DE3828434A1 - Programmierbarer lichtschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen programmierbaren Lichtschalter.

Die bisher bekannten Schaltuhren sind nur im Zusammenhang mit einer Steckdose funktionsfähig. Über derartige Schalt­ uhren sind demnach nur solche Verbraucher ein- bzw. aus­ schaltbar, welche die elektrische Energie aus der Steckdose beziehen (z.B. Tisch- und Stehlampen, Radio- und TV-Geräte, ofen usw.).

Soll zum Beispiel die Außen- bzw. Innenbeleuchtung in einem Wohnhaus oder -raum automatisch geschaltet werden, so ist dies mit den herkömmlichen, handelsüblichen Schaltuhren nicht möglich.

Oft ist es wünschenswert, die Innnen- bzw. Außenbeleuchtung zu möglichst unregelmäßigen Zeiten ein- und auszuschalten, um die Anwesenheit von Personen vorzutäuschen und damit potentielle Diebe und Einbrecher fernzuhalten. Nachteilig bei den bisherigen Schaltuhren ist, daß dies im allgemeinen nur mit Hilfe von Steh- bzw. Tischlampen möglich ist, da diese bekannten Schaltuhren stets nur im Zusammenhang mit einer Steckdose funktionsfähig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen programmier­ baren Lichtschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile nicht mehr gegeben sind und der insbesondere auch das Schalten solcher Verbraucher ermög­ licht, welche ihre Energie nicht aus der Steckdose beziehen.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schalter in Form einer in eine herkömmliche Schalterdose einsetzbaren Einheit ausgebildet ist und eine Elektronik umfaßt, welche die benötigte Hilfsenergie unter Verwendung der in jeder Schalterdose vorhandenen elektrischen Spannung über den angeschlossenen Verbraucher bezieht.

Aufgrund dieser Ausbildungen ist ein programmiertes Ein- und Ausschalten insbesondere auch solcher Verbraucher möglich, welche ihre Energie nicht aus der Steckdose beziehen, indem auf einfachste Weise der vorhandene Lichtschalter durch den erfindungsgemäßen programmierbaren Schalter ausgetauscht wird. Bei den Verbrauchern kann es sich beispielsweise um die Beleuchtung in den verschiedensten Bereichen (innen oder außen) handeln.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltuhren, welche für ihren Betrieb die vom Stromnetz gelieferte Spannung (220 V) benöti­ gen, ist der erfindungsgemäße Lichtschalter auch unter sol­ chen Bedingungen betreibbar, die in einer jeweiligen Schal­ terdose vorherrschen, d.h., insbesondere ohne das Vorliegen eines 220 V-Stromkreises. Unter diesen Bedingungen ist einer­ seits der Betrieb der Uhr (Motor- oder Elektronikwerk) und andererseits ein Schalten mittels Relais oder dergleichen möglich.

Im ausgeschalteten Zustand des Verbrauchers wird die Hilfs­ energie vorteilhafterweise über dessen Widerstand bezogen.

Im eingeschalteten Zustand wird die Hilfsenergie vorzugswei­ se über den Arbeitsstrom des Verbrauchers bezogen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Realisierung und Beibehal­ tung der ursprünglichen Hauptfunktion des Schalters von Hand eine spezielle Schalttaste vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung bei­ spielhaft erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine an das Netz angeschlossene Steckdose,

Fig. 2 die in einer Lichtschalterdose üblicherweise vorgesehene Verdrahtung,

Fig. 3 einen normalen Schalter sowie einen erfindungsge­ mäßen programmierbaren Schalter zur Darstellung der Austauschbarkeit der beiden Schalter,

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau der Schaltung des pro­ grammierbaren Schalters, wobei durch stärkere Linien der Stromverlauf bei ausgeschaltetem Ver­ braucher dargestellt ist, und

Fig. 5 dieselbe Schaltung wie in Fig. 4, wobei jedoch durch die stärkeren Linien der Stromverlauf bei eingeschaltetem Verbraucher dargestellt ist.

In Fig. 1 ist eine über drei Leitungen 12, 14, 16 mit dem 220 V-Netz verbundene Steckdose 10 gezeigt. In einer derarti­ gen Steckdose 10 steht demnach stets eins vom Netz geliefer­ te Spannung von 220 V zur Verfügung, so daß herkömmliche Schaltuhren im Zusammenhang mit einer derartigen Steckdose betreibbar sind.

Anders verhält es sich bei dem in Fig. 2 gezeigten Licht­ schalter, in dem eine solche 220 V-Spannung nicht jederzeit zur Verfügung steht. Eine herkömmliche Schaltuhr ist demnach unter diesen Bedingungen nicht betreibbar.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, ist der Lichtschalter 18 normalerweise über eine Leitung 20 mit dem Verbraucher, im vorliegenden Fall mit einer oder mehreren Lampen 24 und über eine andere Leitung 22 mit einer Phase des 220 V-Netzes ver­ bunden, während die Lampe 24 an eine weitere Phase ange­ schlossen ist. Die Leitungen 20 und 22 sind normalerweise im Mauerwerk verlegt.

In Fig. 3 ist eine in einer Wand oder dergleichen vorgesehe­ ne Schalterdose 26 für den Lichtschalter 18 gezeigt. Unter­ halb dem aus der Schalterdose 26 herausgenommenen Lichtschal­ ter 18 ist ein programmierbarer Lichtschalter 24 gemäß der Erfindung gezeigt. Dieser erfindungsgemäße programmierbare Lichtschalter 24 ist in Form des in die herkömmliche Schal­ terdose 26 einsetzbaren Lichtschalters 18 ausgebildet, so daß die beiden Elemente jederzeit ohne irgendwelche Maurer- oder Elektrikerarbeiten problemlos ausgetauscht werden können.

Der anstelle des herkömmlichen Lichtschalters 18 in die Schalterdose 26 einsetzbare erfindungsgemäße programmierbare Lichtschalter 24 umfaßt eine Elektronik, welche die benötig­ te Hilfsenergie unter Verwendung der in der Schalterdose 26 vorhandenen elektrischen Spannung über den angeschlossenen Verbraucher bezieht. Dabei wird die benötigte Hilfsenergie ausschließlich über diesen Verbraucher, zum Beispiel die Be­ leuchtung, bezogen, und zwar im ausgeschalteten Zustand des Verbrauchers über dessen Widerstand, zum Beispiel den Glüh­ faden, und im eingeschalteten Zustand über dessen Arbeits­ strom.

Der Übergang erfolgt nahtlos und automatisch.

Zur Realisierung und Beibehaltung der ursprünglichen Haupt­ funktion des Schaltens von Hand weist der programmierbare Lichtschalter 24 eine spezielle Schalttaste 28 auf, welche größer als die restlichen, beispielsweise zur Programmierung dienenden Tasten 38 ist. Darüberhinaus ist der programmier­ bare Lichtschalter 24 mit einer Digitalanzeige 40 ausgestat­ tet.

Die elektronische Schaltung, welche die Versorgung des pro­ grammierbaren Lichtschalters unter Verwendung der in der Schalterdose vorhandenen elektrischen Spannung ermöglicht, ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Mit den stärkeren Linien ist in Fig. 4 der Stromverlauf bei ausgeschaltetem Verbraucher und in Fig. 5 der Stromverlauf bei eingeschalte­ tem Verbraucher angedeutet.

Die Elektronik des erfindungsgemäßen programmierbaren Licht­ schalters umfaßt ein zentrales Modul M, welches eine handels­ übliche integrierte Uhrschaltung mit Bedienungselementen für die Programmierung darstellt.

Der zentrale Modul M ist über einen Widerstand R 5 mit einer ersten Versorgungsleitung 34 und über eine Zenerdiode D 2 mit einer zweiten Versorgungsleitung 36 verbunden. Zwischen die beiden Versorgungsleitungen 34, 36 ist ein Pufferkondensator C 3 geschaltet. Die eine Anschlußklemme 30 der Schalterdose ist über einen Widerstand R 1 und einen Kondensator C 1 mit der Versorgungsleitung 36 verbunden, während die andere Anschlußklemme 32 der Schalterdose über eine Diods D 1 mit der anderen Versorgungsleitung 34 in Verbindung steht. Zwischen die Klemme 32 und die Verbindungsleitung 36 ist eine Diodenkombination D 0 geschaltet, welche eine Ersatz­ schaltung für eine Z-Diode mit einer Zenerspannung von 2 V darstellt.

Zwischen die Anschlußklemme 30 der Schalterdose und die Ver­ sorgungsleitung 36 für das zentrale Modul M ist parallel zur Reihenschaltung aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator C 1 ein Triac T 1 geschaltet, dessen Steuerelektrode mit dem Emitter eines npn-Transistors T 2 verbunden ist. Der Kollek­ tor dieses Transistors T 2 ist über einen Widerstand R 2 mit der Versorgungsleitung 34 für das zentrale Modul M verbun­ den. Ein Ausgang des zentralen Moduls steuert über einen Widerstand R 3 die Basis des Transistors T 2 an. Unmittelbar zwischen den beiden Versorgungsklemmen 34, 36 des zentralen Moduls M ist ein Kondensator C 2 angeordnet. Eine weitere Zenerdiode D 3 liegt parallel zu der Reihenschaltung aus D 2 und C 2. Schließlich ist der mit der Zenerdiode D 2 verbundene Versorgungsanschluß des zentralen Moduls M über einen Wider­ stand R 4 mit der Versorgungsleitung 34 verbunden.

In Fig. 4 ist mit den stärkeren Linien der Stromverlauf bei ausgeschaltetem Verbraucher bis hin zum Pufferkondensator C 3 dargestellt, über den das Uhrmodul bzw. das zentrale Modul M und die Schalteinheit T 1, T 2 mit Betriebsspannung versorgt werden. Wie Fig. 4 zeigt, ist bei ausgeschaltetem Verbrau­ cher der Triac T 1 gesperrt, so daß der Strom über den Wider­ stand R 1 und den Kondensator C 1 fließt.

Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist bei eingeschaltetem Ver­ braucher der Triac T 1 durchgeschaltet, so daß dieser an­ stelle des Widerstandes R 1 und des Kondensators C 1 nunmehr den Strom führt. Die dickeren Linien deuten den Stromverlauf bei eingeschaltetem Verbraucher, und zwar wiederum bis zum Pufferkondensator C 3, an. Zur Einschaltung des Verbrauchers wurde der Triac T 1 vom zentralen Modul M über den Widerstand R 3 und den Transistor T 2 durchgeschaltet. Der Verlauf des entsprechenden Steuersignals ist in Fig. 5 durch eine punktierte Linie dargestellt.

Bei defektem Verbraucher, zum Beispiel bei durchgebranntem Glühfaden, oder bei Stromausfall bleibt die Schaltung strom­ los, so daß nach kurzer Zeit die Digitalanzeige sowie die einprogrammierten Schaltzeiten verschwinden und damit deren Neueingabe erforderlich wird.

Durch eine geringfügige Änderung der beschriebenen Schaltung kann dies jedoch verhindert werden. Dazu wird zur Speisung des Gerätes insbesondere anstelle des Kondensators C 2 ein Kleinakkumulator eingesetzt, der nur im ausgeschalteten bzw. nur im eingeschalteten oder auch in beiden Zuständen des Ver­ brauchers aus dem Netz geladen werden kann.

Bei ausgeschaltetem Verbraucher (vergleiche Fig. 4) wird die Hilfsenergie über den Widerstand R 1, den Kondensator D 1 und die Diodenanordnung D 0, bei eingeschaltetem Verbraucher über den Triac T 1 und die Diodenanordnung D 0 bezogen.

Die Diode D 1 und der Kondensator C 3 dienen zur Filterung, während der Widerstand R 5 und die Zenerdiode D 3 für eine Begrenzung sorgen. Der Kondensator C 2 bewirkt für die Uhr eine Pufferung.

Die Uhr steuert über den Widerstand R 3, den Transistor T 2 und den Widerstand R 2 den Triac T 1, welcher den Verbraucher schaltet.

Der Widerstand R 4 und die Diode D 2 erzeugen eine Vorspan­ nung, die, addiert zur Steuerspannung (ca. 1,2 V), es der Uhr ermöglicht, die Transistor-Triac-Kette (Emitterfolger) durchzusteuern.

Die gezeigte Schaltung ist für eine Leistung von 5-400 W ausgelegt. Sie kann aber auch an anders Leistungsbereiche angepaßt sein.

Da der erfindungsgemäße programmierbare Schalter den Verbrau­ cher lediglich ein- oder ausschaltet, besteht zu keiner Zeit die Gefahr eines Kurzschlusses.

Claims (4)

1. Programmierbarer Lichtschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in Form einer in eine herkömmliche Schalterdose einsetzbaren Einheit ausgebildet ist und eine Elektronik umfaßt, welche die benötigte Hilfsenergie unter Verwendung der in jeder Schalterdose vorhandenen elektrischen Spannung über den angeschlossenen Verbrau­ cher bezieht.

2. Programmierbarer Lichtschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ausgeschalteten Zustand des Verbrauchers die Hilfs­ energie über dessen Widerstand bezogen wird.

3. Programmierbarer Lichtschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im eingeschalteten Zustand die Hilfsenergie über den Arbeitsstrom des Verbrauchers bezogen wird.

4. Programmierbarer Lichtschalter nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung und Beibehaltung der ursprünglichen Hauptfunktion des Schaltens von Hand eine spezielle Schalttaste vorgesehen ist.