DE29823394U1

DE29823394U1 - Stand-by of electrical devices by a capacitor

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Publication number: DE29823394U1
Application number: DE29823394U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2008-02-11

Description

Ronny Timmreck 20.02.99Ronny Timmreck 20.02.99

Birkenweg 4
01833 DürrröhrsdorfBirkenweg 4
01833 Dürrröhrsdorf

Bereitschaftshaltung von elektrischen Geräten mit Fernbedienung durch einen
Kondensator Standby of electrical devices with remote control by a
capacitor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Die Bereitschaftshaltung (Standby) von fernbedienbaren elektrischen Geräten, geschieht beim aktuellen Stand der Technik über einen Transformator, der ständig mit dem Netz verbunden ist und somit ständig Energie verbraucht. Erst wenn von der Fernbedienung ein Signal zum Einschalten des Gerätes ausgeht, wird die Leistung des Transformators zum Schalten eines Relais o.a. wirklich genutzt. Dieses Relais verbindet dann das einzuschaltende Gerät komplett mit der Netzspannung. An einigen Geräten befindet sich, um den Standby-Betrieb zu vermeiden, ein Schalter, mit dem sich das Gerät komplett von der Netzspannung trennen läßt.With the current state of technology, the standby mode of remote-controlled electrical devices is carried out via a transformer that is constantly connected to the mains and therefore constantly consumes energy. Only when a signal to switch the device on is sent from the remote control is the transformer's power actually used to switch a relay or something similar. This relay then completely connects the device to be switched on to the mains voltage. In order to avoid standby mode, some devices have a switch that can be used to completely disconnect the device from the mains voltage.

Durch den Betrieb von Standby-Schaltungen wird sehr viel Energie verschwendet. Mehreren aktuellen Studien zufolge werden in Deutschland jährlich 20 Milliarden kWh elektrische Energie von Standby-Schaltungen verbraucht. Allein 9 Milliarden kWh werden dabei jedes Jahr von Standby-Schaltungen von Fernsehern, Videorecordern und Audioanlagen verbraucht, Geräten also, die mit Infrarotfernbedienungen ein- und ausgeschaltet werden können.
Außerdem sind die Netzteile von solchen Geräten durch den Dauerbetrieb im Standby-Modus sehr anfällig für Defekte und müssen häufig ausgetauscht werden.A lot of energy is wasted by using standby modes. According to several recent studies, 20 billion kWh of electrical energy are consumed by standby modes in Germany every year. 9 billion kWh alone are consumed every year by standby modes on televisions, video recorders and audio systems - devices that can be switched on and off using infrared remote controls.
In addition, the power supplies of such devices are very susceptible to defects due to continuous operation in standby mode and must be replaced frequently.

Die oben beschriebene Lösung des Problems durch einen Schalter am Gerät hat den Nachteil, daß viele Nutzer zu bequem sind, das Gerät mit dem Schalter komplett auszuschalten, da es sich dann nicht mehr mit der Fernbedienung einschalten läßt. Es muß erst wieder direkt am Gerät eingeschaltet werden.The solution to the problem described above using a switch on the device has the disadvantage that many users are too lazy to switch the device off completely with the switch, as it can then no longer be switched on with the remote control. It must first be switched on again directly on the device.

Um aber Energie in größerem Maßstab sparen zu können, muß dieser Bequemlichkeit nachgekommen werden. Die Aufgabe der Erfindung ist also eine Minimierung der Energie, die beim Standby-Betrieb eines Gerätes verbraucht wird, trotzdem aber sowohl das Aus- als auch das Einschalten des Gerätes allein mit der Infrarotfernbedienung möglich zu machen.However, in order to save energy on a larger scale, this convenience must be accommodated. The aim of the invention is therefore to minimize the energy consumed when a device is in standby mode, but still make it possible to switch the device on and off using the infrared remote control alone.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of claim 1.

Die mögliche Energieeinsparung durch meine Erfindung liegt bei 5 bis 7 TWh jährlich.The potential energy savings from my invention are 5 to 7 TWh per year.

Damit könnte ein ganzes Kraftwerk komplett stillgelegt werden und es würden pro Jahr 5 Millionen t CO2 weniger emittiert. Das entspricht 0,5 % des jährlichen Ausstoßes an CO₂ in Deutschland und wäre so ein kleiner Beitrag zum Schutz unseres Klimas.This would mean that an entire power plant could be shut down completely and 5 million tonnes less CO2 would be emitted per year. This corresponds to 0.5% of the annual _CO2 emissions in Germany and would be a small contribution to protecting our climate.

Bei einem Preis von 30 Pf/kWh ergibt sich außerdem für alle Haushalte eine Reduzierung der Stromkosten um rund 2,5 Milliarden DM im Jahr.At a price of 30 Pf/kWh, this also results in a reduction in electricity costs for all households of around 2.5 billion DM per year.

Zum zweiten wird das Netzteil des jeweiligen Gerätes stark entlastet, da es nur noch mit dem Netz verbunden ist, wenn das Gerät tatsächlich eingeschaltet ist. Damit würde sich die Anzahl nötiger Reparaturen an solchen Geräten stark verringern.Secondly, the load on the power supply of the respective device is greatly reduced, as it is only connected to the mains when the device is actually switched on. This would greatly reduce the number of repairs required on such devices.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Schalrplänen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the circuit diagrams and are described in more detail below.

Es zeigenShow it

Figur 1: Allgemeines Blockschaltbild der ErfindungFigure 1: General block diagram of the invention

Figur 2: Gesamtschaltplan eines Ausführungsbeispiels der ErfindungFigure 2: Overall circuit diagram of an embodiment of the invention

Bei Standby-Schaltungen von elektrische Geräten muß während das Gerät ausgeschaltet ist jederzeit eine genügend große Energie zur Verfügung stehen, um ein Relais zu schalten, das das Gerät mit dem Netz verbindet. Diese Aufgabe der Energiespeicherung übernimmt der Kondensator 1. Wenn nun von der Fernbedienung 7 das Signal zum Einschalten gesendet wird, registriert dies der Empfänger 2 und schaltet daraufhin einen bistabilen Multivibrator 3 so, daß dieser den Kondensator 1 mit dem Relais 4 verbindet.In the case of standby circuits of electrical devices, while the device is switched off, there must always be enough energy available to switch a relay that connects the device to the mains. This task of storing energy is carried out by the capacitor 1. When the signal to switch on is sent from the remote control 7, the receiver 2 registers this and then switches a bistable multivibrator 3 so that it connects the capacitor 1 to the relay 4.

Da dieser bistabile Multivibrator während des Standby-Betriebs nur wenige nA benötigt, um seinen aktuellen Zustand zu speichern, reicht der Energieinhalt des Kondensators 1 theoretisch erst nach mehreren Jahren nicht mehr aus, um das Relais 4 zu schalten. Einen zusätzlichen Energieverbraucher während des Standby-Betriebs stellt jedoch auch der Empfänger der Signale der Fernbedienung 2 dar, so daß sich die maximale Standby-Zeit auf einige Monate verkürzt.Since this bistable multivibrator only needs a few nA during standby mode to store its current state, the energy content of capacitor 1 is theoretically no longer sufficient to switch relay 4 after several years. However, the receiver of the signals from remote control 2 also represents an additional energy consumer during standby mode, so that the maximum standby time is reduced to a few months.

Wird das Relais 4 vom Kondensator 1 geschaltet, so verbindet dieses das einzuschaltende Gerät 4 und damit auch dessen Netzteil 5 mit der Netzspannung. Das Netzteil erzeugt eine für die Digitaltechnik verwendbare Gleichspannung, die in diesem Fall zum einen den Kondensator 1 auflädt und zum anderen den bistabilen Multivibrator 3 mit Spannung versorgt, so daß dieser seinen Zustand beibehält und das Relais 4 weiterhin mit Spannung versorgt. Da es sich nicht um ein bistabiles Relais handelt ist die Spannungsversorgung notwendig, um die Verbindung des Gerätes mit der Netzspannung auch weiterhin zu gewährleisten.If relay 4 is switched by capacitor 1, this connects the device 4 to be switched on and thus also its power supply 5 to the mains voltage. The power supply generates a direct voltage that can be used for digital technology, which in this case charges capacitor 1 and supplies voltage to bistable multivibrator 3 so that it maintains its state and continues to supply voltage to relay 4. Since this is not a bistable relay, the voltage supply is necessary to ensure that the device is still connected to the mains voltage.

Wird nun erneut ein Signal von der Fernbedienung ausgesandt und trifft dieses den Empfänger 2, so schaltet der bistabile Multivibrator 3 zurück in seinen ersten stabilen Zustand und trennt den Kondensator 1 sowie das Netzteil 6 des Gerätes 5 vom Steuereingang des Relais 4. Das Gerät 5 wird zusammen mit dem Netzteil 6 ausgeschaltet.
In einer nicht dargestellten Ausfuhrung wird ein Gerät 5 ohne Netzteil 6 geschaltet. Hierfür werden zwei bistabile Relais und ein zusätzlicher Gleichspannungstransformator verwendet. Geht ein Signal von der Fernbedienung am Empfänger ein, so schaltet der geladene Kondensator das Gerät sowie den zusätzlichen Transformator mit jeweils einem bistabilen Relais ein. Der Transformator lädt den Kondensator wieder auf. Durch eine ebenfalls nicht dargestellte elektronische Schaltung schaltet der Transformator das Relais, das ihn mit der Netzspannung verbindet, nach dem Aufladen des Kondensators wieder ab. Trifft nun das Signal zum Ausschalten am Empfänger ein, so schaltet der Kondensator zuerst den Transformator wieder ein, der dann das Gerät ausschaltet und den Kondensator wieder auflädt. Ist dieser geladen, schaltet sich der Transformator wieder selbst aus.If a signal is now sent again from the remote control and this reaches the receiver 2, the bistable multivibrator 3 switches back to its first stable state and separates the capacitor 1 and the power supply 6 of the device 5 from the control input of the relay 4. The device 5 is switched off together with the power supply 6.
In a version not shown, a device 5 is switched without a power supply 6. Two bistable relays and an additional DC transformer are used for this. If a signal from the remote control is received at the receiver, the charged capacitor switches on the device and the additional transformer, each with a bistable relay. The transformer recharges the capacitor. Using an electronic circuit (also not shown), the transformer switches the relay that connects it to the mains voltage off again after the capacitor has been charged. If the signal to switch off now arrives at the receiver, the capacitor first switches the transformer back on, which then switches the device off and recharges the capacitor. Once the capacitor is charged, the transformer switches itself off again.

In Fig. 2 ist nun ein Schaltungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei der obere Teil die Schaltung zeigt, die den Ein- sowie den Ausschaltvorgang des fernzubedienenden Gerätes steuert, also den Empfänger und die untere Schaltung die Fernbedienung, also den Sender.
Der bistabile Multivibrator 8 ist mit Hilfe des IC 9 mit zwei NAND Gittern (Nl und N2) aufgebaut. Der Kondensator 10 ist ein sogenannter Goldcap mit einer Kapazität von 1 F und einer Spannung von 5,5 V. Für die Fernbedienung wird infrarotes Licht verwendet. Der Infrarotempfanger 11 ist aus zwei Photodioden aufgebaut, die entgegengesetzt gepolt sind, daIn Fig. 2, a circuit example of the invention is shown, wherein the upper part shows the circuit that controls the switching on and off process of the device to be remotely controlled, i.e. the receiver, and the lower circuit the remote control, i.e. the transmitter.
The bistable multivibrator 8 is constructed with the help of the IC 9 with two NAND grids (Nl and N2). The capacitor 10 is a so-called gold cap with a capacity of 1 F and a voltage of 5.5 V. Infrared light is used for the remote control. The infrared receiver 11 is constructed from two photodiodes that are oppositely polarized, since

eine Photodiode bei Beleuchtung nur in eine Richtung leitend wird, am Multivibrator der Strom beim Einschalten jedoch entgegengesetzt dem Strom beim Ausschalten gerichtet ist. In einer nicht dargestellten Ausführung werden anstatt Photodioden Phototransistoren verwendet. Außerdem muß gewährleistet sein, daß der Widerstand der Photodioden nicht schon bei normalem Umgebungslicht so gering ist, daß der Multivibrator bereits ohne IR-Signal von der Fernbedienung umkippt. Er darf aber auch nur so hoch sein, daß er beim Einschalten des Infrarotsenders so weit absinkt, daß die Schaltung umkippt. Um diesen Punkt exakt einstellen zu können, ist ein Potentiometer parallel und eines in Reihe zu den Dioden geschaltet. Dies gewährleistet, daß der Gesamtwiderstand am Eingang des Multivibrators 8 sowohl höher als auch geringer als der Widerstand der Photodioden einstellbar ist.
Das Relais 11 ist ein elektromechanisches Relais mit einer Steuerspannung von 3 V. In einer nicht dargestellten Ausführung wird ein elektronisches Relais auf Basis eines Triacs mit 1,8 V Steuerspannung verwendet. Das zu schaltende Gerät 13 ist mit einem Netzteil ausgestattet, daß eine Spannung von 5,5 V liefert. Im Schaltbild wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Gleichrichterelektronik am Transformator verzichtet.a photodiode only conducts in one direction when illuminated, but the current in the multivibrator when switched on is directed in the opposite direction to the current when switched off. In a version not shown, phototransistors are used instead of photodiodes. It must also be ensured that the resistance of the photodiodes is not so low in normal ambient light that the multivibrator tips over without an IR signal from the remote control. However, it must also only be so high that when the infrared transmitter is switched on it drops so far that the circuit tips over. In order to be able to set this point precisely, a potentiometer is connected in parallel and one in series to the diodes. This ensures that the total resistance at the input of the multivibrator 8 can be set both higher and lower than the resistance of the photodiodes.
The relay 11 is an electromechanical relay with a control voltage of 3 V. In a version not shown, an electronic relay based on a triac with a control voltage of 1.8 V is used. The device 13 to be switched is equipped with a power supply that supplies a voltage of 5.5 V. For reasons of clarity, the rectifier electronics on the transformer have been omitted from the circuit diagram.

Für der Fernbedienung wird, um Fehlfunktionen des Empfängers durch das Prellen des Schalters 15 zu vermeiden, ein monostabiler Multibibrator 14 verwendet. Dieser sorgt dafür, daß das von der Fernbedienung ausgesandte Infrarotsignal nicht prellt und eine durch den Kondensator 14.a genau bestimmte Länge hat. Für den monostabilen Multivibrator kommt wieder ein IC mit zwei NAND Gattern (Nl und N2) zum Einsatz. Die Infrarot-LEDs 16 sind vom Typ SFH 484-2 und senden Licht der Wellenlänge 880 nm bei einer maximalen Leistung von 160 mW aus. In der Schaltung werden drei solche LEDs verwendet, damit die am Empfänger ankommende Strahlungsintensität auch bei größerer Entfernung der Fernbedienung noch zum Schalten ausreicht. Die Spannungsversorgung wird durch den 9V-Block 17 sichergestellt.A monostable multivibrator 14 is used for the remote control to prevent the receiver from malfunctioning due to the switch 15 bouncing. This ensures that the infrared signal sent out by the remote control does not bounce and has a length that is precisely determined by the capacitor 14.a. An IC with two NAND gates (N1 and N2) is used for the monostable multivibrator. The infrared LEDs 16 are of the type SFH 484-2 and emit light with a wavelength of 880 nm at a maximum power of 160 mW. Three such LEDs are used in the circuit so that the radiation intensity arriving at the receiver is still sufficient for switching even when the remote control is at a greater distance. The power supply is ensured by the 9V block 17.

In einer nicht dargestellten Ausführung wird das ausgesandte Infrarotsignal codiert, d.h. in Impulsen bestimmter Länge und bestimmten Abstandes ausgesandt. Nur auf Impulse dieser Länge reagiert auch der Empfänger. Der Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegen fremde infrarote Strahlung z.B. von Lampen.In a version not shown, the emitted infrared signal is coded, i.e. emitted in pulses of a specific length and a specific distance. The receiver only reacts to pulses of this length. The advantage is the insensitivity to external infrared radiation, e.g. from lamps.

In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist der Empfänger so gestaltet, daß er auf die Fernbedienung eines handelsüblichen elektrischen Gerätes eingestellt ist, so daß keine zusätzliche Fernbedienung für das Schalten des Standby-Betriebs nötig ist.
In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführung ist die gesamte Erfindung in ein handelsübliches elektrisches Gerät mit Fernbedienung wie z.B. einen Fernseher, Videorecorder oder eine Audioanlage integriert und ersetzt dort die bisher üblichen Standby-Schaltungen. In a version also not shown, the receiver is designed in such a way that it is set to the remote control of a commercially available electrical device, so that no additional remote control is required for switching the standby mode.
In an embodiment also not shown, the entire invention is integrated into a commercially available electrical device with remote control, such as a television, video recorder or an audio system, and replaces the previously common standby circuits.

Claims

• · Protection claims:

1. Electronic circuit for keeping electrical devices in standby mode, which can be switched on and off using a remote control,

characterized in that the energy required for switching on the device is stored in a capacitor (1) during standby mode, which is recharged after the switching on process by the power supply unit (6) of the device (5), which supplies a direct voltage, and is thus available again as a storage device for the switching on energy of the device (5) after switching off, by which the device (5) and its power supply unit (6) are completely disconnected from the mains voltage, whereby the switching on and off process of the device (5) is triggered by the arrival of a signal from the remote control (7) on a corresponding receiver (2) in the circuit which controls the switching on and off of the device (5), whereby the remote control (7) is not connected to this circuit by an electrical conductor.

2. Electronic circuit according to claim 1,

characterized in that in electrical devices (5) without their own power supply unit (6) which converts the mains voltage into a direct voltage usable for digital technology, an additional transformer is installed which has the task of recharging the capacitor (1) after the switch-on process and which is separated from the mains voltage by an electronic circuit after the capacitor (1) has been recharged, but is reconnected to the mains through the capacitor (1) upon receipt of the switch-off signal from the remote control (7), recharges the capacitor (1) and then supplies the energy required for the switch-off process of the remote-controlled device (5).

3. Electronic circuit according to claim 1 or 2,

characterized in that a relay is used for switching the device to be remotely controlled and its power supply unit.

4. Electronic circuit according to one of the preceding claims,

characterized in that the signals emitted by the remote control are transmitted to the receiver circuit without bouncing by using a monostable multivibrator.

5. Electronic circuit according to one of the preceding claims,

characterized in that the transmission of the signals from the remote control (7) to the electronic circuit which controls the switching on and off process of the remote-controlled device and which has a corresponding receiver (2) for these signals takes place in the form of infrared light.

6. Electronic circuit according to one of the preceding claims,

characterized in that the electronic circuit which controls the switching on and off process of the remote-controlled device is designed in such a way that it can recognize the switching on and off signals of a remote control of a commercially available device and can then switch the device (5).

7. Electronic circuit according to one of the preceding claims,

characterized in that the signal that the remote control (7) sends out is encrypted, i.e. transmitted in pulses of a certain length and a certain distance, and the electronic circuit that controls the switching on and off process of the device to be remotely controlled has a receiver (2) that only recognizes signals that have the coding used by the remote control (7).

8. Electronic circuit according to one of the preceding claims,

characterized in that the part of the circuit which controls the switching on and off process of the remote-controlled device is integrated into the electronic circuit of this device and replaces the usual standby circuit there.