AT2116U1

AT2116U1 - AUTOMATIC MAINS ISOLATOR

Info

Publication number: AT2116U1
Application number: AT0806497U
Authority: AT
Original assignee: Lokosana Ag; Bischl Electronic Gmbh
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1998-04-27

Abstract

Automatischer Netzfreischalter, bei dem der Einschaltstrom durch einen im Gehäuseinneren angeordneten, über Leitungen (8, 9) angeschlossenen Optokoppler (N5) erfaßt wird. Das Ausgangssignal des Optokopplers (N5) wirkt über eine Verstärker- und Schaltstufe auf ein Relais (K1) und steuert Relaiskontakte, so daß der Netzfreischalter von dem Überwachungszustand ausgehend geschaltet wird. Es ist ein Transformator (TR1) vorgesehen, der primärseitig vom Netzstrom gesteuert ist und hiedurch den Einschaltzustand in den Überwachungszustand steuert.Automatic mains disconnector, in which the inrush current is detected by an optocoupler (N5) arranged inside the housing and connected via lines (8, 9). The output signal of the optocoupler (N5) acts on a relay (K1) via an amplifier and switching stage and controls relay contacts, so that the mains isolator is switched from the monitoring state. A transformer (TR1) is provided, which is controlled on the primary side by the mains current and which controls the switch-on state to the monitoring state.

Description

AT 002 116 UlAT 002 116 ul

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein automatischer Netzfreischalter, der einen Eingang zum Anschluß an das Stromnetz, einen Ausgang, eine Gleichstromspannungsquelle sowie ein Relais aufweist, wobei im ersten Schaltzustand des Relais der Eingang und im zweiten Schaltzustand des Relais die Gleichspannungsquelle mit dem Ausgang verbunden ist, wobei weiters im ersten Schaltzustand ein Transformator primärseitig zwischen dem Eingang und dem Ausgang liegt und wobei die sekundärseitige Ausgangsspannung des Transformators zur Ansteuerung des Relais im ersten Schaltzustand dient. Solch ein Netzfreischalter dient zur Freischaltung von Stromnetzen im Haushalt, insbesondere in Schlafräumen. Dies ist jedoch nicht der einzige Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Netzfreischalters; er dient auch zur Freischaltung des Netzes an Arbeitsplätzen und dergleichen.The present invention relates to an automatic mains disconnector which has an input for connection to the mains, an output, a DC voltage source and a relay, the input being connected in the first switching state of the relay and the DC voltage source being connected to the output in the second switching state of the relay, furthermore, in the first switching state, a transformer is located on the primary side between the input and the output, and the secondary-side output voltage of the transformer is used to control the relay in the first switching state. Such a mains disconnect switch is used to disconnect power grids in the home, especially in bedrooms. However, this is not the only purpose of the mains disconnector according to the invention; it also serves to activate the network at workplaces and the like.

Es sind bisher Netzfreischalter bekannt geworden, mit denen es möglich ist, ab Unterschreitung einer bestimmten Verbrauchsstromstärke das Netz freizuschalten. Im einzelnen ist hierbei vorgesehen, daß in einem freizuschaltenden Netz mehrere elektrische Verbraucher vorhanden sind. Wenn nacheinanderfolgend, z.B. abends, die Verbraucher abgeschaltet werden, dann ist vorgesehen, daß, wenn der letzte Verbraucher abgeschaltet wird (z.B. eine Nachttischlampe), dann automatisch das gesamte Netz einphasig, galvanisch abgetrennt wird. Hierbei ist es vorgesehen, daß der Schutzleiter nach wie vor mit allen elektrischen Verbrauchern verbunden bleibt.So far, mains isolators have become known, with which it is possible to isolate the network from falling below a certain consumption current. In particular, it is provided that several electrical consumers are present in a network to be activated. If consecutive, e.g. In the evening, when the consumers are switched off, it is provided that when the last consumer is switched off (e.g. a bedside lamp), the entire network is automatically isolated in a single phase. It is envisaged that the protective conductor remains connected to all electrical consumers.

Zweck dieser Maßnahme ist es, insbesondere bei Nacht eine elektromagnetische Beeinflussung des menschlichen Körpers zu vermeiden. Dazu wird das Netz praktisch stromlos gemacht.The purpose of this measure is to avoid electromagnetic interference with the human body, especially at night. For this purpose, the network is practically de-energized.

Bei den bisher bekannten Netzfreischaltern bestand der Nachteil, daß eine relativ hohe Signalspannung noch auf dem Netz liegt, um zu überprüfen, ob und wann ein elektrischer Verbraucher wieder eingeschaltet wird. Eine derartige Signalspannung ist nämlich erforderlich, um beim Einschalten eines elektrischen Verbrauchers den Netzfreischalter wieder mit dem Netz zu verbinden und das gesamte Netz wiederum mit Strom zu versorgen.In the previously known mains disconnectors, there was the disadvantage that a relatively high signal voltage is still on the mains in order to check whether and when an electrical consumer is switched on again. Such a signal voltage is required in order to reconnect the mains disconnector to the mains when an electrical consumer is switched on and in turn to supply the entire mains with current.

Es hat sich gezeigt, daß diese relativ hohe elektrische Gleichspannung nachteilig ist, weil sie eine hohe Restwellig- 2 AT 002 116 Ul keit hat und demnach ebenso schädliche, elektromagnetische Strahlungen erzeugt, die den schlafenden, menschlichen Körper beeinträchtigen können.It has been shown that this relatively high electrical DC voltage is disadvantageous because it has a high ripple 2 AT 002 116 Ul speed and therefore also generates harmful electromagnetic radiation that can affect the sleeping human body.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Netzfreischalter ist, daß keine induktiven Verbraucher erkannt werden können. Derartige induktive Verbraucher sind z.B. Leuchtstoffröhren, thyristorgesteuerte Schaltgeräte, wie z.B. Dimmer, dimmergesteuerte Staubsauger und dergleichen mehr.Another disadvantage of the known mains disconnector is that no inductive consumers can be recognized. Such inductive consumers are e.g. Fluorescent tubes, thyristor-controlled switching devices, such as Dimmers, dimmer-controlled vacuum cleaners and the like.

Weiterer Nachteil der bisher bekannten Netzfreischalter ist die relativ hohe Unempfindlichkeit; es ist hierbei bekannt, daß Verbraucher nur lediglich bis zu einem Verbrauch von 3 bis 4 Watt erkannt werden können und daß bei deren Einschaltung es zu einem Ansprechen des Netzfreischalters kommt. Liegen jedoch Verbraucher im Netz, die einen geringeren Stromverbrauch haben, dann wird dies nicht vom Netzfreischalter erkannt und der Netzfreischalter reagiert nicht auf das Einschalten dieser Verbraucher.Another disadvantage of the previously known mains isolators is the relatively high insensitivity; it is known here that consumers can only be detected up to a consumption of 3 to 4 watts and that when they are switched on there is a response of the mains isolator. However, if there are consumers in the network that have a lower power consumption, this is not recognized by the mains disconnector and the mains disconnector does not react to the switching on of these consumers.

Aus der DE-C2-39 09 064 ist ein Netzfreischalter bekannt, an dessen Ausgang entweder die Netzspannung (Einschaltzustand) oder eine biologisch unbedenkliche Gleichspannung (Überwachungszustand) liegt. Die Umschaltung zwischen den beiden Zuständen wird von einem Relais vorgenommen, sodaß keine Spannungsverluste auftreten. Im Einschaltzustand liegt zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Netzschalters die Primärwicklung eines Transformators. Solange ein Stromverbraucher am Ausgang des Netzfreischalters angeschlossen ist, fließt daher Strom durch die Primärwicklung, sodaß sekundärseitig eine Spannung induziert wird. Diese Spannung wird nach entsprechender Verstärkung und gegebenenfalls sonstiger Aufbereitung dazu verwendet, daß Relais im Einschaltzustand zu halten, damit der angeschlossene Stromverbraucher versorgt wird. Sind alle Stromverbraucher abgeschaltet, so fließt kein Strom mehr, und auf der Sekundärseite des Transformators wird daher keine Spannung mehr induziert; das Relais schaltet nun in den Überwachungszustand, in dem eine Gleichspannung an den Ausgang des Netzfreischalters gelegt wird. Diese Gleichspannung dient zur Überwachung der nachfolgenden Verbraucher. Sobald ein Verbraucher eingeschaltet wird, fließt durch diesen ein geringer Gleichstrom, der in 3 AT 002 116 Ul der Folge bewirken soll, daß das Relais wieder in den Einschaltzustand umschaltet. Der zuverlässigen Erkennung, ob im Überwachungszustand ein geringer Strom fließt, kommt für die zuverlässige Funktion des Netzfreischalters entscheidende Bedeutung zu. Man muß nämlich bedenken, daß die zur Überwachung des Netzes verwendete Spannung im allgemeinen wesentlich geringer ist als die Netzspannung. Selbst bei einem ohm'sehen Verbraucher ist daher der Strom, der im Überwachungszustand fließt, 10 oder 20 mal geringer als der Strom, der im Einschaltzustand fließt. Bei elektronischen Schaltungen (Dimmern) ist das Verhältnis oft noch wesentlich schlechter.From DE-C2-39 09 064 a mains isolator is known, at the output of which there is either the mains voltage (switch-on state) or a biologically harmless direct voltage (monitoring state). The switchover between the two states is carried out by a relay, so that no voltage losses occur. When switched on, the primary winding of a transformer lies between the input and the output of the mains switch. As long as a current consumer is connected to the output of the mains disconnector, current therefore flows through the primary winding, so that a voltage is induced on the secondary side. This voltage is used after appropriate amplification and possibly other processing to keep the relay in the on state so that the connected power consumer is supplied. If all current consumers are switched off, no more current flows and therefore no voltage is induced on the secondary side of the transformer; the relay now switches to the monitoring state in which a DC voltage is applied to the output of the mains isolator. This DC voltage is used to monitor the downstream consumers. As soon as a consumer is switched on, a small direct current flows through it, which is to cause the relay to switch back to the on state in 3 AT 002 116 ul. Reliable detection of whether a low current flows in the monitoring state is of crucial importance for the reliable function of the mains isolator. You have to remember that the voltage used to monitor the network is generally much lower than the network voltage. Therefore, even with an ohmic consumer, the current that flows in the monitoring state is 10 or 20 times less than the current that flows in the switched-on state. With electronic circuits (dimmers) the ratio is often much worse.

Gemäß der Beschreibung der DE-C2-39 09 064 soll vom Einschaltzustand in den Überwachungszustand geschaltet werden, wenn der Strom unter 10mA sinkt. Vom Überwachungszustand in den Einstandzustand soll geschaltet werden, wenn der Überwachungsstrom über 1,5 mA steigt. Dies sind relativ hohe Ströme, die mit einfachen Schaltungen einigermaßen zuverlässig detektiert werden können. Der Netzfreischalter ist aber dadurch natürlich relativ unempfindlich.According to the description of DE-C2-39 09 064, the switch-on state should be switched to the monitoring state when the current drops below 10 mA. Switching from the monitoring state to the initial state is to be carried out when the monitoring current rises above 1.5 mA. These are relatively high currents that can be reasonably reliably detected with simple circuits. However, the mains isolator is of course relatively insensitive.

Gemäß der DE-C2-39 09 064 wird zum Erkennen eines Überwachungsstromes der Spannungsabfall an einem Meßwiderstand herangezogen. Dies mag zur Feststellung eines Stromes von 1,5 mA noch einigermaßen zuverlässig funktionieren, insbesondere wenn eine hohe Gleichspannung verwendet wird. Zur Feststellung eines Stromes von 0,1 mA ist dieses Verfahren jedoch nicht mehr geeignet, insbesondere dann nicht, wenn die Überwachungsspannung nur einige Volt beträgt. In diesem Fall ist nämlich der Spannungsabfall am Meßwiderstand derart niedrig, daß auch elektromagnetische Störstrahlungen das Einschalten des Netzfreischalters bewirken würden.According to DE-C2-39 09 064, the voltage drop across a measuring resistor is used to detect a monitoring current. This may still work reasonably reliably to determine a current of 1.5 mA, especially if a high DC voltage is used. However, this method is no longer suitable for determining a current of 0.1 mA, especially not if the monitoring voltage is only a few volts. In this case, the voltage drop across the measuring resistor is so low that electromagnetic interference radiation would also cause the mains isolator to be switched on.

In der Elektronik-Zeitschrift ELEKTOR 4/90, Seite 66-68 ist ein Netzfreischalter beschrieben, dessen Schaltung wesentlich einfacher ist als die Schaltung gemäß der DE-C2-39 09 064; dies wird jedoch auch mit beträchtlichen Nachteilen erkauft. Die Vereinfachung besteht darin, daß zur Detektion eines Stromes im Einschaltzustand und zur Detektion eines Stromes im Überwachungszustand dieselbe Schaltung (im wesentlichen ein Optokoppler) verwendet wird, obwohl - wie oben ausgeführt - der Strom im Einschaltzustand wesentlich größer ist 4 AT 002 116 Ul als der Strom im Überwachungszustand. Da durch unvermeidbare Induktivitäten und Kapazitäten in dem Netz, das an den Netzfreischalter angeschlossen ist, immer ein gewisser Blindstrom fließt, solange sich der Netzfreischalter im Einschaltzustand befindet, muß der Strom, bei dem der Netzfreischalter umschaltet, allein aus diesem Grunde relativ hoch gewählt werden .In the electronics magazine ELEKTOR 4/90, page 66-68 a mains isolator is described, the switching of which is much simpler than the circuit according to DE-C2-39 09 064; however, this is also bought with considerable disadvantages. The simplification is that the same circuit (essentially an optocoupler) is used for the detection of a current in the on state and for the detection of a current in the monitoring state, although - as explained above - the current in the on state is considerably larger than 4 AT 002 116 Ul Current in the monitoring state. Since a certain reactive current always flows through unavoidable inductances and capacitances in the network that is connected to the mains isolator, as long as the mains isolator is in the switched-on state, the current at which the mains isolator switches over must be chosen relatively high for this reason alone.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Ausgangsstrom maximal 1A betragen darf, weil die Schaltung zur Detektion des Stromes nicht höher belastbar ist. Schließlich ist nachteilig, daß im Einschaltzustand des Netzfreischalters infolge der Detektion des Stromes mittels des Optokopplers immer ein Spannungsabfall im Netzfreischalter auftritt, was natürlich mit einem entsprechenden Energieverlust verbunden ist.Another disadvantage is that the output current may not exceed 1A because the circuit for detecting the current cannot be subjected to higher loads. Finally, it is disadvantageous that, when the mains isolator is switched on, a voltage drop always occurs in the mains isolator due to the detection of the current by means of the optocoupler, which of course is associated with a corresponding loss of energy.

Obgleich diese Schaltung also zur Detektion des Stromes einen Optokoppler verwendet, ist sie bezüglich der Ansprechempfindlichkeit nicht besser als der Netzfreischalter gemäß der DE-C2-39 09 064 und weist darüber hinaus noch zusätzliche Nachteile auf.Although this circuit uses an optocoupler to detect the current, it is no better than the mains isolator according to DE-C2-39 09 064 in terms of responsiveness and also has additional disadvantages.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Netzfreischalter zu schaffen, der zwar sehr empfindlich ist (d.h. auch sehr schwache Verbraucher erkennen kann), der aber trotzdem gegen elektromagnetische Störstrahlungen völlig unempfindlich ist. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Netzfreischalter der eingangs angegebenen Art zum erkennen eines Stromverbrauchers im zweiten Schaltzustand ein Optokoppler zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Ausgang vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal über eine Verstärkerstufe zur Ansteuerung des Relais im zweiten Schaltzustand dient. Das Auftreten eines Überwachungsstromes wird beim erfindungsgemäßen Netzfreischalter nicht durch Spannungsabfall an einem Meßwiderstand, sondern durch einen Optokoppler detektiert.It is an object of the present invention to provide a mains disconnector which is very sensitive (i.e. can also recognize very weak consumers), but which is nevertheless completely insensitive to electromagnetic interference radiation. This is achieved according to the invention in that an optocoupler is provided between the DC voltage source and the output in the case of a mains disconnector of the type specified above for recognizing a current consumer in the second switching state, the output signal of which is used via an amplifier stage to control the relay in the second switching state. The occurrence of a monitoring current in the mains disconnector according to the invention is not detected by a voltage drop across a measuring resistor, but by an optocoupler.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird also der Optokoppler nur zur Detektion des Stromes im Überwachungszustand eingesetzt; zur Detektion des Stromes im Einschaltzustand dient ein Transformator.In the circuit according to the invention, the optocoupler is therefore only used to detect the current in the monitoring state; a transformer is used to detect the current when switched on.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß der Einschaltstrom durch einen hochempfindlich auslegba- 5 AT 002 116 Ul ren Optokoppler erfaßt wird, der für elektromagnetische Störstrahlungen völlig unempfindlich ist. Daher ist es möglich, die Schaltschwelle dieses Geräts sehr gering auszulegen, nämlich bei z.B. 100 Mikroampere. Damit ist es nun erstmals möglich, Verbraucher mit lediglich einer Verbrauchsstärke von 0,3 Watt zu erkennen und mit diesen Verbrauchern den Netzfreischalter anzusteuern.An essential feature of the present invention is that the inrush current is detected by a highly sensitive 5 AT 002 116 Ul ren optocoupler that is completely insensitive to electromagnetic interference radiation. It is therefore possible to set the switching threshold of this device very low, namely for e.g. 100 microamps. It is now possible for the first time to identify consumers with a consumption level of just 0.3 watts and to use these consumers to control the mains switch.

Bisher war dies nicht möglich, weil die bisher verwendeten Schaltungen zur Erkennung eines niedrigen Stromes sehr stark empfindlich gegenüber elektromagnetischen Einstrahlungen waren. Es ist hierbei bekannt, einen Magnetfeldsensor zu verwenden, der so empfindlich ausgelegt ist, daß er kleinste Ströme erkennen kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Magnetfeldsensor außerordentlich empfindlich gegen elektromagnetische Einstrahlungen ist und derartige Einstrahlungen ergeben sich in vielfältiger Weise bei der Verwendung eines derartigen Netzfreischalters.Until now, this was not possible because the circuits used to detect a low current were very sensitive to electromagnetic radiation. It is known to use a magnetic field sensor that is designed so sensitive that it can detect the smallest currents. However, it has been shown that this magnetic field sensor is extremely sensitive to electromagnetic radiation and such radiation occurs in many ways when using such a mains isolator.

Ist beispielsweise ein derartiger Netzfreischalter in einem Schaltkasten eingebaut und soll einen bestimmten Netzzweig überwachen, dann reagiert der mit einem Magnetfeldsensor ausgerüstete Netzfreischalter auf Schaltvorgänge in anderen Netzen, weil es hierbei zu einer Stromübertragung im Sicherungskasten kommt.If, for example, such a mains isolator is installed in a switch box and is to monitor a specific network branch, the mains isolator equipped with a magnetic field sensor reacts to switching processes in other networks because this results in a current transfer in the fuse box.

Die Verwendung eines Optokopplers vermeidet diese Nachteile. Dadurch wurde hohe Empfindlichkeit, Störungsunempfindlichkeit und galvanische Trennung des überwachenden Stromkreises von der Elektronik des Netzfreischalters erreicht.The use of an optocoupler avoids these disadvantages. This achieved high sensitivity, immunity to interference and galvanic isolation of the monitoring circuit from the electronics of the mains isolator.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines besonderen Transformators zur Erkennung der abfallenden Stromstärke, um den Netzfreischalter von seinem Netzbetrieb in den Überwachungszustand zu schalten. Der Transformator besteht aus einem Stromübertrager, auf der eine Primärwicklung angebracht wurde. Der Stromübertrager ist intern abgeschirmt, so daß nur das Zentrum des Stromübertragers empfindlich und sehr unempfindlich gegen Störungen von außen ist.Another essential advantage of the present invention is the use of a special transformer for detecting the falling current intensity in order to switch the mains disconnector from its mains operation to the monitoring state. The transformer consists of a current transformer on which a primary winding has been attached. The current transformer is internally shielded so that only the center of the current transformer is sensitive and very insensitive to external interference.

Hier besteht der besondere Vorteil, daß dieser Strom-Transformator keinerlei weiterer Abschirmungsmaßnahmen bedarf, welche den Preis eines derartigen Netzfreischalters empfind- 6 AT 002 116 Ul lieh in die Höhe treiben. Es bedarf beispielsweise keiner teuren MU-Abschirmungen und dergleichen mehr.The particular advantage here is that this current transformer does not require any further shielding measures which drive up the price of such a circuit breaker 6 AT 002 116 Ul lent. For example, expensive MU shields and the like are no longer required.

Die Verwendung eines Optokopplers hat im übrigen den Vorteil, daß man auch induktive Verbraucher erkennen kann, weil die Einschaltempfindlichkeit (100 Mikroampere Schaltschwelle) so groß ist, daß auch induktive Verbraucher mit einem geringen ohm'sehen Verbrauch erkannt werden können.The use of an optocoupler has the additional advantage that inductive loads can also be recognized because the switch-on sensitivity (100 microamps switching threshold) is so great that even inductive loads with low ohmic consumption can be recognized.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Überwachungsspannung zunächst gleichgerichtet und dann stabilisiert wird, um eine hochkonstante Überwachungsgleichspannung zu gewährleisten. Damit wird sichergestellt, daß die Überwachungsgleichspannung, die ja im Netz dauernd aufrecht erhalten bleibt, wenn der Netzfreischalter den zu überwachenden Zweig vom Netz abgetrennt hat, keine elektromagnetische Strahlungen aussendet.Another important advantage of the present invention is that the monitoring voltage is first rectified and then stabilized in order to ensure a highly constant monitoring voltage. This ensures that the DC monitoring voltage, which is permanently maintained in the network when the mains isolator has disconnected the branch to be monitored from the network, does not emit any electromagnetic radiation.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß zur Kontrolle des Funktionszustandes eines derartigen Netzfreischalters nun einfache Glimmlampen im zu überwachenden Stromkreis verwendet werden können. Bisher war dies nicht möglich, weil die Glimmlampen einen derartig niedrigen Stromverbrauch haben, daß sie bei Netzfreischaltern mit hoher Signalspannung trotz abgeschaltetem Netzfreischalter aufgrund der noch anliegenden Signalspannung leuchteten.Another important advantage is that simple glow lamps can now be used in the circuit to be monitored to control the functional state of such a mains disconnector. So far, this was not possible because the glow lamps have such a low current consumption that they shone when the mains isolators with high signal voltage were switched on despite the mains isolator being switched off due to the signal voltage still present.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Netzfreischalter auch elektrische Schütze ansteuerbar sind. Damit besteht der Vorteil, daß ein Verbraucher zunächst über einen derartigen Schütz ansteuerbar ist und durch Ansteuerung dieses Schützes kann somit der Verbraucher ausgeschaltet werden. Damit können über die Steuerung des Schützes auch Verbraucher mit hohem Stromverbrauch vom Netz abgeschaltet werden, ohne daß der Netzfreischalter überlastet wird.Another important advantage of the invention is that electrical contactors can also be controlled with the mains disconnector according to the invention. This has the advantage that a consumer can initially be controlled via such a contactor, and by controlling this contactor the consumer can thus be switched off. With the control of the contactor, consumers with high power consumption can also be switched off from the mains without the mains isolator being overloaded.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß die Schaltplatine des Netzfreischalters im wesentlichen mit SMD-Bauteilen aufgebaut ist, so daß sich eine niedrige Bauhöhe ergibt und diese Netzfreischalter nun ohne weiteres in herkömmlich standardisierte Installationsschaltkästen eingesetzt werden kann. 7 AT 002 116 UlAnother important advantage of the invention is that the circuit board of the mains isolator is essentially constructed with SMD components, so that there is a low overall height and this mains isolator can now easily be used in conventionally standardized installation switch boxes. 7 AT 002 116 ul

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a drawing which shows only one possible embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 schematisiert ein Schaltbild des Netzfreischalters nach der Neuerung,1 schematically shows a circuit diagram of the mains disconnector according to the innovation,

Fig. 2 der Bestückungsplan des Netzfreischalters nach Fig. 1.2 shows the layout of the mains disconnector according to FIG. 1.

Der Eingang 1 des Netzfreischalters wird durch die beiden Pole 2 und 3 gebildet. Hierbei liegt der Pol 3 bevorzugt auf N-Potential und der Pol 2 bevorzugt auf L-Potential. Die Netzwechselspannung wird somit über die Leitung 4 in das Gerät eingeführt und über den Kondensator C11 wird ein Spannungsabfall herbeigeführt, so daß die Restspannung über den Gleichrichter VI1 gleichgerichtet wird und einem Spannungs-stabilisierer N4 zugeführt wird. Der Spannungsstabilisierer führt eine hochkonstante Gleichspannung mit einem Wert von 15 Volt herbei, welche Gleichspannung über die Leitung 5 einem Optokoppler N5 zugeführt wird. Über die Leitung 6 wird diese Gleichspannung gleichzeitig über einen Widerstand einem Schalter J1 zugeführt, der als Brückenschalter ausgebildet ist und entweder die Kontakte 1, 2 miteinander verbindet oder die Kontakte 2 und 3 miteinander verbindet.Input 1 of the mains isolator is formed by the two poles 2 and 3. Pole 3 is preferably at N potential and pole 2 is preferably at L potential. The AC mains voltage is thus introduced into the device via line 4 and a voltage drop is brought about via capacitor C11, so that the residual voltage is rectified via rectifier VI1 and fed to a voltage stabilizer N4. The voltage stabilizer produces a highly constant DC voltage with a value of 15 volts, which DC voltage is fed via line 5 to an optocoupler N5. Via the line 6 this DC voltage is simultaneously fed via a resistor to a switch J1 which is designed as a bridge switch and either connects the contacts 1, 2 to one another or connects the contacts 2 and 3 to one another.

Bei der Verbindung der Kontakte 1 und 2 über eine Brücke 7 wird somit die Gleichspannung über die Leitung 8 an der Eingangsseite des Optokopplers N5 eingespeist und bringt die dort angeordneten LED - die antiparallel geschaltet sind -zum Aufleuchten, sofern sich der Relaiskontakt Kl in der eingezeichneten Stellung befindet. Über diesen Relaiskontakt wird das Potential über die Leitungen 9, 10 durch die Primärwicklung 11 eines Transformators TR1 geschickt und über die Leitung 12 dem Ausgang 13 zugeführt.When the contacts 1 and 2 are connected via a bridge 7, the DC voltage is thus fed in via the line 8 on the input side of the optocoupler N5 and lights up the LEDs arranged there - which are connected in antiparallel - provided the relay contact Kl is shown in the figure Position. Via this relay contact, the potential is sent via lines 9, 10 through the primary winding 11 of a transformer TR1 and fed to the output 13 via line 12.

Am Ausgang 13 liegt das zu überwachende Netz 14, welches nur schematisiert dargestellt ist und im wesentlichen wiederum ein N-Potential aufweist, einen elektrischen Verbraucher 15 und einen Schalter 16. 8 AT 002 116 UlAt the output 13 is the network 14 to be monitored, which is only shown schematically and essentially again has an N potential, an electrical load 15 and a switch 16. 8 AT 002 116 Ul

Das Netz kann weit verzweigt sein und eine Vielzahl von Verbrauchern und Schaltern aufweisen, so daß hier nur schematisiert ein einziger Verbraucher 15 mit einem zugeordneten Schalter 16 dargestellt ist.The network can be widely branched and have a large number of consumers and switches, so that only a single consumer 15 with an associated switch 16 is shown here only schematically.

Der Schalter 16 im Stromkreis 14 sei geöffnet. In diesem Fall liegt am Ausgang 13 lediglich die Signalgleichspannung in Höhe von etwa 15 Volt an. Diese Signalgleichspannung liegt somit im gesamten Kreis 14 an. Nachdem es sich um eine hochkonstante Signalspannung handelt, ist eine elektromagnetische Beeinflussung des menschlichen Körpers auszuschließen.The switch 16 in the circuit 14 is open. In this case, only the DC signal voltage of approximately 15 volts is present at output 13. This DC signal voltage is therefore present in the entire circuit 14. Since it is a highly constant signal voltage, electromagnetic interference with the human body can be excluded.

Sobald der Schalter 16 eingeschaltet wird, erfolgt ein Stromverbrauch im Verbraucher 15, und wenn dieser Stromverbrauch größer als 100 Mikroampere wird, dann wird auf der Ausgangsseite des Optokopplers N5 an den Ausgängen 3 und 4 ein Kleinsignal erzeugt, welches über die Leitung 17 dem Eingang eines Operationsverstärkers N3 zugeführt wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers N3 ist über die Leitung 18 zur Aufladung eines Kondensators C8 bestimmt. Über die Leitung 20 wird dieses Signal dem Eingang eines Operationsverstärkers N2 zugeführt. Der Operationsverstärker ist als Komparator geschaltet und die Schaltschwelle dieses Komparators ist über den einstellbaren Widerstand R11 einstellbar. Sobald die Spannung am Eingang 2 die Spannung am Eingang überschreitet, schaltet der Komparator durch und erzeugt an seinem Ausgang 1 ein Ausgangssignal, welches über die Leitung 21 einem Schmitt-Trigger 22 zugeführt wird, dessen Ausgang über eine Leitung 23 auf die Basis eines Transistors V7 geschaltet ist. Dieser Transistor ist als Leistungs-Transistor ausgelegt und schaltet über seine Kollektor-Emitterstrecke die Spule des Relais K1, so daß damit der Relaiskontakt Kl von der eingezeichneten Stellung in Pfeilrichtung 24 auf den anderen Kontakt geschaltet wird. Somit ist die Leitung 25, die die Netzwechselspannung führt, unmittelbar über die Trafowicklung 11 mit dem Ausgang 13 verbunden und der Verbraucherstromkreis 14 wird mit voller Netzwechselspannung versorgt.As soon as the switch 16 is switched on, there is a current consumption in the consumer 15, and if this current consumption is greater than 100 microamps, then a small signal is generated at the outputs 3 and 4 on the output side of the optocoupler N5, which via line 17 corresponds to the input of a Operational amplifier N3 is supplied. The output of operational amplifier N3 is determined via line 18 for charging a capacitor C8. This signal is fed via line 20 to the input of an operational amplifier N2. The operational amplifier is connected as a comparator and the switching threshold of this comparator can be set via the adjustable resistor R11. As soon as the voltage at input 2 exceeds the voltage at the input, the comparator switches through and generates an output signal at its output 1, which is fed via line 21 to a Schmitt trigger 22, the output of which via line 23 is based on a transistor V7 is switched. This transistor is designed as a power transistor and switches the coil of the relay K1 via its collector-emitter path, so that the relay contact Kl is switched from the position shown in the direction of arrow 24 to the other contact. Thus, the line 25, which carries the AC line voltage, is connected directly to the output 13 via the transformer winding 11 and the consumer circuit 14 is supplied with full AC line voltage.

Sinkt nun die Stromstärke im Verbraucherstromkreis 14, in dem beispielsweise nacheinander die Verbraucher abgeschaltet werden, unter einen Wert von 5 Milliampere, dann wird dies von der Sekundärwicklung 27 des Transformators erfaßt und 9 AT 002 116 Ul über die Leitung 28 einem Verstärker N3 zugeführt. Der Verstärker N3 schaltet das Ausgangssignal vom Ausgang 1 über die Leitung 19 auf einen Halbwellengleichrichter, bestehend aus dem Kondensator C5 und dem Gleichrichter V1 und der Diode V2, so daß durch diese gleichgerichtete Spannung wiederum der Kondensator C8 aufgeladen wird. Die Sekundärwicklung des Transformators 27 liefert also ein Signal, welches proportional zur Stromstärke im Verbraucherstromkreis 14 ist. Dementsprechend wird der Kondensator C8 mehr oder weniger mit einer höheren oder niedrigeren Spannung aufgeladen.If the current intensity in the consumer circuit 14, in which, for example, the consumers are switched off in succession, drops below a value of 5 milliamperes, this is detected by the secondary winding 27 of the transformer and is supplied to AT 9 N 002 116 U 1 via line 28 to an amplifier N3. The amplifier N3 switches the output signal from the output 1 via the line 19 to a half-wave rectifier, consisting of the capacitor C5 and the rectifier V1 and the diode V2, so that the capacitor C8 is in turn charged by this rectified voltage. The secondary winding of the transformer 27 thus delivers a signal which is proportional to the current in the consumer circuit 14. Accordingly, capacitor C8 is more or less charged with a higher or lower voltage.

Wenn der Strom in der Leitung 12 weniger als 5 Milliampere hat, dann kann man mit dem Potentiometer R35 am Eingang des Verstärkers N3 das Signal am Ausgang 1 so einstellen, daß über die Leitung 19 und den beschriebenen Halbwellengleichrichter der Kondensator C8 in einem derartigen Maß aufgeladen wird, daß an der Leitung 20 ein geringeres Signal anliegt als vergleichsweise auf der Leitung 25, mit der die Schaltschwelle des Komparators eingestellt wird.If the current in line 12 is less than 5 milliamperes, the potentiometer R35 at the input of amplifier N3 can be used to adjust the signal at output 1 such that capacitor C8 is charged to such an extent via line 19 and the half-wave rectifier described is that there is a lower signal on line 20 than comparatively on line 25, with which the switching threshold of the comparator is set.

Der Komparator schaltet dann wiederum durch und über die Leitung 21 erfolgt dann das Umschalten der Relaisspule Kl wiederum in Gegenrichtung zur eingezeichneten Pfeilrichtung 24, so daß die Relaiskontakte wieder in ihre Überwachungsstellung gebracht werden. Der Verbraucher wird somit vom Netz abgetrennt und der Relaiskontakt befindet sich wieder in der eingezeichneten Schaltstellung, welches der Überwachungsstellung des Netzfreischalters entspricht.The comparator then switches through again and via the line 21 the relay coil Kl is then switched again in the opposite direction to the arrow direction 24 shown, so that the relay contacts are brought back into their monitoring position. The consumer is thus disconnected from the mains and the relay contact is again in the switch position shown, which corresponds to the monitoring position of the mains isolator.

Solange ein höherer Strom als 5 Milliampere auf der Leitung 12 liegt, ist somit die Spannung am Kondensator C8 höher (und somit auch der Leitung 20), als auf der Leitung 25 und der Komparator wird nicht zum Durchschalten gebracht.As long as there is a higher current than 5 milliamperes on line 12, the voltage on capacitor C8 is thus higher (and thus also on line 20) than on line 25 and the comparator is not switched through.

Es ist eine LED-V8 vorhanden, welche anzeigt, daß der Netzfreischalter im eingeschalteten Zustand ist und somit der Verbraucherstromkreis 14 an der Netzspannung anliegt. Ferner ist eine grüne LED-V5 vorhanden, die anzeigt, daß der Netzfreischalter abgeschaltet ist, im Überwachungszustand sich befindet und somit den Verbraucherstromkreis 14 vom Netz abgetrennt hat. 10 AT 002 116 UlThere is an LED-V8, which indicates that the mains disconnector is in the switched-on state and thus the consumer circuit 14 is connected to the mains voltage. There is also a green LED-V5, which indicates that the power switch is switched off, is in the monitoring state and has thus disconnected the consumer circuit 14 from the network. 10 AT 002 116 ul

Gemäß Fig. 2 ist der Bestückungsplan der Platine darge-stellt, wo als wesentlichstes Merkmal der Transformator 11, 27 dargestellt ist.2, the circuit diagram of the circuit board is shown, where the most important feature is the transformer 11, 27.

Hierbei ist wesentlich, daß die Primärwicklung 11 halbring förmig in Form des Halbringes 31 ausgebildet ist und durch ein gemeinsames Zentrum 32 hindurchverläuft.It is essential here that the primary winding 11 is formed in the shape of a half ring in the form of the half ring 31 and extends through a common center 32.

Unterhalb der Primärwicklung 31 ist hierbei die Sekundärwicklung 27 angeordnet. Diese Sekundärwicklung 27 wird von der Primärwicklung 11 überdeckt.The secondary winding 27 is arranged below the primary winding 31. This secondary winding 27 is covered by the primary winding 11.

Die einzige empfindliche Stelle dieses Transformators 11, 27 ist also die zentrumförmige Ausnehmung 32, die so gering dimensioniert ist, daß eine Einstreuung elektromagnetischer Felder nicht zu erwarten ist.The only sensitive point of this transformer 11, 27 is thus the center-shaped recess 32, which is dimensioned so small that an interference of electromagnetic fields is not to be expected.

Im übrigen wird die Stromversorgung auf der gesamten Schaltplatine so ermöglicht, daß im wesentlichen keine Wärme entwicklung bei den Bauelementen entsteht, so daß dieser Netzfreischalter mit hohem elektrischen Wirkungsgrad arbeitet . 11In addition, the power supply on the entire circuit board is made possible so that there is essentially no heat development in the components, so that this circuit breaker works with high electrical efficiency. 11

Claims

AT 002 116 Ul Claims: 1. Automatic mains isolator, which has an input for connection to the mains, an output, a DC voltage source and a relay, the input being connected in the first switching state of the relay and the DC voltage source being connected to the output in the second switching state of the relay furthermore, in the first switching state a transformer is located on the primary side between the input and the output and the secondary-side output voltage of the transformer is used to control the relay in the first switching state, characterized in that an optocoupler (15) in the second switching state is used to detect a current consumer (15). N5) is provided between the DC voltage source (N4) and the output (13), the output signal of which via an amplifier stage (N2, N3) is used to control the relay (Kl) in the second switching state.

2. Mains isolator according to claim 1, characterized in that the toroidal transformer TRI has a primary winding (11) which covers only one half of the toroidal jacket. 12th