-
Schalteinrichtung zum intermittierenden Schalten eines
-
Verbrauchers.
-
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zum intermittierenden
Schalten eines Verbrauchers, enthaltend eine mit drei Möglichkeiten bietenden Anschlüssen
A, 3 und O versehene Bauelementekombination, die aus einem Bimetall-.
-
schalter S als Arbeitskontakt und einem diesen Bimetallschalter beheizenden
keramischen KaltleiterP besteht, wobeider Bimetallschalter S und der keramische
Kaltleiter P zwischen den AnschlüssenA und C in Reihe geschaltet sind, der keramische
Kaltleiter P zwischen den Anschlüssen A und B und der Bimetallschalter 5 zwischen
den lischlüssen B undC liegen 3 und damit derAnschlußB zwischenkeramischen Kaltleiter
P und Bimetallschalter S liegt, wobei der Verbraucher V und die Pole einer Spannungsquelle
U an die drei Anschlüsse , 3, 0 angeschlossen sind.
-
Ein Verbraucher im Sinne der Erfindung kann bei spielsweise ein Kleinmotor
sein, der durch die Schalteinrichtung intermittierend ein- und ausgeschaltet wird.
Der Verbraucher kann aber auch vorzugsweise die Beleuchtungsanlage für Reklamezwecke
sein, die intermittierend ein-und ausschaltbar ist. Eine weitere Möglichkeit besteht
darin, daß der Verbraucher impulsgesteuert werden soll.
-
Die Verwendung eines oder zweier zusammen geschalteter Kaltleiter,
eines Reißleiters oder einer Kombination aus Heißleiter und Kaltleiter für die Entmagnetisierung
der Lochmaske von Farbfernsehbildröhren ist bekannt, wobei der Verbraucher die Entmagnetisierungsspule
ist (vergl. Zeitschrift "Denshi Tenbo", September 1980, Seiten 102 - 107, insb.
Seite 103; DE-PS 21 07 365; US-PS 3619 703 entsprechend DE-OS 1 930 266).
-
Für die Entmagnetisierung der Lochmaske einer Barbbildröhre ist es
auch schon bekannt, die Entmagnetisierungsschaltung nach erfolgter Entmagnetisiernng
abzuschalten.
-
Hierfür wird ein Relais mit Einschaltverzögerung und Ruhekontakt vorgeschlagen,
beispielsweise ein solches Relais, dessen Relais-Anker aus einem Stück Weicheisen
besteht, das über dem Luftspalt des Vertikaltransformators angeordnet ist. Die Verzögerung
entspricht in diesem Falle der Anheizzeit der Röhren. Nach dem Abklingvorgang der
Entmagnetisierung wird der Strom durch das anzugsverzögerte Relais mit Ruhekontakt
abgeschaltet. Entmagnetisierungsspule, Kaltleiter und anzugsverzögertes Relais mit
Ruhekontakt sind hierfür in Reihe geschaltet (vgl.
-
Valvo-Berichte, Band XII (1966), Seiten 11 bis 19).
-
Zum verzögerten Abschalten eines Verbrauchers, beispielsweise der
Beleuchtung in einem Treppenhaus, ist ein sogenannter "2empositron"-Elltleiterschalter
auf dem Markt und in der Broschüre "ELektronische Bauelemente-Neuheitenn, 1978,
Seite 144. der Siemens AG beschrieben. Bei diesem Zeitschalter ist ein Kaltleiter
(P2C-Widerstand) mit einem Bimetall-Schnappschalter thermisch gekoppelt, wie dies
im Prinzip in Fig. 4 gezeigt ist. Beim Anlegen der Netzspannung über einen Tastschalter
heizt sich der Kaltleiter auf, der so dimensioniert ist, daß er nach etwa einer
bis zwei Sekunden seine Nenntemperatur erreicht, wo durch der Dimetall-Schnappschalter
durchschaltet. Nach dem Abschalten der Netzspannung kühlt die Anordnung wieder ab,
der Bimetallschalter schaltet nach einer bestimmten Zeitverzögerung entsprechend
der Abkühlung des Kaltleiters wieder zurück. Durch unterschiedliche Bimetall-Schalttemperaturen
kann die Verzögerungszeit zwischen einer und fünf Minuten variiert werden.
-
Eine solche Kombination aus Kaltleiter und thermisch gekoppeltem Bimetallschalter
besitzt drei Anschlüsse A, 3
und C, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Der Kaltleiter P und der Bimetallschalter S sind zwischen den Anschlüssen A und
a in Reihe geschaltet, der Kaltleiter P liegt zwischen den Anschlüssen A und B und
der Bimetallschalter S liegt zwischen den Anschlüssen B und C; der Anschluß B liegt
folglich zwischen dem Kaltleiter P und dem Dimetallschalter S.
-
Bei dem oben beschriebenen bekannten Kaltleiter-Zeitschalter sind
die Pole der Spannungsquelle U mit den Anschlüssen A und B verbunden, während der
Verbraucher V mit den Anschlüssen A und C verbunden ist. Der Strom fließt somit
entweder über den Kaltleiter P zur Spannungsquelle zurück oder über den Verbraucher
V und den Bimetallschalter S. Diese in Fig. 4 gezeigte Schalteinrichtung ist in
Fig. 5 in einer zur Fig. 3 analogen Weise dargestellt, um an dieser bekannten Schaltung
die vorliegende Erfindung zu erläutern.
-
In den DE-OSen 29 0? 763 und 29 07 807 sind ein Zeitschalter zum verzögerten
Ein- und Ausschalten von elektrischen Geräten bzw. eine Bauelementekombination mit
einem Kaltleiter und einem Bimetallschalter beschrieben, wobei die hier in Fig.
3 gezeigte Zuordnung des Kaltleiters, des Bimetallschalters und der drei Anschlüsse
realisiert ist. In diesen Vorveröffentlichungen geht es um die konstruktive Ausgestaltung
des Zeitschalters bzw. der Bauelementekombination.
-
In der DE-Patentanmeldung P 30 29 815.8 vom 6. August 1980 ist eine
Schalteinrichtung zum verzögerten Schalten eines Verbrauchers, insbesondere einer
Entmagnetisierungsspule für Barbfernsehbildröhren, beschrieben. Beim Einschalten
eines Verbrauchers mit dieser Schalteinrichtung ist ein konstanter Verlauf der Kennlinie
nicht gewährleistet, so daß ein ausgeprägter Sprung zwischen zwei Zuständen
nicht
auftritt.
-
In der US-PS 5 919 679 ist ein Zeitschalter beschrieben, bei dem ein
Kontakt an einer Bimetallfeder angebracht ist.
-
Diese Bimetallfeder wird durch einen selbstregulierenden Heizer, nämlich
einen keramischen Kaltleiter mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes
in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert.
-
Keramische Kaltleiter dieser Art, die auch bei der vorliegenden Erfindung
verwendet werden bestehen bekanntermaßen aus dotiertem Bariumtitanat, haben einen
niedrigen Ausgangswiderstand bei Zimmertemperatur, der bei Erwärmung des Kaltleiterkörpers,
beispielsweise durch Stromdurchgang oder durch Erwärmung von außen, um mehrere Zehnerpotenzen.
zunimmt und sehr hochohmig wird. Bei dem bekannten Zeitschalter liegen der Kaltleiter,
der Schalter und der Verbraucher in Reihe; außerdem werden die Kontakte des Sehalters
von der Bimetallfeder gesteuert, die eng am Kaltleiter anliegt und als Stromzuführung
zum Kaltleiter dient.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung
anzugeben, mit der ein elektrischer Verbraucher intermittierend ein- und ausgeschaltet
werden kann, wobei diese Schalteinrichtung es durch entsprechende Zuschaltung der
Spannungsquelle und des Verbrauchers erlaubt, letzteren nach einem durch die Schalteinrichtung
vorgegebenen Zeitablauf auf den für den Verbraucher zulässigen Endwert hochzuschalten
und wieder völlig abzuschalten und dieser Vorgang beliebig oft und lange wiederholt
werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schalteinrichtung der eingangs angegebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gekenn-
zeichnet, daß der Bimetallschalter
S in Ruhestellung geschlossen ist, daß die Pole des Verbrauchers V mit den Anschlüssen
A, B der Bauelementekombination - ggf. über einen Kontaktschalter E - derart verbunden
sind, daß der Verbraucher V parallel zum keramischen Kaltleiter P geschaltet ist,
und daß die Pole der Spannungsquelle U entsprechend mit den Anschlüssen A, C der
Bauelementekombination verbunden sind.
-
Entsprechend einer weiteren Lösung dieser Aufgabe ist die Schalteinrichtung
der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallschalter
S in Ruhestellung geschlossen ist, daß die Pole des Verbrauchers V - ggf. über einen
Kontaktschalter K - einerseits mit einem Pol der Spannungsfälle U und andererseits
mit einem Anschluß A der Bauelementekombination derart verbunden sind, daß Verbraucher
V und keramischer galtleiter P in Reihe geschaltet sind, und daß der andere Pol
der Spannungsquelle U mit dem anderen Anschluß a der Bauelementekombination verbunden
ist.
-
Bevorzugte Ausführungsform der Schalteinrichtung sind durch die Unteransprüche
3 bis 5 gekennzeichnet.
-
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Schaltungen wird das Wesen
der Schalteinrichtung nach der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Schalteinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine andere Schalteinrichtung
gemäß der Erfindung.
-
Pig. 3 die innere Verschaltung der Bauelementekombination; Fig. 4
eine bekannte Anwendung der Verschaltung nach Fig.3; Fig. 5 die bekannte Schaltung
nach Fig. 4 in anderer Darstellung.
-
Die innere Verschaltung des Kaltleiters P und des Bime-
tallschalters
S als Arbeitskontakt, der vom Kaltleiter P thermisch beeinflußt wird, ist in Fig.
3 gezeigt. Der Kaltleiter P und der Bimetallschalter S liegen zwischen den Anschlüssen
A und C in Reihe, wobei der Kaltleiter P zwischen den Anschlüssen A und B und der
Bimetallschalter zwischen den Anschlüssen B und C liegen. Die thermische Beeinflussung
erfolgt dadurch, daß der Bimetallschalter direkt wärmeleitend mit dem Kaltleiter
P verbunden ist.
-
Möglichkeiten hierfür sind in den beiden oben genannten, vorveröffentlichten
deutschen Offenlegungsschriften beschrieben. Dort ist auch die konstruktive Gestaltung
dieses Teiles der Bauelementekombination angegeben; eine andere Möglichkeit der
konstruktiven Ausführungsform hierfür ist in der deutschen Patentanmeldung P 30
29 796.2 vom 06.08.1980 (VPA 80 P 1903) beschrieben.
-
In Fig. 4 ist die Zuschaltung der Spannungsquelle U des Verbrauchers
V an die Anschlüsse A, B und C des bekannten Kaltleiter-Zeitschalters "Tempositron"
dargestellt.
-
Mit dem Tastschalter T wird der Stromkreis über den Anschluß A, den
Kaltleiter P und den Anschluß B geschlossen. Dadurch erwärmt sich der Kaltleiter
und bewirkt, daß der Bimetallschalter S schließt, so daß nunmehr der Verbraucher
vom Strom durchflossen wird. Die Abschaltverzögerung geschieht dabei dadurch, daß
nach Öffnen des Tastschalters und Abkühlen des Kaltleiters P der Bimetallschalter
B wieder öffnet, so daß der Verbraucher von der Spannungsquelle U abgeschaltet ist.
-
Entsprechend gilt für Fig. 5, die eine andere Darstel-
lung
der Schaltung nach Fig. 4 wiedergibt, wobei die Lage der Anschlüsse A, B und C und
der Bauelemente Kaltleiter P und Bimetallschalter S der in Fig. 3 gezeigten Darstellung
entspricht.
-
Demgegenüber ist in den Figuren 1 und 2 die Schaltung für die Schalteinrichtung
gemäß der Erfindung gezeigt.
-
In Fig. 1 ist der Verbraucher V dadurch, daß seine Pole mit den Anschlüssen
A und B verbunden sind, zum Ealtleiter P parallel geschaltet. Der Bimetallschalter
S ist in Ruhestellung, d.h. bei geöffnetem Schalter K geschlossen. Wird durch Schließen
des Schalters K die Spannungsquelle U, deren Pole mit den Anschlüssen A und C der
Bauelementekombination über den Schalter K verbunden sind, mit dem Stromkreis verbunden,
dann fließt der Strom durch den Verbraucher V und den geschlossenen Bimetallschalter
S; gleichzeitig fließt Strom durch den parallel geschalteten Kaltleiter P, so daß
sich dieser erwärmt, weil seine elektrischen Werte (elektrischer Widerstand bei
25 0C gleich Nenntemperatur, Temperaturbereich des Widerstandsanstieges beginnend
bei der Curie-Temperatur des Materials) und auch die Wärmekapazität so gewählt sind,
daß bei dem von der Spannungsquelle U gelieferten Strom die Nenntemperatur überschritten
wird. Wegen der thermischen Kopplung zwischen keramischem Kaltleiter P und Bimetallschalter
S wird letzterer erwärmt und öffnet den Stromkreis, so daß der Verbraucher abgeschaltet
wird. Da auch durch den keramischen Kaltleiter P in diesem Falle kein Strom mehr
fließt, kann sich dieser wieder abkühlen, so daß der Bimetallschalter S wieder schließt
und der Stromkreis somit erneut geschlossen ist, d.h. daß
der Verbraucher
erneut stromdurchflossen ist. Bei Anwendung für die Steuerung der Beleuchtung einer
Reklameanzeige wird somit selbsttätig das Licht ein- und ausgeschaltet, ohne daß
es anderer Schaltelemente bedarf. Dieses intermittierende Ein- und Ausschalten des
Verbrauchers wird erst beendet, wenn der Schalter K geöffnet wird.
-
In annlicher Weise ist die Schaltung nach Fig. 1 bei einem intermittierend
zu schaltenden Kleinmotor verwendbar, beispielsweise bei einem Scheibenwischermotor
in einem Kraftfahrzeug, wenn Int ervals chaltung gewünscht ist.
-
Die Schaltung gemäß Fig. 2 ermöglicht ebenfalls einen intermittierenden
Betrieb und löst damit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe. Der Ablauf ist
jedoch insofern anders, als durch die Reihenschaltung des Verbrauchers V und des
keramischen Kaltleiters P der Stromdurchgang durch den Verbraucher bereits gedrosselt
wird, wenn der Kaltleiter sich erwärmt und dabei zunächst allmählich und dann sprunghaft
einen sehr hohen Widerstandswert annimmt. Das bedeutet, daß eine Glühlampe, beispielsweise
verwendet bei Reklamezwecken, beim Einschalten des Schalters K zunächst hell aufleuchtet,
dann aber zunächst langsam und schließlich plötzlich erlischt. Durch die Erwärmung
des keramischen Kaltleiters P wird der Bimetallschalter S geöffnet, so daß dann
kein Strom mehr fließt, obwohl der Schalter K geschlossen ist. Der keramische Kaltleiter
P kann sich abkühlen, so daß der Bimetallschalter S wieder schließt und damit der
Stromkreis erneut geschlossen ist, d.h., daß der Verbraucher V erneut vom vollen
Strom der Spannungsquelle Q durchflossen wird und der beschriebene
Vorgang
sich erneut wiederholen kann.
-
Es liegt auf der Hand, daß durch Wahl des keramischen Kaltleiters
hinsichtlich der elektrischen und thermischen Eigenschaften und der darauf abgestimmten
Wahl der Schalttemperatur des Bimetallschalters der intermittierende Vorgang schnell
oder langsam ablaufend gestaltet werden kann.
-
Vorzugsweise ist die Schalttemperatur des Bimetallschalters 180 °C
und liegt damit unterhalb der maximal auftretenden Körpertemperatur des keramischen
Kaltleiters im aufgeheizten Zustand.
-
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand des keramischen
Kaltleiters P bei 25 0C zwischen 20 und 200 96 des elektrischen Widerstandes des
Verbrauchers V beträgt.
-
Eine bevorzugte AusfUhrungsform besteht darin, daß ein keramischer
Kaltleiter P enthalten ist, dessen Kippstrom (stationäres Strom-Maximum) unter dem
zulässigen Nennstrom des Verbrauchers liegt und der elektrische Widerstand des keramischen
Kaltleiters P bei 25 0C 1 bis 50 96 des elektrischen Widerstandes des Verbrauchers
V beträgt.
-
5 Patentansprüche, 5 Figuren.
-
Leerseite