedrige Spannung an, welche durch die geschickte Auswahl des Verhältnisses der beiden Widerstände erreicht wird. In einem Zustand hingegen, in welchem die Tachoeinrichtung eine Fehlerfunktion, insbesondere einen Tachobruch, aufweist, ändert sich das Verhältnis der beiden Widerstände, so dass an dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements eine größere Spannung anliegt, welche eine Ansteuerung des Schaltelements zur Folge hat. Die Ansteuerung des Schaltelements hat wiederum zur Folge, dass die mit dem Schaltelement gekoppelte Steuereinheit direkt ein Signal erhält, welches im Hinblick auf die Fehlerfunktion der Tachoeinrichtung ausgewertet werden kann. Somit stellt insbesondere das Verhältnis der beiden Widerstände zueinander eine Grundlage für das Erkennen einer Fehlfunktion der Tachoeinrichtung dar.
  • Vorzugsweise liegt ein Verhältnis des Werts des Schaltungswiderstands zu dem Wert des Widerstands der Tachoeinrichtung in einem Wertebereich zwischen 50 und 200, insbesondere ist er größer 100. Hierdurch wird im Hinblick auf das Erkennen einer Fehlfunktion der Tachoeinrichtung erreicht, dass im Fall eines Tachobruchs die an dem Steueranschluss des Schaltelements anliegende Spannung deutlich größer wird, als in einem fehlerfreien Fall. Beträgt das Verhältnis des Schaltungswiderstands zu dem Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung in einem fehlerfreien Zustand beispielsweise 100, so wird dieses bei einer Fehlerfunktion der Tachoeinrichtung, insbesondere einem Tachobruch, deutlich geringer, insbesondere 0 betragen. Diese Änderung des Verhältnisses der beiden Widerstände zueinander kann dann von der Steuereinheit erkannt und direkt auf die Fehlerfunktion der Tachoeinrichtung zurückgeführt werden.
  • Vorzugsweise ist die Tachoeinrichtung mit dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements über einen Schaltungspol gekoppelt, welcher mit der Gleichspannungsquelle über den Schaltungswiderstand gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist der Schaltungspol mit dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements über einen Ohmschen Widerstand gekoppelt, wobei der Steueranschluss des elektronischen Schaltelements bevorzugt mit einem Bezugspotential über einen Ohmschen Widerstand gekoppelt ist. Hierdurch wird erreicht, dass an dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements ein Spannungsteiler gebildet wird, mittels welchem die an dem Schaltungspol anliegende und von der Gleichspannungsquelle stammende Gleichspannung verteilt wird. Vorzugsweise ist der Steueranschluss des elektronischen Schaltelements mit einem Bezugspotential über einen Kondensator gekoppelt.
  • In einer Ausführungsform ist der Schaltungspol mit einem Bezugspotential über eine Diode gekoppelt. Bevorzugt ist der Schaltungspol mit einem Bezugspotential über einen Kondensator gekoppelt. Durch die den Schaltungspol mit dem Bezugspotential koppelnde Diode kann erreicht werden, dass die an dem Schaltungspol anliegende Spannung begrenzt werden kann. Insbesondere bei einer negativen Halbwelle einer Wechselspannung der Tachoeinrichtung wird durch die Diode erreicht, dass die negative Halbwelle der Wechselspannung auf einen bestimmten und von der Auslegung der Diode abhängigen Wechselspannungswert begrenzt wird. Hierdurch kann das elektronische Schaltelement insbesondere während der Zeit der negativen Halbwelle gesperrt werden.
  • Vorzugsweise ist der Schaltungspol mit der Tachoeinrichtung über mindestens einen Ohmschen Widerstand gekoppelt. Dieser in Reihe mit dem Ohmschen Widerstand der Tachoeinrichtung geschaltete mindestens eine Widerstand hat einen Einfluss auf die an dem Steueranschluss des elektronischen Schaltelements anliegende Spannung. So kann der mindestens eine Widerstand insbesondere in Abhänigkeit des ohmischen Widertstands der Tachoeinrichtung ausgelegt werden.
  • In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erreicht, dass ein Tachobruch erkannt werden kann, bevor der Motor angesteuert wird. So wird unkontrollierter Motoranlauf mit der daraus resultierenden Gefährdung bei einem Tachobruch vermieden. Die Fehlerreaktion des Hausgeräts wird hierdurch deutlich verbessert. Darüber hinaus werden die aufwendigen Tests des Verhaltens des Hausgeräts bei einem Tachobruch reduziert.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie anhand der Zeichnungen.
  • Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Das nachstehend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Eine in Figur dargestellte Schaltungsanordnung 1 ist zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung 2 bzw. zur Überwachung der Tachoeinrichtung 2 ausgebildet. Die Schaltungsanordnung 1 ist vorliegend in einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, wie beispielsweise in einer Waschmaschine, einem Trockner oder einem Waschtrockner, angeordnet.
  • Vorliegend umfasst die Tachoeinrichtung 2 eine Spule 3, sowie einen in Reihe zu der Spule 3 geschalteten Ohmschen Widerstand 30. Dabei sei erwähnt, dass der Widerstand 30 einen Ohmschen Widerstand der Spule 3 darstellt und schaltungstechnisch eine Serienschaltung mit der Spule 3 bildet. Die Tachoeinrichtung 2 ist vorliegend zum Erfassen einer Drehzahl eines im Hausgerät angeordneten und nicht dargestellten Motors ausgebildet, welcher beispielsweise als Universalmotor ausgebildet ist, und zum Antrieb einer nicht-dargestellten Trommel des Hausgeräts dient. Dabei erfolgt eine Ansteuerung des Motors mittels einer in der Figur nicht dargestellten Steuereinheit. Hierzu ist die Steuereinheit mit einem Steueranschluss eines Triacs gekoppelt, mittels welchem ein über den Motor fließender Strom geregelt werden kann. So ist die Steuereinheit in der Lage, den Triac in Abhängigkeit der mit Hilfe der Tachoeinrichtung 2 erfassten Drehzahl des Motors anzusteuern.
  • Im vorliegenden Beispiel ist die Steuereinheit mit der Schaltungsanordnung 1 über einen Koppelpol 4 gekoppelt, welcher über einen Widerstand 29 mit einer Gleichspannungsquelle VN gekoppelt ist. Überdies ist der Koppelpol 4 mit einer ersten Anschlusselektrode 26 eines vorliegend als Transistor ausgebildeten elektronischen Schaltelements 23 gekoppelt. Darüber hinaus umfasst der Transistor 23 eine zweite Anschlusselektrode 25, welche mit einem Bezugspotential 5 gekoppelt ist. Außerdem umfasst der Transistor 23 einen Steueranschluss 24, welcher über eine Signalleitung 10 mit der Tachoeinrichtung 2 gekoppelt ist.
  • Vorliegend umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen Schaltungspol 28, welcher mit dem Steueranschluss 24 des Transistors 23 über einen Ohmschen Widerstand 20 gekoppelt ist. Überdies sei erwähnt, dass der Steueranschluss 24 des Transistors 23 mit dem Bezugspotential 5 über einen Ohmschen Widerstand 22 verbunden ist. Parallel ist der Steueranschluss 24 des Transistors 23 mit dem Bezugspotential 5 über einen Kondensator 21 gekoppelt. Der den Schaltungspol 28 mit dem Steueranschluss 24 koppelnde Widerstand 20 zusammen mit dem den Steueranschluss 24 mit dem Bezugspotential 5 koppelnden Widerstand 22 stellen dabei einen Spannungsteiler dar, welcher die Aufgabe hat, eine an dem Schaltungspol 28 anliegende Spannung zu teilen, so dass an dem Steueranschluss 24 des Transistors 23 ein Bruchteil der Spannung anliegt.
  • Darüber hinaus ist zwischen dem Schaltungspol 28 und der Tachoeinrichtung 2 ein weiterer Ohmscher Widerstand 6 geschaltet, wobei der Schaltungspol 28 überdies mit dem Bezugspotential 5 über eine Diode 19 gekoppelt ist. Parallel ist der Schaltungspol 28 mit dem Bezugspotential 5 über einen Kondensator 18 gekoppelt.
  • Vorliegend gilt das Interesse einem Erkennen einer Fehlerfunktion, insbesondere eines Tachobruchs, der Tachoeinrichtung 2. Hierzu ist der Schaltungspol 28 mit der Gleichspannungsquelle VN über einen Schaltungswiderstand 7 gekoppelt. Der Schaltungswiderstand 7 kann vorliegend als ein Aufspannwiderstand („Pull-up"-Widerstand) ausgebildet sein. Vorliegend ist der Schaltungswiderstand 7 derart ausgebildet, dass ein Verhältnis des Werts des Schaltungswiderstands 7 zu dem Wert des Ohmschen Widerstands 30 der Tachoeinrichtung 2 100 beträgt. Es können auch andere Verhältnisse vorgesehen sein, wobei der Schaltungswiderstand 7 im Vergleich zu dem Ohmschen Widerstand 30 der Tachoeinrichtung 2 hochohmig ausgebildet ist. Durch den Schaltungswiderstand 7 wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Fehlerfunktion, insbesondere der Tachobruch, der Tachoeinrichtung 2 kontinuierlich kontrolliert werden kann.
  • Ist die Tachoeinrichtung 2 funktionsfähig und der Motor steht still, so liegt an dem Schaltungspol 28 eine niedrige Gleichspannung an, welche durch das gewählte Widerstandsverhältnis des Schaltungswiderstands 7 zu dem Ohmschen Widerstand 30 der Tachoeinrichtung 2 bedingt ist. Bei dieser niedrigen Spannung an dem Schaltungspol 28 befindet sich der Transistor 23 noch in seinem Sperrzustand, so dass an dem mit der Steuereinheit gekoppelten Koppelpol 4 eine Spannung anliegt. Im Fehlerfall „Tachobruch" wird hingegen der Schaltungspol 28 durch den Schaltungswiderstand 7 aufgespannt, und die an diesem Schaltungspol 28 anliegende Gleichspannung wird größer. In diesem Zustand wird der Transistor 23 über den durch die Widerstände 20, 22 gebildeten Spannungsteiler angesteuert und über die Anschlusselektroden 26, 25 fließt Strom. Dies bewirkt, dass an dem mit der Steuereinheit gekoppelten Koppelpol 4 keine Spannung mehr anliegt, was von der Steuereinheit direkt auf den Tachobruch zurückgeführt wird. So wird praktisch das Verhältnis des Werts des Schaltungswiderstands 7 zu dem Wert des Ohmschen Widerstands 30 der Tachoeinrichtung 2 von der Steuereinheit kontinuierlich überbewacht, wobei eine Abweichung von dem im fehlerfreien Zustand herrschenden Verhältnis auf eine Fehlerfunktion der Tachoeinrichtung 2 zurückgeführt wird.
  • Durch diese intelligente Schaltungsanordnung 1 mit dem im Verhältnis zu dem Ohmschen Widerstand 30 der Einrichtung 2 hochohmigen Schaltungswiderstand 7, welcher den Schaltungspol 28 mit der Gleichspannungsquelle VN koppelt, wird im Hinblick auf ein sicheres Betreiben des Hausgeräts gewährleistet, dass ein Tachobruch erkannt werden kann, bevor der Motor angesteuert wird. Wird ein Tachobruch von der Steuereinheit erkannt, so wird der Motor nicht mehr angesteuert. Somit können aufwendige Überprüfungen des Verhaltens des Hausgeräts bei einem Tachobruch reduziert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19733533 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung (1) zum Auswerten von Signalen einer Tachoeinrichtung (2), welche zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors eines Hausgeräts ausgebildet ist und schaltungstechnisch eine Spule (3) sowie einen mit dieser in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand (30) aufweist, mit einer Steuereinheit, welche zum Regeln der Drehzahl des Motors abhängig von einem Signal der Tachoeinrichtung (2) ausgebildet ist, wobei die Tachoeinrichtung (2) mit der Steuereinheit über ein elektronisches Schaltelement (23) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (23) mit einer Gleichspannungsquelle (VN) über einen Ohmschen Schaltungswiderstand (7) gekoppelt ist, welcher im Vergleich zu dem Ohmschen Widerstand (30) der Tachoeinrichtung (2) hochohmig ausgebildet ist.
  2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Werts des Schaltungswiderstands (7) zu dem Wert des Widerstands (30) der Tachoeinrichtung (2) in einem Wertbereich zwischen 50 und 200 liegt, insbesondere > 100 ist.
  3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tachoeinrichtung (2) mit dem Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (23) über einen Schaltungspol (28) gekoppelt ist, welcher mit der Gleichspannungsquelle (VN) über den Schaltungswiderstand gekoppelt ist.
  4. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungspol (28) mit dem Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (23) über einen Ohmschen Widerstand (20) gekoppelt ist.
  5. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungspol (28) mit einem Bezugspotential (5) über eine Diode (19) gekoppelt ist.
  6. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungspol (28) mit einem Bezugspotential (5) über einen Kondensator (18) gekoppelt ist.
  7. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungspol (28) mit der Tachoeinrichtung (2) über mindestens einen Ohmschen Widerstand (6) gekoppelt ist.
  8. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (23) mit einem Bezugspotential (5) über einen Ohmschen Widerstand (22) gekoppelt ist.
  9. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss (24) des elektronischen Schaltelements (23) mit einem Bezugspotential (5) über einen Kondensator (21) gekoppelt ist.
  10. Hausgerät, insbesondere zur Pflege von Wäschestücken, mit einer Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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