DE102016103177A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Schaltvorrichtung, die ein Schaltgerät umfasst oder von diesem gebildet ist. Mittels zwei Sensoren des Schaltgerätes werden zwei Messwerte überwacht, und ein Schalter des Schaltgerätes wird in Abhängigkeit dieser Messwerte geschaltet. Die Anzeige der einstellbaren Grenzwerte für die Messwerte erfolgt auf einem digitalen Display, das in das Schaltgerät integriert oder an einem externen Eingabegerät angeordnet ist. Die Einstellung der beiden Grenzwerte erfolgt digital über das Eingabegerät. Das Eingabegerät kann ein handelsübliches Smartphone mit einer App oder ein Laptop sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung, z.B. einen Thermostaten oder einen Hygrostaten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es sind elektrische Schaltvorrichtungen bekannt, die in Abhängigkeit von einer oder mehreren Messgrößen einen elektrischen Kontakt schließen und später wieder unterbrechen. Ein weit verbreitetes Beispiel ist ein Thermostat, der in Abhängigkeit einer gemessen Temperatur (z.B. eines Bügeleisens oder eines Backofens) die Stromversorgung eines Heizers ein- und ausschaltet. Weiterhin sind Hygrostaten bekannt, die einen elektrischen Kontakt in Abhängigkeit einer gemessen relativen Luftfeuchte schalten.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung einen Thermostaten oder einen Hygrostaten, der in Schaltschränken eingesetzt wird, in denen z.B. speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingebaut sind. In diesem Fall wird die Temperatur oder die relative Luftfeuchte in dem Schaltschrank überwacht. Über den Thermostaten oder Hygrostaten angeschlossene elektrische Verbraucher, wie zum Beispiel ein Heizer oder ein Lüfter werden dadurch wenn nötig betrieben, um die gemessene Temperatur oder Luftfeuchte wieder in einen Sollbereich zurückführen. Damit wird eine Bildung von Kondensat an den elektrischen oder elektronischen Komponenten in dem Schaltschrank verhindert.
  • In der DE 10 2013 111 925 A1 ist eine Kombination zweier Thermostaten in einem Gehäuse offenbart, wobei an den einen Thermostaten ein Heizer und an den anderen Thermostaten ein Lüfter angeschlossen wird. Damit kann bei unterschreiten einer unteren zulässigen Temperatur der Heizer und bei überschreiten einer oberen zulässigen Temperatur der Lüfter eingeschaltet werden.
  • Im Internet unter der Adresse http://www.stego.de/de/produkte/regeln/regler/hygrotherm.html ist eine Schaltvorrichtung offenbart, die eine Kombination aus Thermostat und Hygrostat ist. Der genau eine Schalter der Schaltvorrichtung wird geschaltet, sobald entweder die gemessene Temperatur oder die gemessene relative Luftfeuchte den jeweiligen Grenzwert erreicht.
  • Die beiden oben genannten Schaltvorrichtungen haben Drehregler zur manuellen Einstellung der Grenzwerte, bei denen die Schaltvorrichtung schalten soll. Nachteilig daran ist, dass derartige Drehregler frei zugänglich sind und beliebig verstellt werden können. So ist es z.B. möglich, dass eine Person, die an einer in dem zu klimatisierenden Schaltschrank angeordnete speicherprogrammierbaren Steuerung Einstell- oder Servicearbeiten durchführt, den Drehregler verstellt, um den Heizer oder den Lüfter während seiner Arbeit zu deaktivieren. Im ungünstigsten Fall vergisst die Person die Rückstellung des Drehreglers. Im günstigeren Fall stellt die Person den Drehregler etwa zurück auf den vorherigen Grenzwert. Weiterhin ist nachteilig, dass der eingestellte Grenzwert nur mit großer Ungenauigkeit ablesbar und einstellbar ist. Diese Ungenauigkeit wird verstärkt durch die erhebliche Hysterese, die derartige Drehregler haben.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile eliminiert oder zumindest vermindert sind.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die beanspruchte Schaltvorrichtung hat ein Schaltgerät, das zumindest einen Sensor zur Ermittlung eines jeweiligen Messwertes und einen elektrischen Schalter aufweist. Der Schalter wird automatisch in Abhängigkeit des zumindest einen Messwertes bei Erreichen eines jeweiligen einstellbaren Grenzwertes geschaltet. Erfindungsgemäß ist der zumindest eine Grenzwert nur über eine elektronische Schnittstelle an das Schaltgerät übertragbar, und er kann auf einem elektronischen digitalen Display angezeigt werden. Damit kann der zumindest eine eingestellte Grenzwert nicht beliebig von unbefugten Personen verändert werden. Weiterhin kann der Grenzwert mit hoher Genauigkeit abgelesen und eingestellt werden.
  • Vorzugsweise hat die Schaltvorrichtung genau einen Schalter zur Versorgung genau eines Verbrauchers. Vorzugsweise ist das Schaltgerät mit dem Schalter und dem zumindest einen Sensor in einem Gehäuse aufgenommen. Das Display ist vorzugsweise ein LCD-Display.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Basierend auf der elektronischen Ausführung der Schaltvorrichtung ist es vorteilhafter Weise auch möglich, den zumindest einen Grenzwert zu programmieren. Insbesondere ist der zumindest eine Grenzwert, bei dem bzw. bei denen der Schalter geschaltet wird, in Abhängigkeit von einer oder mehreren Bedingungen oder von der Zeit programmierbar.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist der zumindest eine Grenzwert dauerhaft auch bei Stromausfall in der Schaltvorrichtung oder in dem Schaltgerät speicherbar.
  • Besonders komfortabel ist die Bedienung der Schaltvorrichtung, wenn der zumindest eine Grenzwert mit einer von dem Schaltgerät beabstandeten separaten Eingabeeinheit z.B. einem Eingabegerät, einstellbar ist. Diese Eingabeeinheit ist über die Schnittstelle mit dem Schaltgerät verbindbar, so dass der Grenzwert über die Schnittstelle an das Schaltgerät übertragbar ist.
  • Vorzugsweise kann ein eventueller Fehler von dem Schaltgerät ermittelt werden und über die Schnittstelle ein entsprechendes Signal an die Eingabeeinheit übermittelt werden, so dass diese einen optischen oder akustischen Fehleralarm ausgibt.
  • Besonders bevorzugt wird es, wenn das Eingabegerät ein Smartphone oder ein Computer z.B. Laptop oder Tablet ist. Zur einfachen Handhabung insbesondere auf dem Smartphone kann der zumindest eine Grenzwert über eine App einstellbar und ablesbar sein. Gegebenenfalls ist auch der zumindest eine Messwert über die App ablesbar. Gegebenenfalls wir auch der Fehleralarm über die App ausgegeben.
  • Bei einer anderen Variante ist die Eingabeeinheit einer speicherprogrammierbaren Schaltung (SPS) zugeordnet oder in diese integriert. Die speicherprogrammierbare Schaltung ist in einem Schaltschrank aufgenommen, dessen Temperatur und/oder relative Luftfeuchte von der Schaltvorrichtung geregelt wird.
  • Das Display kann an dem Gehäuse des Schaltgerätes oder an einem Gehäuse des Eingabegerätes vorgesehen sein.
  • Bei einer informativen Weiterbildung ist auch der zumindest eine aktuelle Messwert und/oder der aktuelle Schaltzustand des Schalters auf dem Display anzeigbar.
  • Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann auch zwei Displays aufweisen, so dass der zumindest eine Grenzwert und gegebenenfalls auch der zumindest eine Messwert und/oder der Schaltzustand einerseits auf dem Display an dem Gehäuse des Schaltgerätes und anderseits auf dem Display an dem Gehäuse der Eingabeeinheit angezeigt wird.
  • Aus Gründen der Kompatibilität kann die Schnittstelle auf einem Local Area Network (LAN) basieren.
  • Besonders komfortabel ist die Bedienung der Schaltvorrichtung, wenn die Schnittstelle auf einer kabellosen Datenübertragung basiert. Aus Gründen der Kompatibilität wird Bluetooth oder Wireless Local Area Network (WLAN) bevorzugt.
  • Besonders bevorzugt wird eine USB-Schnittstelle. Vorzugsweise ist dabei an dem Schaltgerät ein Mini-USB-Stecker vorgesehen.
  • Wenn in dem Schaltgerät ein Thermostat oder ein Hygrostat angeordnet sind, eignet sich die Schaltvorrichtung insbesondere zur Überwachung z.B. eines Schaltschrankes. Vorzugsweise sind Thermostat und Hygrostat gemeinsam in dem Schaltgerät vorgesehen. Dazu sind ein Sensor zur Erfassung der Temperatur und ein Sensor zur Erfassung der relativen Luftfeuchte in dem Schaltgerät vorgesehen. Weiterhin sind entsprechend ein Grenzwert für die Temperatur und ein Grenzwert für die relative Luftfeuchte einzustellen bzw. zu programmieren, die beide auf dem Display angezeigt werden. Durch die Überwachung der beiden klimarelevanten Messwerte eignet sich die Schaltvorrichtung besonders gut zur Klimatisierung z.B. eines Schaltschrankes. Das Display zeigt bzw. die beiden Displays zeigen vorzugsweise auch die aktuell gemessene Temperatur und die aktuell gemessene relative Luftfeuchte an. Bei Schaltvorrichtungen mit einem Thermostaten und mit einem Hygrostaten und mit den aus dem Stand der Technik bekannten Drehreglern treten Einstellungenauigkeiten von bis zu 15K und 10% relative Luftfeuchte auf. Die erfindungsgemäße elektronische digitale Schaltvorrichtung mit einem Thermostaten und mit einem Hygrostaten weist deutlich verbesserte Einstellgenauigkeiten von etwa 6K und 5% relative Luftfeuchte auf.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist das Gehäuse des Schaltgerätes derart ausgebildet, dass es an einer Schiene befestigt werden kann. Vorzugsweise ist die Schiene DIN-genormt.
  • Erfindungsgemäß weist ein Schaltschrank die – insbesondere DIN genormte – Schiene auf, an der das Schaltgerät einer vorbeschriebenen Schaltvorrichtung befestigt ist. In dem Schaltschrank ist ein Heizer oder ein Lüfter aufgenommen, der an das Schaltgerät angeschlossen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist in den Figuren dargestellt.
  • Es zeigen
  • 1 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in einer Ansicht,
  • 2 eine Ansicht der oberen Stirnseite des Schaltgerätes der Schaltvorrichtung aus 1,
  • 3 eine Ansicht der unteren Stirnseite des Schaltgerätes der Schaltvorrichtung aus 1 und
  • 4 einen Schaltplan des Schaltgerätes aus den vorhergehenden Figuren.
  • 1 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Sie weist ein Schaltgerät 1 und ein handelsübliches Laptop 2 auf, die über ein USB-Kabel 4 miteinander verbunden sind. Das Schaltgerät 1 hat ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 6, an dessen oberen Stirnseite 8 ein (in 1 nicht näher gezeigter) Mini-USB-Stecker 10 vorgesehen ist.
  • Das Schaltgerät 1 an seiner unteren Stirnseite 14 fünf durchnummerierte elektrische Anschlüsse 16. Die elektrischen Anschlüsse 16 sind als Einführungen für Kabel bzw. Litzen vorgesehen. Ihre Befestigung erfolgt durch Verschraubung mittels sogenannter Paternoster-Klemmen, wobei die Verschraubung ohne Abnehmen eines Deckels durch Zugriffsöffnungen 17 hindurch erfolgt.
  • 4 zeigt einen Schaltplan des Schaltgerätes 1. In seinem Innern ist eine Kombination aus einem Thermostaten 18 und einem Hygrostaten 20 vorgesehen, wobei das Schaltgerät auch als „Hygrotherm“ bezeichnet wird. Die beiden elektrischen Anschlüsse 16 mit den Nummern 1 und 2 dienen zur Versorgung des Thermostaten 18 und des Hygrostaten 20. In dem Thermostaten 18 und dem Hygrostaten 20 ist jeweils ein einstellbarer Grenzwert hinterlegt. Über einen Temperatursensor und über einen Sensor für die relative Luftfeuchte wird regelmäßig ein jeweiliger aktueller Messwert ϑ, φ ermittelt. Sobald einer der beiden aktuellen Messwerte ϑ, φ den zugeordneten Grenzwert erreicht, wird ein Schalter 22 geschaltet, wodurch die beiden elektrischen Anschlüsse 16 mit den Nummern 3 und 5 miteinander verbunden werden. Dadurch wird ein elektrischer Heizer 24 mit Strom versorgt, und die Umgebungsluft des Schaltgerätes 1 wird erwärmt, womit die relative Luftfeuchte gesenkt wird. Sobald der betroffene Messwert ϑ, φ wieder unter den eingestellten Grenzwert fällt wird der Schalter 22 wieder in die in 4 gezeigte Stellung geschaltet, womit der Heizer 24 ausgeschaltet wird. Statt des in 4 dargestellten Heizers können auch einer oder mehrere andere elektrische Verbraucher, zum Beispiel Lüfter geschaltet werden.
  • 1 zeigt an der oberen Stirnseite 8 und an der unteren Stirnseite 14 des Gehäuses 6 jeweilige Lüftungsschlitze 26. Weiterhin sind auch an einer Vorderseite 28 des Gehäuses 6 Durchgangsausnehmungen 30 vorgesehen, so dass der Thermostat 18 und der Hygrostat 20 bzw. das Schaltgerät 1 schnellstmöglich auf Veränderungen der Umgebungsluft reagieren können.
  • Die Einstellung der Grenzwerte für Temperatur und für relative Luftfeuchte werden über eine Tastatur 32 des Laptops 2 eingegeben und dabei auf einem Display 34 des Laptops sowie auf einem Display 35 des Schaltgerätes 1 angezeigt. Weiterhin werden auch der aktuelle Messwert ϑ der Temperatur und der aktuelle Messwert φ der relativen Luftfeuchte auf beiden Displays 34, 35 angezeigt. Schließlich wird der Zustand des Schalters 22 (vgl. 4) in beiden Displays 34, 35 angezeigt.
  • Der Datenaustausch erfolgt bidirektional zwischen dem Laptop 2 und dem Schaltgerät 1 über eine USB-Schnittstelle, von der in 1 nur das USB-Kabel 4 gezeigt ist.
  • 2 zeigt die obere Stirnseite 8 des Gehäuses 6 des Schaltgerätes 1. Dabei ist die Vielzahl von Lüftungsschlitzen 26 und der Mini-USB-Stecker 10 gezeigt, in den ein Stecker des USB-Kabels 4 (vgl. 1) eingesteckt werden kann.
  • Weiterhin sind in 2 zwei einstückig mit dem Gehäuse 6 gebildete Clipselemente 36 gezeigt, die beide eine gemeinsamen Seite einer (nicht gezeigten) DIN-genormten Hutschiene umgreifen können, womit das Gehäuse 6 des Schaltgerätes in einem mit der entsprechenden Schiene ausgestatteten Schaltschrank befestigt werden kann.
  • 3 zeigt mit Blick auf die untere Stirnseite 14 des Gehäuses 6 zwei weitere einstückig mit dem Gehäuse 6 gebildete Clipselemente 38, die denjenigen aus 2 gegenüber liegen und so die (nicht gezeigte) Hutschiene an ihrer Gegenseite umgreifen können.
  • Bei einem bevorzugten Anwendungsfall ist in dem Schaltschrank eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) aufgenommen, an deren elektronischen und elektrischen Elementen die Bildung von Kondensat aus der Umgebungsluft durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung vermieden wird.
  • Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert, kann abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel statt dem Laptop 2 insbesondere auch ein Smartphone als Eingabeeinheit vorgesehen sein, und/oder statt den USB-Kabel 4 eine drahtlose Datenübertragung via Bluetooth. Auf dem Smartphone ist dann eine entsprechende App installiert.
  • Offenbart ist eine Schaltvorrichtung, die ein Schaltgerät umfasst oder von diesem gebildet ist. Mittels zwei Sensoren des Schaltgerätes werden zwei Messwerte überwacht, und ein Schalter des Schaltgerätes wird in Abhängigkeit dieser Messwerte geschaltet. Die Anzeige der einstellbaren Grenzwerte für die Messwerte erfolgt auf einem digitalen Display, das in das Schaltgerät integriert oder an einem externen Eingabegerät angeordnet ist. Die Einstellung der beiden Grenzwerte erfolgt digital über das Eingabegerät. Das Eingabegerät kann ein handelsübliches Smartphone mit einer App oder ein Laptop sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät
    2
    Laptop
    4
    USB-Kabel
    6
    Gehäuse
    8
    obere Stirnseite
    10
    Mini-USB-Stecker
    14
    untere Stirnseite
    16
    elektrischer Anschluss
    17
    Zugriffsöffnung
    18
    Thermostat
    20
    Hygrostat
    22
    Schalter
    24
    Heizer
    26
    Lüftungsschlitz
    28
    Vorderseite
    30
    Durchgangsausnehmung
    32
    Tastatur
    34
    Display
    35
    Display
    36
    Clipselement
    38
    Clipselement
    ϑ
    Messwert der Temperatur
    φ
    Messwert der relativen Luftfeuchte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013111925 A1 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • http://www.stego.de/de/produkte/regeln/regler/hygrotherm.html [0005]

Claims (14)

  1. Schaltvorrichtung mit einem Schaltgerät (1), das einen Sensor zur Ermittlung zumindest eines Messwertes (ϑ, φ) und einen elektrischen Schalter (22) aufweist, wobei der Schalter (22) schaltbar ist, wenn der zumindest eine Messwert (ϑ, φ) einen jeweiligen einstellbaren Grenzwert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert über eine Schnittstelle (4, 10) an das Schaltgerät (1) übertragbar ist, und dass der Grenzwert auf einem digitalen Display (34, 35) anzeigbar ist.
  2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Grenzwert programmierbar ist.
  3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grenzwert dauerhaft in dem Schaltgerät (1) speicherbar ist.
  4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer separaten Eingabeeinheit (2), an der der zumindest eine Grenzwert einstellbar ist, und von der der Grenzwert über die Schnittstelle (4, 10) an das Schaltgerät (1) übertragbar ist.
  5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Eingabeeinheit (2) ein Computer oder ein Smartphone ist.
  6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Display (35) an dem Schaltgerät (1) vorgesehen ist.
  7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Display (34) an der Eingabeeinheit (2) vorgesehen ist.
  8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Messwert (ϑ, φ) auf dem Display (34, 35) anzeigbar ist.
  9. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaltzustand des Schalters (22) auf dem Display (34, 35) anzeigbar ist.
  10. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle auf einem Local Area Network basiert.
  11. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle auf einer kabellosen Datenübertragung basiert.
  12. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle eine USB-Schnittstelle (4, 10) ist.
  13. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schaltgerät (1) ein Thermostat (18) und/oder ein Hygrostat (20) angeordnet sind/ist.
  14. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gehäuse (6) des Schaltgerätes (1) derart ausgebildet ist, dass es an einer Schiene befestigbar ist.
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Cited By (1)

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