DE3750222T2 - Leistungsversorgung, verbunden mit dem relais einer wechselstromleitung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter für eine Wechselspannungs-Netzleitung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art. Ein solcher Schalter ist aus FR-A 2 192 367 bekannt.
• Passiv-Infrarot(PIR)-Detektoren kommen zur Steuerung der Schaltung Wechselspannungsleitungen zur Anwendung. Der Wärmefühler des PIR-Detektors kann auf der Abdeckplatte des Gehäuses eines gewöhnlichen elektrischen Schalters angebracht sein, wobei im Gehäuse der elektrische Relaisschalter angeordnet ist, der unter Steuerung durch den Wärmefühler selektiv den durch den Schalter fließenden Wechselstrom schaltet. Der elektrische Relaisschalter kann zum Beispiel als elektromechanischer Schalter oder als Halbleiterschaltvorrichtung ausgebildet sein. Normalerweise wird die kleine elektrische Ausgangsleistung des Wärmefühlers so weit verstärkt, daß damit der elektrische Relaisschalter gesteuert werden kann. Der für diesen Verstärker benötigte Gleichstrom ist schwer zu beschaffen, wenn kein Wechselstrom durch den Schalter fließt, da keine Wechselpotentialdifferenz zur Verfügung steht, aus der ein Gleichstrompotential erzeugt werden könnte.
• Der aus FR-A 2 192 367 bekannte Schalter weist eine Sekundärwicklung auf, und der Relaisschalter schaltet zwischen zwei verschiedenen Anschlüssen, so daß je nach Relaisschalter-Position die Steuerschaltung entweder durch eine erste Sekundärwicklung direkt von der Primärwicklung gespeist wird oder durch die zweite Sekundärwicklung über die Primärwicklung, die wiederum die erste Sekundärwicklung erregt.
• Angesichts des oben erwähnten Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen Schalter einfacherer und billigerer Konstruktion vorzusehen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Anstelle einer zusätzlichen Wicklung beim Transformator und einem zweiten Kontakt beim Relaisschalter wird bei der Erfindung ein passiver Impedanzpfad verwendet, der die Steuerschaltung dadurch speist, daß eine kleine Menge Strom durch die Last, durch die Impedanzschaltung selbst und durch die Stromversorgung für die Steuerschaltung fließt, ohne daß ein Ausgang vom Transformator oder eine zusätzliche Wicklung benötigt wird. Dieser Impedanzpfad bleibt immer in der Schaltung eingeschlossen und wird nie ein- oder ausgeschaltet.
• Zusätzlich dazu ist der erfindungsgemäße Schalter zuverlässig, und es existiert kein Zustand, in dem der Übergang der Leistung von einer Art zur anderen zu einer vorübergehenden Unterbrechung des Stromes führt. Aufgrund des einfachen Transformatoraufbaus und der geringen benötigten Größe der Impedanzschaltung erfordert der mechanische Aufbau der Vorrichtung weniger Platz als der der bekannten Vorrichtung.
• Fig. 1, 2 und 3 sind Blockschaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Erfindung.
• Fig. 4 und 5 sind vollständigere Schaltbilder, die von PIR-Detektoren gesteuerte, erfindungsgemäße Relaisschalter darstellen, wobei in Fig. 4 und 5 ein elektromagnetischer Relaisschalter und in Fig. 6 als Relaisschalter ein Triac (bidirektionaler Wechselstrom-Thyristor) verwendet wird.
• In Fig. 1 sind die Primärwicklung W1 eines Transformators XFR und der Hauptleiterpfad des gesteuerten Stroms eines Relaisschalters SW in Reihe zwischen die Anschlüsse 11 und 12 geschaltet. Die Wechselspannungs-Netzquelle AC und die geschaltete Last L sind zwischen die Anschlüsse 11 und 12 geschaltet. Ein Fühler S spricht auf einen Eingangsparameter an und erzeugt elektrische Signale, auf die ein Verstärker AMP reagiert und Steuersignale an die Steuerschaltung des Relaisschalters SW leitet.
• Die Erzeugung von Gleichstrom für den Verstärker AMP ist von besonderem Interesse, vor allem wenn ein Kurzschluß durch den Hauptleiterpfad des gesteuerten Stroms des Relaisschalters SW dazu führt, daß das Wechselpotential zwischen den Anschlüssen 11 und 12 auf sehr niedrige Werte fällt, um im wesentlichen die gesamte Netzspannung von der Wechselspannungsquelle AC an die Last L anzulegen. Der Wechselpotentialabfall an der Primärwicklung des Transformators XFR ist zu diesem Zeitpunkt im Vergleich zum Wechselpotentialabfall an der Last L relativ klein und beträgt typischerweise nicht mehr als ungefähr 1 Volt im Vergleich zu den von der Wechselstromquelle gelieferten 100 Volt. Diese geringe Spannung wird in der Sekundärwicklung W2 des Transformators XFR hochtransformiert.
• Die gesamte Spannung an der Wicklung W2 oder ein Teil davon wird gleichgerichtet, um während dieser Zeit den Verstärker AMP mit Gleichstrom zu versorgen. Diese Gleichrichtung wird nach Fig. 1 von einer Gleichrichterdiode CR1 durchgeführt, wobei ein Kondensator C1 zur Gleichstromversorgung des Verstärkers AMP parallelgeschaltet ist und als einfacher Spannungsglättungsfilter wirkt.
• Wenn vom Fühler S ausgehende und vom Verstärker AMP verstärkte Signale so beschaffen sind, daß die Leitung durch den Hauptleiterpfad des gesteuerten Stroms des Relaisschalters SW unterbrochen ist, fließt kein Strom durch die Primärwicklung W1 des Transformators XFR. Demnach steht auch keine transformierte Spannung an der Sekundärwicklung W2 als Spannungsquelle für den Verstärker AMP zur Verfügung. Es wird ein alternatives Verfahren eingesetzt, bei dem ein Wechselpotential an die Wicklungen W2 angelegt wird, so daß wenigstens ein Teil dieses Potentials weiterhin zur Versorgung des Verstärkers AMP mit Strom verwendet werden kann. Es wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Wechselpotentialabfall an der Last L nicht mehr gleich dem Wechselspannungsquellenpotential ist. Im wesentlichen tritt das gesamte Quellenpotential der Wechselstromquelle AC zwischen den Anschlüssen 11 und 12 auf. Dieses Potential wird an die Wicklung W2 über eine Impedanz angelegt, die groß genug ist, um einen Wechselstromfluß durch die Last L im wesentlichen zu verhindern, wozu ein Gleichstrom-Sperr-Kondensator C2, wie in Fig. 1 dargestellt, verwendet wird.
• In Fig. 2 ist eine einfache Abwandlung der Schaltung von Fig. 1 dargestellt, wobei C2 an den Anschluß 11 über die Wicklung W1 und nicht direkt angeschlossen ist.
• In Fig. 3 ist eine weitere Variante dargestellt, die der von Fig. 2 ähnelt, bis auf die Umkehrung der Reihenfolge der in Reihe geschalteten Wicklung W1 und des Hauptleiterpfades des gesteuerten Stroms des Relaisschalters SW. Die Schaltung von Fig. 3 ist kostengünstiger, da XFR durchgehend gewickelt werden kann, wobei der gemeinsame Anschluß zwischen den Wicklungen W1 und W2 als aus der Wicklung herausgeführter einzelner Draht ausgebildet sein kann.
• In Fig. 4 ist die Konstruktion eines im Handel erhältlichen, durch einen PIR-Detektor gesteuerten Schalters dargestellt. Der Relaisschalter SW1 ist ein elektromechanisches Relais mit einer elektromagnetischen Spule, die zur Einstellung der Position der die Stromleitung im Hauptleiterpfad des gesteuerten Stroms steuernden Kontakte verwendet wird. Der elektromechanische Relaisschalter SW1 benötigt keinen Kühlmantel und nimmt leicht Blindlast wie z. B. fluoreszentes Leuchten auf. Ein Vollbrückengleichrichter mit den Gleichrichterdioden CR2, CR3, CR4 und CR5 richtet die Spannung aus der Sekundärwicklung W2 gleich. Diese gleichgerichtete Spannung wird als Eingangssignal an einen Spannungsregler VR weitergeleitet, der den Infrarotdetektorverstärker, die Relaissteuerung und die Relaisversorgungsschaltungen 15 mit Strom versorgt. Der passive Infrarotdetektor 16 ist der Fühler, der auf auftreffende Infrarotstrahlung anspricht. Die Primärwicklung W1' des Transformators XFR1 weist mehrere Anzapfungen auf, so daß das Verhältnis der Windungen zwischen den Wicklungen W1' und W2 je nach Last eingestellt werden kann. Wenn z. B. L eine Last von 60 Watt ist, hat die Wicklung W1' 45 Windungen und die Wicklung W2 2000 Windungen.
• In Fig. 5 ist der Aufbau eines weiteren durch einen PIR-Detektor gesteuerten Schalters dargestellt, wobei die Gleichstromversorgung von der Wechselstrom-Netzversorgung getrennt ist. Das erleichtert die räumlich entfernte Anordnung des PIR-Detektors 16 und der Schaltungen 15 vom Relaisschalter SW1. Die Sekundärwicklung W2 des Transformators XFR1 versorgt einen Halbbrückengleichrichter, der sich aus den Gleichrichtern CR6 und CR7 zusammensetzt, zum Bereitstellen des für die Schaltung 15 benötigten Gleichstroms. Durch den Gleichstrom-Sperr-Kondensator C2 wird die Leerlauf-Wechselstromnetzspannung an die Primärwicklung W1' angelegt, und nicht an die Sekundärwicklung W2, was dazu beiträgt, daß die Gleichstromversorgung abgetrennt wird.
• In Fig. 6 ist ein weiterer durch einen PIR-Detektor gesteuerter Schalter dargestellt, der für Glühlampen als Last konstruiert wurde. Ein Triac SW2 wird als Relaisschalter verwendet. Ein Teil der mit mehreren Anzapfungen versehenen Primärwicklung W1' des Transformators XFR2 versorgt einen Halbbrückengleichrichter, bestehend aus den Gleichrichterdioden CR8 und CR9, mit Wechselstrom. Dieser Halbbrückengleichrichter erzeugt ausgeglichenen Gleichstrom für den Nullübergangs-Detektor der Versorgungsspannung und die Gatterversorgungsschaltung 20. XFR2 weist eine Sekundärwicklung W2 mit einem weiteren aus den Gleichrichterdioden CR6 und CR7 bestehenden Halbbrückengleichrichter auf, zur Erzeugung einer isolierten Gleichspannung für die PIR-Detektorschaltung 21. Ein Opto-Isolator 22 leitet PIR-Detektor-Signale an die Gatterversorgungsschaltung 20 zur Steuerung der Leitungseigenschaften des Triac SW2.
• Die in Fig. 1-6 dargestellten Schalter können so angeordnet sein, daß sie Strom an die Last L nur in Reaktion auf Infrarotstrahlung weiterleiten, die größer als der vorgegebene Wert ist oder nur in Reaktion auf Infrarotstrahlung, die niedriger ist als der vorgegebene Wert.

Claims (2)

1. Schalter für eine Wechselspannungs-Netzleitung, durch den eine Wechselspannungsquelle (AC) und eine Last (L) in Reihe zwischen einem ersten (11) und einem zweiten Anschluß (12) geschaltet sind, wobei der Schalter aufweist: eine Primärwicklung (W1) eines Transformators (XFR) und einen gesteuerten Relais(SW)-Schalter, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß (11, 12) in Reihe geschaltet sind, und eine Steuerschaltung (AMP, S), die durch eine über eine Sekundärwicklung (W2) des Transformators (XFR) gespeiste Gleichrichtereinrichtung (CR, C1) mit Gleichspannung gespeist wird, wobei ein Ende der Sekundärwicklung (W2) an den zweiten Anschluß (12) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch einen zwischen ein zweites Ende der Sekundärwicklung (W2) und einen Punkt zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß (11, 12) geschalteten Impedanzpfad (Kondensator C2), wodurch der Wechselstrom über den geöffneten Relaisschalterpfad begrenzt wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, wobei der Impedanzpfad einen Kondensator (C2) aufweist.