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teSteuer-Schaltungsanordnungt' Die Erfindung bezieht sich auf eine
Steuer-Schaltungsanordnung, wie näher in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1
und 2 beschrieben.
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Derartige Steuer-Schaltungsanordnungen werden vorwiegend für Steuerungen
in Lichtschaltkreisen eingesetzt. Sie werden dort
als sogenannte
Dimmer bezeichnet, d.h. neben der Funktion des Ein- und Ausschaltens, die meistens
nur in einer sogenannten Hauptstelle erfüllt wird, gibt es dort noch sogenannte
Nebenstellen, die meistens lediglich die Funktion aufweisen, das Licht heller oder
dunkler einzustellen. Es ist also auch möglich, ein Schalten und Dimmen von der
Haupt- und/oder von der Nebenstelle aus zu bewirken. In einer im wesentlichen für
das Dimmen ausgelegten Nebenstelle kann die Steuer-Schaltungsanordnung nach dieser
Erfindung eingesetzt werden.
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Die Steuer-Schaltungsanordnung nach dieser Erfindung ist aber auch
allgemein einsetzbar in anderen Arten von Steuer-Schaltungsanordnungen, z.B. in
der Bedienungseinrichtung eines Fernsehgerätes, und hier z.B. für die Betätigung
der Lautstärke, Helligkeit usw.
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Um eine derartige Steuer-Schaltungsanordnung in Betrieb zu setzen,
bedarf es mindestens eines Impulses. Hierzu ist es bekannt, nicht mehr mechanische,
z.B. Drucktastenschalter anzuwenden, sondern anstelle dieser sogenannte Taster einzusetzen.
Bei diesen Tastern gibt es wiederum zwei Arten, nämlich die eine, bei denen die
Elektroden nach außen ausgeführt sind und wobei diese durch Berühren mit einem Gegenstand,
oder auch nur mit einem Finger, durch einen bestimmten Widerstand dann überbrückt
werden, wodurch der Auslöseimpuls entsteht. Wenn die nachgeordnete Schaltungsanordnung
empfindlicher ausgebildet wird, genügt es, anstelle von zwei Elektroden nur eine
nach außen auszuführen, wobei dann die zweite Elektrode der gemeinsame Bezugspunkt
bzw. Erde ist. Auch diese Taster sind durch Berühren mit dem Finger dann z.B. über
einen Widerstand von 20 MOhm mit Erde verbunden. Diese Verbindung genügt, das Eingangssteuersignal
zu erzeugen und die Steuer-Schaltungsanordnung in Betrieb zu setzen.
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Eine zweite Art derartiger Taster weist keine metallische
nach
außen ausgeführte Elektrode mehr auf, sondern diese Elektrode ist z.B. mit einer
dünnen Kunststoffolie abgedeckt.
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Derartige Taster "sprechen an", wenn sich ihnen über einen mehr oder
weniger großen Widerstand das Erdpotential nähert oder wenn sie kapazitive betätigt
werden, was z.B. auch durch Annaherung des Fingers eines Menschen geschehen kann.
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Die Steuer-Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt die Schaltungen
im Prinzip. Entsprechend dem gewählten Eingang, also wie oben ausgeführt, z.B. Schalter
oder galvanisch wirkender Taster oder kapazitiv wirkender Taster, sind die Bauelemente
auszulegen.
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Insbesondere für die Ausführung als elektronische Lichtdimmer sind
die VDE-Sicherheitsvorschriften zu beachten. Andererseits muß für eine sichere Funktion
des Ansprechens der Schaltungsanordnung gesorgt werden, d.h. es muß nach Möglichkeit
die Schaltung derart ausgelegt werden, daß zum sicheren Schalten ein bestimmter
Wert eines Eingangssignals erforderlich wird. Dieser Wert muß klein genug sein,
er darf jedoch nicht zu klein sein, da sonst die Störanfälligkeit nicht mehr beherrschbar
ist.
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Zur Lösung der Aufgabe der Verwirklichung eines konstanten Eingangssignals
zum sicheren Schalten werden bei einer Steuer-Schaltungsanordnung, wie im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 beschrieben, nach der Erfindung Maßnahmen ergriffen, wie im
Kennzeichen des Patentanspruchs 1 näher beschrieben.
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Daneben, gegebenenfalls gleichzeitig, können zur Lösung der Aufgabe,
Störstrom zu kompensieren, bei einer Steuer-Schaltungsanordnung, wie im Oberbegriff
des Patentanspruchs 2 näher ausgeführt, nach der Erfindung Maßnahmen ergriffen werden,
wie im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 näher beschrieben.
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Sind beide Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, dann werden Maßnahmen
nach der Erfindung zu ergreifen sein, wie in den Kennzeichen der Patentansprüche
1 und 2 näher beschrieben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für einen elektronischen
Lichtdimmer im Prinzip, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für die Nebenstelle nach
Fig. 1 im Prinzip, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für die Nebenstelle nach Fig.
2 mit einer Gegenkopplung, Fig. 4 eine Schaltungsanordnung der Nebenstelle nach
Fig. 2 mit der Gegenkopplung der Fig. 3 und einer Störstromkompensation.
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Fig. 1 zeigt im Prinzip die Schaltungsanordnung für einen elektronischen
Lichtdimmer. Die mit P bezeichneten Klemmen sind der Phasenanschluß eines 220 V
Wechselstromnetzes, die mit N bezeichneten Klemmen der sogenannte Nulleiter des
gleichen Wechselstromnetzes. 3 ist z.B. die zu schaltende Glühlampe. 1 ist die Hauptstelle.
In dieser Hauptstelle ist in elektronischen Lichtdimmer-Schaltungsanordnungen ein
Thyristor eingeschaltet, der hier im Prinzip durch ein Schaltersymbol in der Hauptstelle
1 gekennzeichnet ist. Dieser Schalter der Hauptstelle 1 wird z.B. im Falle eines
Thyristors über dessen einen Steueranschluß, der über z.B. einen Widerstand mit
dem Anschluß P1 verbunden ist, von der Nebenstelle 2 aus
gesteuert.
Die Nebenstelle 2 ist wiederum durch einen Schalter oder Taster betätigbar, der
in Fig. 1 und in den nachfolgenden Figuren jeweils mit S (Sensor) bezeichnet ist.
Der Verlauf der Spannung U ist in derartigen Schaltungsanordnungen rechteckförmig,
und die Größe bzw. die Breite dieser Rechtecke sind ein Maß dafür, wie lange der
Schalter in der Hauptstelle 1, der im Falle eines Thyristors in einer sogenannten
Phasenanschnittsschaltung arbeitet, geschlossen bzw. geöffnet ist.
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Fig. 2 zeigt die Schaltung der Nebenstelle 2 im Prinzip. Sie besteht
aus den beiden Verstärkertransistoren T1 und T2 und dem auch als Verstärker, aber
gleichzeitig auch als Schalter wirkenden Transistor T3, der nachfolgend auch als
Ausgangstransistor bezeichnet wird. Zum Schutz der Transistoren gegen Überlastung
ist über die Kollektor-Emitterstrecke des Ausgangstransistors eine Zener-Diode Z
geschaltet. Zum Schutz der Basis-Rmitterstrecken der Transistoren T1 bis T3 gegen
Überlastung ist die Diode D angeordnet. In den beiden Halbwellen der Wechselspannung
fließt stets ein Strom durch die Diode Z und damit im Steuerkreis. In der einen
Halbwelle steht an der Zenerdiode Z jedoch die volle Zenerspannung, sofern keine
Berührung des Tasters erfolgt. In der anderen Halbwelle liegt an der Zenerdiode
Z immer die Durchlaßspannung, also auch dann, wenn der Taster S berührt wird. Wenn
der Taster S berührt wird und der Transistor T3 geöffnet ist, ist die Zeit der Öffnung
des Transistors T3 ein Maß dafür, wie lange der Schalter in der Hauptstelle 1, wie
zu Fig. 1 näher erläutert wurde, geöffnet oder geschlossen wird.
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Fig. 3 zeigt die verbesserte Schaltungsanordnung nach Fig. 2.
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Zwecks Verwirklichung eines konstanten Eingangssignals zum sicheren
Schalten bzw. Öffnen und Schließen des Transistors T3 ist ein Gegenkopplungstransistor
T4 und ein ohmscher Widerstand R4 eingeführt. Dabei sind der Kollektor des Gegenkopplungstransistors
T4
mit dem Tasterkontakt S, sein Emitter über den ohmschen Widerstand R4 mit dem Emitter
des Ausgangstransistors T3 und seine Basis mit dem Emitter des Verstärkertransistors
T2 verbunden. Werden Schaltungsanordnungen aufgebaut, die nur zwei Transistoren
enthalten, von denen der zweite bereits der husgangstransistor ist, so kommt der
Basisanschluß des Gegenkopplungstransistors T4 an den Emitter des ersten Verstärkertransistors.
Entsprechendes gilt, wenn mehr als drei Transistoren verwendet werden.
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Die Fig. 4 zeigt in den durchgezogenen Linien eine Schaltungsanordnung
zur Lösung des Problems der auftretenden Störströme.
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Bei Anordnung einer derartigen Schaltung in feuchten Räumen oder in
der Nähe anderer elektrischer Leitungen können Ströme auftreten, die in der Größenordnung
der Ströme sein können, die normalerweise zum Inbetriebsetzen der Schaltung erforderlich
sind. Derartige Ströme können durch eine Störstromkompensation nach der Erfindung
dadurch bekämpft werden, indem in Reihe zur Kollektor-Emitterstrecke des Ausgangstransistors
T3 ein ohmscher Kompensationswiderstand R5 angeordnet ist. Dieser Kompensationswiderstand
R5 ist durch einen Kondensator C5 und die Basis-Emitterstrecke eines Kompensationstransistors
T5, dessen Kollektor mit dem Tasterkontakt S verbunden ist, über brückt.
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Im Normalfall würde z.B. der Kondensator C5 durch die Störströme auf
einen Betrag von z.B. 0,6 V aufgeladen werden.
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Dies genügt, um den Kompensationstransistor T5 geringfügig zu öffnen.
Wenn danach dann zum Inbetriebsetzen der Schaltung der Taster S berührt wird, so
wird der Kondensator C5 voll aufgeladen, z.B. auf den Wert von 0,7 V, und damit
wird eine Schwelle überschritten, die den Transistor T5 voll öffnet.
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Dann fließt ein Teil des durch das Berühren erzeugten Stromes allerdings
über den Kompensationstransistor T5 nach P hin ab.
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Die Schaltungsanordnung ist Jedoch derart ausgelegt, daß der
verbleibende
Strom über die Transistoren T1 bis T3 und über den Widerstand R5 ausreicht, um den
Ausgangstransistor T3 voll zu öffnen.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 benötigt keine Diode D mehr, weil
zum Schutz der Transistoren T1 bis T3 die Kollektor-Basisstrecke des Transistors
T5 herangezogen werden kann.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, muß die Z-Diode mit ihrer Anode nach P hin
geschaltet werden. Auch kann, wie in Fig. 4 gestrichelt angedeutet, gleichzeitig
in diese Schaltungsanordnung der Gegenkopplungstransistor T4 mit dem Widerstand
R4 (vergleiche Schaltungsanordnung nach Fig. 3) mit angeordnet werden.
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Die gezeichneten Schaltungsanordnungen können nur in einer Richtung-
wirken, d.h. z.B. in der Verwendung als Dimmer die angeschlossene Lampe nur auf
heller schalten. Um z.B. die Lampe auch auf dunkler schalten zu können, sind zwei
derartige Schaltungsanordnungen entsprechend anzuordnen.
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PATENTANSPRUCHE: