DE20012476U1

DE20012476U1 - Steuerungsschaltung für Möbelantriebe

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Publication number: DE20012476U1
Application number: DE20012476U
Authority: DE
Original assignee: Dewert Antriebs und Systemtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Dewert Antriebs und Systemtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2010-07-20

Description

Steuerungsschaltung für Möbelantriebe

Die Erfindung betrifft eine Steuerungschaltung für Möbelantriebe, die wenigstens einen Elektromotor aufweisen, der über wenigstens ein Motorrelais angesteuert wird.

Möbelantriebe - z.B. zum Verstellen von Bettgestellen oder Sesselteilen - weisen i.allg. mindestens einen Antriebsmotor, eine Steuerung, eine Handbedienung sowie eine Stromversorgung, vorzugsweise sowohl über Transformator aus dem Netz als auch über eine Batterie und/oder einen Akku auf.

Als Antriebsmotoren haben sich in neuerer Zeit im wesentlichen Gleichstrommotoren durchgesetzt. Einsetzbar sind aber auch Wechselstrommotoren, die über eine Steuereinheit per Relais mittels unterschiedlicher Arten von drahtgebundenen als auch drahtlosen Bedienungsgeräten betätigt werden können.

Die Motoren werden im Reversierbetrieb üblicherweise durch Relais mit Umschaltkontakten über eine Handbedienung betätigt und auch generatorisch gebremst (PCT 89/00290, G 9405631). Die Elektromotoren verursachen jedoch aufgrund ihrer Induk-

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tivität einen hohen Verschleiß der Relaiskontakte, was unerwünscht frühe Relaisausfälle
zur Folge haben kann. Zur Minderung und/oder Behebung dieses Problems werden
daher Spezialrelais notwendig. Als weitere Maßnahme zur Minderung dieser Probleme
ist es seit vielen Jahren am Markt bekannt, aufwendige Kontaktschutzbeschaltungen
zu verwenden.

Nachteilig ist hieran der hohe Preis der Spezialbauteile sowie der erhöhte Bauteileaufwand. Zusätzlich kann eine Kontaktschutzbeschaltung nicht in jeder Anwendung ohne eine besondere Anpassung der jeweiligen Bauteile verwendet werden, so dass diese je nach Einsatzfall neu dimensioniert werden muss, woraus sich eine nachteilig große Lagerhaltung, die Notwendigkeit zu umfangreichen Tests und somit zusätzliche Kosten ergeben.

Weiterhin ist es aus der DE 19603318 bekannt, mittels eines Halbleiterbauelementes pro Motor und einer Steuerschaltung, bestehend aus einem Mikroprozessor mit entsprechender Software, den jeweiligen Motor sanft anlaufen zu lassen und sanft zu bremsen, was den Vorteil hat, dass die Relaiskontakte stromlos schalten und somit ihr Verschleiß erheblich gemindert wird. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, dass eine umfangreiche Ansteuerschaltung inklusive entsprechender Software erforderlich ist, was bei einfacheren Anwendungen oft wirtschaftlich unvorteilhaft ist.

Weitere Nachteile ergeben sich durch aufwendige Entstörmaßnahmen, die sich bei einer getakteten Mikroprozessorsteuerung zur Einhaltung der EMV-Gesetzgebung ergeben.
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Weiterhin erfordert eine Mikroprozessorsteuerung zusätzlichen Aufwand in einer besonders stabilisierten Stromversorgungen, die sich aufgrund unterschiedlicher und hoher Versorgungsspannungen der Motoren aufwendig gestalten.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgebildete und kostengünstige (An-)Steuerschaltung sowohl für Gleich- als auch Wechselstrommotoren für Reversier- und Bremsbetrieb zu schaffen, welche weiter die Vorteile der Relaisschaltung und des Einsatzes von Halbleiterbauelementen zu deren Kontaktschutz nutzt und sich darüber hinaus unkompliziert an verschiedenste Antriebsversionen anpassen läßt.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Sie schafft damit eine Steuerungschaltung für Motoren von Möbelantrieben, die wenigstens einen Elektromotor aufweisen, der über wenigstens ein Motorrelais angesteuert wird, wobei dem wenigstens einen Motorrelais ein integriertes Halbleiter-Bauelement vorgeschaltet ist, welches zumindest einen Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter und/oder wenigstens einen ansteuerbaren Schalter/Widerstand und wenigstens eine integrierte Ansteuerschaltung aufweist. Vorzugsweise ist das integrierte Halbleiter-Bauelement als Hybridhalbleiterbauelement ausgebildet. Dem Hybridhalbleiterbauelement kann ferner direkt die Handbedienung vorgeschaltet werden.

Die Erfindung schafft ein kostengünstige Schaltung, bei welcher Standardbauelemente, insbesondere Standardrelais, einsetzbar sind und bei der eine separate Kontaktschutzbeschaltung der Relaiskontakte entfällt.

Vorzugsweise weist das integrierte Halbleiter-Bauelement integrierte Ansteuerschaltungen für Softstart und -stop und/oder eine Überwachungseinheit auf.

Hierdurch bietet sich die Möglichkeit zur Vereinfachung der Ansteuerung, da eine separate Mikroprozessorsteuerung nicht mehr unbedingt erforderlich ist oder aber weniger umfangreich ausgelegt werden kann, da Steueraufgaben dezentral in das Halbleiterbauelement integriert werden.

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Als weitere Vorteile sind der Entfall zur Notwendigkeit aufwendiger Entstörmaßnahmen und ein minimaler Bauteileaufwand durch Verwendung eines integrierten Halbleiterbauelementes zu nennen, in das kostengünstig verschiedenste zusätzliche Überwachungs-ZSicherheitsfunktion integrierbar sind.

Die Ansteuerschaltungen bestehen vorzugsweise aus bekannten Bauelementen wie z.B. Widerstand/Kondensator/ Diode/Transistor-Kombinationen, die sich fertigungstechnisch in einer Integrationstechnik wie zum Beispiel Dünn-/Dickschichthybridtechnologie einfach realisieren lassen. Hieran ist besonders vorteilhaft, dass der keramische Grundwerkstoff des Hybridelementes gleichzeitig als Wärmesenke des Leistungshalbleiter/Halbleiterschalters verwendet wird. Da der Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter im eingeschalteten Zustand einen sehr kleinen Leitungswiderstand aufweist, ist die Verlustleistung äußerst gering.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Antriebes mit einer Steuerschaltung gemäß

der Erfindung;
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Gleichstrommotor 10, der über zwei Relais 20, 21 angesteuert wird, denen ein Hybridbauelement 30 vorgeschaltet ist, an welches direkt eine Handbedienung 25 angeschlossen ist.

Fig. 2 zeigt das Hybridbauelement 30 in einem Blockschaltbild. Es weist einen Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter 40 auf, dem eine Softstart-Zeitfunktionseinheit 50, eine Softstop-Zeitfunktionseinheit 51, eine Zentralsteuereinheit 52 und eine Überwachungs- und Sicherheitseinheit 53 vorgeschaltet sind. Optional kann eine Signalausgabeeinheit 54 vorgesehen sein.

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Das Hybridbauelement 30 wird wird über zwei Zuleitungen +,- mit Spannung versorgt (Stromversorgunganschluß 60). Weitere Schnittstellen bilden der Bedienungssignaleingang EIN 62, der Bedienungssignaleingang AUS 64 sowie zwei Relaisan-Steuerungsausgänge 66 und zwei Motoransteuerungsausgänge 68.

Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt:

Beim Betätigen eines Bedienungselementes der Handbedienung 25 wird zunächst das der gewünschten Verfahrrichtung korrespondierende Motorrelais 20, 21 eingeschaltet, ohne dass bereits Strom über dessen Kontakte fließt.

Erst nachdem die Kontakte geschlossen sind, wird der Halbleiterschalter 40 durch eine integrierte Verzögerungsschaltung geöffnet. Dies ist mit der Softstart-Funktion 50 gekoppelt, die den Halbleiterschalter 40 in seiner Funktion als steuerbaren Widerstand langsam öffnet und somit den Motorstrom nach einer Zeitfunktion bis zu seinem Endwert erhöht.

Bei Loslassen des Bedienungselementes der Handbedienung 25 bzw. Drücken einer AUS-Taste wird zunächst der Halbleiterschalter 40 ausgeschaltet bzw. dieser wird bei der Softstop-Funktion 51 nach einer Zeitfunktion als steuerbarer Widerstand in seinem Widerstandswert vergrößert, bis er für den Motorstrom als unendlich hoher Widerstand wirkt, also ausgeschaltet ist. Die Softstop-Funktion wird aktiviert, indem das EIN-Signal am Anschluß 62 abgefragt wird (gestrichelte Verbindungslinie in Fig. 2). Es ist aber auch möglich, diese über einen separaten AUS-Taster, angeschlossen an Anschluß 64 aber ohne gestrichtelte Veribndung, zu starten, je nachdem welche Art von Handbedienung verwendet wird.

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Hierbei nimmt der Motorstrom langsam ab. Erst wenn der Strom einen bestimmten Grenzwert erreicht hat oder zu Null geworden ist, werden die Relaiskontakte wieder geöffnet.

Auf diese Weise schalten die Relaiskontakte stromlos. Ein Verschleiß der Kontakte durch die Motorinduktivität wird verhindert, so dass ein Einsatz von Spezialrelais nicht mehr notwendig ist, und auch weitere Kontaktschutzmaßnahmen, die das Funken der Kontakte beim Schalten unterdrücken sollen, entfallen können.

Die Funktionsabläufe werden von einer einfachen Zentralsteuereinheit mit den Eingangs- und Ausgangs-signalen sowie denen der Überwachungsschaltung koordiniert.

In weiterer Ausgestaltung kann die Zentralsteuereinheit auch von übergeordneten Steuerungen gesteuert werden. Somit ist diese Neuerung sowohl für einfache als auch komplexere Anwendungen geeignet.

Funktionen der Uberwachungs- und Sicherheitsschaltung (Teile davon können schon Bestandteil des Leistungshalbleiter/Halbleiterschalters sein):

- Abschalten des Motors und Signalisieren des Zustandes bei Anstieg des Motor-Stroms durch Überlast und/oder Blockade des Antriebs oder bei Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes des Keramikträgers und/oder des Leistungshalbleiter/Halbleiterschalters oder bei einem Kurzschluss im Motorkreis, und/oder

- Begrenzen des Motoreinschaltstroms bei Überschreiten eines Grenzwertes.

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Bezugszeichen

Gleichstrommotor 10

Relais 20,21

Handbedienung 25

Hybridbauelement 30

Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter 40

Softstart-Zeitfunktionseinheit 50

Softstop-Zeitrunktionseinheit 51

Zentralsteuereinheit 52

Überwachungs- und Sicherheitseinheit 53

Signalausgabeeinheit 54

Stromversorgunganschluß 60

Bedienungssignaleingang EIN 62

Bedienungssignaleingang AUS 64

Relaisansteuerungsausgänge 66

Motoransteuerungsausgänge 68

Claims

1. Steuerungschaltung für Möbelantriebe, die wenigstens einen Elektromotor aufweisen, der über wenigstens ein Motorrelais angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Motorrelais (20, 21) ein integriertes Halbleiter- Bauelement (30) vorgeschaltet ist, welches zumindest einen Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter (40) und/oder wenigstens einen ansteuerbaren Schalter/Widerstand und wenigstens eine weitere integrierte Ansteuerschaltung aufweist.

2. Steuerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierte Halbleiter-Bauelement als Hybridhalbleiterbauelement (30) ausgebildet ist.

3. Steuerungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hybridhalbleiterbauelement (30) direkt eine Handbedienung (25) vorgeschaltet ist.

4. Steuerungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Ansteuerschaltungen eine Softstart- Zeitfunktionseinheit (50) und/oder eine Softstop-Zeitfunktionseinheit (51) umfassen.

5. Steuerungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierte Halbleiter-Bauelement (30) eine Überwachungseinheit (53) aufweist.

6. Steuerungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Ansteuerschaltungen aus Standard-Bauelement- Kombinationen bestehen, die vorzugsweise in Integrationstechnik, vorzugsweise in Dünn-/Dickschichthybridtechnologie und/oder SMD-Mischbestückungstechnik ausgebildet sind.

7. Steuerungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridbauelement (30) einen keramischen Grundkörper aufweist, welcher als Wärmesenke des Leistungshalbleiters/Halbleiterschalters (40) ausgebildet ist.

8. Steuerungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Softstart-Zeitfunktionseinheit (50) dazu ausgelegt ist, beim Betätigen eines Bedienungselementes der Handbedienung (25) zunächst das der gewünschten Verfahrrichtung korrespondierende Motorrelais (20, 21) einzuschalten, ohne dass bereits Strom über dessen Kontakte fließt und daß erst nachdem die Kontakte geschlossen sind, der Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter (40) durch eine integrierte Verzögerungsschaltung geöffnet wird.

9. Steuerungsschaltung, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Softstopp-Zeitfunktionseinheit (52) derart ausgelegt ist, daß beim Loslassen des Bedienungselementes der Handbedienung (25) zunächst der Leistungshalbleiter/Halbleiterschalter (40) ausgeschaltet und/oder nach einer Zeitfunktion als steuerbarer Widerstand in seinem Widerstandswert vergrößert wird, bis er für den Motorstrom als unendlich hoher Widerstand wirkt, wobei beim Unterschreiten eines Motorstromgrenzwertes die Relaiskontakte (20, 21) wieder geöffnet werden.

10. Steuerungsschaltung, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Überwachungseinheit (53) folgende Funktionen integriert sind:

a) Abschalten des Motors und Signalisieren des Zustandes bei Anstieg des Motorstroms durch Überlast und/oder Blockade des Antriebs und/oder bei Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes des Keramikträgers und/oder des Leistungshalbleiter/Halbleiterschalters oder bei einem Kurzschluss im Motorkreis;

b) Begrenzen des Motoreinschaltstroms bei Überschreiten eines Grenzwertes und Signalisieren dieses Zustandes.