Elektronisch gesteuertes Schaltrelais

Abstract

 Es wird ein elektronisch gesteuertes Schaltrelais, bestehend aus einer Meßschaltung, einer Steuerschaltung, einer Vorrichtung zum Einstellen eines vorwählbaren Wertes einer Meßgröße, die ein Potentiometer und ein von dem Potentiometer abhängiges Anzeigeelement aufweist, und einer mit einer Skala und einem beweglichen Zeiger versehenen Anzeigevorrichtung vorgeschlagen. Die Steuerschaltung wandelt das von dem Potentiometer abgegebene analoge Einstellsignal des vorwählbaren Wertes der Meßgröße über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal um und vergleicht einen durch die Meßschaltung vorgegebenen Augenblickswert der Meßgröße mit dem eingestellten vorwählbaren Wert und gibt bei Gleichheit ein Signal ab. Die Anzeigevorrichtung weist eine Mehrzahl von Strahlungsquellen auf, die von der Steuerschaltung abhängig von dem Augenblickswert jeweils derart angesteuert werden, daß sie einen beweglichen Zeiger simulieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuertes Schaltrelais.

[0002] Elektronisch gesteuerte Schaltrelais können als Zeit-, Meß- und Überwachungsrelais ausgebildet sein. Zeitrelais werden beispielsweise in Steuerungen oder dergleichen für die unterschiedlichsten Schaltvorgänge verwendet. Das elektronische Zeitrelais kann dabei als Mehrfunktionsgerät oder als Monofunktionsgerät ausgebildet sein, beispielsweise kann ein Mehrfunktionsgerät als ansprechverzögertes oder rückfallverzögertes Relais, als Einschaltwischer oder Taktgeber arbeiten. Darüber hinaus weist ein elektronisches Zeitrelais nach dem Stand der Technik unterschiedliche Zeitbereiche und unterschiedliche einstellbare Endzeiten auf. Zum Einstellen der Zeitbereiche, der Zeiten und der Funktionen sind Kodierschalter vorgesehen, die über Drehknöpfe oder andere Einstellelemente eingestellt werden. Für die Einstellung der Zeiten ist beispielsweise eine Skala vorgesehen, auf der mittels eines drehbaren Zeigers die gewünschte Zeit gewählt werden kann. Dabei wird ein Potentiometer als Einstellelement verwendet, das kostengünstig ist, aber Linearitäts- und Drehwinkelfehler aufweist, die kompensiert werden müssen. Die Kodierschalter, die sehr genaue Vorgaben in digitaler Weise zur Verfügung stellen, sind teuer, so daß sie die Kosten eines elektronischen Zeitrelais merkbar beeinflussen.

[0003] Bei digitalen Zeitrelais wird die ablaufende Zeit von einer digitalen Ziffernanzeige angezeigt, wobei die Zeit von der mit dem Kodierschalter voreingestellten Zeit entsprechend einem Zähler abwärts gezählt wird, bis sie die Zeit Null erreicht, wobei ein Signal abgegeben wird. Bei vielen Anwendungsfällen von Zeitrelais ist es erwünscht, daß die ablaufende Zeit bzw. die noch verbleibende Zeit auf einen Blick erkennbar und erfaßbar sein soll, um einzuschätzen, ob noch Handgriffe oder andere Tätigkeiten durchgeführt werden können. Viele Anwender wünschen aus diesem Grunde eine analoge Anzeige mittels eines Zeitablaufzeigers, da er eine schnelle Erfassung der noch verbleibenden Zeit ermöglicht. Entsprechende Wünsche gelten für andere elektronisch gesteuerte Schaltrelais.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisch gesteuertes Schaltrelais zu schaffen, das eine kostengünstige und trotzdem genaue Einstellung der gewünschten vorwählbaren Werte der Meßgrößen ermöglicht, wobei eine gut sichtbare Anzeige der Augenblickswerte der Meßgröße bei guter Genauigkeit zur Verfügung gestellt werden soll.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Das elektronisch gesteuerte Schaltrelais weist eine Meßschaltung, eine Steuerschaltung, eine ein Potentiometer enthaltende Vorrichtung zur Einstellung eines vorwählbaren Wertes der Meßgröße und eine mit einer Skala und einem Zeiger versehene Anzeigevorrichtung auf. Die Steuerschaltung wandelt das von dem Potentiometer abgegebene analoge Signal des vorwählbaren Wertes über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal um und vergleicht einen durch die Meßschaltung erfaßten Augenblickswert der Meßgröße mit dem voreingestellten Wert und gibt bei Gleichheit ein Signal ab. Die Anzeigevorrichtung weist eine Mehrzahl von Strahlungsquellen auf, die von der Steuerschaltung abhängig von dem Augenblickswert der Meßgröße jeweils derart angesteuert werden, daß sie einen beweglichen Zeiger simulieren.

[0006] Durch diese erfindungsgemäße Anordnung können die Vorteile eines digitalen Schaltrelais, die in der genauen Vorgabe des Augenblickswertes der Meßgröße bestehen, mit den Vorteilen eines analogen Schaltrelais der kostengünstigen und schnellen Voreinstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ohne der Notwendigkeit einer Speicherung (z.B. Kodierschalter bzw. elektrischer Speicher) des voreingestellten Wertes der Meßgröße und einer besseren Erkennbarkeit des Augenblickswertes kombiniert werden. Darüber hinaus kann, wenn gewünscht, eine gefühlsmäßige und schnelle Einstellung bzw. Verstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße vorgenommen werden. Die den beweglichen Zeiger simulierenden Strahlungsquellen sind leicht und übersichtlich ablesbar, so daß bei kontinuierlich steigenden oder fallenden Werten der Meßgröße auch mit nur einem kurzen Blick feststellbar ist, wie der Stand ist.

[0007] Vorzugsweise ist die Steuerschaltung als Mikroprozessor bzw. -computer ausgebildet, wobei der Mikroprozessor bzw. -computer und das Potentiometer zur Einstellung des vorwählbaren Wertes an einer gemeinsamen festen Spannung liegen. Dadurch können Spannungsschwankungen keinen Einfluß auf die Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ausüben.

[0008] Weiterhin vorteilhaft ist, daß zusätzlich zur "analogen" Anzeige des Augenblickswertes der Meßgröße eine digitale Ziffernanzeigevorrichtung vorgesehen ist, die gleichzeitig bei der Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße diesen anzeigt. Dadurch kann eine gute Reproduzierbarkeit und eine gute Genauigkeit der Einstellung gewährleistet werden. Nach der erfolgten Einstellung kann diese Anzeigevorrichtung den Augenblickswert der Meßgröße digital anzeigen.

[0009] Dadurch, daß z.B. anstelle eines Kodierschalters für die Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ein Potentiometer verwendet wird, können die Kosten für die Herstellung des elektronisch gesteuerten Schaltrelais verringert werden, wobei durch die Anzeige des durch das Potentiometer eingestellten vorwählbaren Wertes auf der Ziffernanzeige kostengünstige Potentiometer eingesetzt werden können, denn eine genaue Zuordnung der Meßgrößenskala zu den eingestellten Spannungswerten ist nicht nötig.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische perspektivische Ansicht auf ein als Zeitrelais ausgebildetes Schaltrelais gemäß der Erfindung und

Fig. 2

ein Prinzipschaltung des Zeitrelais nach Fig. 1.

[0011] Das erfindungsgemäße elektronisch gesteuerte Schaltrelais soll am Beispiel eines Zeitrelais beschrieben werden.

[0012] Das elektronische Zeitrelais nach Fig. 1 ist mit einer Anzeigevorrichtung 1 versehen, die eine Zeitskaleneinteilung 2 aufweist. Zur Einstellung der Vorwählzeit ist ein großer durchsichtiger Einstellknopf 3 vorgesehen, der mit der Achse 4 eines Potontiometers verbunden ist. An der Achse 4 bzw. an dem Einstellknopf 3 ist ein Vorwählzeiger 5 befestigt, der die vorgewählte und eingestellte Zeit anzeigt. Die Skaleneinteilungen 2 werden von Leuchtdioden 6 gebildet, wobei mehrere Leuchtdioden 6 nebeneinander zur Darstellung eines Strichs oder eines Balkens angeordnet sind und wobei die Leuchtdioden von Hause aus strich- oder balkenförmig ausgebildet sind. Die die Skaleneinteilung bildenden Leuchtdioden 6 werden abhängig von der ablaufenden Zeit nacheinander angesteuert, so daß sie einen Ablaufzeiger simulieren. Selbstverständlich können zwischen den in Fig. 1 dargestellten Skaleneinteilungen weitere Leuchtdioden 6 vorgesehen sein, wodurch die Darstellung des Ablaufzeigers verbessert wird. Weiterhin ist eine digitale Ziffernanzeige 8 vorgesehen, über die sowohl die eingestellte gewünschte Zeit (Vorwählzeit) als auch die nach dem Start des Zeitrelais ablaufende Zeit angezeigt werden kann. Um unterschiedliche Zeitbereiche bzw. Zehnerpotenzen für die Bereichseinstellung Stunden, Minuten und Sekunden anzeigen zu können, sind Leuchtdioden 9 vorgesehen. Der Einstellknopf 3 ist so groß ausgebildet, daß alle Elemente unter dem Knopf 3 liegen, wobei er gegen die Stirnwand des Relais abgedichtet ist.

[0013] In dem in der Fig. 2 dargestellten Prinzipschaltbild ist ein Mikrocomputer bzw. -prozessor 7 dargestellt, der an einer festen Versorgungsspannung Vcc-GND liegt. Das Einstellpotentiometer R1 für die Vorwählzeit liegt ebenfalls mit seinen zwei Anschlüssen an der festen Spannung, wobei der Abgriff des Potentiometers an einem Eingang des Mikrocomputers 7 liegt und mit dem mikrocomputerinternen A/D-Wandler verbunden ist. Das Potentiometer R1 dient zur Einstellung der Vorwählzeit, nach deren Ablauf ein bestimmtes Ereignis eintreten soll. An dem mit dem Potentiometer R1 verbundenen Eingang des Mikrocomputers 7 liegt somit ein analoges Stromsignal an, das ein Maß für die Vorwählzeit ist.

[0014] Der Mikrocomputer 7 weist weiterhin einen Taktgeber bzw. eine Zeitschaltung auf, der bzw. die die ablaufende Zeit vorgibt. Der Mikroprozessor 7 ist mit den Leuchtdioden 6, von denen nur einige dargestellt sind, und mit der digitalen Ziffernanzeige 8 verbunden, wobei im Falle, daß der Mikrocomputer 1 serielle Signale liefert, ein Treiber vorgesehen ist, der die seriellen Signale in BCD-Signale umwandelt.

[0015] Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung ist wie folgt. An dem Potentiometer R1 wird die gewünschte Zeit eingestellt, wobei der Mikrocomputer seinen Eingang bzw. seine Eingänge abfragt. Diese Abfrage kann beispielsweise taktweise erfolgen. Mit der Einstellung des Potentiometers R1 wird auf der Anzeigevorrichtung 1 über den Vorwählzeiger 5 die eingestellte Zeit dargestellt. Das von dem Potentiometer R1 gelieferte Signal wird in dem A/D-Wandler des Mikrocomputers 1 in digitale Signale umgewandelt und die an den Ausgängen des Mikrocomputers 7 anstehenden Digitalsignale steuern direkt oder über den Treiber die Ziffernanzeigevorrichtung 8 an, an der die eingestellte vorgewählte Zeit digital angezeigt wird. Die Einstellung der Vorwählzeit kann somit sehr genau vorgenommen werden, da der am Potentiometer R1 abgetastete Spannungs- bzw. Stromwert direkt auf der Anzeige 8 abgelesen werden kann. Nach dem Starten des Zeitrelais vergleicht der Mikrocomputer die durch den Taktgeber bestimmte ablaufende bzw. verbleibende Zeit mit vorgegebenen Zeitwerten und steuert abhängig von diesem Ergebnis die Leuchtdioden 6 entsprechend der Skaleneinteilung an. Gleichzeitig kann die ablaufende bzw. verbleibende Zeit auf der Anzeigevorrichtung 8 dargestellt werden. Weiterhin wird die ablaufende Zeit von dem Mikrocomputer 1 mit der Vorwählzeit verglichen und bei Gleichheit wird ein Signal an seinem Ausgang abgegeben, das bestimmte Ereignisse auslöst.

[0016] Wenn während der ablaufenden Zeit von der Bedienperson festgestellt wird, daß die Vorwählzeit zu kurz oder zu lang ist, kann diese voreingstellte Zeit durch Drehen am Einstellknopf 3 bzw. am Potentiometer R1 verändert werden, da das Potentiometer R1 selbst als "Speicher" der Vorwählzeit verbunden ist. Ein weiteres Potentiometer R2 ist parallel zum Potentiometer R1 vorgesehen und kann beispielsweise zur Einstellung des Zeitbereichs bzw. der Zehnerpotenzen dienen, wobei vom Mikrocomputer 7 der jeweils eingestellte
Zeitbereich bei der über das Potentiometer R1 eingestellten Vorwählzeit berücksichtigt wird. Abhängig von der Einstellung des Zeitbereichs werden die Leuchtdioden 9 angesteuert. Das Potentiometer R2 kann an der hinteren Stirnfläche des Zeitrelais vorgesehen sein, da üblicherweise die Zeitbereichseinstellung einmal vom Anwender vorgenommen wird.

[0017] Vorzugsweise ist das Einstellelement des Potentiometers R2 für die Einstellung des Zeitbereichs besonders ausgebildet. Das Einstellelement ist ein Raststift, der mit einer Hülse mit Vertiefungen zusammenarbeitet, derart, daß der Raststift jeweils in eine Vertiefung einrastet, wodurch die Raststellungen vorgegeben sind. Je nach der Anzahl der einzustellenden Zeitbereiche sind entsprechend Raststellungen vorgesehen. Dadurch kann das analoge Potentiometer R2 "digital" eingestellt werden. Allerdings können auch andere Einstellelemente für die Zeitbereiche vorgesehen werden.

[0018] In dem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung und die Zeitschaltung durch einen Mikrocomputer realisiert, selbstverständlich kann auch ein Mikroprozessor mit einer entsprechenden externen Beschaltung vorgesehen werden oder es können getrennte diskrete Schaltkreise verschaltet werden.

[0019] Das elektronisch gesteuerte Schaltrelais nach der Erfindung wurde anhand eines Zeitrelais beschrieben, d.h. die Meßgröße ist dabei die Zeit. In entsprechender Weise gilt die Erfindung für andere Arten von Schaltrelais, z.B. Meß- und Überwachungsrelais, wobei die Meßgröße beispielsweise eine Temperatur, eine Drehzahl, eine Spannung, ein Strom, eine Frequenz, ein Niveau, ein Winkel oder dergleichen sein kann.

Ansprüche

1. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais, bestehend aus einer Meßschaltung zur Erfassung einer Meßgröße, einer Steuerschaltung, einer Vorrichtung zum Einstellen eines vorwählbaren Wertes der Meßgröße, die ein Potentiometer und ein von dem Potentiometer abhängiges Anzeigeelement des vorwählbaren Wertes der Meßgröße aufweist, und einer mit einer Skala und einem Zeiger versehenen Anzeigevorrichtung (1), wobei die Steuerschaltung (7) ein von dem Potentiometer (R1) abgegebenes analoges Einstellsignal für den vorwählbaren Wert der Meßgröße über einen A/D-Wandler in ein digitales Signal umwandelt und einen von der Meßschaltung erfaßten Augenblickswert der Meßgröße mit dem vorgewählten Wert vergleicht und bei Gleichheit ein Schaltsignal abgibt und wobei die Anzeigevorrichtung (1) eine Mehrzahl von Strahlungsquellen aufweist, die von der Steuerschaltung abhängig von der erfaßten Meßgröße derart angesteuert werden, daß sie einen beweglichen Zeiger für den Augenblickswert der Meßgröße simulieren.

2. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale Ziffernanzeigevorrichtung (8) vorgesehen ist, die den Augenblickswert der Meßgröße und/oder des vorwählbaren Wertes der Meßgröße anzeigt.

3. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrocomputer/-prozessor (7) vorgesehen ist, der die Steuerschaltung und mindestens einen Teil der Meßschaltung bildet und daß Mikrocomputer/-prozessor (7) und das Potentiometer (R1) an einer gemeinsamen festen Spannung liegen, wobei der Abgriff des Potentiometers (R1) mit einem vorzugsweise im Mikrocomputer/-prozessor enthaltenden A/D-Wandler verbunden ist.

4. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement des vorwählbaren Wertes der Meßgröße ein mit dem Abgriff des Potentiometers (R1) verbundener und mit der Skala zusammenwirkender Einstellzeiger (5) ist.

5. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Potentiometer (R2) zur Einstellung von Meß- bzw. Anzeigebereichen vorgesehen ist.

6. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Zeiger für den Augenblickswert der Meßgröße bildenden Strahlungsquellen (6) strich- oder balkenförmig ausgebildet sind.

7. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Zeiger bildenden Strahlungsquellen (6) gleichzeitig die Skaleneinteilung (2) der Anzeigevorrichtung (1) bilden.

8. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen als Leuchtdioden ausgebildet sind.

9. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtdioden (9) zur Anzeige der Meß- bzw. Anzeigebereiche vorgesehen sind.

10. Elektronisch gesteuertes Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (R1) zur Einstellung des vorwählbaren Wertes der Meßgröße mit einem durchsichtigen Einstellknopf (3) verbunden ist, der die Anzeigeelemente und -vorrichtungen (5,6,8,9) abdeckt und gegen die Stirnwand abgedichtet ist.

Zeichnung