DE4141844C2 - Installationsanordnung für die Leistungssteuerung von Verbrauchern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Installationsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Installationsanordnung gehört durch die nicht vorveröffentlichte DE 41 28 339 A1 zum Stande der Technik. Sie dient dazu, mittels eines auf Niederspannung von 12 V liegenden Niederspannungs-Steuerkreises eine im Hauptstromkreis liegende Phasen-Anschnittsteuerung zu steuern.

Installationssysteme mit einer Steuerung durch Niederspannung sind insbesondere in den neuen Bundesländern sehr stark vertreten. Das Installationssystem ist derart gestaltet, daß in Innenräumen eine Aufputz- Verteilung angeordnet ist, zu der Montageschienen mit hutförmigem Querschnitt gehören. Auf diesen Montageschienen ist üblicherweise für jeden Verbraucher ein sogenanntes Stromstoßrelais angeordnet, das an einen Steuerkreis mit einem Drucktaster und einer Steuerspannung von 12 V angeschlossen ist. Lediglich die Verbraucherkreise sind ab den Relais für die übliche Netzspannung von 220 V ausgelegt.

Der Gegenstand der DE 41 28 339 A1 schafft nun eine Möglichkeit, die besagten Stromstoßrelais durch Steuergeräte zu ersetzen, die eine Phasen- Anschnittsteuerung aufweisen.

Bei dem genannten Stand der Technik lassen sich unterschiedliche Verbraucher oder Verbraucherkreise nur mittels einer entsprechenden Anzahl von Niederspannungsleitungen steuern. Zwei unterschiedliche Verbraucher oder Verbraucherkreise lassen sich unabhängig voneinander mithin nur durch zwei Leitungspaare steuern. Nun werden aber in zahlreichen Fällen, beispielsweise im Wohnbereich zwei Verbraucher bzw. Verbraucherkreise für die Beleuchtung vorgesehen, beispielsweise eine zentrale Wohnzimmerbeleuchtung und eine Eßecken-Beleuchtung, die über einen Taster und ein Leitungspaar mit einem sogenannten Fortschaltrelais geschaltet werden, beispielsweise wie folgt:

• 1. Betätigung = Wohnzimmer EIN
• 2. Betätigung = Eßecke EIN
• 3. Betätigung = Wohnzimmer AUS
• 4. Betätigung = Eßecke AUS.

Dieses Fortschaltrelais hat die gleichen Abmessungen wie das einfache Stromstoßrelais, jedoch zwei verschiedene Lampenausgänge.

Es ist bereits ein elektrisches Versorgungssystem bekannt, bei dem mehrere Verbraucher mittels zugeordneter Schalter und einer Steuerung über jeweils ein Triac an eine Netzspannung gelegt werden können (GB-A-2 115 994). Alle Verbraucher haben einen eigenen Anschluß zum Netz und sind jeweils einem eigenen Bedienungsschalter zugeordnet. Die Steuerung tastet die Schalter nacheinander ab und sendet dann, wenn ein Schalter geschlossen ist, ein Signal zu dem zugeordneten Triac. Der Triac kann hierbei die Funktion eines Schalters oder eines Dimmers ausüben. Das von der Steuerung an den Triac gesandte Signal wird über einen Optokoppler gesandt, so daß zwischen Steuerung und Triac eine galvanische Trennung besteht. Da die Steuerung über eine eigene Versorgung gespeist wird, werden für den gesamten Steuerungsbereich nur geringe Spannungen benötigt, d. h. der Steuerungsbereich kann durch sehr dünne Leitungsdrähte realisiert werden. Allerdings liegt die Steuerung, bei der es sich um einen Mikroprozessor handelt, nicht an Netzspannung, und die lichtemittierende Diode des Optokopplers liegt nicht ausschließlich an Niederspannungs- Potential. Hinzu kommt, daß eine aufwendige Schalterabfrage erforderlich ist, um mehrere Verbraucher leistungsmäßig zu steuern. Eine Möglichkeit, lediglich zwei Verbraucher durch eine flipflopartige einfache Schalterfunktion wechselweise mit Strom zu versorgen, bietet die bekannte Anordnung nicht.

Eine Schaltungsanordnung für eine Eindrahtsteuerung, bei der zwei benachbarte, parallel verlaufende Leitungen aus derselben Wechselspannungsquelle gegenphasig gespeist werden, ist ebenfalls bekannt (DE-AS 1 249 383). Diese Schaltungsanordnung dient dazu, induzierte Geräuschspannungen auf parallel verlaufenden Leitungen zu reduzieren. Weder ist hierbei eine Möglichkeit vorgesehen, Dioden verschiedener Polung durch Schalterbetätigung einzuschalten, noch können die Probleme gelöst werden, die bei der Niederspannungs-Steuerung von Netzspannungskreisen auftreten.

Des weiteren ist ein PC-Sensordimmer bekannt, der sowohl durch eine Berührung mit der Hand als auch durch einen Computer betätigt werden kann ("PC-Sensordimmer", Elektor 9188, Seite 64). Der Computer ist hierbei von dem durch ein Triac gesteuerten und am Netz liegenden Verbraucher durch Optokoppler galvanisch getrennt. Eine Möglichkeit, zwei am Netz liegende Verbraucher mit der Hand über eine Niederspannungsversorgung alternativ zu steuern, ist hierbei nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit zwei der eingangs beschriebenen Steuergeräten zwei Verbraucher bzw. Verbraucherkreise unabhängig voneinander in der Leistung steuern zu können, ohne dabei die Leitungszahl der Installationsanordnung vergrößern zu müssen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen Installationsanordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Auf die angegebene Weise ist es möglich, mittels lediglich eines Leitungspaares je nach der durch die Entkopplungsdioden vorgegebenen Stromrichtung entweder das eine oder das andere Steuergerät unabhängig voneinander anzusteuern, d. h. die Zahl der hierfür benötigten Niederspannungsleitungen braucht nicht verdoppelt zu werden.

Bei dieser Lösung spielen die in den Steuergeräten vorhandenen Leuchtdioden zusammen mit der erfindungsgemäßen Beschaltung des Niederspannungs-Steuerkreises eine entscheidende Rolle. Die erfindungsgemäße "antiparallele Schaltung" kann entweder durch entsprechende Verdrahtung von zwei ansonsten identischen Steuergeräten vorgenommen werden, oder aber auch durch Steuergeräte mit entgegengesetzt geschalteten Leuchtdioden, so daß die antiparallele Schaltung im Innern der Steuergeräte vorliegt. Bei Verwendung unterschiedlicher Steuergeräte empfiehlt es sich, diese in Abhängigkeit von der Durchlaßrichtung der Leuchtdioden kenntlich zu machen, d. h. beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung der Gehäuse oder durch entsprechende alphanumerische Kennzeichnung.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn das Last-Schaltglied, dessen Steuerschaltung und der Opto-Koppler in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, das auf der einen Seite Klemmen für den Netzspannungs-Eingang und den Verbraucher-Ausgang besitzt und auf der anderen Seite Klemmen für den Anschluß von Niederspannungs- Steuerleitungen, und wenn die Durchlaßrichtung der jeweiligen Leuchtdiode in Bezug auf die Klemmen aller Steuergeräte einheitlich festgelegt ist. In diesem Falle muß - wie bereits gesagt - die antiparallele Schaltung außerhalb der Steuergeräte erfolgen. Der Vorteil ist in diesem Falle der, daß nur ein einziger Typ von Steuergeräten benötigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Installationsanordnung mit zwei antiparallel geschalteten Steuergeräten S₁ und S₂ nach Fig. 5,

Fig. 2 bis 4 drei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten von Betätigungsgliedern für die Installationsanordnung nach Fig. 1, und

Fig. 5 die wesentlichen Elemente der Schaltungsanordnung eines solchen Steuergeräts.

Bei der Installationsanordnung nach Fig. 1 sind auf einer Montageschiene 1 mit hutförmigem Querschnitt zwei Steuergeräte S₁ und S₂ in paralleler Ausrichtung zueinander angeordnet. Zusätzlich können noch sogenannte Stromstoß-Relais bekannter Anordnung auf der gleichen Montageschiene 1 angeordnet sein, die jedoch nicht dargestellt sind. Beide Steuergeräte besitzen Klemmen KNE für den Netzspannungseingang über die spannungsführende Leitung L und Klemmen KVA für den Verbraucherausgang zu zwei Verbrauchern V₁ und V₂, die im vorliegenden Fall als einzelne Lichtquellen dargestellt sind. Jeder Verbraucher kann jedoch aus mehreren Lichtquellen bestehen, wie dies beispielsweise von Deckenkronen, parallel geschalteten Wandleuchten etc. her bekannt ist.

Auf der gegenüberliegenden Seite besitzen die Steuergeräte jeweils Klemmen KS₁ und KS₂ für den Anschluß von Niederspannungs- Steuerleitungen 5a, 5b und 6. Diese Leitungen sind mit einem Transformator 7 verbunden bzw. verbindbar und bilden zusammen mit (wahlweise) einem der Betätigungselemente 8a, 8b oder 8c einen Niederspannungs-Steuerkreis 9. Das Betätigungsglied 8a nach Fig. 2 enthält zwei Einzeltaster T₁ und T₂ mit Einzelkontakten E₁ und E₂, die mit jeweils einer Entkopplungsdiode D₁ und D₂ in Reihe geschaltet sind, wobei die beiden Entkopplungsdioden antiparallel angeordnet sind. Der gemeinsame Anschluß A und der Mittelanschluß B sind mit den Anschlüssen A und B in Fig. 1 verbunden.

Das Betätigungsglied 8b nach Fig. 3 besitzt einen Serientaster T_s mit zwei Serienkontakten K₁ und K₂, die die gleiche Funktion haben wie die Einzelkontakte E₁ und E₂ in Fig. 2. Auch die Entkopplungsdioden D₁ und D₂ sind in analoger Weise antiparallel geschaltet.

Das Betätigungsglied 8c nach Fig. 4 enthält einen Wechseltaster T_W mit Wechselkontakten W₁ und W₂, zu denen in analoger Weise gleichfalls Entkopplungsdioden D₁ und D₂ in Reihe geschaltet sind.

Die in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellte antiparallele Schaltung der Entkopplungsdioden D₁ und D₂ bewirkt eine entgegengesetzte Durchlaßrichtung der betreffenden Entkopplungsdioden, die in der Zusammenschau mit der Durchlaßrichtung der Leuchtdiode 20 in Fig. 5 zu sehen ist.

In Fig. 5 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die gesamte Schaltungsanordnung ist auf einer hier nicht näher hervorgehobenen Platine angeordnet, die ihrerseits in einem Gehäuse 10 untergebracht ist, das nur schematisch dargestellt ist.

Innerhalb der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 wird ein Hauptstromkreis 11 gebildet, in dem ein Last-Schaltglied 12 angeordnet ist, das im vorliegenden Fall als Triac ausgebildet ist und je nach dem eingestellten Phasenwinkel eine mehr oder weniger große Leistung an den jeweils angeschlossenen Verbraucher V₁ oder V₂ abgibt. Weiterhin ist eine Steuerschaltung 13 vorhanden, die zusammen mit dem Last-Schaltglied 12 eine Phasen- Anschnittsteuerung bildet. Die Steuerschaltung 13 ist ein sogenannter Dimmer-IC, der von der Firma Siemens unter der Typenbezeichnung SLB 586 vertrieben wird.

Die nachstehende Bezifferung bezieht sich ausschließlich auf die Klemmenbestückung der Steuerschaltung 13: Ein an der Klemme 6 anstehendes Spannungssignal verändert die Funktion des Last-Schaltgliedes 12. Liegt die Impulsdauer unter 50 ms, so erfolgt keine Beeinflussung des Last-Schaltgliedes. Liegt die Betätigungsdauer zwischen 50 und 400 ms, so erfolgt entweder eine Schalthandlung "EIN" oder eine Schalthandlung "AUS". Steht die Spannung länger als 400 ms an, so erfolgt eine kontinuierliche Verstellung des Phasenwinkels und damit eine kontinuierliche Veränderung der vom Leistungssteller LS abgegebenen Leistung. Die Verbraucherleistung liegt üblicherweise zwischen 60 und 600 W. Der Verbraucherwiderstand sollte bei Vollastbetrieb einer Leistung von mindestens 60 W entsprechen, um ein Schwingen des Leistungsstellers zu unterdrücken.

An der Klemme 8 wird ein kurzzeitiger Impuls erzeugt, dessen relative Lage zu einem Nullspannungsdurchgang den Phasenwinkel definiert. Die Klemme 8 ist über eine Leitung 14 mit dem Last-Schaltglied 12 verbunden. Die Klemme 4 erhält ein Synchronisationssignal über eine Leitung 15 (Ende der Bezifferung der Steuerschaltung 13).

Im Hauptstromkreis 11 liegt noch eine Funkentstördrossel 16 bekannter Bauart. Innerhalb der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 läßt sich ein Netzspannungs-Steuerkreis 17 für die Steuerschaltung 13 abgrenzen. Dieser Netzspannungs-Steuerkreis 17 ist über einen spannungsisolierenden Opto- Koppler 18 mit einem Steuereingang 19 verbunden, der Teil des bereits beschriebenen Niederspannungs-Steuerkreises 9 ist. Zu diesem gehört bekanntlich eines der Betätigungsglieder 8a, 8b oder 8c.

Zum Opto-Koppler 18 gehören eine Leuchtdiode 20 und ein Fotoempfänger 21. Eine zur Leuchtdiode 20 antiparallel geschaltete Diode 22 sperrt die Leuchtdiode 20 gegenüber der zweiten Halbwelle.

Im Netzspannungs-Steuerkreis 17 ist in Reihenschaltung mit dem Fotoempfänger 21 ein Ladekondensator 23 angeordnet, der die Ausnutzung der zweiten Halbwelle im Netzspannungssteuerkreis 17 ermöglicht.

Zwei der Steuergeräte S₁ bzw. S₂ nach Fig. 5 sind auf der Niederspannungsseite gemäß Fig. 1 geschaltet. Hierbei ist von Bedeutung, daß die Durchlaßrichtung der Leuchtdiode 20 in Bezug auf die Klemmen KS₁ und KS₂ für beide Steuergeräte identisch ist. Durch entsprechende - antiparallele Schaltung der Klemmen KS₁ und KS₂ wird nun erreicht, daß jeweils nur eines der Steuergeräte S₁ und S₂ angesteuert wird, und zwar wahlweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Schalterstellung in den Betätigungsgliedern 8a, 8b oder 8c. Dadurch lassen sich durch jeweils nur zwei Leitungen 5a/5b und 6 bzw. Anschlußkontakte A und B zwei verschiedene Steuergeräte S₁ und S₂ unabhängig voneinander steuern, und zwar in dem Sinne, wie dies für den Gegenstand von Fig. 5 weiter oben beschrieben ist.

Claims (5)

1. Installationsanordnung mit Steuergeräten (S₁, S₂) für die Leistungssteuerung von Verbrauchern (V₁, V₂), insbeson­ dere als Dimmer für die Helligkeitssteuerung von Licht­ quellen, wobei die Steuergeräte (S₁, S₂) eine Phasen-An­ schnittsteuerung, ein im Hauptstromkreis (11) liegendes Last-Schaltglied (12) und eine an Netzspannung liegende Steuerschaltung (13) aufweisen, die ihre AUS- und EIN- Signale und ihre den Phasenwinkel bestimmenden Signale über mindestens ein Betätigungsglied (8a, 8b, 8c) und einen Steuereingang (19) erhält, wobei die Dauer der Be­ tätigung den Phasenwinkel bestimmt und wobei innerhalb der Steuergeräte (S₁, S₂) der Hauptstromkreis (11) die Steuerschaltung (13) enthält, die durch einen Optokoppler (18) mit einer Leuchtdiode (20) von einem Niederspan­ nungs-Steuerkreis (9) getrennt sind, in dem das Betäti­ gungsglied (8a, 8b, 8c) und die Leuchtdiode (20) des Optokopplers (18) mit vorgegebener Durchlaßrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die getrennte Leistungssteuerung von zwei Verbrauchern (V₁ und V₂) zwei Steuergeräte (S₁ und S₂) vorgesehen sind, daß die beiden Steuergeräte mit Bezug auf die Durchlaß­ richtung der Leuchtdioden (20, 20a) in antiparalleler Schaltung an den gleichen Niederspannungs-Steuerkreis (9) gelegt sind, und daß das Betätigungsglied (8a, 8b, 8c) zwei parallele Strompfade mit jeweils einem Schaltkontakt (W₁, W₂; K₁, K₂; E₁, E₂) und einer Entkoppelungsdiode (D₁, D₂) aufweist, wobei die Entkopplungsdioden (D₁, D₂) antiparallel geschaltet sind.

2. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Lastschaltglied (12) ein Triac ist und daß die Steuerschaltung (13) eine Phasenanschnittsteue­ rung für Triacs ist.

3. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Betätigungsglied (8c) einen Wechsel­ taster (T_W) mit zwei Wechselkontakten (W₁ und W₂) auf­ weist, wobei mit dem einen Wechselkontakt (W₁) eine Diode (D₁) mit einer ersten Durchlaßrichtung und mit dem ande­ ren Wechselkontakt (W₂) eine Diode (D₂) mit einer zweiten Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist.

4. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Betätigungsglied (8a, 8b) zwei Taster (T₁, T₂), bzw. K₁, K₂) aufweist, wobei zu dem einen Taster (T₁, K₁) eine Diode (D₁) mit einer ersten Durchlaßrich­ tung und zu dem anderen Taster (T₂, K₂) eine Diode (D₂) mit einer zweiten Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist.

5. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Last-Schaltglied (12), dessen Steuer­ schaltung (13) und der Opto-Koppler (18) in einem gemein­ samen Gehäuse (10) untergebracht sind, das auf der einen Seite Klemmen (KNE und KVA) für den Netzspannungseingang und den Verbraucher-Ausgang besitzt und auf der anderen Seite Klemmen (KS₁ und KS₂) für den Anschluß von Nieder­ spannungs-Steuerleitungen (5b, 6), und daß die Durchlaß­ richtung der Leuchtdiode (20) in Bezug auf die Klemmen (KS₁ und KS₂) aller Steuergeräte (S₁ und S₂) einheitlich festgelegt ist.