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Title:
METHOD FOR DISPLAYING SWITCHGEAR PARAMETER VALUES ON INDUSTRIAL SWITCHGEAR APPARATUSES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/080211
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for displaying switchgear parameter values on industrial switchgear apparatuses for which the switchgear parameters can be set by remote control and which additionally have devices by means of which said parameter values can be read off directly at the switchgear apparatus. The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention. The aim of the invention is to specify a method for ensuring that a currently set parameter value of an industrial switchgear apparatus matches the display of said value on the apparatus itself, wherein the switchgear apparatus parameter can be set by means of a setting device on the apparatus itself and additionally via remote setting, and wherein the parameter value is displayed by a separate display. Furthermore, the invention is based on the aim of specifying a device for carrying out the method. According to the invention, the parameter value displayed on the display is read out from the setting device. The parameter value can be transferred from the setting device to the display at a constant frequency or as a one-time notification only when the parameter value is changed. Furthermore according to the invention, if a switchgear apparatus parameter is set by means of an electromechanical device, a servomotor is provided on the setting device of the switchgear apparatus parameter on the apparatus itself. Said servomotor is activated during the fine setting of the corresponding parameter value and adjusts the setting device accordingly.

Inventors:
FREYERMUTH, Thomas (Hilberather Str.74, Kalenborn, 53505, DE)
Application Number:
EP2011/072544
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:
H01H71/74; H01C10/14; H01H71/12
Foreign References:
EP2161733A22010-03-10
US20090154046A12009-06-18
JPH0216701A1990-01-19
US4870531A1989-09-26
US5821485A1998-10-13
DE19522126A11997-01-09
Attorney, Agent or Firm:
LEADBETTER, Benedict (Route de la Longeraie 7, Morges, CH-1110, CH)
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Claims:
Verfahren zur Sicherstellung der Übereinstimmung eines aktuell eingestellten Parameterwertes eines Industrieschaltgerätes mit der Anzeige dieses Wertes am Gerät selbst, wobei der Schaltgeräteparameter mittels einer Einsteileinrichtung (20) am Gerät selbst und zusätzlich via Ferneinstellung einstellbar ist, und wobei die Anzeige des Parameterwertes durch ein separates Display (15) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der im Display (15) angezeigte Parameterwert aus der Einsteileinrichtung (20) des Gerätes ausgelesen wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Einsteileinrichtung (20) des Gerätes den eingestellten Parameterwert nur bei einer Veränderung des Wertes an das Display (15) ausgibt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Einsteileinrichtung (20) des Gerätes den eingestellten Parameterwert mit einer konstanten Frequenz an das Display (15) ausgibt.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteileinrichtung (20) am Gerät selbst eine Einrichtung zum Auslesen des Einstellwertes aufweist.

Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die

Einsteileinrichtung (20) am Gerät selbst aus einer elektromechanischen

Einrichtung besteht, wobei die Einrichtung über einen Stellmotor einstellbar ist.

Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor ein PCB-Motor ist.

Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor über eine Rutschkupplung mit der Einsteileinrichtung (20) verbunden ist.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bestückung des Industrieschaltgeräts mit mehreren Motoren höchstens ein Motortreiber weniger vorgesehen ist, als Motoren vorhanden sind, und die Ausgänge mindestens einer dieser Motortreiber elektrisch umschaltbar auf die entsprechenden Piezoelemente (50, 60) mehrerer Motoren verdrahtet sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteileinrichtung (20) am Gerät selbst aus einer elektronischen Einrichtung besteht.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (15) aus einem e-Paper besteht.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das

Industrieschaltgerät über keine eigene Energieversorgung verfügt.

Description:
VERFAHREN ZUR ANZEIGE VON GERAETEPARAMETERWERTEN AN

INDUSTRIESCHALTGERAETEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige von Geräteparameterwerten an

Industrieschaltgeräten, 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 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei elektrischen Schaltgeräten, wie z.B. Leistungsschaltern, werden immer häufiger einzelne Funktionen auf elektronische Weise gelöst. So werden z.B. klassische Fehleroder Überstromauslöser auf Basis von Bimetallen durch elektronische Schaltungen ersetzt. Solche Schalter werden beispielsweise von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung NZM1 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.

Im Stand der Technik sind z.B. aus der DE 19 522 126 AI rein elektronische

Leistungsschalter bekannt. Bei solchen Schaltern werden Schaltparameter über Halbleiter eingestellt. Die Anzeige der Geräteparameter erfolgt dabei über elektronische

Anzeigemittel, sogenannte Displays.

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.

Würde das Display den von der Ferneinstellung übermittelten Sollwert eines

Geräteparameter anzeigen, könnte es bei einer Änderung des Sollwertes wegen der Schnelligkeit elektronischer Displays vorkommen, dass der Wert schneller im Display angezeigt wird, als er in der Einsteileinrichtung eingestellt ist. Insbesondere ist dieses Risiko bei der Kombination der elektromechani sehen Einstellung eines Parameters mit einem elektronischen Display gegeben. Es ist auch vorstellbar, dass die Einsteileinrichtung versagt. In diesem Fall könnte der neue Einstellwert am Display angezeigt werden, während sich die Geräteeinstellung gegenüber der ursprünglichen Einstellung nicht verändert hat. Wenn der neue Sollwert via Ferneinstellung auf einen höheren als den alten Wert eingestellt wird, würde in diesen Fällen ein nicht erlaubter, unsicherer

Betriebszustand auftreten, bis die Einstellung des Gerätes der im Display angezeigten entspricht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Sicherstellung der Übereinstimmung eines aktuell eingestellten Parameterwertes eines Industrieschaltgerätes mit der Anzeige dieses Wertes am Gerät selbst anzugeben, wobei der Schaltgeräteparameter mittels einer

Einsteileinrichtung am Gerät selbst und zusätzlich via Ferneinstellung einstellbar ist, und wobei die Anzeige des Parameterwertes durch ein separates Display erfolgt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 4 oder 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den

Unteransprüchen 5 bis 8 und 10 bis 11.

Die Erfindung schlägt vor, den im Display anzuzeigenden Parameterwert aus der

EinStelleinrichtung des Gerätes auszulesen. Die Einsteilvorrichtung weist dazu eine

Einrichtung zum Auslesen des eingestellten Wertes auf. Dabei kann die Übermittlung des Parameterwertes aus der EinStelleinrichtung an das Display mit einer konstanten Frequenz erfolgen, als auch als Einmalmeldung nur dann, wenn der Parameterwert geändert ist. Weiterhin schlägt die Erfindung vor, bei der Einstellung eines Schaltgeräteparameters über eine elektromechanische Einrichtung einen Stellmotor an der EinStelleinrichtung des Schaltgeräteparameters am Gerät selbst vorzusehen, der bei der Ferneinstellung des entsprechenden Parameterwertes angesteuert wird und die EinStelleinrichtung

entsprechend nachführt. Dabei kann das Schaltgerät natürlich mehr als eine

EinStelleinrichtung von Schaltgeräteparametern aufweisen, wovon eine oder auch mehrere dieser Einrichtungen erfindungsgemäß mit einem Stellmotor ausgerüstet sein können. Ebenso ist es denkbar, dass an einem Schaltgerät nur ein oder mehrere Parameter ferneinstellbar ausgeführt sind, wobei andere Parameter nur am Gerät selbst einstellbar sind. Die Erfindung bezieht sich auf alle möglichen Kombinationen von ferneinstellbaren und nur am Gerät selbst einstellbaren Schaltgeräteparametern sowie auf die Nachführung und Anzeige dieser Parameterwerte.

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

Einsteileinrichtungen für Schaltgeräteparameter 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

Einsteileinrichtung 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 Einsteileinrichtung des Schaltgeräteparameters ohne ein zusätzliches Getriebe durchführen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Verbindung eines PCB-Motors mit der Einsteileinrichtung 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 Blockdiagramm

Fig. 2 Draufsicht auf eine Frontplatte eines elektrischen Schalters mit Einstellfeld und Knopffront Fig. 3 Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Nachführung eines Trimmpotentiometers oder eines Schalters zur Einstellung eines Schaltgeräteparameters mittels eines PCB-Motors im Schnitt Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Verschattung einer Ferneinstellvorrichtung 1 zur Einstellung der Schaltgeräteparamater eines Industrieschaltgerätes mit der

Einsteileinrichtung 20 für die Schaltgeräteparameter am Gerät selbst und dem Display 15. Solche Schaltgeräteparameter können beispielsweise Schwellwerte für eine Überlast- oder eine Kurzschlussstromauslösung sein und können entweder über die

Ferneinstellvorrichtung 1 an das Industrieschaltgerät übermittelt werden, oder unmittelbar vor Ort an der Einsteileinrichtung 20, üblicherweise unter Benutzung eines

Handeinstellhilfsmittels 5 wie z.B. eines Schraubendrehers eingestellt werden. Dabei wirkt die Einstellung unmittelbar auf die Einsteileinrichtung 20. Der Wert des Parameters für die Anzeige im Display 15 wird aus der Einsteileinrichtung 20 ausgelesen und an das Display 15 übermittelt. Dazu weist die Einsteileinrichtung 20 eine Einrichtung zum Auslesen von Werten auf. Diese Einrichtung kann integraler Bestandteil der Einsteileinrichtung 20 sein. Der Wert kann einmalig nur bei einer Wertveränderung, oder mit einer bestimmten Frequenz ausgelesen werden. Dabei kann die Frequenz so gewählt werden, dass eine Auslesung im Wesentlichen kontinuierlich erfolgt und an das Display 15 weitergeleitet wird, so dass die Wertveränderung am Display 15 verfolgbar ist.

In Fig. 2 ist die Frontplatte 10 mit dem Einstellfeld für einen Schaltgeräteparameter eines elektrischen Schaltgerätes dargestellt. Mit Hilfe eines Schraubendrehers, der in einen Schlitz 25 des Einstellknopfes 21 eingeführt werden kann, kann der Einstellknopf 21 gedreht und damit Werte für einen Schaltgeräteparameter verändert werden. Weiterhin ist ein Display 15 dargestellt, auf dem der aktuell an der Einsteileinrichtung 20 eingestellte Parameterwert ablesbar ist.

Fig. 3 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 am Display 15 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 der tatsächlichen Geräteeinstellung abweichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 3 wird bei einer Ferneinstellung eines neuen Einstellwertes die vorhandene Stellung des Einstellknopfes 21 auf den neuen Wert nachgestellt. Der Parameterwert zur Anzeige auf dem Display 15 wird aus der

EinStelleinrichtung 20 ausgelesen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 3 sieht zur Nachführung des

Einstellknopfes 21 auf den aktuellen Skalenwert neben einer Leiterplatte 40 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 75 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 Läuferplatte 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 wird bei einer ersten Variante aus der

EinStelleinrichtung 20 ausgelesen und an das Display 15 weitergeleitet, und ist so dann vor Ort am Gerät ablesbar. Bei einer zweiten Variante wird der Einstellwert mit einer bestimmten Frequenz im Wesentlichen kontinuierlich aus der Einsteileinrichtung 20 ausgelesen und an das Display 15 weitergeleitet, so dass der Einstellvorgang am Display 15 verfolgt werden kann. Das Display kann als e-Paper ausgeführt sein. Als e-Paper werden bekannte

Anzeigetechniken bezeichnet, mit denen versucht wird, Tinte bzw. Farbe auf Papier nachzuahmen. E-Paper reflektiert das Licht wie normales Papier. Texte oder Bilder werden bei manchen dieser Anzeigetechniken dauerhaft angezeigt, ohne dass dafür eine

Erhaltungsspannung erforderlich ist. Die Anzeige kann jedoch zu einem späteren Zeitpunkt geändert werden. Es sind verschiedene Technologien für solche e-Paper im Stand der Technik bekannt, so dass hier auf deren Darstellung verzichtet werden kann. Der Vorteil des Einsatzes eines e-Papers als Display eines Industrieschaltgerätes liegt darin, dass das Gerät keine eigene Energieversorgung aufweisen muss. Die für die Änderung der Anzeige benötigte Energie kann mit der Übermittlung des neuen Anzeigewertes zur Verfügung gestellt werden.

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 am Display ablesbare Parameterwert 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. Auch in diesem Fall ist durch das Auslesen und Weiterleiten an das Display 15 der aktuellen Einstellwerte aus der Einsteileinrichtung 20 sichergestellt, dass der am Display 15 ablesbare Parameterwert dem tatsächlich eingestellten entspricht.

Bezugszeichenli ste :

1 Ferneinstelleinrichung

5 Handeinstelleinrichtung

10 Frontplatte

15 Display

20 Einsteileinrichtung

21 Einstellknopf

22 erste Läuferplatte

25 Schlitz

28 Haltenase

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