[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen zum Betreiben eines Hausgeräts,
insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, und Verfahren zum Betreiben
derselben.
[0002] Unter dem Begriff Hausgerät wird hier insbesondere ein elektrisches Gerät, vorzugsweise
mit einem automatischen Programmablauf, verstanden, welches zur Haushaltsführung eingesetzt
werden kann und welches vorzugsweise eine Tür aufweist, wie beispielsweise eine Waschmaschine,
ein Trockner, ein Waschtrockner, ein Geschirrspüler oder ein Gargerät.
[0003] Derartige Schaltungsanordnungen zum Betreiben von Hausgeräten sind bereits aus dem
Stand der Technik bekannt. Die bekannten Schaltungsanordnungen umfassen im Allgemeinen
einen EMV-Netzfilter, mittels welchem das Versorungsnetz gegen Störsignale von Seiten
des Hausgeräts geschützt wird. "EMV" steht für elektromagnetische Verträglichkeit.
Es handelt sich dabei insbesondere um Störsignale, welche durch die einen Rotor des
Hausgeräts bestromenden Bürsten entstehen. Um die Ausbreitung der Störsignale ins
Versorgungsnetz zu vermeiden, umfasst der EMV-Netzfilter üblicherweise einen die Netzsteckerpole
koppelnden Kondensator sowie einen parallel dazu geschalteten Ableitwiderstand. Dieser
ist notwendig, um Restladungen im Kondensator abzuleiten und somit zu verhindern,
dass eine Bedienperson bei ausgeschaltetem Hausgerät über die Netzsteckerpole einen
Stromschlag bekommen könnte. Die Notwendigkeit des hochohmigen Ableitwiderstands ist
dabei mit dem Nachteil verbunden, dass selbst bei einem ausgeschalteten Hausgerät
eine Leistungsaufnahme von ca. 70 mW stattfindet.
[0004] Überdies umfassen die bekannten Schaltungsanordnungen in der Regel ein Schaltnetzteil
mit einem Netzschalter, welche üblicherweise in einer Bedienblende des Hausgeräts
angeordnet sind. Die Anordnung insbesondere des Netzschalters in der Bedienblende
hat zur Folge, dass alle Maschinenströme zunächst zur Bedienblende geführt und von
dort über eine geeignete Baugruppe verteilt werden. Somit wird der EMV-Filter direkt
am Netzeingang der Schaltungsanordnung angeordnet.
[0005] Heutzutage werden alle Aktuatoren, also die sicherheitskritischen Verbraucher, wie
beispielsweise eine Pumpe, ein Ventil oder ein Motor, derart ausgebildet, dass sie
bei einem eingeschalteten Hausgerät mit dem Versorgungsnetz gekoppelt sind. Durch
eine Ansteuerung werden diese unmittelbar in Betrieb gesetzt. Dabei besteht ein Nachteil
darin, dass im Falle eines möglichen Kurzschlusses gegen Erde die sicherheitskritischen
Verbraucher eingeschaltet werden, obwohl sich das Hausgerät selbst im ausgeschalteten
Zustand befindet.
[0006] Hausgeräte, wie Waschmaschinen, Trockner oder Waschtrockner, umfassen in der Regel
ein elektrisches Kontaktelement zur Verriegelung einer Tür. Dieses elektrische Kontaktelement
wird heute genutzt, um sicherzustellen, dass ein Motor bzw. ein sicherheitskritischer
Verbraucher nur bei verriegelter Tür bestromt werden kann. Dabei wird der Motorstrom
über diesen Türkontakt geführt, was mit Nachteilen in der Auslegung des Türverschlusses
und der Verkabelung verbunden ist.
[0007] Ferner ist aus
DE 10 2005 060 041 A1 eine Schaltungsanordnung für ein Peltiermodul bekannt, das für die Verwendung in
einem Wäschetrockner geeignet ist. Die Schaltungsanordnung weist einen Netzgleichrichter
zum Wandeln einer Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung
und einen Umschalter auf, der von einer Steuereinheit angesteuert wird. In einer ersten
Stellung des Umschalters kann das Peltiermodul mit der gleichgerichten Netzspannung
beaufschlagt werden. In einer zweiter Stellung des Umschalters wird nicht Peltiermodul
mit Spannung versorgt, sondern das Peltiermodul wird mit einem Verbraucher verbunden,
wobei der Verbraucher eine vom Peltiermodul erzeugte Spannung nutzen kann.
[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung beziehungsweise
ein Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts bereitzustellen, bei welcher mit geringem
Aufwand Maßnahmen getroffen werden, die ein energieeffizientes und dennoch sicheres
Betreiben des Hausgeräts gewährleisten.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen
gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
15 gelöst.
[0010] Eine Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken,
ausgebildet. Die Schaltungsanordnung umfasst ein Schaltnetzteil zum Wandeln einer
Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, eine Steuereinheit
zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem Schaltnetzteil gekoppelt
und mit der Versorgungsgleichspannung versorgbar ist, sowie ein elektrisches Kontaktelement
zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts. Dabei ist ein sicherheitskritischer elektrischer
Verbraucher zum Ausführen eines Prozesses des Hausgeräts mit dem Versorgungsnetz über
einen elektrischen Schalter koppelbar, welcher von einem mit dem elektrischen Kontaktelement
zur Verriegelung der Tür in Reihe geschalteten ersten Steuerelement ansteuerbar ist,
wobei das erste Steuerelement zum Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt und in einem geschlossenen
Zustand des Kontaktelements von der Steuereinheit ansteuerbar ist.
[0011] In vorteilhafter Weise wird durch diese Schaltungsanordnung, und insbesondere durch
die serielle Schaltung des elektrischen Kontaktelements zur Verriegelung der Tür mit
dem ersten Steuerelement zur Ansteuerung des elektrischen Schalters, welches zum Betrieb
mit Gleichstrom ausgelegt ist, erreicht, dass die Versorgung des sicherheitskritischen
elektrischen Verbrauchers ausschließlich bei verriegelter Tür des Hausgeräts erfolgen
kann. Darüber hinaus wird durch diese indirekte Nutzung des elektrischen Kontaktelements
zur Verriegelung der Tür auch zur Steuerung des elektrischen Schalters ermöglicht,
einerseits den Kabelbaum des elektrischen Verbrauchers und andererseits den Türverschluss
zu optimieren, ohne Einschränkungen in der Betriebssicherheit hinnehmen zu müssen.
So muss der Türverschluss ausschließlich zum Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt sein.
[0012] In einer Ausführungsform ist ein zweites Steuerelement, insbesondere ein bipolarer
Transistor oder ein Feldeffekttransistor (FET) vorgesehen, dessen Steueranschluss
mit der Steuereinheit verbunden ist, über welchen der Stromfluss zu dem ersten Steuerelement
steuerbar ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der den sicherheitskritischen Verbraucher
mit dem Versorgungsnetz koppelnde elektrische Schalter von Seiten der Steuereinheit
des Hausgeräts besonders zuverlässig angesteuert werden kann. Insbesondere durch den
Feldeffekttransistor wird ein praktisch verlustloses Betreiben des elektrischen Schalters
gewährleistet.
[0013] Vorzugsweise ist das Kontaktelement zur Verriegelung der Tür über ein drittes Steuerelement
ansteuerbar, welches im geschlossenen Zustand der Tür von der Steuereinheit ansteuerbar
ist. Durch das dritte Steuerelement, welches ausschließlich im geschlossenen Zustand
der Tür angesteuert werden kann, wird zugunsten der Sicherheit erreicht, dass der
sicherheitskritische Verbraucher im offenen Zustand der Tür nicht mit Energie versorgt
werden kann.
[0014] Vorzugsweise ist der sicherheitskritische elektrische Verbraucher ein Motor und/oder
ein Ventil für Fluiddosierung und/oder eine Heizung und/oder eine Pumpe.
[0015] Eine Schaltungsanordnung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken,
ausgebildet. Die Schaltungsanordnung umfasst ein Schaltnetzteil zum Wandeln einer
Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, eine Steuereinheit
zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem Schaltnetzteil gekoppelt
und mit der Versorgungsgleichspannung versorgbar ist, und mindestens einen sicherheitskritischen
elektrischen Verbraucher, welcher mit dem Versorgungsnetz zumindest mittelbar gekoppelt
ist. Ein Grundgedanke besteht darin, dass der mindestens eine sicherheitskritische
elektrische Verbraucher beidseitig jeweils über einen von der Steuereinheit ansteuerbaren
Schalter mit dem Versorgungsnetz koppelbar ist, wobei in einem ausgeschalteten Zustand
des Hausgeräts der mindestens eine sicherheitskritische elektrische Verbraucher beidseitig
von dem Versorgungsnetz entkoppelt ist.
[0016] Mit anderen Worten besteht ein wesentlicher Gedanke darin, dass der mindestens eine
sicherheitskritische elektrische Verbraucher von beiden Netzsteckerpolen, also von
einem Phasenleiter-Pol sowie einem Neutralleiter-Pol, des Versorgungsnetzes im ausgeschalteten
Zustand des Hausgeräts entkoppelt verbleibt. Mit beidseitiger Kopplung wird somit
insbesondere der Anschluss an die Netzpole verstanden, wobei der Verbraucher darüber
hinaus auch weitere Signaleingänge und Signalausgänge aufweisen kann. Unter dem Begriff
sicherheitskritischer Verbraucher wird hierbei insbesondere ein elektrischer Verbraucher
verstanden, bei welchem die Gefahr eines Kurzschlusses gegen Erde besteht, was zum
ungewollten Einschalten des Verbrauchers im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts
führen könnte. In vorteilhafter Weise wird durch die Schaltungsanordnung ein besonders
sicheres Betreiben des Hausgeräts erreicht. Insbesondere kann das Hausgerät eine Mehrzahl
von sicherheitskritischen Verbrauchern aufweisen, wobei in diesem Fall jeder der elektrischen
Verbraucher mit dem Versorgungsnetz einerseits über einen eigenen Schalter und andererseits,
insbesondere mit dem Neutralleiter-Pol, über einen gemeinsamen Schalter koppelbar
sein können. Hierdurch kann eine zweistufige Stromversorgung gewährleistet werden,
wobei die sicherheitsrelevanten Komponenten nur bei Bedarf versorgt werden können.
Durch die zweipolige Trennung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers von dem Versorgungsnetz
im ausgeschalteten Zustand des Hausgerät wird sichergestellt, dass kein ungewünschtes
Hochfahren des Verbrauchers bei einem Kurzschluss gegen Erde im ausgeschalteten Zustand
des Hausgeräts auftreten kann.
[0017] Vorzugsweise ist der mindestens eine sicherheitskritische elektrische Verbraucher
ein Motor und/oder ein Ventil und/oder eine Heizung und/oder eine Pumpe des Hausgeräts.
[0018] In einer Ausführungsform ist der eine Schalter von einem Steuerelement ansteuerbar,
welches mit einem elektrischen Kontaktelement zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts
in Reihe geschaltet ist, und in einem geschlossenen Zustand des Kontaktelements von
der Steuereinheit ansteuerbar ist. Bevorzugt ist das Steuerelement zum Betrieb mit
Gleichstrom ausgelegt. Durch diese Serienschaltung des den einen Schalter ansteuerbaren
Steuerelements mit dem elektrischen Kontaktelement zur Verriegelung der Tür wird erreicht,
dass der sicherheitskritische elektrische Verbraucher ausschließlich bei verriegelter
Tür versorgt werden kann. Darüber hinaus wird durch die zweiseitige Entkopplung des
elektrischen Verbrauchers von dem Versorgungsnetz sichergestellt, dass auch bei verriegelter
Tür die Versorgung des sicherheitskritischen Verbrauchers ausschließlich bei Bedarf
zugeschaltet wird. Weil das elektrische Kontaktelement zur Verriegelung der Tür ein
Bestandteil eines Steuerkreises zum Ansteuern des einen Schalters ist, werden keine
Maschinenströme durch das Kontaktelement geführt. Durch diese indirekte Nutzung des
Kontaktelements zur Verriegelung der Tür und außerdem zum Ansteuern des Schalters
ist eine Optimierung einerseits des Kabelbaums des elektrischen Verbrauchers und andererseits
des Türverschlusses möglich. Dabei werden keine Einschränkungen der Sicherheit getroffen.
Insbesondere durch die Auslegung des Kontaktelements zum Betrieb mit Gleichstrom wird
eine bauteilreduzierte sowie kostenreduzierte Auslegung des Türverschlusses ermöglicht.
[0019] Vorzugsweise ist das Kontaktelement zur Verriegelung der Tür im geschlossenen Zustand
der Tür von der Steuereinheit ansteuerbar. Hierdurch wird sichergestellt, dass die
Tür erst im geschlossenen Zustand mittels des Kontaktelements verriegelt werden kann.
[0020] Eine Schaltungsanordnung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken,
ausgebildet. Die Schaltungsanordnung umfasst ein Schaltnetzteil zum Wandeln einer
Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, sowie eine
Steuereinheit zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem Schaltnetzteil
gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgbar ist. Die Schaltungsanordnung
weist einen EMV-Filter zum Schutz des Versorgungsnetzes gegen Störsignale von Seiten
des Hausgeräts auf, welcher einen zwischen einem Phasenleiter-Pol und einem Neutralleiter-Pol
des Versorgungsnetzes geschalteten Kondensator und einen parallel dazu geschalteten
Ableitwiderstand aufweist, wobei der Kondensator und der Ableitwiderstand mit dem
Neutralleiter-Pol über einen von der Steuereinheit ansteuerbaren Schalter koppelbar
sind.
[0021] In vorteilhafter Weise wird durch diese Schaltungsanordnung erreicht, dass die Leistungsaufnahme
im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts 0 Watt beträgt. Überdies wird hierdurch
gewährleistet, dass die Netztrennung des Hausgeräts nicht mehr wie bei herkömmlichen
Hausgeräten mit einem mechanischen Netzschalter in einer Bedienblende, sondern über
den separaten Schalter, welcher örtlich dicht beim EMV-Filter angeordnet ist, erfolgt.
Somit kann der Kondensator und der zugehörige Ableitwiderstand auch hinter der Netztrennung
angeordnet werden, ohne die Wirkung des EMV-Filters unerwünscht zu verschlechtern.
[0022] Vorzugsweise ist das Schaltnetzteil einerseits direkt mit dem Neutralleiter-Pol und
andererseits mit dem Phasenleiter-Pol über einen Schaltnetzteilschalter koppelbar.
Insbesondere ist das Schaltnetzteil einschließlich des Schaltnetzteilschalters parallel
zu dem EMV-Filter geschaltet, wobei der Schaltnetzteilschalter insbesondere von einer
Bedienperson des Hausgeräts betätigbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Maschinenstrom
nicht wie üblicherweise über die Bedienblende geführt wird.
[0023] Ein Hausgerät wird vorzugsweise mittels einer Steckeinrichtung, beispielsweise mittels
eines so genannten Schuko-Steckers, mit dem Versorgungsnetz verbunden, welcher unterschiedliche
Steckmöglichkeiten aufweist. Durch ein Verdrehen der Steckeinrichtung kann daher ein
Vertauschen des Neutralleiter-Pols und des Phasenleiter-Pols bewirkt werden. Bei einer
solchen Vertauschung der Pole ist das Schaltnetzteil direkt mit dem Phasenleiter-Pol
und andererseits mit dem Neutralleiter-Pol über einen Schaltnetzteilschalter koppelbar.
Die Erfindung wird im Weiteren nur für eine Steckerlage beschrieben, sie ist aber
entsprechend auch für eine Vertauschung der Pole gültig. Das heißt, der Phasenleiter
wird zum Neutralleiter und umgekehrt.
[0024] In einer Ausführungsform sind eine Pumpe mit einem in Reihe dazu geschalteten Pumpenschalter
parallel zu dem Kondensator und dem Ableitwiderstand geschaltet, wobei die Pumpe mittels
des Pumpenschalters mit dem Phasenleiter-Pol des Versorgungsnetzes koppelbar ist.
Vorzugsweise sind eine Heizung mit einem in Reihe dazu geschalteten Heizungsschalter
parallel zu dem Kondensator und dem Ableitwiderstand geschaltet, wobei die Heizung
mittels des Heizungsschalters mit dem Phasenleiter-Pol des Versorgungsnetzes koppelbar
ist. Bevorzugt sind eine Lichtquelle zur Ausleuchtung eines Trommelinnenraums mit
einem in Reihe dazu geschalteten Lichtschalter parallel zu dem Kondensator und dem
Ableitwiderstand geschaltet, wobei die Lichtquelle mittels des Lichtschalters mit
dem Phasenleiter-Pol des Versorgungsnetzes koppelbar ist. Hierdurch wird erreicht,
dass insbesondere die sicherheitskritischen Komponenten, wie die Pumpe und die Heizung,
beidseitig, einerseits über den Schalter und andererseits über den Heizungsschalter
bzw. Pumpenschalter, von dem Versorgungsnetz getrennt werden.
[0025] Gemäß einer Ausführungsform ist eine Ventileinheit mit einem Ventil und einem Triac
zur Steuerung des Ventils parallel zu dem Kondensator und dem Ableitwiderstand geschaltet,
welche mit dem Phasenleiter-Pol über einen Schalter koppelbar ist. Vorzugsweise ist
eine Motoreinheit mit einem Motor und einem Triac zur Steuerung des Motors parallel
zu dem Kondensator und dem Ableitwiderstand geschaltet, welche mit dem Phasenleiter-Pol
über einen Schalter koppelbar ist. Insbesondere ist die Motoreinheit parallel zu der
Ventileinheit geschaltet, wobei die Ventileinheit und die Motoreinheit mit dem Phasenleiter-Pol
mittels eines gemeinsamen Schalters koppelbar sind. Vorzugsweise ist dieser Schalter
von einem Steuerelement ansteuerbar, welches mit einem Kontaktelement zur Verriegelung
einer Tür des Hausgeräts in Reihe geschaltet ist, und in einem geschlossenen Zustand
des Kontaktelements von der Steuereinheit ansteuerbar ist. Das Steuerelement ist bevorzugt
zum Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt. In vorteilhafter Weise wird hierdurch erreicht,
dass die beiden sicherheitskritischen Komponenten, die Ventileinheit und die Motoreinheit,
beidseitig von dem Versorgungsnetz, einerseits über den gemeinsamen Schalter und andererseits
über den den Kondensator und den Ableitwiderstand mit dem Neutralleiter-Pol koppelnden
Schalter, getrennt werden. Überdies wird sichergestellt, dass die Versorgung der Motoreinheit
und der Ventileinheit erst dann erfolgen kann, wenn die Tür des Hausgeräts verriegelt
ist. Nichtsdestotrotz wird gewährleistet, dass auch bei verriegelter Tür die Versorgung
der Motoreinheit und der Ventileinheit ausschließlich bei Bedarf zugeschaltet wird.
Weil das Kontaktelement zur Verriegelung der Tür lediglich mit dem Steuerelement zur
Ansteuerung des gemeinsamen Schalters in Reihe geschaltet ist, welches zum Betrieb
mit Gleichstrom ausgelegt ist, wird erreicht, dass keine Motorströme über den Türverschluss
geführt werden. Mit dieser indirekten Nutzung des Kontaktelements zur Steuerung des
gemeinsamen Schalters ist es möglich, einerseits den Motorkabelbaum und andererseits
den Türverschluss zu optimieren, ohne Einschränkungen der Sicherheit hinnehmen zu
müssen.
[0026] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, welches zum Betreiben eines
Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, mithilfe einer
Schaltungsanordnung ausgelegt ist. Dabei umfasst die Schaltungsanordnung ein Schaltnetzteil
zum Wandeln einer Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung,
sowie eine Steuereinheit zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem
Schaltnetzteil gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgt wird. Mittels
eines EMV-Filters wird das Versorgungsnetz gegen Störsignale von Seiten des Hausgeräts
geschützt. Der EMV-Filter weist dabei einen zwischen einem Phasenleiter-Pol und einem
Neutralleiter-Pol des Versorgungsnetzes geschalteten Kondensator und einen parallel
dazu geschalteten Ableitwiderstand auf, wobei der Kondensator und der Ableitwiderstand
mit dem Neutralleiter-Pol über einen von der Steuereinheit ansteuerbaren Schalter
gekoppelt werden.
[0027] Bei einem Verfahren gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Hausgerät,
insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, mithilfe einer Schaltungsanordnung
betrieben. Dabei umfasst die Schaltungsanordnung ein Schaltnetzteil zum Wandeln einer
Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, sowie eine
Steuereinheit zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem Schaltnetzteil
gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgt wird. Überdies ist ein elektrisches
Kontaktelement zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts vorgesehen, wobei ein sicherheitskritischer
elektrischer Verbraucher zum Ausführen eines Prozesses des Hausgeräts mit dem Versorgungsnetz
über einen elektrischen Schalter gekoppelt wird, welcher von einem mit dem elektrischen
Kontaktelement zur Verriegelung der Tür in Reihe geschalteten ersten Steuerelement
angesteuert wird, wobei das erste Steuerelement mit Gleichstrom betrieben und in einem
geschlossenen Zustand des Kontaktelements von der Steuereinheit angesteuert wird.
[0028] Ein Verfahren gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zum Betreiben eines Hausgeräts,
insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, mithilfe einer Schaltungsanordnung
ausgelegt. Dabei weist die Schaltungsanordnung ein Schaltnetzteil zum Wandeln einer
Netzspannung eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, sowie eine
Steuereinheit, mittels welcher Prozesse des Hausgeräts gesteuert werden, und welche
mit dem Schaltnetzteil gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgt wird.
Mit dem Versorgungsnetz wird mindestens ein sicherheitskritischer elektrischer Verbraucher
zumindest mittelbar gekoppelt. Dabei wird der mindestens eine sicherheitskritische
elektrische Verbraucher beidseitig jeweils über einen von der Steuereinheit ansteuerbaren
Schalter mit dem Versorgungsnetz gekoppelt, wobei in einem ausgeschalteten Zustand
des Hausgeräts der mindestens eine sicherheitskritische elektrische Verbraucher beidseitig
von dem Versorgungsnetz entkoppelt wird.
[0029] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung gemäß dem ersten, zweiten oder
dritten Aspekt der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnungen
der jeweils anderen Aspekte der Erfindung anzusehen. Entsprechendes gilt auch für
die Schaltungsanordnungen der anderen Aspekte der Erfindung. Vorteilhafte Ausführungen
der Schaltungsanordnungen sind als vorteilhafte Ausführungen der Verfahren anzusehen.
[0030] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
[0031] Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgeräts,
insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, anhand der die jeweiligen
Aspekte der Erfindung erläutert werden.
[0032] Das Hausgerät kann eine Waschmaschine, ein Trockner oder ein Waschtrockner sein.
[0033] Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang 1, welcher über zwei Netzstecker-Pole,
einen Phasenleiter-Pol 2 sowie einen Neutralleiter-Pol 3 an ein Versorgungsnetz angeschlossen
ist. Somit liegt zwischen dem Phasenleiter-Pol 2 und dem Neutralleiter-Pol 3 eine
Netzspannung U
N an, insbesondere 230 V.
[0034] Die Schaltungsanordnung weist einen an dem Eingang 1 angeordneten EMV-Filter auf,
welcher die Aufgabe hat, das Versorgungsnetz gegen Störsignale von Seiten des Hausgeräts
zu schützen. Hierzu umfasst der EMV-Filter zwei Drosseln 4, 5, welche den Phasenleiter-Pol
2 mit einem filterseitigen Phasenleiter-Pol 2a beziehungsweise den Neutralleiter-Pol
3 mit einem filterseitigen Neutralleiter-Pol 3a koppeln. Des Weiteren weist der EMV-Filter
einen den Phasenleiter-Pol 2 mit einem Schutzleiter-Pol 6 koppelnden ersten Y-Kondensator
7 sowie einen den Neutralleiter-Pol 3 mit dem Schutzleiter-Pol 6 koppelnden zweiten
Y-Kondensator 8 auf. Überdies umfasst der EMV-Filter einen parallel zum Eingang 1
geschalteten Kondensator 9 sowie einen parallel dazu geschalteten Ableitwiderstand
10.
[0035] Der Kondensator 9 und der Ableitwiderstand 10 des EMV-Filters sind zwischen einem
schaltungseitigen Phasenleiter-Pol 2' und einem schaltungsseitigen Neutralleiter-Pol
3' geschaltet. Ferner ist der schaltungsseitige Neutralleiter-Pol 3' mit dem filterseitigen
Neutralleiter-Pol 3a über einen elektrischen Schalter 11 gekoppelt. Mittels dieses
Schalters 11 sind der Kondensator 9 und der Ableitwiderstand 10 des EMV-Filters mit
dem Versorgungsnetz koppelbar.
[0036] Die Schaltungsanordnung umfasst eine Pumpe 12 mit einem Pumpenschalter 13, welche
parallel zu dem Kondensator 9 bzw. dem Ableitwiderstand 10 geschaltet sind. Des Weiteren
ist eine Lichtquelle 14 zur Ausleuchtung eines Trommelinnenraums des Hausgeräts mit
einem Lichtschalter 15 ebenfalls parallel zu dem Ableitwiderstand 10 und dem Kondensator
9 geschaltet. Überdies ist eine Heizung 16 mit einem in Reihe dazu geschalteten Heizungsschalter
17 vorgesehen, welche parallel zu dem Kondensator 9 und dem Ableitwiderstand 10 geschaltet
sind. Die Heizung 16 sowie die Pumpe 12 werden vorliegend als sicherheitskritische
elektrische Verbraucher betrachtet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass alle oben
genannten Verbraucher 12, 14, 16 mit den jeweiligen Schaltern 13, 15, 17 derart geschaltet
sind, dass die Verbraucher zweiseitig, einerseits über den elektrischen Schalter 11
und andererseits über den jeweiligen Schalter 13, 15, 17, mit dem Versorgungsnetz
koppelbar sind.
[0037] Die Schaltungsanordnung umfasst ein Schaltnetzteil 18, mittels welchem die Netzspannung
U
N in eine Versorgungsgleichspannung, vorliegend 5 bzw. 9 Volt gewandelt wird. Das Schaltnetzteil
18 weist einen Eingang 19 auf, welcher einerseits mit dem filterseitigen Phasenleiter-Pol
2a über einen Schaltnetzteilschalter 20 und andererseits mit dem filterseitigen Neutralleiter-Pol
3a gekoppelt ist. Der Schaltnetzteilschalter 20 ist dabei in einer Bedienblende des
Hausgeräts angeordnet und kann von einer Bedienperson des Hausgeräts betätigt werden.
[0038] Des Weiteren umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuereinheit 21, insbesondere
einen Mikroprozessor, welche von Seiten des Schaltnetzteils 18 mit der Versorgungsgleichspannung,
vorliegend mit 5 Volt, versorgt wird. Die Steuereinheit 21 ist zum Steuern von Prozessen
des Hausgeräts ausgebildet. Die Steuereinheit 21 weist einen DC-Status-Eingang 22
("Door Closed"), einen DL-Status-Eingang 23 ("Door Locked"), einen Eingang 24 (L-Status-Eingang)
sowie einen On/Off-Status-Eingang 25 auf. Überdies ist die Steuereinheit 21 mit einem
Steueranschluss 26 eines Transistors 27 gekoppelt, wobei der Transistor 27 zwei weitere
Anschlusselektroden 28, 29 aufweist. Wird der Transistor 27 über den Steueranschluss
26 von der Steuereinheit 21 angesteuert, so fließt über die Steuerelektroden 28, 29
Strom. Die Steuerelektrode 28 ist des Weiteren mit einem Steuerelement 30 zur Ansteuerung
des elektrischen Schalters 11 gekoppelt. Werden die Anschlusselektroden 28, 29 des
Transistors 27 kurzgeschlossen, so wird der elektrische Schalter 11 angesteuert. Hierdurch
wird eine Ansteuerung des am Eingang 1 angeordneten elektrischen Schalters 11 von
der Steuereinheit 21 gewährleistet.
[0039] Außerdem ist die Steuereinheit 21 mit einem zweiten Transistor 31 über seinen Steueranschluss
32 gekoppelt. Der zweite Transistor 31 umfasst zwei weitere Anschlusselektroden 33,
34, welche bei einer Ansteuerung des Transistors 31 über den Steueranschluss 32 von
Seiten der Steuereinheit 21 kurzgeschlossen werden. Die eine Anschlusselektrode 33
des zweiten Transistors 31 ist über ein Steuerelement 35 (L-Steuerelement) mit einem
elektrischen DL-Kontaktelement 36 zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts gekoppelt,
wobei das elektrische DL-Kontaktelement 36 andererseits mit der von dem Schaltnetzteil
18 erzeugten Versorgungsgleichspannung, vorliegend 9 Volt, gekoppelt ist. Wird das
DL-Kontaktelement 36 zur Verriegelung der Tür geschlossen und der zweite Transistor
31 angesteuert, so fließt über das Steuerelement 35 sowie die beiden Anschlusselektroden
33, 34 Gleichstrom. Um den verriegelten Zustand der Tür erkennen zu können, ist das
DL-Kontaktelement 36 mit dem DL-Status-Eingang 23 der Steuereinheit 21 über eine DL-Status-Leitung
37 gekoppelt. Wird die Tür verriegelt, so bekommt die Steuereinheit 21 ein Signal,
welches im Hinblick auf die Betriebsstellung des DL-Kontaktelements 36 ausgewertet
wird.
[0040] Die Schaltungsanordnung umfasst ferner ein DC-Kontaktelement 38, welches im geschlossenen
Zustand der Tür geschlossen wird. Das DC-Kontaktelement 38 ist in Reihe mit einem
DL-Steuerelement 39 zur Ansteuerung des DL-Kontaktelements 36, mit einem Schalter
40 sowie mit einem Triac 41 geschaltet. Vorliegend sei angemerkt, dass das DC-Kontaktelement
38, das DL-Steuerelement 39, der Schalter 40 und der Triac 41 parallel zu dem Kondensator
9 und dem Ableitwiderstand 10 geschaltet sind. Außerdem ist der Schalter 40 mit einem
DL-Ausgang 42 der Steuereinheit 21 sowie der Triac 41 über seine Steuerelektrode 41
a mit einem Kontroll-Ausgang 43 der Steuereinheit 21 gekoppelt. Um den geschlossenen
Zustand der Tür erkennen zu können, ist das DC-Kontaktelement 38 mit dem DC-Status-Eingang
22 der Steuereinheit 21 über eine DC-Status-Leitung 44 gekoppelt.
[0041] Die Schaltungsanordnung weist ferner eine Ventileinheit einschließlich eines Ventils
45 und eines Triacs 46 sowie eine Motoreinheit mit einem Motor 47 und einem Triac
48 auf. Der Motor 47 sowie das Ventil 45 werden vorliegend als sicherheitskritische
Verbraucher betrachtet. Sowohl die Motoreinheit als auch die Ventileinheit sind parallel
zueinander und zu dem Kondensator 9 und dem Ableitwiderstand 10 geschaltet, wobei
die beiden Einheiten mit dem schaltungsseitigen Phasenleiter-Pol 2' über einen Schalter
49 (L-Schalter) gekoppelt sind. Der Schalter 49 ist dabei von dem Steuerelement 35
ansteuerbar und kann somit ausschließlich im verriegelten Zustand der Tür angesteuert
werden. Um den geschlossenen Zustand des Schalters 49 zu erkennen, ist dieser mit
dem Eingang 24 der Steuereinheit 21 über eine Leitung 50 (L-Status-Leitung) gekoppelt.
Wird der Schalter 49 geschlossen, so erhält die Steuereinheit 21 ein Signal, welches
im Hinblick auf die Betriebsstellung des Schalters 49 ausgewertete wird.
[0042] An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Schaltungsanordnung außerdem weitere elektrische
Verbraucher, wie eine Heizung 51 und/oder eine Betriebsschaltung 52 für einen UM/AC-Motor
aufweisen kann. Die Heizung 51 kann beispielsweise in einem Waschtrockner eingesetzt
werden.
[0043] Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung näher erläutert. Wird
der Schaltnetzteilschalter 20 von einer Bedienperson geschlossen, so liegt an dem
Eingang 19 des Schaltnetzteils 18 die Netzspannung U
N an. Anschließend wird die Steuereinheit 21 mit der Versorgungsgleichspannung, vorliegend
5 Volt, versorgt. Die Steuereinheit 21 kann nun den Transistor 27 über den Steueranschluss
26 ansteuern, so dass der elektrische Schalter 11 mittels des Steuerelements 30 geschlossen
wird. Der elektrische Schalter 11 ist mit dem zugehörigen Steuerelement 30 vorliegend
als ein Relais ausgebildet.
[0044] Nun ist es möglich, die elektrischen Verbraucher, die Pumpe 12, die Lichtquelle 14
sowie die Heizung 16 bedarfsabhängig entsprechend über eine Ansteuerung des Pumpenschalters
13, des Lichtschalters 15 bzw. des Heizungsschalters 17 einzuschalten. So kann beispielsweise
der Trommelinnenraum des Hausgeräts ausgeleuchtet werden. Wird die Tür geschlossen,
so schließt das DC-Kontaktelement 38, was von der Steuereinheit 21 über die DC-Status-Leitung
44 erkannt wird. Über den Ausgang 42 der Steuereinheit 21 wird anschließend der Schalter
40 geschlossen und der Triac 41 über seinen Steueranschluss 41a angesteuert. Somit
wird das DL-Kontaktelement 36 zur Verriegelung der Tür über das zugehörige DL-Steuerelement
39 geschlossen. Das DL-Kontaktelement 36 mit dem DL-Steuerelement 39 sind vorliegend
als ein bistabiles Relais ausgebildet. Wird das DL-Steuerelement 39 über den Triac
41 mit einem Stromimpuls beaufschlagt, so wird das DL-Kontaktelement 36 geschlossen.
Nun erhält die Steuereinheit 21 an dem DL-Status-Eingang 23 über die DL-Status-Leitung
37 ein Signal, welches auf die geschlossene Stellung des DL-Kontaktelements 36 hindeutet.
[0045] Um einen Prozess des Hausgeräts zu starten, beispielsweise die Motoreinheit, bzw.
die Ventileinheit ansteuern zu können, wird nun der zweite Transistor 31 über seinen
Steueranschluss 32 von der Steuereinheit 21 angesteuert. Somit fließt über die Anschlusselektroden
33, 34 sowie über das Steuerelement 35 und das DL-Kontaktelement 36 zur Verriegelung
der Tür Gleichstrom. Der Schalter 49 wird somit geschlossen, wobei die Steuereinheit
21 anschließend über den Eingang 24 und über die zugehörige Leitung 50 ein Signal
bekommt, welches im Hinblick auf den Betriebszustand des Schalters 49 ausgewertet
wird. Ist der Schalter 49 geschlossen, so wird die Möglichkeit eingeräumt, den Motor
47 über den Triac 48 bzw. das Ventil 45 über den zugehörigen Triac 46 anzutreiben.
[0046] Wird der Prozess beendet, wird der elektrische Schalter 11 sowie der Schalter 49
geöffnet und alle elektrischen Verbraucher beidseitig vom Versorgungsnetz abgetrennt.
[0047] Da der Ableitwiderstand 10 im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts mittels des
elektrischen Schalters 11 von dem Versorgungsnetz entkoppelt ist, zeichnet sich die
vorliegende Schaltungsanordnung mit 0 Watt Leistungsaufnahme im ausgeschalteten Zustand
aus. Dies wird dadurch erreicht, dass die Netztrennung des Hausgeräts nicht mit einem
mechanischen Netzschalter in der Bedienblende sondern über den elektrischen Schalter
11 örtlich dicht bei dem EMV-Filter erfolgt. Somit kann der Kondensator 9 und der
Ableitwiderstand 10 hinter der Netztrennung platziert werden, ohne die Wirkung des
EMV-Filters unzulässig zu verschlechtern.
[0048] Darüber hinaus werden alle kritischen Komponenten im ausgeschalteten Zustand des
Hausgeräts beidseitig vom Versorgungsnetz getrennt. Hierdurch wird gewährleistet,
dass keiner der sicherheitsrelevanten Verbraucher im Falle eines Kurzschlusses gegen
Erde ungewollt eingeschaltet wird. Mit der Anordnung der einzelnen Verbraucher hinter
dem elektrischen Schalter 11 einerseits und der Nutzung der jeweiligen Schaltung zur
Netztrennung andererseits, ist sichergestellt, dass alle elektrischen Verbraucher
im ausgeschalteten Zustand immer zweipolig vom Versorgungsnetz getrennt bleiben.
[0049] Durch die zweistufige Stormversorgung können die sicherheitsrelevanten Komponenten
nur bei Bedarf versorgt werden. Mit der Einführung des elektrischen Schalters 11 wird
sichergestellt, dass auch bei verriegelter Tür die Versorgung z. B. des Motors erst
bei Bedarf zugeschaltet wird. Überdies kann die Versorgung erst erfolgen, wenn die
Tür verriegelt ist.
[0050] Mit der oben dargestellten Schaltungsanordnung wird eine optimierte Stromführung
angeschlossener Leistungskomponenten erreicht. So werden Maschinenströme nicht über
die Bedienblende geführt, was durch die Verlegung des Schaltnetzteilschalters 20 direkt
zum Netzeingang des Hausgeräts gewährleistet wird. Somit ist es auch möglich, den
maschinenstromführenden Kabelbaum zu minimieren, entsprechend Kosten und EMV-Störungen
zu reduzieren.
[0051] Überdies wird mit der Schaltungsanordnung erreicht, dass der Motorstrom nicht über
den Türverschluss geführt wird. Mit der indirekten Nutzung des DL-Kontaktelements
36 zur Steuerung des Schalters 49 ist es möglich, einerseits den Motorkabelbaum und
andererseits den Türverschluss zu optimieren, ohne Einschränkungen der Sicherheit
treffen zu müssen.
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts
zur Pflege von Wäschestücken, mit einem Schaltnetzteil (18) zum Wandeln einer Netzspannung
(UN) eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, mit einer Steuereinheit
(21) zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts, welche mit dem Schaltnetzteil (18)
gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgbar ist, und mit einem elektrischen
Kontaktelement (36) zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts, wobei ein sicherheitskritischer
elektrischer Verbraucher (45, 47) zum Ausführen eines Prozesses des Hausgeräts mit
dem Versorgungsnetz über einen elektrischen Schalter (49) koppelbar ist, welcher von
einem mit dem elektrischen Kontaktelement (36) zur Verriegelung der Tür in Reihe geschalteten
ersten Steuerelement (35) ansteuerbar ist, wobei das erste Steuerelement (35) zum
Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt und in einem geschlossenen Zustand des Kontaktelements
(36) von der Steuereinheit (21) ansteuerbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Steuerelement (31), insbesondere ein FET, vorgesehen ist, dessen Steueranschluss
(32) mit der Steuereinheit (21) verbunden ist, über welchen der Stromfluss zu dem
ersten Steuerelement (35) steuerbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (36) zur Verriegelung der Tür über ein drittes Steuerelement (39)
ansteuerbar ist, welches im geschlossenen Zustand der Tür von der Steuereinheit (21)
ansteuerbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sicherheitskritische elektrische Verbraucher ein Motor und/oder ein Ventil (45)
und/oder eine Heizung (16) und/oder eine Pumpe (12) ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sicherheitskritische elektrische Verbraucher (12, 16, 45, 47)
beidseitig jeweils über einen von der Steuereinheit (21) ansteuerbaren Schalter (11,
13, 17, 49) mit dem Versorgungsnetz koppelbar ist, wobei in einem ausgeschalteten
Zustand des Hausgeräts der mindestens eine sicherheitskritische elektrische Verbraucher
(12, 16, 45, 47) beidseitig von dem Versorgungsnetz entkoppelt ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein EMV-Filter zum Schutz des Versorgungsnetzes gegen Störsignale von Seiten des
Hausgeräts enthalten ist, welcher einen zwischen einem Phasenleiter-Pol (2) und einem
Neutralleiter-Pol (3) des Versorgungsnetzes geschalteten Kondensator (9) und einen
parallel dazu geschalteten Ableitwiderstand (10) aufweist, wobei der Kondensator (9)
und der Ableitwiderstand (10) mit dem Neutralleiter-Pol (3) über einen von der Steuereinheit
(21) ansteuerbaren Schalter (11) koppelbar sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzteil (18) einerseits direkt mit dem Neutralleiter-Pol (3, 3a) und andererseits
mit dem Phasenleiter-Pol (2, 2a) über einen Schaltnetzteilschalter (20) koppelbar
ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (11) im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts in seiner offenen Schaltstellung
verbleibt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (12) mit einem in Reihe dazu geschalteten Pumpenschalter (13) parallel
zu dem Kondensator (9) und dem Ableitwiderstand (10) geschaltet sind, wobei die Pumpe
(12) mittels des Pumpenschalters (13) mit dem Phasenleiter-Pol (2) des Versorgungsnetzes
koppelbar ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (14) zur Ausleuchtung eines Trommelinnenraums mit einem in Reihe
dazu geschalteten Lichtschalter (15) parallel zu dem Kondensator (9) und dem Ableitwiderstand
(10) geschaltet sind, wobei die Lichtquelle (14) mittels des Lichtschalters (15) mit
dem Phasenleiter-Pol (2) des Versorgungsnetzes koppelbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizung (16) mit einem in Reihe dazu geschalteten Heizungsschalter (17) parallel
zu dem Kondensator (9) und dem Ableitwiderstand (10) geschaltet sind, wobei die Heizung
(16) mittels des Heizungsschalters (17) mit dem Phasenleiter-Pol (2) des Versorgungsnetzes
koppelbar ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinheit mit einem Ventil (45) und einem Triac (46) zur Steuerung des Ventils
(45) parallel zu dem Kondensator (9) und dem Ableitwiderstand (10) geschaltet ist,
welche mit dem Phasenleiter-Pol (2) über einen Schalter (49) koppelbar ist.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motoreinheit mit einem Motor (47) und einem Triac (48) zur Steuerung des Motors
(47) parallel zu dem Kondensator (9) und dem Ableitwiderstand (10) geschaltet ist,
welche mit dem Phasenleiter-Pol (2) über einen Schalter (49) koppelbar ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenleiter-Pol (2) und der Neutralleiter-Pol (1) vertauscht sind.
15. Verfahren zum Betreiben eines Hausgeräts, insbesondere eines Hausgeräts zur Pflege
von Wäschestücken, welches mithilfe einer Schaltungsanordnung betrieben wird, wobei
die Schaltungsanordnung ein Schaltnetzteil (18) zum Wandeln einer Netzspannung (UN) eines Versorgungsnetzes in eine Versorgungsgleichspannung, sowie eine Steuereinheit
(21) zum Steuern von Prozessen des Hausgeräts umfasst, welche mit dem Schaltnetzteil
(18) gekoppelt und mit der Versorgungsgleichspannung versorgt wird, und bei welchem
ein elektrisches Kontaktelement (36) zur Verriegelung einer Tür des Hausgeräts vorgesehen
ist, wobei ein sicherheitskritischer elektrischer Verbraucher (45, 47) zum Ausführen
eines Prozesses des Hausgeräts mit dem Versorgungsnetz über einen elektrischen Schalter
(49) gekoppelt wird, welcher von einem mit dem elektrischen Kontaktelement (36) zur
Verriegelung der Tür in Reihe geschalteten ersten Steuerelement (35) angesteuert wird,
wobei das erste Steuerelement (35) mit Gleichstrom betrieben und in einem geschlossenen
Zustand des Kontaktelements (36) von der Steuereinheit (21) angesteuert wird.