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WO2018059649A1 - Relais-schaltung - Google Patents

Relais-schaltung Download PDF

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Publication number
WO2018059649A1
WO2018059649A1 PCT/EP2016/001612 EP2016001612W WO2018059649A1 WO 2018059649 A1 WO2018059649 A1 WO 2018059649A1 EP 2016001612 W EP2016001612 W EP 2016001612W WO 2018059649 A1 WO2018059649 A1 WO 2018059649A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
relay
coil
signal
circuit
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/001612
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jakub Betiuk
Michal Siesicki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Original Assignee
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diehl AKO Stiftung and Co KG filed Critical Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority to PL429596A priority Critical patent/PL235131B1/pl
Priority to CN201680089045.8A priority patent/CN109690722B/zh
Priority to PCT/EP2016/001612 priority patent/WO2018059649A1/de
Priority to DE112016007272.4T priority patent/DE112016007272A5/de
Publication of WO2018059649A1 publication Critical patent/WO2018059649A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches

Definitions

  • the present invention relates to a relay circuit, i. an electronic circuit with at least one relay.
  • relay contacts can be welded or glued together. This can then result in an undesired permanent start of the relay, although the control circuit of the relay is open.
  • the invention has for its object to provide an improved relay circuit in which a fault condition of the relay can be reliably detected in a simple manner.
  • the relay circuit has a voltage source, a relay with a coil, with the coil of the relay to the voltage source connected in parallel, and a switch, which is connected in series with the coil of the relay on.
  • a capacitor is additionally provided, which is connected in parallel with the coil of the relay, so that it forms an LC resonant circuit together with the coil.
  • a signal tap for Picking up a voltage signal to the coil of the relay and an evaluation device which is connected to the signal tap provided.
  • the evaluation device is designed such that it detects a temporal damping behavior of the tapped voltage signal and can conclude from the detected damping behavior on a fault condition of the relay.
  • the relay circuit according to the invention requires a small number of additional components, in particular the capacitor connected in parallel with the coil of the relay, and has a simple design.
  • only the control current side of the relay circuit is needed to monitor the fault condition of the relay, while the load current side can remain unchanged.
  • the relay circuit of the invention is based on the following considerations. When closing the control circuit, the coil of the relay is energized, so that the electromagnet formed by this coil attracts a movable ferromagnetic armature, whereby working contacts of the relay contact each other and a load circuit of the relay is closed.
  • the armature of the relay remains even after opening the control circuit in the immediate vicinity of the electromagnet, whereby the armature receives electrical energy from the coil (eddy currents).
  • the coil of the relay is part of an LC resonant circuit, as in the relay circuit according to the invention, these eddy currents induced in the armature influence the damping behavior of this resonant circuit.
  • the vibration in the LC resonant circuit is attenuated by these eddy currents stronger or faster than without them. That the oscillation of the LC resonant circuit will fade faster in the case of welded normally open contacts than in the case of a faultless relay. By monitoring the damping behavior of this vibration can be concluded in a simple way to a fault condition of the relay.
  • the relay circuit of the invention is not limited to any specific type of relay.
  • relays may be used for AC circuits and for DC circuits on the load side of the relay.
  • the relay can be used as a working current relay or be used as closed-circuit relay.
  • the relay may, for example, be a relay with changeover contacts or a relay with only make contacts.
  • fault state of the relay in this context is intended to include in particular the two states of a faultlessly functioning relay (i.e., no welded working contacts) and a defective relay (i.e., welded working contacts).
  • further intermediate states such as, for example, an already existing tendency to weld the working contacts are recognizable.
  • an envelope generator circuit is further provided, which is connected between the signal tap and the evaluation device and which is designed to generate an envelope signal from the tapped voltage signal.
  • the evaluation device is then preferably configured such that it detects a temporal damping behavior of the envelope signal generated by the envelope generator circuit in order to be able to conclude from the detected damping behavior on an error state of the relay.
  • the envelope signal is usually easier to evaluate than the unprocessed voltage signal.
  • the envelope signal should represent a special case of the voltage signal.
  • the envelope generator circuit preferably has a rectifier circuit with attenuation.
  • the envelope generator circuit includes a rectifier element (e.g., diode) associated with the signal tap.
  • the envelope generator circuit includes a smoothing capacitor.
  • the evaluation device is further configured to detect an opening of the switch to detect a temporal damping behavior of the tapped voltage signal after opening the switch.
  • the opening of the switch may preferably be detected by detecting a drive signal for the switch or monitoring a switching state of the switch.
  • the signal tap between the coil of the relay and the switch is provided. Further, the coil of the relay is preferably connected in parallel with a freewheeling diode.
  • the relay circuit on several relays each with a coil.
  • the coils of the relays are then each a switch in series and a capacitor connected in parallel and assigned a signal tap for tapping the voltage signal to the respective coil of a relay.
  • a common evaluation device is provided for the coils of the plurality of relays.
  • FIG. 1 the structure of a relay
  • Fig. 2 is a circuit diagram of a relay circuit according to the present invention.
  • FIG. 3 shows voltage-time diagrams of the voltage signals and the envelope signals for two different error states of the relay.
  • Fig. 1 the structure of a relay is shown using the example of a relay with changeover contact.
  • the relay 10 has a common make contact 12 which is connected to a common working port 14, and a first working contact 16 (NC contact), which is connected to a first working port 18, and a second working contact 20 (NO contact), the with a second working connection 22 is bound.
  • the common working contact 12 is provided at a free end of a ferromagnetic anchor 24 which is movably supported by a hinge 26.
  • the armature 24 is held by a tension spring 28 in its rest position shown in Fig. 1.
  • the relay 10 further includes a coil 30 wound around a ferromagnetic core 32 to form an electromagnet. The two ends of the coil 30 are connected to a first coil terminal 34 and a second coil terminal 36, respectively.
  • the electromagnet 30, 32, the working contacts 12, 16, 20 and the armature 24 are preferably housed in a housing 38.
  • Fig. 1 shows the switching state of the relay 10 in the de-energized state of the coil 30 and in the case of a faultless relay 10.
  • the electromagnet exerts no attraction to the ferromagnetic armature 32.
  • the tension spring 28 By the tension spring 28, the armature 24 and thus the common working contact 12 are pulled upwards. That the common working contact 12 is electrically conductively connected to the first working contact 16.
  • the electromagnet attracts the armature 24 against the force of the tension spring 28.
  • the common working contact 12 on the armature 24 then comes into contact with the second working contact 20.
  • the armature 24 returns to its original position of FIG.
  • the armature 24 is held in the vicinity of the electromagnet even after completion of the current flow through the coil.
  • the relay 10 shown in Fig. 1 may preferably be integrated into a relay circuit of Fig. 2.
  • the relay circuit of FIG. 2 has, by way of example, two relays 10a and 10b, but is not limited to this number of relays. There may also be only one relay or more than two relays. Since the present invention advantageously requires only a modification of the control ⁇ circuit of the relay, only the control circuits are shown in Fig. 2. A representation of the load circuits of the relay has been omitted since the invention in this regard is in no way limited.
  • the coil of the first relay 10a is connected in parallel with a power supply 40.
  • a first switch 42a is connected, which is a switching transistor in this embodiment.
  • the control circuit of the first relay 10a is closed, so that its coil is energized, in order to electrically connect the common working contact 12 to the second make contact 20 in a relay designed according to FIG.
  • a first free-wheeling diode 44a is optionally connected in parallel to the coil of the first relay 10a.
  • the first switch 42a is driven by a first control signal source 46a in this exemplary embodiment.
  • the control signal for opening or closing the first switch 42 is supplied to the first switch 42a, for example via a first resistor.
  • a first capacitor 50a is connected in parallel to the coil of the first relay 10a.
  • the first capacitor 50a and the coil of the first relay 10a together form an LC resonant circuit.
  • the voltage signals U1, U2 can be tapped at a first signal tap 52a between the first switch 42a and the coil of the first relay 10a or the LC resonant circuit.
  • the first signal tap 52a is connected to an evaluation device 54, which can detect the temporal damping behavior of the voltage signal U1, U2 and can recognize a fault condition (fault-free relay, welded working contacts) from this.
  • the evaluation device 54 has for this purpose, for example, a microcontroller or a comparator circuit.
  • the evaluation device 54 detects the opening of the first switch 42a, for example, based on the voltage signal U0.
  • the evaluation device 54 can also be supplied with the drive signal of the first control signal source 46a or the evaluation device 54 can itself monitor the switching state of the first switch 42a.
  • the evaluation device 54 is preferably preceded by an envelope generator circuit 56.
  • This envelope generator circuit 56 generates from the voltage signals U1 and U2 corresponding envelope signals U1 'and U2', which are also exemplified in FIG. The attenuation behavior of the voltage signals can be more easily detected from the envelope signals.
  • the envelope generator circuit 56 has a rectifier circuit with attenuation.
  • the envelope generator circuit 56 may include a first rectifier element 58a in the form of, for example, a diode between the first signal tap 52 and the evaluation device 54 and a smoothing capacitor 60 with a resistor 62 connected in parallel.
  • the control circuit of the second relay 10b is constructed analogously to the control circuit of the first relay 10a. That is, a second switch 42b, which is controlled by a second control signal source 46b is connected in series with the coil of the second relay 10b, and an optional second free-wheeling diode 44b is connected in parallel to the coil of the second relay 10b.
  • the coil of the second relay 10b is connected in parallel to the common voltage source 40 of the relay circuit.
  • separate power sources may be provided for the control circuits of the various relays 10a, 10b.
  • a second capacitor 50b is connected in parallel with the coil of the second relay 10b to form an LC oscillation circuit.
  • a second signal tap 52b for the voltage signals U1, U2 on the coil of the second relay 10b is provided between this LC resonant circuit and the second switch 42b.
  • the evaluation device 54 is connected as a common evaluation device of the relay circuit with the signal taps 52a, 52b of both relays 10a, 10b.
  • the envelope generator circuit 56 is assigned to both relays 10a, 10b as a common envelope generator circuit of the relay circuit.
  • a second rectifier element 58b of the envelope generator circuit 56 is provided between the second signal tap 52b and the evaluation device 54.
  • both signal taps 52a, 52b may be connected to the evaluation device 54 via a common rectifier element.
  • UV envelope signal on open, properly driven relays Voltage signal with open, defective relay Envelope signal with open, defective relay

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Abstract

Eine Relais-Schaltung weist eine Spannungsquelle (40), ein Relais (10a, 10b) mit einer zur Spannungsquelle (40) parallel geschalteten Spule (30) und einen zur Spule (30) des Relais (10a, 10b) in Reihe geschalteten Schalter (42a, 42b) auf. Ein Kondensator (50a, 50b) wird der Spule (30) des Relais (10a, 10b) parallel geschaltet, sodass ein Schwingkreis gebildet wird, dessen Dämpfungsverhalten von einem Fehlerzustand des Relais (10a, 10b) abhängt. Eine Auswertevorrichtung (54), die mit einem Signalabgriff (52a, 52b) zum Abgreifen eines Spannungssignals an der Spule (30) des Relais (10a, 10b) verbunden ist, ist derart ausgestaltet, dass sie ein zeitliches Dämpfungsverhalten des abgegriffenen Spannungssignals erfasst, um aus diesem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehlerzustand des Relais (10a, 10b) schließen zu können.

Description

Relais-Schaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Relais-Schaltung, d.h. eine elektronische Schal- tung mit wenigstens einem Relais.
Bei Relais besteht in der Praxis grundsätzlich die Problematik, dass die Relaiskontakte miteinander verschweißen bzw. verkleben können. Dies kann dann eine unerwünschte Dauereinschaltung des Relais zur Folge haben, obwohl der Steuerstromkreis des Relais geöffnet ist.
Es wurden deshalb bereits verschiedene Maßnahmen entwickelt, um einen solchen Fehlerzustand des Relais überwachen bzw. feststellen zu können. Üblicherweise erfolgt diese Überwachung auf der Laststromseite des Relais zum Beispiel unter Verwendung von Optokopplern und weiteren zusätzlichen Schaltungskomponenten. Außerdem erfordern herkömmliche Überwachungsmaßnahmen üblicherweise einen zusätzlichen Schaltvorgang des Relais.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Relais-Schaltung zu schaf- fen, bei welcher ein Fehlerzustand des Relais auf einfache Weise zuverlässig erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Relais-Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Relais-Schaltung weist eine Spannungsquelle, ein Relais mit einer Spule, wobei die Spule des Relais zur Spannungsquelle parallel geschaltet ist, und einen Schalter, der zur Spule des Relais in Reihe geschaltet ist, auf. Gemäß der Erfindung ist zusätzlich ein Kondensator vorgesehen, der zur Spule des Relais parallel geschaltet ist, sodass er gemeinsam mit der Spule einen LC-Schwingkreis bildet. Ferner sind ein Signalabgriff zum Abgreifen eines Spannungssignals an der Spule des Relais und eine Auswertevorrichtung, die mit dem Signalabgriff verbunden ist, vorgesehen. Die Auswertevorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie ein zeitliches Dämpfungsverhalten des abgegriffenen Spannungssignals erfasst und aus dem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehler- zustand des Relais schließen kann.
Die erfindungsgemäße Relais-Schaltung benötigt eine geringe Anzahl zusätzlicher Komponenten, insbesondere den parallel zur Spule des Relais geschalteten Kondensator, und ist einfach aufgebaut. Außerdem wird zur Überwachung des Fehlerzustandes des Relais ausschließlich die Steuerstromseite der Relais-Schaltung benötigt, während die Laststromseite unverändert bleiben kann. Ferner ist es mit der Relais-Schaltung der Erfindung möglich, einen Fehlerzustand des Relais ohne zusätzliche Schaltvorgänge des Relais zu überwachen. Die Erfindung geht dabei von den folgenden Überlegungen aus. Beim Schließen des Steuerstromkreises wird die Spule des Relais bestromt, sodass der mit dieser Spule gebildete Elektromagnet einen beweglichen ferromagnetischen Anker anzieht, wodurch Arbeitskontakte des Relais einander kontaktieren und ein Lastromkreis des Relais geschlossen wird. Verschweißen diese Arbeitskontakte, bleibt der Anker des Relais auch nach dem Öffnen des Steuerstromkreises in unmittelbarer Nähe des Elektromagneten, wodurch der Anker elektrische Energie aus der Spule aufnimmt (Wirbelströme). Wenn die Spule des Relais wie in der erfindungsgemäßen Relais-Schaltung Teil eines LC- Schwingkreises ist, so beeinflussen diese im Anker induzierten Wirbelströme das Dämpfungsverhalten dieses Schwingkreises. Insbesondere wird die Schwingung im LC- Schwingkreis durch diese Wirbelströme stärker bzw. schneller gedämpft als ohne sie. D.h. die Schwingung des LC-Schwingkreises wird im Fall verschweißter Arbeitskontakte schneller abklingen als im Fall eines fehlerfreien Relais. Durch ein Überwachen des Dämpfungsverhaltens dieser Schwingung kann so auf einfache Weise auf einen Fehlerzustand des Relais geschlossen werden.
Die Relais-Schaltung der Erfindung ist auf keine spezielle Art von Relais beschränkt. Insbesondere können Relais für Wechselstromkreise und für Gleichstromkreise auf der Lastseite des Relais zum Einsatz kommen. Das Relais kann als Arbeitsstromrelais oder als Ruhestromrelais eingesetzt werden. Das Relais kann zum Beispiel ein Relais mit Wechslerkontakten oder ein Relais nur mit Schließerkontakten sein.
Der Begriff Fehlerzustand des Relais soll in diesem Zusammenhang insbesondere die beiden Zustände eines fehlerfrei funktionierenden Relais (d.h. keine verschweißten Arbeitskontakte) und eines defekten Relais (d.h. verschweißte Arbeitskontakte) umfassen. In Weiterbildungen der Erfindung sind auch weitere Zwischenzustände wie zum Beispiel eine bereits vorhandene Tendenz zum Verschweißen der Arbeitskontakte erkennbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner eine Hüllkurven- generatorschaltung vorgesehen, die zwischen den Signalabgriff und die Auswertevorrichtung geschaltet ist und die ausgestaltet ist, um aus dem abgegriffenen Spannungssignal ein Hüllkurvensignal zu erzeugen. Die Auswertevorrichtung ist dann vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie ein zeitliches Dämpfungsverhalten des durch die Hüllkur- vengeneratorschaltung erzeugten Hüllkurvensignals erfasst, um aus dem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehlerzustand des Relais schließen zu können. Das Hüllkurvensignal ist in der Regel einfacher auszuwerten als das unbearbeitete Spannungssignal. In diesem Zusammenhang soll das Hüllkurvensignal einen Spezialfall des Spannungssignals darstellen.
Die Hüllkurvengeneratorschaltung weist bevorzugt eine Gleichrichterschaltung mit Dämpfung auf. Vorzugsweise enthält die Hüllkurvengeneratorschaltung ein dem Signalabgriff zugeordnetes Gleichrichterelement (z.B. Diode). Vorzugsweise enthält die Hüllkurvengeneratorschaltung einen Glättungskondensator.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswertevorrichtung ferner ausgestaltet, um ein Öffnen des Schalters zu erfassen, um ein zeitliches Dämpfungsverhalten des abgegriffenen Spannungssignals nach einem öffnen des Schalters zu erfassen. Das Öffnen des Schalters kann vorzugsweise durch Erfassen eines Ansteuersignais für den Schalter oder ein Überwachen eines Schaltzustandes des Schalters erfasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Signalabgriff zwischen der Spule des Relais und dem Schalter vorgesehen. Ferner ist der Spule des Relais vorzugsweise eine Freilaufdiode parallel geschaltet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Relais-Schaltung mehrere Relais jeweils mit einer Spule auf. Den Spulen der Relais sind dann jeweils ein Schalter in Reihe und ein Kondensator parallel geschaltet und ein Signalabgriff zum Abgreifen des Spannungssignals an der jeweiligen Spule eines Relais zugeordnet.
Vorzugsweise ist für die Spulen der mehreren Relais eine gemeinsame Auswertevorrich- tung vorgesehen.
Vorzugsweise ist für die Spulen der mehreren Relais eine zumindest teilweise gemeinsame Hüllkurvengeneratorschaltung vorgesehen. Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch: Fig. 1 den Aufbau eines Relais;
Fig. 2 einen Schaltplan einer Relais-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
und Fig. 3 Spannungs-Zeit-Diagramme der Spannungssignale und der Hüllkurvensignale für zwei unterschiedliche Fehlerzustände des Relais.
In Fig. 1 ist der Aufbau eines Relais am Beispiel eines Relais mit Wechselkontakt gezeigt.
Das Relais 10 hat einen gemeinsamen Arbeitskontakt 12, der mit einem gemeinsamen Arbeitsanschluss 14 verbunden ist, sowie einen ersten Arbeitskontakt 16 (Öffner- Kontakt), der mit einem ersten Arbeitsanschluss 18 verbunden ist, und einen zweiten Arbeitskontakt 20 (Schließer-Kontakt), der mit einem zweiten Arbeitsanschluss 22 ver- bunden ist. Der gemeinsame Arbeitskontakt 12 ist an einem freien Ende eines ferromag- netischen Ankers 24 vorgesehen, der über ein Gelenk 26 beweglich gelagert ist. Der Anker 24 ist durch eine Zugfeder 28 in seiner in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung gehalten. Das Relais 10 weist ferner eine Spule 30 auf, die um einen ferromagnetischen Kern 32 gewickelt ist, um einen Elektromagneten zu bilden. Die beiden Enden der Spule 30 sind mit einem ersten Spulenanschluss 34 bzw. einem zweiten Spulenanschluss 36 verbunden. Der Elektromagnet 30, 32, die Arbeitskontakte 12, 16, 20 und der Anker 24 sind vorzugsweise in einem Gehäuse 38 untergebracht.
Fig. 1 zeigt den Schaltzustand des Relais 10 im unbestromten Zustand der Spule 30 und für den Fall eines fehlerfreien Relais 10. Im unbestromten Zustand der Spule 30 übt der Elektromagnet keine Anziehungskraft auf den ferromagnetischen Anker 32 aus. Durch die Zugfeder 28 werden der Anker 24 und damit der gemeinsame Arbeitskontakt 12 nach oben gezogen. D.h. der gemeinsame Arbeitskontakt 12 ist mit dem ersten Arbeitskontakt 16 elektrisch leitend verbunden. Wird die Spule 30 des Relais 10 bestromt, so zieht der Elektromagnet den Anker 24 gegen die Kraft der Zugfeder 28 an. Der gemeinsame Arbeitskontakt 12 am Anker 24 kommt dann mit dem zweiten Arbeitskontakt 20 in Kontakt. Endet der Stromfluss durch die Spule 30, kehrt der Anker 24 wieder in seine Ausgangsstellung von Fig. 1 zurück. Bei einem defekten Relais 10, bei dem der gemeinsame Arbeitskontakt 12 und der zweite Arbeitskontakt 20 miteinander verschweißt sind, wird der Anker 24 auch nach dem Beenden des Stromflusses durch die Spule in der Nähe des Elektromagneten gehalten.
Das in Fig. 1 dargestellte Relais 10 kann vorzugsweise in eine Relais-Schaltung von Fig. 2 integriert werden.
Die Relais-Schaltung von Fig. 2 weist beispielhaft zwei Relais 10a und 10b auf, ist aber nicht auf diese Anzahl von Relais beschränkt. Es können auch nur ein Relais oder mehr als zwei Relais vorhanden sein. Da die vorliegende Erfindung in vorteilhafterweise nur eine Modifikation des Steuer¬ stromkreises der Relais erfordert, sind in Fig. 2 auch nur die Steuerstromkreise dargestellt. Auf eine Darstellung der Laststromkreise der Relais wurde verzichtet, da die Erfin- dung diesbezüglich in keiner Weise beschränkt ist.
Die Spule des ersten Relais 10a ist parallel zu einer Spannungsversorgung 40 geschaltet. In Reihe zur Spule ist ein erster Schalter 42a geschaltet, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Schalttransistor ist. Bei geschlossenem ersten Schalter 42a ist der Steuer- Stromkreis des ersten Relais 10a geschlossen, sodass dessen Spule bestromt wird, um bei einem gemäß Fig. 1 ausgestalteten Relais den gemeinsamen Arbeitskontakt 12 mit dem zweiten Arbeitskontakt 20 elektrisch leitend zu verbinden.
Zur Vermeidung einer Zerstörung des ersten Schalttransistors 42a durch eine in der Spule des ersten Relais 10a selbstinduzierte hohe Gegenspannung beim Öffnen des Steuerstromkreises, d.h. Abschalten des Stroms durch die Spule, ist optional eine erste Freilaufdiode 44a parallel zur Spule des ersten Relais 10a geschaltet.
Der erste Schalter 42a wird in diesem Ausführungsbeispiel von einer ersten Steuersig- nalquelle 46a angesteuert. Das Steuersignal zum Öffnen oder Schließen des ersten Schalters 42 wird zum Beispiel über einen ersten Widerstand dem ersten Schalter 42a zugeleitet.
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist parallel zur Spule des ersten Relais 10a ein erster Kon- densator 50a geschaltet. Der erste Kondensator 50a und die Spule des ersten Relais 10a bilden gemeinsam einen LC-Schwingkreis.
Wie in Fig. 3 beispielhaft veranschaulicht, entsteht beim Öffnen des ersten Schalters 42, d.h. beim Abschalten des Stroms durch die Spule des ersten Relais 10a zunächst ein Spannungssignal U0 und dann - im Fall eines fehlerfreien ersten Relais 10a - durch den LC-Schwingkreis aus Kondensator 50a und Spule eine Spannungssignal U1 mit einer gedämpften Schwingung. Falls hingegen der gemeinsame Arbeitskontakt 12 und der zweite Arbeitskontakt 20 des ersten Relais 10b miteinander verschweißt sind, werden im ferromagnetischen Anker24 des ersten Relais 10a, der in unmittelbarer Nähe des Elekt- romagneten 30, 32 bleibt, Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme im Anker 24 beeinflussen das Dämpfungsverhalten der Schwingung des LC-Schwingkreises derart, dass ein Spannungssignal U2 mit einer stärkeren Dämpfung entsteht. Die Spannungssignale U1 , U2 können an einem ersten Signalabgriff 52a zwischen dem ersten Schalter 42a und der Spule des ersten Relais 10a bzw. dem LC-Schwingkreis abgegriffen werden. Der erste Signalabgriff 52a ist mit einer Auswertevorrichtung 54 verbunden, welche das zeitliche Dämpfungsverhalten des Spannungssignals U1 , U2 erfassen und aus diesem einen Fehlerzustand (fehlerfreies Relais, verschweißte Arbeitskon- takte) erkennen kann.
Die Auswertevorrichtung 54 weist zu diesem Zweck zum Beispiel einen Mikrocontroller oder eine Vergleicherschaltung auf. Die Auswertevorrichtung 54 erkennt das Öffnen des ersten Schalters 42a zum Beispiel anhand des Spannungssignals U0. Alternativ kann der Auswertevorrichtung 54 auch das Ansteuersignal der ersten Steuersignalquelle 46a zugeleitet werden oder kann die Auswertevorrichtung 54 selbst den Schaltzustand des ersten Schalters 42a überwachen. Um die Auswertung der Spannungssignale an der Spule des ersten Relais 10a für die Auswertevorrichtung 54 zu vereinfachen, ist der Auswertevorrichtung 54 bevorzugt eine Hüllkurvengeneratorschaltung 56 vorgeschaltet. Diese Hüllkurvengeneratorschaltung 56 erzeugt aus den Spannungssignalen U1 bzw. U2 entsprechende Hüllkurvensignale U1' bzw. U2', die ebenfalls in Fig. 3 beispielhaft veranschaulicht sind. Das Dämpfungsverhal- ten der Spannungssignale kann anhand der Hüllkurvensignale einfacher erfasst werden.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 weist die Hüllkurvengeneratorschaltung 56 eine Gleichrichterschaltung mit Dämpfung auf. Insbesondere kann die Hüllkurvengeneratorschaltung 56 ein erstes Gleichrichterelement 58a in Form zum Beispiel einer Diode zwischen dem ersten Signalabgriff 52 und der Auswertevorrichtung 54 sowie einen Glättungskondensator 60 mit parallel geschaltetem Widerstand 62 enthalten.
Der Steuerstromkreis des zweiten Relais 10b ist analog zum Steuerstromkreis des ersten Relais 10a aufgebaut. D.h. ein zweiter Schalter 42b, der von einer zweiten Steuer- signalquelle 46b angesteuert wird, ist in Reihe zur Spule des zweiten Relais 10b geschaltet, und eine optionale zweite Freilaufdiode 44b ist parallel zur Spule des zweiten Relais 10b geschaltet. Die Spule des zweiten Relais 10b ist parallel zur gemeinsamen Spannungsquelle 40 der Relais-Schaltung geschaltet. Alternativ können für die Steuer- Stromkreise der verschiedenen Relais 10a, 10b auch eigene Spannungsquellen vorgesehen sein.
Für die Überwachung des Fehlerzustandes des zweiten Relais 10b ist der Spule des zweiten Relais 10b ein zweiter Kondensator 50b parallel geschaltet, um einen LC- Schwingkreis zu bilden. Ein zweiter Signalabgriff 52b für die Spannungssignale U1 , U2 an der Spule des zweiten Relais 10b ist zwischen diesem LC-Schwingkreis und dem zweiten Schalter 42b vorgesehen.
Die Auswertevorrichtung 54 ist als gemeinsame Auswertevorrichtung der Relais- Schaltung mit den Signalabgriffen 52a, 52b beider Relais 10a, 10b verbunden. Ebenso ist die Hüllkurvengeneratorschaltung 56 als gemeinsame Hüllkurvengeneratorschaltung der Relais-Schaltung beiden Relais 10a, 10b zugeordnet. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist zwischen dem zweiten Signalabgriff 52b und der Auswertevorrichtung 54 ein zweites Gleichrichterelement 58b der Hüllkurvengeneratorschaltung 56 vorgesehen. Alternativ können auch beide Signalabgriffe 52a, 52b über ein gemeinsames Gleichrichterelement mit der Auswertevorrichtung 54 verbunden sein.
BEZUGSZIFFERNLISTE
10 Relais
10a, 10b Relais
12 gemeinsamer Arbeitskontakt
14 gemeinsamer Arbeitsanschluss
16 erster Arbeitskontakt
18 erster Arbeitsanschluss
20 zweiter Arbeitskontakt
22 zweiter Arbeitsanschluss
24 Anker
26 Gelenk
28 Feder
30 Spule
32 Kern
34 erster Spulenanschluss
36 zweiter Spulenanschluss
38 Gehäuse
40 Spannungsquelle
42a, 42b Schalter
44a, 44b Freilaufdiode
46a, 46b Steuersignalquelle
48a, 48b Widerstand
50a, 50b Kondensator
52a, 52b Signalabgriff
54 Auswertevorrichtung
56 Hüllkurvengeneratorschaltung
58a, 58b Gleichrichterelement, insbes. Diode
60 Kondensator
62 Widerstand
U0 Spannungssignal beim öffnen des Relais
U1 Spannungssignal bei offen angesteuerten, ordnungsgemäßen Relais
UV Hüllkurvensignal bei offen angesteuerten, ordnungsgemäßen Relais Spannungssignal bei offen angesteuerten, defekten Relais Hüllkurvensignal bei offen angesteuerten, defekten Relais

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Relais-Schaltung, aufweisend:
eine Spannungsquelle (40);
ein Relais (10, 0a, 10b) mit einer Spule (30), wobei die Spule (30) des Relais zur Spannungsquelle (40) parallel geschaltet ist; und
einen Schalter (42a, 42b), der zur Spule (30) des Relais (10, 10a, 10b) in Reihe geschaltet ist,
gekennzeichnet durch
einen Kondensator (50a, 50b), der zur Spule (30) des Relais (10, 10a, 10b) parallel geschaltet ist, sodass er gemeinsam mit der Spule einen Schwingkreis bildet;
einen Signalabgriff (52a, 52b) zum Abgreifen eines Spannungssignals (U1 , U2) an der Spule (30) des Relais (10, 10a, 10b); und
eine Auswertevorrichtung (54), die mit dem Signalabgriff (52a, 52b) verbunden ist und ausgestaltet ist, um ein zeitliches Dämpfungsverhalten des abgegriffenen Spannungssignals (IM , U2) zu erfassen und aus dem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehlerzustand des Relais (10, 10a, 10b) zu schließen.
Relais-Schaltung nach Anspruch 1 , bei welcher
ferner eine Hüllkurvengeneratorschaltung (56) vorgesehen ist, die zwischen den Signalabgriff (52a, 52b) und die Auswertevorrichtung (54) geschaltet ist und ausgestaltet ist, um aus dem abgegriffenen Spannungssignal (IM , U2) ein Hüllkurven- signal (U1\ U2') zu erzeugen; und
die Auswertevorrichtung (54) ausgestaltet ist, um ein zeitliches Dämpfungsverhalten des durch die Hüllkurvengeneratorschaltung (56) erzeugten Hüllkurvensignals (LH1, U2') zu erfassen und aus dem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehlerzustand des Relais (10, 10a, 10b) zu schließen.
3. Relais-Schaltung nach Anspruch 2, bei welcher
die Hüllkurvengeneratorschaltung (56) eine Gleichrichterschaltung mit Dämpfung aufweist. Relais-Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Auswertevorrichtung (54) ausgestaltet ist, um ein Öffnen des Schalters (42a, 42b) zu erfassen und ein zeitliches Dämpfungsverhalten des abgegriffenen Spannungssignals (U1 , U2) nach einem Öffnen des Schalters (42a, 42b) zu erfassen und aus dem erfassten Dämpfungsverhalten auf einen Fehlerzustand des Relais (10, 10a, 10b) zu schließen.
Relais-Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Signalabgriff (52a, 52b) zwischen der Spule (30) des Relais (10, 10a, 10b) und dem Schalter (42a, 42b) vorgesehen ist.
Relais-Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Spule (30) des Relais (10, 10a, 10b) eine Freilaufdiode (44a, 44b) parallel geschaltet ist.
Relais-Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche
mehrere Relais (10a, 10b) jeweils mit einer Spule (30) aufweist,
wobei zu den Spulen (30) der Relais (10a, 10b) jeweils ein Schalter (42a, 42b) in
Reihe und ein Kondensator (50a, 50b) parallel geschaltet sind und ein Signalabgriff
(52a, 52b) zum Abgreifen des Spannungssignals (U1 , U2) an der jeweiligen Spule
(30) eines Relais (10a, 10b) zugeordnet ist.
Relais-Schaltung nach Anspruch 7, bei welcher
für die Spulen (30) der mehreren Relais (10a, 10b) eine gemeinsame Auswertevorrichtung (54) vorgesehen ist.
9. Relais-Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher
für die Spulen (30) der mehreren Relais (10a, 10b) eine zumindest teilweise gemeinsame Hüllkurvengeneratorschaltung (56) vorgesehen ist.
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