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Patent Searching and Data


Title:
ADDITIONAL MOTORIZED ADJUSTMENT OF THE ADJUSTMENT KNOB IN REMOTELY CONTROLLABLE ELECTRONICS SYSTEMS OF INDUSTRIAL SWITCHGEAR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/080210
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to electrical switchgear in which the switchgear parameters are adjusted by means of remote control and which additionally have apparatuses with which these parameter values can be read off directly from the switchgear. The invention also relates to a method for ensuring that currently set switchgear parameters and a parameter value display on the appliance itself correspond. Whereas the current setting value can be directly read off on the appliance by means of the arrow of the one slot (26) and the scale marking (30) when a switchgear parameter is adjusted by means of the adjustment knob (21) directly on the appliance, in the case of remote adjustment of this setting value in prior art appliances the set value may differ from the position of the adjustment knob (21) and therefore the position of the slot with the arrow (26) in relation the scale marking (30). The invention proposes that the current setting of a switchgear parameter can be read off from the appliance itself on the at least one apparatus for adjusting the at least one switchgear parameter. This can be done by the apparatus for adjusting the switchgear parameter having an adjustment motor for updating the parameter value display on the appliance itself, wherein, when a new setting value is remotely set, the existing position of the adjustment knob (21) and therefore the position of the slot with the arrow (26) is readjusted to the new value in relation to the scale marking (30). In the process, the PCB motor is actuated by the electronics system of the switchgear until the position of the adjustment potentiometer or of the adjustment switch corresponds to the new value.

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Inventors:
FREYERMUTH, Thomas (Hilberather Str.74, Kalenborn, 53505, DE)
Application Number:
EP2011/072542
Publication Date:
June 21, 2012
Filing Date:
December 13, 2011
Export Citation:
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Assignee:
EATON INDUSTRIES GMBH (Hein-Moeller-Strasse 7-11, Bonn, 53115, DE)
FREYERMUTH, Thomas (Hilberather Str.74, Kalenborn, 53505, DE)
International Classes:
H01H9/02; H01C10/14; H01C10/50; H01H71/74
Foreign References:
EP0079270A1
DE102009042562A1
EP1632967A1
DE102008030095A1
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
LEADBETTER, Benedict (Eaton Industries Manufacturing GmbH, Route de la Longeraie 7, Morges, CH-1110, CH)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Elektrisches Schaltgerät mit einer elektronischen Baugruppe, bei dem mindestens ein erster Schaltgeräteparameter ferneinstellbar ist, aufweisend eine Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige mindestens des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Einstellung mindestens des ersten

Schaltgeräteparameters an der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst ablesbar ist.

2. Elektrisches Schaltgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Vorrichtung (20) zur Einstellung des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst einen Stellmotor zur Nachführung der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst aufweist, so dass auch bei

Ferneinstellung mindestens des ersten Schaltgeräteparameters an der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst der aktuelle Parameterwert ablesbar ist.

3. Elektrisches Schaltgerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

Stellmotor zur Nachführung der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst ein PCB-Motor ist.

4. Elektrisches Schaltgerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der PCB- Motor über eine Rutschkupplung mit der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst verbunden ist.

5. Elektrisches Schaltgerät gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2, 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bestückung des elektrischen Schaltgeräts mit mehreren Motoren höchstens ein Motortreiber weniger vorgesehen ist, als Motoren vorhanden sind, und die Ausgänge mindestens eines dieser Motortreiber elektrisch umschaltbar auf die entsprechenden Piezoelemente (50, 60) mehrerer Motoren verdrahtet sind. Verfahren zur Sicherstellung der Übereinstimmung mindestens eines aktuell eingestellten ersten Schaltgeräteparameters eines ferneinstellbaren elektrischen Schaltgeräts mit der Anzeige des Wertes dieses ersten Parameters mittels einer Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige mindestens dieses ersten

Schaltgeräteparameters am Gerät selbst, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Veränderung mindestens des ersten Schaltgeräteparameters durch Ferneinstellung im Wesentlichen gleichzeitig ein Stellmotor zur Nachführung der Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige dieses ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst so angesteuert wird, dass der aktuelle Parameterwert an der Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige mindestens dieses ersten Schaltgeräteparameters am Gerät selbst angezeigt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer Veränderung mindestens des ersten Schaltgeräteparameters durch Ferneinstellung auf einen höheren als den ursprünglichen Wert das Schaltgerät bis zur Nachstellung des Ablesewerts am Gerät selbst bei dem ursprünglich eingestellten Wert reagiert.

Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Parameterwerteinstellung am Gerät selbst auch bei Ferneinstellung durch die jeweilige und durch den von der Ferneinstellung angesteuerten Stellmotor angetriebene

Vorrichtung (20) zur Einstellung und Anzeige des mindestens ersten

Schaltgeräteparameters geschieht.

Description:
ZUSAETZLICHE MOTORISCHE VERSTELLUNG DER EINSTELLKNOEPFE BEI FERNBEDIENBAREN ELEKTRONIKEN VON INDUSTRIESCHALTGERAETEN

Die Erfindung betrifft elektrische Schaltgeräte, bei denen die Einstellung der

Schaltgeräteparameter mittels Fernbedienung vorgenommen werden kann und die zusätzlich über Vorrichtungen verfügen, mit denen unmittelbar am Schaltgerät diese Parameterwerte abgelesen werden können. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sicherstellung der Übereinstimmung von aktuell eingestellten Schaltgeräteparametern und einer

Parameterwertanzeige am Gerät selbst. Bei elektrischen Schaltgeräten, wie z.B. Leistungsschaltern, werden immer häufiger einzelne Funktionen auf elektronische Weise gelöst. So werden z.B. klassische Fehler- oder

Überstromauslöser auf Basis von Bimetallen durch elektronische Schaltungen ersetzt. Solche Schalter werden beispielsweise von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung NZMl bis NZM4 angeboten. Die Vorteile einer elektronischen Lösung sind der einfache Aufbau, die besseren Einstellmöglichkeiten und vor allem, bei vermehrter Forderung der Vernetzbarkeit der einzelnen Komponenten einer Schaltanlage, die Fernablesbarkeit und Steuer- bzw.

Einstellbarkeit über eine elektronische Schnittstelle wie ein Bus-System oder ein Netzwerk.

Bei klassischen Schaltgeräten werden Schaltgeräteparameter direkt am Schaltgerät z.B. über Potentiometer oder Stufenschalter eingestellt. Solche Schaltgeräte sind wohlbekannt und von vielen Herstellern verfügbar. Wird nun ein solches Schaltgerät mit einem Elektronikmodul kombiniert, mit dem diese Schaltgeräteparameter mittels Ferneinstellung veränderbar sind, kann es Differenzen zwischen der tatsächlichen Einstellung dieser Parameter und den am Gerät selbst ablesbaren Parameterwerten geben.

Insbesondere weisen Leistungsschalter vermehrt eine Kommunikationsschnittstelle auf, über die auch die aktuell eingestellten Geräteparameterwerte überschrieben werden können. Dabei dürfen die Werte aber nur so verändert werden, dass ein unsicherer Zustand nicht möglich ist, also zum Beispiel eine Überstromeinstellung nur gegenüber den am Schaltgerät selbst ablesbaren Werten verringert werden kann. Damit wird bei den Geräten nach dem Stand der Technik sichergestellt, dass das Schaltgerät auf jeden Fall spätestens bei Erreichen des am Gerät selbst ablesbaren Grenzwertes auslöst. Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät mit der Möglichkeit der

Ferneinstellung mindestens eines Schaltgeräteparameters und mit einer zusätzlichen

Vorrichtung zur Einstellung und Ablesung dieser Einstellungen am Gerät selbst anzugeben, bei dem bei einer Veränderung eines Parameters im Wesentlichen zeitgleich der am Gerät selbst angezeigte Parameterwert den gleichen Wert anzeigt wie es der tatsächlichen

Einstellung dieses Parameters entspricht.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5. Mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es nun also möglich, dass der jeweilige Schaltgeräteparameter sowohl am Gerät selbst, also auch per Ferneinstellung eingestellt werden kann.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Sicherstellung der Übereinstimmung eines aktuell eingestellten Schaltgeräteparameters eines ferneinstellbaren elektrischen Schaltgeräts mit der Anzeige des Wertes dieses Parameters mittels einer Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige mindestens eines Schaltgeräteparameters am Gerät selbst anzugeben, mit dem sichergestellt ist, dass im Wesentlichen zeitgleich der am Gerät selbst angezeigte Parameterwert den gleichen Wert anzeigt wie es der tatsächlichen

Einstellung dieses Parameters entspricht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 6 gelöst. Die Erfindung schlägt vor, einen Stellmotor an der Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige des Schaltgeräteparameters am Gerät selbst vorzusehen, der bei der Ferneinstellung des entsprechenden Parameterwertes angesteuert wird und die Vorrichtung entsprechend nachführt, so dass der aktuell eingestellte Wert angezeigt wird. Dabei kann das Schaltgerät natürlich mehr als eine Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige von Schaltgeräteparametern aufweisen, wovon eine oder auch mehrere dieser Vorrichtungen eifindungsgemäß mit einem Stellmotor ausgerüstet sein können. Ebenso ist es denkbar, bei mehreren ferneinstellbaren Parametern an einem Schaltgerät nur einen oder mehrere Parameteranzeigen am Gerät selbst nachzuführen. Die Erfindung bezieht sich auf alle möglichen Kombinationen von

ferneinstellbaren und nur am Gerät selbst einstellbaren Schaltgeräteparametern sowie die Nachführung dieser Parameterwerte.

Unter Stellmotoren sind im allgemeinen elektrische Schwenk- Dreh- oder Linearantriebe zu verstehen. Ein Stellmotor kann dabei einen Gleichstrommotor, einen Asynchronmotor oder einen Synchronmotor, also eigentlich jede Art Elektromotor enthalten. Die Unterscheidung zu anderen Motoren liegt dabei nicht im Motor selbst, sondern allein in ihrer Ansteuerung, die in einem geschlossenen Regelkreis betrieben wird. Verwendet man Schrittmotoren, dazu gehören vom Prinzip her auch die PCB-Motoren, so erfolgt die Verstellung immer in Schritten mit einer Bauart bedingten Schrittweite. Verwendet man dagegen andere Motoren, so ist ein Regelkreis nötig, um die gewünschte Schaltstellung anzufahren und zu halten, dies entspricht dann dem Aufbau eines Servomotors, dabei ist die Schrittweite durch entsprechende Steuerung wählbar.

Ein Stellmotor weist den Vorteil auf, dass im Gegensatz zu beispielsweise einem

Schrittschaltwerk in alle Richtungen geschaltet werden kann und nicht nur einer Richtung. Man kann also beispielsweise beliebig vor- und zurückschalten beziehungsweise

zurückdrehen.

Die Stellmotoren gemäß der vorliegenden Erfindung sind dabei nicht direkt mit der

Verstellung der Parameter gekoppelt, sondern nur mit den mechanischen Einstell-Knöpfen. Das bedeutet, dass solange eine Verstellung der mechanischen Einstell-Knöpfe erfolgt, der alte Wert des Parameters gilt und erst nach der Verstellung (nach einer gewissen Ruhezeit, z.B. 1-2 Sekunden) der neue Parameterwert übernommen wird. Dies wird beispielsweise mit einer zwischengeschalteten Elektronik möglich. In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der Stellmotor aus einem Mikro- oder Nano- Motor. Da solche Motoren sehr klein sind, bietet sich ihr Einsatz besonders bei Schaltern mit mehreren einzustellenden Parametern an, bei denen also mehrere Vorrichtungen zur

Einstellung und Anzeige von Schaltgeräteparametern am Gerät selbst z.B. in Form von Stufenschaltern oder Potentiometern vorhanden sind.

Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von sogenannten PCB-Motoren als

Stellmotoren erwiesen. Dabei handelt es sich um Piezomotoren, die direkt in eine Leiterplatte integriert werden können. Bei solchen Piezomotoren werden piezoelektrische Bauelemente, die beim Anliegen einer geeigneten elektrischen Spannung mechanische Schwingungen ausführen, an einen Resonator angekoppelt, welcher seinerseits wieder an einem bewegbaren Element anliegt. Der Resonator setzt die Schwingungen des piezoelektrischen Bauelements in vorzugsweise elliptische Schwingungen des Kontaktbereichs des Resonators mit einem Läufer um. Das bewegbare Element bewegt sich vorzugsweise bei Anliegen einer ersten Spannung mit einer ersten Frequenz an dem piezoelektrischen Bauelement in eine erste Richtung, bei Anliegen einer zweiten Spannung mit einer zweiten Frequenz an dem piezoelektrischen Bauelement in eine vorzugsweise entgegengesetzte zweite Richtung. Auf diese Art kann die Nachführung der Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige eines

Schaltgeräteparameters am Gerät sehr exakt und für das menschliche Ohr geräuschlos mit besonders niedrigem Energieverbrauch kostengünstig realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist, dass ein solcher PCB-Motor die Verstellung der Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige des Schaltgeräteparameters ohne ein zusätzliches Getriebe durchführen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Verbindung eines PCB-Motors mit der Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige eines Schaltgeräteparameters am Gerät selbst mittels einer Rutschkupplung realisiert.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter

Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Von den Abbildungen zeigt: Fig. 1 Draufsicht auf eine Frontplatte eines elektrischen Schalters mit Einstellfeld und Knopffront

Fig. 2 Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Nachführung eines Trimmpotentiometers oder eines Schalters zur Einstellung eines Schaltgeräteparameters mittels eines PCB-

Motors im Schnitt

In Fig. 1 ist die Frontplatte 10 mit dem Einstellfeld für einen Schaltgeräteparameter eines elektrischen Schaltgerätes dargestellt. Mit Hilfe eines Schraubendrehers, der in Schlitze 25, 26 des Einstellknopfes 21 eingeführt werden kann, kann der Einstellknopf 21 gedreht und damit Werte für einen Schaltgeräteparameter verändert werden. Solche Schaltgeräteparameter können beispielsweise Schwellwerte für eine Überlast- oder eine Kurzschlussstromauslösung sein. Ein Schlitz 26 für die Aufnahme des Schraubendrehers weist an einem Ende einen Pfeil auf. Die Stellung dieses Pfeils in Relation zu einer auf der Frontplatte aufgebrachten

Skalenbeschriftung 30 signalisiert den Einstellwert des fraglichen Schaltgeräteparameters.

Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Nachführung eines

Trimmpotentiometers oder eines Schalters zur Einstellung eines Schaltgeräteparameters mittels eines PCB-Motors im Schnitt. Während bei Einstellung eines Schaltgeräteparameters mittels des Einstellknopfes 21 direkt am Gerät der aktuelle Einstellwert unmittelbar mittels des Pfeils des einen Schlitzes 26 und der Skalenbeschriftung 30 am Gerät ablesbar ist, kann bei einer Ferneinstellung dieses Einstellwertes bei Geräten nach dem Stand der Technik der eingestellte Wert von der Stellung des Einstellknopfes 21 und damit der Stellung des

Schlitzes mit Pfeil 26 in Relation zur Skalenbeschriftung 30 abweichen. Bei der

erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird bei einer Ferneinstellung eines neuen Einstellwertes die vorhandene Stellung des Einstellknopfes 21 und damit der Stellung des Schlitzes mit Pfeil 26 in Relation zur Skalenbeschriftung 30 auf den neuen Wert nachgestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 2 sieht zur Nachführung des Einstellknopfes 21 auf den aktuellen Skalenwert neben der Leiterplatte für die Schalterparameterelektronik 100 eine weitere Leiterplatte 40 für die Motorebene vor, die auf beiden Seiten mit

elektrischen Piezoelementen 50, 60 bestückt ist. Die Piezoelemente 50 einer ersten, der Frontplatte 10 des Schalters zugewandten Seite, wirken auf eine erste Läuferplatte 22 am Einstellknopf 21 und dienen der Nachführung des Einstellknopfes 21 bei einer Ferneinstellung des Parameterwertes. Die Piezoelemente 60 der zweiten, der Frontplatte 10 des Schalters abgewandten Seite, wirken auf eine Einstellung eines Trimmpotentiometers 80, das seinerseits auf Bauelemente auf einer weiteren Leiterplatte 100 für die

Schaltgeräteparameterelektronik wirkt. Dabei weist die zweite Läuferplatte 70 eine mechanische Schnittstelle 7 zum Trimmpotentiometer auf. Der Einstellknopf 21 ist über Haltenasen 28 mit der zweiten Läuferplatte 70 so verbunden, dass beide Läuferplatten 22, 70 an die elektrischen Piezoelemente gepresst werden. Der Einstellknopf 21 und die zweite Läuferplatte 70 bilden zusammen den Läufer des Motors. Die Piezoelemente 50, 60 sind fest mit der Leiterplatte 40 verbunden. Zur Kraftübertragung auf die Läuferplatten 22, 70 reicht die Reibung durch die Andruckkraft, die durch die

Haltenasen 28, die erste Läuferplatte 22 und die zweite Läuferplatte 70 erzeugt wird, aus. Zur Nachführung der Stellung des Einstellknopfes 21 nach der Ferneinstellung eines neuen Einstellwertes wird durch die Elektronik des Schaltgerätes 100 der PCB-Motor über einen Motortreiber so lange angesteuert, bis der Einstell Schalter oder das Einstell-Potentiometer 80 dem neuen Wert entspricht. Dieser ist dann vor Ort am Gerät ablesbar. Bei Handbetätigung wird der Einstellknopf 21 mit einer etwas höheren Kraft, als sie notwendig wäre, wenn keine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachführung eines

Trimmpotentiometers oder eines Schalters zur Einstellung eines Schaltgeräteparameters vorhanden wäre, durch einen Bediener betätigt. Dabei rutschen die Läuferplatten 22, 70 über die Piezoelemente 50, 60 hinweg.

Der beschriebene zweiseitige Aufbau des Piezomotors kann alternativ auch einseitig erfolgen, indem die Piezoelemente 60 oder Piezoelemente 50 weggelassen werden. In diesem Fall muss auf andere Weise die Andruckkraft der entsprechenden Läuferplatte 70 oder 22 gewährleistet werden. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Feder zur Frontplatte 10 oder zur Leiterplatte 100 hin erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass die Größe der möglichen

Kraftübertragung mindestens halbiert wird. Erfindungsgemäß wird auch in diesem Fall der Einstellknopf 21 so nachgeführt, dass der ablesbare Skalenwert dem aktuell durch die

Ferneinstellung eingestellten Parameterwert entspricht. Statt eines Trimmpotentiometers kann auch ein anderes geeignetes Einstellelement, wie z.B. ein Stufenschalter, vorgesehen werden. Es ist auch möglich, mehrere PCB-Motoren einschließlich Steuerelektronik auf einer Leiterplatte zu integrieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass nur ein Motortreiber benötigt wird, indem dessen Ausgänge elektrisch umschaltbar auf die entsprechenden Piezoelemente der einzelnen Motoren verdrahtet werden. Die Nachführung der

Parameteränderungen kann in diesem Fall zeitlich nacheinander erfolgen, indem die entsprechenden Motoren nacheinander auf den einen Motortreiber geschaltet werden. In diesem Fall wird sichergestellt, dass das Schaltgerät unabhängig von dem ferneingestellten Parameterwert zumindest dann an dem am Gerät selbst ablesbaren Wert reagiert, wenn dieser niedriger als der ferneingestellte Wert ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Einstellung des Parameterwerts durch die Fernansteuerung des Stellmotors geschieht.

Bezugszeichenli ste :

10 Frontplatte

20 Vorrichtung zur Einstellung und Anzeige des ersten Schaltgeräteparameters am

Gerät selbst

21 Einstellknopf

22 erste Läuferplatte

25 Schlitz

26 Schlitz mit Pfeil

28 Haltenase

30 Skalenbeschriftung

40 Leiterplatte für Motorebene

50 Piezoelement auf der ersten Seite der Leiterplatte (40)

60 Piezoelement auf der zweiten Seite der Leiterplatte (40)

70 zweite Läuferplatte

75 mechanische Schnittstelle

80 Trimmpotentiometer

100 Leiterplatte für Schalterparameterelektronik