DE3111753C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Zeit­ schalter nach Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Zeitschalter zum zeitlich begrenzten Einschalten von mit Wechselspannung gespeisten, stromintensiven Lasten, beispiels­ weise Glühlampen, kommt mit zwei Anschlüssen aus. Ein Anschluß ist mit einem Netzleiter verbunden und der andere Anschluß über die Last mit dem anderen Netzleiter. Die zwei Anschlüsse sind die Wechselspannungsanschlüsse eines Gleichrichters in Brückenschaltung, dessen erste und zweite Gleichspannungsan­ schlüsse mit einem elektronischen Steuerteil verbunden sind. Das Steuerteil schließt die Anschlüsse zeitlich begrenzt kurz, wobei ein parallel zu den Gleichspannungsanschlüssen liegen­ des regelbares Lastventil vorgesehen ist, dessen Steuereingang mit einem ersten Ausgang des elektronischen Steuerventils ver­ bunden ist.

Ein bekannter Zeitschalter für einen Küchenherd (US-PS 36 94 669) ermöglicht es, den Küchenherd zeitverzögert ein­ zuschalten und von Hand auszuschalten. Wenn eine bestimmte Verzögerungszeit durch Schließen eines Schalters gewählt ist, wird ein Kondensator geladen, solange der Einschalter ge­ schlossen bleibt. Wenn die Ladung ausreicht, das Steuerven­ til leitend zu stellen, wird das Lastventil leitend, also ge­ öffnet. Dadurch wird der Stromkreis über die Last geschlossen, bis ein Ausschalter von Hand geöffnet wird.

Elektronische Zeitschalter der Installationstechnik haben übli­ cherweise mehr als die zwei zum Einschalten der Last erforder­ lichen Leitungen, da das elektronische Steuerteil eine eigene Stromversorgung benötigt. Wenn andererseits die Stromversor­ gung über Phasenanschnitt erfolgt, sind zusätzliche Maßnahmen zur Entstörung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektroni­ schen Zeitschalter zu entwickeln, der mit lediglich zwei zum Einschalten der Last ohnehin erforderlichen Anschluß­ leitungen auskommt, der selbsttätig abschaltet, einfach auf­ gebaut ist und ohne besondere Funkentstörung nicht stört.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt mit einem Zeit­ schalter nach Patentanspruch 1. Ein erster Speicher wird im Ruhezustand aufgeladen und über einen Taster mit Umschalt­ funktion mit einem RC-Glied verbunden, das aus der Parallel­ schaltung eines zweiten Speichers und regelbaren Widerständen besteht und mit dem Steuereingang des Steuerventils verbunden ist. Beim Einleiten des Lastbetriebs durch Betätigung des Tasters wird der zweite Speicher vom ersten Speicher aufge­ laden und das Steuerventil geöffnet, wobei sich der zweite Speicher über die Widerstände entlädt. Hierbei kommt man mit zwei Anschlüssen und so wenigen Bauteilen aus, daß sie sich im Raum für einen normalen Installationsschalter unterbringen lassen. Durch den Taster mit Umschaltfunktion und durch die zwei Speicher erzielt man in einfacher Weise klare Betriebs­ zustände, wodurch sogenannte unkontrollierte Dimm-Zustände vermieden werden und eine besondere Funkentstörung entbehrlich wird.

Im Gegensatz zum eingangs geschilderten Zeitschalter wird also ein erster Speicher im Ruhezustand aufgeladen und nicht erst wenn ein Einschalter geschlossen wird, wie es beim bekannten Zeitschalter der Fall ist. Bei Betätigung des erfindungsge­ mäßen Zeitschalters am Taster wird eine Teilladung auf einen zweiten Speicher übertragen, dessen Entladung in einem Zeit­ glied über das Steuerventil die Dauer für den leitenden Zu­ stand des Lastventils bestimmt. Wesentlich ist dabei, daß die Umladung auf den zweiten Speicher klare Betriebszustände bewirkt, wodurch unkontrollierte Dimm-Zustände vermieden werden. Der Lastbetrieb wird dabei durch Betätigung des Ta­ sters während einer eingestellten Verzögerungszeit ermög­ licht.

Ein Aufbau nach Anspruch 2 fördert die gedrungene Ausführung, so daß man einen Installationsschalter herausnehmen und durch einen erfindungsgemäßen Zeitschalter ersetzen kann.

Die Unteransprüche 3 bis 7 beziehen sich auf Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen. Mit einem MOS-Fet in der Schaltung nach Patentanspruch 4 kann dieser gegen zu hohe Spannungen geschützt und in seinem Abschaltverhalten unter­ stützt werden. Durch eine Ausführung nach Anspruch 6 wird sichergestellt, daß der erste Speicher bis zu einem definier­ ten Spannungswert geladen und auf diesem Wert gehalten wird. Auf einen vorteilhaften Aufbau in Platinentechnik bezieht sich Anspruch 7.

Die Erfindung soll anhand von in der Zeichnung grob schema­ tisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:

In Fig. 1 ist der schaltungsgemäße Aufbau des Zeitschalters wiedergegeben.

In Fig. 2 ist eine Platine dargestellt, auf der die Schaltung nach Fig. 1 in besonders grünstiger Weise untergebracht ist. In Fig. 3 ist ein Installationsschalter in Seitenansicht ver­ anschaulicht, der im wesentlichen dadurch als Zeitschalter ausgebildet ist, daß er eine Platine nach Fig. 3 aufnimmt.

Die elektrischen Bauteile des Zeitschalters sind in Fig. 1 dargestellt. Von den zwei Anschlüssen 1, 2 ist ein Anschluß mit einem Netzleiter 3 verbunden und der andere Anschluß über die Last 4 mit dem anderen Netzleiter 3. Im Ausführungs­ beispiel gelangt man vom Anschluß 1 über eine Sicherung 6 zu einem Gleichrichter 7, im Ausführungsbeispiel als Doppelweg­ gleichrichter ausgebildet. Die Anschlüsse 1 und 2 des Last­ teils mit einem Lastventil 8 speisen zugleich das Steuer­ teil. Hierzu wird im Ruhezustand über den Gleichrichter 7 ein erster Speicher 9 aufgeladen, der beim Einleiten des Lastbetriebs mittels eines Tasters 10 mit Umschaltfunk­ tion einen zweiten Speicher 11 auflädt. Dieser speist dann das Steuerteil.

Die Anschlüsse 1 und 2 sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit einem Gleichrichter verbunden. Der Gleichrich­ ter 7 ist im Ausführungsbeispiel durch einen Doppelweg­ gleichrichter ohne Glättung verwirklicht. In seinem gleich­ gerichteten Kreis ist ein elektronisches Lastventil 8 ange­ ordnet, dessen Steuereingang 12 mit einem Ausgang 13 ei­ nes elektronischen Steuerventils 14 verbunden ist. Das Lastventil 8 kann insbesondere ein Thyristor sein. Der an­ dere Ausgang des Steuerventils 14, also der Ausgang, der nicht mit dem Steuereingang 12 des Lastventils 8 verbunden ist, ist über eine mit Kapazität 15 versehene Leitung 16 mit dem ersten Zweig im gleichgerichteten Kreis verbun­ den. Das Steuerventil 14 ist mit seinem Steuereingang 17 mit dem zweiten Speicher 11 verbunden. Zur Bildung eines Zeitgliedes ist im zweiten Speicher 11 ein Widerstand 18 parallel geschaltet. Im Ausführungsbeispiel besteht der Widerstand 18 aus einem festen ohmschen Widerstand und aus einem einstellbaren Widerstand, um die Einschaltdauer des Zeitschalters verändern zu können.

Der zweite Zweig 22 im gleichgerichteten Kreis ist außer mit einem Ausgang 20 des Lastventils über einen Widerstand 23 mit dessen Steuereingang 12 verbunden. An diesem zwei­ ten Zweig 22 ist weiter das Steuerventil 14 an seinem Aus­ gang 19 und weiter der zweite Speicher 11 sowie der erste Speicher 9 angeschlossen. Die Speicher 9 und 11 sind im Ausführungsbeispiel als Kondensatoren ausgebildet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Steuerventil 14 als ein MOS-Feldeffekttransistor, MOS-FET, ausgebildet. Zwischen dem zweiten Zweig 22 und dem Ausgang 19 des Steu­ erventils 14, an dem der Steuereingang 12 des Lastventils 8 nicht liegt, ist eine Zenerdiode 24 und ein parallel lie­ gender Kondensator 25 angeordnet. Diese sind darauf abge­ stimmt, den MOS-FET gegen zu hohe Spannungen zu schützen und sein Abschaltverhalten zu unterstützen.

Der erste Zweig 21 des gleichgerichteten Kreises ist im Ausführungsbeispiel über einen Widerstand 26 und über eine Diode 27 in Durchlaßrichtung mit dem Taster 10 verbunden. Der Widerstand 26 trennt dabei den Lastteil vom Steuerteil und die Diode 27 sperrt die Entladung des ersten Speichers 9 im eingeschalteten Zustand des Zeitschalters.

Der Taster 10 bildet im Ruhezustand einen leitenden Durch­ gang von der Diode 27 zum ersten Speicher 9, wobei dieser am Dauerkontakt 30 angeschlossen ist. Der Kontakt 32, zu dem im eingeschalteten Zustand vom Kontakt 31 umgeschaltet und ein leitender Durchgang hergestellt wird, ist mit dem zweiten Speicher 11 über einen Widerstand 33 mit dem zwei­ ten Speicher 11 auf der Seite zum Steuereingang 17 des Steuerventils 14 verbunden.

Zwischen dem ersten Zweig 21 und dem zweiten Zweig 22 ist parallel zur Reihe aus Taster 10 und erstem Speicher 9 ein Schwellwertschalter, im Ausführungsbeispiel eine Zenerdio­ de 34 angeschlossen. Diese sorgt dafür, daß der erste Spei­ cher 9 bis zu einem definierten Spannungswert aufgeladen wird und im Ladezustand gehalten wird, solange die Taste gedrückt bleibt.

In einem handelsüblichen Installationsschalter nach Fig. 3, dessen Handbetätigungsorgan 40 als Taster ausgebildet ist, kann in seinem Sockel 41 eine Platine 42 angeordnet sein, die die Bauteile und Leitungsverbindungen nach Fig. 1 auf­ nimmt. Die Platine ist in Fig. 2 in einem günstigen Aus­ führungsbeispiel veranschaulicht. Die Platine nach Fig. 2 weist hantelförmige Umrisse auf, wobei an den randseiti­ gen Ausnehmungen, die die Hantelform bilden, Sockelteile liegen, durch die eine Kraftübertragung vom Handbedie­ nungsorgan 40 zu einer Kontaktwippe ausgebildet ist.

Die Platine nach Fig. 2 ist im wesentlichen als gedruckte Schaltung ausgebildet, wobei der erste Zweig 21 diagonal auf einem Hantelkopf ausgebildet ist. Der zweite Zweig 22 ist zum ersten in etwa parallel angeordnet; er verläuft diagonal durch die Hantelengstelle hindurch bis in den zweiten Hantelkopf unter Bildung eines kursiven L. Die Bau­ teile des Steuerteils sind dabei im wesentlichen zwischen dem ein kursives L bildenden zweiten Zweig 22 angeordnet. Der Lastteil befindet sich im wesentlichen jenseits der beiden diagonal verlaufenden Zweige 21 und 22. Dadurch werden Lastteil und Steuerteil in günstiger Weise ge­ trennt und man erhält eine Platine, die sich auf einer Flä­ che mit hantelförmigem Umriß unterbringen läßt. Die An­ schlußstellen auf der Platine sind mit den Bezugszeichen nach Fig. 1 versehen.

Der Zeitschalter funktioniert wie folgt:

Im ausgeschalteten Zustand richtet der Gleichrichter 7 die anstehende Spannung gleich. Über den Widerstand 26 und die Diode 27 wird der erste Speicher 9 bis auf einen Spannungs­ wert aufgeladen, der der Zenerspannung der Zenerdiode 34 entspricht.

Das Steuerventil 14, der MOS-FET, ist dann gesperrt, über den Widerstand 23 liegt der Steuereingang 12 des Lastven­ tils 8, im Ausführungsbeispiel ein Thyristor, auf dem Be­ zugspotential 0. Das Lastventil 8 ist dabei nichtleitend.

Wird die Taste 10 betätigt, fließt ein Teil der Ladung des Speichers 9 über den Strombegrenzungswiderstand 33, der einen Kontaktschutz darstellt, in den Speicher 11. Das Steuerventil 14 wird durch die positive Spannung am Steu­ ereingang geöffnet. Wegen der Welligkeit der im Gleich­ richter 7 gleichgerichteten Spannung fließt ein Strom über den Kondensator 15 durch das Steuerventil 14 und den Widerstand 23. Am Widerstand 23 entsteht dabei ein Spannungsabfall, der das Lastventil 8 leitend steuert. Der Zeitschalter ist jetzt eingeschaltet und eine Last, beispielsweise eine Lampe 4, wird mit Spannung versorgt.

Über die Widerstände 18 entlädt sich der Speicher 11 lang­ sam. Unterschreitet die Spannung am Steuereingang 17 des Steuerventils 14 einen bestimmten Wert, wird das Steuer­ ventil 14 gesperrt und der Steuereingang 12 des Lastven­ tils 8 wird auf Bezugspotential 0 gelegt. Das Lastventil 12 wird nichtleitend und der Zeitschalter ist wieder in seine Ruhestellung zurückgegangen. Eine Last, beispiels­ weise eine Lampe 4, wird nicht mehr versorgt, da der Strom­ kreis unterbrochen ist.

Es ist möglich, den eingeschalteten Zeitschalter nachzu­ schalten und dadurch die Betriebsdauer zu verlängern. Das ist so lange möglich, bis vom ersten Speicher 9 auf den zweiten Speicher 11 keine ausreichende Ladung mehr umge­ laden werden kann. Der Zeitschalter schaltet also sicher ab. Im eingeschalteten Zustand sorgt die Diode 27 dafür, daß sich der erste Speicher 9 nicht über das Lastventil 8 entladen kann.

Die Sicherung 6 schützt den Gleichrichter 7 und das Last­ ventil 8 vor Überlast und vor Kurzschluß.

Claims (7)

1. Elektronischer Zeitschalter zum zeitlich begrenzten Ein­ schalten von mit Wechselspannung gespeisten, stromintensiven Lasten, beispielsweise Glühlampen (4), mit zwei Anschlüssen (1, 2), wobei ein Anschluß mit einem Netzleiter verbunden und der andere Anschluß über die Last (4) mit einem anderen Netz­ leiter verbunden ist und wobei die zwei Anschlüsse (1, 2) die Wechselspannungsanschlüsse eines Gleichrichters (7) in Brücken­ schaltung sind, dessen erste und zweite Gleichspannungsan­ schlüsse (21, 22) mit einem elektronischen Steuerteil, das diese zeitlich begrenzt kurzschließt, verbunden sind, wobei ein parallel zu den Gleichspannungsanschlüssen (21, 22) lie­ gendes regelbares Lastventil (8) vorgesehen ist, dessen Steuer­ eingang (12) mit einem ersten Ausgang (13) eines elektroni­ schen Steuerventils (14) verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein erster Speicher (9) im Ruhe­ zustand aufgeladen wird und über einen Taster (10) mit Um­ schaltfunktion mit einem RC-Glied, bestehend aus der Parallel­ schaltung eines zweiten Speichers (11) und regelbaren Wider­ ständen (18), und mit dem Steuereingang (17) des Steuerventils (14) verbunden ist, so daß beim Einleiten des Lastbetriebs durch Betätigung des Tasters (10) der Zweite Speicher (11) vom ersten Speicher (9) aufgeladen und das Steuerventil (14) geöffnet wird, wobei sich der zweite Speicher (11) über die Widerstände (18) entlädt.

2. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ausgang (19) des Steuerventils (14) über eine Kapazität (15) mit dem ersten Gleichspannungsanschluß (21) verbunden ist.

3. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gleichspannungs­ anschluß (22) außer mit einem Ausgang (20) des Lastventils (8) über einen Widerstand (23) mit dessen Steuereingang (12) ver­ bunden ist, und daß an diesem zweiten Gleichspannungsanschluß (22) der zweite Speicher (11) und das RC-Glied (11, 18) ange­ schlossen sind.

4. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ausgang (19) des Steuerventils (14) über eine Parallelschaltung eines Schwell­ wertschalters, beispielsweise einer Zenerdiode (24) und eines Kondensators (25) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (22) verbunden ist, wobei diese Parallelschaltung darauf abgestimmt ist, das Steuerventil (14), beispielsweise ein MOS-Feldeffekt­ transistor, gegen zu hohe Spannungen zu schützen und sein Ab­ schaltverhalten zu unterstützen.

5. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gleichspannungsan­ schluß (21) über die Reihenschaltung eines Widerstandes (26) und einer Diode (27) in Durchlaßrichtung mit dem Ruhekontakt (31) des Tasters (10) verbunden ist, daß der Dauerkontakt (30) des Tasters (10) über den ersten Speicher (9) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (22) verbunden ist, und daß der Arbeitskontakt (33) des Tasters (10) mit dem Steuerkon­ takt (17) des Steuerventils (14) und über das RC-Glied (11, 18) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (22) verbunden ist.

6. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruhekontakt (31) des Tasters (10) über einen weiteren Schwellwertschalter, bei­ spielsweise eine Zenerdiode (34), mit dem zweiten Gleichspan­ nungsanschluß (22) verbunden ist.

7. Elektronischer Zeitschalter nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß in einem handelsüblichen Installationsschalter in an sich bekannter Weise, das Handbedienungsorgan (40) als Taster ausgebildet und an seinem Sockel (41) eine Platine (42) mit hantelförmigen Umrissen, welche die Bauteile und Leitungsverbindungen aufnimmt, angeordnet ist, wobei an den randseitigen Ausnehmungen, die die Hantelform bilden, Sockel­ teile liegen, durch die eine Kraftübertragung vom Handbedie­ nungsorgan (40) zu einer Kontaktwippe ausgebildet ist, und daß die Schaltung des elektronischen Zeitschalters in an sich bekannter Weise als gedruckte Schaltung auf der Platine (42) aufgebracht ist, wobei sich die Bauteile des Steuerteils auf der Hantelengstelle und auf einem der Hantelköpfe befinden.