-
-
Dämmerungsschalter
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dämmerungsschalter zum Ein- und
Ausschalten einer Last, z.B. einer Beleuchtungsanlage, in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit,
bestehend aus einem Lichtsensor, einer nachgeschalteten Auswerte-Elektronik, ggf.
einer der Auswerte-Elektronik nachgeschalteten Schaltverzögerungsstufe, einem der
Auswerte-Elektronik bzw. der Schaltverzögerungsstufe nachgeschalteten Lastschalter
und einer mit dem Dämmerungsschalter kombinierten Zeitschalteinrichtung zum zeitweiligen
Abschalten der Last während der Zeitspanne, in der der Dämmerungsschalter die Last
eingeschaltet hatj Durch die DE-OS 2 504 909 ist ein Dämmerungsschalter der oben
beschriebenen Art bekanntgeworden. Der bekannte Dämmerungsschalter weist einen Spannungsteiler
mit einem Festwiderstand und einem lichtempfindlichen Widerstand sowie einem Verstärker
auf, der je nach der Belichtung des lichtempfindlichen Widerstandes gesperrt oder
leitendist. Ferner ist dem Verstärker ein Umschalter nachgeschaltet, der die Spannung
an einen Transistor führt, in dessen Kollektorkreis ein Motor liegt, der mit einem
Untersetzungsgetriebe gekuppelt ist, das auf einer Ausgangswelle Nockenscheiben
zum Betätigen eines oder mehrerer Schaltkontakte aufweist. Der bekannte Dämmerungsschalter
ist ferner mit einer Zeitschaltuhr kombiniert, die mehrere Schaltkreise betätigen
kann. Da jeder Schaltkreis durch ein unabhängiges Programm gesteuert wird, lassen
sich ganze oder teilweise nächtliche Abschaltungen der Beleuchtung zu verschiedenen
Stunden auslösen.
-
Bei dem bekannten Dämmerungsschalter mit Zeitschaltuhr handelt es
sich in ihrer Wirkung um zwei völlig getrennte Gcräte, die unabhängig voneinander
arbeiten. Das nächtliche Abschalten der Beleuchtung ist lediglich abhängig vom Schaltprogramm
der Schaltuhr und erfolgt stets zur gleichen Zeit.
-
Da es im Sommer länger hell ist als im Winter, der Dämmerungsschalter
im Sommer etwa gegen 2100 Uhr einschaltet und etwa gegen 400 ausschaltet, und im
Winter breits gegen 1639 Uhr einschaltet und erst gegen 83" Uhr ausschaltet, muß
u.U.
-
das Programm der Schaltuhr der Jahreszeit angepaßt, also im Winter,
in den Übergangszeiten und im Sommer umgestellt werden. Ferner ist eine Umstellung
der Schaltuhr von Sommerzeit auf Normalzeit und umgekehrt erforderlich. Bei dem
bekannten Dämmerungsschalter paßt sich das Programm der Schaltuhr nicht automatisch
den Schaltzyklen des Dämmerungsschalters während eines Jahres an.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Dämmerungsschalter
mit einer Zeitschalteinrichtung zu schaffen, bei dem die Zeitschalteinrichtung in
Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit gesteuert und die Last stets in jeder Jahreszeit
(Sommer, Übergangszeiten und Winter) in den verkehrsarmen Nachtstunden ausgeschaltet
und in den verkehrsreichen dunklen Abend- und Morgenstunden eingeschaltet ist.
-
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Dämmerungsschalter
der eingangs näher gekennzeichneten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches
aufgeführten Maßnahmen gelöst. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des
Dämmerungsschalters besteht darin, daß das Programm der Zeitschalteinrichtung nicht
geändert zu werden braucht und durch den Lichtsensor gesteuert wird. Durch diese
Ausbildung entfällt eine zeitaufwendige Programmierung und Neueinstellung der Zeitschalteinrichtung
für das stundenweise Abschalten der Anlage. Durch den festen Zeit-Takt läßt sich
das Abschalten derart steuern, daß abhängig von der Jahreszeit, die Anlage in den
verkehrsarmen Nachtstunden ausgeschaltet ist. Dadurch läßt sich der Stromverbrauch
im Jahresmittel
erheblich reduziren.
-
Vorteilhaft beträgt die Einschaltdauer gemäß Anspruch 2 6 Stunden.
Dadurch ergibt sich für die vier Jahreszeiten folgendes Bild: Im Winter, z.B. am
1. Januar, beginnt die Abenddämmerung etwa gegen 1630 Uhr. Der Lichtsensor schaltet
beispielsweise eine Beleuchtungsanlage ein. Die Beleuchtung bleibt für 6 Stunden,
also etwa bis 2230 Uhr eingeschaltet.
-
Das ist die Zeit, in der im Winter relativ reger Betrieb herrscht,
deshalb auf die Beleuchtung nicht verzichtet werden kann. Etwa um 2230 Uhr, nach
Ablauf der Einschaltdauer, schaltet die Zeitschalteinrichtung die Beleuchtung für
6 Stunden, also bis 43" Uhr, aus. Diese Zeitspanne ist normalerweise verkehrsarm.
Auf eine Beleuchtung kann verzichtet werden. Nach 430 Uhr schaltet die Zeitschalteinrichtung
nach Ablauf der Ausschaltdauer die Beleuchtung wieder ein. Es herrscht normalerweise
reger Berufsverkehr. Die Beleuchtung würde gemäß der eingegebenen Takt-Zeit für
weitere 6 Stunden, etwa bis 1030 Uhr, eingeschaltet bleiben. Die Morgendämmerung
beginnt jedoch im Winter um ca. 830 Uhr, so daß die Beleuchtung durch den Lichtsensor
ausgeschaltet wird. Der gesamte Zyklus wiederholt sich am nächsten Tag. Der Spar-Effekt
beträgt somit während der Winterzeit volle 6 Stunden, in der die Beleuchtungsanlage
ausgeschaltet ist.
-
In den übergangszeiten, z.B. am 1. April und 15. September, beginnt
die Abenddämmerung erst ab etwa 1900 Uhr. Die Beleuchtung bleibt für 6 Stunden,
also bis 1°° Uhr, eingeschaltet. Nach 100 Uhr ist die Anlage für 6 Stunden, etwa
bis 700 Uhr, ausgeschaltet. Die Morgendämmerung beginnt jedoch in der Regel bereits
um 600 Uhr, so daß der Zeit-Takt von sechs Stunden unterbrochen wird und die effektive
Sparzeit 5 Stunden beträgt.
-
Im Sommer, z.B. am 1. Juli, beginnt die Abenddämmerung erst gegen
21°° Uhr. Die Beleuchtung bleibt für 6 Stunden, also praktisch für die ganze Nacht,
eingeschaltet. Sie wird erst durch die Zeitschalteinrichtung gegen 30" Uhr ausgeschaltet.
-
Der zweite Zeit-Takt-Zyklus ist praktisch auf 1,5 Stunden
begrenzt,
da die Morgendämmerung bereits gegen 4°° Uhr einsetzt und der Lichtsensor die Beleuchtung
ausschaltet.
-
Ein voller Zeit-Takt-Rhythmus von 2 x 6 Stunden kommt also nur im
Winter zustande, während in den anderen Jahreszeiten nur eine Takt-Zeit voll ausgenutzt
wird. Es ist jedoch, je nach Erfordernis, ohne weiteres möglich, die Taktzeit zu
verkürzen oder zu verlängern.
-
Je nach Jahreszeit ergibt sich über die Sonnenauf- bzw.
-
Untergangszeiten eine durchschnittliche Sparzeit von täglich 4 Stunden,
25 Minuten oder 1.612 Sparstunden jährlich. Bei einer durchschnittlich geschalteten
Leistung von 0,5 KW und einem Strompreis von DM 0,15/KW ergibt sich eine jährliche
Stromkosteneinsparung von DM 120,90 je Dämmerungsschalter.
-
Der Vorteil gemäß Anspruch 3 besteht darin, daß auf eine elektromechanische
Zeitschalteinrichtung verzichtet werden kann. Der Zähler ist platzsparend und preiswert.
Durch die Benutzung der Netzfrequenz als Clock-Signal können ferner die Schaltzeiten
sehr genau eingehalten werden.
-
Der Vorteil nach Anspruch 4 besteht darin, daß auf ein RC-Glied als
Zeitverzögerung verzichtet werden kann. Die Zeitverzögerung läßt sich sehr genau
einstellen.
-
Der Vorteil gemäß Anspruch 5 besteht darin, daß die Zeitschalteinrichtung
nach Ablauf der Verzögerungszeit betätigt wird. Dadurch wird verhindert, daß kurzzeitige
Helligkeitsschwankungen, etwa durch einen Autoscheinwerfer, die Zeitschalteinrichtung
beeinflussen.
-
Der Vorteil nach Anspruch 6 besteht darin, daß durch kurzzeitige Helligkeitsschwankungen,
die kürzer sind als die Verzögerungszeit, der Lastschalter betätigt wird.
-
Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische
Darstellung des Dämmerungsschalters, Figur 2 drei Zeitdiagramme der Takt-Zeiten
in den Jahreszeiten, Figur 3 ein Jahres-Diagramm der Ausschaltzeiten, Figur 4 ein
Schaltungs-Beispiel des Dämmerungsschalters.
-
Der Dämmerungsschalter nach Figur 1 der Zeichnung besteht aus dem
Lichtsensor 4, einer dem Lichtsensor nachgeschalteten Auswerte-Elektronik 5, einer
der Auswerte-Elektronik nachgeschalteten Schaltverzögerungsstufe 6 sowie einem der
Schaltverzögerungsstufe nachgeschalteten Lastschalter 7 zum Schalten der Last, z.B.
einer Beleuchtungsanlage.
-
Bei-dem Lichtsensor 4 kann es sich um einen lichtempfindlichen Widerstand,
eine Foto-Diode oder einen Transistor handeln. Die Auswerte-Elektronik 5 besteht
aus einer Triggerschaltung mit Hysterese-Verhalten. Die Schxltverzögerungsstufe
6 ist als Zähler ausgebildet und verhindert, daß kurzzeitige Helligkeitsschwankungen
den Lastschalter 7 betätigen.
-
Die Zeitschalteinrichtung ist als Zähler ausgebildet und wird durch
die Netzfrequenz der Spannungsquelle 9 gesteuert.
-
über den Eingang 10 ist der Zähler an die Auswerte-Elektronik 5 angeschlossen.
Erreicht die Ausgangsspannung des nicht sensors 5 in der Abenddämmerung die Ansprechschwelle,
wird die Zeitschalteinrichtung 8 über den Eingang 10 gestartet und der Lastschalter
7 über die Schaltverzögerungsstufe 6 betätigt, die Last eingeschaltet. Der Zähler
kann auch erst nach Ablauf der Verzögerungszeit der Stufe 6 gestartet werden. Das
erfolgt dann durch die gestrichelt dargestellte Leitung 11.
-
Nach Ablauf von 6 Stunden, nach dem Starten des Zählers, wird in der
Zeitschalteinrichtung 8 ein Schaltsignal erzeugt, das über den Ausgang 12 den Lastschalter
7 betätigt und die Last ausschaltet. Nach Ablauf von weiteren 6 Stunden erzeugt
der Zähler ein zweites Ausgangssignal, das den Lastschalter 7 betätigt und die Last
einschaltet.
-
Der Betätigungshythmus der Zeitschalteinrichtung 8 wird erst unterbrochen,
d.h. beendet, wenn in der Morgendämmerung die Ausgangsspannung des Lichtsensors
4 die Ansprechschwelle in der Auswerte-Elektronik 5 erreicht. Der Zähler der Zeitschalteinrichtung
8 wird über den Eingang 10 gestoppt und kann erst wieder in der Abenddämmerung durch
den Lichtsensor über den Eingang 10 neu gestartet werden.
-
In Figur 2 der Zeichnung ist der Zeitschalt-Rhythmus in 24 Stunden
im Winter, in den Ubergangszeiten und im Sommer als Diagramm dargestellt.
-
Aus dem 1. Diagramm geht hervor, daß beispielsweise eine Beleuchtungsanlage
im Winter mit der Dämmerung um 1630 Uhr eingeschaltet wird. Nach 6 Stunden, also
um 2230 Uhr, schaltet die Zeitschalteinrichtung 8 die Beleuchtung ab. Für weitere
6 Stunden bleibt die Beleuchtung abgeschaltet. Um 430 Uhr schaltet die Zeitschalteinrichtung
die Beleuchtung wieder ein. Erst mit der Morgendämmerung gegen 830 Uhr unterbricht
der Lichtsensor 4 diesen Schaltzyklus und schaltet die Anlage aus. In den verkehrsreichen
Abend-, Nacht- und Morgenstunden zwischen 1630 Uhr und 2230 Uhr sowie 430 Uhr und
830 Uhr ist die Beleuchtung eingeschaltet. In der verkehrsarmen Nachtzeit ist die
Beleuchtung ausgeschaltet. Die Sparzeit beträgt also 6 Stunden während der Winterzeit.
-
Das 2. Diagramm zeigt den Schaltrhythmus in den Ubergangszeiten, etwa
von März bis Mai und September bis November.
-
Die Einschaltzeit verschiebt sich mit der Abenddämmerung auf etwa
19°° Uhr. Der Schaltzyklus wird mit der Morgendämmerung gegen 6"" Uhr unterbrochen.
Die Sparzeit beträgt im Mittel ca. 5 Stunden. Im Sommer beginnt der Schaltzyklus
erst gegen 2100 Uhr und wird durch die Morgendämmerung gegen 400 Uhr, bereits kurz
nach Ablauf -einer halben Zyklus-Periode, unterbrochen. Die Sparzeit im Sommer beträgt
etwa 1,5 Stunden.
-
In Figur 3 ist die Ausschaltzeit durch die Zeitschalteinrichtung 8
in einem Diagramm dargestellt. Die Integration der Ausschaltkurve ergibt über das
ganze Jahr eine Sparzeit
von etwa 1.612 Stunden.
-
Die Figur 4 zeigt ein Schaltungsbeispiel des Dänmerungsschalters.
Am Ausgang des Foto-Dioden-Bausteins IC-1 liegt das RC-Glied R1,C1, mit dem der
durch die Foto-Diode proportional zur einfallenden Lichtmenge abgegebene Strom in
eine Spannung umgewandelt wird. Diese Ausgangsspannung wird mit der von R2,R3 eingestellten
Referenzspannung verglichen, die die Schaltschwelle des nachfolgenden Komparators
IC-2 festlegt. Der Ausgang des Komparators IC-2 liegt an einem Eingang eines EX-OR-Gatters
IC-3 und der Ausgang des EX-OR-Gatters IC-3 ist mit einem Eingang eines weiteren
invertierenden Gatters IC-4 verbunden. Der Ausgang des Gatters IC-4 liegt über die
Diode D3 an dem Clock-Eingang des Zählers IC-5. Das Clock-Signal wird über den Widerstand
R4 von der Netzwechselspannung abgeleitet.
-
Der Ausgang des EX-OR-Gatters IC-3 ist über das RC-Glied C4, R5 mit
dem Reset-Eingang des Zählers IC-5 verbunden. Nach Ablauf einer wählbaren Verzögerungszeit,
z.B. 80 sec., erzeugt durch den Zähler IC-5, wird das Clock-Signal durch das EX-OR-Gatter
IC-3 unterbrochen und der Zähler IC-5 über C4, R5 in den Ausgangszustand zurückgestellt.
-
Der Ausgang des Zählers IC-5 ist mit dem Eingang einer bistabilen
Kippstufe IC-6 verbunden, die nach Ablauf der Zeitverzögerung das Relais RS über
die Diode D3, den Vorwiderstand R6 und den Verstärkertransistor T1 ansteuert. Der
Stromkreis der Glühlampe L ist geschlossen.
-
Der Ausgang der bistabilen Kippstufe IC-6 liegt über die Rückkopplungsleitung
am zweiten Eingang des ersten EX-OR-Gatters IC-3. Damit wird verhindert, daß kurzzeitige
Helligkeitsschwankungen Einfluß auf das Schaltrelais RS haben.
-
Der Zähler IC-7 liegt mit dem Clock-Eingang an der Netzwechselspannung
und ist auf einen 6-Stunden-Takt eingestellt.
-
Er wird über einen zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe IC-6 gestartet.
Nach 6 Stunden wird vom Ausgang des Zählers
IC-7 über die Diode
D5 ein Schaltsignal in die Steuerleitung des Relais RS eingespeist und das Relais
RS betätigt. Die Lampe L wird auqeschaltet. Nach weiteren 6 Stunden erfolgt das
zweite Schaltsignal und die Lampe L wird wieder eingeschaltet. Reicht die Helligkeit
in der Morgendämmerung aus, um den Dioden-Baustein IC-1 zu aktivieren, wird der
Zähler IC-7 über die Verbindung Ausgang IC-6 und Eingang IC-7 abgestellt und die
Lampe L über die Steuerleitung ausgeschaltet.
-
Die Dioden D3 und D5 dienen zur rückwirkungsfreien Ubertragung der
Schaltsignale des Zählers IC-7 und der bistabilen Kippstufe IC-6.
-
Die Betriebsspannungsversorgung erfolgt über den Netztransformator
TR, die Gleichrichterbrücke GL und einen Regler IC-8.
-
Die Leuchtdiode D4 dient zur Kontrolle des jeweiligen Schaltzustandes
des Komparators IC-2.
-
- Leerseite -