DE102005001342B3

DE102005001342B3 - Nachtastbarer Treppenlichtzeitschalter

Info

Publication number: DE102005001342B3
Application number: DE102005001342A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Wilhelm Kehlbreier
Original assignee: Legrand GmbH
Current assignee: Legrand GmbH
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: DE102005001342B8

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Treppenlichtzeitschalter mit einer Wechselspannungsnetzspeisung (1) einer Sieb- und Gleichrichterschaltung (2), die einen Zeitgeberschaltkreis (3) speist, deren Zeitgebersignal ein Schaltrelais (4) schaltzeitbestimmend ansteuert, dessen Arbeitskontakt (40) eine der Netzspannungsleitungen (L, N) mit einer Treppenlichtspeiseleitung (5), die extern eine oder mehrere Treppenleuchten (50) speist, brückt und mit einer Tastersignalleitung (6), die extern mit einer oder mehreren Tastschaltern (60), jeweils betätigt, zu einer ersten der Netzspannungsleitungen (L, N) hin verbindbar ist, denen jeweils eine Reihenschaltung aus einer Glimmlampe (61) und einem zugehörigen Vorwiderstand (62) parallel geschaltet ist, und wobei von der Tastersignalleitung (6) jeweils bei einer Tastschalterbetätigung ein Triggersignal dem retriggerbaren Zeitgeberschaltkreis (3) zugeführt ist, und zwischen der Tastsignalleitung (6) und der jeweils zweiten der Netzspannungsleitungen (N, L) eine Speiseschaltung (7) der Glimmlampe(n) (61) angeordnet ist, welche aus einer Brückengleichrichterschaltung (70) besteht, deren Halbwellen-Gleichspannungsausgang mit einer elektronischen bistabilen Schaltung (71) beschaltet ist, die einen niederohmigen Stromweg bildet, außer wenn darin durch eine Tastenbetätigung ein erhöhter Strom einen gegebenen Schwellwert (SW) überschreitet, wodurch die bistabile Schaltung (71) jeweils bis zum Ende einer Halbwelle hochohmig geschaltet wird, wobei die ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Treppenlichtzeitschalter mit einer Wechselspannungsnetzspeisung einer Sieb- und Gleichrichterschaltung, die einen Zeitgeberschaltkreis speist, deren Zeitgebersignal ein Schaltrelais schaltzeitbestimmend ansteuert, dessen Arbeitskontakt eine der Netzspannungsleitungen mit einer Treppenlichtspeiseleitung, die extern eine oder mehrere Treppenleuchten speist, brückt und mit einer Tastersignalleitung, die extern mit einer oder mehreren Tastschaltern, jeweils betätigt, zu einer ersten der Netzspannungsleitungen hin verbindbar ist, denen jeweils eine Reihenschaltung aus einer Glimmlampe und einem zugehörigen Vorwiderstand parallel geschaltet ist, und wobei von der Tastersignalleitung jeweils bei einer Tastschalterbetätigung ein Triggersignal dem retriggerbaren Zeitgeberschaltkreis zugeführt ist, und zwischen der Tastersignalleitung und der jeweils zweiten der Netzspannungsleitungen eine Speiseschaltung der Glimmlampe(n) angeordnet ist, welche aus einer Brückengleichrichterschaltung besteht, deren Halbwellen-Gleichspannungsausgang mit einer elektronischen bistabilen Schaltung beschaltet ist, die einen niederohmigen Stromweg bildet, außer wenn darin durch eine Tastenbetätigung ein erhöhter Strom einen gegebenen Schwellwert überschreitet, wodurch die bistabile Schaltung jeweils bis zum Ende einer Halbwelle hochohmig geschaltet wird.

Diese aus der DE 43 43 219 C1 vorbekannte Schaltung nutzt die im hochohmigen Zustand des bistabilen Schalters an diesem auftretende Halbwellenspannung, die nach einer Filterung zur Speisung eines potentialtrennenden Optokopplers dient, der empfängerseitig mit dem Zeitgeberversorgungspotential verbunden ist und dessen Ausgangssignal gefiltert einem als Schwellwertschalter dienenden Inventer zugeführt wird, der ebenso potentialmäßig mit der Versorgung des Zeitgeberschaltkreises und ausgangsseitig mit dessen Triggereingang jeweils verbunden ist.

Diese Schaltung ist durch die beiden Filter und insbesondere den Optokoppler und den Inventer sehr aufwendig. Zudem weist die bistabile Schaltung Schaltmittel zu einer dynamischen Rückkopplung des bistabilen Schalters auf, die dessen schnelles Ansprechen gewährleisten sollen. Der Optokoppler dient zur sicheren Trennung des hohen Netzspannungspotentials und etwaig in die Tasterleitung eintretenden Störspannungen von dem Niederspannungsschaltkreis der Zeitgberschaltung.

Weiterhin ist aus der DE 40 39 990 A1 eine Überlast- und Kurzschlußschutzanordnung für eine mit Wechselstrom betriebene Last bekannt, die aus einem Brückengleichrichter besteht, in dessen Brückenzweig ein MOSFET-Transistor geschaltet ist, der von einem Transistor in den geschlossenen Zustand gesteuert wird, wenn der Spannungsabfall an einem Strommeßwiderstand eine vorgegebene Grenze überschreitet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wesentliche Schaltungsvereinfachung der eingangs bezeichneten Schaltung zu offenbaren.

Die Lösung besteht darin, daß die Tastersignalleitung unmittelbar nach der Brückengleichrichterschaltung galvanisch über einen Spannungsteiler mit dem Zeitgeberschaltkreis triggerseitig verbunden ist und der Spannungsteiler mit einem solchen Netzspannungsfilterkondensator beschaltet ist, daß durch eine Netzwechselspannung eine triggerseitige Schaltschwelle des Zeitgeberschaltkreises nicht überschritten wird, diese jedoch durch einphasig gleichgerichtete Netzspannungshalbwellen überschritten wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die neuartige Verknüpfung zwischen dem Zeitgeberbauteil und dem bistabilen Glimmlampenstromschalter, die in separaten Gleichstromkreisen angeordnet sind, mittels eines als Netzfrequenzfilter beschalteten Spannungsteilers erlaubt unmittelbar die Triggerschaltschwelle des Zeitgeberkreises zu nutzen, da die Filterdimensionierung bei voller Netzwechselspannung, die wegen des Fehlens einer Potentialtrennung zwischen den beiden Gleichstromkreisen je nach externer Beschaltung auftritt, eine Filterausgangsspannung erbringt, die unter der Triggerschwelle liegt. Andererseits führen Netzspannungshalbwellen, die bei jeder Tasterbetätigung am Filter auftreten, durch de Integration im Filter jeweils zum Ansteigen der Filterausgangsspannung über die Triggerschwelle.

Vorzugsweise liegt die Filterzeitkonstante bei dem zwei- bis vierfachen der inversen Netzfrequenz, also bei 40–80, vorzugsweise 60–70 Millisekunden, wenn die Netzfrequenz 50 Hz beträgt.

Die Netzspitzenspannung, die gewöhnlich über ± 300 Volt beträgt, wird zweckmäßig durch geeignete Wahl des Kondensators und des Speisewiderstandes vom Spannungsteiler auf eine Ausgangsspannung von ca. ± 1 Volt heruntergeteilt, die sicher unter einer üblichen Triggerschwellspannung liegt.

Ein geeignetes Spannungsteilerfilter besteht beispielsweise aus einem Speisewiderstand von 10 M Ohm, einem Teilerwiderstand von 680 K Ohm und einem Tiefpaßfilterkondensator von 100 n Farad. Diese empfohlenen Werte können, sowohl proportional bezüglich der ohmschen und kapazitiven Widerstände variiert werden, als auch im Rahmen der genannten Zeitkonstante und des Teilungsfaktors der Netzspannung zur Ausgangsspannung.

Die neuartige Koppelschaltung zwischen dem bistabilen Schalter und dem Zeitgeberschaltkreis, die auch hohe Netzspannung herunterteilt, ermöglicht es, die Glimmlampenzuleitung an eine beliebige der beiden Netzleitungen anzuschließen, wobei der anderseitige Anschluß der Speisebrücke der bistabilen Schaltung über einen im Treppenlichtschalter untergebrachten sogenannten 3-leiter/4-leiter-Umschalter an die jeweils andere Netzleitung gelegt wird. Dies vereinfacht die Verwendung des Treppenlichtschalters in beliebigen vorhandenen Treppenhausnetzen. Eine externe Umschaltung der Klemmenbelegung des Treppenlichtschalters entfällt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den 1 und 2 dargestellt.
1 zeigt ein Schaltschema des Treppenlichtzeitschalters mit externer Beschaltung;
2 zeigt Spannungsdiagramme am Spannungsteiler der Triggerschaltung in 3-Leiter-Beschaltung;
3 zeigt Spannungsdiagramme am Spannungsteiler der Triggerschaltung in 4-Leiter-Beschaltung.
Der Treppenlichtzeitschalter TLZ, 1, ist eingangsseitig mit einem Phasenleiter L und einem Null-leiter einer Wechselspannung von beispielsweise 230 V eff 50 Hz, beschaltet. Ausgangsseitig sind an eine Treppenlichtspeiseleitung 5 ein oder mehrere Treppenlichter 50 angeschlossen. Von dem Phasenleiter L sind in der 4-Leiter-Schaltung IV parallel ein oder mehrere Glimmlampen 61 je in Reihe mit einem Vorwiderstand 62 an einen Eingang für eine Tastersignalleitung 6 angeschlossen, an die auch ein oder mehrere Tastschalter 60 parallel zu den Glimmlampen 61 mit den Vorwiderständen 62 angeschlossen sind.
Intern in dem Treppenlichtzeitschalter TLZ befindet sich eine aus einem Kondensator bestehende Netzspeisung 1 mit einem Gleichrichter 2 und Siebmitteln, mit deren Niedervoltspeisespannung ein Zeitgeberschaltkreis 3 sowie ein von diesem über einen Schalttransistor 30 angesteuertes Relais 4 gespeist sind. Der Arbeitskontakt 40 des Relais 4 verbindet die Treppenlichtspeiseleitung 5 mit dem Wechselspannungsanschluß L.
Der Anschluß der Tastersignalleitung 6 führt an einen Brückengleichrichter 70 einer Glimmlampenspeiseschaltung 7. Der andere Brückenanschluß führt über einen Wahlschalter 76 an eine der Netzspannungsleitungen L, N, wobei der Schalter jeweils so gestellt ist, daß der Gegenpol zum Netzanschluß der Glimmlampen 61 angewählt ist. Dies ermöglicht den Einsatz in sogenannte 3-Leiter- oder 4-Leiter-Beschaltungen III, IV, ohne eine externe Umschaltung vornehmen zu müssen.
Die Gleichspannungsausgänge +, – der Brücke 70 liefern ungefilterte gleichgerichtete Halbwellen. Zwischen Ihnen befindet sich eine bistabile Strombegrenzungsschaltung 71, die aus einem MOSFET-Transistor 72 besteht, der mit einem Strommeßwiderstand beschaltet ist und eingangsseitig mit einem Transistor 73 beschaltet ist, dessen Eingang an den Strommeßwiderstand 74 mit einem Spannungsteiler 75 angeschlossen ist, der so dimensioniert ist, daß der Transistor 73 bei einem vorgegebenen Maximalstrom im Strommeßwiderstand 74 durchschaltet und den MOSFET 72 sperrt, wodurch die Spannung an diesem bis auf die Netzspannungs-Halbwellenspannung, beispielsweise bis auf 300 V Spitzenspannung, ansteigt.
Der Gleichrichter 2 mit dem Zeitgeberschaltkreis 3 ist mit dem Strommeßwiderstand 74 der Glimmlampenspeiseschaltung 7 über einen Spannungsteiler 8 verbunden; dessen Teilerpunkt ist mit einem Teiler- und Filterkondensator 81 beschaltet und mit einem Triggereingang des Zeitgeberschaltkreises 3 verbunden. Der relativ niedrige Wechselspannungswiderstand des Filterkondensators 81 teilt die am Einspeisepunkt des Spannungsteilers anstehende Netzwechselspannung von ca. ± 300 V auf ca. 2 V herunter, aber er integriert am bistabilen Schalter 71 jeweils während einer Tasterbetätigung anstehende einseitig gerichtete Netzspannungs-halbwellen vermöge der Zeitkonstanten, die der Filterkondensator 81 mit den ohmschen Teilerwiderständen bildet, zu einer größeren als 5 Volt betragenden Gleichspannung auf, die über der Triggerspannung des damit beschalteten Zeitgeberschaltkreises 3 liegt.
2 zeigt bei einer 3-Leiter-Beschaltung III in verschiedenen Maßstäben mit Bezugsniveaulinien [1] bzw. [2] die zeitlichen Verläufe der Speisespannung des Spannungsteilers 8, 1, die etwa der Netzwechselspannung NW entspricht, wenn der Taster nicht betätigt ist, und im wesentlichen Halbwellen HW aufweist, während der Taster betätigt ist und infolgedessen die bistabile Schaltung 71, 1, hochohmig ist, und die geteilte und gefilterte Spannung, die als Triggerspannung TS dem Zeitgeberschaltkreis zugeführt wird. Diese Triggerspannung TS weist eine pulsierende Gleichspannung mit einer Spitzenspannung von ca. 2 V auf, wenn die Netzwechselspannung NW am Teiler anliegt, und steigt nach drei bis vier Halbwellen HW während der Tasterbetätigung über eine Triggerschwellwert SW des Zeitgeberschaltkreises an.
3 zeigt die entsprechenden Oszillogramme bei einer 4-Leiter-Beschaltung IV an. Hierbei treten bei offenem Taster nur relativ niedrige Halbwellenspannungen auf. Auch die Integration dieser Wellen erbringt einen Pegel der Triggerspannung TS von nur ca. 1 V, der weit unter der Triggerschwelle SW liegt.

1: Netzspeisung
2: Gleichrichter und Siebmittel
3: Zeitgeberschaltkreis
30: Schalttransistor
4: Relais
40: Arbeitskontakt
5: Treppenlichtspeiseleitung
50: Treppenlichter
6: Tastersignalleitung
60: Tastschalter
61: Glimmlampe
62: Glimmlampenwiderstand
7: Glimmlampenspeiseschaltung
70: Brückengleichrichter
71: bistabile Schaltung
72: MOSFET
73: Transistor
74: Strommeßwiderstand
75: Spannungsteiler
76: Wahlschalter
8: Spannungsteiler
81: Filterkondensator
III: 3-Leiter-Beschaltung
IV: 4-Leiter-Beschaltung
L: Wechselspannungsphase
N: Null-Leiter
SW: Schwellwert
NW: Netzwechselspannung
HW: Halbwellenspannung
TLZ: Treppenlichtzeitschalter
TS: Triggerspannung

Claims

Treppenlichtzeitschalter mit einer Wechselspannungsnetzspeisung (1) einer Sieb- und Gleichrichterschaltung (2), die einen Zeitgeberschaltkreis (3) speist, dessen Zeitgebersignal ein Schaltrelais (4) schaltzeitbestimmend ansteuert, dessen Arbeitskontakt (40) eine der Netzspannungsleitungen (L, N) mit einer Treppenlichtspeiseleitung (5), die extern eine oder mehrere Treppenleuchten (50) speist, brückt und mit einer Tastersignalleitung (6), die extern mit einer oder mehreren Tastschaltern (60), jeweils betätigt, zu einer ersten der Netzspannungsleitungen (L, N) hin verbindbar ist, denen jeweils eine Reihenschaltung aus einer Glimmlampe (61) und einem zugehörigen Vorwiderstand (62) parallel geschaltet ist, und wobei von der Tastersignalleitung (6) jeweils bei einer Tastschalterbetätigung ein Triggersignal dem retriggerbaren Zeitgeberschaltkreis (3) zugeführt ist, und zwischen der Tastersignalleitung (6) und der jeweils zweiten der Netzspannungsleitungen (N, L) eine Speiseschaltung (7) der Glimmlampe(n) (61) angeordnet ist, welche aus einer Brückengleichrichterschaltung (70) besteht, deren Gleichspannungsausgang mit einer elektronischen bistabilen Schaltung (71) beschaltet ist, die einen niederohmigen Stromweg bildet, außer wenn darin durch eine Tastenbetätigung ein erhöhter Strom einen gegebenen Schwellwert überschreitet, wodurch die bistabile Schaltung (71) jeweils bis zum Ende einer Halbwelle hochohmig geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastersignalleitung (6) unmittelbar nach der Brückengleichrichterschaltung (70) galvanisch über einen Spannungsteiler (8) mit dem Zeitgeberschaltkreis (3) triggerseitig verbunden ist und der Spannungsteiler (8) mit einem solchen Netzspannungsfilterkondensator (81) beschaltet ist, daß nur bei einerTastschalterbetätigung ein triggerseitiger Schwellwert (SW) des Zeitgeberschaltkreises (3) überschritten wird.
Treppenlichtzeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (8) mit seinem Filterkondensator (81) eine Zeitkonstante von 40–80 ms hat.
Treppenlichtzeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichent, daß die Zeitkonstante 60–70 ms beträgt.
Treppenlichtzeitschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (8) und der Filterkondensator (81) eine Netzwechselspannung (NW) auf eine Ausgangstriggerspannung (TS), die unter dem Schwellwert (SW) liegt, herabteilt.
Treppenlichtzeitschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (8) aus einem Speisewiderstand von 10 MΩ, einem Teilerwiderstand von 680 KΩ und einem Filterkondensator (81) von 100 n F oder aus Widerständen und einem Kondensator mit dazu proportionalen Wechselstromwiderständen besteht.
Treppenlichtzeitschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der netzseitige Anschluß der Brückengleichrichterschaltung (70) über einen handbetätigbaren Umschalter (76) jeweils zur Umschaltung auf eine 3-Leiter-Beschaltung (III) oder eine 4-Leiter-Beschaltung (IV) wahlweise an eine der beiden Netzspannungsleitungen (N, L) angeschlossen ist.