DE102005005578B3

DE102005005578B3 - Nachtastbarer Treppenlichtzeitschalter

Info

Publication number: DE102005005578B3
Application number: DE102005005578A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Wilhelm Kehlbreier
Original assignee: Legrand Bticino GmbH
Current assignee: Legrand GmbH
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2025-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Treppenlichtzeitschalter mit einer Wechselspannungsnetzspeisung (1) einer Sieb- und Gleichrichterschaltung (2), die einen Zeitgeberschaltkreis (3) speist, der mit Netzspannung Treppenleuchten (50) speist und mit einer Tastersignalleitung (6), die extern mit einer oder mehreren Tastschaltern (60) jeweils 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 (TS) dem Zeitgeberschaltkreis (3) zugeführt ist und zwischen der Tastersignalleitung (6) und der jeweils zweiten der Netzspannungsleitungen (N, L) eine Speiseschaltung (7) der Glimmlampen (61) angeordnet ist, welche Dioden (63) und eine elektronische bistabile Schaltung (71) enthält, die niederohmig ist und nur hochohmig wird, wenn durch eine Tastenbetätigung ein Stromschwellwert überschritten ist. Die Tastersignalleitung (6) ist unmittelbar an die bistabile Schaltung (71) angeschlossen, welche andererseits je über eine Rückleitungsdiode (63, 64) mit den Netzspannungsleitungen (N, L) verbunden ist und unmittelbar galvanisch über einen Vorwiderstand (8) und eine Diode (80) pluspolseitig dem Zeitgeberschaltkreis (3) und mit einem Filterkreis (81, 83) triggerseitig verbunden ist, der eine solche Zeitkonstante aufweist, daß ein triggerseitiger ...

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 Dioden und eine elektronische bistabile Schaltung enthält, die einen niederohmigen Stromweg bildet, an dem der Glimmlampenstrom nur eine kleine Restspannung erzeugt, und in einen hochohmigen Zustand schaltet, wenn durch eine Tastenbetätigung jeweils zu Beginn einer Spannungshalbwelle ein Stromschwellwert überschritten ist.

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 Inverter 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 Inverter 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 Zeitgeberschaltung. Es treten wesentliche Unterschiede in den Signalverläufen auf, je nachdem, ob die Glimmlampenansteuerung in einer sogenannten III- oder IV-Leiterschaltung erfolgt. Bedingt dadurch, daß der Taster in der sog. Vierleiter-Schaltung die Wechselspannungsphase auf die Tastersignalleitung schaltet und stattdessen in der Dreileiter-Schaltung den Null-Leiter auf die Tastersignalleitung schaltet, müssen der Anschluß der Wechselspannungsphase bzw. der Anschluß des Null-Leiters am Treppenlichtzeitschalter, je nach gewählter Dreileiter- oder Vierleiter-Schaltung getauscht werden. Das heißt, der Anwender muß in Abhängigkeit von einer gegebenen Drei- oder Vierleitung die Netzanschlußklemmen des Treppenlichtzeitschalters unterschiedlich belegen, was in der Praxis oft zu Schwierigkeiten führt.

In dem deutschen Patent DE 10 2005 001 342 B3 ist ein Treppenlichtzeitschalter beschrieben, der über einen internen Umschalter so eingestellt wird, dass er in einer 3- oder 4-Leiter-Installation betrieben werden kann. Weiterhin ist hier die Dimensionierung des Filters kritisch, mit dem die Unterscheidung zwischen einer Netzwechselspannung und einer gleichgerichteten Netzspannungshalbwelle realisiert wird.

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.

In dem deutschen Patent DE 103 27 498 werden die Halbwellen der Netzversorgung über Optokoppler ausgewertet. Damit verfügt diese Schaltung über eine aufwendige Potentialtrennung, und diese Schaltung ist nur in einem 4-Leiter-System einsetzbar.

In der Patentschrift AT 408 392 B ist eine Steuereinrichtung beschrieben, bei der über Dioden angeschlossene Taster erkannt und Funktionen ausgelöst werden. Auch diese Schaltung ist aufwendig und nicht für einen wahlweisen Betrieb für 3- und 4-Leiter-Schaltungen geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wesentliche Vereinfachung der beiden eingangs bezeichneten Schaltungen zu offenbaren.

Die Lösung besteht darin, dass die Tastersignalleitung unmittelbar an die bistabile Schaltung einerseits angeschlossen ist, welche andererseits je über eine Rückleitungsdiode mit den Netzspannungsleitungen verbunden ist, und die Tastersignalleitung unmittelbar galvanisch über einen Vorwiderstand und eine Diode pluspolseitig mit einem Filterkreis und mit dem Zeitgeberschaltkreis triggerseitig verbunden ist und der Filterkreis mit dem Zeitgeberschaltkreis masseseitig verbunden ist und der Filterkreis eine solche Zeitkonstante aufweist, daß durch die anliegende Restspannung ein triggerseitiger Schwellwert des Zeitgeberschaltkreises nicht überschritten wird, der Schwellwert jedoch durch einphasig gleichgerichtete Halbwellen überschritten wird, die im hochohmigen Zustand der bistabilen Schaltung dort anliegen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Anschaltung des bistabilen Schalters mittels je einer Rückleitungsdiode an die beiden Netzleiter erübrigt eine Anschlußvertauschung von Wechselspannungsphase und Null-Leiter, die entsprechend der III- oder IV-Leiterbeschaltung vorgenommen werden mußte, und macht die Brückenschaltung, die in der vorbekannten Schaltung den bistabilen Schalter speiste, entbehrlich. Hierzu wurde die Erkenntnis genutzt, daß es genügt, die Glimmlampen im Halbwellenbetrieb zu speisen.

Die Spannungsverhältnisse, die sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung in der III- bzw. IV-Leiterbeschaltung am bistabilen Schalter bezüglich der Bezugsleitung im Versorgungskreis der Zeitgeberschaltung ergeben, wenn jeweils der bistabile Schalter bei der Tastenbetätigung in den hochohmigen Zustand tritt, sind sehr unterschiedlich. Trotzdem genügt die angegebene Diodengleichrichtung und Filterung, um störende Netzspannungshalbwellen abzuschneiden und aus den niedrigen bzw. hohen Spannungshalbwellen unmittelbar ein geeignetes Triggersignal für den Zeitgeberschaltkreis zu gewinnen. Eine Potentialtrennung ist entbehrlich. Die Zeitkonstante ist so gewählt, daß mehrere gleichgerichtete Halbwellen auch im Falle, daß diese nur z.B. etwa 16 V, entsprechend der Versorgungsspannung der Zeitgeberschaltung groß sind, ausreichen, die Triggerschwellspannung zu überschreiten. Vorteilhaft wird eine Abfangdiode vom Triggereingang zur Versorgungsspannung des Zeitgeberkreises gelegt, so daß dieser nicht überlastet werden kann, wenn längere Zeit Netzspannungshalbwellen an der Diode vor dem Filter anstehen.

Die neuartige Verknüpfung zwischen dem Zeitgeberbauteil und dem bistabilen Glimmlampenstromschalter, die in separaten Gleichstromkreisen angeordnet sind, mittels eines mit einem Netzfrequenzfilter beschalteten Gleichrichters erlaubt, unmittelbar die Triggerschaltschwelle des Zeitgeberkreises zu nutzen. Nur die positiven Halbwellen, die bei jeder Tastenbetätigung am Filter auftreten, führen durch Integration im Filter jeweils zum Ansteigen der Filterausgangsspannung über die Triggerschwelle des Zeitgeberschaltkreises.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den 1 bis 3 dargestellt.
1 zeigt ein Schaltschema des Treppenlichtzeitschalters mit externer Beschaltung;
2 zeigt Spannungsdiagramme an der Triggerschaltung in 4-Leiter-Beschaltung, IV;
3 zeigt Spannungsdiagramme an der Triggerschaltung in 3-Leiter-Beschaltung, III.
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 in 4-Leiterschaltung IV oder dem Null-Leiter N in 3-Leiterschaltung III sind ein oder mehrere Glimmlampen 61 parallel 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 eine bistabile Glimmlampenspeiseschaltung 7, die über je eine Rückleitungsdiode 63, 64 je an eine der Netzspannungsleitungen L, N, die jeweils den Gegenpol zum jeweiligen Netzanschluß der Glimmlampen 61 darstellt, angeschlossen ist. Dies ermöglicht den Einsatz in sogenannte 3-Leiter- oder 4-Leiter-Beschaltungen III, IV, ohne jegliche Änderung der Anschlußbelegung vornehmen zu müssen.
Die Glimmlampenspeiseschaltung 7 ist 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 Vorwiderstand 8 und eine Diode 80 pluspolsseitig mit einem Teiler- und Filterkondensator 81 und einem Entladewiderstand 83 beschaltet und mit einem Tiggereingang des Zeitgeberschaltkreises 3 verbunden. Der Filterkondensator 81 integriert die gleichgerichteten und am bistabilen Schalter 71 jeweils während einer Tasterbetätigung anstehenden Spannungshalbwellen vermöge der Zeitkonstanten, die der Filterkondensator 81 mit dem ohmschen Widerstand 83 bildet, zu einer größeren als 5 Volt betragenden Gleichspannung auf, die über der Triggerspannungsschwelle SW des damit beschalteten Zeitgeberschaltkreises 3 liegt.
2 zeigt Spannungsverläufe einer 4-Leiter-Beschaltung IV in verschiedenen Maßstäben. Mit Bezugsniveaulinien [1] zeigt sie die zeitlichen Verläufe der Speisespannung am Vorwiderstand 8, 1, die etwa einer halbwellengleichgerichteten, negativen Netzwechselspannung entspricht, wenn der Taster nicht betätigt ist, und im wesentlichen positive Halbwellen HW1 von ca. 16 V aufweist, während der Taster betätigt ist und infolgedessen der bistabile Schalter 71, 1, hochohmig ist. Der Kanal [2] zeigt die gleichgerichtete und gefilterte Spannung, die als Triggerspannung TS dem Zeitgeberschaltkreis zugeführt wird. Diese Triggerspannung TS steigt nach drei bis vier Halbwellen HW1 während der Tasterbetätigung über einen Triggerschwellwert SW des Zeitgeberschaltkreises an und fällt bei offenem Taster wieder unter den Triggerschwellwert SW ab.
3 zeigt die entsprechenden Oszillogramme bei einer 3-Leiter-Beschaltung III an. Wie Kanal [1] zeigt, treten hierbei bei offenem Taster positiv nur relativ niedrige Halbwellenspannungen auf. Auch die Integration dieser gleichgericheten Wellen erbringt gemäß Kanal [2] einen Pegel der Triggerspannung TS, entsprechend der Restspannung RS am bistabilen Schaltkreis von ca. 3 V, der erheblich unter der Triggerschwelle SW liegt, die bei 5 V eingezeichnet ist. Bei geschlossenem Taster – im mittleren Bildbereich – treten wegen der Sperrung des bistabilen Schalters auch im positiven Bereich des Kanals [1] Netzspannungshalbwellen HW auf, die durch die Gleichrichtung und Filterung sowie die Spannungsbegrenzung zur Versorgungsspannung des Zeitgeberschaltkreises hin im Kanal [2] eine Triggerspannung TS von ca. 13 V ergibt, die also weit über der Triggerschwelle SW von 5 V 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
63, 64: Rückleitungsdioden
7: Glimmlampenspeiseschaltung
71: bistabile Schaltung
72: MOSFET
73: Transistor
74: Strommeßwiderstand
75: Spannungsteiler
8: Vorwiderstand
80: Diode
81: Filterkondensator Filterkreis
82: Abfangdiode Filterkreis
83: Entladewiderstand Filterkreis
III: 3-Leiter-Beschaltung
IV: 4-Leiter-Beschaltung
L: Wechselspannungsphase
N: Null-Leiter
RS: Restspannung an bistabilem Schaltkreis
SW: Schwellwert des Zeitgeberschaltkreises
HW: Halbwellenspannung in der III-Leiterschaltung
HW1: Halbwellenspannung in der IV-Leiterschaltung
TLZ: Treppenlichtzeitschalter
TS: Triggerspannung

Claims

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 (TS) dem retriggerbaren Zeitgeberschaltkreis (3) zugeführt ist und zwischen der Tastersignalleitung (6) und der jeweils zweiten der Netzspannungsleitungen (N, L) eine Speiseschaltung (7) der Glimmlampen (61) angeordnet ist, welche Dioden (63, 64) und eine elektronische bistabile Schaltung (71) enthält, die einen niederohmigen Stromweg bildet, an dem der Glimmlampenstrom nur eine kleine Restspannung (RS) erzeugt, und in einen hochohmigen Zustand schaltet, wenn durch eine Tastenbetätigung jeweils zu Beginn einer Spannungshalbwelle ein Stromschwellwert überschritten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastersignalleitung (6) unmittelbar an die bistabile Schaltung (71) einerseits angeschlossen ist, welche andererseits je über eine Rückleitungsdiode (63, 64) mit den Netzspannungsleitungen (N, L) verbunden ist, und die Tastersignalleitung (6) unmittelbar galvanisch über einen Vorwiderstand (8) und eine Diode (80) pluspolseitig mit einem Filterkreis (81, 83) und mit dem Zeitgeberschaltkreis (3) triggerseitig verbunden ist und der Filterkreis (81, 83) mit dem Zeitgeberschaltkreis (3) masseseitig verbunden ist und der Filterkreis (81, 83) eine solche Zeitkonstante aufweist, daß durch die anliegende Restspannung (RS) ein triggerseitiger Schwellwert (SW) des Zeitgeberschaltkreises (3) nicht überschritten wird, der Schwellwert (SW) jedoch durch einphasig gleichgerichtete Halbwellen (HW, HW1) überschritten wird, die im hochohmigen Zustand der bistabilen Schaltung (71) dort anliegen.
Treppenlichtzeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkreis (81, 83) aus einem Filterkondensator (81) und einem parallelen ohmschen Entladewiderstand (83) besteht und deren Zeitkonstante 40 bis 80 ms beträgt.
Treppenlichtzeitschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkeis (81, 83) über eine Abfangdiode (82) versorgungsseitig mit dem Zeitgeberschaltkreis (3) verbunden ist.