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Elektronischer Zeitschalter Die Erfindung betrifft einen elektronischen
Zeitschalter.
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eben den im Bau aufwendigen und räumlich voluminösen elektromechanischen
Zeitschaltern mit Synchronmotoren als Zeitglied @@@@einem Bimetallstreifen oder
anderen thermisch magnetischen Auslösern sind elektronische Zeitschalter bekannt,
die diskret ausgebaut sind, d h. mit Röhren oder Linzelhalbleitern wie Transistoren
oder Thyristoren versehen sind. Dabei werden als zugeordnete Leistungsschalter aberasiegena
Relais, neuerdings aber auch gesteuerte Leistungshalbleiter, d.h. Triacs, eingesetzt.
Die Stromversorgung geschieht dabei vom Netz über Vorwiderstande, Gleichrichter,
Ladeblockkondensatoren u.dgl., d.h. es ist immer bei der fervenuuny eines Triacs
eine externe umständliche Ansteuerung zur Stabilisierung und Gleichrichtung des
Netzstromes erforderlich. Derartige Zeitschalter werden bislang im Hinblick auf
den Aufwand ausschließlich industriell eingesetzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elei;troniscilen
Zeitschalter zu schaffen, der einerseits so klein baut und andererseits soviel an
bislang üblicher und erforderlicher Installation erübrigt, daß cr ohne weiteres
auch
in der ilausinscallation eingesetzt werden kann und Grundlage neuer dezentraler
hauswirtscaftlicher Geräte sein kann.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht im wesen-lichen in einem elektronischen
Zeitschalter, der einen intecrierten, bipolaren Halbleiterschaltkreis aurweisu,
der seinerseits rnit einer stabilisierenden und gleichrichtenden tromversorgung,
einem hochohmigen -Eintastungseingang, einem Eingangs-Flip-Flop zur Rückstellung,
einem Leitgliedausgang für RC-eschaltung, einem Eingang für eine Phasenanschnittsteuerung,
einem Verstärker und einer Triac-Ansteuerung versehen ist, wobei dem Schaltkreis
ein Vorwiderstand im Netzanschluß, ein RC-Glied und ein Triac zugeschaltet sind.
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Die besonderen Vorteile eines derartigen elektronischen Zeitschalters
bestehen in den äußerst geringen Ruheverlustleistungen (kleiner als 100 m W!, der
Möglichkeit der Eintastung entweder mit Taster oder hochohmig mit Sensortastung
(Fingerkontakt), des Fortfalles einer externen Triac-Ansteuerung, der Stromversorgung
mittels Vorwiderstand direkt vom Netz und der kleinen Verlustleistung im Vorwiderstand.
Dabei ist auch nur ein sehr kleiner zeitbestimmender Kondensator erforderlich, da
der Schaltstrom für das Zeitglied sehr niedrig ist. Der Anschluß für die Phasenanschnittsteuerung
läßt die Verwendung eines zweiten Triacs unnötig werden. Es sind insgesamt nur sehr
wenige externe Bauelemente nötig und diese wenigen Bauelemente können zusammen mit
dem integrierten bipolaren Fialbleiterschaltkreis derart klein bauen, daß darauf
mit entsprechender Beschaltung ohne weiteres dezentrale Steigerte für Abzweig-,Schalter-
oder Steckdosen verwendet werden können oder aber entsprechende Geräte in Form von
Abzweig-, Schalter- oder Steckdosen eingesetzt werden können. Der Einsatz und der
Aufbau entsprechender Geräte ist auch hauswirtschaftlich durchaus erstmalig ermöglicht,
da
sich der Installationsaufwand außerordentlich reduziert.
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Sislang werden nämlich sämtliche elektrischen Schal tgeräte und Sicherun-en
zentral in einem Verteilerkasten angeordnet.
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Die entsprechenden Gehäuse sind groß und können nur auf Putz befestigt
werden. Illit dem elekstronischen Zeitschalter lassen sich ohne weiteres für den
dezentralen anbau geeignete Geräte bauen, die überall auf oder unter Putz eingebaut
werden können.
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Üin weiterer Vorteil besteht darin daß die Verwendung eines Triacs
die Luverldssigkeit der runktion steigert, da im Gegensatz zu einem Relais praktisch
kein Verscilleiß auftritt und darüber hinaus ein besonders geräuschloses Scilalten
erfolgt.
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gemäß einer besollderen weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes
ist dem vorstehend gekennzeichneten elektronischen Zeitschalter ein erster Taster
zum Durchschalten des Triacs mittels des Halbleiterschaltkreises und ein Schalter
um Uberbrücken des Triacs zugeordnet, wobei alle Elemente in einem Gehäuse zusammengefaßt
sind und der Leitschalter dadurch als Treppenlichtautomat ausgebildet ist.
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Hervorzuheben ist besonders, daß im Gegensatz zur herkömmlichen ireppenlichtautomaten
dieser Zeitschalter wahlweise in Abzweigdosen auf oder unter Putz und in Schalterdosen
auf oder unter Putz eingebaut werden kann, wodurch sich der Installationsaufwand
außerordentlich verringert, da das Gerät direkt am Einsatzort z.B. im Keller, in
der Garage oder bei der Hofbeleuchtung eingebaut werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist ein elektrischer
Zeitschalter vorgesehen; dem zwei wahlweise Detätigbare Schalter für die Phasenanschnittsteuerung
zugeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein Lusatzgerät,
das
beispielsweise für die Notbeleuchtung oder zu einer besonderen Signalabgabe eingesetzt
werden kann. So ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß der eingangs genannte,
als Treppenlichtautomat ausgebildete Zeitschalter und der Zeitschalter für die Phasenanschnittsteuerung
durch eine elektrische Steckverbindung miteinander kombiniert sind.
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Die Gesamtkombination ist ein Treppenlichtautomat mit entweder einer
Phasenanschnittsteuerung als Notbeleuchtung durch Betätigung des einen Schalters
des zugesteckten Zeitschalters mit einer Helligkeitsregelung über dessen RC-Glied
oder aber mit einer Signalabgabe bei Betätigung des anderen Schalters des Zeitschalters
mit der Phasenanschnittsteuerung, wobei wiederum die Helligkeitsregelung über dessen
RC-Glied erfolgen kann. Bislang wird die Notbeleuchtung so geschaltet, daß parallel
zur normalen Beleuchtung eine Zusatzbeleuchtung vornanden ist. Es ergibt sich ein
doppelter Installationsaufwand. Dieser ist nunmehr vollständig beseitigt. Eine weitere
Ausgestaltung besteht darin, daß zu der vorstehend genannten Kombination über eine
weitere elektrische Steckverbindung ein mit einem Einschalter versehener Dammerlichtschalter
hinzugesteckt ist. Dieser liegt parallel zum Schalter für die Notbeleuchtung, so
daß die Notbeleuchtung automatisch durch diesen Dämmerlichtschalter eingeschaltet
werden kann. Auch hier entfällt ein erheblicher Installationsaufwand durch die Ausgestaltung
als Steckverbindung, da üblicherweise immer ein Zeitschalter und ein Dämmerlichtschalter
miteinander verdrahtet werden müssen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist
der elektronische Zeitschalter mittels eines Tasters, einer Kontrollampe, eines
Summers, der von einem Flip-Flop geschaltet ist, und eines Umschalters für das RC-Glied
als Signal geber ausgebildet. Die eingebaute Kontrollampe kann
dabei
den mitlauf signalisieren und der eingebaute Signalgeber beispielsweise in Form
eines Summers, signalisiert, daß die Zeit abgelaufen ist. Die Steuerung des Signalgebers
durch den Flip-Flop gewährleistet, daß der Signalgeber prai;-tisch unbegrenzt läuft.
Durch den Umschalter des RC-Gliedes läßt sich der Signalgeber auf Kurzzeit und Langzeit
schalten.
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Dies sind insgesamt erhebliche Vorteile gegenüber vergleichwaren bisherigen
mechanischen oder elektromecnanischen i.eit-Signalgebern, wie beispielsweise Weckeinrichtungen.
Letztere haben nämlich nur einen einzigen Leitbereich und der Signalgeber hbrt bei
ihnen nach einer gewissen Zeit auf, Signale abzugeben. Darüber hinaus ist beim erfindungsgemäßen
Gerät durch die eingebaute Kontrollampe der Betriebszustand sorort jederzeit erkennbar.
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In weiterer Ausgestaltung ist das Gerät mit einer Steckeinrichtung
zum Einstecken in eine Steckdose versehen. Das Gerät ist also ortsveränderbar und
kann überall dort, wo eine Steckdose vorhanden st eingesetzt werden. Bei Wunsch
kann das Gerät jedocji auch in Schalterdosen eingebaut werden.
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Der eingdngs genannte Zeitschalter kann auch, ordnet man ihm einen
Taster um Durchschalten des Triacs mittels des Halbleiterschaltkreises zu, in vorteilhafter
Weise in eine Steckuose eingebaut werden, und zwar entweder in eine Tischsteckdose
oder andere Mehrfachsteckdosen auf oder unter Putz, woei dann die Steckdose vom
Zeitschalter geschaltet werden kann. s Gerät dient der zeitabhängigen Stromversorgung
irgendweicher Verbraucher.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden
nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 bis 3 verschiedene Schaltungen verschiedener Gerste
gemäß der Erfindung.
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Kernstück sämtlicher dargestellter und nachfolgend beschriebener Geräte,
die insgesamt als elektronische Zeitschalter zu bezeichnen sind, ist ein integrierter,
bipolarer Halbleiterschaltkreis IS1 mit einer stabilisierenden und gleichrichtenden
Stromversorgung, einem hochohmigen Eintastungseingang, einem Eingangs-Flip-Flop
zur Rückstellung, einem Zeitgliedausgang fur die RC-Beschaltung, einem Eingang für
eine Phasenanschnittsteuerung, einem Verstärker und einer Triac-Ansteuerung. Ein
derart aufgebauter integrierter bipolarer Halbleiterschaltkreis ermöglicht eine
Stromversorgung ausschließlich mittels eines Vorwiderstandes vom Netz. Die erforderliche
Stabilisierung und Gleichrichtung für den Triac ist im integrierten Halbleiterschaltkreis
selbst enthalten.
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Auch die Ansteuerung des Triacs ist enthalten, sowie der Anschluß
für die Phasenanschnittsteuerung.
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Bei dem elektronischen Zeitschalter nach Fig. 1 ist einem derartig
aufgebauten integrierten bipolaren Halbleiterschaltkreis IS1, der über einen Vorwiderstand
Rv vom Netz mit Strom versorgt wird, ein Taster 1 zum Durchschalten des ebenfalls
zugeordneten Triacs Trl mittels des Halbleiterschaltkreises ISI zugeordnet und es
ist ein Schalter 2 vorgesehen, mit dem der Triac Trl überbrückt werden kann. Zugeschaltet
ist ferner das RC-Glied R1, Cl. Das Gerät ist mit besonderem Vorteil als Treppenlichtautomat
einsetzbar. Es erfüllt ohne weiteres die Funktionen "Aus", "Dauerlicht", "inutenlicht".
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Das Dauerlicht ergibt sich durch Betätigung des Schalters 2 unter
Oberbrückung des Triac Trl. Das Gerät kann wahlweise in Abzweigdosen auf oder unter
Putz und in Schalterdosen auf oder unter Putz eingebaut werden, und zwar direkt
am Einsatzort. Alle Elemente können in einem Gehäuse zusammengefaßt sein. Die Ansteuerung
kann wahlweise mittels Phase oder Mp oder hochohmig mittels Sensortasten erfolgen.
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Die Schaltung nach Fig. 1 kann ebenfalls beispielsweise mit Vorteil
in eine Tischsteckdose oder andere Mehrfachsteckdosen auf oder unter Putz eingebaut
werden. Die Steckdose wird dann vom Zeitschalter geschaltet, die Zeiteinstellung
erfolgt an der Steckdose. Es ergeben sich die Einstellungen "Aus" "Ein" und "Impuls".
Auf diese Weise läßt sich eine zeitabhängige Stromversorgung irgendwelcher Verbraucher
erreichen.
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In Fig. 2 ist im linken Teil ein elektronischer Zeitschalter in Form
eines Moduls I dargestellt, der in seinem Aufbau im wesentlichen dem elektronischen
Zeitschalter nach Fig. 1 entspricht. Es ist lediglich der Taster 1 extern angeschlossen,
wobei im Grunde genommen beliebig viele Taster parallel geschaltet werden können.
Dieses Gerät erfüllt die Grundfunktionen des bereits bekannten Treppenlicht-Automaten.
Für den Schalter ergeben sich die Einstellungen "Aus","Ein" und Impuls".
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Modul I ist noch ein Ausschalter 3
vorgesehen sowie eine Diode D1, die der potentialrichtigen Eintastung dient. Wie
aus Fig. 2 ersichtlich, ist ferner ein Zeitschalter als Modul II vorgesehen, der
einen gleicherweise aufgebauten integrierten bipolaren Halbleiterschaltkreis IS2
hat, dem ein Zeitglied R2, C2 zugeordnet ist, sowie ein Triac Tr2. Der Modul II
weist zwei wahlweise betätigbare Schalter 8 und 9 für eine Phasenanschnittsteuerung
auf.
Dabei ist eine Drossel Dri für die Funkentstörung vorgesehen.
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Der Zeitschalter Modul I weist Steckbuchsen 4 und 5 für die Stromversorgung
des Zeitschalters Modul II auf, sowie eine Buchse 6 für den Eintastimpuls und eine
Buchse 7 für Anschluß des Triacs Tr2 des Moduls II. Werden die beiden Module I und
II zusammengesteckt, ergibt sich ein Kombinationsgerät, das in denkbar einfacher
Weise bei einem Treppenlichtautomaten die Funktionen "Notbeleuchtung" und "Signalgabe"
verwirklicht, letzteres beispielsweise in dem Sinn, daß angegeben wird, daß das
Licht bald ausgeht. Durch Betätigung des Schalter 8 ergibt sich die Phasenanschnittsteuerung
als Notbeleuchtung, wobei die Helligkeitsregelung durch das RC-Glied R2, C2 erfolgt,
und durch Betätigung des Schalters 9 ergibt sich die Phasenanschnittsteuerung zur
Signal gabe, wobei die Helligkeitsregelung wieder durch das RC-Glied R2, C2 erfolgt.
Die eitdauer könnte dabei durch ein weiteres RC-Glied eingeregelt werden.
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Der Zeitschalter Modul II besitzt neben Buchsen 4 und 5 nocn eine
Buchse 10, die insgesamt für das Aufstecken eines weiteren Moduls III dienen. Modul
III ist als elektronischer Dämmerlichtschalter ausgebildet, der zu dem Schalter
8 in Modul II parallel liegt und die Notbeleuchtung einschalten kann. Ein Fotowiderstand
12 wird dabei extern angeschlossen. Mittels eines Schalters 11 wird der Dämmerlichtschalter
III eingeschaltet. Es ist somit möglich, über einen Dämmerlichtschalter in denkbar
einfacher Weise die Notbeleuchtung einzuschalten.
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Bei dem Gerät nach Fig. 3 ist wiederum der integrierte Dipolare Halbleiterschaltkreis
IS1 mit dem vorstehend geschilderten Aufbau vorgesehen, wobei die Stromversorgung
vom Netz über den Vorschaltwiderstand Rv geschieht. Es ist wiederum
der
Triac Tr1 vorgesehen sowie das Zeitglied Rl, Cl, das allerdings jetzt mit einem
Umschalter US1 kombiniert ist.
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Der Schalter 1 wirkt auf einen Flip-Flop FF1, der sowohl den Halbleiterschaltkreis
151 wie über einen Verstärker einen Summer 51 beschaltet, der in leitender Verbindung
mit dem Triac Tr1 steht, dem eine Kontrollampe L1 nachgeordnet ist. os handelt sich
hierbei um einen elektronischen Zeitschalter in rorm eines Signalgerätes, das bei
entsprechender Ausgestaltung mit einer Steckeinrichtung in jede Steckdose einsgesteckt
werden kann, das aber auch in Schalterdosen u.dgl. eingebaut werden kann. Dieses
Gerät hat durch den Umschalter US1 zwei Zeitbereiche und kann auf Kurzzeit oder
auf Langzeit umgeschaltet werden, wobei die Kurzzeit beispielsweise zwischen 0 und
5 Minuten liegen kann und die Langzeit zwischen 0 und 2 Stunden. Der Flip-Flop Putz
gewährleistet dabei, daß der Summer 51 praktisch unbegrenzt lauft. Die eingebaute
Kontrollampe LI gewährleistet die sofortige Erkennbarkeit des jeweiligen Betriebszustandes.
Das Ausschalten des Summers 51 kann durch ein nochmaliges Betätigen des Tasters
1 geschehen.