DE19782170B3 - Zeitschalter - Google Patents

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Abstract

Zeitschalter, speziell zur Steuerung einer Straßenbeleuchtung, enthaltend einen Empfänger (10) zum drahtlosen Empfang von Zeitsignalen, einen Zeit-Dekodierer (30) zum Dekodieren der empfangenen Zeitsignale, Schaltmittel (40) zum Einschalten und Ausschalten einer Last nach Maßgabe empfangener Zeitsignale und Mittel (50) zum Zuführen von Strom aus dem öffentlichen Stromnetz, mit dem Empfänger verbundene Mittel (20) zur automatischen Zeiteinstellung anhand des empfangenen Zeitsignals, bei welchen der Zeitschalter nach einer Zeitspanne ohne Strom automatisch zeiteingestellt wird, und das öffentliche Stromnetz die einzige Stromquelle für den Zeitschalter ist, gekennzeichnet durch einen Kondensator (C12), der zwischen der Schutzerde des öffentlichen Stromnetzes und einem Stabilisator (IC2) zur Stabilisierung der Versorgungsspannung für die elektronischen Schaltungen in dem Zeitschalter liegt, und einen Widerstand (R12), der zwischen der neutralen Spannung des öffentlichen Stromnetzes und einem Eingang eines Gleichrichters (RECT) liegt, welcher mit einem Eingang des Stabilisators (IC2) zum Gleichrichten der Spannung des öffentlichen Stromnetzes verbunden ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Zeitschalter und betrifft spezieller einen Zeitschalter, wie er im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
  • HINTERGRUND
  • Die Straßenbeleuchtungsnetze in heutigen Stadtgebieten sind während der letzten 70 Jahre sukzessive erweitert worden. Elektrische Energie war preisgünstig und das Niveau der Beleuchtung war sehr hoch, selbst an Stellen mit geringer Verkehrsbelastung in der Nacht. Zu der Zeit der Ausdehnung wurden die Verbindungen zu dem nächsten geeigneten Anschlußkasten hergestellt, ohne viel Rücksicht auf die Tatsache, daß gewisse Beleuchtungen nicht während der gesamten Nacht benötigt werden könnten.
  • Jedoch haben sich Forderungen nach Energieersparnis in letzter Zeit verstärkt. Weiterhin wurden die Umweltauflagen hinsichtlich der Verwendung von umweltgeführdenden Materialien wie Quecksilber, das in den Lampen für Straßenbeleuchtung verwendet wird, strenger.
  • Das Problem, einfach und billig gewisse Staßenleuchten auszuwählen, für welche das Licht zeitig am Abend, wenn Leute auf den Straßen sind, eingeschaltet wird und die danach bei Nacht ausgeschaltet werden, ist schwer zu lösen.
  • Die britsche Patentanmeldung GB-A-2 143 966 (Day) offenbart ein elektronisches Gerät zum An- und Abschalten z. B. von Straßenbeleuchtung zu vorgegebenen Zeiten. Die Schaltzeiten sind in einem elektronischen Speicher gespeichert. Das Gerät wird vom Wechselstromnetz über eine Stromversorgung gespeist.
  • Die europäische Patentveröffentlichung EP-A2-0 424 772 (Diehl) offenbart ein System zur fernsynchronisierten Zeitgabe unter Verwendung drahtloser Übertragung von Korrektursignalen.
  • Die europäische Patentveröffentlichung EP-A2-0 062 218 (Siemens) offenbart ein System zur zeitrichtigen Steuerung von Vorrichtungen. Empfangene Signale werden über ein konventionelles elektrisches Netzwerk übertragen.
  • Aus der EP 0394 654 A2 ist eine gegen Spannungsausfall im Versorgungsnetz resistente Schaltuhr bekannt. Die Druckschrift offenbart, dass die Schaltuhr während der Zeitspanne eines ausgefallenen Netzes nicht betrieben werden kann. Die Schaltuhr wird daher mit einem gegen Netzausfall resistenten Speicher für die Schaltzeitpunkte und zusammen mit einer Funkuhr betrieben, welche bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes den aktuellen Zeitpunkt bestimmt und den Steuerungszustand der Schaltuhr danach korrigiert.
  • Ein Problem, das allen diesen bekannten Vorrichtungen gemeinsam ist, liegt in dem konstanten Erfordernis irgendeiner Form von Stromversorgung. Das führt zu komplizierteren und kostspieligen Geräten. Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß die neutrale Spannung infolge von Störungen und einer asymmetrischen Last im Netzwerk eine Potentialdifferenz gegen null haben kann. Das kann einer veränderten Funktion des Zeitschalters führen und sogar dazu, daß der Zeitschalter nicht mehr funktioniert.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zeitschalter zu schaffen, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Dabei ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung, Störungen der Spannung des öffentlichen Stromnetzes zu vermindern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorerwähnte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man eine Filterfunktion durch die Verwendung der Schutzerde erreichen kann, deren Potential fast null Volt ist. Es wurde dann gefunden, daß der mit der Schutzerde verbundene Kondensator C12 zusammen mit dem zwischen der neutralen Spannung des Netzes und einem Eingang des Gleichrichters RECT liegenden Widerstand R12 die als elektronische Versorgungsspannung benutzte resultierende Spannung stabilisiert.
  • Nach der Erfindung ist somit ein Zeitschalter, speziell zur Steuerung von Straßenbeleuchtung, enthaltend einen Empfänger zum drahtlosen Empfang von Zeitsignalen, einen Zeitdekoder zum Dekodieren von empfangenen Zeitsignalen und Schaltmittel zum Einschalten und Ausschalten einer Last nach Maßgabe empfangener Teitsignale dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter seine Stromversorgung ausschließlich über das öffentliche Stromnetz erhält.
  • Da keine besondere Spannungsquelle erforderlich ist, wird ein Zeitschalter erhalten, der billiger und zuverlässiger ist als bekannte Zeitschalter. Nach dem Einbau benötigt der Zeitschalter während seiner Lebensdauer keine weitere Aufmerksamkeit. Die Lebensdauer eine Lampe bei einer Straßenbeleuchtung, die auf diese Weise gesteuert ist, wird gegenüber der einer in konventionell gesteuerten Lampe verdoppelt.
  • Ein Kondensator und ein Widerstand sind in solcher Weise angeordnet, daß die Spannung des öffentlichen Stromnetzes gefiltert wird, um Störungen zu vermindern.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nun an einem Beispiel und mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 einen in dem Zeitschalter enthaltenen Zeitsignalempfänger zeigt und
  • 2 einen Prozessorteil zeigt, der in dem Zeitschalter enthalten ist.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben. Diese ist geeignet zur Steuerung einer Straßenbeleuchtung.
  • Ein Blockschaltbild eines Zeitsignalempfänger 10 ist in seiner Gesamtheit in 1 gezeigt. Der Hauptteil des Empfängers ist eine speziell angepaßte AM-Emfängerschaltung IC1, beispielsweise vom Typ u 4224, und periphere Bauteile wie Widerstände R1, R2, Kondensatoren C1–C8, ein Transistor T1 und eine Diode D1 und eine Zener-Diode Z1. Die Frequenz der Empfängerschaltung wird von zwei Kristallen X3, X4 gesteuert.
  • Wegen der Empfangsbedingungen wird der Empfänger 10 auf der Spitze eines zu steuernden Lampenpfahls angeordnet und kann mit der übrigen Ausrüstung über eine abgeschirmtes Leitungspaar kommunizieren, das mit einem Anschluß K1 verbunden ist. Der Anschluß K1 hat drei Verbindungspunkte: Abschirmung 1, Versorgungsspannung 2, in diesem Fall 5 V, und Signal 3.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführung ist der Empfänger in der Lage, kodierte Langwellen-Zeitsignale zu empfangen, die von Sendern in einigen Ländern gesendet werden. Die bevorzugte Ausführung verwendet Signale mit 77,5 kHz. Das detektierte Radiosignal wird über einen Transistor T1 und das abgeschirmte Kabel zu dem Prozessorteil durchgeleitet, von welchem ein Blockschaltbild in 2 dargestellt ist.
  • Der in 2 dargestellte Prozessorteil enthält vier Hauptteile, die jeweils mit gestrichelten Linien umschlossen sind: einen Signalindikator 20, einen Zeitdekoder 30, einen elektronischen Schalter 40 und eine Stromversorgung 50.
  • Der Signalindikator 20 enthält einen Anschluß K2, auf welchen das in dem Empfänger 10 empfangene Signal durch das abgeschirmte Kabel durchgeleitet wird. Er enthält auch eine Leuchtdiode D1, deren Anode mit der elektronischen Spannung +5 V Eber einen Widerstand R4 verbunden ist, und deren Kathode mit der Signalleitung, d. h. der Verbindung 2 des Anschlusses K2, verbunden ist. Auf diese Weise leuchtet die Leuchtdiode D1 synchron mit den empfangenen und demodulierten Zeitsignalimpulsen auf. Mittels dieser Blitze kann die Empfangsqualität bestimmt und der Zeitcode manuell interpretiert werden. Diese Funktion ist sehr wichtig während des Einbaus zur Verifikation der richtigen Funktion des Empfängers.
  • Der Zeitdekodierer 30 enthält einen Mikroprozessor IC1-A, der mit dem Signalindikator 20 über einen Interrupt-Eingang INT1 und der die Zeitsignalimpulse über diesen Eingang erhält. Das empfangene Zeitsignal wird mit vorgegebenen Zeiten für Einschalten und Ausschalten in dem Mikroprozessor verglichen. Diese Zeiten können mittels externer Schaltdrähte START, STOP. Bei der Dekodierung des Zeitsignals werden an sich bekannte Algorithmen zur Erhöhung der Sicherheit benutzt.
  • Der Prozessor erzeugt an Ausgang PO-2 ein zeitsignalabhängiges Steuersignal auf einen mit dem Mikroprozessor verbundenen elektronischen Schalter 40. Die Funktion dieses Schalters ist es den zu steuernden Strom zu steuern, d. h. anzuschalten oder abzuschalten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Strom ein Beleuchtungsstrom, der in einer Lampe o. dergl. fließt.
  • Das Steuersignal des Ausganges des Zeitdekodierers 30 wird mittels einer Leuchtdiode D2 sichtbar gemacht, die mit dem Ausgang verbunden ist. Auf diese Weise kann der Synchronisations-Prozess studiert werden, was beim Einbau und der Wartung des Geräts ausgenutzt werden kann.
  • Wenn ein akzeptiertes Signal empfangen und gesetzt worden ist, geht die Steuerung auf eine innere, kristallgesteuerte Taktgeberfunktion über, die von einem mit dem Prozessor verbundenen Kristall X1 geliefert wird, und von dannan ist die Einheit vollständig unempfindlich gegen Unterbrechungen im Zeitsignal.
  • Der Zeitdekodierer 30 ist mit dem elektronischen Schalter 40 über einen am Eingang vorgesehenen, netzisolierenden Optokoppler IC3 verbunden, und dieser Optokoppler hat einen Ausgang mit einem Triac IC4. Dieser liegt zwischen den Klemmen 1 und 2 eines Anschlusses K3, und diese Klemmen liefern die Phasenspannung der Versorgungsspannung und führen zu der zu steuernden Lampe. Die Klemmen 3 und 4 des Anschlusses K3 sind der Neutralpunkt der Versorgungsspannung bzw. die Schutzerde.
  • Die Stromversorgung 50 wird auf die einfachst-mögliche Weise mit einer kapazitiven Spannungsteilung vom Netz in den Anschluß K3 erhalten. Die Netzspannung wird in einem Gleichrichter RECT gleichgerichtet, wonach sie einem Spannungsstabilisator IC2 zugeführt wird, der, zusammen mit peripheren Schaltungen, eine elektronische Spannung von +5 V liefert.
  • Es ist bekannt, daß die neutrale Spannung infolge von Störungen und einer asymmetrischen Last im Netzwerk eine Potentialdifferenz gegen null haben kann. Das kann einer veränderten Funktion des Zeitschalters führen und sogar dazu, daß der Zeitschalter nicht mehr funktioniert. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man eine Filterfunktion durch die Verwendung der Schutzerde erreichen kann, deren Potential fast null Volt ist. Es wurde dann gefunden, daß der mit der Schutzerde verbundene Kondensator C12 zusammen mit dem zwischen der neutralen Spannung des Netzes und einem Eingang des Gleichrichters RECT liegenden Widerstand R12 die als elektronische Versorgungsspannung benutzte resultierende Spannung stabilisiert. Geeignete Werte sind 22 nF für den Kondensator (C12) und 1 Kiloohm für den Widerstand (R12).
  • Während des Tages, wenn die Straßenbeleuchtung abgeschaltet ist, hat der erfindungsgemäße Zeitschalter keine Stromversorgung, weil die Netzspannung zu dem Anschluß K3 unterbrochen ist. Wenn aus irgendeinem Grunde eine Beleuchtung während des Tages angeschaltet wird, beispielsweise bei einer Funktionsüberprüfung oder bei der Wartung, wird die von dem erfindungsgemäßen Zeitschalter gesteurerte Beleuchtung auch eingeschaltet, wenn die voreingestellten Einschalt- und Ausschaltzeiten so eingestellt sind.
  • Wenn aus irgendeinem Grund kein Zeitsignal erhalten wird, wird die Beleuchtung nach der Erfindung in der traditionellen weise eingeschaltet und ausgeschaltet.
  • Es wurde eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Zeitschalters beschrieben. Der Fachmann erkennt, daß dieses innerhalb des Umfangs der Ansprüche verändert werden kann, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. Beispielsweise können andere Frequenzen als die oben Erwähnte für ein Zeitsignal verwendet werden. Weiterhin können die Start- und Stop-Zeiten alternativ durch Programmieren elektronischer Speicher gesteuert werden. Andere Objekte als Straßenbeleuchtungen können gesteuert werden

Claims (2)

  1. Zeitschalter, speziell zur Steuerung einer Straßenbeleuchtung, enthaltend einen Empfänger (10) zum drahtlosen Empfang von Zeitsignalen, einen Zeit-Dekodierer (30) zum Dekodieren der empfangenen Zeitsignale, Schaltmittel (40) zum Einschalten und Ausschalten einer Last nach Maßgabe empfangener Zeitsignale und Mittel (50) zum Zuführen von Strom aus dem öffentlichen Stromnetz, mit dem Empfänger verbundene Mittel (20) zur automatischen Zeiteinstellung anhand des empfangenen Zeitsignals, bei welchen der Zeitschalter nach einer Zeitspanne ohne Strom automatisch zeiteingestellt wird, und das öffentliche Stromnetz die einzige Stromquelle für den Zeitschalter ist, gekennzeichnet durch einen Kondensator (C12), der zwischen der Schutzerde des öffentlichen Stromnetzes und einem Stabilisator (IC2) zur Stabilisierung der Versorgungsspannung für die elektronischen Schaltungen in dem Zeitschalter liegt, und einen Widerstand (R12), der zwischen der neutralen Spannung des öffentlichen Stromnetzes und einem Eingang eines Gleichrichters (RECT) liegt, welcher mit einem Eingang des Stabilisators (IC2) zum Gleichrichten der Spannung des öffentlichen Stromnetzes verbunden ist.
  2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C12) den Wert 22 nF und der Widerstand den Wert 1 Kiloohm besitzt.
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