DE2219289B2 - Elektrischer Installationsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Installationsschalter mit Halteelementen, wie Spreizkrallen, zu seinem lösbaren Einbau in genormte Installationsdosen, insbesondere in 55-mm-Unterputzdosen, sowie mit einem Betätigungsglied, das mit einer Tragplatte verbindbar ist, die ihrerseits mit wenigstens einem Träger für die elektrischen Einrichtungen zusammenwirkt.

Derartige elektrische Installationsschalter sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Dabei gibt es auch unterschiedlich gestaltete und in unterschiedlicher Weise wirkende Betätigungsglieder. So kennt man Installationsschalter, welche mit einer oder mehreren Wippen ausgerüstet sind oder kippbar gelagerte Betätigungsglieder aufweisen. Daneben gibt es aber auch geradlinig verschiebbare und drehbare Betätigungsgüeder, welche zum Betätigen eines elektrischen Installationsschalters herangezogen werden.

In ailen Fällen geht es bei den bisher bekannten Betätigungsgliedern für derartige elektrische Installationsschalter, insbesondere für den Hausgebrauch, darum, ihnen durch Kraftanwendung seitens des Benutzers eine Bewegung; zu erteilen, die ausgenutzt wird, um die auf dem Träger befindlichen elektrischen Einrichtungen wirksam oder unwirksam werden zu lassen. Bei ailen bisher bekamnten Betätigungsgliedern solcher elektrischer Installationsgeräte war es erforderlich, ihnen deranig gestaltete Lager zuzuordnen, daß sie die für die Funktion des Schalters unbedingt erforderliche Bewegung ausführen konnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Installationsschaiter der vorstehend näher gekennzeichneten Art so zu gestalten, daß bei ihnen auf die Verwendung beweglich gelagerter Betätigungsglieder verzichtet werden kann. Ferner soll ein Austausch eines erfindungsgemäß ausgebildeten Installationsschalters gegen einen der bisher gebräuchlichen möglich sein, wobei an den vorhandenen Installationsverdrahtungen keinerlei Veränderungen vorgenommen werden sollen.

Dieses Ziel ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Installationsschalter als Berührungsschalter ausgebildet ist, dessen Stromkreis durch Berühren des Betätigungsgliedes seitens des Benutzers derart schließbar ist, daß durch den Körper des Benutzers von der Netzphase nach Erde ein durch zwischengeschaltete Einrichtungen, wie einen hochohmigen Widerstand, unschädlich gemachter Strom fließt, der als Signalstrom über einen Schaltverstärker, ein Speicherelement, wie ein Flip-Flop und ein Steuerteil auf ein Lastteil einwirkt. Der erfindungsgemäß ausgebildete Installationsschalter hat gegenüber dem bisher bei Hausinstallationen gebräuchlichen elektrischen Installationsschaiter erhebliche Vorteile. So wird bei ihm nicht mehr wie bisher ein Wirksam- oder Unwirksamwerden der elektrischen Einrichtungen durch eine Bewegung des Betätigungsgliedes herbeigeführt, sondern es ist nur noch erforderlich, daß der Benutzer das Betätigungsglied des elektrischen Installationsschalters be-

rührt. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen und hiermit ein Signalstrom zur Verfügung gestellt, welcher mit den Steuerung- und Schalteinrichtungen zusammenwirkt, die ihrerseits auf die Last einwirken. Die Last kann dabei unterschiedlich gestaltet sein. Erwähnt seien zunächst Glühbirnen. Von besonderer Bedeutung ist es, daß der erfindungsgemäße Installationsschalter auch zum Betätigen von Leuchtstofflampen benutzt werden kann. Die zwischengeschalteten Einrichtungen, wie z. B. em hochohmiger Widerstand, bieten die Gewähr dafür, daß nur ein solcher Strom durch den Körper des Benutzers fließt, der für diesen absolut unschädlich ist. Der maximale Laststrom beträgt 3 Ampere, entsprechend 660 Watt ohmsche Last am 220-V-Netz. Hierbei sind die Einbauverhältnisse berücksichtigt. Insbesondere auch die schlechte Wärmeleitung des Mauerwerks, welches die Unterputzdose umgibt.

Der erfindungsgemäße elektrische Insfllationsschalter hat fernerden großen Voneil, daß er ohne weiteres gegen einen der bisher gebräuchlichen, mit bewegli- to chen Betäiigungsgliedern ausgerüsteten Installationsschalter ausgetauscht werden kann. Der erfindungsgemäße Berührungsschalter paßt in die handelsüblichen Installationsdosen und hat auch Befestigungselemente, wie Spreizkrallen, die sein lösbares Festlegen in diesen Installationsdosen zulassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die in den Räumen od. dgl. verlegten, also bereits vorhandenen Installationsverdrahtungen in keiner Weise geändert zu werden brauchen. Damit kann der erfindungsgemäße Berührungsschalter nicht nur bei Neuinstallationen herangezogen werden, sondern er läßt sich auch zum Austausch bereits installierter Schalter verwenden.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung steuert der Signalstrom das Flip-Flop in den Ein-Aus-Zustand und das Flip-Flop ist so hochohmig ausgeführt, daß es einem Zündkondensator parallel schaltbar ist, ohne den Zündwinkel eines Triac nennenswert zu beeinflussen.

Es empfiehlt sich, das Flip-Flop in Komplementärtechnik auszuführen, so daß es bei eingeschalteter Last keinen Strom aufnimmt und daß damit der durch ein RC-Glied vorgegebene Zündwinkel optimal ist.

Empfehlenswert ist es, die Zündspannung eines Diac gleichzeitig zur Spannungsbegrenzung der Transistorschaltung dienen zu lassen. Dabei kann die Spannung am Zündkondensator durch Glieder des Steuerteiles so begrenzt sein, daß die Zündspannung des Diac nicht erreicht wird.

Die Stromversorgung zur Aufrechterhaltung des Flip-Flop-Zustandes erfolgt zweckmäßig über Widerstände. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Flip-Flop unsymmetrisch ausgelegt ist, so daß die Versorgungsspannung des Tastverstärkers nahezu konstant bleibt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Schaltung so ausgelegt, daß über normale zweiadrige Installationsleitungen eine große Anzahl von Zusatzverstärkern anschließbar ist, die eine Betätigung des Installationsschalters von verschiedenen, räumlich getrennten Stellen aus gestattet. Bei dieser Ausbildung braucht an den in den Häusern od. dgl. vorhandenen Installationsleitungen nichts verändert zu werden. Darüber hinaus ist es möglich, von räumlich entfernten Stellen aus den erfindungsgemaßen Installationsschaltcr zu betätigen.

Der Installationsschalter ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung als Wechselschalter derart auseeführt. daß ohne Änderung der vorhandenen Installationsleitungen ein mechanischer Wechselschalter ersetzbar ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß bereits installierte mechanisch wirkende Wechselschalter aus den zugeordneten Dosen herausgenommen werden können und durch den enindungsgemäßen, als Wechselschalter ausgebildeten Installationsschalter ersetzt werden können. Die bereits verlegten genormten Instdllationsdosen können somit weiter benutzt werden.

Und schließlich wird das Flip-Flop durch besondere Schaltmaßnahmen gegen Störspannungen auf den Steuerleitungen so unempfindlich gemacht, daß nicht abgeschirmte Leitungen benutzt werden können und daß die Schaltung von Leuchtstofflampen durchführbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Schaltanordnung für den erfindungsgemaßen Installationsschalter,

F i g. 2 eine zweite Schaltungsanordung für den erfindungsgemaßen Installationsschalter,

F i g. 3 eine bekannte Schaltanordnung für einen mechanisch betätigten Ein-Aus-Schalter,

F i g. 4 eine erfindungsgemäße Schaltanordnung (gemäß Fig. 1),

F i g. 5 eine bekannte Wechselschalter-Schaltung und Fig. 6 eine erfindungsgemäße Schaltanordnung nach F ä g. 2 der Zeichnung.

Es sei zunächst vorausgeschickt, daß in den Figuren der Zeichnung nur diejenigen Teile eines elektrischen Installationsschalters dargestellt sind, die für das Verständnis der Erfindung Bedeutung haben. So sind z. B. der Einfachheit halber die elektrischen Anschlußleitungen fortgelassen. Im übrigen können alle fehlenden Teile einen an sich bekannten Aufbau haben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Zeichnung handelt es sich um einen Aus-Schalter. Das Betätigungsglied ist mit 69 angegeben. Durch Berühren einer Metallplatte 73 des Betätigungsschalters 69 wird über dsn Körper des Benutzers ein Stromkreis geschlossen. Über einen Schaltverstärker I wird dabei ein Flip-Flop II in den Ein- bzw. Aus-Zustand gesteuert. Mit 111 ist ein Steuerteil bezeichnet, der seinerseits mit einem Last- oder Leistungsteil IV zusammenwirkt.

In F i g. 1 der Zeichnung ist in gestrichelten Linien angedeutet, welche Teile der Schaltung zu den einzelnen Bereichen 1 bis IV gehören.

Zu erwähnen bleibt, daß das Flip-Flop Il derart hochohmig ausgeführt ist. daß es über einen Gleichrichter D 1 .. 4 einem Zündkondensator C2 parallel geschaltet werden kann, ohne den Zündwinkel eines Triacs TR (10) nennenswert zu beeinflussen.

Das Flip-Flop Il arbeket vorzugsweise in Komplementärtechnik, so daß im Ein-Zustand kein Strom verbraucht wird. Damit wird auch der durch R 1 und C2 vorgegebene Zündwinkel optimal. Er erreicht sein Minimum. Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß man auch in Bipolar-Technik arbeiten kann, wie F i g. 1 zeigt.

Die Zündspannung des Diac Di wird zugleich zur Spannungsbegrenzung für die Transistorschaltung herangezogen. Dadurch ist es möglich, am Gleichrichter D t 4 keine höhere Spannung als etwa 36 Volt auftreten zu lassen.

Dies wiederum hat zur Folge, daß verhältnismäßig billige Dioden und Transistoren verwendet werden können, was für die wirtschaftliche Herstellung des Berührungsschahers von Bedeutung ist. Ferner ist beachtenswert, daß eine zusätzliche Spannungsbegrenzung nicht erforderlich ist.

Im Aus-Zustand wird die Spannung am Gleichrichter Dl ..4 durch die beiden Glieder 71 und D8 so begrenzt, daß die Zündspannung des Diac nicht erreicht wird. Der Triac 77? (10) schaltet daher nicht ein. Die Stromversorgung zur Aufrechterhaltung des Flip-Flop-Zustandes geschieht über die Widerstände R 1 und R 2.

Nachzutragen bleibt, daß das Flip-Flop II unsymmetrisch ausgelegt ist, so daß die Versorgungsspannung des Tastverstärkers 74 nahezu konstant bleibt. Damit bleibt auch die Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Berührungsschalters nahezu konstant. Dies, obgleich sich die Eingangsspannung über C3 von etwa 35 Volt auf 20 Volt reduziert. Eingeschaltet sei an dieser Stelle, daß der Widerstand R 6 größer als R 5 ist.

Der kontaktlose Schalter liegt niederohmig über D1.. 4 an Phase P, so daß die Spannung an der Metallplatte 73 des Betätigungsgliedes 69 unabhängig vom Schaltzustand immer die volle Netzspannung ist, was für die Erzielung einer konstanten Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist.

Im Ein-Zustand des erfindungsgemäßen Berührungsschalters dient R 1 der Zurverfügungstellung der Zündenergie für den Triac TR (10) durch Aufladen von C2, zugleich aber auch der Stromversorgung des Flip-Flop. Letzteres nimmt, sofern man sich für die Komplementärtechnik entscheidet, bei eingeschalteter Last überhaupt keinen Strom auf, wenn man sich für die Bipolar-Technik entscheidet nur einen sehr kleinen.

Da der Tastverstärker 74 außer dem zu vernachlässigenden thermisch bedingten Sperrstrom keinen Strom verbraucht, so lange das Betätigungsglied 69 nicht berührt wird, kann eine nahezu beliebig große Anzahl von zusätzlichen Betätigungsgliedern parallel geschaltet werden. Ein solches zusätzliches Belätigungsglied ist in F i g. 1 ganz rechts neben dem Hauptbetätigungsglied 69 zu erkennen.

Weil der Flip-Flop-Eingang durch /?7, R», R13, R 16, C4, C5 und C9 gegen Störungen unempfindlich gemacht wurde, können, was für die Benutzung des Berührungsschalters bei der Hausinstallation äußerst wichtig ist, zum Anschluß normale unabgeschirmte Installationsleitungen verwendet werden. An den Anschluß kann jede gewünscht e Last, also z. B. neben einer gewöhnlichen Glühlampe auch eine Leuchtstofflampe angeschlossen werden.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß der erfindungsgemäße Berührungsschalter den Bedingungen des Entstörungsgrades N(VDE) entspricht.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 handelt es sich um diejenige eines Wechselschalters, wobei neben dem Betätigungsglied 69 ein weiteres 69' vorgesehen ist. Hier ist ein Widerstand R 17 vorgesehen, an dem der von 75 kommende Strom einen Spannungsabfall erzeugt und dieser im Schaltverstärker 74 verstärkt wird. 75 ist durch eine von beiden Leitungen für die Anschlüsse 1 und 2 verbunden, wobei über die Anschlüsse 1 und der dazwischenliegenden Leitung der Laststrom fließt.
In F i g. 3 der Zeichnung ist die bisher gebräuchliche Schaltung für einen Ein-Aus-Schalter mit mechanisch betätigbarem Schaltglied wiedergegeben. Dieser bekannte Ein-Aus-Schalter befindet sich gemäß F i g. 3 in Offenstellung. Er kann zum Betätigen einer Last, z. B. einer Glühlampe, herangezogen werden.

F i g. 4 zeigt demgegenüber die erfindungsgemäße Schaltanordnung, wie sie im einzelnen in F i g. 1 der Zeichnung wiedergegeben ist. Von den dort vorhandenen Schalt- und Steuereinrichtungen sind lediglich das Betätigungsglied 69 und der Triac 10 wiedergegeben.

Mit 100 ist generell die Schaltelektronik bezeichnet, die alle übrigen Elemente der Schaltung gemäß F i g. 1 zusammenfaßt.

In F i g. 5 ist die bisher gebräuchliche Schaltanordnung bei Wechselschaltungen wiedergegeben. In die-

ϊο sem Falle ist gemäß der Darstellur.₆ r.ach F i g. 1 der Stromkreis geschlossen, so daß z. B. eine in dem Sfomkreis liegende Glühlampe brennt. Bei den beiden in F i g. 1 dargestellten Schalteinrichtungen handelt es sich um solche mit mechanisch betätigbaren Schaltelementen, wie Wippen, Koppen od. dgl.

Demgegenüber zeigt F i g. 6 die Wechselschaltung gemäß der Erfindung, ähnlich wie sie in der F i g. 2 der Zeichnung dargestellt ist. Auch hier sind von den zahlreichen Schalt- und Steuereinrichtungen lediglich dargestellt das Betätigungsglied 69 und der Triac 10. Mit 69' ist ein zweites Betätigungsglied bezeichnet, das ähnlich wie das Betätigungsglied 69 ausgebildet sein kann. Die beiden Betätigungsglieder 69 und 69' liegen an räumlich getrennten Orten, so daß sowohl über das Betätigungsglied 69 als auch über das Betätigungsglied 69' der Stromkreis schließbar ist. Mit 100 ist auch in F i g. 6 jeweils wieder die übrige Schaltelektronik bezeichnet, so wie sie im einzelnen der F i g. 2 entnommen werden kann.

Es sei erwähnt, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß die Leitung an den Anschlußklemmen 1 gleichzeitig sowohl zur Führung des Laststromes als auch des Steuerstromes dient. Da in der normalen Installationstechnik mit mechanischen Wechselschaltern zwischen den beiden Schaltern nur zwei Verbindungsleitungeri liegen und die mechanischen Schalter ohne Änderung der Installationsleitungen durch Installationsschaltei gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzbar sein sol len, dient die Leitung 2-2 der Führung des Steuerstro mes, während die Leitung 1-1 gleichzeitig vom Last und vom Steuerstrom durchflossen wird. Dadurch ist e: möglich, selbst bei Wechselschaltungen nur mit einen einzigen elektronischen Leistungsschalter (einem Triac auszukommen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Installationsschalter mit Halteelementen, wie Spreizkrallen, zum lösbaren Einbau in genormte Installationsdosen, insbesondere in 55 mm Unterputzdosen, mit einem Betätigungsglied, das mit einer Tragplatte verbindbar ist, die ihrerseits mit wenigstens einem Träger für die elektrischen Einrichtungen zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Installationsschalter als Berührungsschalter ausgebildet ist, dessen Stromkreis durch Berühren des Betätigungsgliedes (69) seitens des Benutzers derart schließbar ist, daß durch den Körper des Benutzers von der Netzphase ts nach Erde ein durch zwischengeschaltet« Einrichtungen, wie einen hochohmigen Widerstand (R 15), unschädlich gemachter Strom fließt und über einen Schaltverstärker (I), ein Speicherelement, wie ein Flip-Flop (II) und ein Steuerteil (III) auf ein Lastteil (IV) einwirkt.

2. Installationsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalstrom das Flip-Flop (H) in den Ein- und Aus-Zustand steuert und das Flip-Flop so hochohmig ausgeführt ist, daß es einem Zündkondensator (C2) parallel schaltbar ist, ohne den Zündwinkel eines Triac (Tr) nennenswert zu beeinflussen.

3. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (II) in Komplementärtechnik ausgeführt wird, so daß es bei eingeschalteter Last keinen Strom aufnimmt und daß damit der durch ein /?C-Glied (R 1, Cl) vorgegebene Zündwinkel optimal wird.

4. Installationsschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspannung eines Diac (Di) gleichzeitig zur Spannungsbegrenzung der Transistorschaltung (7" 1 bis TA) dient.

5. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Zündkondensator (C2) durch Glieder (Ti, D8) des Steuerteiles (II!) so begrenzt ist, daß die Zündspannung des Diac (Di)nicht erreicht wird.

6. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung zur Aufrechterhaltung des Flip-Flop-Zustandes über Widerstände (Ri, R 2) erfolgt.

7. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (II) unsymmetrisch (R5 < R6) ausgelegt ist, so daß die Versorgungsspannung des Tastverstärkers (7"4) nahezu konstant bleibt.

8. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so ausgelegt ist, daß über normale zweiadrige Insiallationsieitungen eine große Anzahl von Zusatzverstärkern (Γ4) anschließbar ist, die eine Betätigung des Installationsschalters von verschiedenen, räumlich getrennten Stellen aus gestattet.

9. Installationsschalter nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Installationsschalter als Wechselschalter derart ausgeführt ist, daß ohne Änderung der vorhandenen Installationsleitungen ein mechanischer Wechselschalter ersetzbar ist.

10. Installationsschaller nach Anspruch 1, oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (II) durch besondere Schaltmaßnahmen (R 7, RS, Ä13, Λ16, C4, C5 und C9) gegen Störspannungen auf den Steuerleitungen so unempfindlich gemacht wird, daß nicht abgeschirmte Leitungen verwendbar sind und daß die Schaltung von Leuchtstofflampen durchführbar ist.