DE19805160A1 - Electronic circuit for maintaining electrical equipment ready using a capacitor - Google Patents

Electronic circuit for maintaining electrical equipment ready using a capacitor

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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

The circuit stores the energy required for switch-on in a capacitor (1) during standby mode. The capacitor is charged up again after switch-on and acts as a storage device after switch-off, which isolates the equipment from the mains (6). Switch-on and off are caused by a signal from a contactless remote controller (7) reaching a receiver (2) which controls the switching processes. An Independent claim is also included for an arrangement for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Die Bereitschaftshaltung (Standby) von fernbedienbaren elektrischen Geräten, geschieht beim aktuellen Stand der Technik über einen Transformator, der ständig mit dem Netz verbunden ist und somit ständig Energie verbraucht. Erst wenn von der Fernbedienung ein Signal zum Einschalten des Gerätes ausgeht, wird die Leistung des Transformators zum Schalten eines Relais o. ä. wirklich genutzt. Dieses Relais verbindet dann das einzuschaltende Gerät komplett mit der Netzspannung. An einigen Geräten befindet sich, um den Standby-Betrieb zu vermeiden, ein Schalter, mit dem sich das Gerät komplett von der Netzspannung trennen läßt.The standby of remote-controlled electrical devices happens at current state of the art via a transformer that is constantly connected to the network is and therefore constantly uses energy. Only when the remote control sends a signal to Turns on the device goes out, the power of the transformer for switching a Relay or similar really used. This relay then completely connects the device to be switched on with the mains voltage. On some devices is to standby mode avoid a switch that can be used to completely disconnect the device from the mains voltage.

Durch den Betrieb von Standby-Schaltungen wird sehr viel Energie verschwendet. Mehreren aktuellen Studien zufolge werden in Deutschland jährlich 20 Milliarden kWh elektrische Energie von Standby-Schaltungen verbraucht. Allein 9 Milliarden kWh werden dabei jedes Jahr von Standby-Schaltungen von Fernsehern, Videorecordern und Audioanlagen verbraucht, Geräten also, die mit Infrarotfernbedienungen ein- und ausgeschaltet werden können.A lot of energy is wasted by operating standby circuits. Several According to current studies, 20 billion kWh of electricity are generated in Germany every year Energy consumed by standby circuits. Each alone 9 billion kWh Year of standby circuits of televisions, VCRs and audio equipment consumed, Devices that can be switched on and off with infrared remote controls.

Außerdem sind die Netzteile von solchen Geräten durch den Dauerbetrieb im Standby-Modus sehr anfällig für Defekte und müssen haufig ausgetauscht werden.In addition, the power supplies of such devices are in standby mode due to the continuous operation very susceptible to defects and have to be replaced frequently.

Die oben beschriebene Lösung des Problems durch einen Schalter am Gerät hat den Nachteil, daß viele Nutzer zu bequem sind, das Gerät mit dem Schalter komplett auszuschalten, da es sich dann nicht mehr mit der Fernbedienung einschalten läßt. Es muß erst wieder direkt am Gerät eingeschaltet werden.The solution to the problem described above using a switch on the device has the disadvantage that that many users are too comfortable to switch the device off completely because it can then no longer be switched on with the remote control. It has to be right on Device.

Um aber Energie in größerem Maßstab sparen zu können, muß dieser Bequemlichkeit nachgekommen werden. Die Aufgabe der Erfindung ist also eine Minimierung der Energie, die beim Standby-Betrieb eines Gerätes verbraucht wird, trotzdem aber sowohl das Aus- als auch das Einschalten des Gerätes allein mit der Intrarotfernbedienung möglich zu machen.But in order to save energy on a larger scale, this must be convenient be complied with. The object of the invention is therefore to minimize energy, which is consumed when a device is in standby mode, but still switches off and on also make it possible to switch on the device with the infrared remote control alone.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device with the features of claim 1.

Die mögliche Energieeinsparung durch meine Erfindung liegt bei 5 bis 7 TWh jährlich. Damit könnte ein ganzes Kraftwerk komplett stillgelegt werden und es würden pro Jahr 5 Millionen t CO2 weniger emittiert. Das entspricht 0,5% des jährlichen Ausstoßes an CO2 in Deutschland und wäre so ein kleiner Beitrag zum Schutz unseres Klimas.The possible energy saving through my invention is 5 to 7 TWh per year. An entire power plant could thus be shut down completely and 5 million t less CO 2 would be emitted each year. This corresponds to 0.5% of the annual CO 2 emissions in Germany and would be a small contribution to protecting our climate.

Bei einem Preis von 30 Pf/kWh ergibt sich außerdem für alle Haushalte eine Reduzierung der Stromkosten um rund 2,5 Milliarden DM im Jahr.At a price of 30 Pf / kWh, there is also a reduction in all households Electricity costs around DM 2.5 billion a year.

Zum zweiten wird das Netzteil des jeweiligen Gerätes stark entlastet, da es nur noch mit dem Netz verbunden ist, wenn das Gerät tatsächlich eingeschaltet ist. Damit wurde sich die Anzahl nötiger Reparaturen an solchen Geräten stark verringern. Secondly, the power supply of the respective device is greatly relieved, since it only works with the Network is connected when the device is actually switched on. So that was the number greatly reduce necessary repairs to such devices.  

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Schaltplänen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the circuit diagrams and are in following described in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 Allgemeines Blockschaltbild der Erfindung. Fig. 1 General block diagram of the invention.

Fig. 2 Gesamtschaltplan eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Fig. 2 overall circuit diagram of an embodiment of the invention.

Bei Standby-Schaltungen von elektrische Geräten muß während das Gerät ausgeschaltet ist jederzeit eine genügend große Energie zur Verfügung stehen, um ein Relais zu schalten, das das Gerät mit dem Netz verbindet. Diese Aufgabe der Energiespeicherung übernimmt der Kondensator 1. Wenn nun von der Fernbedienung 7 das Signal zum Einschalten gesendet wird, registriert dies der Empfänger 2 und schaltet daraufhin einen bistabilen Multivibrator 3 so, daß dieser den Kondensator 1 mit dem Relais 4 verbindet.When electrical devices are switched to standby, sufficient energy must be available at all times to switch a relay that connects the device to the mains while the device is switched off. The capacitor 1 takes on this task of energy storage. If the remote control 7 now sends the signal to turn on, the receiver 2 registers this and then switches a bistable multivibrator 3 so that it connects the capacitor 1 to the relay 4 .

Da dieser bistabile Multivibrator während des Standby-Betriebs nur wenige nA benötigt, um seinen aktuellen Zustand zu speichern, reicht der Energieinhalt des Kondensators 1 theoretisch erst nach mehreren Jahren nicht mehr aus, um das Relais 4 zu schalten. Einen zusätzlichen Energieverbraucher während des Standby-Betriebs stellt jedoch auch der Empfänger der Signale der Fernbedienung 2 dar, so daß sich die maximale Standby-Zeit auf einige Monate verkürzt.Since this bistable multivibrator only needs a few nA to save its current state during standby mode, the energy content of the capacitor 1 is theoretically no longer sufficient to switch the relay 4 after several years. However, the receiver of the signals from the remote control 2 also represents an additional energy consumer during standby operation, so that the maximum standby time is reduced to a few months.

Wird das Relais 4 vom Kondensator 1 geschaltet, so verbindet dieses das einzuschaltende Gerät 4 und damit auch dessen Netzteil 5 mit der Netzspannung. Das Netzteil erzeugt eine für die Digitaltechnik verwendbare Gleichspannung, die in diesem Fall zum einen den Kondensator 1 auflädt und zum anderen den bistabilen Multivibrator 3 mit Spannung versorgt, so daß dieser seinen Zustand beibehält und das Relais 4 weiterhin mit Spannung versorgt. Da es sich nicht um ein bistabiles Relais handelt ist die Spannungsversorgung notwendig, um die Verbindung des Gerätes mit der Netzspannung auch weiterhin zu gewährleisten.If the relay 4 is switched by the capacitor 1 , this connects the device 4 to be switched on and thus also its power supply 5 with the mains voltage. The power supply unit generates a DC voltage that can be used for digital technology, which in this case firstly charges the capacitor 1 and secondly supplies the bistable multivibrator 3 with voltage, so that it maintains its state and the relay 4 continues to be supplied with voltage. Since it is not a bistable relay, the power supply is necessary to ensure that the device continues to be connected to the mains voltage.

Wird nun erneut ein Signal von der Fernbedienung ausgesandt und trifft dieses den Empfänger 2, so schaltet der bistabile Multivibrator 3 zurück in seinen ersten stabilen Zustand und trennt den Kondensator 1 sowie das Netzteil 6 des Gerätes 5 vom Steuereingang des Relais 4. Das Gerät 5 wird zusammen mit dem Netzteil 6 ausgeschaltet.If a signal is again sent by the remote control and it hits receiver 2 , bistable multivibrator 3 switches back to its first stable state and disconnects capacitor 1 and power supply unit 6 of device 5 from the control input of relay 4 . The device 5 is switched off together with the power supply 6 .

In einer nicht dargestellten Ausführung wird ein Gerät 5 ohne Netzteil 6 geschaltet. Hierfür werden zwei bistabile Relais und ein zusätzlicher Gleichspannungstransformator verwendet: Geht ein Signal von der Fernbedienung am Empfänger ein, so schaltet der geladene Kondensator das Gerät sowie den zusätzlichen Transformator mit jeweils einem bistabilen Relais ein. Der Transformator lädt den Kondensator wieder auf. Durch eine ebenfalls nicht dargestellte elektronische Schaltung schaltet der Transformator das Relais, das ihn mit der Netzspannung verbindet, nach dem Aufladen des Kondensators wieder ab. Trifft nun das Signal zum Ausschalten am Empfänger ein, so schaltet der Kondensator zuerst den Transformator wieder ein, der dann das Gerät ausschaltet und den Kondensator wieder auflädt. Ist dieser geladen, schaltet sich der Transformator wieder selbst aus.In an embodiment not shown, a device 5 is switched without a power supply 6 . Two bistable relays and an additional DC voltage transformer are used for this: If a signal comes in from the remote control at the receiver, the charged capacitor switches on the device and the additional transformer, each with a bistable relay. The transformer charges the capacitor again. By means of an electronic circuit, also not shown, the transformer switches off the relay that connects it to the mains voltage after the capacitor has been charged. If the signal to switch off arrives at the receiver, the capacitor first switches the transformer on again, which then switches off the device and recharges the capacitor. If this is charged, the transformer switches itself off again.

In Fig. 2 ist nun ein Schaltungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei der obere Teil die Schaltung zeigt, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes steuert, also den Empfänger und die untere Schaltung die Fernbedienung, also den Sender. Der bistabile Multivibrator 8 ist mit Hilfe des IC 9 mit zwei NAND Gittern (N1 und N2) aufgebaut: Der Kondensator 10 ist ein sogenannter Goldcap mit einer Kapazität von 1 F und einher Spannung von 5,5 V. Für die Fernbedienung wird infrarotes Licht verwendet. Der Infrarotempfänger 11 ist aus zwei Photodioden aufgebaut, die entgegengesetzt gepolt sind, da eine Photodiode bei Beleuchtung nur in eine Richtung leitend wird, am Multivibrator der Strom beim Einschalten jedoch entgegengesetzt dem Strom beim Ausschalten gerichtet ist. In einer nicht dargestellten Ausführung werden anstatt Photodioden Phototransistoren verwendet. Außerdem muß gewährleistet sein, daß der Widerstand der Photodioden nicht schon bei normalem Umgebungslicht so gering ist, daß der Multivibrator bereits ohne IR-Signal von der Fernbedienung umkippt. Er darf aber auch nur so hoch sein, daß er beim Einschalten des Infrarotsenders so weit absinkt, daß die Schaltung umkippt. Um diesen Punkt exakt einstellen zu können, ist ein Potentiometer parallel und eines in Reihe zu den Dioden geschaltet. Dies gewährleistet, daß der Gesamtwiderstand am Eingang des Multivibrators 8 sowohl höher als auch geringer als der Widerstand der Photodioden einstellbar ist.In Fig. 2, a circuit example of the invention is now shown, the upper part showing the circuit that controls the switching on and off of the device to be remotely controlled, that is, the receiver and the lower circuit the remote control, that is, the transmitter. The bistable multivibrator 8 is built using the IC 9 with two NAND grids (N1 and N2): the capacitor 10 is a so-called gold cap with a capacity of 1 F and a voltage of 5.5 V. Infrared light is used for the remote control . The infrared receiver 11 is constructed from two photodiodes, which are polarized in opposite directions, since a photodiode is only conductive in one direction when illuminated, but the current on the multivibrator when switched on is directed in the opposite direction to the current when switched off. In an embodiment not shown, phototransistors are used instead of photodiodes. In addition, it must be ensured that the resistance of the photodiodes is not so low even in normal ambient light that the multivibrator tips over without the IR signal from the remote control. However, it may also only be so high that when the infrared transmitter is switched on it drops so far that the circuit tips over. In order to be able to set this point exactly, a potentiometer is connected in parallel and one in series with the diodes. This ensures that the total resistance at the input of the multivibrator 8 can be set both higher and lower than the resistance of the photodiodes.

Das Relais 11 ist ein elektromechanisches Relais mit einer Steuerspannung von 3 V. In einer nicht dargestellten Ausführung wird ein elektronisches Relais auf Basis eines Triacs mit 1,8 V Steuerspannung verwendet. Das zu schaltende Gerät 13 ist mit einem Netzteil ausgestattet, daß eine Spannung von 5,5 V liefert. Im Schaltbild wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Gleichrichterelektronik am Transformator verzichtet.Relay 11 is an electromechanical relay with a control voltage of 3 V. In an embodiment not shown, an electronic relay based on a triac with 1.8 V control voltage is used. The device 13 to be switched is equipped with a power supply unit that supplies a voltage of 5.5 V. In the circuit diagram, the rectifier electronics on the transformer have been omitted for reasons of clarity.

Für der Fernbedienung wird, um Fehlfunktionen des Empfängers durch das Prellen des Schalters 15 zu vermeiden, ein monostabiler Multivibrator 14 verwendet. Dieser sorgt dafür, daß das von der Fernbedienung ausgesandte Infrarotsignal nicht prellt und eine durch den Kondensator 14.a genau bestimmte Länge hat. Für den monostabilen Multivibrator kommt wieder ein IC mit zwei NAND Gattern (N1 und N2) zum Einsatz. Die Infrarot-LEDs 16 sind vom Typ SFH 484-2 und senden Licht der Wellenlänge 880 nm bei einer maximalen Leistung von 160 mW aus. In der Schaltung werden drei solche LEDs verwendet, damit die am Empfänger ankommende Strahlungsintensität auch bei größerer Entfernung der Fernbedienung noch zum Schalten ausreicht. Die Spannungsversorgung wird durch den 9 V-Block 17 sichergestellt.A monostable multivibrator 14 is used for the remote control in order to avoid malfunctions of the receiver by bouncing the switch 15 . This ensures that the infrared signal emitted by the remote control does not bounce and has a length precisely determined by the capacitor 14 .a. An IC with two NAND gates (N1 and N2) is again used for the monostable multivibrator. The infrared LEDs 16 are of the SFH 484-2 type and emit light of the wavelength 880 nm with a maximum output of 160 mW. Three such LEDs are used in the circuit so that the radiation intensity arriving at the receiver is sufficient to switch even when the remote control is at a greater distance. The voltage supply is ensured by the 9 V block 17 .

In einer nicht dargestellten Ausführung wird das ausgesandte Infrarotsignal codiert, d. h. in Impulsen bestimmter Länge und bestimmten Abstandes ausgesandt. Nur auf Impulse dieser Lange reagiert auch der Empfänger. Der Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegen fremde infrarote Strahlung z. B. von Lampen.In an embodiment not shown, the emitted infrared signal is encoded, i. H. in Pulses of a certain length and a certain distance are emitted. Only on impulses from this The recipient also reacts for a long time. The advantage is insensitivity to strangers infrared radiation e.g. B. of lamps.

In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist der Empfänger so gestaltet, daß er auf die Fernbedienung eines handelsüblichen elektrischen Gerätes eingestellt ist, so daß keine zusätzliche Fernbedienung für das Schalten des Standby-Betriebs nötig ist.In an embodiment, also not shown, the receiver is designed so that it is on the Remote control of a commercial electrical device is set so that none additional remote control is required for switching the standby mode.

In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist die gesamte Erfindung in ein handelsübliches elektrisches Gerät mit Fernbedienung wie z. B. einen Fernseher, Videorecorder oder eine Audioanlage integriert und ersetzt dort die bisher üblichen Standby-Schaltungen.In an embodiment, also not shown, the entire invention is in one commercially available electrical device with remote control such. B. a television, Integrated video recorder or audio system and replaces the usual ones there Standby circuits.

Claims (8)

1. Elektronische Schaltung zur Bereitschaftshaltung (Standby) von elektrischen Geräten, die mit einer Fernbedienung mindestens ein- und ausgeschaltet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Einschaltvorgang des Gerätes nötige Energie während des Standby-Betriebs in einem Kondensator (1) gespeichert wird, der nach dem Einschaltvorgang durch das Netzteil (6) des Gerätes (5), das eine Gleichspannung liefert, wieder aufgeladen wird und somit nach dem Ausschalten, durch welches das Gerät (5) sowie sein Netzteil (6) komplett von der Netzspannung getrennt wird, wieder als Speicher für die Einschaltenergie des Gerätes (5) zur Verfügung steht, wobei der Ein- sowie der Ausschaltvorgang des Gerätes (5) durch das Eintreffen eines Signal von der Fernbedienung (7) auf einem entsprechenden Empfänger (2) in der Schaltung, die das Ein- sowie das Ausschalten des Gerätes (5) steuert, ausgelöst wird, wobei die Fernbedienung (7) nicht durch einen elektrischen Leiter mit dieser Schaltung verbunden ist.1. Electronic circuit for standby (standby) of electrical devices that can be switched on and off at least with a remote control, characterized in that the energy required for switching on the device during standby mode is stored in a capacitor ( 1 ) , which is recharged after switching on by the power supply unit ( 6 ) of the device ( 5 ), which supplies a DC voltage, and thus after switching off, by which the device ( 5 ) and its power supply unit ( 6 ) are completely separated from the mains voltage is again available as a memory for the switch-on energy of the device ( 5 ), the switching on and off of the device ( 5 ) by the arrival of a signal from the remote control ( 7 ) on a corresponding receiver ( 2 ) in the circuit, which controls the switching on and off of the device ( 5 ) is triggered, the remote control ( 7 ) not being operated by an electr ischen conductor connected to this circuit. 2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in elektrischen Geräten (5) ohne eigenes Netzteil (6), das die Netzspannung in eine für die Digitaltechnik nutzbare Gleichspannung umwandelt, ein zusätzlicher Transformator eingebaut ist, der die Aufgabe hat, den Kondensator (1) nach dem Einschaltvorgang wieder aufzuladen und welcher durch eine elektronische Schaltung nach dem Wiederaufladen des Kondensators (1) von der Netzspannung getrennt wird, bei Empfang des Ausschaltsignals von der Fernbedienung (7) jedoch durch den Kondensator (1) wieder mit dem Netz verbunden wird, den Kondensator (1) erneut auflädt und dann die für den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes (5) nötige Energie liefert.2. Electronic circuit according to claim 1, characterized in that an additional transformer is installed in electrical devices ( 5 ) without its own power supply ( 6 ) which converts the mains voltage into a usable DC voltage for digital technology, which has the task of the capacitor ( 1 ) after the switch-on process and which is separated from the mains voltage by an electronic circuit after the capacitor ( 1 ) has been recharged, but is connected to the mains again by the capacitor ( 1 ) when the switch-off signal is received from the remote control ( 7 ) is, the capacitor ( 1 ) recharges and then supplies the energy required for switching off the remote control device ( 5 ). 3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schalten des fernzubedienenden Gerätes sowie seines Netzteils ein Relais verwendet wird.3. Electronic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that for switching the remote-controlled device and its Power supply a relay is used. 4. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Fernbedienung ausgesandten Signale durch Verwendung eines monostabilen Multivibrators ohne Prellen zur Empfängerschaltung gesendet werden.4. Electronic circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the signals emitted by the remote control by Use of a monostable multivibrator without bouncing for the receiver circuit be sent. 5. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Signale von der Fernbedienung (7) zur elektronischen Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes steuert und die über einen entsprechenden Empfänger (2) für diese Signale verfügt, in Form von infrarotem Licht erfolgt.5. Electronic circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of the signals from the remote control ( 7 ) to the electronic circuit which controls the switching on and off of the device to be remotely controlled and via a corresponding receiver ( 2 ) for this Signals, takes the form of infrared light. 6. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang das fernzubedienenden Gerätes steuert, so eingerichtet ist, daß sie die Ein- bzw. Ausschaltsignale einer Fernbedienung eines handelsüblichen Gerätes erkennen und daraufhin das Gerät (5) schalten kann. 6. Electronic circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit which controls the switching on and off of the remote-controlled device is set up in such a way that it recognizes the switch-on and switch-off signals of a remote control of a commercially available device and then the device ( 5 ) can switch. 7. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das die Fernbedienung (7) aussendet verschlüsselt, also in Impulsen bestimmter Länge und eines bestimmten Abstandes übertragen wird, und die elektronische Schaltung, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang das fernzubedienenden Gerätes steuert, über einen Empfänger (2) verfügt, der nur Signale erkennt, die die Codierung wie sie die Fernbedienung (7) benutzt, aufweisen.7. Electronic circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the signal which transmits the remote control ( 7 ) is encrypted, that is to say transmitted in pulses of a certain length and a certain distance, and the electronic circuit which switches on and off controls the device to be operated remotely, has a receiver ( 2 ) that only recognizes signals that have the coding as used by the remote control ( 7 ). 8. Elektronische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Schaltung, der den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienende Gerätes steuert, in die elektronische Schaltung dieses Gerätes integriert ist und dort die übliche Standby-Schaltung ersetzt.8. Electronic circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the circuit which the input and the Switching off the remote control device controls this in the electronic circuit Device is integrated and there replaces the usual standby circuit.
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