DE3913175A1 - Zeitschaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeitschaltvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, einen Verbraucher, der durch einen mechanischen Schalter geschaltet wird, nach dem Aus­ schalten des Schalters noch für eine vorbestimmte Zeit­ spanne eingeschaltet zu halten. Eine solche verzögerte Abschaltung des Verbrauchers erfolgt beispielsweise bei der Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen, bei denen die Innenbeleuchtung beim Öffnen der Fahrzeugtür mit einem Türkontakt eingeschaltet wird. Wird die Fahrzeugtür geschlossen, dann bleibt die Innenbeleuchtung noch für einige Sekunden eingeschaltet, damit der Fahrer das Zündschloß finden kann,

Eine entsprechende Zeitschaltvorrichtung ist auch für Netzinstallationen zweckmäßig, beispielsweise um die Zimmerbeleuchtung nach Ausschalten des Schalters noch für eine gewisse Zeitspanne eingeschaltet zu lassen. Wenn in einem Schlafzimmer nur eine Deckenbeleuchtung vorhanden ist, die von einem in Türnähe befindlichen Schalter geschaltet wird, könnte eine Person die zu Bett gehen will, den Lichtschalter ausschalten und an­ schließend bei beleuchtetem Raum zu Bett gehen. Die Raumbeleuchtung schaltet sich erst nach einer Zeit­ spanne aus, die ausreicht damit die Person zu Bett gehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeit­ schaltvorrichtung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die mit kleinen Abmessungen kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an­ gegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Zeitschaltvorrichtung enthält einen an eine Gleichrichterschaltung angeschlossenen elektronischen Schalter, der in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung geschaltet wird. Die Verzögerungsschaltung ist dem Netzschalter parallel geschaltet und sie weist nur zwei Anschlüsse auf. Die Verzögerungsschaltung kann in einem klein­ formatigen Modul zusammengefaßt sein. Diese Verzöge­ rungsschaltung kann mit ihren beiden Anschlüssen an einen üblichen Netzschalter angeschlossen werden oder sie kann zusammen mit dem Netzschalter in einer Bau­ einheit vereinigt sein. Die Verzögerungsschaltung er­ fordert so wenig Platz, daß sie zusammen mit dem Net­ zschalter in eine übliche Installationsdose eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist die Verzögerungsschaltung in Dickschichttechnik oder kombiniert als integrierte Schaltung und Dickschichtschaltung ausgebildet. Sie ist lediglich dem Netzschalter parallelgeschaltet und be­ nötigt keine zusätzliche Versorgungsspannung.

Die erfindungsgemäße Zeitschaltvorrichtung kann in Ver­ bindung mit einem üblichen Ein/Aus-Schalter benutzt werden, der zwei stabile Schaltzustände hat, oder auch in Verbindung mit einem Taster, der sich nur solange im Ein-Zustand befindet, wie er gedrückt gehalten wird. In Verbindung mit einem Taster kann die Zeitschaltvorrich­ tung beispielsweise für die Schaltung der Beleuchtung von Toilettenräumen verwendet werden, wo häufig verges­ sen wird, das Licht auszuschalten. Beim Betreten des Toilettenraumes wird der Taster betätigt und die Ver­ zögerungsschaltung hält dann das Licht für eine be­ stimmte Zeitspanne, beispielsweise 5 Minuten, einge­ schaltet. Die Zeitschaltvorrichtung kann auch in Ver­ bindung mit anderen Verbrauchern benutzt werden, bei­ spielsweise mit Lüftern, die durch einen Türkontakt oder durch einen manuell zu bedienenden Schalter be­ tätigt werden.

Das Zeitglied kann eine RC-Schaltung, einen NTC-Wider­ stand oder eine elektronische Zeitsteuerschaltung ent­ halten.

Die Verzögerungsschaltung ist kurzschlußfest und vor­ zugsweise so ausgebildet, daß sie im eingeschalteten Zustand einen gewissen Spannungsabfall gegenüber der Netzspannung verursacht. Durch geringfügige Abnahme der Helligkeit des eingeschalteten Lichts wird auf diese Weise angezeigt, daß die Lichtquelle nicht mehr durch den Netzschalter, sondern durch die Verzögerungsschal­ tung in Betrieb gehalten wird.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Zeitschalt­ vorrichtung,

Fig. 2 ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Verzögerungsschaltung unterschiedliche Zeit­ konstanten für das Aufladen und das Entladen des Zeitgliedes hat.

In Fig. 1 ist ein Verbraucher 10, beispielsweise eine Leuchte, dargestellt, der in üblicher Weise in Reihe mit einem mechanischen Netzschalter 11 an das Ver­ sorgungsnetz von 220 V Wechselspannung angeschlossen ist. Dem Netzschalter 11 ist die zweipolige Verzöge­ rungsschaltung 12 mit den beiden Anschlußdrähten 13 und 14 parallelgeschaltet.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer einfachen Ausführungsform der Verzögerungsschaltung 12. Die Anschlußdrähte 13 und 14 zum Anschluß an den Netzschalter 11 sind mit einer Gleichrichterschaltung 15 verbunden, die als Doppel­ weg-Gleichrichterbrücke ausgeführt ist. An die Aus­ gangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung 15 ist der elektronische Schalter 16 in Form eines Thyristors an­ geschlossen. Ferner ist an die Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung 15 die Reihenschaltung eines Widerstandes 17 und einer Zenerdiode 18 angeschlossen. Wenn an der Gleichrichterschaltung 15 Spannung ansteht, erzeugt die Zenerdiode 18 einen Spannungsabfall von 16 V. Die Spannung an der Zenerdiode 18 wird durch die Reihenschaltung eines RC-Gliedes, das aus dem Konden­ sator 19 und dem Widerstand 20 besteht, der Gate-Elek­ trode des elektronischen Schalters 16 zugeführt. Der Widerstand 17 ist relativ hochohmig und hat einen Widerstandswert von 100 kOhm. Der Kondensator 19 hat eine Kapazität von 200 UV und der Widerstand 20 einen Widerstandswert von 100 Ohm.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn der Netzschalter 11 geschlossen ist, ist der Verbraucher 10 an das Netz angeschlossen und gleichzeitig ist die Verzögerungsschaltung 12 durch den Netzschalter 11 kurzgeschlossen. Dies bedeutet, daß am Gleichrichterschaltung 15 und am elektronischen Schalter 16 keine Spannung ansteht. In diesem Zustand verursacht die Verzögerungsschaltung 12 keinen Leistungsverbrauch. Wird der Schalter 11 geöffnet, ent­ steht am Ausgang der Gleichrichterschaltung 15 eine pulsierende Gleichspannung. An der Zenerdiode 18 bildet sich ebenfalls eine pulsierende Gleichspannung aus, deren Amplitude jedoch auf 16 V begrenzt ist. Der Kondensator 19 beginnt sich über den Widerstand 20 und die Gate-Elektrode des elektronischen Schalters 16 auf­ zuladen, wodurch der Schalter 16 gezündet wird. Durch den leitenden Schalter 16, der über die Gleichrichter­ schaltung 15 dem Netzschalter parallelgeschaltet ist, fließt nunmehr ein Strom, so daß der Verbraucher 10 trotz Ausschalten des Netzschalters 11 weiterhin an das Netz angeschaltet bleibt. Der elektronische Schalter 16 hat einen so großen Innenwiderstand, daß der an ihm erzeugte Spannungsabfall größer ist als die Zenerspan­ nung der Zenerdiode 18. Auf diese Weise bleibt auch bei leitendem Schalter 16 die Spannung an der Zenerdiode 18 erhalten. Nachdem der Kondensator 19 sich nach Ablauf der Zeitspanne über den Widerstand 20 aufgeladen hat, wird der Gate-Strom des elektronischen Schalters 16 beendet, so daß der Schalter anschließend nach einem Nullwert der pulsierenden Wechselspannung nicht mehr durchschalten und von neuem zünden kann. Der Schalter 16 bleibt daher nach erfolgter Aufladung des Konden­ sators 19 im nichtleitendem Zustand, so daß der Ver­ braucher 10 endgültig abgeschaltet wird.

Wenn bei der Schaltung nach Fig. 2 der Netzschalter 11 wieder geschlossen wird, muß der Kondensator 19 sich zunächst über den Widerstand 20 entladen, damit beim nächstfolgenden Ausschalten des Netzschalters 11 die volle Aufladezeit zur Verfügung steht. Da der Konden­ sator 19 über den Widerstand 20 sowohl aufgeladen als auch entladen wird, hat die Entladezeit die gleiche Dauer wie die Ladezeit. Die Verzögerungsschaltung 12 nach Fig. 2 hat daher eine relativ lange Erholzeit, d.h. die am RC-Glied 19, 20 eingestellte Zeitverzögerung wird nur dann erreicht, wenn der Netzschalter zuvor über eine Zeit eingeschaltet war, die zum Entladen des Kondensators 19 ausreicht und die genau so lang ist, wie die Verzögerungszeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt das Aufladen und Entladen des Kondensators mit unter­ schiedlichen Zeitkonstanten. An den Ausgang der Gleichrichterschaltung 15 ist auch hier eine Reihen­ schaltung aus einer Diode 18 und einer Widerstands­ anordnung angeschlossen. Die Widerstandsanordnung besteht aus drei parallelen Widerständen 17 a, 17 b und 17 c. Der Widerstand 17 von Fig. 2 ist in Fig. 3 in die drei genannten Widerstände aufgeteilt, von denen jeder einen Widerstandswert von 150 kOhm aufweist. Die Auf­ teilung in mehrere Parallelwiderstände erfolgt aus Gründen der besseren Wärmeableitung.

Der Zenerdiode 18 ist ein Glättungskondensator 21 von 22 µF parallelgeschaltet, und ferner ein Entladewider­ stand 22 von 27 kOhm.

Weiterhin ist der Zenerdiode 18 das RC-Glied 23, 24 aus dem Kondensator 23 von 47 µF und dem Widerstand 24 parallelgeschaltet. Der Widerstand 24 ist ein Potentiometer von 5 MOhm, an dem die Verzögerungszeit eingestellt werden kann.

Der eine Anschluß des Kondensators 23 ist mit dem Emitter des Steuertransistors 25 verbunden und der andere Anschluß des Kondensators 23 ist mit der Basis des Steuertransistors 25 verbunden. Dem Widerstand 24 ist eine Diode 26 parallelgeschaltet.

Der Emitter des Steuertransistors 25 ist mit der Gate-Diode des elektronischen Schalters 16, eines Thyristors, verbunden. Der elektronische Schalter 16 ist mit einem Vorwiderstand 27 in Reihe geschaltet.

Die Schaltung nach Fig. 3 arbeitet wie folgt: Wenn der Netzschalter 11 eingeschaltet ist, wird der Verbraucher 10 über diesen Netzschalter versorgt und die Ver­ zögerungsschaltung 12 ist durch den Netzschalter 11 kurzgeschlossen. Wird der Netzschalter 11 ausge­ schaltet, entsteht am Ausgang der Gleichrichter­ schaltung 15 eine pulsierende Gleichspannung, die an der Zenerdiode 18 einen Spannungsabfall von 16 V ver­ ursacht. Der Kondensator 23 ist zunächst entladen, so daß an seinen beiden Anschlüssen die Spannung von 16 V ansteht. Dadurch wird der Steuertransistor 25 leitend und der Thyristor 16 wird gezündet. In der Reihen­ schaltung von Vorwiderstand 27 und Thyristor 16 ent­ steht ein Spannungsabfall, der größer ist als die Zenerspannung der Zenerdiode 18, beispielsweise ein Spannungsabfall von 20 V. Der Verbraucher 10 wird daher nicht mehr mit der vollen Netzspannung betrieben, sondern mit einer um 20 V niedrigeren Spannung.

Der Kondensator 23 lädt sich über den Widerstand 24 auf, wodurch die Basis des Steuertransistors 25 schließlich Minuspotential annimmt und der Steuer­ transistor gesperrt wird. Daraufhin kann der elek­ tronische Schalter 16 nach Ablauf der eingestellten Zeitspanne nicht mehr zünden, so daß der Stromweg über die Gleichrichterschaltung 12 unterbrochen ist. Der Kondensator 23 bleibt hierbei im aufgeladenen Zustand.

Beim nächstfolgenden Schließen des Netzschalters 11 wird die Verzögerungsschaltung 12 kurzgeschlossen. Der Kondensator 23 entlädt sich hierbei über die Diode 26 und den Entladewiderstand 22. Der Kondensator 23 bildet mit der Diode 26 und dem Entladewiderstand 22 einen geschlossenen Stromkreis. Da diese Entladung relativ niederohmig erfolgt, ist die Verzögerungsschaltung kurze Zeit nach dem Einschalten des Netzschalters 11 für den Ablauf einer neuen Zeitspanne vorbereitet.

Claims (10)

1. Zeitschaltvorrichtung mit einem Netzschalter (11) zum Anschalten eines Verbrauchers (10) an das Ver­ sorgungsnetz und einer Verzögerungsschaltung (12) , die beim Ausschalten des Netzschalters den Ver­ braucher noch für eine Zeitspanne eingeschaltet hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung einen dem Netzschalter (11) parallelgeschalteten elektronischen Schalter (16) enthält, der von einem Zeitglied (19, 20; 23, 24) gesteuert ist, welches diesen Schalter (16) bei An­ stehen einer Spannung an dem Netzschalter (11) so­ fort in den leitenden Zustand steuert und ihn nach Ablauf der Zeitspanne in den Sperrzustand steuert und daß die Verzögerungsschaltung (12) dem Netz- Schalter (11) ebenfalls parallelgeschaltet ist und durch den Spannungsabfall am Netzschalter versorgt wird.

2. Zeitschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der elektronische Schalter (16) den Ausgang einer Gleichrichterschaltung (15) über­ brückt, deren Eingang dem Netzschalter (11) paral­ lelgeschaltet ist.

3. Zeitschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (19, 20; 23, 24) von der an einer Zenerdiode (18) abfallenden Span­ nung versorgt ist und daß der elektronische Schalter (16) einen solchen Innenwiderstand aufweist oder mit einem solchen Vorwiderstand (27) in Reihe geschaltet ist, daß bei leitendem elektronischen Schalter (16) die Spannung am geöffneten Netzschalter (11) mindestens gleich der Zenerspannung der Zenerdiode (18) ist.

4. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (16) ein Thyristor oder Triac ist, dessen Gate-Elektrode direkt oder über ein Schaltelement (25) von dem Zeitglied (19, 20; 23, 24) gesteuert ist.

5. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (23, 24) eine RC-Schaltung ist, deren Widerstand durch eine Diode (26) überbrückt ist und deren Kondensator (23) mit der Diode (26) und einem Entladewiderstand (22) einen geschlossenen Entladestromkreis bildet.

6. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (23, 24) eine RC-Schaltung ist, die der Zenerdiode (18) parallelgeschaltet ist, daß der Kondensator (23) der RC-Schaltung der Kollektor-Basis-Strecke eines Steuertransistors (25) parallelgeschaltet ist und daß der Emitter des Steuertransistors (25) mit der Gate-Elektrode des elektronischen Schalteis (16) verbunden ist.

7. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (18) mit mehreren parallelen Widerständen (17 a, 17 b, 17 c) in Reihe an die Gleichrichterschaltung (15) ange­ schlossen ist.

8. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter­ schaltung (15) eine Doppelweg-Gleichrichterbrücke ist.

9. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzöge­ rungsschaltung (12) zusammen mit dem Netzschalter (11) in einer Baueinheit vereinigt ist, die in eine Installationsdose einsetzbar ist.

10. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzöge­ rungsschaltung (12) in einem Modul vergossen oder verkapselt enthalten ist.