DE102004006006B4 - Tree light arrangement has local switched electrical power supply, electronic module per light, signal input connected by single pole electrical contact to light source clamp attached to tree - Google Patents
Tree light arrangement has local switched electrical power supply, electronic module per light, signal input connected by single pole electrical contact to light source clamp attached to tree Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Baumbeleuchtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, wie in beispielsweise aus der Druckschrift
Als elektrische Christbaumbeleuchtung sind Lichterketten weit verbreitet, bei denen die elektrischen Kerzen an einem langen zweipoligen Kabel aufgereiht sind. Das Kabel, das von einem Netzgerät mit der Betriebsspannung für die elektrischen Kerzen versorgt wird, muss entlang des Stamms und der Zweige des Christbaums von Kerzenort zu Kerzenort verlegt werden.When electric Christmas tree lighting, fairy lights are widely used where the electric candles are strung on a long two-pole cable are. The cable from a power supply with the operating voltage for the electric candles must be supplied along the trunk and branches of the Christmas tree are moved from candle place to candle place.
Da
die Verlegung der langen Lichterkette umständlich ist, wurden Versuche
unternommen, die zentrale Energieversorgung der elektrischen Kerzen zu
vereinfachen. So ist aus der Druckschrift
Ein
anderer Weg der Stromversorgung wird in der Druckschrift
Aus
der Druckschrift
In
der Druckschrift
Eine
große
Gruppe von Druckschriften befasst sich mit Leuchten für Christbäume, die
eine interne Stromversorgung und deshalb keine Verkabelung aufweisen.
Als Beispiel wird die Batterieleuchte gemäß der Druckschrift
Zum Ein- und Ausschalten weist die bekannte Batterieleuchte einen mechanischen Schalter oder ein Elektronikmodul für eine Fernbetätigung auf. Im ersten Fall ist ein Drehschalter vorgesehen, bei dem das Gehäuse relativ zum Sockel verdreht wird. Im zweiten Fall weist das Elektronikmodul einen Sensor in Form eines Funkempfängers oder eines Mikrofons auf. Die zweitgenannte Alternative ist der ersten insoweit überlegen, als sie es gestattet, eine Vielzahl gleichartiger Batterieleuchten gleichzeitig ein- und auszuschalten. Die Fernbedienung benötigt – wie alle anderen bekannten Fernbedienungen – einen Sensor, der an das abgestrahlte und empfangene Feld physikalisch angepasst ist. Ein solcher Sensor erfordert Platz und erhöht das Gewicht.For switching on and off the known battery light on a mechanical switch or an electronic module for a remote control. In the first case, a rotary switch is provided in which the housing is rotated relative to the base. in the In the second case, the electronic module has a sensor in the form of a radio receiver or a microphone. The second alternative is superior to the first in that it allows a variety of similar battery lights to be turned on and off simultaneously. The remote control needs - like all other known remote controls - a sensor that is physically adapted to the radiated and received field. Such a sensor requires space and increases the weight.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass eine zentrale, aus einer gemeinsamen Energiequelle gespeiste, galvanische oder drahtlose Stromversorgung in jedem Falle zu aufwendig und deshalb zu vermeiden ist, dass aber ein zentrales, gleichzeitiges Ein- und Ausschalten der Leuchtmittel aus Gründen des Bedienungskomforts unerlässlich ist. Unter diesen Randbedingungen hat die Erfindung erkannt, dass für das Einschalten der Christbaumbeleuchtung keine Sensoren in den Leuchtmitteln erforderlich sind.The Invention is based on the consideration that a central, from a common energy source fed, galvanic or wireless power supply in any case too costly and therefore too but avoid a central, simultaneous input and output Switching off the bulbs for the sake of ease of use imperative is. Under these boundary conditions, the invention has recognized that for the Turn on the Christmas tree lights no sensors in the bulbs required are.
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Baumbeleuchtung mit lokaler Stromversorgung der Leuchtmittel anzugeben, deren zentrale Fernbedienung ohne Sensoren in den Leuchtmitteln auskommt.The The invention therefore has the task of a tree lighting indicate with local power supply of the bulbs, their central remote control without sensors in the bulbs.
Diese Aufgabe wird durch eine Baumbeleuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is by a tree lighting with the features of the claim 1 solved. Appropriate further education The invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung nützt die elektrischen Leitungseigenschaften eines Naturbaums, um ein zentral erzeugtes Einschaltsignal an die Baumkerzen zu verteilen. Es ist also kein technischer Kabelbaum erforderlich, der entlang des natürlichen Aufbaus des Baumstamms, seiner Äste und seiner Zweige verlegt werden müsste. Vielmehr wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass der natürliche Baum eine elektrische Impedanz, insbesondere eine von der Feuchtigkeit des Holzes abhängige Leitfähigkeit aufweist.The Invention benefits the electrical conduction properties of a natural tree, around to distribute centrally generated switch-on signal to the tree candles. So no technical wiring harness is needed along the way of the natural Construction of the tree trunk, its branches and its branches would have to be relocated. Rather, it is from the Fact made use of that the natural tree has an electric Impedance, in particular a dependent on the moisture of the wood conductivity having.
Gleichzeitig kommt die erfindungsgemäße Baumbeleuchtung ohne Sensoren aus. Als derartige Sensoren sind bei den im Stand der Technik verwendeten Fernbedienungen beispielsweise Funkantennen, Induktionsschleifen, Infrarotempfänger oder Ultraschall-Mikrofone vorgeschlagen worden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine einpolige galvanische Kontaktgabe genügt, um den Baum als Übertragungsmedium für das Einschaltsignal einzubeziehen.simultaneously comes the tree lighting according to the invention without sensors off. As such sensors are in the stand the remote controls used in the art, for example, radio antennas, Induction loops, infrared receivers or ultrasonic microphones been proposed. It has surprisingly been found that a single-pole galvanic contact is sufficient to the tree as a transmission medium for the Include switch-on signal.
Der einpolige Kontakt wird am Anbringungsort des jeweiligen Leuchtmittels dadurch realisiert, dass eine Fußklemme des Leuchtmittels ganz oder teilweise aus leitfähigem Material besteht. Es genügt das übliche Anklemmen des Leuchtmittels an einen Zweig, um die Zähne der Fußklemme in einen ausreichenden Kontakt mit der Baumrinde oder den Nadeln zu bringen. In der Regel werden die Zähne der Fußklemme den betreffenden Abschnitt der Baumrinde durchstoßen und sogar einen Kontakt zur Bastschicht des Baumes herstellen. Versuche haben aber ergeben, dass ein derart enger Kontakt nicht zwangsläufig erforderlich ist. Für einen reproduzierbaren Schalteffekt genügt es, die Zähne der Fußklemme leitfähig zu machen und durch den Sockel des Leuchtmittels hindurch leitfähig mit dem Signaleingang eines Elektronikmoduls zu verbinden. Das Elektronikmodul des Leuchtmittels ist als eine kleine Platine mit einem Schaltkreis ausgebildet, der auf ein Wechselspannungssignal reagiert, das zwischen dem Signaleingang und der Schaltkreismasse anliegt. Überraschenderweise genügt es, die Schaltkreismasse von der Umgebung isoliert zu belassen. Auf diese Art kann das Übertragungsvermögen des Baumes, das von der natürlichen Baumimpedanz bereitgestellt wird, als einpolige Leitung genutzt werden.Of the single-pole contact is at the mounting location of the respective bulb realized that a foot clamp of the bulb completely or partly of conductive Material exists. It is enough the usual clamping of the bulb to a branch to the teeth of the foot clamp in a sufficient To bring contact with the tree bark or the needles. Usually become the teeth the foot clamp pierce the relevant section of the tree bark and even make contact with the bast layer of the tree. tries but have shown that such close contact is not necessarily required is. For a reproducible switching effect is enough, the teeth of the To make foot clamp conductive and conductive through the base of the bulb to connect to the signal input of an electronic module. The electronics module The bulb is considered a small circuit board with a circuit formed responsive to an AC signal between the Signal input and the circuit ground is applied. Surprisingly enough, the Circuit circuit to leave isolated from the environment. To this Kind can change the transmission capacity of the tree, that of the natural one Tree impedance is provided, used as a single-pole line become.
Zur Vervollständigung des erfindungsgemäßen Schaltprinzips ist eine Wechselspannungsquelle vorgesehen, die als einfaches Netzteil mit einem Sinusoszillator auf einem kleinen Schaltungsträger aufgebaut werden kann. Wiederum genügt eine einpolige Verbindung von dem Signalausgang der Wechselspannungsquelle zum Baum, vorzugsweise ein einadriges Kabel zum Fußpunkt des Baumstammes. Diese einpolige galvanische Kontaktgabe kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist die Wechselspannungsquelle – ähnlich wie bei bekannten Ladegeräten oder Netzteilen für kleine Gleichspannungen – in einen Netzstecker integriert. Von diesem (beispielsweise einige Meter entfernten) Netzstecker führt ein einpoliges Kabel zum Baumstamm, wo das Kabelende mit einer Kralle oder Spitze an den Baumstamm anzuheften ist. Das Kabelende kann auch an einen Baumständer geführt und an eine von dessen metallenen Haltekrallen, die ohnehin in einen Abschnitt des Baumstammes eindringen, angeklemmt sein.to completion the switching principle of the invention An alternating voltage source is provided as a simple power supply built with a sine wave oscillator on a small circuit carrier can be. Again, that's enough a single-pole connection from the signal output of the AC voltage source to the tree, preferably a single-core cable to the base of the Tree trunk. This single-pole galvanic contact can be different Be realized manner. Preferably, the AC voltage source is similar to in known chargers or power supplies for small DC voltages - in a mains plug integrated. From this (for example some Meters away) mains plug leads a single-pole cable to the tree trunk, where the cable end with a claw or lace is to be attached to the tree trunk. The cable end can also to a tree stand guided and to one of its metal retaining claws, anyway in one Section of the tree trunk penetrate, be clamped.
Alternativ zur Integration in einem Netzstecker kann die Wechselspannungsquelle in einem separaten Gehäuse mit Netzkabel untergebracht sein. Für den Fall, dass in dem genannten Baumständer elektrische Einrichtungen anderer An vorhanden sind, die ohnehin eine Netzversorgung erfordern, kann es auch von Vorteil sein, die Wechselspannungsquelle, deren Aktivierung das Einschalten der Baumbeleuchtung auslöst, in den Baumständer zu integrieren. In diesem Fall erfolgt die einpolige galvanische Kontaktgabe zu den Haltekrallen des Baumständers oder zum Baumstamm durch entsprechend ein kürzeres Kabel.As an alternative to integration in a mains plug, the AC voltage source can be accommodated in a separate housing with mains cable. In the event that in the said tree stand electrical facilities are available to others, which in any case require a mains supply, it may also be advantageous to integrate the AC voltage source whose activation triggers the switching on the tree lighting in the tree stand. In this case, the single-pole galvanic contact is made to the holding claws of the tree stand or to the tree trunk by accordingly a shorter cable.
Sobald die Signalquelle eine Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 40 kHz und einer Amplitude von beispielsweise +/- 30 Volt erzeugt, wird die Baumbeleuchtung in Gang gesetzt. Das Wechselspannungssignal wird zwischen dem genannten Signalausgang und einer Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle generiert. Versuche haben ergeben, dass ein Koppelkondensator zwischen dieser Schaltkreismasse der Wechselspannungsquelle und dem Erdpotenzial zum Schaltprinzip der Erfindung beiträgt. Diese einfache schaltungstechnische Maßnahme des Koppelkondensators führt zusammen mit der einpoligen Verbindung über den Baum zu einer reproduzierbaren Fernbedienung der Baumbeleuchtung. Es wird davon ausgegangen, dass der Stromkreis durch eine parasitäre Kapazität geschlossen wird, die von der isolierten Schaltkreismasse des jeweiligen Elektronikmoduls in den Leuchtmitteln gegen das Erdpotenzial gebildet wird, wobei auch eine Antennenwirkung des natürlichen Baums einen Beitrag zur Fernbedienung der Leuchtmittel leisten kann.As soon as the signal source is an AC voltage having a frequency of, for example Generates 40 kHz and an amplitude of, for example, +/- 30 volts, The tree lighting is set in motion. The AC signal is between the said signal output and a circuit ground the AC power source generated. Experiments have shown that a coupling capacitor between this circuit ground of the AC voltage source and the earth potential contributes to the switching principle of the invention. These simple circuit measure of the coupling capacitor leads together with the unipolar connection over the Tree to a reproducible remote control of tree lighting. It is assumed that the circuit is closed by a parasitic capacitance is that of the isolated circuit ground of the respective electronic module is formed in the bulbs against the earth potential, wherein also an antenna effect of the natural tree makes a contribution can afford to remote control of the bulbs.
Ein
schaltungstechnisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Die
Vom
Signalausgang
Durch
Versuche wurde bestätigt,
dass der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes
Das
Einschalten der Baumbeleuchtung erfolgt durch einen Schaltungsvorgang,
der im Stromkreisbereich
An
bestimmten Baumabschnitten, insbesondere an Ästen und Zweigen, wird vom
Benutzer eine Mehrzahl der genannten Leuchtmittel
Zum
Verständnis
des Schaltungsprinzips sind die jeweiligen Bezugspotenziale von
Bedeutung. Die Schaltkreismasse
Der
Schaltplan gemäß
Der
freischwingende Sinusoszillator
Die
Wechselspannung des Sinusoszillators
Von
prinzipieller Bedeutung für
die Erfindung ist der Koppelkondensator
Das
Leuchtmittel
Die
Leuchtdiode
Der
Sockel
Das
Leuchtmittel
In
Das
sinusförmige
Eingangssignal am Eingang
Ein
nachfolgender Spannungsumrichter
Das
gesamte Elektronikmodul
Der
Ruhestrom ist bei dem Schaltungskonzept gemäss
Im
Ausführungsbeispiel
der Wechselspannungsquelle
- 34 (C8)34 (C8)
- Foko470n/250VFoko470n / 250V
- 56 (VS bzw. V6)56 (VS or V6)
- SM4007SM4007
- 58 (C6 bzw. C7)58 (C6 or C7)
- 470U/63V470U / 63V
- 60 (R8 bzw. R9)60 (R8 or R9)
- 9K31-R122093140009K31-R12209314000
- 62 (Q3)62 (Q3)
- MMBT5551MMBT5551
- 62 (Q5)62 (Q5)
- MMBT5401LT1MMBT5401LT1
- 64 (V3 bzw. V4)64 (V3 or V4)
- BZVSSC30VBZVSSC30V
- 66 (C1)66 (C1)
- 220P/SOV-C13600221000220P / SOV C13600221000
- 66 (C2 bzw. C3)66 (C2 or C3)
- 470P/5OV-C13600471000470P / 5OV-C13600471000
- 66 (R1 bzw. R2 bzw. R3)66 (R1 or R2 or R3)
- 2K49-R126024940002K49-R12602494000
- R4R4
- 10KR1220100500010KR12201005000
- R5R5
- 210K-R12602106000210K-R12602106000
- R11R11
- 20R-R1260200200020R-R12602002000
- 70 (Q1)70 (Q1)
- MMBT5551MMBT5551
- 72 (C4)72 (C4)
- 470N/63V-E386.PI6100000300470N / 63V-E386.PI6100000300
- 74 (V1 bzw. V2)74 (V1 or V2)
- LL4148-EKW79021E7500K151LL4148-EKW79021E7500K151
- 76 (R6 bzw. R7)76 (R6 or R7)
- 100K-R12601006000100K R12601006000
- 78 (Q2)78 (Q2)
- MMBT5551MMBT5551
- 78 (Q4)78 (Q4)
- MMBT5401LT1MMBT5401LT1
- 80 (C5)80 (C5)
- 470N/63V-E386.PI6100000300470N / 63V-E386.PI6100000300
- R10R10
- 10K-R1260100500010K R12601005000
Im
Ausführungsbeispiel
des Elektronikmoduls
- C2C2
- 100P/50V100P / 50V
- R1R1
- 9M539M53
- R2R2
- 1M051M05
- C1C1
- 100P/50V100P / 50V
- 90 (V1)90 (V1)
- BAV99WBAV99W
- 92 (U2)92 (U2)
- MA X9100MA X9100
- R3R3
- 10K210k2
- R4R4
- 10K210k2
- 96 (L1)96 (L1)
- B82432-TB82432-T
- 98 (V4)98 (V4)
- BC807-40BC807-40
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-
2004
- 2004-02-06 DE DE102004006006A patent/DE102004006006B4/en not_active Expired - Fee Related
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