DE102010004099B4

DE102010004099B4 - Switchgear with energy-free standby mode

Info

Publication number: DE102010004099B4
Application number: DE102010004099A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2030-01-08
Also published as: DE102010004099A1

Abstract

Fernbedienbares Schaltgerät zum Ein- und Ausschalten der Netzspannung eines Verbrauchers (33) mit einem Lichtsender (5) und einem im Schaltgerät befindlichen Lichtempfänger (4) dadurch gekennzeichnet, dass • der Lichtempfänger (4) einen Operationsverstärker (43) aufweist, dessen Versorgungsanschlüsse mit Solarzellen (41) zu dessen Spannungsversorgung verbunden sind und das Signal der Fotodioden (42) auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (43) gelegt ist, wobei ein Auslöseimpuls nur dann an die Schalteinheit (SE) weitergeleitet wird, wenn ein definiertes Signal vom Sender (5) zum Empfänger (4) gesendet wird und wenn gleichzeitig Licht zur Energieversorgung vom Sender (5) zum Empfänger (4) gesendet wird, und • dass der Lichtsender (5) Infrarot-LEDs (55) zum Erzeugen eines Steuersignals sowie eine Hochleistungs-LED (54) und einen Kombitaster (53) zum gleichzeitigen Schalten der Infrarot-LEDs (55) und der Hochleistungs-LED (54) aufweist, wobei das Licht der Hochleistungs-LED (54) in den Solarzellen (41) die für den Operationsverstärker (43) nötige Versorgungsspannung erzeugt. • dass der...Remotely controllable switching device for switching the mains voltage of a consumer (33) on and off with a light transmitter (5) and a light receiver (4) located in the switching device, characterized in that • the light receiver (4) has an operational amplifier (43) whose supply connections are solar cells (41) are connected to its voltage supply and the signal of the photodiodes (42) is applied to the inverting input of the operational amplifier (43), a trigger pulse being passed on to the switching unit (SE) only when a defined signal from the transmitter (5 ) is sent to the receiver (4) and if light is sent from the transmitter (5) to the receiver (4) to supply energy at the same time, and • that the light transmitter (5) infrared LEDs (55) for generating a control signal and a high-performance LED (54) and a combination button (53) for simultaneous switching of the infrared LEDs (55) and the high-performance LED (54), the light of the high-performance LED (54) in the solar cells (41) generates the supply voltage required for the operational amplifier (43). • that the...

Description

1.1 Technisches Gebiet1.1 Technical area

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schalttechnik mit Fernauslösung, sowie auf einen Bereitschaftsmodus (Stand-by-Betrieb) von Geräten wie z. B. in der Unterhaltungselektronik üblich. Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit dem fernbedient, mittels einer Sender-Empfänger-Kombination, die Netzversorgung eines Verbrauchers aus- und eingeschaltet werden kann (Anspruch 1). In dieser Erfindung ist eine Auslösefunktion integriert, die es erlaubt, das Schaltgerät in einen Bereitschaftsmodus zu versetzen, ohne dabei Energie zu verbrauchen.The invention relates to the field of switching technology with remote control, as well as to a standby mode (stand-by mode) of devices such. B. in consumer electronics usual. The invention relates to a switching device with the remote-controlled, by means of a transmitter-receiver combination, the power supply of a consumer off and can be turned on (claim 1). In this invention, a trip function is integrated, which allows the switching device in a standby mode, without consuming energy.

1.2 Stand der Technik1.2 State of the art

Folgende Beispiele sollen den Stand der Technik deutlich machen.The following examples are intended to illustrate the state of the art.

Druckschrift EP 0 228 345 A1Document EP 0 228 345 A1

In dieser Schrift ist ein Auslöseelement beschrieben, dass in Fehlerstromschutzschaltern eingesetzt wird. Es handelt sich dabei um einen Magnetauslöser mit einer sehr geringen Auslöseleistung von wenigen Mikrowatt. Um diese geringe Auslöseleistung zu erreichen, wird in diesem Magnetauslöser das Haltemagnetprinzip verwendet. Im Ruhezustand wird der Anker des Aktors durch einen Dauermagneten an die Polflächen der Jochbleche angezogen. Zum Auslösen wird eine geringe Gleich- oder Wechselspannung an die Spule angelegt, welche auf einem Schenkel des rechten Jochblechs aufgesteckt ist. Der in der Spule fließende Strom erzeugt im Kreis Magnet-Jochbleche-Anker einen, zum Dauermagneten entgegengesetzten Magnetfluss und reduziert die magnetische Haltekraft. Dadurch kann eine vorgespannte Doppeltorsionsfeder, die auf den Anker wirkt, diesen öffnen. Über einen Stößel wird die Öffnungsbewegung nach außen übertragen. Zum Rückstellen muss der Anker über den Stößel wieder mechanisch an die Jochbleche zurück gedrückt werden.In this document, a trigger element is described that is used in residual current circuit breakers. It is a magnetic release with a very low release power of a few microwatts. To achieve this low triggering power, the holding magnet principle is used in this magnetic release. At rest, the armature of the actuator is attracted by a permanent magnet to the pole faces of the yoke plates. To trigger a small DC or AC voltage is applied to the coil, which is plugged onto a leg of the right yoke plate. The current flowing in the coil generates in the magnetic yoke plate armature a magnetic flux opposite to the permanent magnet and reduces the magnetic holding force. As a result, a preloaded double torsion spring acting on the armature, this open. A plunger transfers the opening movement to the outside. To reset, the armature must be mechanically pushed back to the yoke plates via the plunger.

Druckschrift DE 10 2004 050 200Publication DE 10 2004 050 200

Der beschriebene Magnetauslöser wird als zentrales Element in einem Auslöseschaltkreis verwendet, der in dieser Druckschrift dokumentiert ist. Es wird beschrieben wie der Magnetauslöser mit verschiedenen Signalquellen fernausgelöst werden kann. Es kann sich dabei um Licht handeln oder auch um Radiowellen. Weiterhin wird beschrieben, wie eine Kodierung erfolgen kann, damit der Auslöser nur bei bestimmten Wellen oder bei bestimmtem Licht auslöst. Auch wird genannt, dass dieser Auslöseschaltkreis als energiefreier Stand-by verwendet werden kann.The described magnetic release is used as a central element in a trip circuit, which is documented in this document. It describes how the magnetic release can be remotely triggered with different signal sources. It can be light or radio waves. It also describes how a coding can be done so that the trigger triggers only at certain waves or with certain light. It is also mentioned that this trip circuit can be used as energy-free stand-by.

Druckschrift EP 0 849 896 A2Document EP 0 849 896 A2

Ein System zum drahtlosen Übertragen von Daten ist aus der genannten Druckschrift bekannt. Es umfasst Leuchtdioden, von denen Infrarot-Licht emittiert wird, welches von Fotodioden empfangen wird. Die von den Fotodioden empfangenen Signale werden in Verstärkern verstärkt, gefiltert und anschließend in einer Steuerungseinheit ausgewertet. Für den Betrieb der Fotodioden wird empfängerseitig eine Energiequelle benötigt, und das System dient einzig der Signalübertragung. Das bedeutet, auf der Empfängerseite gibt es immer einen Energieverbrauch.A system for wireless transmission of data is known from the cited document. It includes light emitting diodes from which infrared light is emitted, which is received by photodiodes. The signals received by the photodiodes are amplified in amplifiers, filtered and then evaluated in a control unit. For the operation of the photodiodes, a power source is needed on the receiver side, and the system is for signal transmission only. This means that there is always energy consumption on the receiver side.

Artikel aus den VDI-Nachrichten „20 € mehr für 0 W Stand-by” In dem genannten Artikel aus den VDI-Nachrichten, November 2007, Nr. 48, werden sogenannte „Zero-Power”-Monitore beschrieben welche im Stand-by-Betrieb keine Energie aus der Netzversorgung benötigen. Realisiert wird diese Technik mit einem hinreichend großen Kondensator im Netzteil. Dieser Kondensator speichert genügend Energie, um bei Rückkehr des Videosignals den Monitor wieder in Betrieb zu setzen und den aktuellen Bildinhalt zu zeigen. Weiterhin wird beschrieben, dass Solar-Panels eingesetzt werden, um die Stromspeicherung im Kondensator zu verlängern. Jedoch nach ca. 5 Tagen muss der Monitor wieder manuell eingeschaltet werden, weil die Kondensatoren leer sind und somit der Monitor ausgeschaltet wird und nicht mehr im Bereitschaftsmodus ist.Article from the VDI-Nachrichten "20 € more for 0 W stand-by" In the mentioned article from the VDI-News, November 2007, Nr. 48, so-called "zero power" monitors are described which are available in standby mode. Operation does not require any power from the mains supply. This technology is realized with a sufficiently large capacitor in the power supply. This capacitor stores enough energy to put the monitor back into operation and display the current image content when the video signal returns. Furthermore, it is described that solar panels are used to extend the current storage in the capacitor. However, after about 5 days, the monitor must be turned on again manually, because the capacitors are empty and thus the monitor is turned off and is no longer in standby mode.

Druckschrift DE 102 56 940Publication DE 102 56 940

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Versorgung energieautarker Systeme, insbesondere Funksensoren, mit aus thermischer Umgebungsenergie gewonnener und gespeicherter elektrischer Energie, wobei ein thermoelektrischer Wandler zur Umwandlung eines räumlichen Temperaturgradienten in eine elektrische Spannung mit einer Elektrolyse-Einrichtung verbunden ist, in der ein oder mehrere Stoffe in energiereiche Spaltprodukte zerlegt werden und eine Speichereinrichtung mit der Elektrolyse-Einrichtung verbunden ist, in der die Spaltprodukte voneinander getrennt gespeichert werden, wobei die Speichereinrichtung mit einer Brennstoffzelle verbunden ist, in der die Spaltprodukte unter Abgabe elektrischer Energie wieder kombinieren.The invention relates to an arrangement for supplying energy-autonomous systems, in particular radio sensors, with thermal energy obtained and stored stored electrical energy, wherein a thermoelectric converter for converting a spatial temperature gradient is connected to an electrical voltage with an electrolysis device in which one or more substances are decomposed into energy-rich fission products and a storage device is connected to the electrolysis device, in which the fission products are stored separately from each other, wherein the storage device is connected to a fuel cell, in which the fission products combine with release of electrical energy.

Produktbeschreibungen der Fa EnOcean GmbHProduct descriptions of EnOcean GmbH

Die Fa. EnOcean GmbH stellt Funksensoren her. Diese Firma ist auch Inhaber des in der Druckschrift DE 102 56 940 beschriebenen Patents. Diese Funksensoren werden von der Fa. EnOcean allgemein als „energieautark” bezeichnet. Die genannten Funksensoren benötigen eine Versorgungsenergie die durch Energieumwandlung aus der Umgebungsenergie gewonnen wird. Als Umgebungsenergien können genutzt werden: lineare Bewegung/Druck, Licht, Temperaturdifferenz, Rotation und Vibration. Das bedeutet, dass die hier beschriebenen Produkte eine kontinuierlich vorhandene Umgebungsenergie benötigen oder aus einem Energiespeicher versorgt werden müssen. Bei dem Sendemodul STM 110/STM 110C wird eine Solarzelle in Verbindung mit einem Stromspeicher genutzt, damit das Gerät betriebsfähig ist. Das bedeutet, dass Gerät kann nur solange in der Dunkelheit arbeiten, solange im Speicher genügend Energie vorhanden ist, da das Gerät einen Energieverbrauch und einen Energieverlust im Bereitschaftsmodus aufweist.The company EnOcean GmbH manufactures radio sensors. This company is also the owner of the publication DE 102 56 940 described patent. These wireless sensors are commonly referred to by EnOcean as "energy self-sufficient". The aforementioned radio sensors require a supply energy by energy conversion from the Ambient energy is recovered. As ambient energies can be used: linear motion / pressure, light, temperature difference, rotation and vibration. This means that the products described here need a continuously existing ambient energy or have to be supplied from an energy storage. The STM 110 / STM 110C transmitter module uses a solar cell in conjunction with a power storage to make the device operational. This means that the device can only work in the dark as long as there is enough energy in the memory because the device has energy consumption and energy loss in standby mode.

Druckschrift DE 10 2007 039 415 A1Publication DE 10 2007 039 415 A1

Gegenstand dieser Erfindung ist ein 0 Watt Stand-by für Gerätefernbedienungen. Es wird beschrieben, wie mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld, welches als Einschaltsignal dient, ein elektrisches Gerät ein- und ausgeschaltet werden kann. Dieses Einschaltsignal wird von einem Mikrochip verarbeitet. Der Strom für den Mikrochip wird dabei aus dem kurzfristigen magnetischen Wechselfeld des Senders gewonnen. Für die notwendige Energie des für höhere Lasten ausgelegten Netzrelais sorgt eine Batterie, die während der Betriebszeiten aufgeladen wird. Ohne die Unterstützung dieser Batterie kann das Netzrelais nicht geschalten werden.The subject of this invention is a 0 watt standby for device remote controls. It is described how an electric device can be switched on and off with a high-frequency electromagnetic field which serves as a switch-on signal. This switch-on signal is processed by a microchip. The current for the microchip is thereby obtained from the short-term alternating magnetic field of the transmitter. The necessary energy of the high-voltage network relay is provided by a battery that is charged during operating hours. Without the support of this battery, the mains relay can not be switched.

Druckschrift DE 10 2005 044 615 A1Publication DE 10 2005 044 615 A1

In dieser Offenlegungsschrift wird eine fernbedienbare Schaltung vorgestellt, mit deren Hilfe es möglich ist, den Stand-by-Stromverbrauch von stromnetzbetriebenen Geräten bzw. Verbrauchern auf nur wenige zehn Mikrowatt zu reduzieren. Dieser Wert wird erreicht durch die Verwendung von leistungslos ansteuerbaren Feldeffekttransistoren (FET) mit extrem geringem Leckstrom bei „zero gate voltage” und der Energieübertragung per Funk, Licht oder Schall. Zusammengefasst bedeuted das, dass der FET im Stand-By-Modus in Sperrrichtung betrieben wird und bedingt durch ein Einschaltsignal am Gate des FET kann dann der Strom durch den FET fließen. Somit fließt im Stand-by-Modus nur der sogenannte Leckstrom durch den FET.In this publication, a remote-controlled circuit is presented, with the help of which it is possible to reduce the stand-by power consumption of power-operated devices or consumers to only a few ten microwatts. This value is achieved by the use of powerless field effect transistors (FETs) with extremely low leakage current at zero gate voltage and energy transmission by radio, light or sound. In summary, this means that the FET is reverse-biased in stand-by mode, and due to a turn-on signal at the gate of the FET, current can then flow through the FET. Thus, in stand-by mode only the so-called leakage current flows through the FET.

Druckschrift US 4 114 151 ADocument US 4 114 151 A

In diesem Patent wird eine passive Transponder-Schaltung beschrieben. Diese Schaltung besteht aus einer Sendereinheit und einer Empfängereinheit. Der Empfänger wird dabei dauerhaft mit einer Gleichstromquelle versorgt. Die Sendereinheit sendet ein codiertes Signal zum Empfänger. Ist der Empfänger auf dieses Signal eingestellt, so reflektiert dieser das Signal zum Sender und somit können weitere Signale ausgetauscht werden. Angewendet wird dieser Typ von Transponder-Schaltung beispielsweise auch in ferngesteuert abschließbaren Kraftfahrzeugen.This patent describes a passive transponder circuit. This circuit consists of a transmitter unit and a receiver unit. The receiver is permanently supplied with a DC power source. The transmitter unit sends a coded signal to the receiver. If the receiver is set to this signal, it reflects the signal to the transmitter and thus further signals can be exchanged. This type of transponder circuit is also used, for example, in remotely lockable motor vehicles.

Druckschrift US 2007/0296552 A1Publication US 2007/0296552 A1

Hier wird die Erfindung einer universellen Fernbedienung beschrieben, mit der unterschiedliche Geräte von unterschiedlichen Herstellern bedient werden können. Es wird darauf eingegangen, wie die Signale der universellen Fernbedienung zum ein- und ausschalten sowie auch zum bedienen von unterschiedlichen Geräten verarbeitet werden können. Auf die Stand-by-Funktion der einzelnen Geräte und auf die Reduzierung des Stromverbrauchs im Bereitschaftsmodus wird aber nicht eingegangen.Here the invention of a universal remote control is described with which different devices can be operated by different manufacturers. It discusses how the signals of the universal remote control can be turned on and off as well as for the operation of different devices. The stand-by function of the individual devices and the reduction of power consumption in standby mode is not discussed.

1.3 Problemstellung1.3 problem definition

Aus dem beschriebenen Stand der Technik leitet sich nun folgendes, generelles Problem ab: Alle Stand-by-Schaltungen oder sonstigen Signalempfänger in einem Bereitschaftsmodus sind an eine Energiequelle oder an einen Energiespeicher angeschlossen. Ist der Energiespeicher leer oder die Energiequelle nicht mehr vorhanden, kann der Empfänger nicht auf Signale, gleich welcher Art, reagieren. Diese Problemstellungen sollen hier an den einzelnen Beispielen zum Stand der Technik verdeutlicht werden:

• Auslöseschaltkreis (Druckschrift DE 10 2004 050 200 ): Über die beschriebenen Methoden der Auslösung des Magnetauslösers (Druckschrift EP 0 228 345 A1 ), wie z. B. mit den Infrarot-Signalen, ist eine Fernauslösung nur in einem sehr kurzen Abstand (weniger als ca. 10 cm) zu erreichen, da die übertragene Energiemenge zu gering ist um bei größerem Abstand den Magnetauslöser auszulösen. Es wird nur beschrieben, wie der Magnetauslöser zum Einschalten benutzt werden kann. Jedoch muss, wie aus der Beschreibung des Magnetauslösers hervorgeht, der Magnetauslöser mechanisch zurückgestellt werden. Dieser Vorgang kann mit dem Auslöseschaltkreis nicht realisiert werden. Somit ist ein fernbedienbares Ein- und Ausschalten nicht möglich, und somit kann mit der beschriebenen Technik des Auslöseschaltkreis kein energiefreier Stand-by realisiert werden.
• Die genannte Problematik, dass alle aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungen eine Energiequelle oder einen Energiespeicher benötigen, ist auch in den Druckschriften DE 10 2007 039 415 A1 , DE 10 2005 044 615 A1 und US 4 114 151 A zu erkennen. In Druckschrift DE 10 2007 039 415 A1 ist eine Batterie genannt, die sich während der Betriebszeit wieder auflädt, um das Netzrelais zu schalten. Der als zentrales Element genannte FET in der Druckschrift DE 10 2005 044 615 A1 ist an eine konstante Quelle angeschlossen und im Stand-by fliesst der sogenannte Leckstrom. Auch in Druckschrift US 4 114 151 A ist der Empfänger dauerhaft mit Strom versorgt.
• Die drahtlose Übertragung (Druckschrift EP 0 849 896 A2 ) dient nur zur Datenübertragung nicht zur Energieübertragung. Außerdem ist bei diesem System eine dauerhafte Energieversorgung des Empfängers notwendig. Wird der Empfänger nicht mit Energie versorgt, ist das ganze System nicht funktionsfähig.
• Die im Artikel der VDI-Nachrichten erwähnten „Zero-Power-Monitor” werden nicht fernausgelöst, sondern über ein drahtgebundenes Videosignal gesteuert. Das Videosignal wird von einer internen Steuerung verarbeitet. Diese Steuerung wird im Bereitschaftsmodus mit Strom aus Kondensatoren versorgt, dass heißt, das System ist abhängig von der im Kondensator gespeicherten Energie.
• Die Produkte der Fa. EnOcean sowie der in Druckschrift DE 102 56 940 beschriebene Funksensor sind von den Umgebungsbedingungen abhängig und arbeiten teilweise auch mit Energiespeichern. Somit sind diese Geräte von einer äußeren, vom Produkt nicht kontrollierbaren, Energiequelle abhängig. Ohne diese Energiequelle werden die Produkte aus einem Speicher versorgt, der jedoch nur zeitlich begrenzt Energie liefert.

From the described prior art, the following, general problem derives: All stand-by circuits or other signal receiver in a standby mode are connected to a power source or to an energy storage. If the energy storage is empty or the energy source is no longer available, the receiver can not respond to signals of any kind. These problems should be clarified here by the individual examples of the prior art:

• Trip circuit (publication no DE 10 2004 050 200 ): About the described methods of triggering the magnetic release (pamphlet EP 0 228 345 A1 ), such. B. with the infrared signals, a remote release is only in a very short distance (less than about 10 cm) to achieve, since the transmitted amount of energy is too low to trigger the magnetic release at a greater distance. It only describes how the magnetic release can be used to turn it on. However, as is apparent from the description of the magnetic release, the magnetic release must be mechanically reset. This process can not be realized with the trip circuit. Thus, a remote-controllable switching on and off is not possible, and thus can be realized with the described technique of the tripping circuit no energy-free stand-by.
The mentioned problem that all known from the prior art circuits require a power source or an energy storage, is also in the publications DE 10 2007 039 415 A1 . DE 10 2005 044 615 A1 and US 4 114 151 A to recognize. In publication DE 10 2007 039 415 A1 is a battery called, which recharges during the operating time to switch the power relay. The central element called FET in the document DE 10 2005 044 615 A1 is connected to a constant source and in standby flows the so-called leakage current. Also in print US 4 114 151 A the receiver is permanently powered.
• The wireless transmission (p EP 0 849 896 A2 ) is only for data transmission not for power transmission. In addition, in this system, a permanent power supply of the receiver is necessary. If the receiver is not powered, the whole system will not work.
• The "Zero Power Monitor" mentioned in the VDI article article is not remotely triggered, but controlled by a wired video signal. The video signal is processed by an internal controller. This controller is supplied in standby mode with power from capacitors, that is, the system is dependent on the energy stored in the capacitor.
• The products of the company EnOcean as well as the printed version DE 102 56 940 described radio sensor are dependent on the ambient conditions and sometimes work with energy storage. Thus, these devices are dependent on an external, uncontrollable by the product, energy source. Without this source of energy, the products are supplied from a storage tank, which only supplies energy for a limited time.

1.4 Problemlösung und Darstellung der Erfindung1.4 Problem Solving and Presentation of the Invention

Um diese Probleme zu lösen, mit dem Ziel ein Schaltgerät mit einem energiefreien Bereitschaftsmodus zu realisieren (1), wurde ein System entwickelt, das im Bereitschaftsmodus nicht mit Energie versorgt werden muss und fernauslösbar ist (Anspruch 1) Dieses Ziel wird erreicht, in dem sowohl Energie als auch mindestens ein Steuersignal (Anspruch 2) von einem Sender (5) zu mindestens einem Empfänger (4) (Anspruch 1) übertragen wird. Es wird also nicht wie beim Auslöseschaltkreis (Druckschrift DE 10 2004 050 200 ) beschrieben, nur eine Lichtquelle verwendet. Der Empfänger (4) verarbeitet das Signal, ohne dass dieser an eine weitere konstante Energiequelle oder an einen Energiespeicher angeschlossen ist. Der Empfänger (4) ist an mindestens eine Schalteinheit (SE) (Anspruch 3) gekoppelt, welche die Netzspannung (32) von einem oder mehreren Verbrauchern (33) ein- und ausschaltet. Da der Empfänger (4) nicht aus einer konstanten Energiequelle oder einem Energiespeicher versorgt werden muss, sondern es ausreichend ist, dass er nur punktuell mit der aus dem Sender (5) übertragenen Energie gespeist wird, bleibt das Schaltgerät im Bereitschaftsmodus energiefrei und ist unabhängig von jeglichen äußeren Umgebungsenergien.To solve these problems, with the aim to realize a switching device with an energy-free standby mode ( 1 ), a system has been developed which does not have to be supplied with energy in standby mode and can be triggered remotely (claim 1). This goal is achieved in that both energy and at least one control signal (claim 2) from a transmitter ( 5 ) to at least one recipient ( 4 ) (Claim 1) is transmitted. So it is not like the trigger circuit (publication DE 10 2004 050 200 ), only one light source is used. The recipient ( 4 ) processes the signal without being connected to another constant energy source or to an energy store. The recipient ( 4 ) is coupled to at least one switching unit (SE) (claim 3), which the mains voltage ( 32 ) of one or more consumers ( 33 ) turns on and off. Because the receiver ( 4 ) does not have to be supplied from a constant energy source or an energy storage, but it is sufficient that he only occasionally with the from the transmitter ( 5 ) is energized in standby mode, and is independent of any external ambient energy.

Die vom Sender (5) zum Empfänger (4) übertragenen Steuersignale können von unterschiedlicher Strahlungsart sein. Es können sowohl Funkwellen als auch Licht eingesetzt werden. Der Sender (5) wird über mindestens eine Spannungsquelle versorgt. Wird diese Versorgungsspannung eingeschaltet, dann sendet der Sender Licht (55) oder Funkwellen zum Empfänger (4). Auf der Empfängerseite werden diese Wellen oder das Licht mit mindestens einem Operationsverstärker (43) verstärkt (Anspruch 2) und zur Auslösung des Schaltgeräts genutzt (Anspruch 2). Funkwellen haben den Vorteil sehr großer Reichweite und können in einem eng definierten Wellenlängenbereich gesendet werden. Auch das Licht kann über die Wellenlänge definiert werden und kann mittels Filter genauer abgegrenzt werden.From the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) transmitted control signals can be of different types of radiation. Both radio waves and light can be used. The transmitter ( 5 ) is supplied via at least one voltage source. If this supply voltage is switched on, then the transmitter sends light ( 55 ) or radio waves to the receiver ( 4 ). At the receiver side these waves or the light with at least one operational amplifier ( 43 Reinforced (claim 2) and used to trigger the switching device (claim 2). Radio waves have the advantage of very long range and can be transmitted in a narrowly defined wavelength range. The light can also be defined via the wavelength and can be more precisely delimited by means of a filter.

Zur Energieübertragung vom Sender (5) zum Empfänger (4) wird Licht genutzt. Auf der Empfängerseite befindet sich mindestens ein elektrisches Bauelement (41), das nach dem photovoltaischem Effekt arbeitet und somit die Strahlungsenergie des Lichts in elektrische Energie umwandelt (Anspruch 1). Der Sender hat mindestens eine Strahlungsquelle (54). Als Strahlungsquelle kann jegliche Lichtquelle genutzt werden, deren Licht den photovoltaischen Effekt auf der Empfängerseite optimal ausnutzen kann.For energy transmission from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) light is used. On the receiver side there is at least one electrical component ( 41 ), which operates on the photovoltaic effect and thus converts the radiant energy of the light into electrical energy (claim 1). The transmitter has at least one radiation source ( 54 ). The radiation source can be any source of light whose light can optimally utilize the photovoltaic effect on the receiver side.

Das Licht zur Energieübertragung sowie das Licht zur Signalübertragung kann sowohl durch ein isotorpes Medium, wie z. B. Luft, gesendet werden. Aber es ist auch möglich ein Lichtwellenleiter, wie z. B. ein Glasfaserkabel, zur Übertragung zu benutzen. Mit einem Lichtwellenleiter können sehr große Abstände zwischen Sender (5) und Empfänger (4) realisiert werden. Auch ist es nicht notwendig, dass Sender (5) und Empfänger (4) sich relativ genau gegenüber stehen und ohne das ein Gegenstand dazwischen ist. Mit mindestens einer Infrarot-LED und mindestens einer Infrarot-Fotodiode sind Abstände bekannt Von ca. 8 Metern zur Signalübertragung (z. B. Lichtschranke). Mit Funkwellen könnten hier wesentlich weitere Distanzen überwunden werden. Die Distanz zwischen Sender (5) und Empfänger (4) ist aber auch abhängig vom Licht, das zur Energieübertragung genutzt wird. Hier kommt es entscheidend auf die Bündelung und Intensität der Lichtquelle (54) an, sowie auf den Wirkungsgrad der eingesetzten photovoltaischen Elemente (41).The light for energy transmission and the light for signal transmission can be achieved both by an isotorpes medium, such as. As air, are sent. But it is also possible an optical waveguide, such. As a fiber optic cable to use for transmission. With a fiber optic cable very large distances between transmitter ( 5 ) and receiver ( 4 ) will be realized. Also, it is not necessary that transmitter ( 5 ) and receiver ( 4 ) are relatively close to each other and without an object in between. Distances are known with at least one infrared LED and at least one infrared photodiode. About 8 meters for signal transmission (eg light barrier). With radio waves much more distance could be overcome here. The distance between stations ( 5 ) and receiver ( 4 ) is also dependent on the light used for energy transfer. Here it is crucial on the bundling and intensity of the light source ( 54 ), as well as on the efficiency of the photovoltaic elements used ( 41 ).

Der Empfänger (4) funktioniert also nach dem Prinzip einer UND-Schaltung. Das bedeutet, es wird nur ein Auslöse-Impuls an die Schalteinheit (SE) weitergeleitet, wenn ein definiertes Signal vom Sender (5) zum Empfänger (4) gesendet wird und wenn gleichzeitig Licht zur Energieversorgung vom Sender (5) zum Empfänger (4) gesendet wird (Anspruch 1).The recipient ( 4 ) works according to the principle of an AND circuit. This means that only one trigger pulse is forwarded to the switching unit (SE) when a defined signal from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) and if at the same time light for power supply from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) is sent (claim 1).

Die Schalteinheit (SE) arbeitet mit den Auslöse-Impulsen, welche es vom Empfänger (4) erhält. Somit ist nur eine sehr kurze und punktuelle Energieversorgung des Empfängers notwendig. Die Energieversorgung ist nur so lange erforderlich bis das Signal im Operationsverstärker (43) verarbeitet und als Impuls an die Schalteinheit (SE) weiter gegeben worden ist.The switching unit (SE) works with the trigger pulses which it receives from the receiver ( 4 ) receives. Thus, only a very short and selective power supply of the receiver is necessary. The power supply is only required until the signal in the operational amplifier ( 43 ) and passed as impulse to the switching unit (SE).

Der elektrische Impuls wird vom Operationsverstärker (43) des Empfängers (4) an einen in der Schalteinheit (SE) integrierten Auslöser (13) geleitet. Dieser Impuls kann nun elektronisch oder elektromechanisch verarbeitet werden (Anspruch 1). Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass der Auslöser (13) in der Schalteinheit (SE) einen Impuls an zwei getrennte Funktionseinheiten weitergibt (Anspruch 3). Zum einen gibt der Auslöser einen Impuls an ein selbsthaltendes Relais (31), welches die Netzversorgung (32) des Verbrauchers (33) einschaltet (Anspruch 3). Zum anderen wird vom Auslöser (13) ein Impuls an eine Schaltung (Baugruppe 2) gegeben, welche den Auslöser (13) zeitversetzt über eine Verzögerungsschaltung (24) wieder in seinen Ausgangszustand bringt, also den Auslöser (13) zurück stellt (Anspruch 1). Ist der Auslöser (13) wieder in seinem Ausgangszustand, kann er einen neuen Impuls vom Operationsverstärker (43) des Empfängers (4) bekommen. Dieser neue Impuls löst den Auslöser (13) erneut aus. Dieses erneute Auslösen bewirkt, dass das selbsthaltende Relais (31) abfällt und somit den oder die Verbraucher (33) von der Netzversorgung (32) trennt. Der erneute Impuls bewirkt auch, dass die Rückstellung des Auslösers (13) wieder aktiviert wird, welcher den Auslöser (13) wieder zeitversetzt in seinen Ausgangszustand bringt.The electrical pulse is generated by the operational amplifier ( 43 ) Recipient ( 4 ) to a trigger integrated in the switching unit (SE) ( 13 ). This pulse can now be processed electronically or electromechanically (claim 1). Characteristic of the invention is that the trigger ( 13 ) in the switching unit (SE) a pulse to two separate functional units weiterergibt (claim 3). First, the trigger gives a pulse to a latching relay ( 31 ), which the mains supply ( 32 ) of the consumer ( 33 ) turns on (claim 3). On the other hand, the trigger ( 13 ) is given a pulse to a circuit (module 2), which the trigger ( 13 ) offset in time via a delay circuit ( 24 ) returns to its original state, ie the trigger ( 13 ) returns (claim 1). Is the trigger ( 13 ) returns to its initial state, it can send a new pulse from the operational amplifier ( 43 ) Recipient ( 4 ) to get. This new impulse triggers the trigger ( 13 ) again. This re-triggering causes the latching relay ( 31 ) and thus the consumer (s) ( 33 ) from the mains supply ( 32 ) separates. The renewed impulse also causes the reset of the trigger ( 13 ) is activated again, which the trigger ( 13 ) returns to its initial state with a time delay.

Die Schalteinheit (SE) besteht aus mindestens einem Auslöser und einer Schaltmechanik, welche an die Netzversorgung (11) angeschlossen ist. Ein selbsthaltendes Relais (31) wird zum Ein- und Ausschalten der Netzversorgung (32) für den oder die Verbraucher (33) benutzt. Das bedeutet, dass dieses Relais (31) nur elektrische Impulse benötigt um die Netzversorgung ein- und auszuschalten. Eine dauernde Versorgungsspannung ist für dieses Relais nicht notwendig.The switching unit (SE) consists of at least one trigger and a switching mechanism connected to the mains supply ( 11 ) connected. A self-holding relay ( 31 ) is used to turn the power on and off ( 32 ) for the consumer (s) ( 33 ) used. This means that this relay ( 31 ) only requires electrical impulses to switch the mains supply on and off. A permanent supply voltage is not necessary for this relay.

Weiterhin ist in der Schalteinheit (SE) eine Funktion integriert, welche den Auslöser wieder in seinen Anfangszustand zurück setzt. Je nachdem ob der Auslöser elektronisch oder elektromechanisch funktioniert (Anspruch 1), muss diese Funktion den Auslöser (13) wieder in seinen Anfangszustand versetzen. Als Beispiel für einen elektromechanischen Auslöser kann der Magnetauslöser (beschrieben in Druckschrift EP 0 228 345 A1 ) genannt werden, der dann von einem Elektromagnet in seine Ausgangsposition zurückgestellt wird.Furthermore, a function is integrated in the switching unit (SE), which sets the trigger back to its initial state. Depending on whether the trigger electronically or electromechanically works (claim 1), this function must trigger ( 13 ) return to its initial state. As an example of an electromechanical release of the magnetic release (described in reference EP 0 228 345 A1 ), which is then reset by an electromagnet to its original position.

Da der Magnetauslöser nach dem Haltemagnet-Prinzip funktioniert, ist es nicht möglich, diesen direkt mit einer Feder zurück zu stellen. Ist der Magnetauslöser ausgelöst, so drückt die im Magnetauslöser eingesetzte Doppeltorsionsfeder den Stößel in seine Auslöseposition (Stößel ausgefahren). Würde man nun mit einer Feder den Stößel wieder in seine Ausgangsposition zurücksetzen wollen, dann müsste die Rückstellfeder eine höhere Kraft aufweisen als die Doppeltorsionsfeder im Magnetauslöser. Wenn aber die Rückstellfeder dem Stößel eine höhere Kraft als dessen Auslösekraft entgegensetzt, so kann der Magnetauslöser nicht auslösen. Das bedeutet, beim Magnetauslöser ist die Stößelkraft immer kleiner als die Rückstellkraft. Grundsätzlich ist es denkbar, auch ein Relais mit Selbsthaltung einzusetzen, dessen Rückstellenergie kleiner ist als dessen Auslöseenergie. Dieses Relais würde dann den Impuls vom Operationsverstärker (43) erhalten und auslösen. Dieses Auslösen würde dann das Anziehen eines weiteren Relais mit Selbsthaltung bewirken, welches die Netzspannung von einem oder mehreren Verbrauchern ein- und ausschält. Beim nächsten Impuls vom Operationsverstärker (43) würde das federrückgestellte Relais wieder anziehen und das Abfallen der Selbsthaltung am anderen Relais bewirken. Da das federrückgestellte Relais nur anzieht solange der sehr kurze Impuls des Operationsverstärkers (43) anliegt, sollte hier mit einem zeitverzögertem Abfallen mittels einer Kondensator-Speicherschaltung oder einer zeitverzögert betätigbaren Selbsthaltung gearbeitet werden, um den gesamten Schaltungsablauf zu verbessern.Since the magnetic release works according to the holding magnet principle, it is not possible to put it back directly with a spring. If the magnetic release is triggered, the double torsion spring inserted in the magnetic release presses the plunger into its release position (plunger extended). Would you now want to reset the plunger with a spring back to its original position, then the return spring would have a higher force than the double torsion spring in the magnetic release. But if the return spring opposes the plunger a higher force than its release force, so the magnetic release can not trigger. This means that with the magnetic release the ram force is always smaller than the restoring force. In principle, it is conceivable to use a relay with self-holding, whose restoring energy is smaller than its tripping energy. This relay would then send the pulse from the operational amplifier ( 43 ) and trigger. This tripping would then cause the tightening of another relay with latching which turns the power on and off of one or more loads. At the next pulse from the operational amplifier ( 43 ) would attract the spring-reset relay again and cause the falling of the latch on the other relay. Since the spring-reset relay only attracts as long as the very short pulse of the operational amplifier ( 43 ) is applied, should be used here with a time-delayed drop by means of a capacitor storage circuit or a time-delayable latching to improve the overall circuit sequence.

Um also mit einem herkömmlichen Relais zu arbeiten wäre es notwendig vom Sender (5) aus eine höhere Energie zum Empfänger (4) zu übertragen. Dies kann realisiert werden in dem man mehr und exakt gebündeltes Licht sendet oder auch die Energieausbeute in den pbotovoltaischen Elementen (41) des Empfängers (4) erhöht.So to work with a conventional relay it would be necessary from the transmitter ( 5 ) from a higher energy to the receiver ( 4 ) transferred to. This can be realized by sending more and exactly bundled light or the energy yield in the pbotovoltaic elements ( 41 ) Recipient ( 4 ) elevated.

Soll das Auslösen rein elektronisch erfolgen, so ist es vorstellbar, dies mit Kippschaltungen zu realisieren (z. B. Monoflop, Flip-Flop, Timer-Bausteine, etc.). Das Problem hierbei aber ist, dass diese elektronischen Bauteile empfindlich genug sein müssen, um mit den geringen Energien auszukommen, welche vom Sender zum Empfänger übertragen werden, zum anderen aber in der Lage sein müssen, die Netzspannung ein- und auszuschalten.If the triggering is purely electronic, then it is conceivable to implement this with flip-flops (eg monoflop, flip-flop, timer modules, etc.). The problem here is that these electronic components must be sensitive enough to handle the low energies that are transmitted from the transmitter to the receiver, but on the other hand have to be able to turn the mains voltage on and off.

Der Empfänger (4) kann noch um eine Steuerung erweitert werden, welche auch von mindestens einem photovoltaischen Element (41) betrieben wird. Mit dieser Steuerung soll es möglich sein, dass vom Sender (5) eine kodierte Strahlung (z. B. ein Bitmuster) zum Empfänger (4) gesendet wird. Das gesendete Bitmuster wird mit dem im Empfänger (4) eingestellten Bitmuster verglichen. Nur wenn die beiden Bitmuster übereinstimmen, dann kann der Impuls zum Auslöser weitergeleitet werden.The recipient ( 4 ) can be extended to a control, which is also of at least one photovoltaic element ( 41 ) is operated. With this control, it should be possible for the transmitter ( 5 ) an encoded radiation (eg a bit pattern) to the receiver ( 4 ) is sent. The transmitted bit pattern is compared to the one in the receiver ( 4 ) set bit pattern compared. Only if the two bit patterns match, then the pulse can be forwarded to the trigger.

1.5 Vorteile der Erfindung 1.5 Advantages of the invention

Die in Abschnitt 1.4 dargestellte Erfindung bietet viele Vorteile. Einige der wichtigsten Vorteile werden hier genannt:

• Optimale Energieausnutzung, da Energie nur punktuell eingesetzt wird – dadurch Energieeinsparung
• Absolut energiefreier Bereitschaftsmodus
• Unabhängig von der Umgebung
• Bereitschaftsmodus nicht zeitlich begrenzt, da kein Speicher benötigt wird
• Reduzierung des sogenannten „Elektro-Smog” bei Anwendungen im Haushalt

The invention presented in section 1.4 offers many advantages. Some of the key benefits are mentioned here:

• Optimum energy utilization, as energy is used only at specific points - thus saving energy
• Absolutely energy-free standby mode
• Regardless of the environment
• Standby mode is not limited in time since no memory is required
• Reduction of so-called "electro-smog" in domestic applications

1.6 Anwendungen1.6 Applications

Die Erfindung kann grundsätzlich alle herkömmlichen fernbedienten Steuerungen ersetzen, welche im Bereitschaftsmodus Energie verbrauchen oder mit einem Energiespeicher arbeiten. Weil in der beschriebenen Erfindung kein Energieverbrauch im Bereitschaftsmodus stattfindet, sind auch weitere Anwendungen denkbar, wie z. B. in der Gebäude-Automatisierung. Es wäre möglich, z. B. das Licht im Haus fernbedient mit dem beschriebenen Schaltgerät ein- und auszuschalten. Auch kann das Schaltgerät als alleinstehendes Gerät angewendet werden, welches es ermöglicht, über einen Steckkontakt einen Verbraucher anzuschließen und zu schalten.The invention can in principle replace all conventional remote-controlled controls which consume energy in the standby mode or work with an energy store. Because in the described invention no energy consumption takes place in standby mode, other applications are conceivable, such. In building automation. It would be possible, for. B. the light in the house remotely on and off with the switching device described. Also, the switching device can be used as a stand-alone device, which makes it possible to connect a consumer via a plug and switch.

2 Ausführungsbeispiel2 embodiment

Die beschriebene Erfindung wurde vom Erfinder bereits als Versuchsaufbau aufgebaut und getestet. Die Erfindung besteht im Wesentlichen aus (siehe 1): Schalteinheit (SE) zum Schalten der Netzversorgung für den oder die Verbraucher und Rückstellung des Auslösers (Anspruch 1), Empfänger mit Operationsverstärker (Anspruch 2) und Sender. Beim Versuchsaufbau wurde die elektromechanische Variante der Auslösung und Rückstellung gewählt. Weiterhin wurde zur Signalübertragung Infrarot-Licht gewählt. Diese Baugruppen sollen zunächst einzeln beschrieben werden. Als Verbraucher dient in diesem Beispiel eine Glühbirne, um die Funktionsweise zu visualisieren.The described invention has already been constructed and tested by the inventor as a test setup. The invention consists essentially of (see 1 ): Switching unit (SE) for switching the mains supply for the consumer and the provision of the trigger (claim 1), receiver with operational amplifier (claim 2) and transmitter. In the experimental setup, the electromechanical variant of the triggering and resetting was selected. Furthermore, infrared light was chosen for signal transmission. These modules will initially be described individually. As a consumer serves in this example, a light bulb to visualize the operation.

2.1 Schalteinheit (SE)2.1 Switching unit (SE)

Wie in Kapitel 1.4 beschrieben, besteht die Schalteinheit (SE) (siehe auch 2) aus den drei Baugruppen:

• Baugruppe 1: „Auslösung” (verbunden mit einer Schaltmechanik)
• Baugruppe 2: „Rückstellen”
• Baugruppe 3: „Ein/Aus Netz”

As described in chapter 1.4, the switching unit (SE) (see also 2 ) from the three assemblies:

• Module 1: "tripping" (connected to a switching mechanism)
• Module 2: "Reset"
• Module 3: "On / Off network"

Bestandteile der Baugruppe 1Components of the assembly 1

In dieser Baugruppe wird der Magnetauslöser MA7 der Fa. ABB Schweiz AG (bekannt aus Druckschrift EP 0 228 345 A1 ) als Auslöser (13) verwendet in Kombination mit einer stromführenden beweglichen Schaltnocke (12). Diese Schaltnocke (12) gibt sowohl Impulse an die Baugruppe 2 und auch an die Baugruppe 3. Die Schaltnocke (12) wird mit einer Feder in Pos. A gehalten. Die Federkraft dieser Feder ist wesentlich geringer als die Auslösekraft des Magnetauslösers MA7. Es ist wichtig, dass die Schaltnocke in Pos. A gehalten wird um zu verhindern, dass die Schaltnocke (12) sich in Pos. B bewegt ohne dass sie vom Auslöser (13) betätigt wurde. In Pos. A und Pos. B befinden sich jeweils gefederte Kontakte, welche sich mit sehr leichtem Druck an die Schaltnocke anlehnen. Die Schaltnocke ist mit der Netzversorgung (11) verbunden.In this module, the magnetic release MA7 of Fa. ABB Switzerland AG (known from publication EP 0 228 345 A1 ) as a trigger ( 13 ) used in combination with a live moving cam ( 12 ). This switching cam ( 12 ) gives both pulses to the module 2 and also to the module 3. The switching cam ( 12 ) is held in position A with a spring. The spring force of this spring is much lower than the release force of the magnetic release MA7. It is important that the switch cam is held in position A to prevent the switch cam ( 12 ) moves to pos. B without being released from the trigger ( 13 ) was pressed. In Pos. A and Pos. B are each sprung contacts, which lean against the control cam with very slight pressure. The switching cam is connected to the mains supply ( 11 ) connected.

Bestandteile der Baugruppe 2Components of the assembly 2

Wie aus der oben genannten Druckschrift bekannt ist, muss der Magnetauslöser MA7 mechanisch zurückgestellt werden. Dazu wird ein Elektromagnet (25) benutzt. Dieser Elektromagnet wird mit 24 V = über ein Netzgerät (22) versorgt. Der Elektromagnet wird über eine Feder zurückgestellt. Weiterhin enthält die Baugruppe 2 eine Verzögerungsschaltung (24), damit der Elektromagnet (25) zeitverzögert betätigt wird. Die Verzögerungsschaltung wird von einem Netzgerät (23) mit 15 V = versorgt. Der Stromstoßschalter (21) (Typ S12-100, Fa. Eltako) ist mit dem Kontakt an der stromführenden beweglichen Schaltnocke verbunden und dient dazu die Netzgeräte (22, 23) ein- und auszuschalten, also mit der Netzversorgung (29) zu verbinden oder zu trennen. Weiterhin enthalten in der dieser Baugruppe ist ein RC-Glied bestehend aus zwei Kondensatoren (27, 28) die sich über den Widerstand (26) auf- und entladen. Dieses RC-Glied sorgt dafür, dass der Elektromagnet (25) noch eine kurze Zeit mit Strom versorgt wird, wenn das Netzgerät (22) ausgeschaltet ist. Somit wird sichergestellt, dass die Rückstellkraft, welche auf den Magnetauslöser (13) wirkt, auch nach dem Abschalten der Versorgung, noch eine Zeitlang wirkt, um den Magnetauslöser (13) sicher in seine Ausgangslage zurück zu bringen (siehe 2).As is known from the above publication, the magnetic release MA7 must be reset mechanically. For this purpose, an electromagnet ( 25 ) used. This electromagnet is supplied with 24 V = via a power supply ( 22 ) provided. The electromagnet is reset by a spring. Furthermore, the module 2 contains a delay circuit ( 24 ), so that the electromagnet ( 25 ) is actuated with a time delay. The delay circuit is powered by a power supply ( 23 ) supplied with 15 V =. The impulse switch ( 21 ) (Type S12-100, Eltako) is connected to the contact on the live moving switch cam and serves the power supplies ( 22 . 23 ) on and off, ie with the mains supply ( 29 ) to connect or disconnect. Furthermore contained in this module is an RC element consisting of two capacitors ( 27 . 28 ) about the resistance ( 26 ) load and unload. This RC element ensures that the electromagnet ( 25 ) is still supplied with power for a short time when the power supply ( 22 ) is switched off. This ensures that the restoring force acting on the magnetic release ( 13 ), even after switching off the supply, still acts for a while to the magnetic release ( 13 ) safely back to its original position (see 2 ).

Bestandteile der Baugruppe 3Components of the assembly 3

Diese Baugruppe besteht aus einem Stromstoßschalter (31) (Typ S12-100, Fa. Eltako) ist mit dem Kontakt an der stromführenden beweglichen Schaltnocke verbunden. Der Stromstoßschalter (31) dient dazu die Netzversorgung (32) für den oder die Verbraucher (33) ein- und auszuschalten. Als Verbraucher wurde beispielhaft eine Glühbirne gewählt (siehe 2).This module consists of an impulse switch ( 31 ) (Type S12-100, Eltako) is connected to the contact on the live moving switch cam. The impulse switch ( 31 ) serves the mains supply ( 32 ) for the consumer (s) ( 33 ) on and off. As a consumer, a light bulb was chosen by way of example (see 2 ).

2.2 Empfänger (4) 2.2 Receiver ( 4 )

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Empfänger (4) als reiner Lichtempfänger ausgeführt und ist in 3 dargestellt. Bestandteile sind die beiden Solarzellen (41), in denen die Versorgungsspannung für den Operationsverstärker (43) erzeugt wird. Zum anderen beinhaltet der Empfänger (4) zwei Fotodioden 42) (Typ S6801-01, Fa. Hamamatsu). Diese Fotodioden (42) dienen als Signalempfänger. Die Operationsverstärker-Schaltung arbeitet nach dem Prinzip des invertierenden Verstärkers. Die Solarzellen (41) sind mit den Versorgungsanschlüssen des Operationsverstärkers (43) verbunden. Das Signal der Fotodioden (42) wird auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (43) gelegt und die Ausgangsspannung U_a ist mit Auslöser (13) verbunden. Um die Auslösung des Auslösers (13) in einem engeren Spannungsbereich zu halten, kann dazu zwischen U_a und Auslöser (13) ein Vorwiderstand geschaltet werden.In this embodiment, the receiver ( 4 ) designed as a pure light receiver and is in 3 shown. Components are the two solar cells ( 41 ), in which the supply voltage for the operational amplifier ( 43 ) is produced. On the other hand, the recipient ( 4 ) two photodiodes 42 ) (Type S6801-01, Hamamatsu). These photodiodes ( 42 ) serve as signal receivers. The operational amplifier circuit operates on the principle of the inverting amplifier. The solar cells ( 41 ) are connected to the supply terminals of the operational amplifier ( 43 ) connected. The signal of the photodiodes ( 42 ) is applied to the inverting input of the operational amplifier ( 43 ) and the output voltage U _a is with trigger ( 13 ) connected. To trigger the release ( 13 ) in a narrower voltage range, this can be done between U _a and triggers ( 13 ) a series resistor can be switched.

2.3 Sender (5) (Lichtquellen)2.3 Transmitter ( 5 ) (Light sources)

Der Sender (5) ist in 4 dargestellt. Als Lichtquellen werden Infrarot-LED's (55) (Typ TSTS 7102, Fa. Vishay) eingesetzt für das Steuersignal. Um in den Solarzellen (41) die für den Operationsverstärker (43) nötige Versorgungsspannung zu erzeugen, ist als Lichtquelle eine Hochleistungs-LED (54) (Typ LXHL-LW6C, Fa. Luxeon) mit Bündelungslinse eingebaut. Die Lichtquellen werden mit mindestens einer Spannungsquelle versorgt. Im Beispiel wurden zwei Batterien eingesetzt (51, 52). Alle Lichtquellen (54, 55) werden mit einem Kombitaster (53) gleichzeitig ein- und ausgeschaltet.The transmitter ( 5 ) is in 4 shown. As light sources, infrared LEDs ( 55 ) (Type TSTS 7102, Vishay) used for the control signal. Order in the solar cells ( 41 ) for the operational amplifier ( 43 ) to generate necessary supply voltage is a high-power LED ( 54 ) (Type LXHL-LW6C, Luxeon) with bundling lens installed. The light sources are supplied with at least one voltage source. In the example, two batteries were used ( 51 . 52 ). All light sources ( 54 . 55 ) with a combination key ( 53 ) simultaneously on and off.

2.4 Funktionsablauf2.4 Functional sequence

An der Lichtquelle befindet sich ein kombinierter Taster (53), mit dem gleichzeitig die Infrarot-LED's (55) als auch die Hochleistungs-LED (54) ein- und ausgeschaltet werden können. Die Schaltnocke (12) steht auf Pos. A, der Verbraucher (33) ist ausgeschaltet. Der Abstand zwischen Sender (5) und Empfänger (4) beträgt ca. 1,6 Meter.At the light source is a combined button ( 53 ) with which the infrared LEDs ( 55 ) as well as the high performance LED ( 54 ) can be switched on and off. The switching cam ( 12 ) refers to item A, the consumer ( 33 ) is switched off. The distance between stations ( 5 ) and receiver ( 4 ) is about 1.6 meters.

Netzversorgung des Verbrauchers einschaltenSwitch on the mains supply of the consumer

Wenn am Sender (5) der Kombitaster (53) betätigt wird, dann werden die Hochleistungs-LED (54) und die Infrarot-LED's (55) eingeschaltet. Das Licht aus diesen Lichtquellen trifft auf den Empfänger (4). In den Solarzellen (41) des Empfängers (4) wird die Versorgungsspannung (±2 V =) für den Operationsverstärker (43) erzeugt. Gleichzeitig bekommt der Operationsverstärker (43) ein Signal an seinem invertierenden Eingang und somit liegt am Ausgang des Operationsverstärkers eine Spannung Von ca. 0,4 V bis 0,7 V an, in Abhängigkeit der Entfernung Sender (4) – Empfänger (5). Mit der am Operationsverstärker (43) anliegenden Ausgangsspannung U_a wird dann der Magnetauslöser (13) ausgelöst.When at the transmitter ( 5 ) the combitaster ( 53 ), then the high power LED ( 54 ) and the infrared LEDs ( 55 ) switched on. The light from these light sources strikes the receiver ( 4 ). In the solar cells ( 41 ) Recipient ( 4 ), the supply voltage (± 2 V =) for the operational amplifier ( 43 ) generated. At the same time the operational amplifier ( 43 ) a signal at its inverting input and thus is at the output of the operational amplifier, a voltage of about 0.4 V to 0.7 V, depending on the distance transmitter ( 4 ) - Receiver ( 5 ). With the at the operational amplifier ( 43 ) applied output voltage U _a is then the magnetic release ( 13 ).

Nachdem der Magnetauslöser (13) vom Operationsverstärker (43) diesen kurzen elektrischen Impuls erhalten hat, löst der Magnetauslöser (13) aus und stellt die stromführende bewegliche Schaltnocke (12) in Pos. B. Somit erhält sowohl der Stromstoßschalter (31) in der Baugruppe 3 einen Impuls, als auch der Stromstoßschalter (21) der Baugruppe 2. Durch den Impuls am Stromstoßschalter (31) wird die Netzversorgung (32) eingeschaltet und der Verbraucher (33) mit Strom versorgt (die Glühlampe leuchtet). Durch den Impuls am Stromstoßschalter 21 werden die Netzgeräte (21, 22) mit der Netzversorgung (29) verbunden. Zunächst wird die Verzögerungsschaltung (24) mit 15 V = aus Netzgerät (23) versorgt. Nach einer einstellbaren Zeit (in diesem Beispiel ca. 2 Sekunden) zieht das Relais der Verzögerungsschaltung (24) an und die 24 V = -Versorgung (22) für den Elektromagnet (25) wird eingeschaltet. Dadurch zieht der Elektromagnet (25) an und der Stößel des Elektromagnet (25) stellt die stromführende bewegliche Nocke (12) wieder in Pos. A. Dadurch bekommt der Stromstoßschalter (21) erneut einen Impuls und die Versorgung (29) der Netzgeräte (22, 23) wird abgeschaltet. Auch bewirkt die Bewegung der stromführenden beweglichen Schaltnocke (12), dass der Stößel des Magnetauslösers (13) wieder in seine Ausgangsposition gedrückt wird und in dieser Stellung gehalten wird aufgrund des Haltemagnet-Prinzips. Durch das RC-Glied (26, 27, 28), welches sich durch das Einschalten der 24 V = -Versorgung (22) aufgeladen hat, wird der Elektromagnet (25) von der Rückstellfeder nicht sofort zurückgezogen sondern die Rückstellkraft für den Magnetauslöser (13) bleibt noch ca. 1 Sek. erhalten, da sich das RC-Glied (26, 27, 28) langsam entlädt und somit den Elektromagnet (25) noch mit Strom versorgt.After the magnetic release ( 13 ) from the operational amplifier ( 43 ) received this short electrical impulse, releases the magnetic release ( 13 ) and provides the current-carrying movable control cam ( 12 ) in pos. B. Thus, both the impulse switch ( 31 ) in the assembly 3 a pulse, as well as the impulse switch ( 21 ) of the module 2. By the impulse at the impulse switch ( 31 ) the mains supply ( 32 ) and the consumer ( 33 ) (the bulb is lit). By the impulse at the impulse switch 21 are the power supplies ( 21 . 22 ) with the mains supply ( 29 ) connected. First, the delay circuit ( 24 ) with 15 V = from power supply ( 23 ) provided. After a settable time (in this example about 2 seconds), the relay pulls the delay circuit ( 24 ) and the 24 V = supply ( 22 ) for the electromagnet ( 25 ) is turned on. As a result, the electromagnet pulls ( 25 ) and the plunger of the electromagnet ( 25 ) provides the current-carrying movable cam ( 12 ) again in pos. A. This gives the impulse switch ( 21 ) again a pulse and the supply ( 29 ) of the power supply units ( 22 . 23 ) is turned off. Also causes the movement of the current-carrying movable switching cam ( 12 ) that the plunger of the magnetic release ( 13 ) is pushed back to its original position and held in this position due to the holding magnet principle. Through the RC element ( 26 . 27 . 28 ), which turns on by switching on the 24 V = supply ( 22 ), the electromagnet ( 25 ) is not immediately withdrawn by the return spring but the restoring force for the magnetic release ( 13 ) remains for about 1 second, because the RC element ( 26 . 27 . 28 ) slowly discharges and thus the electromagnet ( 25 ) still supplied with electricity.

Netzversorgung des Verbrauchers ausschaltenSwitch off the mains supply of the consumer

Durch ein erneutes Einschalten des Lichts am Sender (5), erhält der Magnetauslöser (13) wie oben beschrieben wieder einen kurzen elektrischen Impuls und löst erneut aus. Somit bekommen beide Stromstoßschalter (21, 31) wieder einen Impuls. Die Abläufe in Baugruppe 2 wiederholen sich wie bereits beschrieben. Der erneute Impuls am Stromstoßschalter (31) der Baugruppe 3 bewirkt, dass die Netzversorgung (32) des Verbrauchers (33) ausgeschaltet wird.By switching on the light on the transmitter again ( 5 ), the magnetic release ( 13 ) again as described above a short electrical pulse and triggers again. Thus, both impulse switches ( 21 . 31 ) again an impulse. The processes in module 2 are repeated as already described. The renewed impulse at the impulse switch ( 31 ) of the assembly 3 causes the mains supply ( 32 ) of the consumer ( 33 ) is switched off.

2.5 Verbesserungspotenziale des Versuchsaufbaus2.5 Improvement potential of the experimental setup

Der Versuchsaufbau kann vor allem im Bereich der Entfernung vom Sender (5) zum Empfänger (4) verbessert werden. Dies kann geschehen, durch einen Einsatz von mehreren Lichtquellen (54) mit einer besseren Bündelungslinse, damit mehr Licht auf die photovoltaischen Elemente (41) trifft. Weiterhin kann eine Filterung des Signallichts erfolgen, um es genauer zu definieren oder eine Kodierung kann eingebaut werden, wie in Abschnitt 1.4 beschrieben. Weiterhin sollte der Aufbau verkleinert werden.The experimental set-up can be particularly in the range of the distance from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) be improved. This can be done by using multiple light sources ( 54 ) with a better condensing lens to allow more light to the photovoltaic elements ( 41 ) meets. Furthermore, filtering of the signal light may be done to define it more precisely, or a coding may be incorporated, as described in Section 1.4. Furthermore, the structure should be downsized.

Claims

Remote-controlled switching device for switching on and off the mains voltage of a consumer ( 33 ) with a light transmitter ( 5 ) and a light receiver located in the switching device ( 4 ), characterized in that • the light receiver ( 4 ) an operational amplifier ( 43 ) whose supply connections to solar cells ( 41 ) are connected to the power supply and the signal of the photodiodes ( 42 ) to the inverting input of the operational amplifier ( 43 ), wherein a trigger pulse is forwarded to the switching unit (SE) only if a defined signal from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ) and if at the same time light for power supply from the transmitter ( 5 ) to the recipient ( 4 ), and • that the light transmitter ( 5 ) Infrared LEDs ( 55 ) for generating a control signal and a high-power LED ( 54 ) and a combination key ( 53 ) for simultaneous switching of the infrared LEDs ( 55 ) and the high performance LED ( 54 ), wherein the light of the high-power LED ( 54 ) in the solar cells ( 41 ) for the operational amplifier ( 43 ) generates necessary supply voltage. • that the output of the light receiver ( 4 ) is connected to a switching unit (SE) of the switching device, by which at a first actuation of the light transmitter ( 5 ) the mains voltage is applied to the consumer and disconnected again in a subsequent second actuation. • that the switching unit (SE) has a magnetic release ( 13 ) according to the holding magnet principle, which on triggering a switching cam ( 12 ) and, after triggering, time-delayed by an electromagnet ( 25 ) together with the control cam ( 12 ) is returned to its original state.

Remote-controlled switching device according to claim 1, characterized in that by the infrared LED's ( 55 ) at least one control signal is provided, which of an operational amplifier ( 43 ), to trigger the trigger ( 13 ) of the switching unit (SE).

Remote-controllable switching device according to claim 1 or 2, characterized in that a first assembly (1) for triggering, a second assembly (2) for resetting the triggering and a third assembly (3) for switching on and off of at least one consumer ( 33 ), and that the first assembly (1) activates or deactivates the second and third assemblies (2, 3).