DE19805160A1 - Bereitschaftshaltung von elektrischen Geräten mit Fernbedienung durch einen Kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Bereitschaftshaltung (Standby) von fernbedienbaren elektrischen Geräten, geschieht beim aktuellen Stand der Technik über einen Transformator, der ständig mit dem Netz verbunden ist und somit ständig Energie verbraucht. Erst wenn von der Fernbedienung ein Signal zum Einschalten des Gerätes ausgeht, wird die Leistung des Transformators zum Schalten eines Relais o. ä. wirklich genutzt. Dieses Relais verbindet dann das einzuschaltende Gerät komplett mit der Netzspannung. An einigen Geräten befindet sich, um den Standby-Betrieb zu vermeiden, ein Schalter, mit dem sich das Gerät komplett von der Netzspannung trennen läßt.

Durch den Betrieb von Standby-Schaltungen wird sehr viel Energie verschwendet. Mehreren aktuellen Studien zufolge werden in Deutschland jährlich 20 Milliarden kWh elektrische Energie von Standby-Schaltungen verbraucht. Allein 9 Milliarden kWh werden dabei jedes Jahr von Standby-Schaltungen von Fernsehern, Videorecordern und Audioanlagen verbraucht, Geräten also, die mit Infrarotfernbedienungen ein- und ausgeschaltet werden können.

Außerdem sind die Netzteile von solchen Geräten durch den Dauerbetrieb im Standby-Modus sehr anfällig für Defekte und müssen haufig ausgetauscht werden.

Die oben beschriebene Lösung des Problems durch einen Schalter am Gerät hat den Nachteil, daß viele Nutzer zu bequem sind, das Gerät mit dem Schalter komplett auszuschalten, da es sich dann nicht mehr mit der Fernbedienung einschalten läßt. Es muß erst wieder direkt am Gerät eingeschaltet werden.

Um aber Energie in größerem Maßstab sparen zu können, muß dieser Bequemlichkeit nachgekommen werden. Die Aufgabe der Erfindung ist also eine Minimierung der Energie, die beim Standby-Betrieb eines Gerätes verbraucht wird, trotzdem aber sowohl das Aus- als auch das Einschalten des Gerätes allein mit der Intrarotfernbedienung möglich zu machen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die mögliche Energieeinsparung durch meine Erfindung liegt bei 5 bis 7 TWh jährlich. Damit könnte ein ganzes Kraftwerk komplett stillgelegt werden und es würden pro Jahr 5 Millionen t CO₂ weniger emittiert. Das entspricht 0,5% des jährlichen Ausstoßes an CO₂ in Deutschland und wäre so ein kleiner Beitrag zum Schutz unseres Klimas.

Bei einem Preis von 30 Pf/kWh ergibt sich außerdem für alle Haushalte eine Reduzierung der Stromkosten um rund 2,5 Milliarden DM im Jahr.

Zum zweiten wird das Netzteil des jeweiligen Gerätes stark entlastet, da es nur noch mit dem Netz verbunden ist, wenn das Gerät tatsächlich eingeschaltet ist. Damit wurde sich die Anzahl nötiger Reparaturen an solchen Geräten stark verringern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Schaltplänen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Allgemeines Blockschaltbild der Erfindung.

Fig. 2 Gesamtschaltplan eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Bei Standby-Schaltungen von elektrische Geräten muß während das Gerät ausgeschaltet ist jederzeit eine genügend große Energie zur Verfügung stehen, um ein Relais zu schalten, das das Gerät mit dem Netz verbindet. Diese Aufgabe der Energiespeicherung übernimmt der Kondensator 1. Wenn nun von der Fernbedienung 7 das Signal zum Einschalten gesendet wird, registriert dies der Empfänger 2 und schaltet daraufhin einen bistabilen Multivibrator 3 so, daß dieser den Kondensator 1 mit dem Relais 4 verbindet.

Da dieser bistabile Multivibrator während des Standby-Betriebs nur wenige nA benötigt, um seinen aktuellen Zustand zu speichern, reicht der Energieinhalt des Kondensators 1 theoretisch erst nach mehreren Jahren nicht mehr aus, um das Relais 4 zu schalten. Einen zusätzlichen Energieverbraucher während des Standby-Betriebs stellt jedoch auch der Empfänger der Signale der Fernbedienung 2 dar, so daß sich die maximale Standby-Zeit auf einige Monate verkürzt.

Wird das Relais 4 vom Kondensator 1 geschaltet, so verbindet dieses das einzuschaltende Gerät 4 und damit auch dessen Netzteil 5 mit der Netzspannung. Das Netzteil erzeugt eine für die Digitaltechnik verwendbare Gleichspannung, die in diesem Fall zum einen den Kondensator 1 auflädt und zum anderen den bistabilen Multivibrator 3 mit Spannung versorgt, so daß dieser seinen Zustand beibehält und das Relais 4 weiterhin mit Spannung versorgt. Da es sich nicht um ein bistabiles Relais handelt ist die Spannungsversorgung notwendig, um die Verbindung des Gerätes mit der Netzspannung auch weiterhin zu gewährleisten.

Wird nun erneut ein Signal von der Fernbedienung ausgesandt und trifft dieses den Empfänger 2, so schaltet der bistabile Multivibrator 3 zurück in seinen ersten stabilen Zustand und trennt den Kondensator 1 sowie das Netzteil 6 des Gerätes 5 vom Steuereingang des Relais 4. Das Gerät 5 wird zusammen mit dem Netzteil 6 ausgeschaltet.

In einer nicht dargestellten Ausführung wird ein Gerät 5 ohne Netzteil 6 geschaltet. Hierfür werden zwei bistabile Relais und ein zusätzlicher Gleichspannungstransformator verwendet: Geht ein Signal von der Fernbedienung am Empfänger ein, so schaltet der geladene Kondensator das Gerät sowie den zusätzlichen Transformator mit jeweils einem bistabilen Relais ein. Der Transformator lädt den Kondensator wieder auf. Durch eine ebenfalls nicht dargestellte elektronische Schaltung schaltet der Transformator das Relais, das ihn mit der Netzspannung verbindet, nach dem Aufladen des Kondensators wieder ab. Trifft nun das Signal zum Ausschalten am Empfänger ein, so schaltet der Kondensator zuerst den Transformator wieder ein, der dann das Gerät ausschaltet und den Kondensator wieder auflädt. Ist dieser geladen, schaltet sich der Transformator wieder selbst aus.

In Fig. 2 ist nun ein Schaltungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei der obere Teil die Schaltung zeigt, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes steuert, also den Empfänger und die untere Schaltung die Fernbedienung, also den Sender. Der bistabile Multivibrator 8 ist mit Hilfe des IC 9 mit zwei NAND Gittern (N1 und N2) aufgebaut: Der Kondensator 10 ist ein sogenannter Goldcap mit einer Kapazität von 1 F und einher Spannung von 5,5 V. Für die Fernbedienung wird infrarotes Licht verwendet. Der Infrarotempfänger 11 ist aus zwei Photodioden aufgebaut, die entgegengesetzt gepolt sind, da eine Photodiode bei Beleuchtung nur in eine Richtung leitend wird, am Multivibrator der Strom beim Einschalten jedoch entgegengesetzt dem Strom beim Ausschalten gerichtet ist. In einer nicht dargestellten Ausführung werden anstatt Photodioden Phototransistoren verwendet. Außerdem muß gewährleistet sein, daß der Widerstand der Photodioden nicht schon bei normalem Umgebungslicht so gering ist, daß der Multivibrator bereits ohne IR-Signal von der Fernbedienung umkippt. Er darf aber auch nur so hoch sein, daß er beim Einschalten des Infrarotsenders so weit absinkt, daß die Schaltung umkippt. Um diesen Punkt exakt einstellen zu können, ist ein Potentiometer parallel und eines in Reihe zu den Dioden geschaltet. Dies gewährleistet, daß der Gesamtwiderstand am Eingang des Multivibrators 8 sowohl höher als auch geringer als der Widerstand der Photodioden einstellbar ist.

Das Relais 11 ist ein elektromechanisches Relais mit einer Steuerspannung von 3 V. In einer nicht dargestellten Ausführung wird ein elektronisches Relais auf Basis eines Triacs mit 1,8 V Steuerspannung verwendet. Das zu schaltende Gerät 13 ist mit einem Netzteil ausgestattet, daß eine Spannung von 5,5 V liefert. Im Schaltbild wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Gleichrichterelektronik am Transformator verzichtet.

Für der Fernbedienung wird, um Fehlfunktionen des Empfängers durch das Prellen des Schalters 15 zu vermeiden, ein monostabiler Multivibrator 14 verwendet. Dieser sorgt dafür, daß das von der Fernbedienung ausgesandte Infrarotsignal nicht prellt und eine durch den Kondensator 14.a genau bestimmte Länge hat. Für den monostabilen Multivibrator kommt wieder ein IC mit zwei NAND Gattern (N1 und N2) zum Einsatz. Die Infrarot-LEDs 16 sind vom Typ SFH 484-2 und senden Licht der Wellenlänge 880 nm bei einer maximalen Leistung von 160 mW aus. In der Schaltung werden drei solche LEDs verwendet, damit die am Empfänger ankommende Strahlungsintensität auch bei größerer Entfernung der Fernbedienung noch zum Schalten ausreicht. Die Spannungsversorgung wird durch den 9 V-Block 17 sichergestellt.

In einer nicht dargestellten Ausführung wird das ausgesandte Infrarotsignal codiert, d. h. in Impulsen bestimmter Länge und bestimmten Abstandes ausgesandt. Nur auf Impulse dieser Lange reagiert auch der Empfänger. Der Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegen fremde infrarote Strahlung z. B. von Lampen.

In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist der Empfänger so gestaltet, daß er auf die Fernbedienung eines handelsüblichen elektrischen Gerätes eingestellt ist, so daß keine zusätzliche Fernbedienung für das Schalten des Standby-Betriebs nötig ist.

In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist die gesamte Erfindung in ein handelsübliches elektrisches Gerät mit Fernbedienung wie z. B. einen Fernseher, Videorecorder oder eine Audioanlage integriert und ersetzt dort die bisher üblichen Standby-Schaltungen.

Claims (8)

1. Elektronische Schaltung zur Bereitschaftshaltung (Standby) von elektrischen Geräten, die mit einer Fernbedienung mindestens ein- und ausgeschaltet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Einschaltvorgang des Gerätes nötige Energie während des Standby-Betriebs in einem Kondensator (1) gespeichert wird, der nach dem Einschaltvorgang durch das Netzteil (6) des Gerätes (5), das eine Gleichspannung liefert, wieder aufgeladen wird und somit nach dem Ausschalten, durch welches das Gerät (5) sowie sein Netzteil (6) komplett von der Netzspannung getrennt wird, wieder als Speicher für die Einschaltenergie des Gerätes (5) zur Verfügung steht, wobei der Ein- sowie der Ausschaltvorgang des Gerätes (5) durch das Eintreffen eines Signal von der Fernbedienung (7) auf einem entsprechenden Empfänger (2) in der Schaltung, die das Ein- sowie das Ausschalten des Gerätes (5) steuert, ausgelöst wird, wobei die Fernbedienung (7) nicht durch einen elektrischen Leiter mit dieser Schaltung verbunden ist.

2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in elektrischen Geräten (5) ohne eigenes Netzteil (6), das die Netzspannung in eine für die Digitaltechnik nutzbare Gleichspannung umwandelt, ein zusätzlicher Transformator eingebaut ist, der die Aufgabe hat, den Kondensator (1) nach dem Einschaltvorgang wieder aufzuladen und welcher durch eine elektronische Schaltung nach dem Wiederaufladen des Kondensators (1) von der Netzspannung getrennt wird, bei Empfang des Ausschaltsignals von der Fernbedienung (7) jedoch durch den Kondensator (1) wieder mit dem Netz verbunden wird, den Kondensator (1) erneut auflädt und dann die für den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes (5) nötige Energie liefert.

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schalten des fernzubedienenden Gerätes sowie seines Netzteils ein Relais verwendet wird.

4. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Fernbedienung ausgesandten Signale durch Verwendung eines monostabilen Multivibrators ohne Prellen zur Empfängerschaltung gesendet werden.

5. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Signale von der Fernbedienung (7) zur elektronischen Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes steuert und die über einen entsprechenden Empfänger (2) für diese Signale verfügt, in Form von infrarotem Licht erfolgt.

6. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang das fernzubedienenden Gerätes steuert, so eingerichtet ist, daß sie die Ein- bzw. Ausschaltsignale einer Fernbedienung eines handelsüblichen Gerätes erkennen und daraufhin das Gerät (5) schalten kann.

7. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das die Fernbedienung (7) aussendet verschlüsselt, also in Impulsen bestimmter Länge und eines bestimmten Abstandes übertragen wird, und die elektronische Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang das fernzubedienenden Gerätes steuert, über einen Empfänger (2) verfügt, der nur Signale erkennt, die die Codierung wie sie die Fernbedienung (7) benutzt, aufweisen.

8. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Schaltung, der den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienende Gerätes steuert, in die elektronische Schaltung dieses Gerätes integriert ist und dort die übliche Standby-Schaltung ersetzt.