DE3638737A1 - Totally screened automatic switching device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein automatisches Aus- und Einschaltgerät für Wechselstrom-Teilnetze, insbesondere das Netz in Wohnungen. Es schaltet bei Ausschalten des letzten Stromverbrauchers in dem von ihm kontrollierten Netzbereich diesen von der zentralen Versorgung ab, um die Wohlbefinden und Gesundheit störende Streuwechselfeldstrahlung zu beenden, die von den Netzspannung führenden Kabeln und Geräten ausgeht. Stattdessen legt es eine gesundheitlich unschädliche Gleichspannung an, die ausreicht, um bei Wiedereinschalten irgend eines Verbrauchers eine Umschaltung auf die Netzspannung auszulösen.The invention relates to an automatic switch-off and switch-on device for AC subnets, especially the network in apartments. It switches when the last power consumer is switched off in the of network area controlled this from the central supply to the well-being and health disturbing stray alternating radiation to terminate the cables leading from the mains voltage and Devices runs out. Instead, it puts a harmless to health DC voltage is sufficient to switch on again any consumer switching to the mains voltage trigger.
Ein derartiges Gerät ist bereits bekannt (DE-OS 24 11 344. Dort Netzfreischalter genannt. Konstrukteur Dr. H. Palm und Werner Falk). Auch Offenlegungsschrift 26 24 316 von W. Falk usf. Diese Geräte haben jedoch einen schweren Nachteil. Sie können zwar stets abschalten; aber sie können bei dem Einschalten einer Leuchtstofflampe oder eines phasenanschnittgesteuerten Verbrauchers wie eines regelbaren Staubsaugers etc. nicht einschalten. Der Verbraucher hält dann oft das Gerät für defekt, sodass es laufend zu grossen Verärgerungen bei Benutzern und auch Installateuren kommt. Zwar genügt es, dass man kurzfristig eine Glühlampe einschaltet, um die Netzspannung hereinzuholen, sodass dann die Leuchtstofflampe anspringt oder der Staubsauger anläuft. Aber das wird oft vergessen oder nicht begriffen oder ist Neulingen unbekannt.Such a device is already known (DE-OS 24 11 344. There Called mains isolator. Designer Dr. H. Palm and Werner Falk). Also publication 26 24 316 by W. Falk etc. These devices have a serious disadvantage, however. You can always switch off; but they can when you turn on a fluorescent lamp or a phase-controlled consumer like one do not switch on the adjustable vacuum cleaner etc. The consumer holds then the device is often defective, so that it is constantly too big Annoyance comes with users and also installers. Though it is sufficient that a light bulb is switched on for a short time in order to Bring in the mains voltage so that the fluorescent lamp then lights up or the vacuum cleaner starts up. But that is often forgotten or not understood or unknown to newcomers.
Elektroniker vieler Länder arbeiteten zehn Jahre vergeblich, um diesen Fehler zu überwinden. Es wurde u. a. vorgeschlagen, bei Leuchtstoffröhren einen Hilfswiderstand parallel zu den Eingangsklemmen zu schalten. Dies erfordert jedoch eine zusätzliche Installation für jede Röhre und ist auch nur bei ortsfesten Leuchtstoffröhren möglich. Auch andere Hilfslösungen mit zusätzlichen Installationen für jeden vom Netzfreischalter nicht einschaltbaren Verbraucher erwiesen sich als dem Benutzer kostenmässig und/oder gebrauchspraktisch nicht zumutbar.Electronics technicians from many countries worked in vain for ten years to overcome this mistake. It was u. a. suggested at Fluorescent tubes have an auxiliary resistor in parallel with the input terminals to switch. However, this requires an additional one Installation for each tube and is also only for fixed Fluorescent tubes possible. Other auxiliary solutions with additional Installations for everyone that cannot be switched on by the mains isolator Consumers proved to be cost-effective to the user and / or practically unreasonable.
Nach zehnjährigen Bemühungen kam der Urerfinder des Netzfreischalters auf die Idee, als Einschaltsteuerspannung eine hohe Gleichspannung anzulegen, die ausreicht, um über eine passende nachgeordnete Schaltung Leuchtstofflampen und phasenanschnittgesteuerte Verbraucher einzuschalten. Diese Idee wurde am 23. 12. 85 mit dem AZ: P 35 45 407.5 von Dr. Palm bei dem Deutschen Patentamt eingereicht unter der Bezeichnung Allfreischalter. Sie ist im Besitz der Stiftung ORDO, Basel.After ten years of efforts, the original inventor of the mains isolator came the idea of a high switch-on control voltage Apply DC voltage that is sufficient to have a suitable downstream circuit fluorescent lamps and phase control Switch on consumers. This idea was born on December 23, 85 with the AZ: P 35 45 407.5 from Dr. Palm at the German Patent Office submitted under the designation Allfreischalter. It is owned the ORDO Foundation, Basel.
Die der hohen Gleichspannung nachgeordnete Schaltung dieser Anmeldung erwies sich jedoch als praktisch unbrauchbar, sodass sie von dem Mitkonstrukteur und Fabrikant Coufal sofort verlassen wurde und nicht auf den Markt kam. Stattdessen brachte er andere nachgeordnete Schaltungen auf den Markt, die jedoch ebenfalls ihren Zweck nicht erfüllten; denn sie konnten zwar einige - noch nicht alle - bisher nicht einschaltbare Verbraucher einschalten, aber die angelegte Kontrollspannung hatte noch einen hohen Restwechselspannungsanteil, der je nach Belastung durch den Isolationswiderstand etc. bis zu 200 Volt Spitze-Spitze gehen konnte. Sie schalteten also nicht frei. Zudem war die hohe Restwechselspannung meist sägezahnförmig. Die hierdurch verursachte Streuwechselfeldstrahlung störte noch mehr als die disharmonischen Modulationen der bisherigen Netzspannung, sodass die teils schon auf den Markt gekommenen Geräte sogar Störschalter anstatt Freischalter waren und wieder vom Markt genommen werden mussten.The circuit downstream of the high DC voltage Registration turned out to be practically unusable, however by the co-designer and manufacturer Coufal was left immediately and didn't come on the market. Instead, he brought others downstream circuits on the market, but also theirs Purpose not fulfilled; because they could - but not yet all - so far not switch on consumers, but the applied control voltage still had a high residual AC component, depending on the load caused by the insulation resistance etc. could go up to 200 volts peak to peak. So they switched not free. In addition, the high residual AC voltage was mostly sawtooth-shaped. The scattered alternating field radiation caused thereby interfered even more than the disharmonic modulations of the previous ones Mains voltage, so that some of the devices already on the market even fault switches instead of disconnectors were and again from the market had to be taken.
Daraufhin gelang dem Urerfinder des Netzfreischalters und der hohen Gleichspannung des Allfreischalters mit einem anderen Mitarbeiter, Herrn Weissmann, eine wohnungsmedizinisch bzw. biologisch und gebrauchspraktisch einwandfreide und funktionssichere Lösung, genannt Allfreischaltautomat, weil dieser jetzt automatisch alle üblichen Verbraucher einschalten kann und wirklich frei schaltet durch eine nicht störende fein geglättete Gleichspannung. The original inventor of the mains isolator and the high DC voltage of the universal switch with another employee, Mr. Weissmann, a residential medical or biological and practical, impeccable and reliable solution, called all-automatic machine, because this is now automatically all usual consumer can turn on and really unlocks through a non-distracting, smoothed DC voltage.
Bei dieser Lösung hat die Einschaltsteuerspannung eine Grösse im Bereich der Hauselektrik wie zwischen 80 und 400 Volt, optimal bei ca. 300 Volt. Als ruhige, fein geglättete Gleichspannung mit einem Restwechselspannunganteil von unter 0,3 Volt Spitze-Spitze kann sie Wohlbefinden und Gesundheit der Bewohner nicht stören.In this solution, the switch-on control voltage has a size in the Range of house electrics such as between 80 and 400 volts, optimal at approx. 300 volts. As a calm, finely smoothed DC voltage with one Residual AC voltage of less than 0.3 volts peak-peak can Do not disturb the well-being and health of the residents.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in Reihe mit der Gleichspannungsquelle ein hoher Widerstand geschaltet ist. Hierdurch wird die Stärke des bei der Einschaltung eines Verbrauchers erzeugten Stromes eng begrenzt.In further training it can be provided that in series with the DC voltage source is connected to a high resistance. Hereby becomes the strength of when switching on a consumer generated electricity narrowly limited.
Erfindungsgemäss kann vorgesehen werden, dass für den Einschaltstrom und den Ausschaltstrom eine getrennte Messeinrichtung vorgesehen ist, was die Funktionssicherheit erhöht. Zu deren Verbesserung kann weiterhin das Abschalten verzögert werden wie durch einen Impulszähler, damit bei Stromschwankungen, Umschaltungen etc. nicht unnütz ab- und sofort wieder eingeschaltet wird. Und der Impulszähler kann so geschaltet werden, dass bei einer brandgefährlichen mangelhaften Isolierung des Teilnetzes der Allfreischaltautomat zu takten und zu blinken beginnt und zwar umso schneller und auffäliger, je grösser die Brandgefahr wird.According to the invention it can be provided that for the inrush current and a separate measuring device is provided for the switch-off current, which increases functional reliability. To improve it the shutdown can still be delayed as by a Pulse counter, so not in the event of current fluctuations, switching, etc. is switched off and switched on again immediately. And the pulse counter can be switched so that in the event of a fire hazard insufficient insulation of the subnet of the all-automatic switch clocking and blinking starts all the faster and more noticeable, the greater the risk of fire.
Bei der weiteren Ausbildung der Schaltung ergeben sich zwei Hauptvariationen, nämlich die Serienschaltung (Fig. 1) und die Parallelschaltung (Fig. 2). Bei dieser kann die Schwankung der Kontrollspannung auf weit unter 0,1 Volt verringert werden. Eine Schwankung unter ein Volt erklärt der Begründer der Baubiologie und der baubiologisch fundierten Wohnungsmedizin, Dr. med. Hubert Palm, als wohnungsmedizinisch bzw. baubiologisch einwandfrei und somit unbedenklich. Dann wird das Teilnetz wirklich frei geschaltet von der Streuwechselfeldstrahlung. Folgend werden die Ausführungsbeispiele Fig. 1 und 2 beschrieben:In the further development of the circuit there are two main variations, namely the series connection ( FIG. 1) and the parallel connection ( FIG. 2). With this, the fluctuation of the control voltage can be reduced to well below 0.1 volts. A fluctuation below one volt explains the founder of building biology and building biology-based residential medicine, Dr. med. Hubert Palm, as housing medical or building biology flawless and therefore harmless. Then the subnetwork is really released from the stray alternating field radiation. The exemplary embodiments FIGS. 1 and 2 are described below:
Das vom Gerät zu bedienende Teilnetz wird an die Klemmen "N" und "P aus" angelegt, während der Eingang an den Klemmen "P" und "N ein" liegt. (P = Phase. N = Null-Leiter). The subnet to be operated by the device is connected to terminals " N " and " P off", while the input is connected to terminals " P " and " N on ". ( P = phase. N = neutral conductor).
Die Phasenklemme "P ein" ist über eine Diode V 1 und einen Widerstand R 1 an einen Kondensator C 3 gelegt, an dem eine geglättete Gleichspannung von ca. 300 Volt ansteht. Sie wird über die Widerstände R 5 und R 2 an die Primärwicklung eines Stromwandlers T 2 und von dort an die Phasenklemme "P aus" gelegt. Damit liegt an der Phase eine Gleichspannung von ca. 300 Volt, die aufgrund der Widerstände R 1, R 5 und R 2 nur einen sehr geringen Strom zulässt.The phase terminal " P on " is connected via a diode V 1 and a resistor R 1 to a capacitor C 3 , to which a smoothed DC voltage of approximately 300 volts is applied. It is connected via the resistors R 5 and R 2 to the primary winding of a current transformer T 2 and from there to the phase terminal " P out". This means that a DC voltage of approx. 300 volts is applied to the phase, which only allows a very low current due to the resistors R 1 , R 5 and R 2 .
Der Abgriff R 5, R 2 liegt an der Basis eines Transistors TS 1, dessen Kollektor über den Widerstand R 8 und R 10 mit dem Eingang eines Operationsverstärkers IC 2 verbunden ist, der als Schmitt- Trigger geschaltet ist. Wird in dem kontrollierten Netzbereich ein Verbraucher eingeschaltet, so fliesst aufgrund der anliegenden Gleichspannung ein Strom, der über dem Widerstand R 5 und dem Glättungskondensator C 2 eine Spannung bildet, die ausreicht, den Transistor TS 1 leitend zu machen. Über den leitenden Transistor gelangt seine Information über den Widerstand R 8 und R 10 an den Operationsverstärker IC 2.The tap R 5 , R 2 is located at the base of a transistor TS 1 , the collector of which is connected via resistor R 8 and R 10 to the input of an operational amplifier IC 2, which is connected as a Schmitt trigger. If a consumer is switched on in the controlled network area, a current flows due to the DC voltage present, which forms a voltage across the resistor R 5 and the smoothing capacitor C 2 which is sufficient to make the transistor TS 1 conductive. Its information reaches the operational amplifier IC 2 via the resistors R 8 and R 10 via the conductive transistor.
Zur Stromversorgung der elektronischen Schaltung dient ein an der Sekundärseite des Transformators T 1 angeschlossener Gleichrichter G 1, an dessen Ausgang ein Glättungskondensator C 1 angeschlossen ist. Die Diode V 6 stellt einen Schutz dar, damit die Eingangsspannung am IC 1 und IC 2 nicht zu gross werden kann.A rectifier G 1 , which is connected to the secondary side of the transformer T 1 and has a smoothing capacitor C 1 connected to its output, is used to supply power to the electronic circuit. The diode V 6 represents protection so that the input voltage at IC 1 and IC 2 cannot become too high.
Bei leitendem Transistor TS 1 gibt der Operationsverstärker IC 2 das Signal über den Widerstand R 9 an den Transistor TS 2. Bei Erkennung des Stromverbrauches durch die Schaltung wird also das Relais RS 1 geschaltet und der Leistungsschalter rs 1 geschlossen.When the transistor TS 1 is conductive, the operational amplifier IC 2 outputs the signal to the transistor TS 2 via the resistor R 9 . When the current consumption is detected by the circuit, the relay RS 1 is switched and the circuit breaker rs 1 is closed.
Der aufgrund der Netzwechselspannung von 220 Volt durch den Verbraucher fliessende Strom wird mit Hilfe des durch den Transformator T 2 gebildeten Stromwandlers gemessen und dem Operationsverstärker IC 1 zugeführt. Wenn dieser Strom kleiner als der Ausschaltstrom ist, z. B. 10 mA Wechselstrom, dann ist die Ausgangsspannung am Operationsverstärker IC 1 so klein, dass dieser über die Diode V 7, R 10 und R 11 den Operationsverstärker IC 2 nicht mehr ansteuern kann; der Schmitt-Trigger kippt dann, und das Netzrelais fällt ab. The current flowing through the consumer due to the AC line voltage of 220 volts is measured with the aid of the current transformer formed by the transformer T 2 and fed to the operational amplifier IC 1 . If this current is less than the breaking current, e.g. B. 10 mA alternating current, then the output voltage at the operational amplifier IC 1 is so small that it can no longer control the operational amplifier IC 2 via the diode V 7 , R 10 and R 11 ; the Schmitt trigger then toggles and the mains relay drops out.
Der Allfreischaltautomat überwacht das kontrollierte Teilnetz auch auf brandgefährliche Isolationsmängel. Wenn hier z. B. der Isolationswiderstand unter 1,5 Megohm absinkt, wird die Gleichstromschleife geschlossen. Wenn jedoch die Ansprechempfindlichkeit der Wechselstromschleife wie üblich bei ca. 10 mA liegt, fällt das Relais wieder ab und beginnt so zu takten. Da der Isolationswert Bestandteil der Eingangszeitkonstante ist, wird das Takten des Relais bei absinkendem Widerstand wie bei einem brandgefährlichen Kriechstrom immer schneller und lauter; und das Blinken der Anzeigeoptik wird immer schneller und auffälliger.The automatic all-rounder monitors the controlled sub-network also on fire-dangerous insulation defects. If here z. B. the Insulation resistance drops below 1.5 megohms, the DC loop closed. However, if the responsiveness the AC loop, as usual, is around 10 mA, that falls Relay turns off and starts to cycle. Because the insulation value Is part of the input time constant, the clocking of the Relay with decreasing resistance like a fire dangerous Leakage current faster and louder; and the blinking of the Display optics are becoming faster and more conspicuous.
Mit dem Hilfsschalter S 1 kann das Gerät bei einer Störung wie durch einen Blitzschlag umgangen werden, sodass der Bewohner bis zur Reparatur nicht im Dunkeln sitzt.The auxiliary switch S 1 can be used to bypass the device in the event of a fault as if it were caused by a lightning strike, so that the resident is not in the dark until repaired.
Die hier über die Diode V 1, den Widerstand R 1 und den Kondensator C 1 entstehende geglättete Gleichspannung gelangt an den Spannungsteiler R 12, R 2. An dessen Abgriff wird die Spannung über R 3 auf den Eingang eines FE-Transistors gelegt.The smoothed DC voltage that arises here via the diode V 1 , the resistor R 1 and the capacitor C 1 reaches the voltage divider R 12 , R 2 . At its tap, the voltage across R 3 is applied to the input of an FE transistor.
Der Stromkreis für die Steuergleichspannung wird über den Ruhekontakt von rs 1 und über die Primärwicklung des Stromwandlers T 2 geschlossen.The circuit for the DC control voltage is closed via the normally closed contact of rs 1 and via the primary winding of the current transformer T 2 .
Am Ausgang "P aus" liegt noch der Schalter S 1, der zur Überbrückung des Allfreischalters dient.At the output " P off" there is also the switch S 1 , which is used to bypass the universal switch.
Wird nun ein Strom an "P aus" gegen Null entnommen, so fällt am Widerstand R 2 eine Spannung ab, die über R 3 auf den Eingang des FET gelangt. Dort liegt noch eine Z-Diode, um den Transistor zu schützen.If a current at " P off" is now drawn towards zero, a voltage drops across the resistor R 2 , which reaches the input of the FET via R 3 . There is also a Zener diode to protect the transistor.
Am Ausgang FET ist über zwei RC-Glieder ein Schmitt-Trigger angekoppelt. Dieser Trigger wird bei Erreichen seiner Schwellspannung umgeschaltet. Am Ausgang des Triggers wird über R 11 der Transistor Tr 4 angesteuert. Dadurch zieht RS 1 an, und der Kontakt rs 1 schaltet um. Durch den geöffneten Ruhekontakt wird die Verbindung mit der Gleichstromschleife unterbrochen.A Schmitt trigger is coupled to the FET output via two RC elements. This trigger is switched when its threshold voltage is reached. At the output of the trigger, transistor Tr 4 is activated via R 11 . As a result, RS 1 picks up and contact rs 1 switches over. The connection to the DC loop is interrupted by the open normally closed contact.
Durch den geschlossenen Arbeitskontakt fliesst nun Strom über die Primärwicklung des Wandlers T 2, und das IC 1 wird angesteuert. Due to the closed normally open contact, current now flows through the primary winding of the converter T 2 , and the IC 1 is driven.
Am Ausgang IC 1 wird mit dem Gleichrichter V 8 und dem Siebglied R 15, C 5 die Spannung gleichgerichtet; und über die Entkopplungsdiode V 5 wird der Schmitt-Trigger angesteuert.At the output IC 1 , the voltage is rectified with the rectifier V 8 and the filter element R 15 , C 5 ; and the decoupling diode V 5 controls the Schmitt trigger.
Solange also ein entsprechender Strom durch die Primärwicklung des Wandlers fliesst, bleibt rs 1 geschlossen. Die Ansprech- und Abschaltströme können hier in weiten Grenzen verändert werden. Typische Werte sind z. B. Ansprechen der Gleichstromschleife 0,3 bis 4 mA. Haltestrom der Wechselstromschleife 1,5 mA bis 20 mA.As long as a corresponding current flows through the primary winding of the converter, rs 1 remains closed. The response and switch-off currents can be changed within wide limits. Typical values are e.g. B. Response of the DC loop 0.3 to 4 mA. Holding current of the AC loop 1.5 mA to 20 mA.
R 17 dient zum Abgleich der Wechselstromschleife. Die Ansprechempfindlichkeit der Gleichstromschleife wird mit R 2 eingestellt. R 17 is used to balance the AC loop. The response sensitivity of the DC loop is set with R 2 .
Die Restbrummspannung liegt bei dieser Variante weit unter 0,3 Volt Spitze-Spitze, sodass eine höchste baubiologische bioelektronische Qualität vorliegt.The residual hum voltage in this variant is far below 0.3 Volts peak-to-peak, making it the highest building bio-electronic Quality is present.
Beide Variationen können durch integrierte Bauelemente erheblich vereinfacht und verbilligt werden.Both variations can be made considerably by integrated components simplified and cheaper.
Claims (7)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HIEBSCH, G., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 7700 SINGEN |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HIEBSCH, G., DIPL.-ING. PEEGE, K., DIPL.-ING., PAT |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |