DE102006046629A1 - Elektrische Schaltung - Google Patents
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Abstract
Drahtgebundene
elektrische Schaltung zur Steuerung von mehren Funktionen eines
elektrischen Verbrauchers und/oder von mehreren elektrischen Verbrauchern
und deren Funktionen innerhalb eines Niederspannungsnetzstromkreises
mit Phase und Nullleiter oder eines einfachen Wechselstromkreises,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Wechselstromkreis mit einer Phase und einem Nullleiter (26a) zur Steuerung mindestens eines elektrischen Verbrauchers (28) in der Phase (26b) mindestens eine Schaltbaugruppe (21) mit mehreren Funktionstasten (12, 13, 14, 15, 16, 17) über Klemmen (A und B) mit einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern (28, 28a) in Reihe geschaltet sind, wobei den elektrischen Verbrauchern (28, 28a) eine Schaltbaugruppe (22) vorgeschaltet ist und wobei die Schaltbaugruppe (21) mit Klemmen (A und B) sowie mit einer Mindestanzahl von Funktionstasten 12, 13, 14, 15, 16, 17 so gestaltet ist, dass
a) zunächst zwischen der Phase (26b), an der Klemme (A) anliegend und der Phase (26c), an der Klemme (B) anliegend eine Diode 3 befindlich ist, wobei deren...
in einem Wechselstromkreis mit einer Phase und einem Nullleiter (26a) zur Steuerung mindestens eines elektrischen Verbrauchers (28) in der Phase (26b) mindestens eine Schaltbaugruppe (21) mit mehreren Funktionstasten (12, 13, 14, 15, 16, 17) über Klemmen (A und B) mit einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern (28, 28a) in Reihe geschaltet sind, wobei den elektrischen Verbrauchern (28, 28a) eine Schaltbaugruppe (22) vorgeschaltet ist und wobei die Schaltbaugruppe (21) mit Klemmen (A und B) sowie mit einer Mindestanzahl von Funktionstasten 12, 13, 14, 15, 16, 17 so gestaltet ist, dass
a) zunächst zwischen der Phase (26b), an der Klemme (A) anliegend und der Phase (26c), an der Klemme (B) anliegend eine Diode 3 befindlich ist, wobei deren...
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Steuerung von mehren elektrischen Verbrauchern und deren Funktionen.
- Sie eignet sich besonders für die Nachrüstung von bereits in Bauwerken installierten elektrischen Schaltungen, wie z.B. von Lüftungsventilatoren und Beleuchtungsanlagen welche sich nicht ohne grundhafte bauliche Maßnahmen und Elektroinstallationsmaßnahmen einfach erweiten lassen.
- Bekannt ist eine Schaltung zur Steuerung eines elektrischen Verbrauchers, wobei mittels eines Schalters einige wenige verschiedene Funktionen durch mehrmaliges Betätigen desselben, wie wiederholtes Ein/Aus- schalten, so realisiert werden, dass die Anzahl der Schaltintervalle bzw. der Schaltimpulse am Endgerät bzw. dem Endverbraucher mittels einer Elektronik ausgewertet werden (Zum Beispiel die Schaltung eines Kronleuchters mit mehren Stromkreisen).
- Nachteilig ist daran, dass der elektrische Verbraucher mit einer solchen Elektronik ausgerüstet sein muss und dass es nicht akzeptabel ist, z.B. fünf oder mehrmals zu schalten um den einen oder den anderen Zustand herbei zuführen.
- Bekannt ist auch eine Schaltung bei welcher durch Modulation der Netzspannung zwischen Phase und Nullleiter verschiedene Frequenzen oder Pulslängenmodulationen oder durch eine zusätzliche Modulation in Phasennulllage verschiedene Schaltvorgänge realisierbar sind.
- Nachteilig ist daran, dass am Schalter selbst immer Phase und Nullleiter vorhanden sein müssen, was bei bereits vorhandenen einfachen Ein/Aus- Schaltern in Wechselstromkreisen nicht der Fall ist.
- Bekannt ist weiterhin eine Infrarotfernschaltung zur Fernsteuerung von elektrischen Verbrauchern.
- Nachteilig ist daran, dass einerseits zunächst ein relativ aufwendiges internes oder externes Empfangsteil am Endgerät bzw. am Endverbraucher installiert sein muss und andererseits ein Sendeteil mit separater Stromversorgung mittels einer Batterie erforderlich ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine drahtgebundene Schaltung zur Steuerung mehrerer verschiedener elektrischer Verbraucher und/oder zur Steuerung mehrerer unterschiedlicher Funktionen derselben in einem einzigen Wechselstromkreis zu schaffen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie mit den Ansprüche angegeben gelöst.
- In einem Wechselstromkreis mit einer Phase und einem Nullleiter
26a zur Steuerung mindestens eines elektrischen Verbrauchers28 , ist in der Phase mindestens eine Schaltbaugruppe21 mit mehreren Funktionstasten12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 über Klemmen A und B mit einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern27 ,27a in Reihe geschaltet, wobei den elektrischen Verbrauchern eine Schaltbaugruppe22 vorgeschaltet ist. - Die Schaltbaugruppe
21 mit den Klemmen A und B sowie mit einer Mindestanzahl an Funktionstasten12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ist so gestaltet, dass - a) zunächst zwischen der Phase
26b , an Klemme A anliegend und der Phase26c , an Klemme B anliegend eine Diode3 befindlich ist, wobei deren Kathode an der Phase26b anliegt und - b) nachfolgend parallel dazu zwischen der Phase
26b und26c mehrere in Reihe geschaltete und gleichgepolte schnelle Dioden als Gruppe1 und als Gruppe2 befindlich sind, wobei diese gegensätzlich zu der Diode3 gepolt sind und - c) nachfolgend parallel dazu zwischen der Diodengruppe
1 und der Diodengruppe2 sowie der Phase26c ein Feldeffekttransistor4 befindlich ist, welcher andererseits über eine Leitung29 mit Klemmen C von Doppeldioden der Funktionstasten12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 sowie einem Codegeber8 an einer dessen Code-Starter-Klemmen014 zusammengeschaltet ist und nachfolgend - d) nachfolgend zwischen der Phase
26b und der Phase26c ein Feldeffekttransistor5 befindlich ist, welche andererseits über die Leitung11 mit dem Codegeber8 an einer dessen Code Ausgangs-Klemmen017 zusammengeschaltet ist und nachfolgend - e) in der Phase
26b eine Gleichrichterdiode6 befindlich ist, wobei die Kathode derselben in Richtung Codegeber8 angeordnet ist und nachfolgend - f) zwischen der Versorgungsspannungsleitung
32 für den Codegeber8 und der Phase26c ein Kondensator7 befindlich ist und nachfolgend - g) die Versorgungsspannungsleitung
32 des Codegebers8 mit dem Codegeber8 an dessen positiver Versorgungsspannungs-Klemme018 zusammengeschaltet ist und nachfolgend - h) die Phase
26c mit den Funktionstasten12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 und über die Leitung31 mit dem Codegeber8 an dessen negativer – Versorgungsspannungs-Klemme09 zusammengeschaltet ist und wobei - i) die Doppeldioden der Funktionstasten
12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 mit ihren Klemmen D über Leitungen mit dem Codegeber8 an dessen Steuerungseingangs- Klemmen PIN06 ,07 ,08 ,010 ,011 ,012 zusammengeschaltet sind und wobei - j) die Versorgungsspannungsleitung
32 des Codegebers an der positiven Versorgungs- Klemme018 und der Code-Start- Klemme014 des Codegebers8 über eine Pull up Widerstand9 zusammengeschaltet sind und mit der Leitung29 an der Klemme PIN014 des Decoders24 angeschlossen ist, wobei - k) die externen Oszillatoranschluss-Klemmen
016 und015 des Codegebers8 über einen externen Oszillatorwiderstand10 zusammengeschaltet sind. - Die den elektrischen Verbrauchern
28 ,28a vorgeschaltete Schaltbaugruppe22 mit einem Netzteil23 zur Aufrechterhaltung eines minimalen Stromes für die Stand by Funktion ist mit dem Nullleiter26a und der Phase26c aus Klemme B der Schaltbaugruppe21 zusammengeschaltet. Innerhalb der Schaltbaugruppe22 ist dem Netzteil23 zunächst ein elektronischer Decoder24 als Mikroprozessor nachgeschaltet welcher auch direkt mit dem Nullleiter26a und über einen Hochpassfilter25 und alternativ einer „Nulldurchgang" Erkennung30 mit der Phase26c , aus der Schaltbaugruppe21 von Klemme B derselben kommend, zusammengeschaltet ist. Dem Decoder24 ist mindestens ein elektronischer oder elektromechanischer Leistungsschalter27 ,27a nachgeordnet, welcher wiederum direkt mit dem Nulleiter26a und der Phase26c zusammengeschaltet ist. Über die Klemmen E, F und/oder G, H ist der oder sind die Leistungsschalter27 ,27a mit dem elektrischen Verbraucher oder den elektrischen Verbrauchern28 ,28a verbunden. Es können auch mehrere Schaltbaugruppen21 in Reihe zusammen geschaltet sein. - Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin, dass sich mit relativ geringem Aufwand für einen einfachen Wechselstromkreis mit in Reihe geschalteten Ein/Aus- Schalter oder Wechselschaltern zum elektrischen Verbraucher, verschiedene weitere Verbraucher und/oder verschiedene weitere Funktionen komfortabel schalten lassen. Technischer Aufwand für Material und Arbeit lässt sich so wesentlich minimieren. Die Polklemmen A und B der Phasen sind gegeneinander austauschbar bzw. verwechselbar, ohne dem System der elektrischen Schaltung zu schaden, was die Installationsarbeiten wesentlich erleichtert. Besonders in bereits vorhandenen elektrischen Gebäudeinstallationen lässt sich die erfindungsgemäße Schaltung leicht integrieren, indem das gesamte einfache Leitungsnetz unverändert im Bauwerk verbleibt und lediglich die Ein/aus- Schalter oder die Wechselschalter gegen solche gleicher Bemessung mit den erfindungsgemäßen Schaltbaugruppen ausgestatten werden und auch Deckenlüfter und/oder Beleuchtungsanlage mit einer solchen Schaltbaugruppe ausgerüstet werden. Dies ist z.B. bei nachträglicher Installation eines Deckenlüfters mit integriertem Leuchtmitteln vorteilhaft, weil sich so die Leuchtmittel in verschiedenen Helligkeitsstufen und/oder in verschiedener Anzahl schalten oder dimmen lassen und/oder der Deckenlüfter gleichzeitig oder separat ein oder ausschaltbar ist und auch in verschiedenen Leistungsstufen oder Drehrichtungen betreibbar ist. Es lassen sich so auch mehrere erfindungsgemäße Schaltbaugruppen zusammenschalten.
- Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel für die Installation mit zwei elektrischen Verbrauchern wie Deckenlüfter und Beleuchtungsanlage erläutert.
- In der zugehörigen Zeichnung ist mit
-
1 ein Schaltbild für die Schaltbaugruppe des Funktionstasters und mit -
2 ein Schaltbild für die Verbraucher integrierte Schaltbaugruppe mit Funktionstaster und mit -
3 eine Modulationskurve mit Burst's für die Schaltimpulse schematisch dargestellt. - Ein mit Lampen kombinierter Deckenlüfter soll mittels einer einfachen im Bauwerk bereits vorhandene Elektroinstallation am Netz angeschlossen werden. Zwischen dem Deckenlüfter als einem elektrischen Verbraucher
28 sowie der Lampen und Netz ist zunächst die erfindungsgemäße Schaltbaugruppe21 mit den Funktionstasten1 bis6 als Schalter in Reihe geschaltet. Zur Steuerung mehrerer unterschiedlicher Funktionen wie Ein/Aus und unterschiedliche Deckenlüfterdrehzahlen und/oder unterschiedliche Leuchtungsstärken der Lampe und/oder die Schaltung einer unterschiedlichen Anzahl von Lampen werden die entsprechend zugeordneten Funktionstasten betätigt. Dazu ist der mit Lampe kombinierte Deckenlüfter mit der Schaltbaugruppe22 ausgerüstet und am vorhandenen 2-poligem Netz angeschlossen. Die bereits ebenfalls vorhandene Ein/Aus-Schalter oder Wechselschalter werden sodann gegen solche gleich groß bemessenen Schaltbaugruppe21 mit den Funktionstasten ausgetauscht und angeschlossen. Damit können elektrische Leistungen von 1 Watt für Stand by Betrieb bis mehren hundert Watt geschaltet werden. Im Reihenstromkreis ergeben sich Ströme von ca. 1m Ampere' bis mehrer Ampere'. Dabei wird während einer Halbwelle über die Diodengruppe1 ein geringer Spannungsabfall bewirkt, der zur Versorgung des Codegebers8 sowie zur Durchsteuerung des Feldeffekttransistors4 , der die Dioden2 elektrisch überbrückt, dient. Die Diode6 und der Kondensator7 dienen dabei zur Auskopplung und Energiepufferung. Die Diode3 lässt die entgegengesetzte Halbwelle passieren. Mit Bild 3 ist die Modulation des Wechselstromes während einer Signalübertragung graphisch dargestellt. Zur Übertragung eines Funktionssteuerbefehls vom Funktionstastenschalter d.h. der Schaltbaugruppe21 zum Verbraucher22 wird eine Funktionstaste oder es werden mehrerer Funktionstasten12 bis17 betätigt. Die jeweils zugeordnete Doppeldiode zieht dabei die Gate-Spannung an Transistor4 über den Widerstand9 nach unten womit Transistor4 öffnet. Gleichzeitig schwingt die Taktzentrale des Codegebers (Klemme PIN014 ) an, wobei die Frequenz des Grundtaktes von der Größe des Widerstandes10 bestimmt wird. Über die Doppeldiode Klemme PIN D einer jeweils betätigten Funktionstaste12 bis17 erhält der Codegeber8 die Information darüber, welche Taste oder welche Tasten betätigt wurden. Dabei steuern die generierten Codediagramme von der Ausgangs-Klemme017 des Codegebers8 das Gate des Feldeffekttransistors5 , welcher rhythmisch zum Code-Signal die Dioden der Gruppe1 und die der Gruppe2 elektrisch überbrückt. Nach dem Steuervorgang werden diese Dioden der Gruppe2 vom Transistor4 überbrückt, um die Verlustleistung möglichst klein zu halten. Andererseits werden die Dioden der Gruppe2 benötigt um den Modulationsgrad bzw. um das Stör- Nutzspannungsverhältnis erforderlichen Falls zu erhöhen. Am Codegeber8 , Klemme PIN17 erscheinen Codediagramme, die der jeweils betätigten Funktionstaste12 bis17 entsprechen. Das optimale zeitliche Zusammenspiel zwischen Frequenz des Hauptstromkreises, der Codelänge und der Synchronlücke zwischen den Modulationsburst's20 ist in der oberen Halbwelle in Bild 3 dargestellt. Die untere Halbwelle wird dabei in der Regel nicht moduliert und von Diode3 unbeeinflusst durchgelassen. - Um die modulierte Halbwelle in der Schaltbaugruppe
22 zu demodulieren, wird das Code-Signal über das Hochpassfilter25 von dem niederfrequenteren Wechselstrom abgespalten und dem elektronischen Decoder24 zugeführt. Dabei werden unvollständige und fehlerhafte Modulationsburst's20 vom Decoder ignoriert. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit erfolgen mehrere Modulationsburst's nacheinander Der Decoder24 wertet dann einige vollständig übertragene Modulationsburst's aus und überprüft diese auf Gleichheit. Der elektronische Leistungsschalter27 ,27a schaltet und/oder dimmt die einzelnen Verbraucher28 ,28a , wobei die Nulldurchgangserkennung30 zur Dimmung dient. -
- 1
- Gruppe
1 einer Reihenschaltung mehrerer schneller Dioden - 2
- Gruppe
2 einer Reihenschaltung mehrerer schneller Dioden - 3
- Diode
- 4
- Feldeffekttransistor
- 5
- Feldeffekttransistor
- 6
- Gleichrichterdiode
- 7
- Kondensator
- 8
- Codegeber
- 9
- Pull up Widerstand
- 10
- externer Oszillatorwiderstand
- 11
- Leitung
- 12 bis 17
- Funktionstaste
- 18
- positive Halbwelle des Wechselstromes
- 19
- negative Halbwelle des Wechselstromes
- 20
- Modulationsburst
- 21
- Schaltbaugruppe
- 22
- Schaltbaugruppe
- 23
- Netzteil (Stand by)
- 24
- Decoder (Mikroprozessor)
- 25
- Hochpassfilter
- 26a
- Nullleiter
- 26b
- Phase
- 26c
- Phase
- 27
- Leistungsschalter
- 27a
- Leistungsschalter
- 28
- Verbraucher
- 28a
- Verbraucher
- 29
- Leitung
- 30
- „Nulldurchgand" Erkennung
- 31
- Leitung
- 32
- Versorgungsspannungsleitung
für Codegeber
8 - A
- Klemme
an Schaltbaugruppe
21 - B
- Klemme
an Schaltbaugruppe
21 - C
- Klemmen
an Doppeldioden der Funktionsschalter
12 bis17 - D
- Klemmen
an Doppeldioden der Funktionsschalter
12 bis17 - E
- Klemme
an Leistungsschalter
27 - F
- Klemme
an Leistungsschalter
27 - G
- Klemme
an Leistungsschalter
27a - H
- Klemme
an Leistungsschalter
27a - 01 bis 018
- Klemmen
an Codegeber
8
Claims (2)
- Drahtgebundene elektrische Schaltung zur Steuerung von mehren Funktionen eines elektrischen Verbrauchers und/oder von mehreren elektrischen Verbrauchern und deren Funktionen innerhalb eines Niederspannungsnetzstromkreises mit Phase und Nullleiter oder eines einfachen Wechselstromkreises, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wechselstromkreis mit einer Phase und einem Nullleiter (
26a ) zur Steuerung mindestens eines elektrischen Verbrauchers (28 ) in der Phase (26b ) mindestens eine Schaltbaugruppe (21 ) mit mehreren Funktionstasten (12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ) über Klemmen (A und B) mit einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern (28 ,28a ) in Reihe geschaltet sind, wobei den elektrischen Verbrauchern (28 ,28a ) eine Schaltbaugruppe (22 ) vorgeschaltet ist und wobei die Schaltbaugruppe (21 ) mit Klemmen (A und B) sowie mit einer Mindestanzahl von Funktionstasten12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 so gestaltet ist, dass a) zunächst zwischen der Phase (26b ), an der Klemme (A) anliegend und der Phase (26c ), an der Klemme (B) anliegend eine Diode3 befindlich ist, wobei deren Kathode an der Phase (26b ) anliegt und b) nachfolgend parallel dazu zwischen der Phase (26b ) und der Phase (26c ) mehrere in Reihe geschaltete und gleich gepolte schnelle Dioden als Gruppe (1 ) und als Gruppe (2 ) befindlich sind, wobei diese gegensätzlich zu der Diode3 gepolt sind und c) nachfolgend parallel dazu zwischen der Diodengruppe (1 ) und der anderen Diodengruppe (2 ) sowie der Phase (26c ) ein Feldeffekttransistor (4 ) befindlich ist, welcher andererseits über eine Leitung (29 ) mit Klemmen (C) von Doppeldioden der Funktionstasten (12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ) sowie einem Codegeber (8 ) an einer dessen Code-Starter-Klemmen (014 ) zusammengeschaltet ist und d) nachfolgend zwischen der Phase (26b ) und der Phase (26c ) ein Feldeffekttransistor (5 ) befindlich ist, welche andererseits über die Leitung (11 ) mit dem Codegeber (8 ) an einer dessen Code-Ausgangs-Klemmen (017 ) zusammengeschaltet ist und nachfolgend e) in der Phase (26b ) eine Gleichrichterdiode (6 ) befindlich ist, wobei die Kathode derselben in Richtung Codegeber angeordnet ist und nachfolgend f) zwischen der Versorgungsspannungsleitung (32 ) für den Codegeber8 und der Phase (26 ), ein Kondensator (7 ) befindlich ist und nachfolgend g) die Versorgungsspannungsleitung (32 ) mit dem Codegeber (8 ) an dessen positiver Versorgungsspannungs-Klemme (018 ) zusammengeschaltet ist und nachfolgend h) die Phase (26c ) mit den Funktionstasten (12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ) und über eine Leitung (31 ) mit dem Codegeber (8 ) an dessen negativer Versorgungsspannungs-Klemme (09 ) zusammengeschaltet ist und wobei i) die Doppeldioden der Funktionstasten (12 ,13 ,14 ,15 ,16 ,17 ) mit ihren Klemmen (D) über Leitungen mit dem Codegeber (8 ) an dessen Steuerungseingangs-Klemmen (06 ,07 ,08 ,010 ,011 ,012 ) zusammengeschaltet sind und wobei j) die Versorgungsspannungsleitung (32 ) an der positiven Versorgungs-Klemme (018 ) und der Code-Start-Klemme (014 ) des Codegebers (8 ) über einen Pull up Widerstand (9 ) zusammengeschaltet sind und mit der Leitung (29 ) an der Klemme014 des Codegebers (8 ) angeschlossen ist, wobei k) die externen Oszillatoranschluss-Klemmen (016 und015 ) des Codegebers (8 ) über einen externen Oszillatorwiderstand (10 ) zusammengeschaltet sind und wobei l) die den elektrischen Verbrauchern (28 ,28a ) vorgeschaltete Schaltbaugruppe (22 ) mit einem Netzteil (23 ) zu Aufrechterhaltung eines minimalen Stromes für die Stand by Funktion ist mit dem Nullleiter (26a ) und der Phase (26c ) aus Klemme (B) der Schaltbaugruppe (21 ) zusammengeschaltet sind und wobei m) innerhalb der Schaltbaugruppe (22 ) dem Netzteil (23 ) zunächst ein elektronischer Decoder (24 ) als Mikroprozessor nachgeschaltet ist, welcher auch direkt mit dem Nullleiter (26a ) und über einen Hochpassfilter (25 ) und alternativ einer „Nulldurchgang" Erkennung (30 ) mit der Phase (26c ), aus der Schaltbaugruppe (21 ) von Klemme (B) derselben kommend, zusammengeschaltet ist und wobei n) dem Decoder (24 ) mindestens ein elektronischer oder elektromechanischer Leistungsschalter (27 ,27a ) nachgeordnet ist, welcher wiederum direkt mit dem Nulleiter (26a ) und der Phase (26c ) zusammengeschaltet ist wobei über die Klemmen (E, F) und/oder (G, H) der oder die Leistungsschalter (27 ,27a ) mit den elektrischen Endverbrauchern (28 ,28a ) verbunden ist. - Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaltbaugruppen (
21 ) in Reihe zusammengeschaltet sind.
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