Запирающее устройство для запирания двери бытового прибора, бытовой прибор и соответствующий способ
Изобретение относится к запирающему устройству (6) для запирания двери (5) бытового прибора (1), содержащему запирающий элемент (27) для механического запирания двери (5), приводной элемент (20) для перемещения запирающего элемента (27) из отпертого положения, в котором дверь (5) не заперта, в запертое положение, в котором дверь (5) заперта запирающим элементом (27), в зависимости от электрического тока (I), протекающего через приводной элемент (20), причем приводной элемент (20) электрически соединен с источником (12) постоянного напряжения, переключающий элемент (22, 23), электрически соединенный с приводным элементом (20), для управления протеканием электрического тока (I) через приводной элемент (20) и управляющее устройство (25) для управления переключающим элементом (22, 23), причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью подачи на переключающий элемент (22, 23) по меньшей мере одного управляющего импульса (30) для управления протеканием электрического тока (I) через приводной элемент (20). Запирающее устройство (6) содержит средство для регистрации актуального значения (V) постоянного напряжения (VZK), генерируемого источником (12) постоянного напряжения, причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью задавать длительность (w) управляющих импульсов (30) в зависимости от актуального значения (V) напряжения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к запирающему устройству для запирания двери бытового прибора, содержащему запирающий элемент для механического запирания двери, приводной элемент, в частности электрическую катушку, для перемещения запирающего элемента из отпертого положения, в котором дверь не заперта, в запертое положение, в котором дверь заперта, в зависимости от электрического тока, протекающего через приводной элемент, причем приводной элемент электрически соединен с источником постоянного напряжения, переключающий элемент, электрически соединенный с приводным элементом, для управления протеканием электрического тока через приводной элемент и управляющее устройство для управления переключающим элементом, причем управляющее устройство выполнено с возможностью подачи на переключающий элемент последовательности управляющих импульсов для управления протеканием электрического тока через приводной элемент. Кроме того, изобретение относится к бытовому прибору с таким запирающим устройством, а также к способу запирания двери бытового прибора.
Уровень техники
Интерес в данном случае направлен, в частности, на запирающее устройство, которое служит для запирания двери стиральной машины. Такие запирающие устройства для стиральных машин уже известны из уровня техники в разнообразных вариантах осуществления. При этом в них обычно используют электромагнит в форме электрической катушки, которая действует в качестве приводного элемента для собственно запора, который выполнен, например, из мягкомагнитного материала. Если к катушке прикладывают электрическое напряжение, то запор, или запирающий элемент, перемещается в запертое положение и удерживается в этом положении, в котором дверь механически заперта и, таким образом, не может быть открыта пользователем.
В уровне техники катушку как правило подсоединяют непосредственно к сетевому контакту бытового прибора и, таким образом, приводят в действие напряжением сети. В качестве переключающего элемента для управления протеканием электрического тока через катушку используют симистор, которым управляют посредством соответствующего микроконтроллера. Такое запирающее устройство с симистором известно, например, из патентного документа ЕР 0808935 А2. При этом недостатком использования симистора является необходимость подсоединения управляющего электрода (затвора) симистора к опорному потенциалу сети электроснабжения, т.е. к нейтральному потенциалу (N). Это приводит в свою очередь к тому, что к микроконтроллеру также приложен опорный потенциал. Тогда в современных бытовых приборах необходимо обеспечивать гальваническую развязку микроконтроллера и других управляющих устройств, имеющих другой электрический опорный потенциал. Так, например, прибор управления двигателем для управления трехфазным бесщеточным электродвигателем постоянного тока или синхронной электромашиной должен быть соединен с потенциалом, отличающимся от упомянутого нейтрального потенциала сети электроснабжения. Поэтому для того, чтобы сделать возможной взаимную коммуникацию между различными управляющими устройствами, используют, например, оптопары, которые обеспечивают необходимую гальваническую развязку.
Данный недостаток устраняют посредством использования источника постоянного напряжения для запирания двери, как это описано, например, в патентом документе DE 102012010929 А1. Катушка в данном случае включена в электрическую цепь, которую питают постоянным напряжением. Это постоянное напряжение обеспечивают, например, внутренним источником питания машины, который генерирует постоянное напряжение из переменного напряжения сети посредством его выпрямления. При этом постоянное напряжение генерируют, в частности, путем выпрямления полнопериодных волн переменного напряжения сети, и оно может представлять собой напряжение, полученное посредством сглаживания, приблизительно постоянное по амплитуде. В электрической цепи, питаемой постоянным напряжением, находятся одна или несколько единиц электрической нагрузки, в число которых могут входить, например, приводной электродвигатель барабана для белья стиральной машины. Протеканием электрического тока через катушку управляют посредством транзистора, которым в свою очередь управляют управляющими импульсами. Чтобы получить желаемое изменение электрического тока катушки, коэффициент заполнения импульсов напряжения варьируют таким образом, что в начале фазы возбуждения импульсы напряжения имеют незначительный коэффициент заполнения, а по мере приближения к середине фазы возбуждения - все больший коэффициент заполнения до установления максимального значения электрического тока катушки.
Однако если для питания запирающего устройства используют источник постоянного напряжения, то остается проблема, состоящая в том, что постоянное напряжение, генерируемое источником постоянного напряжения, может срываться, если энергия отдается электрической нагрузке. Это происходит, в частности, в тех случаях, когда в качестве источника постоянного напряжения используют конденсатор, и энергия для катушки или иной нагрузки отбирается на конденсаторе. Тогда отбор электрической энергии вызывает падение напряжения на конденсаторе, который после этого опять необходимо заряжать. Процесс зарядки конденсатора в свою очередь зависит от актуального фазового сдвига напряжения электросети. Эта проблема еще больше обостряется в случае, когда электрической энергией от указанного источника постоянного напряжения дополнительно запитаны также другие потребители. Если при этом транзистор управляется посредством управляющих импульсов заданной и постоянной длительности, то вся отдаваемая в катушку электрическая энергия, или мощность, может оказаться недостаточной для того, чтобы приводить запирающий элемент в запертое положение или удерживать его там. Тогда при определенных условиях надежная эксплуатация бытового прибора невозможна.
Раскрытие сущности изобретения
Задача изобретения - указать решение, позволяющее осуществлять в запирающем устройстве упомянутого в начале вида всегда надежное запирание двери.
Согласно изобретению эта задача решена запирающим устройством, бытовым прибором, а также способом с признаками согласно соответствующим независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения, описания и фигур.
Запирающее устройство согласно изобретению предназначено для запирания двери бытового прибора. Запирающее устройство содержит запирающий элемент для механического запирания двери. Запирающий элемент выполнен, например, из мягкомагнитного материала. Кроме того, запирающее устройство содержит приводной элемент для перемещения запирающего элемента из отпертого положения, в котором дверь не заперта и, таким образом, может быть свободно открыта пользователем, в запертое положение, в котором дверь заперта запирающим элементом, в зависимости от электрического тока, протекающего через приводной элемент. Приводной элемент электрически соединен с источником постоянного напряжения. Приводной элемент может представлять собой, например, катушку, или электромагнит. Запирающее устройство содержит, кроме того, переключающий элемент, в частности полупроводниковый переключатель, для управления протеканием электрического тока через приводной элемент. Переключающий элемент электрически соединен с приводным элементом, в частности подключен последовательно к приводному элементу. Управляющее устройство служит для управления переключающим элементом и, таким образом, для управления протеканием электрического тока посредством подачи на переключающий элемент по меньшей мере одного управляющего импульса. Согласно изобретению предусмотрено, что запирающее устройство содержит средство, регистрирующее актуальное значение постоянного напряжения, генерируемого источником постоянного напряжения, причем управляющее устройство задает длительность управляющих импульсов в зависимости от актуального значения напряжения при эксплуатации запирающего устройства.
Задавая длительность актуального управляющего импульса и, таким образом, длительность импульса напряжения, подаваемого на приводной элемент, в зависимости от актуального значения постоянного напряжения, достигают возможности всегда адаптировать длительность управляющих импульсов к актуальному значению напряжения и, таким образом, подавать на приводной элемент постоянную электрическую мощность и, следовательно, также достаточную электрическую энергию, позволяющую достоверно и надежно приводить запирающий элемент в запертое положение. Так, при меньшем значении напряжения возможно задание большей длительности управляющих импульсов, чем при более высоком значении напряжения, чтобы иметь возможность обеспечивать достаточную мощность, подаваемую на приводной элемент. В целом при этом возможна надежная эксплуатация и устойчивая работа запирающего устройства, причем с использованием источника постоянного напряжения, который, в частности, по сравнению с эксплуатацией приводного элемента от напряжения электросети, имеет преимущество, заключающееся в том, что управляющее устройство не должно быть соединено с нейтральным потенциалом напряжения электросети и, таким образом, не требуется принятия дополнительных мер для гальванической развязки нескольких управляющих устройств.
Под бытовым прибором в данном случае понимают прибор, используемый для ведения домашнего хозяйства. В частности, бытовой прибор представляет собой прибор для обработки белья, например стиральную машину, стирально-сушильную машину или сушильную машину для белья. Под дверью подразумевают, в частности, такой конструктивный элемент прибора, посредством которого возможно закрывание отверстия барабана для белья бытового прибора.
Как уже показано, в качестве переключающего элемента используют, в частности, полупроводниковый переключатель, управляющий электрод которого соединен с управляющим устройством. При этом возможно использование в качестве полупроводникового переключателя, например, р-n-р-биполярного транзистора, и/или n-р-n-биполярного транзистора, и/или n-канального полевого МОП-транзистора, и/или p-канального полевого МОП-транзистора, и/или биполярного транзистора с изолированным затвором.
В одном варианте осуществления может быть предусмотрено управление переключающим элементом посредством управляющего устройства последовательностью импульсов с использованием широтно-импульсной модуляции. Тогда управляющее устройство может задавать актуальный коэффициент заполнения управляющих импульсов в зависимости от актуального значения напряжения. Следовательно, под управляющими импульсами может подразумеваться периодичная последовательность импульсов, в которой отношение длительности импульса к длительности периода повторения импульсов задают в зависимости от актуального значения напряжения. С одной стороны, преимущество состоит в том, что таким образом существует возможность без больших затрат синхронизировать последовательность управляющих импульсов с напряжением электросети; с другой стороны, такая широтно-импульсная модуляция с периодической последовательностью импульсов может быть реализована без больших затрат, так как частота управляющих импульсов остается, по существу, постоянной и необходимо задавать каждый раз лишь актуальный коэффициент заполнения в зависимости от актуального значения напряжения.
Особенно предпочтительным показывает себя выполнение источника постоянного напряжения в виде конденсатора промежуточной цепи, соединенного с выходом выпрямителя, в частности выпрямителя, собранного по схеме полного моста, предназначенного для выпрямления напряжения электросети. Выпрямитель, в частности, соединен одной стороной с сетевыми контактами бытового прибора, а другой стороной с конденсатором промежуточной цепи, так что выпрямленное выпрямителем напряжение подают на конденсатор промежуточной цепи и затем сглаживают посредством конденсатора. Таким образом, на конденсаторе промежуточной цепи получают выпрямленное и сглаженное напряжение электросети (действующее значение), которое может быть использовано для управления запирающим устройством. Преимущество такого варианта осуществления состоит в том, что для перемещения запирающего элемента в запертое положение или его удержания в этом запертом положении возможно использование промежуточной цепи, уже имеющейся в современных бытовых приборах. Таким образом, становится излишним использование отдельных источников постоянного напряжения с сопутствующими недостатками.
С тем же самым источником постоянного напряжения, в частности, посредством упомянутого конденсатора промежуточной цепи, также дополнительно предпочтительно соединен инвертор, который предназначен для генерации напряжения питания для электрического приводного двигателя бытового прибора из постоянного напряжения. То есть целенаправленно используют источник постоянного напряжения, который служит, помимо прочего, для электропитания приводного двигателя. В связи с этим может быть, в частности, предусмотрено использование в качестве приводного двигателя многофазного, в частности трехфазного, бесщеточного электродвигателя постоянного тока (BLDC) или синхронной электромашины, чтобы инвертор вырабатывал из постоянного напряжения несколько переменных напряжений для эксплуатации приводного двигателя. Этот приводной двигатель предпочтительно служит для приведения в движение барабана для белья бытового прибора.
Предпочтительно действует соотношение: чем меньше постоянное напряжение в источнике постоянного напряжения, тем больше задают длительность управляющего импульса, или импульсов. Другими словами, при меньшем значении постоянного напряжения управляющее устройство может задавать большую длительность управляющих импульсов, чем при более высоком значении напряжения, так что длительность импульса обратно пропорциональна постоянному напряжению в источнике постоянного напряжения. Такой образ действий позволяет всегда обеспечивать протекание через приводной элемент в среднем достаточного электрического тока, обеспечивающего надежную эксплуатацию запирающего устройства.
Чтобы удерживать среднее значение электрического тока, протекающего через приводной элемент, и соответственно мощность, подаваемую на приводной элемент, постоянными, управляющее устройство может задавать длительность управляющих импульсов обратно пропорционально квадрату значения постоянного напряжения. Это позволяет надежно предотвращать нежелательное отпирание двери при эксплуатации бытового прибора.
В управляющем устройстве может быть сохранена, например, таблица соответствия, в которой указана зависимость длительности импульсов от напряжения источника постоянного напряжения. Тогда возможно задание управляющим устройством актуальной длительности импульсов с использованием такой таблицы. Таким образом, настройка длительности импульсов в зависимости от актуального значения напряжения может быть выполнена без использования большой вычислительной мощности.
Дополнительно к упомянутому переключающему элементу (в дальнейшем называемому первым переключающим элементом) запирающее устройство может содержать также по меньшей мере один дополнительный переключающий элемент (в дальнейшем называемый вторым переключающим элементом), который соединен с приводным элементом и, в частности, подключен электрически последовательно к первому переключающему элементу и к приводному элементу. Возможно выполнение управляющего устройства таким образом, что по меньшей мере на время управляющего импульса первого переключающего элемента второй переключающий элемент открывается, так что этим вторым переключающим элементом управляют импульсом или последовательностью управляющих импульсов, которые имеют по меньшей мере ту же самую длительность импульсов, что и управляющие импульсы первого переключающего элемента. Таким образом, управляющий импульс, или управляющие импульсы, второго переключающего элемента перекрываются управляющим импульсом, или управляющими импульсами, первого переключающего элемента. Использование второго переключающего элемента имеет преимущества в части надежности при эксплуатации: при отказе одного из переключающих элементов существует возможность посредством другого переключающего элемента предотвратить приложение постоянного напряжения на управляющий элемент, в частности на катушку. Если управляющее устройство регистрирует дефект или ошибку одного из переключающих элементов, возможна подача соответствующего предупредительного сигнала.
Также может быть предусмотрена регистрация управляющим устройством актуального фазового сдвига напряжения электросети и генерация последовательности управляющих импульсов в зависимости от фазы напряжения электросети. Таким образом, возможна синхронизация последовательности управляющих импульсов с напряжением электросети, что позволяет, например, генерировать управляющие импульсы тогда, когда источник постоянного напряжения заряжен полностью. Таким образом, слишком сильная разрядка источника постоянного напряжения может быть надежно предотвращена.
Бытовой прибор согласно изобретению, в частности прибор для обработки белья, содержит дверь, а также запирающее устройство согласно изобретению для запирания двери.
Способ согласно изобретению служит для запирания двери бытового прибора посредством запирающего элемента, который перемещают посредством приводного элемента из отпертого положения в запертое положение в зависимости от электрического тока, причем к приводному элементу прикладывают постоянное напряжение от источника постоянного напряжения и управляют протеканием электрического тока через приводной элемент посредством переключающего элемента, которым управляют последовательностью управляющих импульсов посредством управляющего устройства. Регистрируют актуальное значение постоянного напряжения и в зависимости от актуального значения напряжения посредством управляющего устройства задают длительность управляющих импульсов.
Предпочтительные варианты осуществления и их преимущества, представленные со ссылкой на запирающее устройство согласно изобретению, соответствующим образом относятся к бытовому прибору согласно изобретению, а также к способу согласно изобретению.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие признаки изобретения следуют из пунктов, фигур и описания фигур. Все указанные выше в описании признаки и сочетания признаков, а также признаки и сочетания признаков, указанные в нижеследующем описании фигур и/или только показанные на фигурах, применимы не только в каждом из указанных сочетаний, но и в других сочетаниях или же по отдельности.
Далее изобретение более подробно разъяснено на основе предпочтительного примера осуществления, а также со ссылками на прилагаемые чертежи.
Показаны:
фиг. 1 - схематичное изображение бытового прибора согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 - схематичное изображение электрической схемы с запирающим устройством согласно варианту осуществления изобретения; и
фиг. 3 - зависимость длительности управляющих импульсов от постоянного напряжения промежуточной цепи.
Осуществление изобретения
Представленный на фиг. 1 бытовой прибор 1 представляет собой, например, стиральную машину. Бытовой прибор 1 содержит барабан 2 для белья, предназначенный для приема белья, который размещен в корпусе 3 бытового прибора 1, а также в непредставленном баке для моющего раствора, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 4 вращения. Белье может быть помещено в барабан 2 для белья через отверстие, выполненное с возможностью закрытия посредством двери 5. Пользователь бытового прибора 1 имеет возможность открывать и закрывать дверь 5 известным образом. Если дверь 5 закрыта, то она может быть заперта на корпусе 3 посредством запирающего устройства 6 и, таким образом, механически зафиксирована относительно корпуса 3, так что открытие двери 5 более невозможно.
Для приведения в движение барабана 2 для белья бытовой прибор 1 содержит электрический приводной двигатель 7. Пользователь может выбирать посредством обслуживающего устройства 8 желаемую рабочую программу бытового устройства 1 и активировать процесс эксплуатации. Если процесс эксплуатации, в данном случае процесс стирки, активирован, дверь 5 запирается посредством запирающего устройства 6 и отпирается только после окончания процесса эксплуатации. Таким образом предотвращают открывание двери 5 во время процесса эксплуатации.
Электрическая схема, как она представлена на фиг. 2, представляет собой составную часть бытового прибора 1 и содержит запирающее устройство 6. Бытовой прибор 1 имеет сетевые контакты 9, 10, которые подключены к электрическим потенциалам L, N сети электроснабжения. Между сетевыми контактами 9, 10 обеспечено напряжение UN электросети, которое представляет собой переменное напряжение. Переменное напряжение UN выпрямляют посредством выпрямителя 11, который в примере осуществления выполнен в виде выпрямителя с четырьмя диодами, собранного по схеме полного моста. Со стороны выхода выпрямитель 11 соединен с конденсатором 12 промежуточной цепи, который сглаживает выпрямленное напряжение. Постоянное напряжение VZK промежуточной цепи приложено между узлом 13 промежуточной цепи с одной стороны и опорным потенциалом 14 с другой стороны. Опорный потенциал 14 представляет собой электрический потенциал, отличный от нейтрального потенциала N. Конденсатор 12 промежуточной цепи представляет собой в контексте данного изобретения источник постоянного напряжения.
В примере осуществления приводной двигатель 7 представляет собой трехфазную синхронную электромашину или бесщеточный электродвигатель постоянного тока (BLDC) с постоянными магнитами. При этом переменные напряжения для обмотки статора генерируют посредством инвертора 15, который содержит преобразователь с несколькими транзисторами и соединен с узлом 13 промежуточной цепи. Переменные напряжения для приводного двигателя 7 генерируют из постоянного напряжения VZK промежуточной цепи, или инвертор 15 снабжают электрической энергией от конденсатора 12 промежуточной цепи. При этом инвертором 15 управляют посредством прибора 16 управления двигателем. Этот прибор управления 16 двигателем подключен к опорному потенциалу 14 и снабжается напряжением питания, которое генерируют посредством преобразователя 17 постоянного напряжения, например импульсного источника питания, из постоянного напряжения VZK промежуточной цепи. Это напряжение питания может составлять, например, 3,3 В или 5 В.
Запирающее устройство 6 содержит электрический переключатель 18 контакта двери, который замкнут только при закрытой двери 5 и разомкнут при открытой двери 5. Электрический ток может протекать через переключатель 18 только при закрытой двери 5. С одной стороны переключатель 18 соединен с узлом 19, к которому приложен тот же электрический потенциал, что и к узлу 13 промежуточной цепи. С другой стороны переключатель 18 соединен с приводным элементом 20, выполненным в форме катушки, или электромагнита. Этот приводной элемент 20 другой своей стороной через узел 21, а также через последовательное соединение первого и второго переключающих элементов 22, 23 соединен с опорным потенциалом 14. Последовательное соединение состоит из приводного элемента 20 и переключающих элементов 22, 23. Безынерционный диод 24 соединяет узел 21 с узлом 19 и таким образом допускает протекание электрического тока через приводной элемент 20, когда переключающие элементы 22, 23 заперты.
В примере осуществления переключающие элементы 22, 23 выполнены в виде n-p-n-биполярных транзисторов. При этом коллектор первого переключающего элемента 22 соединен с узлом 21; эмиттер переключающего элемента 22 соединен с коллектором второго переключающего элемента 23. Эмиттер второго переключающего элемента 23 соединен с опорным потенциалом 14 и, таким образом, к нему приложен опорный потенциал 14. Для управления переключающими элементами 22, 23 предусмотрено управляющее устройство 25 в форме микроконтроллера, которое соединено с выводами баз переключающих элементов 22, 23, и к которому также приложен опорный потенциал 14. Напряжение питания (например, 3,3 В или 5 В) для управляющего устройства 25 генерируют посредством преобразователя постоянного напряжения 26, например импульсного источника питания. Опционально возможно также выполнение управляющего устройства 25 интегрированным в прибор 16 управления двигателем, так что управляющее устройство 25 и прибор 16 управления двигателем образованы единым управляющим устройством, в частности микроконтроллером.
Протекание электрического тока I через приводной элемент 20 вызывает перемещение запирающего элемента 27 из отпертого положения, в котором дверь 5 не заперта, в запертое положение, в котором дверь 5 зафиксирована относительно корпуса 3 запирающим элементом 27 и, таким образом, заперта. Запирающий элемент 27 может содержать, например, мягкомагнитный запор. Чтобы иметь возможность контроля актуального положения запирающего элемента 27, запирающему элементу 27 поставлен в соответствие переключатель 28, который соединен одной стороной с узлом 19, а другой стороной с управляющим устройством 25. Если запирающий элемент 27 перемещается в запертое положение, то переключатель 28 также замыкается, что соответственно может быть детектировано управляющим устройством 25. Кроме того, узел 29 между эмиттером первого переключающего элемента 22 и коллектором второго переключающего элемента 23 тоже соединен с управляющим устройством 25, так что возможен также контроль протекания электрического тока через переключающие элементы 22, 23 и, таким образом, контроль правильности функционирования переключающих элементов 22, 23.
Переключающим элементом 22 управляют посредством управляющего устройства 25. Второй переключающий элемент 23 служит в качестве предохранительного переключающего элемента и может управляться независимо от переключающего элемента 22. Чтобы разрешить управление приводным элементом 20, возможно управление предохранительным переключающим элементом 23 синхронно с первым переключающим элементом 22 посредством той же самой последовательности управляющих импульсов или, в альтернативном варианте, посредством более длительных импульсов, так что второй переключающий элемент 23 открыт по меньшей мере в течение всей продолжительности управляющих импульсов 30 первого переключающего элемента 22. Альтернативно возможно также постоянное открытое состояние второго переключающего элемента 23.
Чтобы прекратить управление приводным элементом 20 и тем самым препятствовать переключению электромагнитного клапана 28, возможно запирание предохранительного переключающего элемента 23. При этом управление предохранительным переключающим элементом предпочтительно производят независимо от переключающего элемента 22 посредством предохранительной электрической схемы, реализованной в управляющем устройстве 25, или программной функции. Это позволяет реализовать предохранительную функцию независимо от функциональных команд для запирающего элемента 27.
В альтернативном варианте осуществления возможно управление переключающим элементом 22 также последовательностью управляющих импульсов 30 с использованием широтно-импульсной модуляции. Тогда между выходом управляющего устройства 25 и переключающим элементом 22 может быть предпочтительно предусмотрен конденсатор связи, который предотвращает возможность беспрерывного активированного состояния переключающего элемента 22 в случае сбоя.
Запирающее устройство 6 содержит также средство для регистрации актуального значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи. При этом актуальное значение напряжения регистрируют управляющим устройством 25, в котором для этого возможно, например, наличие отдельного измерительного входа (не показан), который, например, через делитель напряжения или другой преобразователь постоянного напряжения соединен с узлом 13 промежуточной цепи. В качестве дополнения или альтернативы возможна регистрация значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи через вход 31 электропитания, через который подводят вышеуказанное напряжение питания к управляющему устройству 25.
Предусмотрено, что временную продолжительность управляющего импульса 30 задают в зависимости от актуального значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи. Для этого управляющее устройство 25 регистрирует постоянно, или непрерывно, соответствующие актуальные значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи и управляет длительностью управляющего импульса 30, подаваемого на первый переключающий элемент 22, чтобы в процессе эксплуатации бытового прибора 1 приводить запирающий элемент 27 в запертое положение. При этом электрическую мощность, подаваемую на приводной элемент 20, посредством длительности управляющего импульса 30 задают в зависимости от актуального значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи, или адаптируют к актуальному значению напряжения. Эта адаптация выражается в том, что длительность управляющего импульса 30 обратно пропорциональна квадрату постоянного напряжения VZK промежуточной цепи.
Эта зависимость отображена на фиг. 3. При этом по оси y отложено постоянное напряжение VZK промежуточной цепи в вольтах; по оси x - длительность w управляющего импульса 30 в миллисекундах. Как следует из фиг. 3, постоянное напряжение VZK промежуточной цепи может варьироваться между нижней предельной величиной, составляющей примерно 150 В, и верхней предельной величиной, равной примерно 400 В. При постоянном напряжении VZK промежуточной цепи, равном 400 В, задают длительность w импульса равной примерно 4,4 мс. При постоянном напряжении VZK промежуточной цепи 150 В задают длительность w импульса равной примерно 32,6 мс. При этом в управляющем устройстве 25 может быть сохранена следующая таблица соответствия:
В основе представленной выше зависимости лежит следующее соображение: хотя в качестве приводного элемента 20 используют катушку, этот приводной элемент 20 имеет также внутреннее омическое сопротивление (собственное сопротивление), которое также влияет на энергию, подаваемую на приводной элемент 20. Энергия, полученная приводным элементом 20, вычисляется из следующего уравнения:
Е=V⋅I⋅w,
где Е - энергия, полученная приводным элементом 20, V - значение постоянного напряжения VZK промежуточной цепи, I - максимальный электрический ток в приводном элементе 20 и w - длительность импульса в секундах. Если предположить очень низкую индуктивность приводного элемента 20, то электрический ток I определяется, по существу, собственным сопротивлением:
I=V/R,
где R обозначает собственное сопротивление приводного элемента 20. Из этого получается следующая зависимость длительности w импульса от значения V напряжения:
w=Е⋅R/V2.
Если предполагается, что энергия Е и сопротивление R постоянны, то это уравнение может быть представлено с использованием константы k следующим образом:
w=k/V2.
Эта зависимость соответствует ходу графика на фиг. 3.
Управляющее устройство 25 может регистрировать также актуальный фазовый сдвиг напряжения UN электросети и синхронизировать последовательность управляющих импульсов 30 с напряжением UN электросети таким образом, что управляющие импульсы 30 генерируются при заряженном конденсаторе 12 промежуточной цепи. Вследствие этого предотвращается слишком сильное понижение постоянного напряжения VZK промежуточной цепи и его выход, например, за нижнюю предельную величину 150 В.
При управлении последовательностью импульсов с использованием широтно-импульсной модуляции управляющее устройство 25 постоянно, или непрерывно, регистрирует каждое актуальное значение постоянного напряжения VZK промежуточной цепи и постоянно управляет длительностью управляющих импульсов 30, постоянно передаваемых на первый переключающий элемент 22, чтобы при эксплуатации бытового прибора 1 постоянно удерживать запирающий элемент 27 в запертом положении. При этом в соответствии с вышеприведенными соображениями электрическая мощность, подаваемая на приводной элемент 20, остается постоянной во времени, в то время как длительность управляющих импульсов 30 задают в зависимости от актуального значения постоянного напряжения VZK промежуточной цепи, или адаптируют к актуальному значению напряжения. Эта адаптация выглядит так, что длительность управляющих импульсов 30 обратно пропорциональна квадрату постоянного напряжения VZK промежуточной цепи.
Список обозначений
| 1 | бытовой прибор |
| 2 | барабан для белья |
| 3 | корпус |
| 4 | ось вращения |
| 5 | дверь |
| 6 | запирающее устройство |
| 7 | приводной электродвигатель |
| 8 | обслуживающее устройство |
| 9, 10 | сетевой контакт |
| 11 | выпрямитель |
| 12 | конденсатор промежуточной цепи |
| 13 | узел промежуточной цепи |
| 14 | опорный потенциал |
| 15 | инвертор |
| 16 | прибор управления двигателем |
| 17 | преобразователь постоянного напряжения |
| 18 | электрический переключатель |
| 19 | узел |
| 20 | приводной элемент |
| 21 | узел |
| 22, 23 | переключающий элемент |
| 24 | безынерционный диод |
| 25 | управляющее устройство |
| 26 | преобразователь постоянного напряжения |
| 27 | запирающий элемент |
| 28 | переключатель |
| 29 | узел |
| 30 | управляющие импульсы |
| 31 | вход электропитания |
| I | электрический ток |
| L | электрический потенциал |
| N | электрический потенциал |
| UN | напряжение электросети |
| VZK | постоянное напряжение промежуточной цепи |
| w | длительность импульса |
1. Запирающее устройство (6) для запирания двери (5) бытового прибора (1), содержащее:
- запирающий элемент (27) для механического запирания двери (5),
- приводной элемент (20) для перемещения запирающего элемента (27) из отпертого положения, в котором дверь (5) не заперта, в запертое положение, в котором дверь (5) заперта запирающим элементом (27), в зависимости от электрического тока (I), протекающего через приводной элемент (20), причем приводной элемент (20) электрически соединен с источником (12) постоянного напряжения,
- переключающий элемент (22, 23), электрически соединенный с приводным элементом (20), для управления протеканием электрического тока (I) через приводной элемент (20) и
- управляющее устройство (25) для управления переключающим элементом (22, 23), причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью подачи на переключающий элемент (22, 23) по меньшей мере одного управляющего импульса (30) для управления протеканием электрического тока (I) через приводной элемент (20),
отличающееся тем, что запирающее устройство (6) содержит средство для регистрации актуального значения (V) постоянного напряжения (VZK), генерируемого источником (12) постоянного напряжения, причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью задавать длительность (w) по меньшей мере одного управляющего импульса (30) в зависимости от актуального значения (V) напряжения.
2. Запирающее устройство (6) по п. 1, отличающееся тем, что источник (12) постоянного напряжения представляет собой конденсатор промежуточной цепи, соединенный с выходом выпрямителя (11), в частности выпрямителя, собранного по схеме полного моста, предназначенного для выпрямления напряжения (UN) электросети.
3. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что с тем же источником (12) постоянного напряжения соединен инвертор (15), предназначенный для генерации из постоянного напряжения (VZK) напряжения питания для электрического приводного двигателя (7) бытового прибора (1).
4. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что управляющее устройство (25) выполнено с возможностью задавать большую длительность (w) импульсов при меньшем значении постоянного напряжения (VZK), чем при более высоком значении (V) напряжения.
5. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что управляющее устройство (25) выполнено с возможностью задавать длительность (w) импульса обратно пропорционально квадрату значения (V) напряжения.
6. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в управляющем устройстве (25) сохранена таблица соответствия, выражающая зависимость длительности (w) импульса от постоянного напряжения (VZK), причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью задавать длительность (w) импульса с использованием таблицы соответствия.
7. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно к переключающему элементу (22, 23) с приводным элементом (20) присоединен по меньшей мере один дополнительный переключающий элемент (22, 23), причем управляющее устройство (25) выполнено с возможностью открывания дополнительного переключающего элемента (22, 23) по меньшей мере на время управляющего импульса (30) переключающего элемента (22, 23).
8. Запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что управляющее устройство (25) выполнено с возможностью управления переключающим элементом (22, 23) посредством последовательности импульсов с использованием широтно-импульсной модуляции и для задания актуального коэффициента заполнения управляющих импульсов (30) в зависимости от актуального значения (V) напряжения.
9. Запирающее устройство (6) по п. 8, отличающееся тем, что управляющее устройство (25) выполнено с возможностью регистрации актуального фазового сдвига напряжения (UN) электросети и генерации последовательности управляющих импульсов (30) в зависимости от фазы напряжения (UN) электросети.
10. Бытовой прибор (1), в частности для обработки белья, содержащий дверь (5) и запирающее устройство (6) по одному из предшествующих пунктов.
11. Способ запирания двери (5) бытового прибора (1) посредством запирающего элемента (27), который перемещают, в зависимости от электрического тока (I), протекающего через приводной элемент (20), из отпертого положения, в котором дверь (5) не заперта, в запертое положение, в котором дверь (5) заперта, причем на приводной элемент (20) подают постоянное напряжение (VZK) источника (12) постоянного напряжения и управляют протеканием электрического тока (I) через приводной элемент (20) посредством переключающего элемента (22, 23), которым управляют посредством управляющего устройства (25) по меньшей мере одним управляющим импульсом (30), отличающийся тем, что регистрируют актуальное значение (V) постоянного напряжения (VZK) и посредством управляющего устройства (25) задают длительность (w) управляющего импульса (30) в зависимости от актуального значения (V) напряжения.
