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Titel: Treppenlichtautomat mit schnellem Einschaltver-
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halten und langsamen Ausschaltverhalten, anschlußkompatibel und austauschbar
gegen herkömmliche Treppenlichtautomaten; geräuschlos arbeitend, im Verteilerkasten
auf DIN-Schiene montierbar.
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Anwendungsgebiet: Die Erfindung bezieht sich auf das schnelle Einschalt-
und langsame Ausschaltverhalten des Treppenlichtautomaten, insbesondere für die
Anwendung in Treppenhäusern, Garagenhöfen, Tiefgaragen und anderen Örtlichkeiten,
wo ein solches Schaltverhalten aus Sicherheitsgründen angebracht ist.
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Zweck: Der im Titel beschriebene Treppenlichtautomat schaltet bei
Betätigung der im Haus installierten Lichttaster das Licht sofort ein und blendet
nach Ablauf einer einstellbaren Zeit des Licht innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes
langsam ab, sodass die sich im Anwendungsbereich befindende Person aufgrund der
rechtzeitig erkennbaren Abdunklungspnase die Höglichleit hat, bei Erreichen des
nächsten Lichttasters das Licht wieder auf volle Helligkeit zu bringen.
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Stand der Technik: soweit dem Erfinder bekannt: Kritik des Standes
der Technik: Es sind bisher Treppenlichtautomaten bekannt, die das Licht bei Betätigung
des Lichttasters einschalten, wie bei ae in Titel beschriebenen Treppenlichtautomaten,
jedoch nach Ablauf der eingestellten Zeit sofort ohne Abdunklungsphase wieder ausschalten
und somit einen Gefahrenfaktor für die sich im Anwendungsbereich befindenden Personen
beinhalten.
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Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch Plötzliches
Abschalten des Lichtes bei abgelaufener Zeit auftretenden Gefahrenfaktor
(plötzlich
in Dunkeln stehen, Sturzgefahr auf der Treppe, Unfallgefahr in der Tiefgarage etc.)
dadurch zu beseitigen, daß das Abschalten des Lichtes in Form von langsamer, kontinuierlicher
Abdunklung vor sich geht.
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Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöse, daß in
den Treppenlichtautomaten eine Phasenausschnittsteuerung eingebaut wird, welche
die angeschlossene Last (Lampen) langsam ohne Leistungsverlust von Netz abschaltet,
indem die Phase des an die Last angeschlossenen Stromnetzes langsam in immer größer
werdenden Anschnittwinkel angeschnitten wird.
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Weitere Ausgestaltung der Erfindung: Un einen solchen, langsam in
seinem Winkel größer werdenden Phasenanschnitt zu erreichen, wird ein 4-fach Operationsverstärker
verwendet, der sowohl die einstellbare Einschaltzeit, als auch die für die Ansteuerung
des Leistungsschalters (Triac)notwendigen Steuersignale liefert.
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Um den Triac in seinen beiden ansteuerungsempfindlicheren Quadranten
I und III betreiben zu können, findet ein Doppeloptokoppler Verwendung, der seine
Speisung aus der Hilfswicklung des Stromversorgungstransformators bezieht und damit
das Gate des Triacs ansteuert.
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Erzielbare Vorteile:Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß der beschriebene Treppenlichtautomat ein handelsübliches
Anschlußschema hat und daher sofort mit wenig Arbeitsaufwand gegen herkömmliche
Treppenlichtautomaten ausgetauscht werden kann. Dadurch wird eine Herabsetzung der
Gefahrenfaktoren bei plötzlichen Abschalten des Lichts erreicht. Der Automat arbeitet
geräuschlos und ist durch Verwendung eines entsprechenden Gehäuses leicht in einem
handelsüblichen Verteilerkasten auf DIN-Schiene montierbar.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist in der :beigefügten Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher
beschrieben: Bauteilebezeichnung siehe beigefügte Schaltungszeichnung, Die Schaltung
besteht im wesentlichen aus einem 4-fach Operationsverstärker LM 324 (JC 1), der
sowohl die Zeit der vollen Einschaltdauer, als auch die erforderlichen Ansteuersignale
für den Optokoppler IC 2 erzeugt, welcher den die Last (Treppenhauslampen) treibenden
Triac T ansteuert.
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Der ara Netz (R, i4P) liegende Transformator Tr.
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liefert an seiner 12 V -Wicklung 4/5 die für die Stromversorgung
der gesamten Schaltung erforderliche Spannung an den aus den 4 Dioden D 3, D 4,
D 5, D 6 bestehenden Brückengleichrichter, dessen Ausgang eine pulsierende Gleichspannung
mit der Frequenz 100 Hz über den Spannungsteiler R 15 und R 16 an den + - Eingang
12 des IC 1 (Teil A) abgibt.
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Diese pulsierende Gleichspannung wird mit D 9 von der -Wersorgungsgleicnspannung
entkoppelt und lädt den Siebkondensator C 4, an den die für die Schaltung erforderliche
Gleichspannung entsteht.
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Der - Eingang 13 des IC 1 liegt aul einem Gleichspannungspotential,
welches mit R 18 und R 17 erzeugt wird und den Arbeitspunkt des IC 1 (?eil i) erzeugt.
Am Ausgang des IC 1 (Teil A),Pin 14, entsteht somit eine Rechteckspannung mit der
Frequenz 100 Bz, mit der der Kondensator C 1 langsam über R 6 positiv geladen wird.
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Die Entladung geschieht rasch über die Diode D 7, wenn die abfallende
Flanke der Rechteckspannung erreicht ist.
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Der Operationsverstärker IC 1 (eil B) erhält somit über R 5 an seinem
+ Eingang Pin 10 eine sägezahnförmige Spannung mit der Frequenz 100 Hz.
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Der - Eingang Pin 9 des IC 1 (Teil m) liegt über R 4 an der mit IC
1 (Teil C), Pin 7, realisierten Integrator. Dieser Integrator erhält mit dem Spannungsteiler
R 11, R 12 seinen Arbeitspunkt.
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Er wird angesteuert über R 8, D 8, sowie über R 7.
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Beim Einschaltvorgang (Betätigung des am Anschluß RT angeschlossenen
Treppenlichttaster) geht die an Ausgang des Schmitt-Trigger IC 1 (Teil D), Pin 1,
liegende Spannung von 0 -Potential nach + 12 V -Potential und lädt die Kondensatoren
C 2, C 3 des Integrators schnell über D 8 und den Sch#uhwiderstand R 8.
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Damit erzeugt der Intergrator ein 0V-Potential an seinem Ausgang 7
(IC 1, Teil C).
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Damit ist der negative Eingang Pin 9, des IC 1 (Teil B) negativer
als der positive Eingang Pin 10, an dem die Sägezahnspannung ansteht, und der Ausgang
des IC 1 (Teil B), Pin 8, wird positiv.Diese positive Spannung von + 12 V steuert
vber den Basisvorwiederstand R 3 den Transistor 1 1 an.
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dieser wird leitend und erzeugt so einen Stromfluß über seinen Kollektorwiderstand
R 2 und die beiden Dioden des Optokopplers IC 2, Pin 1, 2, 4, 3 gegen Masse. Dadurch
werden beide Transistoren des Optokoppler s leitend und liefern über die beiden
Dioden D 2, D 1 und den Vorwiderstand R 1 eine Wechselspannung von 12 V der an Pin
5 des Optokopplers 10 2 anseschlossenen 2. Wicklung 1/2 des Transformators Tr. an
das Gate des Triacs T. Damit steuert ser Triac ohne Phasenanschnitt voll durch und
liefert die gesamte Leistung des Netzes an den an die Anschlüsse LR und LMP angeschlossenen
Verbraucher.
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Nachdem die mit P 1 eingestellte Zeit abgelaufen ist, geht der Ausgang
des Schmitt-Triggers IC 1 (Teil D), Pin 1, auf OV-Potential und entlädt die Londensatoren
C 2, C 3 des Integrators IC 1 (Teil C) langsam über R 7, da nun D 8 in Sperrichtung
arbeitet.
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- Blatt 5 -
Dadurch geht die Spannung am Ausgang des
Integrators IC 1 (Teil C), Pin 7, langsam vom 0V-Potential nach + 12 V - Potential.
Der Komparator I C 1 (Teil B) vergleicht die an seinen beiden Eingängen liegenden
Spannungen und erzeugt dadurch an seinen Ausgang Pin 8 ein Rechtecksignal, dessen
Impuls-/ Pauseverhältnis sich derart verändert, dass, je höher das Ausgangspotential
des Integrators IC1 (Teil C), Pin 7 wird, die Impulszeit langsam kürzer und die
Pausezeit langsam länger wird. Das hat zur Folge, daß der über T 1 angesteuerte
Optokoppler den Triac nur noch zu bestimmten, verzögerten Zeitpunkten des Sinusverlaufes
des Netzes ansteuert und somit einen Phasenanschnitt verursacht, dessen Anschnittwinkel
kontinuierlich grösser wird, bis der Triac restlos abgeschaltet hat. Bei vorgegebener
Dimensionierung beträgt die Integrationszeit etwa 60 S. Die Erzeugung der Ablaufzeit
bis zum Einsetzen der Phasenanschnitt-Zeit übernimmt der Schmitt-Trigger I C 1 (Teil
D). Mit dem Spannungsteiler R 13, R 14 ist die Schaltschwelle festgelegt. R e R
10 sind die die Ilysterese bestimmenden Widerstände, welche ein einwandfreies Durchschalten
des I C 1 (TeilD) gewährleisten. Im Ruh@zustand der Schaltung liefert der Ausgang
des IC 1 (Teil D) 0V.
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Damit wird der Transistor Y 2 über den Basisvorwiderstand P. 21 leitend,
wenn der Transistor T 3 durch die von an RT angeschlossenen Licnttaster durchgeschaltete
Netzwechselspannung über den Basisvorwiderstand R 24 angesteuert und leitend wird.
Mit dem Durchschalten der beiden Transistoren wird der im Ruhezustand über H 22,
P 1 entladene Kondensator C 5 aufgeladen, wobei zum Schutz der beiden Transistoren
g ç und g 2 der Schutzwiderstand R 20 eingefügt ist, um den Kondensatorladestrom
zu begrenzen.
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Der Es@isableitwiderstand R 23 hält den Transistor T 3 gesperrt, wenn
der Lichttaster nicht betätigt wird. Die Diode D 10 kappt die negativen Halbwellen
der Ansteuerwechselspannung, um den Transistor T 3 zu schützen. Wenn die Spannung
a@ R8 transistor C 5 die mit R 13 , R 14 eingestellte Triggerschwelle erreicht und
die mit R 9, R 10 Triggestellte Hysterese des Schmitt-Triggers IC 1 (Teil D) überschritten
hat,dann schaltet der Schmitt-Trigger IC 1 (Teil D) durch und führt somit es seigen
Ausgang Pin 1 die Spannung + 12 V; mit dieses Vorgang wird die Schaltung in Betrieb
gesetzt (wie bereits zuvor beschrieben).
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Das positive Ausgangssignal des Schmitt-Triggers IC 1 (Teil D) sperrt
nun über den Basisvorwiderstand R 21 des Transistor T 2 und verhindert ein Nachtriggern
der Schaltung, wenn der Betriebsartenwe@lschalter S in Stellung "N" (Normalstellung)
steht. Befindet sich dieser Schalter S in Stellung "R", so wird der ds Nachtriggern
verhindernde Transistor T 2 überbrückt, indem durch das an seinen Emitter anliegende
0V-Potential seine Kollektor-Emitter-Strecke kurzgeschlossen ist; darin kann zu
jedem Zeitpunkt , auch vor Ablauf der mit P 1 eingestellten Zeit, nachgetriggert
werden. Steht der Schalter S in Stellung "D" (Dauerlicht), so wird der Kondensator
C 5 dauernd in geladenem Zustand gehalten, der Schmitt-Trigger IC 1 (Teil D) bekommt
über R 19 dauern 0V-Potential und bleibt damit mit seinem Ausgang Pin 1 in Arbeitsstellung
( + 12 V - Potential), solange, bis der Schalter S entweder in Stellung "N" oder
"R" gebracht und damit ein Ablauf der Zeit ermög-1-.:i"Ä-' J':?r.
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