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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Installationsgerät mit einer universellen Schalteinheit, mindestens einer Wippensowie herstellerspezifischen Bedieneinheit und einer vertikal zur Basisplatte geführten Wippeneinheit.
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Stand der Technik
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Elektrische Installationsgeräte für die Unterputzmontage als Schalter, Taster und Dimmer sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Im einfachsten Fall weisen solche elektrischen Installationsgeräte einen elektrischen Kontakt, eine Wippeneinheit und eine mit der Wippeneinheit verbundene spezifische Bedieneinheit auf (herkömmliches Installationsgerät). Durch die Bedieneinheit kann der elektrische Kontakt direkt geschaltet werden, der Stromkreis des angeschlossenen Verbrauchers wird somit unterbrochen oder geschlossen. Hierzu wird beispielsweise auf die Druckschriften
DE 28 43 891 C2 und
DE 42 42 962 C2 verwiesen.
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Weitere Varianten weisen keine direkte mechanische Verbindung zwischen der Bedieneinheit und dem elektrischen Kontakt auf, der elektrische Kontakt wird indirekt geschaltet. In
DE 10 2018 132 291 A1 und
DE 10 2019 110 845 A1 wird diese indirekte Schaltung durch Nutzung eines Koppelelements bzw. eines Mikroschalters beschrieben.
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Eine Ausführung des vertikal auf oder unter der Basisplatte geführten Elements in einer Schnappeinrichtung wird in
DE 10 2019 110 845 A1 gezeigt. Diese Einrichtung wird dafür genutzt, um die Schaltwippe in einer der beiden Ausgangspositionen zu forcieren.
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Eine Ausführungsform herkömmlicher Installationsgeräte sieht . ein Leuchtmittel vor, welches die Bedieneinheit beleuchtet um dem Nutzer Auskunft über den momentanen Schaltstatus, die räumliche Positionierung des Schalters bei Dunkelheit oder ähnlichem gibt. Die Druckschrift
DE 23 29 793 C2 beschreibt eine solche Ausführungsform.
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Aus den Druckschriften
DE 10 2010 047 870 B4 und
DE 10 2016 100 502 B3 ist bekannt, verschiedene herstellerspezifische Bedieneinheiten und Rahmeneinheiten zu nutzen, wobei ein aus Halterahmen und Übertragungselement bestehendes Adaptermodul als mechanische Schnittstelle zwischen Bedieneinheit und Schalteinheit dient.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten herkömmlichen Installationsgeräte haben den Nachteil, dass nur spezifisch ausgeführte Bedienelemente eines Herstellers genutzt werden können, häufig werden die spezifischen Bedienelemente nur in einer Baureihe verwendet. Die spezifische Bedieneinheit stellt besonders in Privathäusern sowie Büros ein prägendes Designelement dar, wobei neben der Optik auch die Haptik und Akustik während einer Betätigung der Bedieneinheit von Bedeutung ist. Der Nutzer ist für mehrere Installationsgeräte mit einheitlicher Bedieneinheit somit an einen Hersteller oder an eine Baureihe gebunden. Nachteilig ist dabei, dass ein Hersteller die verfügbaren Ausführungsformen (Dimmer, Beleuchtung des Bedienelements, Smart-Home Integration, etc.) und den Preis der Installationsgeräte vorgibt. Insbesondere bei Installationsgeräten mit Smart-Home Integration unterstützen viele Hersteller nur ein Smart-Home Protokoll oder bieten keine Lösung an.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte alternative Lösung ist mit mehreren spezifischen Bedienelementen unterschiedlicher Hersteller nutzbar und bietet eine Lösung für obenstehenden Nachteil der Hersteller-/ Baureihenbindung. Das bei dieser Lösung beschriebene Adaptermodul sowie der elektrische Schalter weisen den Nachteil auf, dass haptische, optische und . akustische Ausprägungen, die durch eine Bewegung des spezifischen Bedienelements resultieren (Schalteigenschaften), nur unzureichend ausgelegt werden können. Zu den Schalteigenschaften zählen der für die Bewegung des Bedienelements (Schaltvorgang) aufzuwendende Druck bzw. die Änderung des Drucks über die Dauer des Schaltvorgangs (Schaltdruck bzw. -verlauf), die für den Schaltvorgang notwendige Positionsänderung der Bedieneinheit (Schaltweg), der Ausgangszustand der Bedieneinheit oder die resultierende Haptik (Schalthaptik) bzw. das resultierende Geräusch eines Schaltvorgangs (Schaltakustik). Nutzer sind eine bestimmte Auslegung der Eigenschaften von herkömmlichen Installationsgeräten gewöhnt und verbinden häufig ein Wertigkeitsgefühl mit diesen. Ebenfalls werden bei einem nur teilweisen Austausch von herkömmlichen Installationsgeräten durch alternative Installationsgeräte unterschiedliche Auslegungen der Schalteigenschaften in einer Installation genutzt, welche zu einer unschönen Installation führen.
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Die bisher durch den Stand der Technik aufgezeigten mechanischen Führungen des Wippenelements weisen den Nachteil auf, dass die geführte Komponente für den mechanischen Schaltvorgang und die haptische Rückmeldung durch eine Führungskomponente, die auf oder unter der Basisplatte liegt, geführt werden muss. Hierdurch nehmen diese Komponenten Platz für die unter der Basisplatte liegende Elektronik weg und die Tiefe des elektronischen Installationsgeräts wird vergrößert.
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Ferner zeigt der Stand der Technik keine Möglichkeit zur Nutzung und Beleuchtung unterschiedlicher herstellerspezifischer Bedieneinheiten durch die Schalteinheit auf. Eine Spannungs-, Strom-, und/oder Leistungsmessung durch ein solches elektrisches Installationsgerät wird nicht beschrieben.
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Aufgabe
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Installationsgerät für die Nutzung herstellerspezifischer Bedieneinheiten unter Beibehaltung der Schalteigenschaften bereitzustellen.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Der Erfinder hat erkannt, dass es eine alternative Möglichkeit gibt die Schaltbewegung der herstellerspezifischen Bedieneinheit über einen Übertragungsmechanismus zu Übertragen und die Nachteile des Stands der Technik zu umgehen.
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Die Erfindung beschreibt daher die Möglichkeit der Schaltbewegungsübertragung über eine Wippeneinheit, die von einer Führungskomponente geführt wird. Das Zusammenspiel der Führungskomponente und der geführten Komponente ermöglicht die Auslegung der Schalteigenschaften, wie den Schaltdruck, Schaltweg, Ausgangszustand der Bedieneinheit, die resultierende Schalthaptik oder das resultierende Schaltgeräusch eines Schaltvorgangs. Mit dieser Komponente kann somit eine Auslegung der Schalteigenschaften erzeugt werden, die der herkömmlicher Installationsgeräte nahekommt oder gleicht. Die Führungskomponente entlastet zudem den elektrischen Schalter mechanisch, da die Führungskomponente und nicht der elektrische Schalter den Endpositions-Anschlag für die Wippeneinheit darstellen kann.
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Durch eine annähernd parallele Ausrichtung der geführten Komponente im Bezug auf die Basisplatte ist es möglich, dass die Führungskomponente über der Basisplatte, am Rand der Schaltereinheit positioniert werden kann. Hierdurch nehmen diese Komponenten keinen Platz für die unter der Basisplatte liegende Elektronik weg und die Tiefe des elektronischen Installationsgeräts kann verringert werden.
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Mittels Integration von mindestens einem Leuchtmittel in der Schalteinheit sowie Aussparungen in der Basisplatte und der Wippeneinheit wird eine Beleuchtung der herstellerspezifischen Bedieneinheit durch die Erfindung ermöglicht. Das mindestens eine Leuchtmittel und die Aussparungen werden hierbei so angeordnet, dass der für die Beleuchtung ausgelegte Bereich der Bedieneinheit bestmöglich beleuchtet wird. Eine Abdeckung der Aussparung durch ein zumindest teilweise transparentes oder transluzentes Element ist ebenfalls angedacht.
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Eine Messung der Eingangs- und/oder Lastausgangsspannung der Schalteinheit wird vorzugsweise über einen einem Spannungsteiler nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer (ADC) gemessen. Die Messung der Stromstärke der Last und/oder der Steuereinheit selbst wird vorzugsweise durch einen Hall-Sensor oder eine Spannungsmessung über einen Shunt-Widerstand mit nachgeschalteten ADC ermöglicht. Die Leistung kann durch den gemessenen Strom und einen gemessenen, festgelegten oder vom Nutzer bestimmten Spannungswert bestimmt werden.
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Die Schalteinheit ist eine universelle Komponente des elektrischen Installationsgerätes und kann ohne Anpassung mit unterschiedlichen herstellerspezifischen Bedien- und Rahmeneinheiten genutzt werden. Sie ist zuständig für die Schalt- und/oder Dimm-Funktion bei Geräten mit Lastausgang sowie für die Datenkommunikation bei ferngesteuerten Geräten. Eine oder mehrere Sensorkomponenten ermöglichen die Positionserkennung der Wippeneinheit und sind vorzugsweise als elektrische Schalter oder magnetsensitive Sensoren ausgeführt.
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Die Wippeneinheit liegt in verschiedenen Ausführungsformen vor, wird auf die jeweilige herstellerspezifische Bedieneinheit ausgelegt und kann austauschbar auf die Schaltereinheit beweglich gelagert werden. Die herstellerspezifische Bedieneinheit kann auf die Wippeneinheit montiert werden. Bei einer Bewegung der herstellerspezifischen Bedieneinheit wird somit ebenfalls die Wippeneinheit bewegt. Die Wippeneinheit umfasst mindestens eine Aktorkomponente, die die von der Schalteinheit ausgeführte Positionserkennung ermöglicht.
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Die Bedieneinheit ist eine Komponente, die im Regelfall von jedem Hersteller einer solchen Bedieneinheit unterschiedlich ausgeführt wird (herstellerspezifisch). Die Bedieneinheit kann in verschiedenen Varianten vorliegen, wobei die bekannteste eine Schaltwippe ist.
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Die Rahmenhaltereinheit ist eine optionale Komponente, wird auf die jeweilige herstellerspezifische Rahmeneinheit ausgelegt und kann auf der Schalteinheit so fixiert werden, dass die Rahmeneinheit zwischen Rahmenhaltereinheit und Schalteinheit positioniert und hierdurch befestigt werden kann.
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Die Rahmeneinheit ist eine optionale Komponente, die im Regelfall von jedem Hersteller einer solchen Rahmeneinheit unterschiedlich (herstellerspezifisch) ausgeführt wird. Die Rahmeneinheit ist eine wichtige optische Komponente. Ein Teil der mechanischen Belastung, die zum Beispiel bei einem Schaltvorgang auf die Bedieneinheit ausgeübt wird, kann je nach Ausführungsform über die Rahmenhaltereinheit auf die Schalteinheit übertragen werden. Die beweglich gelagerte Wippeneinheit wird mechanisch entlastet.
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Das elektrische Installationsgerät kann mit oder ohne Lastausgang ausgeführt werden, wobei die Ausführung ohne Lastausgang bei einem Schaltvorgang die Datenübertragung an ein angeschlossenes Netzwerk ausführt, ohne ein elektrisches Schalten oder Dimmen einer Last zu tätigen. Ein Gerät mit Lastausgang kann mit oder ohne Datenübertragungsfunktion ausgeführt werden. Die Datenübertragungsfunktion ermöglicht die Kommunikation des elektrischen Installationsgeräts mit mindestens einem weiteren beliebigen Gerät. Die Kommunikation kann uni- oder bidirektional erfolgen.
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Bei einer mindestens zweigeteilten Wippeneinheit verhindert ein mechanischer Verriegelungsmechanismus, dass die zwei oder mehr ansonsten unabhängig voneinander beweglichen Wippeneinheiten in zumindest eine Position gebracht werden. Dies kann zum Beispiel eine gleichzeitige Aktivierung beider Wippeneinheiten eines Jalousie-Schaltmoduls unterbinden und eine funktional unlogische Stellung vermeiden. Ein elektrischer oder softwareseitiger Mechanismus wird ebenfalls in Betracht gezogen und kann ergänzend oder ersetzend implementiert werden.
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Ein Schaltvorgang beginnt mit der mechanischen Bewegung der Wippeneinheit oder durch mechanische Bewegung der Bedieneinheit, welche die Bewegung an die Wippeneinheit weitergibt. Die Bewegung der Wippeneinheit folgt den durch die bewegliche Lagerung auf der Schalteinheit vorgegebenen Ablauf, wobei die Sensorkomponente der Schalteinheit die Positionsänderung der Wippeneinheit durch dessen Aktorkomponente erkennt. Der Schaltvorgang ist bei herkömmlichen Installationsgeräten mit spezifischen haptischen, optischen sowie akustischen Schalteigenschaften verbunden, die durch das direkte oder indirekte mechanische Schalten von elektrischen Kontakten entstehen und dem Nutzer ein spezifisches haptisches, optisches und akustisches Feedback geben. Solche Schalteigenschaften können mittels der Führungskomponente der Steuereinheit in Verbindung mit einer Führung der Wippeneinheit auch ohne mechanisches Schalten von elektrischen Kontakten unter Erzeugen eines solchen Feedbacks nachgebildet werden.
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Eine Ausführungsform des elektrischen Installationsgeräts sieht vor, dass zwei Führungskomponenten als gebogene Metalleinsätze vorliegen. Diese führen jeweils eine in der Wippeneinheit befestigte Federhülse. Durch die Form der Metalleinsätze werden die Schalteigenschaften ausgelegt. Ebenfalls liegt in dieser Ausführungsform eine Rahmeneinheit und eine Rahmenhaltereinheit vor, wobei die Rahmenhaltereinheit durch zwei Halteklips auf die Schalteinheit gesteckt werden kann. Die Rahmeneinheit kann durch die Positionierung zwischen Schalteinheit und Rahmenhaltereinheit fixiert werden. Da sich die Auslegungen der Schalteigenschaften von herkömmlichen Installationsgeräten untereinander stark ähneln, kann durch die hier beschriebene Ausführungsform ein breites Spektrum dieser nachgebildet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.
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Es zeigen im Einzelnen:
- 1: eine Übersicht über die Einheiten eines Installationsgerätes,
- 2: eine Detailansicht der Schalteinheit mit dessen Komponenten gemäß 1,
- 3: eine Querschnittsansicht der Schalteinheit mit dessen Komponenten gemäß 1/2,
- 4: eine Detailansicht der Wippeneinheit mit dessen Komponenten gemäß 1,
- 5: eine Darstellung der Schalteigenschaften eines Installationsgeräts im Ausgangszustand,
- 6: eine Darstellung der Schalteigenschaften eines Installationsgeräts während eines Schaltvorgangs.
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Die 1 zeigt die einzelnen Bestandteile des elektrischen Installationsgeräts in einer Explosionsansicht. Zu den Bestandteilen gehört die Schalteinheit (2), die Rahmenhaltereinheit (4) und die Wippeneinheit (3). Ebenfalls werden die beiden herstellerspezifischen Komponenten abgebildet: Bedieneinheit (5) und Rahmeneinheit (6).
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Die Führungskomponente (2.1) der Schalteinheit (2) besteht in der hier beispielhaft gezeigten Ausführungsform aus gebogenen Metalleinsätzen, siehe auch 2 und 3. Für ungeteilte Wippeneinheiten (3) werden die beiden mittleren Metalleinsätze, bei einer zweigeteilten Wippeneinheit die äußeren Metalleinsätze, für die Führung der Federeinheiten (3.2) genutzt. Durch die hier dargestellte bewegliche Lagerung der Wippeneinheit (3) mittels Wippenhalterung (2.3) wird eine Drehbewegung der Wippeneinheit (3) auf einer Achse ermöglicht. Das Gegenstück zur Wippenhalterung (2.3) ist die Wippenaufhängung (3.3) der Wippeneinheit (3), siehe auch 4. Für die Übertragung der Schaltinformation dienen die Aktorkomponenten (3.1), welche in dieser Ausführung als vier kleine Füße der Wippeneinheit (3) ausgeführt sind. Die Aktorkomponenten (3.1) dringen ein oder verlassen bei einem Schaltvorgang die Durchgangslöcher (2.2.2) der Schalteinheit (2) und aktivieren bzw. deaktivieren den elektrischen Schalter (2.2.1), welche unter einem dieser Durchgangslöcher (2.2.2) platziert ist und in diesen hineinragt.
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Der durch die Führungskomponente der beispielhaften Ausführungsform bestimmte Ausgangszustand sowie Schaltdruck wird in 5 und 6 anhand beispielhafter Zustände des elektrischen Installationsgeräts (1) dargestellt. Die Ausgangszustände werden durch die energetisch günstigste Positionierung der Federhülsen (3.2) in Kombination mit den Metalleinsätzen bestimmt. Diese Position liegt in dieser Ausführungsform vor, wenn die verlängerte Gerade entlang der Wippeneinheitsunterkante (3.4) die Gerade entlang der Basisplatte (2.4) in einem größtmöglichen Winkel schneidet. Der Schaltdruck und -verlauf wird durch die Biegung des Metalleinsatzes (2.1) in Kombination mit den Federhülsen (3.2) bestimmt, der instantane Schaltdruck ist in den Ausgangszuständen am geringsten. Der maximale Schaltdruck liegt vor, wenn die verlängerte Gerade entlang der Wippeneinheitsunterkante (3.4) parallel zur Geraden entlang der Basisplatte (2.4) vorliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrisches Installationsgerät
- 2
- Universelle Schalteinheit
- 2.1
- Führungskomponente
- 2.2
- Sensorkomponente
- 2.2.1
- Elektrischer Schalter
- 2.2.2
- Durchgangslöcher
- 2.3
- Wippenhalterung
- 2.4
- Basisplatte
- 3
- Wippeneinheit
- 3.1
- Aktorkomponente
- 3.2
- Geführte Komponente
- 3.3
- Aufhängung
- 3.4
- Wippeneinheitsunterkante
- 4
- Rahmenhaltereinheit
- 5
- Herstellerspezifische Bedieneinheit
- 6
- Herstellerspezifische Rahmeneinheit
