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Stand der Technik
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Die
Neuerung betrifft in erster Linie, gemäß Schutzanspruch 1, eine Vorrichtung
zum Schutz vor Überspannungen
und zum automatischen Schalten eines elektrischen Geräts.
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Anordnungen
zum Schutz von an Netz-Leitungen angeschlossenen Geräten vor Über- oder
Störspannungen
sind bekannt. Ursache hierfür
sind häufig
atmosphärische
Entladungen (Blitze) oder Kurzschlüsse oder Schalthandlungen in
Energieversorgungsnetzen, welche die Überspannungen hervorrufen und
induktiv, kapazitiv und ohmsch in Signalleitungen eingekoppelt werden.
Diese treten meist als Impulsspitzen mit hoher Spannungsamplitude,
jedoch von kurzer Dauer auf und sind in der Lage, elektrische bzw.
elektronische Anlagen zu beschädigen
oder sogar zu zerstören.
Um Ausfälle
der zunehmend empfindlicher werdenden Geräte, wie Computer, Stereoanlagen
u.a. zu vermeiden, können
entsprechende Überspannungsschutzgeräte installiert
werden. Beispielsweise ist aus dem
DE 299 18 351 U1 eine Vorrichtung für ein elektrisches
Gerät bekannt, die
mittels eines Metalloxid-Varistors das elektrische Gerät gegen
eine Überspannung
oder einen Hochstrom, erzeugt durch Blitzschlag, schützt. Die
Vorrichtung weist ein zweiteiliges Gehäuse mit zwei Schlitzen und
einem Loch auf und wird zwischen einem Stecker des Geräts und einer
Netzsteckdose angeordnet. Im Gehäuse sind
ein erstes und zweites Leitblech vorgesehen, die jeweils mit einem
so genannten Leitkopf versehen sind. Ein Ende des ersten Leitbleches
ist mit einem ersten Kontakt des Metalloxid-Varistors, der mit einer
kurzzeitigen Überspannung
belastet werden kann, verbunden, während ein Ende des zweiten
Leitbleches mit einem dritten Kontakt des Metalloxid-Varistors verbunden
ist. Ein mittlerer Abschnitt des zweiten Leitbleches ist mit einem
Kontaktwiderstand parallelgeschaltet, der an eine Leuchtdiode angeschlossen
ist, die wiederum mit einem zweiten Kontakt des Metalloxid-Varistors
verbunden ist. Die Leuchtdiode befindet sich unter dem Loch des
Gehäuses.
Die Leitköpfe
des ersten und zweiten Leitbleches sind in den Schlitzen des Gehäuses angeordnet.
Im normalen Betriebszustand stellt der Metalloxid-Varistor eine
hohe Impedanz dar, so dass nur durch den Kontaktwiderstand Strom
fließt,
wodurch die Leuchtdiode leuchtet. Bei einem Blitzschlag wird eine Überspannung
erzeugt, die die Belastungsfähigkeit
der Leuchtdiode überschreitet,
so dass die Leuchtdiode verbrennt. Damit wird der bisherige Stromkreis
geöffnet,
wodurch Strom zwangsläufig
durch den Metalloxid-Varistor fließt, der dann den Widerstandswert
entsprechend wandelt. Wenn die Leuchtdiode erlischt, bedeutet dies
für den
Benutzer, dass die Vorrichtung ausgewechselt werden muss. Das elektrische
Gerät wird
nicht durch die Überspannung
oder den Blitzstrom (durch Blitzschlag erzeugt) beeinflusst, da
dieser am Durchfließen
durch das elektrische Gerät
gehindert ist.
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Um
eine sehr gute Schutzwirkung von an Leitungen angeschlossenen Baugruppen,
Geräten
und Anlagen vor Überspannungen
(Blitzschlag, EMI- und EMP-Einwirkung) über einen hohen Frequenzbereich,
nämlich
vom NF-Bereich bis in dem GHz-Bereich zu erhalten, ist aus der
DE 36 26 800 C2 eine
Anordnung mit in den Leitungsweg eingeschalteten Überspannungsableitern
als Grobschutz und Feinschutz bekannt. Im Einzelnen besteht der
Grobschutz aus einer Gasentladungsröhre im Querzweig und für den HF-mäßig durch
eine Induktivität
und eine Kapazität
gegenüber
dem Grobschutz entkoppelten Feinschutz aus ebenfalls im Querzweig
angeordneten, antiparallel geschalteten schnellen Schaltdioden.
Weiterhin sind die Gasentladungsröhre einerseits und die Schaltdioden
zusammen mit dem Kondensator andererseits jeweils innerhalb eines
separaten Gehäuses
angeordnet und über
ein die Induktivität
bildendes Koaxialkabel von mindestens 0,5 m Länge und einem Wellenwiderstand,
der dem der Basisband-Eingänge
und -Ausgänge
entspricht, miteinander verbunden. Das Koaxialkabel stellt hierbei
eine unsymmetrische Leitung dar, wobei seine Länge insbesondere 2 m und sein
Wellenwiderstand Z=75 Ohm betragen. Die Gasentladungsröhre besteht
aus Glas oder Metall-Keramik und ist ebenso wie der Kondensator
und die Schaltdioden im separaten Gehäuse so angeordnet, dass die
Kapazität
vom Signalweg nach Masse sehr klein, insbesondere < 1 pF ist. Dadurch
können Impulse
mit vorgegebenen Impulsformen an den Basisband-Eingängen und
-Ausgängen
von mehr als 5 kV für niedrige
(5kA/5A) und hohe Blitzströme
(10 kA/10 A) auf die Baugruppen, Geräte und Anlagen gelangen, ohne diese
zu zerstören.
Der Impuls wird in seiner Amplitude so begrenzt, dass nur noch eine
sehr kleine Impulsamplitude von wenigen Volt im nsec-Bereich mit
sehr geringem Energieinhalt übrig
bleibt. Die entsprechenden Einrichtungen können problemlos 10 Impulse
im Abstand von 60sec überstehen.
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Um
neben dem Fernsehempfang auch den Rundfunkempfang in allen Wellenbereichen
weitestgehend ungestört
zu ermöglichen,
ist aus der
DE 35 13
230 C2 ein Überspannungsschutzgerät bekannt,
bei dem ein blitzstrommäßiger Potentialausgleich
zwischen dem Antennenteil und der Netzspannungsversorgung auf der
Basis des Schutzleiterpotentials erfolgt. Das Überspannungsschutzgerät weist
dabei einen geschützten Netzanschluss
und zwei geschützte
Antennenanschlüsse
für Rundfunk-
bzw. Fernseh- und Videogeräte
auf. Die Abschirmung ist auf Gehäusemasse
gelegt. Die Innenleiter sind über
Koppelfunkenstrecken ebenfalls an Gehäusemasse gelegt. Die Gehäusemasse
liegt über
eine weitere Koppelfunkenstrecke potentialmäßig auf dem Schutzleiter, welcher
der Schutzleiter des Netzkreises des Überspannungsschutzgerätes ist.
Der Phasenleiter und der Nulleiter des geschützten Netzanschlusses sind über Varistoren
an den Schutzleiter gelegt. Dadurch ist die Absicherung des Innenleiters
der Antennenleitung über
eine Funkenstrecke sowohl für
den Fernsehempfang auch für
den Rundfunkempfang auf allen Wellenbereichen möglich.
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Ein
weiteres Überspannungsschutzgerät für koaxiale
Leitungssysteme ist aus dem DE-G 92 17 814.6 bekannt, welches eine
erste und zweite Reihenschaltung mit Kondensatoren und Varistoren
oder Begrenzungsdioden aufweist. Die zweite Reihenschaltung hat
eine niedrigere Ansprechspannung als die erste Reihenschaltung,
so dass eine einlaufende Überspannung
eine entsprechende Aufladung der Kapazität der zweiten Reihenschaltung
bewirkt. Je mehr sich diese Kapazität der zweiten Reihenschaltung
auflädt,
desto hochohmiger wird sie, bzw. steigt die Spannung an der zweiten
Reihenschaltung an, bis die Ansprechspannung der ersten Reihenschaltung
erreicht ist. Danach wird der wirksame Schutzpegel durch die erste
Reihenschaltung bestimmt. Da die Kapazität des Varistors der ersten
Reihenschaltung aus Fertigungsgründen
nicht genau vorherbestimmt werden kann, kann dem Varistor ein Kondensator
parallel geschaltet werden. Die zweite Reihenschaltung kann zusätzlich Kompensationsdioden,
welche auch eine Kapazitätsverringerung
der zweiten Reihenschaltung zur Folge haben, sowie den Kompensationsdioden
nachgeschaltete Kapazitäten
aufweisen, welche die Hochfrequenzübertragungs-eigenschaften im
GHz-Bereich verbessern.
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Weiterhin
ist aus der
DE 39 10
435 C2 ein Überspannungsschutzgerät zur Ableitung
von transienten Spannungen mit einem eine blitzstromtragfähige Luft-Überschlag-Funkenstrecke
aufweisenden Überspannungsableiter
und mit einem zu dem Überspannungsableiter
parallel geschalteten Varistor bekannt, welche in einem Gehäuse angeordnet
sind. Der Überspannungsableiter
weist zwei Elektroden auf und die Elektroden zur Bildung der Luft-Überschlag-Funkenstrecke
sind mit Abstand voneinander angeordnet. Um auf herstellungstechnisch
günstige
Weise eine definierte und sichere Lichtbogenentwicklung und -löschung in
der Luft-Überschlag-Funkenstrecke
zu gewährleisten,
sind die Elektroden koaxial um eine vertikale Achse angeordnet,
die äußere Elektrode
umschließt
die innere Elektrode ringförmig
und die äußere Elektrode
bildet mit der inneren Elektrode einen zylindrischen nach oben hin
offenen Zwischenraum. Zwischen der äußeren Elektrode und der inneren
Elektrode ist ein Isolationskörper
vorgesehen und der Isolationskörper
füllt den
Zwischenraum zwischen den Elektroden nur im unteren Bereich aus.
Schließlich
sind die Elektroden mit dem Isolationskörper fest verbunden, beispielsweise
verschraubt, wobei die äußere Elektrode
in ihrem unteren Bereich ein Innengewinde bzw. die innere Elektrode
in ihrem unteren Bereich ein Außengewinde
aufweist. Der Varistor spricht im Nano-Sekundenbereich und wesentlich
schneller als der Überspannungsableiter
an, so dass der einem Überspannungsableiter
immanenter Zündverzug
durch die schnellere Ableitung mittels des Varistors vermieden wird.
Der Überspannungsableiter
spricht nur bei extrem hohen Strömen,
wie sie beispielsweise bei nahen Blitzeinschlägen zu erwarten sind, an und übernimmt
dann zum Schutz des Varistors nahezu die gesamte Stromableitung.
Da der gesamte, ringkanalförmige
Zwischenraum zwischen den Elektroden nach oben hin offen ist, ist
der thermische Auftrieb des Lichtbogens mit der nach oben gerichteten
elektrodynamischen Kraft gleichgerichtet, wodurch die gewünschte sichere
Lichtbogenentwicklung und -löschung
in der Luft-Überschlag-Funkenstrecke
erreicht wird. Ergänzend
kann vorgesehen werden, dass die Länge der Luft-Überschlag-Funkenstrecke
variierbar ist. Insbesondere über
eine Variation des Abstandes zwischen der äußeren Elektrode und der inneren
Elektrode ist auf besonders einfache Weise eine Einstellung der
Ansprechempfindlichkeit des Überspannungsschutzgerätes möglich.
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Weiterhin
sind Vorrichtungen zur Verbrauchsreduzierung elektrischer Geräte bekannt,
die bei Betriebspausen in einen teilabgeschalteten Standby-Betriebszustand zurückschalten
oder vollständig
abschaltbar sind bzw. eine Schaltuhr vorzusehen, über die
die Ein- und Ausschaltzeitpunkte des Gerätes gesteuert werden können. Beispielsweise
ist aus der
DE 32 31
581 C2 ein Verfahren zum völligen Ausschalten eines Fernsehempfängers bekannt,
bei dem mit Hilfe eines im Fernsehempfänger vorhandenen Mikroprozessors,
z. B. im Frequenzsynthese- Abstimmsystem, eine Zeitschaltung erstellt
werden kann, die das Gerät
nach einer vorher bestimmten Zeit, beispielsweise 5 Stunden Standby-Betrieb, völlig ausschaltet.
Das Abschalten des Gerätes geschieht
dadurch, dass die Magnetwicklung des Netzschalters mit einem Stromsignal
bzw. einer Unterbrechung beaufschlagt wird, so dass der Schalter
in die Ruhe-Position zurückspringt.
Zum Wiedereinschalten des Gerätes
muss dann der Netzschalter wie üblich
neu gedrückt
werden.
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Um
den Bedienungskomfort für
ein Fernsehgerät
im Zusammenhang mit einem Abspielgerät zu erhöhen, ist aus der
DE 197 10 944 A1 eine Anordnung
zur Abschaltung der Betriebsspannung eines Fernsehgerätes, das
einen Standby-Betrieb
aufweist, bekannt, wobei die zwischen Netz-Steckdose und Fernsehgerät zwischengeschaltete
Anordnung die Betriebsspannung zu dem Fernsehgerät nach einer gewissen Zeit
unterbricht, wenn sich dieses im Standby-Betrieb befindet. Die Anordnung
weist einen zusätzlichen
Eingang für
ein Signal auf, das das Abspielgerät aus sendet, wenn sich dieses
im Wiedergabebetrieb befindet. Ferner enthält diese eine Kontrollschaltung,
die beim Anliegen dieses Signals die Betriebsspannung zu dem Fernsehgerät durchschaltet.
Die Anordnung kann beispielsweise das in einer SCART Verbindung
vorhandene Signal ausnutzen. Sie benötigt hierfür einen zusätzlichen Eingang und Ausgang
für die
SCART Anschlüsse,
um die SCART Signale durchzuschleifen. Das Signal kann dann in der
Anordnung aus der SCART Verbindung abgegriffen werden. Eine weitere
Ausgestaltung besteht in einem Adapter, der in eine SCART Verbindung
zwischen einem Wiedergabegerät
und dem Fernsehgerät
dazu schaltbar ist. In diesem wird das Signal abgegriffen und über eine
zusätzliche
Leitung zur Anordnung übertragen.
Hierdurch können
die etwas klobigen SCART Anschlüsse
an der Anordnung vermieden und ein SCART Kabel eingespart werden.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Anordnung zur
Abschaltung der Betriebsspannung bereits in das Fernsehgerät integriert
ist. Hierbei kann das Signal auf einfache Weise im Fernsehgerät abgegriffen
und zu der Kontrollschaltung der Anordnung übertragen werden.
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Um
ein Fernsehempfangsgerät
automatisch einzuschalten, wenn eine Person den Raum betritt ist
aus der
DE 197 46
188 A1 ein Fernsehempfangsgerät mit einer Schalteinrichtung
mit einem Ein/Ausschalter und/oder einem Umschalter bekannt, welches
mittels Bewegungsmelder eingeschaltet wird. Zusätzlich können weitere Sensoren, beispielsweise
ein Dämmerungsschalter
vorgesehen werden, der das Fernsehempfangsgerät einschaltet, wenn die Lichtstärke in dem
Raum einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Das Abschalten
des Gerätes
kann entweder manuell vorgenommen werden oder über eine Zeitgeberschaltung,
z. B. einen programmierbaren Timer, der in dem Gerät selbst
implementiert ist, realisiert werden. Beispielsweise durch den im
Gerät vorhandenen
Mikroprozessor, welcher über
eine Fernbedienung oder eine vorhandene Bedienung am Gerät angesteuert wird.
Alternativ kann der Ein/Ausschalter oder Umschalter in einem gesonderten
Gehäuse
zusammen mit dem Bewegungs- und/oder einem Infrarot- und/oder dem
Wärmesensor
und/oder Dämmerungsschalter
untergebracht werden. Das Gehäuse
weist dann eine Anschlussbuchse zum Anschließen des Stromversorgungskabels
des TV-Gerätes
auf und ist über
ein Kabel an das Stromversorgungsnetz angeschlossen. Schließlich kann
mit dem Ein/Ausschalter und/oder Umschalter auch eine Zeitgeberschaltung gekoppelt
werden, die nach bestimmten vorgebbaren oder festen Zeiten das Abschalten
und/oder Einschalten der Stromversorgungsschaltung des Fernsehempfangsgerätes von
dem bzw. an das Stromversorgungsnetz steuert, wobei im Falle vorhandener
Bewegung sofort die Wiedereinschaltung erfolgt.
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Ein ähnlicher
Weg wird bei der aus der
DE
199 60 543 A1 bekannten Vorrichtung für das automatische Abschalten
der Standby-Leistung eines Gerätes
beschritten. Hierzu sind ein erstes Relais für das Schalten der Kontakte
der ersten Leitung Line (Phasenleiter) und ein zweites Relais für das Schalten
der Kontakte der zweiten Leitung N (N-Leiter = Rückstromleiter des Betriebsstromkreises)
sowie eine Leistungsschaltsteuerung für das aufeinander folgende
Schalten der Kontaktzustände
der ersten und zweiten Relais in Abhängigkeit vom Vorhandensein
oder Fehlen des Lichts vorgesehen.
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Weiterhin
ist aus dem
DE 299
00 903 U1 eine Vorrichtung zur Verbrauchsreduzierung elektrischer
Geräte
bekannt, welche als gesondertes Vorschaltgerät ausgebildet ist, das zwischen
den Netzstecker des Gerätes
und einer Netzdose schaltbar ist. Am Gehäuse des Vorschaltgeräts sind
die Netzkupplung und eine Netzsteckdose und ein in eine Netzsteckdose
einsteckbarer Netzstecker angeordnet. Der Sensor ist im Gehäuse integriert
und kann auf unterschiedliche physikalischen Größen und Signale reagieren.
Beispielsweise kann der Sensor ein Empfänger sein, der auf die Einschalt-
oder Ausschaltsignale einer Fernbedienung reagiert, mit der das
elektrische Gerät
steuerbar ist oder kann ein Annäherungs- oder Bewegungssensor
sein bzw. einen solchen umfassen, der dann auf die Annäherung oder
das Vorhandensein einer Person im Bereich des Gerätes reagiert
und für
diesen Fall den Strompfad durch die Vorrichtung durchschaltet. Eine
derartige Ausführungsform
ist insbesondere mit Computern, Telefax und Kopiergeräten und
dgl. vorteilhaft, also an Geräten, die
keine Fernbedienung aufweisen. Die Elemente des Sensors können dabei
hinter einem transluzenten Abschnitt des Gehäuses angeordnet sein. Das Gehäuse selbst
kann derart klein gestaltet werden, dass es ohne weiteres neben
oder auf einem Fernsehgerät,
einer Stereoanlage oder einem Kopierer placiert werden kann.
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Schließlich ist
es bekannt, das Netzanschlusskabel des Gerätes an eine Schaltuhr anzuschließen, die in
eine Netz-Steckdose eingesteckt ist, um hierüber das Gerät zur vorgegebenen Zeit ein-
bzw. auszuschalten.
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Wie
die vorstehende Würdigung
des Standes der Technik aufzeigt, sind Anordnungen zum Schutz von an
Netz-Leitungen angeschlossenen Geräten vor Über- oder Störspannungen
oder von Vorrichtungen zur Verbrauchsreduzierung elektrischer Geräte für verschiedene
Anwendungen und Ausgestaltungen bekannt. Der wesentliche Nachteil
des oben stehend beschriebenen Standes der Technik liegt darin,
dass stets getrennte Maßnahmen
getroffen werden, um einerseits die Überspannungsschutzvorrichtung,
andererseits die Vorrichtung zur Verbrauchsreduzierung zu realisieren.
Auch ist der jeweilige Schaltungsaufwand relativ hoch und erfordert
regelmäßig bei
der manuellen Herstellung der Steckverbindung eine erhöhte Sorgfalt,
so dass in der Praxis eine universell einsetzbare Vorrichtung fehlt,
welche auch einen ungeübten
Benutzer eine einfache Montage bzw. Aufstellung und eine sichere
Bedienung erlaubt. Besonders bedeutsam ist dies, weil sowohl die Unterhaltungs-,
Computer- als auch die Telekommunikationsindustrie als äußerst fortschrittliche,
entwicklungsfreudige Industrien anzusehen sind, die sehr schnell
Verbesserungen und Vereinfachungen aufgreifen und in die Tat umsetzen.
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Problem
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell einsetzbare
Vorrichtung derart auszugestalten, dass einerseits eine kostengünstige Herstellung
und andererseits auch einem ungeübten
Benutzer eine einfache Montage bzw. Aufstellung und eine sichere
Bedienung ermöglicht
wird.
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Erfindung
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Dieses
Problem wird, gemäß Schutzanspruch
1, durch eine Vorrichtung zum Schutz vor Überspannungen und zum automatischen
Schalten eines elektrischen Geräts,
welche zwischen einer Netzsteckdose und dem Gerät angeordnet ist, mit
- • einer
Blitzschutzvorrichtung, welche einerseits mit der Netzsteckdose
andererseits mit einem Spannungswandler verbunden ist,
- • einer
an den Spannungswandler angeschlossenen Steuereinrichtung, welche
mit mindestens einem Eingabemittel zur Programm- und/oder Zeitsteuerung
und mit mindestens einem Anzeigemittel zur Betriebszustandsanzeige
verbunden ist und
- • einer
mit der Steuereinrichtung verbundenen Schalteinrichtung,
wobei
die Steuereinrichtung mit mindestens einem Sensor und der Blitzschutzvorrichtung
in Verbindung steht und nach Maßgabe
dieser das programm-/zeitgesteuerte Ein- oder Abschalten des Gerätes vom
Stromversorgungsnetz vornimmt, gelöst.
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Vorteilhafte Wirkungen
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist den Vorteil auf, dass auf überraschend
einfache Art und Weise eine universell einsetzbare Vorrichtung kostengünstig aufgebaut
werden kann, welche sowohl einen Schutz vor Überspannungen als auch ein
automatisches Schalten des elektrischen Geräts ermöglicht und welche auf zuverlässige Weise
betrieben werden kann. Insbesondere kann der Benutzer wahlweise
verschiedene Programme mit unterschiedlichen Zeitvorgaben einstellen
und wird über
die Anzeigemittel stets über
den jeweiligen Betriebszustand informiert.
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Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung
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In
Weiterbildung der Neuerung besteht, gemäß Schutzanspruch 2, die Blitzschutzvorrichtung
aus einem Gasentladungssensor, zwei Varistoren und zwei Schmelzsicherungen
mit gemeinsamer LED-Anzeige und am Mittelabgriff der zwischen Phasenleiter
und Rückstromleiter
des Betriebsstromkreises liegenden Schmelzsicherungen ist der Gasentladungssensor
angeschlossen, welcher andererseits am PE-Leiter anliegt.
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Diese
Weiterbildung der Neuerung weist den Vorteil auf, dass ein gestufter
Grob-/ Feinschutz ermöglicht
wird. Dabei schützt
der Gasentladungssensor vor Blitzeinschlägen über eine Funkenlöschstrecke
gegen den PE-Leiter (Protective Earth = Schutzleiter) und der hausinterne
Fehlerstromschutzschalter wird ausgelöst. Die Varistoren schützen die
angeschlossenen Geräte
vor gefährlichen
Spannungsspitzen (inklusive Blitzschutz) und bei Blitzeinschlägen mit
höherer
Spannung kann eine der beiden Schmelz-Sicherungen ansprechen, was
dem Anwender durch eine beispielsweise rote LED angezeigt wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Neuerung besteht, gemäß Schutzanspruch
3, der Spannungswandler aus einem Transformator und einer an der
Sekundärwicklung
des Transformators angeschlossenen Gleichrichterschaltung.
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Diese
Ausgestaltung der Neuerung weist den Vorteil auf, dass durch den
Transformator die nachfolgenden Module der Vorrichtung sowie an
die Vorrichtung angeschlossenen Sensoren galvanisch von 230V getrennt
und eine Gefährdung
des Anwenders durch ungewollten Kontakt mit stromführenden
Leitungen ausgeschlossen ist. Mittels der Gleichrichterschaltung
kann der gewünschte
Gleichspannungswert gewählt
werden.
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In
Weiterbildung der Neuerung ist, gemäß Schutzanspruch 4, die Schalteinrichtung
als bistabiles Relais ausgestaltet.
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Diese
Weiterbildung der Neuerung weist den Vorteil auf, dass durch die
Verwendung der bistabilen Technik nur für das Umschalten von einem
Zustand in den anderen Zustand Energie benötigt wird. Ansonsten ist das
Relais unbestromt (erhebliche Stromersparnis).
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Darstellung der Erfindung
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
der Neuerung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der
Zeichnung zeigt:
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1 das
Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung und
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2 die
Ausführungsform
einer Blitzschutzvorrichtung nach 1 im Detail.
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Elektrische
oder elektronische Geräte
G, wie beispielsweise Fotokopiergeräte, Drucker, Messgeräte, Fernsehgeräte, Computer
u.a., laufen in vielen Büros
und Privatwohnungen den ganzen Tag und werden auch oft nachts nicht
ausgeschaltet. Dabei sind diese großen Geräte oft Ursache für übermäßigen Stromverbrauch. Weiterhin
sind Überspannungen
in der Lage, elektrische bzw. elektronische Geräte G zu beschädigen oder
sogar zu zerstören
Die in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hat folgende Funktionen:
- – Blitzschutz und Schutz vor
Netzüberspannungen
- – Alarmfunktion
nach Bewegung
- – Energiespargerät
- – Steckerleiste
mit Ein/Aus.
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Im
Einzelnen wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
zwischen einer Netzsteckdose NST und dem Gerät G angeordnet und weist eine
Blitzschutzvorrichtung B auf, welche einerseits mit der Netzsteckdose
NST andererseits mit einem Spannungswandler SW verbunden ist. An
den Spannungswandler SW ist eine Steuereinrichtung MC angeschlossen,
welche mit mindestens einem Eingabemittel PS, ZS zur Programm- und/oder Zeitsteuerung
und mit mindestens einem Anzeigemittel A zur Betriebszustandsanzeige
verbunden ist. Weiterhin steht die Steuereinrichtung MC mit einer
Schalteinrichtung R und mit mindestens einem Sensor BW in Verbindung
steht. Vorzugsweise sind als Eingabemittel PS, ZS eine Tastatur
und/oder Drehschalter, als Anzeigemittel A LED's und als Sensor ein Bewegungsmelder
BS vorgesehen. Der Spannungswandler SW besteht aus einem Transformator
T und einer an der Sekundärwicklung
des Transformators T angeschlossenen Gleichrichterschaltung GL und
die Schalteinrichtung R ist als bistabiles Relais ausgestaltet.
Der Transformator T transformiert die 230V-Netzspannung auf 9V Wechselspannung
herunter. Damit wird die Blitzschutzelektronik inklusive dem Bewegungsmelder
BS galvanisch von 230V getrennt und eine Gefährdung des Anwenders durch
ungewollten Kontakt mit stromführenden
Leitungen ausgeschlossen. Aus der 9V Wechselspannung auf der Sekundarseite
des Transformators T wird die Versorgung (SV Gleichspannung) für alle nachfolgenden
elektronischen Komponenten (Steuereinrichtung MC, Bewegungsmelder
BS, Relais R,...) generiert. Das bistabile Relais R wird von der
Steuereinrichtung MC über
die Steuerleitungen SL1, SL2 ein- und ausgeschalten und damit wird
auch das Endgerät
G aktiviert bzw. deaktiviert. Durch die Verwendung der bistabilen
Technik wird nur für das
Umschalten von dem einen Zustand in dem anderen Zustand Energie
benötigt.
Ansonsten ist das Relais R unbestromt (erhebliche Stromersparnis).
Das Relais R ist beispielsweise ausgelegt für 16A bei 230V und erfüllt damit
die Anforderungen für
eine Standard-Steckdose.
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Die
Steuereinrichtung MC führt
zentral die Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus. Es werden
die Eingaben des Anwenders (Codierschalter...) ausgewertet, die
Werte in die verschiedenen Programmmodi umgesetzt und der Einsatz
des Endgerätes
G geregelt. Zusätzlich
werden die Daten aus dem Bewegungsmelder BS umgesetzt. Beispielsweise
wird vom Benutzer mit einem Drehkodierschalter PS das Programm gewählt und
mit einem Potentiometer ZS die Abschaltzeit. Das Programm kann während des
Betriebs jederzeit gewechselt werden. Ein erneutes Ein- und Ausstecken
der Vorrichtung ist nicht notwendig. Es gibt beispielsweise 10 Stellungen
des Drehkodierschalter PS und somit 10 verschiedene Programme. Die
Beschreibung der verschiedenen Programme zeigt die nachfolgende
Programmtabelle, beispielsweise sind die Programme 2 bis 9 bei abgestecktem
Sensor BS nicht aktiv und die Steckdose/Spannungsversorgung für das Gerät G ist
dann immer aus.
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Mit
dem Drehschalter ZS können
stufenlos die Abschaltzeiten für
das Endgerät
G eingestellt werden. Die minimalen und maximalen Werte (Abschaltzeiten)
richten sich nach dem gewählten
Programm. Beispiel: Programm Nr. 3 hat eine minimale Abschaltzeit
von 1 Minute und eine maximale Abschaltzeit von 60 Minuten. Mit
dem Drehschalter ZS können
die Abschaltzeiten innerhalb dieser Grenzen gewählt werden.
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Der
Bewegungsmelder BS wird über
ein Verlängerungskabel
von beispielsweise 3 m an die Vorrichtung angeschlossen. Dadurch
kann der Bewegungsmelder BS innerhalb dieser Reichweite frei im
Raum platziert werden. Tritt ein Ereignis innerhalb der Reichweite
des Bewegungsmelders BS ein, wird dies der Steuereinrichtung MC
gemeldet und ausgewertet. Während
eines solchen Ereignisses wird kurzzeitig mehr Strom verbraucht,
ansonsten fließt
nur ein geringer Standby-Strom durch die Vorrichtung. Sobald das
Endgerät
G bzw. die Anschlussbuchse aktiviert ist, leuchtet am Anzeigemittel
A eine grüne
LED auf. Damit erhält
der Anwender ein Feedback vom aktuellen Zustand seiner Vorrichtung/Blitzschutzvorrichtung.
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Die
in 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Blitzschutzvorrichtung
B besteht aus einem Gasentladungssensor GS, zwei Varistoren V1,
V2 und zwei Schmelzsicherungen S1, S2 mit gemeinsamer LED-Anzeige
LED. Am Mittelabgriff der zwischen Phasenleiter L und Rückstromleiter
des Betriebsstromkreises N liegenden Schmelzsicherungen S1, S2 ist
der Gasentladungssensor GS angeschlossen, welcher andererseits am
PE-Leiter PE anliegt. Der Gasentladungssensor GS schützt vor
Blitzeinschlägen über eine
Funkenlöschstrecke
(gegen PE = Schutzleiter), wobei der hausinterne Fehlerstromschutzschalter
(FI-Schalter) ausgelöst
wird. Die Varistoren V1, V2 schützen
die angeschlossenen Geräte
G (inklusive Blitzschutz) vor gefährlichen Spannungsspitzen und
bei Blitzeinschlägen
mit höherer
Spannung kann eine der beiden Schmelzsicherungen S1, S2 ansprechen.
Dies wird dem Anwender durch eine rote LED angezeigt.
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Die
Stromaufnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung
liegt bei ca. 14 mA, die Leistungsaufnahme bei ca. max. 3,3 Watt,
die Schaltspannung bei max. 250 V AC und der Schaltstrom bei 16
A Dauerstrom / 30 A Spitzenstrom.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
wird zwischen dem oder den Endgeräten G und der Netzssteckdose
NST geschaltet und schaltet das Endgerät G nach einer frei einstellbaren
Ausschaltzeit (1 bis 60 Sekunden, 1 bis 60 Minuten, 1 bis 6 Stunden)
ab und aktiviert das Endgerät
G wieder, wenn über
den Sensor BS, beispielsweise einen Bewegungssensor, gemeldet wird,
dass sich eine Person dem Endgerät
G nähert.
Erfindungsgemäß ist die
Steuereinrichtung MC auch fernsteuerbar, wobei zur Datenübertragung
und/oder Kommunikation über
das Stromversorgungsnetz oder über
ein Bussystem oder über
eine Amtsleitung eines Fernmelde- oder Datennetzes eine Schnittstellenschaltung
mit einem Kommunikationsbaustein an den Spannungswandler SW angeschlossen
ist, welcher mit der Steuereinrichtung MC in Verbindung steht (in
der Zeichnung nicht dargestellt).
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Die
Abschaltzeit kann ebenfalls individuell eingestellt werden und kann
das gewohnte Verhalten des Nutzers berücksichtigen. Somit ist gewährleistet,
dass das Gerät
G in Zeiträumen
mit hoher Nutzungsfrequenz nicht unnötig abgeschaltet wird und es
jedes Mal wieder zu einem kostenintensiven Aufwärmvorgang (z.B. bei einem Kopierer)
kommt. Der Bewegungssensor BS kann mit einem Klettband oder ähnlichem
installiert werden.
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Zur
Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird vom Benutzer der Stecker des Sensors BS in die Buchse der Vorrichtung
gesteckt und dann kann der Bewegungssensor BS, beispielsweise mit
einem Klettband, vorne am Kopiergerät G montiert werden. Danach
wird der Netzstecker des Endgeräts
G auf einen (der) Kombistecker der Vorrichtung gesteckt und schließlich wird
dann die Vorrichtung in die Netzsteckdose NST gesteckt.
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Schließlich können die
Eingabe- und Anzeigemittel PS, ZS, A auch als berührungsempfindliches
Eingabe-/Ausgabefeld mit einzelnen Tast- und/oder Anzeigeflächen ausgestaltet
werden, welche sowohl zur Eingabe als auch zur Anzeige von Zeichen
dienen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
gewährleistet
eine einfache, funktionale, Kosten sparende und auch eine vielseitige
Verwendbarkeit und reduziert ganz erheblich die Herstellungskosten.
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In
Weiterbildung kann die Steuereinrichtung MC auch von einer Fernbedienung
bedienbar sein, wofür die
Vorrichtung einen Empfänger,
beispielsweise einen Infrarot-Empfänger aufweist; als Sensoren
können auch
Alarmkontakte (Reedkontakt als Öffnungskontakt)
benutzt werden, wie diese als Fenster-/Türkontakt
für Alarmanlagen
oder Funkalarmanlagen bekannt sind; es können vom Benutzer auch Einschaltzeiten
programmiert und diese angezeigt (MC in Verbindung mit ZS und A)
werden; usw.
