AT525144B1

AT525144B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers

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Publication number: AT525144B1
Application number: ATA106/2021A
Authority: AT
Original assignee: Matthias Manuel Mueller Ing
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2023-03-15
Also published as: AT525144A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, in einer elektrischen Anlage, die einen elektrischen Verbraucher (13), elektrische Leitungen zur Stromversorgung (1) des elektrischen Verbrauchers (3), eine Steuerschaltung (12) zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13), ein mit der Steuerschaltung (12) zusammenwirkendes Funkmodul (14) zum drahtlosen Empfangen eines Schaltbefehls zum Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13) und einen handbetätigten Schalter (15, 16) zum wahlweisen Trennen oder Verbinden des elektrischen Verbrauchers (13) samt der Steuerschaltung (12) von bzw. mit der Stromversorgung (1) umfasst, wird zum Schalten des elektrischen Verbrauchers (13) der handbetätigte Schalter (15, 16) betätigt, um eine Unterbrechung der Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers (13) und der Steuerschaltung (12) während eines Zeitraums von kürzer als 5 sek., vorzugsweise kürzer als 2 sek., insbesondere kürzer als 1 sek., herbeizuführen, und die Steuerschaltung (12) wird während der Stromunterbrechung von einem aufladbaren Energiespeicher (4), wie z.B. einem Kondensator, mit Strom versorgt, und die Stromunterbrechung wird an einem Steuereingang (11) der Steuerschaltung (12) detektiert, sodass die Steuerschaltung (12) bei Detektieren der Stromunterbrechung den elektrischen Verbraucher (13) schaltet.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM SCHALTEN EINES ELEKTRISCHEN VERBRAUCHERS

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, sowie eine elektrische Anlage mit einer derartigen Schaltvorrichtung.

[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung das Schalten von elektrischen Verbrauchern in Smart Home-Anwendungen, bei denen die elektrischen Verbraucher ebenfalls über Netzwerk- oder Funkschnittstellen geschalten werden können. Bei derartigen Anwendungen muss die dem elektrischen Verbraucher jeweils zugeordnete Steuerschaltung ständig mit Strom versorgt werden, um Steuerbefehle z.B. über eine Funkschnittstelle empfangen und verarbeiten zu können.

[0003] In jüngster Zeit werden vermehrt Smart Home Produkte angeboten, welche in bestehende elektrische Anlagen eingebaut werden können, bei denen das Schalten von Verbrauchern in herkömmlicher Weise durch Betätigen eines Handschalters erfolgt, welcher die Straomzufuhr zum elektrischen Verbraucher trennt oder herstellt. Beispielsweise werden Leuchtmittel vertrieben, welche in bestehende Leuchtmittelfassungen eingesetzt werden können und eine integrierte elektronische Steuerschaltung sowie ein Funkmodul aufweisen, über welche das Leuchtmittel durch drahtlose Steuerbefehle ein- und ausgeschaltet werden kann. Hierbei besteht das Problem, dass es für die Betriebsbereitschaft der in das Leuchtmittel integrierten elektronischen Schaltvorrichtung erforderlich ist, dass sich der in die existierende Stromversorgungsanlage eingebaute, handbetätigte Lichtschalter, wie z.B. ein Wandschalter, dauerhaft in der „Ein“-Stellung befindet. Ein weiteres Problem liegt in der mangelnden Flexibilität der Betätigung, da der Schaltvorgang lediglich über die vorgesehene Netzwerk- oder Funkverbindung erfolgen kann, um eine weitere Erreichbarkeit des Geräts zu ermöglichen. Die bestehenden Schaltinstallationen, wie z.B. die bestehenden Wandschalter, verlieren ihre Funktion.

[0004] Die in der Patentschrift DE102018108973 A1 beschriebene Ausbildung eines Schaltrelais mit Funksteuerung weißt einen Energiespeicher auf, doch wird dieser ausschließlich geladen wenn der Ausgang des Relais eingeschalten und ein Verbraucher angeschlossen ist. Das Relais wird nicht mit Neutralleiter und Phase versorgt sondern mit nur einer Phase, weshalb die Energie zum Laden des Energiespeichers nur durch eine durch einen Widerstand hervorgerufene Spannungsdifferenz entlang dieser Leitung bereitgestellt werden kann und wozu der Stromkreis geschlossen sein muss, da ansonsten keine Spannungsdifferenz über den Widerstand möglich ist. Bei seltenem Einschalten des Relais und/oder kleinem Energiespeicher ist ein Einschalten per Funkbefehl nicht mehr möglich. Der Schaltbefehl kann auch über einen direkt am Gerät, an eigens dafür vorgesehenen Anschlüssen, angeschlossenen Schalter oder Taster gegeben werden, dies wäre auch die einzige Möglichkeit um das Gerät nach vollständig entladenem Energiespeicher wieder zu reaktivieren.

[0005] US 2017223807 A1 offenbart mehrere Geräte mit Funksteuerung, welche teilweise über Energiespeicher verfügen, nicht jedoch über Kurzzeit-Energiespeicher zum Aufrechterhalt der Funkverbindung sondern zum Weiterbetreib der gesamten Gerätschaft im Falle eines Ausfalls der Stromversorgung bzw. zum Betreiben einer Gerätschaft ohne externe Stromversorgung. So werden konkret zwei Ausführungsvarianten einer smarten Lampe angeführt, eine zum Betreib ohne dauerhafte Versorgung, hier dient die Fassung der Lampe also nur mechanischen Zwecken, und eine mit integrierter Ladeelektronik um einen Energiespeicher dauerhaft aufrecht zu erhalten und im Falle eines Wegfalls der Versorgung aus diesem die Energie zum Weiterbetreib des Geräts zu ziehen. Die Schaltbefehle können bei all diesen Geräten nur per Funk gegeben werden.

[0006] DN 212785960 U zeigt eine LED-Treiberschaltung zum Betreib einer LED mit Wechselspannung. Hierbei handelt es sich jedoch nur um einen Teil einer derzeit üblichen smarten Lampe und die Ausführung dieser Schaltung ist außerdem nicht zielführend und wird in der Regel nicht eingesetzt.

[0007] Die Erfindung zielt daher darauf ab, die oben genannten Nachteile zu überwinden und ein Schaltverfahren sowie eine Schaltvorrichtung zu schaffen, mit denen die bestehenden Schalteinrichtungen auch im Falle des Einbaus von Smart Home Geräten weiterverwendet werden können.

[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, in einer elektrischen Anlage vor, die einen elektrischen Verbraucher, elektrische Leitungen zur Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers, eine Steuerschaltung zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers, ein mit der Steuerschaltung zusammenwirkendes Funkmodul zum drahtlosen Empfangen eines Schaltbefehls zum Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers und einen handbetätigten Schalter zum wahlweisen Trennen oder Verbinden des elektrischen Verbrauchers samt der Steuerschaltung von bzw. mit der Stromversorgung umfasst, wobei zum Schalten des elektrischen Verbrauchers der handbetätigte Schalter betätigt wird, um eine Unterbrechung der Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers und der Steuerschaltung während eines Zeitraums von kürzer als 5 sek., vorzugsweise kürzer als 2 sek., insbesondere kürzer als 1 sek., herbeizuführen, die Steuerschaltung während der Stromunterbrechung von einem aufladbaren Energiespeicher, wie z.B. einem Kondensator, mit Strom versorgt wird, die Stromunterbrechung an einem Steuereingang der Steuerschaltung detektiert wird und die Steuerschaltung bei Detektieren der Stramunterbrechung den elektrischen Verbraucher schaltet.

[0009] Die Erfindung besteht somit darin, eine kurze Stromunterbrechung, die durch die Betätigung eines bestehenden Schalters hervorgerufen wird, als Schalt-Impuls für die Steuerschaltung heranzuziehen. Die entsprechenden Geräte können daher neben bestehenden drahtlosen Bedienmöglichkeiten, wie z.B. über Funk, auch physisch wie gewohnt per Wand-Schalter geschalten werden.

[0010] Damit die Steuerschaltung des zu schaltenden elektrischen Verbrauchers eine kurze Stromunterbrechung als Schalt-Impuls erkennen kann, benötigt diese einen Kurzzeit-Energiespeicher, um trotz fehlender Versorgung aktiv zu bleiben. Die Erfindung sieht daher vor, dass bestehende Smart Home Geräte, vorzugsweise Smart Home Leuchtmittel, mit einem für diese Funktion vorgesehenen Kurzzeit-Energiespeicher z.B. in Form eines Kondensators versehen werden.

[0011] Der handbetätigte Schalter kann hierbei bevorzugt als Taster ausgebildet sein, sodass die Stromunterbrechung durch Betätigen des Tasters herbeigeführt wird.

[0012] Alternativ kann der handbetätigte Schalter als Wippschalter mit zwei stabilen Endstellungen ausgebildet sein, dessen Schaltausgänge elektrisch überbrückt sind, wobei die Stromunterbrechung durch Umstellen des Schalters von einer zur anderen Endstellung herbeigeführt wird, wobei der Stromfluss in einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen unterbrochen wird.

[0013] Um nicht nur ein Aus- und Einschalten des elektrischen Verbrauchers zu ermöglich, sondern insbesondere im Falle von Leuchtmitteln eine Dimmfunktion zu realisieren, sieht eine weitere bevorzugte Ausbildung des Verfahrens vor, dass zum Dimmen des elektrischen Verbrauchers der handbetätigte Schalter innerhalb einer Zeitspanne von < 5 sek., bevorzugt < 2 sek., wenigstens zweimal hintereinander betätigt wird, um eine wenigstens zweimalige Unterbrechung der Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers und der Steuerschaltung herbeizuführen, die Steuerschaltung während der Stromunterbrechungen von einem aufladbaren Energiespeicher, wie z.B. einem Kondensator, mit Strom versorgt wird, die Stromunterbrechungen an einem Steuereingang der Steuerschaltung detektiert werden und die Steuerschaltung bei Detektieren der Stromunterbrechungen in einen Dimm-Modus wechselt. Bevorzugt kann hierbei vorgesehen werden, dass der im Dimm-Modus erfolgende Dimmvorgang (Auf- und Abschwellen der Helligkeit) durch erneutes Betätigen des handbetätigten Schalters beendet wird, wobei der zum Zeitpunkt der Beendigung herrschende Dimmzustand dauerhaft erhalten bleibt.

[0014] Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, vor, umfassend eine mit dem elektrischen Verbraucher elektrisch verbundene oder verbindbare Steuerschaltung zum wahlweisen

Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers, ein mit der Steuerschaltung zusammenwirkendes Funkmodul zum drahtlosen Empfangen eines Schaltbefehls zum Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers, wobei der Schaltbefehl einem ersten Steuereingang der Steuerschaltung zuführbar ist, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, um den elektrischen Verbraucher bei Vorliegen des Schaltbefehles am ersten Steuereingang ein- oder auszuschalten, und weiters umfassend elektrische Stromversorgungsanschlüsse zum Anschließen der Vorrichtung an eine Stromversorgung, wobei die Vorrichtung weiters einen parallel zur Stromversorgung geschalteten aufladbaren Energiespeicher, wie z.B. einen Kondensator, aufweist, der angeordnet ist, um die Steuerschaltung bei einer Unterbrechung der Stromversorgung weiterhin und unterbrechungsfrei mit Strom zu versorgen, und dass die Steuerschaltung einen zweiten Steuereingang aufweist, der bei Unterbrechung der an den Stromversorgungsanschlüssen anliegenden Stromversorgung eine als Schaltbefehl erfassbare Potentialänderung erfährt, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, um den elektrischen Verbraucher bei Vorliegen des Schaltbefehles am zweiten Steuereingang ein- oder auszuschalten.

[0015] Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Optokoppler auf, der an den zweiten Steuereingang angeschlossen ist, um die Stromversorgung vom zweiten Steuereingang galvanisch zu trennen.

[0016] Bevorzugt ist der Energiespeicher unter Zwischenschaltung eines AC/DC-Wandlers an die Stromversorgung angeschlossen.

[0017] Bevorzugt ist der Energiespeicher unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers an die Stromversorgung angeschlossen.

[0018] Für die bereits erwähnte Dimmfunktion kann die Steuerschaltung bevorzugt ausgebildet sein, um bei Vorliegen von wenigstens zwei Schaltbefehlen innerhalb einer Zeitspanne von < 5 sek., bevorzugt < 2 sek., in einen Dimm-Modus zu wechseln, der zur individuellen Einstellung der Helligkeit dient.

[0019] Gemäß einem dritten Aspekt sieht die Erfindung eine elektrische Anlage zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, vor, umfassend einen elektrischen Verbraucher, eine Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zum Schalten des elektrischen Verbrauchers, an die Stromversorgungsanschlüsse der Schaltvorrichtung angeschlossene elektrische Leitungen zur Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers und einen handbetätigten Schalter zum wahlweisen Trennen oder Verbinden des elektrischen Verbrauchers samt der Steuerschaltung von bzw. mit der Stromversorgung.

[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 bis Fig. 4 verschiedene Varianten der Verschaltung eines Kondensators in einer Schaltvorrichtung, Fig. 5 eine Ausführungsform einer Schaltung zur Nutzung einer Stromunterbrechung als Schaltimpuls für einen elektrischen Verbraucher, Fig. 6 eine Ausführungsform eines elektrischen Verbrauchers mit zugeordneter Steuerschaltung und Funkmodul, Fig. 7 bis 15 verschiedene Varianten der Einbindung herkömmlicher handbetätigter Schalter in die Schaltvorrichtung und Fig. 16 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Dimmvorgangs.

[0021] Wie bereits erwähnt, benötigt die Steuerschaltung des elektrischen Verbrauchers, damit diese eine kurze Stromunterbrechung als Schalt-Impuls erkennen kann, einen Kurzzeit-Energiespeicher, um trotz fehlender Versorgung funktionsfähig zu sein. Aufgrund einer gegebenenfalls kurzen Ladezeit und der vielen Ladezyklen, sind hierfür Kondensatoren (vor allem sog. UltraKondensatoren) geeignete Energiespeicher. Zudem sind Kondensatoren sehr günstig und in vielen Baugrößen verfügbar. In den Fig. 1 bis Fig. 4 sind verschiedene Möglichkeiten der Verschaltung eines Kondensators in einer Schaltvorrichtung dargestellt.

[0022] Fig. 1 zeigt eine Stromversorgung 1, welche im vorliegende Fall von einem herkömmlichen Stromnetz eines Haushalts gebildet ist. Die Netzspannung des Stromnetzes (z.B. 230 V) wird mittels eines AC/DC-Wandlers 2 in eine für den Betrieb einer elektronischen Steuerschaltung geeigneten Gleichspannung von z.B. 5V gewandelt. Im Fall einer als Schaltimpuls für das Schalten des elektrischen Verbrauchers heranzuziehenden Stromunterbrechung dient ein über eine

Diode 3 angeschlossener Kondensator 4 als Zwischenspeicher, wobei der Kondensator 4 paralle! zur Stromversorgung 1 geschalten ist.

[0023] Wenn die verwendete Steuerschaltung zwar mit einem Spannungsniveau von bspw. 5V betrieben werden kann, jedoch auch bis zu einem geringeren Spannungsniveau von bspw. 2V funktionstüchtig ist, kann der Energiespeicher bzw. der Kondensator 1, wie in Fig. 1 gezeigt, nach dem AC-DC-Wandler 2 parallelgeschaltet werden. Der Kondensator 4 muss in diesem Fall so ausgelegt werden, dass innerhalb einer zu definierenden Zeitspanne (bspw. 1,5 Sekunden), welche der maximal vorgesehenen Dauer der Stromunterbrechung entspricht, die Ladung nur so stark abnimmt, dass das untere Spannungsniveau währenddessen nicht unterschritten wird.

[0024] Nachfolgend ist ein Berechnungsbeispiel für die notwendige Kapazität eines Kondensators angegeben, der wie in Fig. 1 dargestellt angeschlossen ist. Bei der Annahme einer zu überbrückenden Zeitspanne (tacıve) von 1,5 Sekunden, einer Mindestspannung (Vmin) von 2 V sowie einer durchschnittlichen Stromaufnahme (Aaverage) der Steuerschaltung von 220 HA (bei ausgeschaltetem Verbraucher) ergibt sich daher eine erforderliche Mindestkapazität von 110 uF für den Kondensator 4:

_ A's AV Aaverage = 220 u4 Vanax = 5V Vmin = 2V Lactive tactive = 1.55 total = — A Ynax = 255

(Vmax —Vmin)

. Aaverage * Ctotal

F: = 110 uF

Vinax [0025] Je nach verwendeter Steuerelektronik kann jedoch auch ein Vielfaches an Energie benötigt werden und ein dafür geeigneter Kondensator kann recht großbauend sein. Es kann daher sinnvoll sein einen teureren „Supercap“/Ultra-Kondensator zu verwenden. Ein solcher Kondensator ist jedoch mit einem Spannungsbereich von mehr als 2,7 V nicht sehr verbreitet.

[0026] Aus diesem Grund kann man entweder mehrere kleiner dimensionierte Ultra-Kondensatoren zusammenschalten oder es kann ebenso von Vorteil sein, die Schaltung abzuändern, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Hierbei wird durch die Widerstände 5 ein Spannungsteiler realisiert, wobei die Steuerschaltung am Anschluss 6 mit ca. 2 V betrieben werden kann und es möglich ist, einen Kondensator mit bspw. 2,6 V Nennspannung zu verwenden. Diese sind vor allem in Form von Ultra-Kondensatoren verbreitet und daher in vielen Baugrößen und mit diversen Kapazitäten erhältlich.

[0027] Die Berechnung der Kondensator-Kapazität kann dann wie folgt vorgenommen werden. As

F = — V Aaverage = 220 nA Voc = 2,6V VoeDe = 2V Lactive tactive = 1.55 Leotal = —actve___, Voc= 6.55

(Vpe-VpDepDo)

. Aaverage * Ctotal

F: = 286 UF

Venax [0028] In diesem Berechnungsbeispiel zu Fig. 2 ergibt sich eine benötigte Kapazität von 286 uF. Die in der Schaltung eingeplanten (Silicium-)Schottky-Dioden 3 haben einen geringen Spannungsabfall von unter 0,4V und können bei derart kleinen Betriebsströmen wie hier auf bis zu 0,1V Spannungsabfall sinken. Aus diesem Grund wurde der Spannungsabfall der Dioden im

obigen Berechnungsbeispiel vernachlässigt.

[0029] Wenn für den Betrieb der Steuerschaltung und ihrer Peripherie am Ausgang 6 jedoch eine Spannung von konstant 5 V zur Verfügung stehen muss, muss nach einem Gileichrichter 2 ein Energiespeicher 4 so gesetzt werden, dass danach ein STEP-Down-Converter (DC-DC) 7 geschalten wird, welcher dann die Arbeitsspannung für die Steuerschaltung liefert (bspw. 5 V). Dies ist in Fig. 3 gezeigt.

[0030] Wenn es aus Kosten- und/oder Platzgründen sinnvoll ist, kann der Energiespeicher 4 auch zwischen zwei STEP-Down-Converter geschalten werden. So kann bspw. ein AC-DC-StepDown-Converter verwendet werden (in diesem Fall mit 24 V ausgangsseitig) und anschließend ist nur noch ein kleiner DC-DC-Converter notwendig (in diesem Fall 5 V - 24 V eingangsseitig bei 5 V Ausgang), welcher eine konstante Ausgangspannung liefert. Daher kann die Spannung am Energiespeicher deutlich stärker absinken und somit ist der Wirkungsgrad des Speichers höher, wodurch dieser (kapazitiv) kleiner ausgelegt werden kann.

[0031] Die Berechnung der Kondensator-Kapazität kann bei der Ausführung gemäß Fig. 3 wie folgt vorgenommen werden.

ps V Aaverage = 220 A VacDe = 24V Vpcoc = 5V tactive = 1.55 trotal = — active. Vacoc = 1.895 s

(Vacoe-Vpepc)

. Aaverage * Ctotal

F: = 83.368 UF

Vinax

[0032] Wie in diesem Berechnungsbeispiel erkennbar ist, benötigt ein Kondensator im Einbau nach Variante gemäß Fig. 3 im Vergleich zu den in den Varianten gemäß Fig. 1 und 2 bei gleicher UÜberbrückungs-Zeitspanne (tacıve) weniger Kapazität. Je höher die Differenz zwischen der Ladespannung des Kondensators (Vmax bzw. in diesem Beispiel Vacoc) und der Mindest-Ausgangsspannung (Vmin bzw. VDCDC) am Ende der Zeitspanne ist, d.h. je mehr prozentualen Spannungsverlust der Kondensator aufweisen darf, desto kleiner kann seine Kapazität gewählt werden wodurch natürlich auch kleinere Baugrößen möglich sind. Nicht zu vernachlässigen ist jedoch der größere Platzbedarf für den zusätzlichen Spannungswandler.

[0033] Zusätzlich wird bei der in Fig. 3 gezeigten Variante innerhalb der vom Energiespeicher zu überbrückenden Zeitspanne eine konstante Spannung gehalten, was für einige Mikroprozessoren vorteilhaft sein dürfte.

[0034] Da es Kondensatoren gibt, die auch bei einer Spannung von 100-230 V verwendbar sind, kann auf einen AC/DC-Wandler mit Niederspannungs-Ausgang verzichtet werden. In diesem Fall reicht eine reine AC-DC-Wandlung aus, die bspw. durch einen einfachen Dioden-Gleichrichter 8 realisiert werden kann, wie dies bei der Ausführung gemäß Fig. 4 der Fall ist. Dieser Aufbau ist besonders günstig, da derartige Dioden Gleichrichter im Normalfall bereits auf den Platinen der bestehenden Produkte vorhanden sind - ein AC-DC-Step-Down-Converter wird in Smart-HomeGeräten oft nicht über ein zugekauftes Modul, sondern durch eigens entwickelte Schaltungen realisiert und somit ist ein Einkoppeln direkt nach dem Gileichrichter in diesen Fällen ohne großem Aufwand möglich.

[0035] Für andere Energiespeicher ist es jedoch mitunter notwendig, das Spannungsniveau eingangsseitig auf einen bestimmten Wert zu senken. In einem solchen Fall ist diese Version nicht verwendbar.

[0036] Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Schaltung, mit der aus einer Stromunterbrechung der Stromversorgung 1 ein Steuerimpuls für die Steuerschaltung erzeugt wird. Damit die Steuerschaltung, welche im Regelfall andauernd versorgt wird, erkennen kann, dass die Zuleitung zum elektrischen

Verbraucher getrennt wurde, benötigt sie ein Signal an einem Pin 11 ihres Mikroprozessors, welches auf das niedrige Spannungsniveau des Prozessors minimiert werden muss. Dies wird durch die Verwendung eines Optokopplers 10 erreicht.

[0037] Die Verwendung eines Optokopplers ist jedoch bei den Schaltungen gemäß Fig. 1 und 2 nicht erforderlich, da das Spannungsniveau hier vor dem Kondensator bereits niedrig genug ist. Bei der Variante gemäß Fig. 3 kann man das Niveau auch ggf. mit einem Spannungsteiler auf das richtige Spannungsniveau senken.

[0038] Der Pin 11, an welchem der Prozessor den Wegfall der Versorgung erkennt, sollte, wenn möglich, ein Interrupt-Pin sein, um möglichst schnell und auf sehr kurze Stromunterbrechungen reagieren zu können.

[0039] Fig. 6 zeigt den schematischen Aufbau einer Smart-Lampen-Schaltung. Der Mikrocontroller (UC) 12 stellt die Steuerschaltung des Gerätes dar und muss daher zu jeder Zeit mit Strom versorgt werden. Die LED-Schaltung 13 (oft auch LED-Treiber genannt) benötigt während des physischen Schaltbefehls durch Betätigen des handbetätigten Schalters keinen Strom, da die Eingangsspannung für die Versorgung der LEDs ohnehin nicht bereitsteht. Ebenso benötigt das Funkmodul 14 nicht zwingend Strom, da es sehr unwahrscheinlich ist, dass zur gleichen Zeit ein physischer Schaltbefehl sowie ein Schaltbefehl per Funk gegeben werden. Die Versorgung des Moduls kann allerdings von Vorteil sein, wenn ein Neustart des Moduls viel Zeit in Anspruch nehmen würde. Wenn dies dennoch der Fall sein sollte, dürfte es nicht problematisch sein, wenn der Funk-Befehl ignoriert oder erst später umgesetzt wird. Dennoch kann es, abhängig vom Funkmodul, notwendig sein das Funkmodul ebenso permanent zu versorgen, da einige Module mitunter nach einem Stromausfall eine Weile benötigen, um neu zu starten und dies zu Nachteilen führen könnte.

[0040] Die Fig. 7 bis 13 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von handbetätigten Schaltern in einer Elektroinstallation für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere eine Lampe. Wichtig ist dabei, dass es aufgrund der Eigenschaft von Wandschaltern und Wandtastern beim Schalten zum „Preilen“ (häufiges und unregelmäßiges Ein- und Ausschalten während des Schaltvorgangs) kommen kann. Um zu vermeiden, dass die Steuerschaltung dies als eine Vielzahl von Schaltimpulsen wertet, kann es sinnvoll sein, die Spannung am Feedback-Pin 11 des Prozessors zu puffern/glätten. Dies kann bspw. mit einem sehr niederkapazitiven Kondensator gelöst werden.

[0041] Fig. 7 zeigt einen Stromkreis mit einer Stromversorgung 1 und einem elektrischen Verbraucher 13, wie z.B. einem Leuchtmittel. Im Stromkreis ist ein mechanischer Schalter 15 vorgesehen, der zwischen zwei Schaltstellungen hin- und herschaltbar ist, um den Verbraucher ausoder einzuschalten.

[0042] Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausbildung, bei der im Stromkreis zwei Schalter 16 in einer sog. Wechselschaltung angeordnet sind.

[0043] Fig. 12 zeigt eine abgewandelte Ausbildung, bei der im Stromkreis zwei Wechselschalter 16 und ein oder mehrere Kreuzschalter 22 in einer sog. Kreuzschaltung angeordnet sind.

[0044] Die in Fig. 7, 8 und 12 angeführten Schaltungen sind weltweit die gängigsten Verdrahtungsvarianten in Haushalten.

[0045] Wenn man an der Elektroinstallation keine Änderungen vornehmen möchte oder darf, kann man dennoch den Vorteil der Erfindung nutzen, indem die als Schaltimpuls zu nutzende Stromunterbrechung durch zweimaliges Schalten des Schalters 15 bzw. 16 innerhalb einer kurzen Zeitspanne hervorgerufen wird.

[0046] Zwischen dem Hin- und Herschalten darf jedoch max. die Zeitspanne liegen, auf die das Gerät ausgelegt ist. Wenige Sekunden können hier sinnvoll sein.

[0047] Wenn es möglich und/oder gewünscht ist, kann ganz einfach ein handbetätigter Schalter 15 bzw. 16 mit einem kurzen Drahtstück überbrückt werden. Es ist dabei irrelevant, ob es sich bei der bestehenden Elektroinstallation um eine einfache Schaltung, eine Wechsel- oder gar eine

Kreuzschaltung handelt. Das Überbrücken eines einzigen Schalters reicht in jedem Fall aus. Fig. 9 zeigt eine Ausführung gemäß Fig. 7 mit einer zusätzlichen UÜberbrückung 17. Fig. 10 zeigt eine Ausführung gemäß Fig. 8 mit einer zusätzlichen UÜberbrückung 17 bei einem der zwei Wechselschalter 16. Fig. 13 zeigt eine Ausführung gemäß Fig. 12 mit einer zusätzlichen Überbrückung 17 bei einem der Wechselschalter 16. Hier wird die beim Umstellen zwischen den zwei Endstellungen des Schalters auftretende Stromunterbrechung als Schaltimpuls herangezogen.

[0048] Bei einfachen Schaltungen der in Fig. 7 gezeigten Art ist es auch möglich, diesen durch einen Taster 18 zu ersetzen, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Der Vorteil dieser Ausführung gegenüber dem UÜberbrücken des Schalters liegt darin, dass der Taster 18 nach dem Schalten immer in der gleichen Position verweilt.

[0049] Fig. 14 zeigt einen Stromkreis, bei dem das Schalten des Verbrauchers mittels einer Stromstoßschaltung mit mehreren Tastern 19 erfolgt, die ein Relais 20 betätigen, das den Schalter 21 steuert. Hier muss die Drahtbrücke 17, wie in Fig. 15 gezeigt, im Schaltschrank vor dem Relais beschalten werden, d.h. an den beiden Eingängen des Relais-Schaltkontakts, nicht an den Eingängen der Spule.

[0050] Fig. 16 zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung eines durch das Betätigen des handbetätigten Schalters, z.B. eines Tasters ausgelösten Dimmvorgangs. Im Schritt S1 wird durch Betätigen des Schalters oder Tasters ein Schaltimpuls ausgelöst, der einen Timer auslöst. Wenn innerhalb eines definierten Zeitintervalls von z.B. 2 sek. in Schritt S2 ein zweiter Schaltimpuls ausgelöst wird, wird mit Schritt S3 fortgesetzt.

[0051] Andernfalls wird von vorne begonnen und erneut auf Schritt S2 gewartet. In Schritt S3 wird der Dimmvorgang durchgeführt, und zwar so lange bis in Schritt S4 erneut ein Schaltimpuls durch Betätigen des Schalters oder Tasters detektiert wird. Hierauf wird der zum Schaltzeitpunkt vorhandene Dimmzustand in Schritt S5 gehalten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, in einer elektrischen Anlage, die einen elektrischen Verbraucher (13), elektrische Leitungen zur Stromversorgung (1) des elektrischen Verbrauchers (13), eine Steuerschaltung (12) zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13), ein mit der Steuerschaltung (12) zusammenwirkendes Funkmodul (14) zum drahtlosen Empfangen eines Schaltbefehls zum Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13) und einen handbetätigten Schalter (15, 16) zum wahlweisen Trennen oder Verbinden des elektrischen Verbrauchers (13) samt der Steuerschaltung (12) von bzw. mit der Stromversorgung (1) umfasst, wobei zum Schalten des elektrischen Verbrauchers (13) der handbetätigte Schalter (15, 16) betätigt wird, um eine Unterbrechung der Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers (13) und der Steuerschaltung (12) während eines Zeitraums von kürzer als 5 sek., vorzugsweise kürzer als 2 sek., insbesondere kürzer als 1 sek., herbeizuführen, die Steuerschaltung (12) während der Stromunterbrechung von einem aufladbaren Energiespeicher (4), wie z.B. einem Kondensator, mit Strom versorgt wird, die Stromunterbrechung an einem Steuereingang (11) der Steuerschaltung (12) detektiert wird und die Steuerschaltung (12) bei Detektieren der Stromunterbrechung den elektrischen Verbraucher (13) schaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der handbetätigten Schalter (15, 16) als Taster (18) ausgebildet ist und die Stromunterbrechung durch Betätigen des Tasters (18) herbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der handbetätigten Schalter (15, 16) als Wippschalter mit zwei stabilen Endstellungen ausgebildet ist, dessen Schaltausgänge elektrisch überbrückt (17) sind, und die Stromunterbrechung durch Umstellen des Schalters von einer zur anderen Endstellung herbeigeführt wird, wobei der Stromfluss in einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen unterbrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Dimmen des elektrischen Verbrauchers (13) der handbetätigte Schalter (15, 16) innerhalb einer Zeitspanne von < 5 sek., bevorzugt < 2 sek., wenigstens zweimal hintereinander betätigt wird, um eine wenigstens zweimalige Unterbrechung der Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers (13) und der Steuerschaltung (12) herbeizuführen, die Steuerschaltung (13) während der Stromunterbrechungen von einem aufladbaren Energiespeicher (4), wie z.B. einem Kondensator, mit Strom versorgt wird, die Stromunterbrechungen an einem Steuereingang (11) der Steuerschaltung (12) detektiert werden und die Steuerschaltung (12) bei Detektieren der Stromunterbrechungen in einen Dimm-Modus wechselt.

5. Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, umfassend eine mit dem elektrischen Verbraucher (13) elektrisch verbundene oder verbindbare Steuerschaltung (12) zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13), ein mit der Steuerschaltung zusammenwirkendes Funkmodul (14) zum drahtlosen Empfangen eines Schaltbefehls zum Ein- oder Ausschalten des elektrischen Verbrauchers (13), wobei der Schaltbefehl einem ersten Steuereingang der Steuerschaltung (12) zuführbar ist, wobei die Steuerschaltung (12) ausgebildet ist, um den elektrischen Verbraucher (13) bei Vorliegen des Schaltbefehles am ersten Steuereingang ein- oder auszuschalten, und weiters umfassend elektrische Stromversorgungsanschlüsse zum Anschließen der Vorrichtung an eine Stromversorgung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiters einen parallel zur Stromversorgung geschalteten, aufladbaren Energiespeicher (4), wie z.B. Kondensator, aufweist, der angeordnet ist, um die Steuerschaltung (12) bei einer Unterbrechung der Stromversorgung mit Strom zu versorgen, und dass die Steuerschaltung (12) einen zweiten Steuereingang (11) aufweist, der bei Unterbrechung der an den Stromversorgungsanschlüssen anliegenden Stromversorgung eine als Schaltbefehl erfassbare Potentialänderung erfährt, wobei die Steuerschaltung (12) ausgebildet ist, um den elektrischen Verbraucher (13) bei Vorliegen des Schaltbefehles am zweiten Steuereingang (11) ein- oder auszuschalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Optokoppler (10) aufweist, der an den zweiten Steuereingang (11) angeschlossen ist, um die Stromversorgung (1) vom zweiten Steuereingang (11) galvanisch zu trennen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (4) unter Zwischenschaltung eines AC/DC-Wandlers (2) an die Stromversorgung (1) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (4) unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (5) an die Stromversorgung (1) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (12) ausgebildet ist, um bei Vorliegen von wenigstens zwei Schaltbefehlen innerhalb einer Zeitspanne von < 5 sek., bevorzugt < 2 sek., in einen Dimm-Modus zu wechseln.

10. Elektrische Anlage zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers, wie z.B. eines Leuchtmittels, umfassend einen elektrischen Verbraucher (13), eine Schaltvorrichtung zum Schalten des elektrischen Verbrauchers (13) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, an die Stromversorgungsanschlüsse der Schaltvorrichtung angeschlossene elektrische Leitungen zur Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers (13) und einen handbetätigten Schalter (15, 16) zum wahlweisen Trennen oder Verbinden des elektrischen Verbrauchers (13) samt der Steuerschaltung (12) von bzw. mit der Stromversorgung (1).

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der handbetätigten Schalter (15, 16) als Taster (18) ausgebildet ist.

12. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der handbetätigten Schalter (15, 16) als Wippschalter mit zwei stabilen Endstellungen ausgebildet ist, dessen Schaltausgänge elektrisch überbrückt (17) sind, wobei durch eine Umstellung von einer zur anderen Endstellung in einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen ein Stromfluss durch den Schalter unterbrechbar ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen