DE2618140A1

DE2618140A1 - Anordnung zum schalten und zur leistungssteuerung von elektrischen verbrauchern, insbesondere von gluehlampen

Info

Publication number: DE2618140A1
Application number: DE19762618140
Authority: DE
Inventors: Hans Arnhold; Bodo Ehmann
Original assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2618140C2

Description

Anordnung zum Schalten und zur Leistungssteuerung
von elektrischen Verbrauchern, insb. von Glühlampen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten sowie zur Steuerung der Leistung von elektrischen Verbrauchern durch bloßes Berühren einer sogenannten Sensorfläche in der Wirkung auf eine dem jeweiligen Verbraucher vorgeschaltete elektronische Einrichtung. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt, die elektronische Einrichtung für das kontaktlose Ein- und Ausschalten des Verbrauchers zusätzlich mit einer Steuerungsvorrichtung für dessen Wirkleistung auszustatten. Dabei besteht eine solche Steuerungsvorrichtung im allgemeinen aus einem Drehpotentiometer, mit welchem sich von Hand der Zündwinkel innerhalb einer phasenanschnittgesteuerten Thyristorschaltung und damit die Leistung, wie beispielsweise der Helligkeitsgrad einer Glühlampe oder die Drehzahl eines Elektromotors, stufen- und verlustlos einstellen läßt0 Derartige Anordnungen sind jedoch dem Aufwand nach durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Funktionselementes und bedienungemäßig durch die Notwendigkeit der mechanischen Betätigung desselben belastet.
Wenn man demgemäß auf ein solches Betätigungselement verzichten will, stellt sich die Frage, in welcher anderen Weise die vorhandene Sensorschaltung einen gleichzeitigen Steuervorgang ermöglicht. In Anbetracht dessen macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, die geläufige Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers vermittels einer Berührung der Sensorfläche gleichlaufend über die Zeitdauer der Berührung dieser Fläche als weiteres Kriterium auch zur Leistungssteuerung aus- bzw. weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß dem von ein- und derselben Senaorfläche aus gesteuerten Schaltglied ein Auswertungsglied vorgeschaltet und eine Leistungsstufe in der Wirkung auf den Verbraucherstromkreis nachgeschaltet ist, wobei die Leistungestufe mit dem Auswertungsglied über eine Regelstufe in Verbindung steht und das Schaltglied seinen jeweiligen Schaltzustand an das Auswertungsglied und/oder an die Regelstufe zurückübermittelt.
Aufgrund dieser Ausbildung unterscheidet die Schaltungsanordnung nach der Erfindung nicht nur zwischen einer Berührung der gleichen Sensorfläche von verschiedener Dauer, sondern sie berücksichtigt dabei zur gleichen Zeit den jeweils vorhandenen Schaltzustand. Insofern gelingt es beispielsweise in der Anwendung auf elektrische Lichtstromkreise, die Lichtquelle als Verbraucher durch kurzes Berühren der Sensorfläche jeweils ein- oder auszuschalten und durch längeres Berühren der gleichen Sensorfläche entweder einzuschalten oder eingeschaltet zu belassen und zugleich im gewünschten Ausmaß nach oben oder nach unten hin in ihrer Helligkeit zu verstellen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht dabei das betreffende Auswertungsglied aus einer elektronischen Baueinheit, die zwischen der Berührungedauer und gegebenenfalls auch zwischen dem Beginn und der Beendigung einer Berührung der Sensorfläche unterscheidet und das Ergebnis dieser Auswertung entweder an das Schaltglied und/oder an die Regelstufe weiterleitet. - Auf diese Weise wird in Form einer zeitabhängigen Weichenschaltung erreicht, daß infolge einer kurzen Berührung der Sensorfläche ein elektrisches Signal unmittelbar an das nachfolgende Schaltglied und von dort aus weiter zur Leistungsstufe gelangt, während aufgrund einer längeren Berührung der Sensorfläche das Schaltglied nur im Ausschaltzustand ein Signal erhält, jedoch die ihm auf dem Wege zur Leistungsstufe parallelgeschaltete Regelstufe in beiden Fällen über die gesamte Dauer der Berührung in Tätigkeit gesetzt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung stellt sich das genannte Schaltglied ebenfalls als eine elektronische Baueinheit dar, die zufolge eines kurzen Signals von Seiten des Auswertungsgliedes her den jeweils vorhandenen Schaltzustand wechselt und als Ein- oder Ausschaltsignal an die Leistungsstufe weiterleitet. Zu diesem Zweck ist das Auswertungsglied vorzugsweise als eine Bogenannte Flip-Flop-Schaltung ausgebildet.
Demgegenüber besteht die genannte Regelstufe auch wiederum aus einer elektronischen Baueinheit, die sich auf dem Wege über das Auswertungsglied entsprechend der Länge einer Beruhrung der Sensorfläche auf einen bestimmten Wert einstellt und entsprechend dieser Einstellung ein Steuersignal an die Leistungsstufe weiterleitet. Dieser Einstellvorgang kann beispielsweise unter Verwendung eines kontinuierlich umlaufenden Ringzählers erfolgen, welcher vermittels der ihm von einem gesonderten Taktgeber zugeleiteten Impulse auf eine der Berührungsdauer entsprechende Zählstufe eingestellt wird, worauf ein dieser Zählstufe zugeordneter Spannungswert als Steuersignal an die Leistungsstufe gelangt.
Im vorbeschriebenen Zusammenhang ist es von Belang, daß eine zum Zweck der Leistungssteuerung vorgenommene Berührung der Sensorfläche die im Ausschaltzustand befindliche Schaltungsanordnung zunächst einschaltet, jedoch die sich bereits im Einschaltzustand befindliche und nur noch zu steuernde Anordnung nicht funktionswidrig außer Betrieb setzt. Hierzu ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Schaltglied im eingeschalteten Zustand auf das Auswertungsglied und/oder auf die Regelstufe in geeigneter Weise zurückwirkt und dabei im Bereich des ersteren die Signalgabe in Richtung des Schaltgliedes zum Wechsel des Schaltzustandes verhindert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Leistungsstufe aus einer nach dem Phasenanschnittverfahren fungierenden Thyristorschaltung, die das Signal von Seiten des Schaltgliedes verstärkt und jeweils in einen Einschalt- oder Ausschaltvorgang im Zuge des Verbraucherßtromkreises sowie die Signalgabe von Seiten der Regelstufe in einen entsprechenden Vorgang zur leistungslosen Steuerung des jeweils vorhandenen (ohm'schen) Verbrauchers umsetzt.
In dieser Beziehung kann die Regelstule der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weiterhin bei Bedarf oder nach Belieben dahingehend ausgelegt werden, daß sie dem aufgrund eines längeren Berührens der Sensorfläche von sich aus an die Leistungsstufe weiterzuleitenden Steuereignal einen bestimmten Ausgangswert zugrunde legt. Dies kann z.B0 der Wert für die maximale oder für die minimale Leistung, ein bestimmter Zwischenwert, oder der Wert der zuletzt vorausgegangenen Einstellung sein.
Darüber hinaus kann diese Anordnung sogar dahingehend getroffen werden, daß sich innerhalb des Schaltungsaufbaus auf einfache Weise eine beliebige Einstellbarkeit des gewünschten Ausgangswertes und damit ein beliebiger Wechsel desselben ermöglicht.
In bezug auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind bei mehreren räumlich voneinander getrennt angebrachten Sensorflächen dieselben über ihnen an Ort und Stelle zugeordnete Verstärkerglieder leitungsmäßig mit der zentral gelegenen Zusammenfassung von Auswertungsglied, Schaltglied, Leistungsstufe und Regelstufe verbunden. Auf diese Weise läßt sich zBo die Beleuchtung eines Raumes von jeder der in ihm vorhandenen Sensorflächen ein- und ausschalten oder bedarfsweise hinsichtlich ihrer Helligkeit einstellen.
Die bauliche Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung betreffend, ist die gesamte Elektronik in Form einer integrierten Schaltung auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet und als Zentralstelle sowie gegebenenfalls in Verbindung mit einem bedienungßseitigen Verstärkerglied innerhalb des Abmessungebereiche einer normalen Unterputz-Einbaudose untergebracht und nach außen hin in geeigneter Aufmachung durch die Sensorfläche abgedeckt, Auf gleiche Weise lassen sich die mit dieser Einrichtung von anderer Stelle aus zusammenwirkenden Sensorflächen mitsamt ihrem Verstärkerglied ebenso in Unterputzdosen installieren und über geeignet verlegte Anschlußleitungen mit der Zentralstelle verbinden. In der Anwendung auf andere Elektrogeräte beläßt die außerordentlich gedrängte Baumöglichkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Unterbringung innerhalb eines Gerätes sowie der zweckentsprechenden Form und Ausbildung der Sensorfläche als Betätigungsorgan einen weiten Spielraum.
In der anliegenden Zeichnung ist der Aufbau der erfindungegemäßen Schaltungsanordnung der besseren Übersicht wegen nur schematisch in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. -Hierbei ist mit Ziffer 1 die Sensorfläche mit dem ihr zugeordneten Verstärkerglied bezeichnet. Dieees alleinige Bedienungsorgan ist bei Bedarf in Parallelechaltung zu anderen mit dem Auswertungsglied 2 der eigentliehen Schaltungsanordnung verbunden. Vor wer aus führt der eine Funktionszweig über das Schaltglied 3 und der andere Funktionszweig über die Regelstufe 4 zu der gemeinsamen Leistungsstufe 5 und von dort aus weiter in den betreffenden Verbraucheretromkreis, der gemäß dem Schaltbild beispielsweise als Xichtstromkreis durch die Glühlampe 6 versinnbildlicht ist. Die "Rückkopplung" des Schaltgliedes 3 in Richtung des Auswertungsgliedes 2 und/oder der Regelstufe 4 ist durch entsprechende Pfeile in den Verbindungslinien aufgezeigt. - Da dieses Blockschaltbild den in der vorausgegangenen Beschreibung genau dargelegten Erfindungsgedanken klar zum Ausdruck gelangen läßt, kann auf die weitere Darstellung schaltungstechnischer Einzelheiten hinsichtlich der verschiedenen Blockelemente verzichtet werden, zumal sich deren spezielle Ausbildung anhand der erfindungsgemäß vorgegebenen Funktionsabläufe mit den hierzu bekannten Bauelementen der Schaltungselektronik ohne besondere Hinweise realisieren läßt.
* * * * * 10 Patentanspruche, 1 Blockschaltbild.

Claims

Pat entans prüc h e Anordnung zum Ein- und Ausschalten sowie zur Steuerung der Ileistung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere zur Helligkeitssteuerung von elektrischen Glühlampen, durch Berühren einer Sensorfläche in der Wirkung auf eine zentral gelegene Elektronik, dadurch gekennzeichnet, daß dem von ein und derselben Sensorfläche (1) gesteuerten Schaltglied (3) ein Auswertungsglied (2) vorgeschaltet und eine Leistungsstufe (5) in der Wirkung auf den Verbraucherstromkreis (6) nachgeschaltet ist, wobei die Leistungsstufe (5) mit dem Auswertungsglied (2) über eine Regelstufe (4) in Verbindung steht, und das Schaltglied (3) seinen jeweiligen Schaltzustand an das Auswertungsglied (2) und/oder an die Regelstufe (4) zurückübermittelt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertungsglied (2) aus einer elektronischen Baueinheit besteht, die zwischen der Berührungsdauer und ggf.

zwischen dem Beginn und der Beendigung einer Berührung der Sensorfläche (1) unterscheidet, und das Ergebnis dieser Auswertung entweder an das Schaltgiied (3) und/oder an die Regelstufe (4) weiterleitet.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (3) in Form einer elektronischen Baueinheit einem (kurzen) Signal von Seiten des Auswertungsgliedes (2) zufolge seinen vorhandenen Schaltzustand wechselt und als Ein- oder Ausschaltsignal an die Leistungsstufe (5) weiterleitet.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe (4) in Form einer elektronischen Baueinheit einem (langen) Signal von Seiten des Auswertungsgliedes (2) zufolge sich entsprechend der Länge des Signals auf einen bestimmten Kennwert einstellt und diesen als Steuersignal an die Leistungsßtufe (5) weiterleitet.
5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (3) im eingeschalteten Zustand auf das Auswertungsglied (2) und/oder auf die Regelstufe (4) zurückwirkt und dortselbst bei einem Steuervorgang die Signalgabe zum Wechsel des Schaltzustandes sperrt.
6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstufe (5) als eine elektronische Baueinheit ausgebildet ist, die das Signal von Seiten des Schaltgliedes (3) in einen Ein- oder Ausschaltvorgang und die Signalgabe von Seiten der Regelstufe (4) in einen entsprechenden Vorgang zur leistungslosen Steuerung innerhalb des Verbraucherstromkreises (6) umsetzt.
7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe (4) dem an die Leistungsstufe (5) weiterzuleitenden Steuersignal einen wahlweise zu bestimmenden Ausgangswert, z.B. den der zuletzt vorhandenen Einstellung, den für maximale oder minimale Leistung od.dgl., zugrunde legt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich aus dem Auswertungsglied (2), dem Schaltglied (3), der Leistungsstufe (5) und der Regelstufe (4) zusammensetzenden Elektronik räumlich voneinander getrennt mehrere Sensorflächen (1) über denselben zugeordnete Verstärkerglieder angeschaltet sind.
9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Elektronik in Form einer integrierten Schaltung auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet und als Zentralstelle sowie ggf. in Verbindung mit einem bedienungsaeitigen Verstärkerglied innerhalb des Abmessungebereiche einer normalen Unterputz-Einbaudose untergebracht und nach außen hin in geeigneter Aufmachung durch die Sensorfläche (1) abgedeckt ist.
10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine (zusätzliche)Sensorfläche (1) in Verbindung mit dem ihr zugeordneten Verstärkerglied im Bereich einer normalen Unterputz-Einbaudose oder die gesamte Schaltungsanordnung in geeigneter Ausbildung und in zweckentsprechender Form innerhalb eines zu schaltenden und zu eteuernden Elektrogerätes untergebracht ist.