SCHALTANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES GENAUEN SCHALTZEITPUNKTES EINES ELEKTROMECHANISCHEN RELAIS

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung, umfassend: ein elektromechanisches Relais, das eine Relaisspule und einen Relaisschalter aufweist; eine Schalteinrichtung; eine mit der Relaisspule verbundene Spannungsquelle, die zur Ansteuerung der Relaisspule mittels der Schalteinrichtung und einer durch die Spannungsquelle bereitgestellten Spannung eingerichtet ist; eine mit der Relaisspule verbundene Erfassungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen an dem elektromechanischen Relais anliegenden elektrischen Signalverlauf zu erfassen; eine mit der Erfassungseinrichtung und der Schalteinrichtung verbundene Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, zu einem Ansteuerzeitpunkt ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule an die Schalteinrichtung zu senden und den von der Erfassungseinrichtung erfassten elektrischen Signalverlauf zu empfangen und zu speichern; wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, einen empfangenen und/oder einen gespeicherten elektrischen Signalverlauf zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird, zu nutzen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Bestimmung des genauen Schaltzeitpunks eines elektromechanischen Relais, das eine Relaisspule und einen Relaisschalter aufweist, eine Steckdose mit einer solchen Schaltanordnung und ein Verfahren zur Bestimmung desselben.

[0002] Ein elektromechanisches Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigbarer Schalter mit zwei oder auch mehr Schaltstellungen, der über einen Steuerstromkreis aktiviert wird und einen oder mehrere weitere Stromkreise schalten kann. Elektromechanische Relais sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Bauformen bekannt. In vielen dieser Bauformen weisen elektromechanische Relais eine Relaisspule und einen Relaisschalter auf. Wird ein Strom an die Relaisspule angelegt, erzeugt dieser einen magnetischen Fluss. Der Relaisschalter ist beweglich im Relais angeordnet und wird von dem magnetischen Fluss so bewegt, dass ein Schaltvorgang ausgelöst wird, also elektrische Kontakte geöffnet oder geschlossen werden. Der Ansteuerzeitpunkt, zu dem ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule gesendet wird, und der Schaltzeitpunkt, an dem der Schaltvorgang der elektrischen Kontakte beendet ist, fallen nicht aufeinander. Die Schaltdauer, also die Zeitdifferenz zwischen dem Ansteuerzeitpunkt und dem Schaltzeitpunkt, wird unter anderem durch die Bauart, die Relaistemperatur und Alterungsprozesse beeinflusst. Ferner können Herstellungstoleranzen unterschiedliche Schaltdauern zwischen baugleichen Relais hervorrufen.

[0003] In einer Reihe von Anwendungen sind elektromechanische Relais von elektronischen Schaltern, die mit Transistoren arbeiten, abgelöst worden. Elektronische Schalter sind typischerweise kleiner und haben geringere Schaltzeiten als Relais. Einige Anwendungen erfordern aber weiterhin den Einsatz von elektromechanischen Relais und erlauben den Einsatz von elektronischen Schaltern aus unterschiedlichen Gründen nicht. Bei anderen Anwendungen ist der Einsatz von elektronischen Schaltern auf Basis von Transistoren mit Nachteilen verbunden. Vorteile von elektromechanischen Relais sind beispielsweise ein hoher Isolationswiderstand und eine hohe Sperrspannung durch galvanische Trennung.

[0004] Elektromechanische Relais haben außerdem eine hohe Einschaltleistung und eine hohe Überlastbarkeit. Ferner ist der Schaltzustand von elektromechanischen Relais mit bloßem Auge erkennbar.

[0005] Für einige Anwendungen, bei denen elektromechanische Relais eingesetzt werden können oder müssen, ist es wiederum vorteilhaft, den Schaltzeitpunkt des Relais genau vorhersagen zu können. Kann der Schaltzeitpunkt eines Relais genau vorhergesagt und angesteuert werden, ließe sich beispielsweise eine vom Relais geschaltete Wechselspannung oder ein vom Relais geschalteter Wechselstrom im Nulldurchgang, also spannungsfrei bzw. stromfrei schalten. Hierdurch können Schwankungen der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms während des Schaltvorgangs verringert werden. Dies ermöglicht wiederum, unter anderem, Korrosionseffekte der Schaltkontakte zu reduzieren und dadurch die Lebensdauer des Relais zu erhöhen.

[0006] Eine Möglichkeit, den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais genau zu bestimmen, basiert darauf, die Schaltdauer des elektromechanischen Relais zu ermitteln und den Ansteuerzeitpunkt um die bestimmte Schaltdauer vorzuverlegen. Da einige der Faktoren, die einen Einfluss auf die Schaltdauer des Relais haben, aber zeitlichen Schwankungen unterliegen, reicht es beispielsweise nicht aus, die Schaltdauer des elektromechanischen Relais einmalig zu bestimmen und den Ansteuerzeitpunkt jedes Schaltvorgangs um diesen einmalig bestimmten Wert vorzuverlegen. Hierbei blieben zeitliche Änderungen der Schaltdauer unberücksichtigt, wodurch die Einsatzmöglichkeiten einer solchen Vorgehensweise beschränkt blieben.

[0007] Ist die Schaltdauer dagegen von jedem Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais bekannt, so kann, neben der Erhöhung der Lebensdauer des elektromechanischen Relais, auch ein Fehlverhalten des elektromechanischen Relais erkannt werden, beispielsweise ein "kleben bleiben" (nicht öffnen) oder ein verzögertes Öffnen des Relaisschalters. Ein "kleben bleiben" kann beispielsweise durch einen Spannungsüberschlag beim Öffnen des Relaisschalters hervorgerufen werden, durch den die Kontakte mit einander verschweißt werden. Aber auch äußere Einflüsse wie beispielsweise adhäsive Substanzen können ein "kleben bleiben" des Relaisschalters verursachen.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Schaltzeitpunkt eines elektromechanischen Relais genau zu bestimmen.

[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt somit außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Fehlfunktion eines elektromechanischen Relais zuverlässig zu detektieren.

[0010] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst, durch eine Schaltanordnung, umfassend: ein elektromechanisches Relais, das eine Relaisspule und einen Relaisschalter aufweist; eine Schalteinrichtung; eine mit der Relaisspule verbundene Spannungsquelle, die zur Ansteuerung der Relaisspule mittels der Schalteinrichtung und einer durch die Spannungsquelle bereitgestellten Spannung eingerichtet ist; eine mit der Relaisspule verbundene Erfassungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen an dem elektromechanischen Relais anliegenden elektrischen Signalverlauf zu erfassen; eine mit der Erfassungseinrichtung und der Schalteinrichtung verbundene Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, zu einem Ansteuerzeitpunkt ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule an die Schalteinrichtung zu senden und den von der Erfassungseinrichtung erfassten elektrischen Signalverlauf zu empfangen und zu speichern; wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, einen empfangenen und/oder einen gespeicherten elektrischen Signalverlauf zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird, zu nutzen.

[0011] Als Relaisspule wird ein Bauelement verstanden, das geeignet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen oder zu detektieren. Die Relaisspule kann eine Wicklung eines Stromleiters aus Draht, Kupferlackdraht, versilbertem Kupferdraht und/oder Hochfrequenzlitze aufweisen. Die Wicklung kann beispielsweise auf einem Spulenkörper gewickelt sein. Der Spulenkörper kann insbesondere ein weichmagnetisches Material umfassen.

[0012] Der an dem elektromechanischen Relais anliegende elektrische Signalverlauf kann beispielsweise ein durch das elektromechanische Relais fließender Verlauf eines elektrischen Stroms, der Verlauf einer an dem elektromechanischen Relais anliegenden elektrischen Spannung oder der Verlauf einer anderen mit dem elektromechanischen Relais in Verbindung stehenden elektrischen Größe sein.

[0013] Weiterhin werden die Aufgaben gelöst, durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts eines mit einer Spannungsquelle und einer Schalteinrichtung verbundenen elektromechanischen Relais, das eine Relaisspule und einen Relaisschalter aufweist und mit einer Erfassungseinrichtung verbunden ist, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Spannungsversorgung; Senden eines Schaltsignals zur Ansteuerung der Relaisspule an die Schalteinrichtung zu einem Ansteuerzeitpunkt; Erfassen eines an dem elektromechanischen Relais anliegenden Signalverlaufs mittels der Erfassungseinrichtung; Empfangen des elektrischen Signalverlaufs an einer Steuereinrichtung; Speichern des elektrischen Signalverlaufs; Ermitteln eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird, durch Nutzen eines empfangenen und/oder eines gespeicherten elektrischen Signalverlaufs.

[0014] Bei der Schaltanordnung kann vorgesehen sein, dass der an dem elektromechanischen Relais anliegende elektrische Signalverlauf ein durch das elektromechanische Relais fließender Stromverlauf ist; der durch das elektromechanische Relais fließende Stromverlauf ein durch die Relaisspule fließender Stromverlauf ist; und die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, den Schaltzeitpunkt aus einem lokalen Extremum des empfangenen und/oder gespeicherten Stromverlaufs zu ermitteln.

[0015] In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der Schaltanordnung nach Anspruch 1 die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, den zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkt zu speichern und einen neuen Ansteuerzeitpunkt aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt zu bestimmen.

[0016] Bei der Schaltanordnung nach Anspruch 1 kann alternativ zu den beiden letztgenannten besonderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Relaisschalter einen Wechselschalter mit ein oder mehreren Wechselkontakten umfasst; der an dem elektromechanischen Relais anliegende Signalverlauf ein an einem der ein oder mehreren Wechselkontakte anliegender Spannungsverlauf ist; und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Schaltzeitpunkt als einen Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs zu ermitteln.

[0017] Der Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs kann beispielsweise ein digitaler Pegelwechsel sein. Vorteilhafterweise umfasst die Schaltanordnung ferner einen Wechselstromkreis, der eine Wechselspannungsquelle und eine Last aufweist, wobei der Relaisschalter zum Schalten des Wechselstromkreises eingerichtet ist.

[0018] Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet, einen Spannungsverlauf und/oder einen Stromverlauf des Wechselstromkreises zu bestimmen und den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen.

[0019] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens einen Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen; und den Ansteuerzeitpunkt auf einen Wert festzusetzen, durch den der Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais mit einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs zusammenfällt.

[0020] Zudem kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller aufweist.

[0021] In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das elektromechanische Relais eine Schaltzeit zwischen 1 ms und 50 ms aufweist.

[0022] Vorteilhafterweise umfasst die Schaltanordnung ferner eine Temperaturmessvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine aktuelle Temperatur zu messen und an die Steuereinrichtung zu senden, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die gemessene Temperatur zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird, zu nutzen.

[0023] Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine Lookup-Tabelle mit zeitlichen Korrekturwerten aufweist, und die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die Lookup-Tabelle zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird, zu nutzen.

[0024] Weiterhin liefert die Erfindung eine Steckdose umfassend eine Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

[0025] Zudem kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass der an dem elektromechanischen Relais anliegende elektrische Signalverlauf ein durch die Relaisspule fließender Stromverlauf ist; wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Ermitteln eines lokalen Extremums des empfangenen und/oder des gespeicherten Stromverlaufs.

[0026] Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Speichern des zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkts; und Bestimmen eines neuen Ansteuerzeitpunkts aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt, und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt.

[0027] Alternativ zu den beiden letztgenannten besonderen Ausführungsformen der Erfindung kann bei dem Verfahren nach Anspruch 13 vorgesehen sein, dass der Relaisschalter einen Wechselschalter mit ein oder mehreren Wechselkontakten umfasst; und der an dem elektromechanischen Relais anliegende elektrische Signalverlauf ein an einem der ein oder mehreren Wechselkontakte anliegender Spannungsverlauf ist; und das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Ermitteln des Schaltzeitpunkts als einen Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs mittels der Steuereinrichtung.

[0028] Vorteilhafterweise umfasst die Schalteinrichtung ferner einen Wechselstromkreis, der eine Wechselspannungsquelle und eine Last aufweist; wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Schalten des Wechselstromkreises mit dem Relaisschalter.

[0029] In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Bestimmen eines Spannungsverlaufs des Wechselstromkreises; und Bestimmen des Schaltzeitpunkts des elektromechanischen Relais in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Spannungsverlaufs des Wechselstromkreises.

[0030] Günstigerweise umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Bestimmen von mindestens einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises; und Festsetzen des Ansteuerzeitpunkts auf einen Wert, durch den der Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais mit einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zusammenfällt.

[0031] Vorteilhafterweise ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass das elektromechanische Relais eine Schaltzeit zwischen 1 ms und 50 ms aufweist.

[0032] Zudem kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Messen einer aktuellen Temperatur mittels einer Temperaturmessvorrichtung; Senden der gemessenen aktuellen Temperatur an die Steuereinrichtung; und Ermitteln eines Schaltzeitpunktes mittels der gemessenen aktuellen Temperatur.

[0033] Schließlich kann das Verfahren ferner den Schritt umfassen: Nutzen einer Lookup-Tabelle zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter geschaltet wird.

[0034] Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass eine einfache Messung eines durch ein elektromechanisches Relais fließenden elektrischen Signals ermöglicht, den genauen Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais zu bestimmen, eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom spannungsfrei zu schalten, die Lebensdauer des elektromechanischen Relais zu erhöhen und eine Fehlfunktion des elektromechanischen Relais frühzeitig zu detektieren.

[0035] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der schematischen Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Dabei zeigt/zeigen:

Figur 1

eine Schaltskizze einer Schaltanordnung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2

eine exemplarische Darstellung des an der Erfassungsvorrichtung der Schaltanordnung gemäß Figur 1 gemessenen Stroms über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Relaisschalter geschlossen wird;

Figur 3

eine exemplarische Darstellung des an der Erfassungsvorrichtung der Schaltanordnung gemäß Figur 1 gemessenen Stroms über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Relaisschalter geöffnet wird;

Figur 4

eine Schaltskizze einer Schaltanordnung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5

eine exemplarische Darstellung der am Eingang der Steuereinrichtung der Schaltanordnung gemäß Figur 4 anliegenden Spannung über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Wechselschalter von einer zweiten Position zu einer ersten Position geschaltet wird;

Figur 6

eine exemplarische Darstellung der am Eingang der Steuereinrichtung der Schaltanordnung gemäß Figur 4 anliegenden Spannung über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Wechselschalter von der ersten Position zur zweiten Position geschaltet wird.

[0036] Figur 1 zeigt eine Schaltskizze einer Schaltanordnung 10 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltanordnung weist ein elektromechanisches Relais 12 auf. Das elektromechanische Relais 12 weist eine Relaisspule 14 und einen Relaisschalter 16 auf. Die Relaisspule 14 ist über eine Schalteinrichtung 18 mit einer Spannungsquelle 20 verbunden. Die Schalteinrichtung 18 kann in einen offenen und einen geschlossenen Zustand geschaltet werden. Bei geschlossener Schalteinrichtung 18 wird die Relaisspule 14 über die Spannungsquelle 20 mit Strom versorgt. Bei offener Schalteinrichtung 18 ist die Stromversorgung der Relaisspule 14 unterbrochen. Die Relaisspule 14 ist ferner mit einer Erfassungseinrichtung 22 verbunden, die dazu eingerichtet ist, einen an dem elektromechanischen Relais fließenden elektrischen Signalverlauf zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 22 kann beispielsweise eine digitale Erfassungseinrichtung und/oder eine analoge Erfassungseinrichtung umfassen. Mit der Erfassungseinrichtung 22 und der Schalteinrichtung 18 ist eine Steuereinrichtung 24 signaltechnisch und/oder steuertechnisch verbunden. Die Erfassungseinrichtung 22 kann beispielsweise als eine Stromerfassungseinrichtung oder eine Spannungserfassungseinrichtung ausgestaltet sein, die dazu eingerichtet ist, einen am elektromechanischen Relais anliegenden Strom, bzw. eine am elektromechanischen Relais 12 anliegende Spannung zu erfassen. In der in Figur 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsform ist die Erfassungsvorrichtung 22 als eine Stromerfassungsvorrichtung ausgestaltet, die dazu eingerichtet ist, einen durch die Relaisspule 14 fließenden Spulenstrom, zur Ermittlung des Stromverlaufs, zu erfassen.

[0037] Die Steuereinrichtung 24 kann beispielsweise einen Mikrocontroller aufweisen, der insbesondere Arbeits- und Programmspeicher, LCD-Controller und/oder Schnittstellen, beispielsweise USB-Schnittstellen, Serielle- oder Ethernet-Schnittstellen aufweisen kann. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 24 ein Mikrocontroller ist. Die Steuereinrichtung 24 ist dazu eingerichtet, zu einem Ansteuerzeitpunkt ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule 14 an die Schalteinrichtung 18 zu senden. Durch das Schaltsignal kann die Schalteinrichtung 18 geöffnet und/oder geschlossen werden.

[0038] In der in Figur 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet, den von der Erfassungseinrichtung 22 erfassten Stromverlauf zu empfangen und zu speichern. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet, einen empfangenen und/oder einen gespeicherten Spulenstromverlauf zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter 16 geschaltet wird, zu nutzen. Hierzu kann die Steuereinrichtung 24 ein lokales Extremum des Spulenstromverlaufs ermitteln. Optional kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, den empfangenen und/oder gespeicherten Spulenstromverlauf anzunähern, beispielsweise durch ein Polynom. Der Zeitpunkt an dem der Stromverlauf ein lokales Extremum, also ein lokales Minimum oder ein lokales Maximum, erreicht, entspricht dem Schaltzeitpunkt. Ein auf diese Weise ermittelter Schaltzeitpunkt kann abhängig von der Bauart des elektromechanischen Relais um einen Faktor 100 bis 1000, oder mehr genauer sein, als wenn der Ansteuerzeitpunkt mit dem Schaltzeitpunkt gleichgesetzt wird.

[0039] Die Steuereinrichtung 24 kann ferner dazu eingerichtet sein, aus der Differenz zwischen dem Ansteuerzeitpunkt und dem ermittelten Schaltzeitpunkt eine Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 zu ermitteln. Ein geplanter Schaltzeitpunkt kann genau festgelegt werden, indem die ermittelte Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 von dem geplanten Schaltzeitpunkt abgezogen wird. Wird ein neuer Ansteuerzeitpunkt auf einen durch die Differenz zwischen dem geplanten Schaltzeitpunkt und der Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 ermittelten Zeitpunkt festgelegt, findet der Schaltzeitpunkt auch am geplanten Schaltzeitpunkt statt.

[0040] Die Schaltanordnung 10 weist ferner einen Wechselstromkreis 26 auf. Der Wechselstromkreis 26 weist eine Wechselspannungsquelle 28 und eine Last 30 auf. Der Relaisschalter 16 ist dazu eingerichtet, den Wechselstromkreis 26 zu schalten.

[0041] Optional kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 24 ferner dazu eingerichtet ist, den Spannungsverlauf des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen. Der Spannungsverlauf des Wechselstromkreises 26 kann beispielsweise über eine mit dem Wechselstromkreis 26 in Verbindung stehende Spannungsmessvorrichtung (hier nicht gezeigt) bestimmt werden. Hierbei kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais 12 in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Spannungsverlaufs des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen.

[0042] Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, den Stromverlauf des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen. Der Stromverlauf kann beispielsweise über eine mit dem Wechselstromkreis 26 in Verbindung stehende Strommessvorrichtung (hier ebenfalls nicht gezeigt) bestimmt werden. Hierbei kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais 12 in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Stromverlaufs des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen.

[0043] Bei Kenntnis der Schaltdauer und des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs kann der Ansteuerzeitpunkt so festgelegt werden, dass das elektromechanische Relais 12 zu einem genauen Zeitpunkt, beispielsweise im Nulldurchgang der am Wechselstromkreis 26 anliegenden Wechselspannung und/oder im Nulldurchgang des am Wechselstromkreis 26 anliegenden Wechselstroms geschaltet wird. Hierzu kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, mindestens einen Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen und den Ansteuerzeitpunkt auf einen Wert festzusetzen, durch den der Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais 12 mit einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises 26 zusammenfällt. Der Spannungsverlaufs und/oder der Stromverlauf kann durch eine explizite Messung des Stromverlaufs und/oder des Spannungsverlaufs des Wechselstromkreises 26 bestimmt werden, oder durch einen dedizierten Chip (nicht gezeigt), der ein Interrupt-Signal jeweils im Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechsel stromkreises 26 an die Steuereinrichtung sendet. Der Ansteuerzeitpunkt ergibt sich aus der Differenz zwischen dem geplanten Schaltzeitpunkt und der Schaltdauer. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet sein, auch die Frequenz der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms des Wechselstromkreises 26 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Frequenz der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms des Wechselstromkreises 26 auch separat davon in der Steuereinrichtung 24 gespeichert sein.

[0044] Die Schaltanordnung 10 kann ferner eine Temperaturmessvorrichtung (hier nicht gezeigt) aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine aktuelle Temperatur eines Teils der Schaltanordnung und/oder des elektromechanischen Relais 12 zu messen. Die Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 kann mittels der Temperaturmessvorrichtung in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur bestimmt werden. Die Temperaturabhängigkeit der Schaltdauer kann ferner von der Steuereinrichtung 24 gespeichert werden. Die Temperaturabhängigkeit der Schaltdauer kann beispielsweise in Form einer Lookup-Tabelle gespeichert werden. Soll nun ein genauer Schaltzeitpunkt bestimmt werden, ermittelt die Steuereinrichtung 24 zunächst die aktuelle Temperatur und wählt anschließend die zur aktuellen Temperatur zugehörige Schaltdauer aus der Lookup-Tabelle aus. Der genaue Ansteuerzeitpunkt wird aus dem geplanten genauen Schaltzeitpunkt und mittels der zur gemessenen Temperatur zugehörigen Schaltdauer ermittelt. Hierdurch können temperaturabhängige Schwankungen der Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 ausgeglichen werden. Die Genauigkeit der Bestimmung des Schaltzeitpunkts wird relativ zum temperaturunabhängigen Verfahren weiter erhöht.

[0045] Figur 2 zeigt eine exemplarische Darstellung des an der Erfassungseinrichtung 22 der Schaltanordnung gemäß Figur 1 gemessenen Stroms über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Relaisschalter 16 geschlossen wird. Der Stromverlauf ist der eines elektromechanischen Relais 12, bei dem sich der Relaisschalter 16 in einem normalerweise offenen Zustand befindet, also beispielsweise ein Rückstellmechanismus (nicht gezeigt) den Relaisschalter 16 öffnet, wenn keine äußere Kraft auf den Relaisschalter 16 einwirkt. Ein solcher Rückstellmechanismus kann beispielsweise ein Federmechanismus sein. In dem in Figur 2 dargestellten Diagramm ist der durch die Relaisspule fließende Strom I gegenüber der Zeit t aufgetragen, wie er beispielsweise von der Erfassungseinrichtung 22 der in Figur 1 gezeigten Schaltanordnung 10 detektiert werden kann.

[0046] Zu einem Zeitpunkt t = 0 sind der Relaisschalter 16 und die Schalteinrichtung 18 geöffnet und es fließt kein Strom durch die Relaisspule 14 und die Erfassungseinrichtung 22.

[0047] Zu einem Ansteuerzeitpunkt t₁ wird ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung 18 gesendet, wodurch die Schalteinrichtung 18 geschlossen wird und der durch die Relaisspule 14 fließende Strom I ansteigt. Mit dem Strom I steigt auch die Stärke des Magnetfelds der Relaisspule 14 an.

[0048] Zu einem Bewegungseinsetzzeitpunkt t₂ hat das Magnetfeld der Relaisspule 14 eine Feldstärke erreicht, an dem eine Bewegung des Relaisschalters 16 einsetzt.

[0049] Zu einem Schaltzeitpunkt t₃ ist der Relaisschalter 16 vollständig geschlossen. Der Strom I nimmt ab diesem Zeitpunkt wieder zu, bis ein Maximalstrom I_max erreicht ist. Die Schaltdauer T_a zum Schließen des elektromechanischen Relais 12 lässt sich über T_a = t₃-t₁ bestimmen.

[0050] Figur 3 zeigt eine exemplarische Darstellung des an der Erfassungseinrichtung 22 der Schaltanordnung gemäß Figur 1 gemessenen Stroms über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Relaisschalter 16 geöffnet wird. Auch hier befindet sich der Relaisschalter 16 des elektromechanischen Relais 12 in einem normalerweise offenen Zustand. Das elektromechanische Relais 12 kann also eine Rückstellvorrichtung aufweisen, der den Relaisschalter 16 öffnet, wenn keine äußere Kraft auf den Relaisschalter 16 einwirkt. Die Schalteinrichtung 18 und der Relaisschalter 16 sind zu einem Zeitpunkt t = 0 geschlossen. Der durch die Relaisspule 14 fließende Strom I ist zum Zeitpunkt t = 0 maximal (I = I_max).

[0051] Zu einem Ansteuerzeitpunkt t₄ wird ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung 18 gesendet, wodurch die Schalteinrichtung 18 geöffnet wird und der durch die Relaisspule 14 fließende Strom I absinkt. Mit dem Strom I sinkt auch die Stärke des Magnetfelds der Relaisspule 14 ab.

[0052] Zu einem Zeitpunkt t₅ ist das Magnetfeld der Relaisspule 14 auf eine Feldstärke abgesunken, an dem beispielsweise eine Rückstellvorrichtung eine Bewegung des Relaisschalters 16 auslöst. Die beispielsweise durch die Rückstellvorrichtung ausgelöste Bewegung induziert einen Strom in der Relaisspule 14, was als Anstieg im Stromverlauf erkennbar ist.

[0053] Zu einem Schaltzeitpunkt t₆ ist der Relaisschalter 16 vollständig geöffnet. Der Strom I nimmt ab dem Schaltzeitpunkt t₆ wieder ab, bis er auf I = 0 abgesunken ist. Der elektrische Kontakt des Relaisschalters 16 wird aber schon zu Beginn des Bewegungsvorgangs unterbrochen, nicht erst wenn der Bewegungsvorgang abgeschlossen ist. Die Schaltdauer T_b zum Öffnen des elektromechanischen Relais 12 lässt sich daher über T_b = t₅-t₄ bestimmen.

[0054] Die Schaltdauern T_a und T_b zum Schließen bzw. Öffnen des elektromechanischen Relais 12 sind grundsätzlich unterschiedlich voneinander. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann in einer besonderen Ausführungsform diese Unterschiede berücksichtigen indem elektrische Signalverläufe und/oder Schaltzeiten zum Öffnen und Schließen des elektromechanischen Relais 12 getrennt voneinander gespeichert werden und getrennt voneinander zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts genutzt werden.

[0055] Figur 4 zeigt eine Schaltskizze einer Schaltanordnung 10 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weist das elektromechanische Relais 12 einen Wechselschalter 32 mit einem ersten Wechselkontakt 38, einem zweiten Wechselkontakt 40 und einem Mittelanschluss 36 auf. Der Wechselschalter 32 verbindet den gemeinsamen Mittelanschluss 36 in einer ersten Stellung mit dem ersten Wechselkontakt 38 und in einer zweiten Stellung mit dem zweiten Wechselkontakt 40. In der ersten Stellung schließt der Wechselschalter 32 einen Arbeitsstromkreis 26. Die zweite Stellung stellt über eine Signalleitung 42, einen Signalwiderstand 44 und eine Diode 45 einen Kontakt zwischen dem Mittelanschluss 36 und einem Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 her. Der Eingang 46 ist außerdem über einen Pullup-Widerstand 48 mit der Versorgungsspannung 50 der Steuereinrichtung 24 verbunden. Durch diese Schaltanordnung 10 ist der Schaltzeitpunkt, an dem der zweite Wechselkontakt geschaltet wird, als digitaler Pegelwechsel der am Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 anliegenden Spannung von der Steuereinrichtung 24 detektierbar. Hierzu kann die Erfassungseinrichtung 22 in der Steuereinrichtung 24 integriert sein. Alternativ kann die Erfassungsvorrichtung 22 aber auch separat von der Steuereinrichtung 24 angeordnet sein. Die Erfassungsvorrichtung 22 ist ferner als Spannungserfassungsvorrichtung ausgestaltet. Für die beschriebene Detektion des Schaltzeitpunkts als digitalen Pegelwechsel ist jedoch außerdem notwendig, dass das Bezugspotenzial eines zweiten Eingangs 52 der Steuereinrichtung 24 identisch mit dem Bezugspotential eines Eingangs 53 einer Gleichspannungsversorgung 54 ist, mittels derer die Steuereinrichtung 24 über den zweiten Eingang 52 mit Strom versorgt wird. In der dargestellten Ausführungsform wird dies durch ein von der Steuereinrichtung 24 und der Gleichspannungsversorgung 54 gemeinsam genutztes Bezugspotential 56 gewährleistet.

[0056] Die Steuereinrichtung 24 ist außerdem über eine Versorgungsleitung 58 mit der Gleichspannungsversorgung 54 verbunden. Die Gleichspannungsversorgung 54 wandelt in dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung eine 230 V Wechselspannung des Wechselstromkreises 26 in eine 3,3 V Gleichspannung zur Versorgung der Steuereinrichtung 24 um. Abhängig von den verwendeten Bauelementen können aber auch andere Spannungen am Wechselstromkreis 26 und/oder an der Steuereinrichtung 24 anliegen. Zur Umwandlung der 230 V Wechselspannung in eine Gleichspannung weist die Gleichspannungsversorgung 54 eine Brückengleichrichterschaltung 58, zwei in Reihe geschaltete Widerstände 59 und einen gepolten Kondensator 61 zur Glättung der gleichgerichteten Spannung auf. In alternativen Ausführungsformen können aber auch andere Gleichrichterschaltungen zur Anwendung kommen.

[0057] Die Relaisspule 14 wird über die Spannungsquelle 20 mit Spannung versorgt. Zur Übertragung eines Schaltsignals an die Relaisspule 14 ist die Steuereinrichtung 24 über einen Ausgang 60 mit der Relaisspule 14 signaltechnisch und/oder steuertechnisch verbunden. Zwischen der Steuereinrichtung 24 und der Relaisspule 14 ist eine Treiberstufe 62 angeordnet. Die Treiberstufe 62 weist eine Schalteinrichtung 18, die in der gezeigten Ausführungsform als NMOS-Transistor ausgestaltet ist, eine Treiberstufendiode 64 und einen internen Treiberstufenwiderstand 66 auf. Alternativ zum NMOS-Transistor kann aber auch ein PMOS-Transistor oder ein anderes geeignetes Bauelement verwendet werden. Die Treiberstufe 62 verstärkt das am Ausgang 60 ausgehende Signal so weit, dass der Wechselschalter 32 über die Relaisspule 14 geschaltet werden kann. Der Schaltzeitpunkt zu dem die Steuereinrichtung 24 das Schaltsignal zum Schalten des Wechselschalters 32 sendet, wird von der Steuereinrichtung 24 gespeichert. Ebenso wird von der Steuereinrichtung 24 der Zeitpunkt gespeichert, an dem ein digitaler Pegelwechsel der an dem Wechselkontakt 40 anliegenden Spannung am Eingang 46 detektiert wird. Die Differenz zwischen diesen beiden Zeitpunkten kann als Schaltdauer des elektromechanischen Relais 12 gespeichert werden.

[0058] Die in Zusammenhang mit der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung genannten Optimierungen und Anwendungen lassen sich in gleicher Weise auch mit der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung nutzen.

[0059] Figur 5 zeigt eine exemplarische Darstellung des am Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 der Schaltanordnung 10 gemäß Figur 4 anliegenden Spannung über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Wechselschalter 32 von einer zweiten Position, einem Kontakt zwischen dem Mittelanschluss 36 mit dem zweiten Wechselkontakt 40, zu einer ersten Position, einem Kontakt zwischen dem Mittelanschluss 36 mit dem ersten Wechselkontakt 38, bewegt wird.

[0060] Zum Zeitpunkt t = 0 ist der Mittelanschluss 36 mit dem zweiten Wechselkontakt 40 verbunden. Die am zweiten Wechselkontakt 40 und am Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 anliegende Spannung ist U = 0.

[0061] Zum Ansteuerzeitpunkt t₁ wird ein erstes Schaltsignal über die Treiberstufe 62 und die darin befindliche Schalteinrichtung 18 gesendet. Als Antwort auf das erste Schaltsignal wird die Relaisspule so angesteuert, dass der Wechselschalter 32 von der zweiten Position zu der ersten Position bewegt wird.

[0062] Zu einem Schaltzeitpunkt t₃ löst sich der Wechselschalter 32 von der zweiten Position, also von dem Kontakt zwischen dem Mittelanschluss 36 und dem zweiten Wechselkontakt 40. Sobald der Kontakt mit dem ersten Wechselkontakt 38 hergestellt ist, steigt die am Eingang 46 gemessene Spannung sprunghaft an, bis ein Maximalwert U_max erreicht ist. Der Schaltvorgang ist somit auch hier als digitaler Pegelwechsel erkennbar. Der Schaltzeitpunkt t₃ kann beispielsweise einem Zeitpunkt entsprechen, an dem ein zuvor festgelegter Schwellwert überschritten wird.

[0063] Die Schaltdauer T_a zum Schalten des Wechselschalters von der zweiten Position zur ersten Position lässt sich über T_a = t₃-t₁ bestimmen.

[0064] Figur 6 zeigt eine exemplarische Darstellung der am Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 der Schaltanordnung gemäß Figur 4 anliegenden Spannung über den Zeitraum eines Schaltvorgangs, bei dem der Wechselschalter 32 von einer ersten Position zu einer zweiten Position geschaltet wird.

[0065] Zum Zeitpunkt t = 0 ist der Mittelanschluss 36 mit dem ersten Wechselkontakt 38 verbunden. Diese Schalterstellung wird als erste Position bezeichnet. Die am zweiten Wechselkontakt 40 und am Eingang 46 der Steuereinrichtung 24 anliegende Spannung U ist maximal (U = U_max)

[0066] Zum Ansteuerzeitpunkt t₄ wird ein zweites Schaltsignal von der Steuereinrichtung 24 über die Treiberstufe 62 und die darin befindliche Schalteinrichtung 18 gesendet. Als Antwort auf das zweite Schaltsignal wird die Relaisspule 14 so angesteuert, dass der Wechselschalter 32 von der ersten Position, also in Verbindung mit dem ersten Wechselkontakt 38 zu einer zweiten Position, also in Verbindung mit dem zweiten Wechselkontakt 40 bewegt wird.

[0067] Zu einem Schaltzeitpunkt t₅ löst sich der Wechselschalter 32 von der ersten Position, ist also nicht mehr in Kontakt mit dem ersten Wechselkontakt 38. Hierdurch sinkt die Spannung U sprunghaft auf U = 0 ab. Der Schaltvorgang ist somit als digitaler Pegelwechsel erkennbar. Die Schaltdauer T_b zum Schalten des elektromechanischen Relais 12 lässt sich über T_b = t₅-t₄ bestimmen. Der Schaltzeitpunkt t₅ kann beispielsweise einem Zeitpunkt entsprechen, an dem ein zuvor festgelegter Schwellwert unterschritten wird.

[0068] Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

[0069] 

10

Schaltanordnung

12

elektromechanisches Relais

14

Relaisspule

16

Relaisschalter

18

Schalteinrichtung

20

Spannungsquelle

22

Erfassungseinrichtung

24

Steuereinrichtung

26

Wechselstromkreis

28

Wechselspannungsquelle

30

Last

32

Wechselschalter

36

Mittelanschluss

38

erster Wechselkontakt

40

zweiter Wechselkontakt

42

Signalleitung

44

Signalwiderstand

45

Diode

46

Eingang

48

Pullup-Widerstand

50

Versorgungsspannung

52

zweiter Eingang der Steuereinrichtung

53

Eingang der Gleichspannungsversorgung

54

Gleichspannungsversorgung

56

Bezugspotential

58

Brückengleichrichterschaltung

60

Ausgang

61

gepolter Kondensator

63

Treiberstufe

64

Treiberstufendiode

66

interner Treiberstufenwiderstand

t₁, t₄

Ansteuerzeitpunkt

t₂

Bewegungseinsetzzeitpunkt

t₃, t₅, t₆

Schaltzeitpunkt

T_a

Schaltdauer zum Schließen des elektromechanischen Relais

T_b

Schaltdauer zum Öffnen des elektromechanischen Relais

Ansprüche

1. Schaltanordnung (10), umfassend:

ein elektromechanisches Relais (12), das eine Relaisspule (14) und einen Relaisschalter (16) aufweist;

eine Schalteinrichtung (18);

eine mit der Relaisspule (14) verbundene Spannungsquelle (20), die zur Ansteuerung der Relaisspule (14) mittels der Schalteinrichtung (18) und einer durch die Spannungsquelle (20) bereitgestellten Spannung eingerichtet ist;

eine mit der Relaisspule (14) verbundene Erfassungseinrichtung (22), die dazu eingerichtet ist, einen an dem elektromechanischen Relais (12) anliegenden elektrischen Signalverlauf zu erfassen;

eine mit der Erfassungseinrichtung (22) und der Schalteinrichtung (18) verbundene Steuereinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, zu einem Ansteuerzeitpunkt ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule (14) an die Schalteinrichtung (18) zu senden und den von der Erfassungseinrichtung (22) erfassten elektrischen Signalverlauf zu empfangen und zu speichern; wobei

die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, einen empfangenen und/oder einen gespeicherten elektrischen Signalverlauf zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen.

2. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei der an dem elektromechanischen Relais (12) anliegende elektrische Signalverlauf ein durch das elektromechanische Relais (12) fließender Stromverlauf ist;

der durch das elektromechanische Relais (12) fließende Stromverlauf ein durch die Relaisspule (14) fließender Stromverlauf ist; und

die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, den Schaltzeitpunkt aus einem lokalen Extremum des empfangenen und/oder gespeicherten Stromverlaufs zu ermitteln.

3. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, den zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkt zu speichern und einen neuen Ansteuerzeitpunkt aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt zu bestimmen.

4. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei

der Relaisschalter (16) einen Wechselschalter (32) mit ein oder mehreren Wechselkontakten umfasst;

der an dem elektromechanischen Relais (12) anliegende Signalverlauf ein an einem der ein oder mehreren Wechselkontakte anliegender Spannungsverlauf ist; und

die Steuereinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, den Schaltzeitpunkt als einen Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs zu ermitteln.

5. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:

einen Wechselstromkreis (26), der eine Wechselspannungsquelle (28) und eine Last (30) aufweist, wobei

der Relaisschalter (16) zum Schalten des Wechselstromkreises (26) eingerichtet ist.

6. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, einen Spannungsverlauf und/oder einen Stromverlaufs des Wechselstromkreises (26) zu bestimmen und den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais (12) in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen.

7. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (24) dazu eingerichtet ist,
mindestens einen Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen; und den Ansteuerzeitpunkt auf einen Wert festzusetzen, durch den der Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais (12) mit einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zusammenfällt.

8. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (24) einen Mikrocontroller aufweist.

9. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektromechanische Relais (12) eine Schaltzeit zwischen 1 ms und 50 ms aufweist.

10. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Temperaturmessvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine aktuelle Temperatur zu messen und an die Steuereinrichtung (24) zu senden, wobei
die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, die gemessene Temperatur zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen.

11. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (24) eine Lookup-Tabelle mit zeitlichen Korrekturwerten aufweist, und
die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, die Lookup-Tabelle zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen.

12. Steckdose umfassend eine Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

13. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts eines mit einer Spannungsquelle (20) und einer Schalteinrichtung (18) verbundenen elektromechanischen Relais (12), das eine Relaisspule (14) und einen Relaisschalter (16) aufweist und mit einer Erfassungseinrichtung (22) verbunden ist, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Spannungsversorgung;

Senden eines Schaltsignals zur Ansteuerung der Relaisspule (14) an die Schalteinrichtung (18) zu einem Ansteuerzeitpunkt;

Erfassen eines an dem elektromechanischen Relais (12) anliegenden elektrischen Signalverlauf mittels der Erfassungseinrichtung (22);

Empfangen des elektrischen Signalverlaufs an einer Steuereinrichtung (24);

Speichern des elektrischen Signalverlaufs;

Ermitteln eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, durch Nutzen eines empfangenen und/oder eines gespeicherten elektrischen Signalverlaufs.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der an dem elektromechanischen Relais (12) anliegende elektrische Signalverlauf ein durch die Relaisspule (14) fließender Stromverlauf ist; und
wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst:
Ermitteln eines lokalen Extremums des empfangenen und/oder des gespeicherten Stromverlaufs.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst:

Speichern des zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkts; und

Bestimmen eines neuen Ansteuerzeitpunkts aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt, und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Schaltanordnung (10), umfassend:

ein elektromechanisches Relais (12), das eine Relaisspule (14) und einen Relaisschalter (16) aufweist;

eine Schalteinrichtung (18);

eine mit der Relaisspule (14) verbundene Spannungsquelle (20), die zur Ansteuerung der Relaisspule (14) mittels der Schalteinrichtung (18) und einer durch die Spannungsquelle (20) bereitgestellten Spannung eingerichtet ist;

eine mit der Relaisspule (14) verbundene Erfassungseinrichtung (22), die dazu eingerichtet ist, einen an dem elektromechanischen Relais (12) anliegenden elektrischen Signalverlauf zu erfassen;

eine mit der Erfassungseinrichtung (22) und der Schalteinrichtung (18) verbundene Steuereinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, zu einem Ansteuerzeitpunkt ein Schaltsignal zur Ansteuerung der Relaisspule (14) an die Schalteinrichtung (18) zu senden und den von der Erfassungseinrichtung (22) erfassten elektrischen Signalverlauf zu empfangen und zu speichern; wobei

die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, einen empfangenen und/oder einen gespeicherten elektrischen Signalverlauf zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen, wobei

der Relaisschalter (16) einen Wechselschalter (32) mit ein oder mehreren Wechselkontakten umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass der an dem elektromechanischen Relais (12) anliegende Signalverlauf ein an einem der ein oder mehreren Wechselkontakte anliegender Spannungsverlauf ist und die Steuereinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, den Schaltzeitpunkt als einen Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs zu ermitteln.

2. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, den zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkt zu speichern und einen neuen Ansteuerzeitpunkt aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt zu bestimmen.

3. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:

einen Wechselstromkreis (26), der eine Wechselspannungsquelle (28) und eine Last (30) aufweist, wobei

der Relaisschalter (16) zum Schalten des Wechselstromkreises (26) eingerichtet ist.

4. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, einen Spannungsverlauf und/oder einen Stromverlaufs des Wechselstromkreises (26) zu bestimmen und den Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais (12) in Abhängigkeit des Ansteuerzeitpunkts und des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen.

5. Schaltanordnung (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (24) dazu eingerichtet ist,
mindestens einen Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zu bestimmen; und den Ansteuerzeitpunkt auf einen Wert festzusetzen, durch den der Schaltzeitpunkt des elektromechanischen Relais (12) mit einem Nulldurchgang des Spannungsverlaufs und/oder des Stromverlaufs des Wechselstromkreises zusammenfällt.

6. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (24) einen Mikrocontroller aufweist.

7. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektromechanische Relais (12) eine Schaltzeit zwischen 1 ms und 50 ms aufweist.

8. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Temperaturmessvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine aktuelle Temperatur zu messen und an die Steuereinrichtung (24) zu senden, wobei
die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, die gemessene Temperatur zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen.

9. Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (24) eine Lookup-Tabelle mit zeitlichen Korrekturwerten aufweist, und
die Steuereinrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, die Lookup-Tabelle zur Ermittlung eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, zu nutzen.

10. Steckdose umfassend eine Schaltanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Verfahren zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts eines mit einer Spannungsquelle (20) und einer Schalteinrichtung (18) verbundenen elektromechanischen Relais (12), das eine Relaisspule (14) und einen Relaisschalter (16) aufweist und mit einer Erfassungseinrichtung (22) verbunden ist, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Spannungsversorgung;

Senden eines Schaltsignals zur Ansteuerung der Relaisspule (14) an die Schalteinrichtung (18) zu einem Ansteuerzeitpunkt;

Erfassen eines an dem elektromechanischen Relais (12) anliegenden elektrischen Signalverlauf mittels der Erfassungseinrichtung (22);

Empfangen des elektrischen Signalverlaufs an einer Steuereinrichtung (24);

Speichern des elektrischen Signalverlaufs;

Ermitteln eines Schaltzeitpunkts, an dem der Relaisschalter (16) geschaltet wird, durch Nutzen eines empfangenen und/oder eines gespeicherten elektrischen Signalverlaufs,

wobei der Relaisschalter einen Wechselschalter (32) mit ein oder mehreren Wechselkontakten umfasst; und der an dem elektromechanischen Relais anliegende elektrische Signalverlauf ein an einem der ein oder mehreren Wechselkontakte anliegender Spannungsverlauf ist;

und das Verfahren ferner den Schritt umfasst:
Ermitteln des Schaltzeitpunkts als einen Pegelwechsel des empfangenen oder gespeicherten Spannungsverlaufs mittels der Steuereinrichtung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst:

Speichern des zu dem empfangenen und/oder gespeicherten elektrischen Signalverlauf dazugehörigen Ansteuerzeitpunkts; und

Bestimmen eines neuen Ansteuerzeitpunkts aus einer Differenz zwischen dem gespeicherten Ansteuerzeitpunkt, und einem dazugehörigen ermittelten Schaltzeitpunkt.

Zeichnung