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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektro-Installationsschalter zum Schalten von elektrischen Verbrauchern, insbesondere Leuchten, mit mindestens einem zumindest zweipoligen Schaltkontakt.
Derartige Installationsschalter sind hinlänglich bekannt. Sie dienen dazu, im Rahmen der Elektroinstallation, insbesondere der Gebäudeinstallation, beliebige Verbraucher, z. B. Leuchten u.dgl., zu schalten. Ein zweipoliger Schalter dient als Ein-/Aus-Schalter, ein dreipoliger Schalter als Umschalter bzw. Wechselschalter, wobei er praktisch zwei Ein-/Aus-Schalter mit einem gemeinsamen Schaltglied bildet.
In bestimmten Anwendungsfällen kann der Benutzer nicht immer eindeutig erkennen, ob der jeweilige Verbraucher gerade ein- oder ausgeschaltet ist, so z. B. wenn der Schalter und der zugehörige Verbraucher räumlich voneinander getrennt sind, so dass der Verbraucher vom Ort des Schalters aus nicht erkannt werden kann. Bei einfachen Ein-/Aus-Schaltern wäre eine Schaltzustandserkennung eventuell noch anhand der jeweiligen Stellung des Betätigungselementes, z. B. einer Schalterwippe, erkennbar, was jedoch eine ordnungsgemässe Installation voraussetzt. Bei Tastschaltern gibt es aber konstruktionsbedingt nur eine Stellung des Betätigungselementes, und bei Wechselschaltungen wird der Schaltzustand des Verbrauchers ohnehin nicht eindeutig von der Stellung des Betätigungselementes bestimmt.
Es ist bekannt, den Schalter mit optischen Kontroll-Leuchten (Glimmlampen) auszustatten. Diese Hilfsmittel sind aber für bestimmte Personen, insbesondere für blinde Mitmenschen, völlig nutzlos.
Die DE 43 41 501 A1 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung für Notausschalter, wobei der Aus-Zustand des Notschalters durch ein akustisches Signal angezeigt werden kann. Eine Signalanzeige des Ein-Zustands ist nicht geoffenbart, so dass sich daher auch eine akustische Unterscheidbarkeit von zwei Signalen ergibt. Gleiches gilt auch für die Offenbarung der US 5 536 142.
In der JP 01-255449 A ist ein akustischer Zustandsmelder geoffenbart, wobei der Strom einer Versorgungsquelle unmittelbar mittels eines Stromdetektors, der mit einem Verbraucher verbunden ist, überwacht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausschaltung der dem genannten Stand der Technik anhaftenden Nachteilen, eine einfache und preiswerte Möglichkeit zu schaffen, auch sehgestörten Personen den jeweiligen Schaltzustand eines Elektro-Installationsschalters eindeutig erkennbar zu machen.
Dies wird durch einen akustischen Signalerzeuger erreicht, dessen Elektro-Installationsschalter gekennzeichnet ist durch einen mit den Polen des Schaltkontaktes über Anschlüsse verbundenen und dadurch dem Schaltkontakt unmittelbar parallel geschalteten, akustischen Signalerzeuger, der beim Betätigen des Schaltkontaktes akustische Signale zur eindeutigen Unterscheidung eines Einund/oder Ausschaltvorganges erzeugt, wobei der Signalerzeuger sowohl bei einem durch Schlie- #en des Schaltkontaktes bewirkten Einschaltvorgang als auch bei einem durch Öffnen des Schaltkontaktes bewirkten Ausschaltvorgang jeweils ein akustisches Einschalt- bzw. Ausschaltsignal erzeugt, wobei das Einschaltsignal und das Ausschaltsignal eindeutig unterscheidbar sind.
Der erfindungsgemässe Signalerzeuger kann mit Vorteil als modulare Einheit ausgebildet sein, so dass auch bei bestehenden Elektro-Installationen beliebige Schalter auf einfache Weise mit dem Signalerzeuger nachgerüstet werden können.
Für die Art der Signalerzeugung gibt es nahezu beliebige Möglichkeiten. Erfindungsgemäss ist weiters der Elektro-Installationsschalter dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeuger aus einem Schaltzustandserfassungsteil, einem Energiespeicherteil, einem Signaltonerzeuger sowie einem Zeitglied zur Begrenzung der Signaldauer besteht, wobei der Schaltzustandserfassungsteil und der Energiespeicherteil zu dem Schaltkontakt parallel geschaltet und das Zeitglied dem Signaltonerzeuger vorgeschaltet sind. Der den Schalter betätigende Anwender erkennt somit durch Auftreten des akustischen Signals, dass er den Verbraucher gerade eingeschaltet hat. Bleibt das Signal aus, so handelt es sich um einen Ausschaltvorgang. Auf diese Weise kann auch jederzeit der Betriebszustand überprüft werden, in dem der Schalter zweimal betätigt wird.
Alternativ zu dieser bevorzugten Signalart kann dies auch umgekehrt vorgesehen sein, d.h. signalfrei beim Einschalten und Erzeugung eines Signals beim Ausschalten. Zudem ist es zweckmässig, sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten jeweils - dann aber zweckmässigerweise unterschiedliche - Signale zu erzeugen. Diese Ein- und Ausschaltsignale können sich bei-
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spielsweise bezüglich ihrer Tonfrequenzen und/oder bezüglich ihrer zeitlichen Länge und/oder bezüglich einer bestimmten, unterschiedlichen Signalfolge von aufeinanderfolgenden Teilsignalen unterscheiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Energiespeicherteil ein insbesondere von einem Kondensator gebildetes Speicherelement aufweist, das bei geöffnetem Schaltkontakt über den Verbraucher auf eine Ladespannung geladen wird und die Ladespannung nach Schliessen des Schaltkontaktes zur Erzeugung des akustischen Signals abgibt. Hierdurch wird der Kondensator bei geöffnetem Schaltkontakt über den jeweiligen Verbraucher auf eine bestimmte Ladespannung aufgeladen, die vorzugsweise über eine Zenerdiode auf beispielsweise 15V begrenzt wird.
Nach einem weiteren Merkmal besteht die Erfindung darin, dass der Schaltzustandserfassungsteil ein insbesondere von einem Kondensator gebildetes Speicherelement aufweist, das bei geöffnetem Schaltkontakt über den Verbraucher geladen und beim Schliessen des Schaltkontaktes entladen wird, wodurch über einen Invertierer die Signalerzeugung gestartet wird. Beim Schliessen des Schaltkontaktes wird dieser Kondensator über einen Widerstand entladen, so dass seine Spannung zu Null wird. Dies wird als Startsignal zur Signalerzeugung gewertet, wozu dann der Kondensator des Energiespeicherteils seine Spannung an einen Signaltonerzeuger abgibt.
Der Elektroinstallationsschalter ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Signaltonerzeuger einen Oszillator und einen vorzugsweise von einem Piezoelement gebildeten Tonfrequenzgeber aufweist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Signalerzeuger als modulare Einheit ausgebildet ist, wobei seine Anschlüsse von Anschlussleitern oder von unmittelbar mit schalterseitigen Kontaktelementen zusammenwirkenden Kontaktelementen gebildet sind. Ferner ist erfindungsgemäss der Schaltkontakt in einem Gerätesockel angeordnet, wobei der Gerätesockel eine Aufnahmevertiefung zur wenigstens teilweisen Aufnahme des Signalerzeugers aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Erfindung auch einen akustischen Signalerzeuger zum Anschluss an einen Schaltkontakt eines Elektro-Installationsschalters und zum Erzeugen von akustischen Signalen bei Betätigungen des Schaltkontaktes, gekennzeichnet durch ein dem Schaltkontakt unmittelbar parallelschaltbares Schaltzustandserfassungsteil mit parallelem Energiespeicherteil, einem parallelen Signaltonerzeuger sowie vorzugsweise einem dem Signaltonerzeuger vorgeschalteten Zeitglied zur zeitlichen Begrenzung der Signaldauer, wobei Ein- oder Ausschaltvorgänge eindeutig anhand der jeweiligen Signale unterscheidbar sind.
Anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Signalerzeugers bei Verwendung mit einem zweipoligen Schalter (Ein-/Aus-Schalter),
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Wechselschaltung, wobei jedem von zwei Wechselschaltern ein erfindungsgemässer Signalerzeuger zugeordnet ist,
Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltung des erfindungsgemässen Signalerzeugers und
Fig. 4 eine Perspektivansicht eines Elektro-Installationsschalters mit zugehörigem Signalerzeuger in modularer Bauweise.
In Fig. 1 sind zunächst ein Phasenleiter L und ein Null-Leiter N eines Elektro-Installationssystems dargestellt.
Zwischen diesen Leitern L, N befinden sich in Reihenschaltung mindestens ein beliebiger Verbraucher 2, wie dargestellt beispielsweise eine Leuchte, und ein Elektro-Installationsschalter 4.
In der Ausführung nach Fig. 1 ist der Installationsschalter 4 als Ein-/Aus-Schalter mit einem zweipoligen Schaltkontakt 6 mit zwei Polen P1 und P2 ausgebildet.
In Fig. 2 ist eine übliche Wechselschaltung mit zwei Elektro-Installationsschaltern 4 veranschaulicht. Jeder Installationsschalter 4 ist als Umschalter bzw. Wechselschalter mit einem dreipoligen Schaltkontakt 6 mit drei Polen P1, P2 und P3 ausgebildet. Die Zusammenschaltung als Wechselschaltung ist hinlänglich bekannt und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.
Erfindungsgemäss ist für jeden Elektro-Installationsschalter 4 ein akustischer Signalerzeuger 8 vorgesehen, der gemäss Fig. 1 aus einem Schaltzustandserfassungsteil 10, einem Energiespeicherteil 12 und einem Signaltonerzeuger 14 besteht. Vorzugsweise ist zusätzlich ein Zeitglied 16 zur Begrenzung der Signaldauer vorgesehen. Dabei sind der Schaltzustandserfassungsteil 10 und
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der Energiespeicherteil 12 parallel zu dem Schaltkontakt 6 geschaltet. Der Signalerzeuger 8 weist hierzu Anschlüsse A1 und A2 sowie vorzugsweise A3 auf, die an die Pole P1 und P2 und gegebenenfalls P3 des Schaltkontaktes 6 angeschlossen bzw. anschliessbar sind.
Wie sich aus der bevorzugten Schaltung nach Fig. 3 ergibt, weist der Energiespeicherteil 12 ein insbesondere von einem Kondensator C2 gebildetes Speicherelement auf, welches bei geöffnetem Schaltkontakt 6 über den Verbraucher 2 - sowie vorzugsweise über Vorwiderstände R1, R2 bzw. R6, R7 sowie mindestens eine Gleichrichterdiode D2, D4 - auf eine Ladespannung UL aufgeladen wird. Diese Ladespannung UL wird zweckmässigerweise über eine Zenerdiode D1 auf beispielsweise 15V begrenzt. In Abhängigkeit von dem Schaltzustandserfassungsteil 10 wird die Ladespannung UL nach Schliessen des Schaltkontaktes 6 zur Erzeugung des akustischen Signals an den Signaltonerzeuger 14 abgegeben.
Der Schaltzustandserfassungsteil 10 weist ebenfalls ein insbesondere von einem Kondensator C1 gebildetes Speicherelement auf, das bei geöffnetem Schaltkontakt 6 über den Verbraucher 2 und vorzugsweise über die Vorwiderstände, die Diode 4 und eine Diode D3 - geladen wird. Beim Schliessen des Schaltkontaktes 6 wird der Kondensator C1 über einen Widerstand R3 entladen, so dass seine Spannung zu Null wird. Die Spannung des Kondensators C1 wird einer Gatterschaltung insbesondere eines integrierten Schaltkreises IC1 zugeführt, wobei die Spannung Null über ein als Invertierer wirkendes NAND-Glied IC1A als Startsignal zur Signalerzeugung ausgewertet wird.
Hierzu ist der invertierende Ausgang des NAND-Gliedes IC1A mit einem Eingang eines weiteren NAND-Gliedes IC1 B verbunden. Der zweite Eingang dieses Gliedes IC1 B ist bevorzugt mit dem Zeitglied 16 verbunden, und zwar mit dem Mittenabgriff eines RC-Gliedes R4, C3. Der invertierende Ausgang des Gatters IC1B ist mit beiden Eingängen eines weiteren Invertierers IC1C verbunden, dessen Ausgang mit einem Starteingang eines weiteren NAND-Gatters IC1 D verbunden ist.
Dessen zweiter Eingang und invertierender Ausgang sind als Oszillator 18 des Signaltonerzeugers 14 verschaltet, wobei der Oszillator 18 mit einem vorzugsweise als Piezoelement 20 ausgebildeten Tonfrequenzgeber verbunden ist.
Der Kondensator C1 ist wesentlich kleiner als der den Energiespeicher bildende Kondensator C2. Der Wert von C1 liegt im nF-Bereich, z. B. etwa 100 nF, während C2 im uF-Bereich liegt, z.B. etwa 45 bis 50 F. Hiermit ist sichergestellt, dass sich C1 schneller entlädt als C2.
Im folgenden soll kurz die Funktion dieser bevorzugten Schaltung nach Fig. 3 erläutert werden.
Liegen bei geöffnetem Schaltkontakt die Anschlüsse A1 und A2 bzw. A1 und A3 über den Verbraucher 2 an der Netzspannung UN, so werden der Kondensator C2 des Energiespeicherteils 12 und der Kondensator C1 des Schaltzustandserfassungsteils 10 geladen. Wird dann der Schaltkontakt 6 geschlossen, entlädt sich der Kondensator C1 relativ schnell über den parallelen Widerstand R3, so dass die Spannung an den Eingängen des Gatters IC1A zu Null wird. Durch Invertierung und über die weiteren nachfolgenden Gatter wird hierdurch die Signalerzeugung gestartet. Der Oszillator 18 wird aktiviert, wobei aufgrund des Zeitgliedes 16 das Signal zeitlich begrenzt wird, und zwar auf eine Zeitdauer, die so kurz ist, dass die Entladekurve des Kondensators C2 sich nicht akustisch durch eine sich ändernde Tonfrequenz bemerkbar machen kann. Es handelt sich somit um ein kurzzeitiges Piep-Signal.
Wird nachfolgend der Schaltkontakt 6 wieder geöffnet, so werden die Kondensatoren C1 und C2 wieder an Spannung gelegt und hierdurch aufgeladen. Eine Signalerzeugung erfolgt bei dieser bevorzugten Ausführungsform hierdurch nicht, weil die Spannung am Eingang des Gatters IC1 A wieder der Spannung des Kondensators C1 entspricht.
Gemäss Fig. 4 ist der Signalerzeuger 8 zweckmässigerweise als modulare Einheit ausgebildet, wobei seine Anschlüsse A1, A2, A3 im dargestellten Beispiel von Kontaktelementen 22 (beispielsweise Steckkontakten) gebildet sind, die unmittelbar mit schalterseitigen Kontaktelementen 24 zusammenwirken. Bei dieser Ausführung ist es zweckmässig, wenn der Elektro-Installationsschalter 4 einen Gerätesockel 26 mit einer Aufnahmevertiefung 28 zur wenigstens teilweisen Aufnahme des Signalerzeugers 8 aufweist. Die Aufnahmevertiefung 28 ist bevorzugt auf der einem Bedienelement (z.B. Schaltwippe, nicht dargestellt) abgekehrten Unterseite des Gerätesockels 26 gebildet.
Der modular ausgebildete Signalerzeuger 8 bzw. ein Gehäuse desselben kann etwa formschlüssig in die Aufnahmevertiefung 28 eingesetzt werden, wobei vorzugsweise ein Führungsansatz 30 in eine Führungsöffnung 32 eingreifen kann; (vgl. den Pfeil 34 in Fig. 4). Hierbei kontaktieren die Kontaktelemente 22 selbsttätig die Kontaktelemente 24 des Installationsschalters 4.
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Alternativ zu dieser in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform kann der akustische Signalerzeuger 8 auch Anschlussleiter aufweisen, die mit den Anschlüssen des Installationsschalters 4 beispielsweise über Klemmen verbindbar sind. Diese Ausführungsform eignet sich vor allem zur Nachrüstung von Installationsschaltern 4 in bestehenden Installationssystemen.