DE4141844C2 - Installationsanordnung für die Leistungssteuerung von Verbrauchern - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Installationsanordnung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Eine derartige Installationsanordnung gehört durch die nicht vorveröffentlichte
DE 41 28 339 A1 zum Stande der Technik. Sie dient dazu, mittels eines auf
Niederspannung von 12 V liegenden Niederspannungs-Steuerkreises eine im
Hauptstromkreis liegende Phasen-Anschnittsteuerung zu steuern.
Installationssysteme mit einer Steuerung durch Niederspannung sind
insbesondere in den neuen Bundesländern sehr stark vertreten. Das
Installationssystem ist derart gestaltet, daß in Innenräumen eine Aufputz-
Verteilung angeordnet ist, zu der Montageschienen mit hutförmigem
Querschnitt gehören. Auf diesen Montageschienen ist üblicherweise für jeden
Verbraucher ein sogenanntes Stromstoßrelais angeordnet, das an einen
Steuerkreis mit einem Drucktaster und einer Steuerspannung von 12 V
angeschlossen ist. Lediglich die Verbraucherkreise sind ab den Relais für die
übliche Netzspannung von 220 V ausgelegt.
Der Gegenstand der DE 41 28 339 A1 schafft nun eine Möglichkeit, die
besagten Stromstoßrelais durch Steuergeräte zu ersetzen, die eine Phasen-
Anschnittsteuerung aufweisen.
Bei dem genannten Stand der Technik lassen sich unterschiedliche
Verbraucher oder Verbraucherkreise nur mittels einer entsprechenden Anzahl
von Niederspannungsleitungen steuern. Zwei unterschiedliche Verbraucher
oder Verbraucherkreise lassen sich unabhängig voneinander mithin nur durch
zwei Leitungspaare steuern. Nun werden aber in zahlreichen Fällen,
beispielsweise im Wohnbereich zwei Verbraucher bzw. Verbraucherkreise für
die Beleuchtung vorgesehen, beispielsweise eine zentrale
Wohnzimmerbeleuchtung und eine Eßecken-Beleuchtung, die über einen
Taster und ein Leitungspaar mit einem sogenannten Fortschaltrelais
geschaltet werden, beispielsweise wie folgt:
- 1. Betätigung = Wohnzimmer EIN
- 2. Betätigung = Eßecke EIN
- 3. Betätigung = Wohnzimmer AUS
- 4. Betätigung = Eßecke AUS.
Dieses Fortschaltrelais hat die gleichen Abmessungen wie das einfache
Stromstoßrelais, jedoch zwei verschiedene Lampenausgänge.
Es ist bereits ein elektrisches Versorgungssystem bekannt, bei dem mehrere
Verbraucher mittels zugeordneter Schalter und einer Steuerung über jeweils
ein Triac an eine Netzspannung gelegt werden können (GB-A-2 115 994).
Alle Verbraucher haben einen eigenen Anschluß zum Netz und sind jeweils
einem eigenen Bedienungsschalter zugeordnet. Die Steuerung tastet die
Schalter nacheinander ab und sendet dann, wenn ein Schalter geschlossen
ist, ein Signal zu dem zugeordneten Triac. Der Triac kann hierbei die
Funktion eines Schalters oder eines Dimmers ausüben. Das von der
Steuerung an den Triac gesandte Signal wird über einen Optokoppler
gesandt, so daß zwischen Steuerung und Triac eine galvanische Trennung
besteht. Da die Steuerung über eine eigene Versorgung gespeist wird,
werden für den gesamten Steuerungsbereich nur geringe Spannungen
benötigt, d. h. der Steuerungsbereich kann durch sehr dünne Leitungsdrähte
realisiert werden. Allerdings liegt die Steuerung, bei der es sich um einen
Mikroprozessor handelt, nicht an Netzspannung, und die lichtemittierende
Diode des Optokopplers liegt nicht ausschließlich an Niederspannungs-
Potential. Hinzu kommt, daß eine aufwendige Schalterabfrage erforderlich ist,
um mehrere Verbraucher leistungsmäßig zu steuern. Eine Möglichkeit,
lediglich zwei Verbraucher durch eine flipflopartige einfache Schalterfunktion
wechselweise mit Strom zu versorgen, bietet die bekannte Anordnung nicht.
Eine Schaltungsanordnung für eine Eindrahtsteuerung, bei der zwei
benachbarte, parallel verlaufende Leitungen aus derselben
Wechselspannungsquelle gegenphasig gespeist werden, ist ebenfalls
bekannt (DE-AS 1 249 383). Diese Schaltungsanordnung dient dazu,
induzierte Geräuschspannungen auf parallel verlaufenden Leitungen zu
reduzieren. Weder ist hierbei eine Möglichkeit vorgesehen, Dioden
verschiedener Polung durch Schalterbetätigung einzuschalten, noch können
die Probleme gelöst werden, die bei der Niederspannungs-Steuerung von
Netzspannungskreisen auftreten.
Des weiteren ist ein PC-Sensordimmer bekannt, der sowohl durch eine
Berührung mit der Hand als auch durch einen Computer betätigt werden kann
("PC-Sensordimmer", Elektor 9188, Seite 64). Der Computer ist hierbei von
dem durch ein Triac gesteuerten und am Netz liegenden Verbraucher durch
Optokoppler galvanisch getrennt. Eine Möglichkeit, zwei am Netz liegende
Verbraucher mit der Hand über eine Niederspannungsversorgung alternativ
zu steuern, ist hierbei nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit zwei der eingangs
beschriebenen Steuergeräten zwei Verbraucher bzw. Verbraucherkreise
unabhängig voneinander in der Leistung steuern zu können, ohne dabei die
Leitungszahl der Installationsanordnung vergrößern zu müssen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen
Installationsanordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale im
Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Auf die angegebene Weise ist es möglich, mittels lediglich eines
Leitungspaares je nach der durch die Entkopplungsdioden vorgegebenen
Stromrichtung entweder das eine oder das andere Steuergerät unabhängig
voneinander anzusteuern, d. h. die Zahl der hierfür benötigten
Niederspannungsleitungen braucht nicht verdoppelt zu werden.
Bei dieser Lösung spielen die in den Steuergeräten vorhandenen
Leuchtdioden zusammen mit der erfindungsgemäßen Beschaltung des
Niederspannungs-Steuerkreises eine entscheidende Rolle. Die
erfindungsgemäße "antiparallele Schaltung" kann entweder durch
entsprechende Verdrahtung von zwei ansonsten identischen Steuergeräten
vorgenommen werden, oder aber auch durch Steuergeräte mit
entgegengesetzt geschalteten Leuchtdioden, so daß die antiparallele
Schaltung im Innern der Steuergeräte vorliegt. Bei Verwendung
unterschiedlicher Steuergeräte empfiehlt es sich, diese in Abhängigkeit von
der Durchlaßrichtung der Leuchtdioden kenntlich zu machen, d. h.
beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung der Gehäuse oder durch
entsprechende alphanumerische Kennzeichnung.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn das Last-Schaltglied, dessen
Steuerschaltung und der Opto-Koppler in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht sind, das auf der einen Seite Klemmen für den
Netzspannungs-Eingang und den Verbraucher-Ausgang besitzt und auf der
anderen Seite Klemmen für den Anschluß von Niederspannungs-
Steuerleitungen, und wenn die Durchlaßrichtung der jeweiligen Leuchtdiode
in Bezug auf die Klemmen aller Steuergeräte einheitlich festgelegt ist. In
diesem Falle muß - wie bereits gesagt - die antiparallele Schaltung außerhalb
der Steuergeräte erfolgen. Der Vorteil ist in diesem Falle der, daß nur ein
einziger Typ von Steuergeräten benötigt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend
anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Installationsanordnung mit zwei antiparallel
geschalteten Steuergeräten S₁ und S₂ nach Fig. 5,
Fig. 2 bis 4 drei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten von
Betätigungsgliedern für die Installationsanordnung nach
Fig. 1, und
Fig. 5 die wesentlichen Elemente der Schaltungsanordnung
eines solchen Steuergeräts.
Bei der Installationsanordnung nach Fig. 1 sind auf einer Montageschiene 1
mit hutförmigem Querschnitt zwei Steuergeräte S₁ und S₂ in paralleler
Ausrichtung zueinander angeordnet. Zusätzlich können noch sogenannte
Stromstoß-Relais bekannter Anordnung auf der gleichen Montageschiene 1
angeordnet sein, die jedoch nicht dargestellt sind. Beide Steuergeräte
besitzen Klemmen KNE für den Netzspannungseingang über die
spannungsführende Leitung L und Klemmen KVA für den
Verbraucherausgang zu zwei Verbrauchern V₁ und V₂, die im vorliegenden
Fall als einzelne Lichtquellen dargestellt sind. Jeder Verbraucher kann jedoch
aus mehreren Lichtquellen bestehen, wie dies beispielsweise von
Deckenkronen, parallel geschalteten Wandleuchten etc. her bekannt ist.
Auf der gegenüberliegenden Seite besitzen die Steuergeräte jeweils
Klemmen KS₁ und KS₂ für den Anschluß von Niederspannungs-
Steuerleitungen 5a, 5b und 6. Diese Leitungen sind mit einem Transformator
7 verbunden bzw. verbindbar und bilden zusammen mit (wahlweise) einem
der Betätigungselemente 8a, 8b oder 8c einen Niederspannungs-Steuerkreis
9. Das Betätigungsglied 8a nach Fig. 2 enthält zwei Einzeltaster T₁ und T₂
mit Einzelkontakten E₁ und E₂, die mit jeweils einer Entkopplungsdiode D₁
und D₂ in Reihe geschaltet sind, wobei die beiden Entkopplungsdioden
antiparallel angeordnet sind. Der gemeinsame Anschluß A und der
Mittelanschluß B sind mit den Anschlüssen A und B in Fig. 1 verbunden.
Das Betätigungsglied 8b nach Fig. 3 besitzt einen Serientaster Ts mit zwei
Serienkontakten K₁ und K₂, die die gleiche Funktion haben wie die
Einzelkontakte E₁ und E₂ in Fig. 2. Auch die Entkopplungsdioden D₁ und
D₂ sind in analoger Weise antiparallel geschaltet.
Das Betätigungsglied 8c nach Fig. 4 enthält einen Wechseltaster TW mit
Wechselkontakten W₁ und W₂, zu denen in analoger Weise gleichfalls
Entkopplungsdioden D₁ und D₂ in Reihe geschaltet sind.
Die in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellte antiparallele Schaltung der
Entkopplungsdioden D₁ und D₂ bewirkt eine entgegengesetzte
Durchlaßrichtung der betreffenden Entkopplungsdioden, die in der
Zusammenschau mit der Durchlaßrichtung der Leuchtdiode 20 in Fig. 5 zu
sehen ist.
In Fig. 5 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die gesamte Schaltungsanordnung ist auf einer hier nicht näher
hervorgehobenen Platine angeordnet, die ihrerseits in einem Gehäuse 10
untergebracht ist, das nur schematisch dargestellt ist.
Innerhalb der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 wird ein Hauptstromkreis 11
gebildet, in dem ein Last-Schaltglied 12 angeordnet ist, das im vorliegenden
Fall als Triac ausgebildet ist und je nach dem eingestellten Phasenwinkel
eine mehr oder weniger große Leistung an den jeweils angeschlossenen
Verbraucher V₁ oder V₂ abgibt. Weiterhin ist eine Steuerschaltung 13
vorhanden, die zusammen mit dem Last-Schaltglied 12 eine Phasen-
Anschnittsteuerung bildet. Die Steuerschaltung 13 ist ein sogenannter
Dimmer-IC, der von der Firma Siemens unter der Typenbezeichnung SLB
586 vertrieben wird.
Die nachstehende Bezifferung bezieht sich ausschließlich auf die
Klemmenbestückung der Steuerschaltung 13: Ein an der Klemme 6
anstehendes Spannungssignal verändert die Funktion des Last-Schaltgliedes
12. Liegt die Impulsdauer unter 50 ms, so erfolgt keine Beeinflussung des
Last-Schaltgliedes. Liegt die Betätigungsdauer zwischen 50 und 400 ms, so
erfolgt entweder eine Schalthandlung "EIN" oder eine Schalthandlung "AUS".
Steht die Spannung länger als 400 ms an, so erfolgt eine kontinuierliche
Verstellung des Phasenwinkels und damit eine kontinuierliche Veränderung
der vom Leistungssteller LS abgegebenen Leistung. Die Verbraucherleistung
liegt üblicherweise zwischen 60 und 600 W. Der Verbraucherwiderstand sollte
bei Vollastbetrieb einer Leistung von mindestens 60 W entsprechen, um ein
Schwingen des Leistungsstellers zu unterdrücken.
An der Klemme 8 wird ein kurzzeitiger Impuls erzeugt, dessen relative Lage
zu einem Nullspannungsdurchgang den Phasenwinkel definiert. Die Klemme
8 ist über eine Leitung 14 mit dem Last-Schaltglied 12 verbunden. Die
Klemme 4 erhält ein Synchronisationssignal über eine Leitung 15 (Ende der
Bezifferung der Steuerschaltung 13).
Im Hauptstromkreis 11 liegt noch eine Funkentstördrossel 16 bekannter
Bauart. Innerhalb der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 läßt sich ein
Netzspannungs-Steuerkreis 17 für die Steuerschaltung 13 abgrenzen. Dieser
Netzspannungs-Steuerkreis 17 ist über einen spannungsisolierenden Opto-
Koppler 18 mit einem Steuereingang 19 verbunden, der Teil des bereits
beschriebenen Niederspannungs-Steuerkreises 9 ist. Zu diesem gehört
bekanntlich eines der Betätigungsglieder 8a, 8b oder 8c.
Zum Opto-Koppler 18 gehören eine Leuchtdiode 20 und ein Fotoempfänger
21. Eine zur Leuchtdiode 20 antiparallel geschaltete Diode 22 sperrt die
Leuchtdiode 20 gegenüber der zweiten Halbwelle.
Im Netzspannungs-Steuerkreis 17 ist in Reihenschaltung mit dem
Fotoempfänger 21 ein Ladekondensator 23 angeordnet, der die Ausnutzung
der zweiten Halbwelle im Netzspannungssteuerkreis 17 ermöglicht.
Zwei der Steuergeräte S₁ bzw. S₂ nach Fig. 5 sind auf der
Niederspannungsseite gemäß Fig. 1 geschaltet. Hierbei ist von Bedeutung,
daß die Durchlaßrichtung der Leuchtdiode 20 in Bezug auf die Klemmen KS₁
und KS₂ für beide Steuergeräte identisch ist. Durch entsprechende -
antiparallele Schaltung der Klemmen KS₁ und KS₂ wird nun erreicht, daß
jeweils nur eines der Steuergeräte S₁ und S₂ angesteuert wird, und zwar
wahlweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Schalterstellung in den
Betätigungsgliedern 8a, 8b oder 8c. Dadurch lassen sich durch jeweils nur
zwei Leitungen 5a/5b und 6 bzw. Anschlußkontakte A und B zwei
verschiedene Steuergeräte S₁ und S₂ unabhängig voneinander steuern, und
zwar in dem Sinne, wie dies für den Gegenstand von Fig. 5 weiter oben
beschrieben ist.
Claims (5)
1. Installationsanordnung mit Steuergeräten (S₁, S₂) für die
Leistungssteuerung von Verbrauchern (V₁, V₂), insbeson
dere als Dimmer für die Helligkeitssteuerung von Licht
quellen, wobei die Steuergeräte (S₁, S₂) eine Phasen-An
schnittsteuerung, ein im Hauptstromkreis (11) liegendes
Last-Schaltglied (12) und eine an Netzspannung liegende
Steuerschaltung (13) aufweisen, die ihre AUS- und EIN-
Signale und ihre den Phasenwinkel bestimmenden Signale
über mindestens ein Betätigungsglied (8a, 8b, 8c) und
einen Steuereingang (19) erhält, wobei die Dauer der Be
tätigung den Phasenwinkel bestimmt und wobei innerhalb
der Steuergeräte (S₁, S₂) der Hauptstromkreis (11) die
Steuerschaltung (13) enthält, die durch einen Optokoppler
(18) mit einer Leuchtdiode (20) von einem Niederspan
nungs-Steuerkreis (9) getrennt sind, in dem das Betäti
gungsglied (8a, 8b, 8c) und die Leuchtdiode (20) des
Optokopplers (18) mit vorgegebener Durchlaßrichtung
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die
getrennte Leistungssteuerung von zwei Verbrauchern (V₁
und V₂) zwei Steuergeräte (S₁ und S₂) vorgesehen sind,
daß die beiden Steuergeräte mit Bezug auf die Durchlaß
richtung der Leuchtdioden (20, 20a) in antiparalleler
Schaltung an den gleichen Niederspannungs-Steuerkreis (9)
gelegt sind, und daß das Betätigungsglied (8a, 8b, 8c)
zwei parallele Strompfade mit jeweils einem Schaltkontakt
(W₁, W₂; K₁, K₂; E₁, E₂) und einer Entkoppelungsdiode
(D₁, D₂) aufweist, wobei die Entkopplungsdioden (D₁, D₂)
antiparallel geschaltet sind.
2. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Lastschaltglied (12) ein Triac ist und
daß die Steuerschaltung (13) eine Phasenanschnittsteue
rung für Triacs ist.
3. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungsglied (8c) einen Wechsel
taster (TW) mit zwei Wechselkontakten (W₁ und W₂) auf
weist, wobei mit dem einen Wechselkontakt (W₁) eine Diode
(D₁) mit einer ersten Durchlaßrichtung und mit dem ande
ren Wechselkontakt (W₂) eine Diode (D₂) mit einer zweiten
Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist.
4. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungsglied (8a, 8b) zwei Taster
(T₁, T₂), bzw. K₁, K₂) aufweist, wobei zu dem einen Taster
(T₁, K₁) eine Diode (D₁) mit einer ersten Durchlaßrich
tung und zu dem anderen Taster (T₂, K₂) eine Diode (D₂)
mit einer zweiten Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet
ist.
5. Installationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Last-Schaltglied (12), dessen Steuer
schaltung (13) und der Opto-Koppler (18) in einem gemein
samen Gehäuse (10) untergebracht sind, das auf der einen
Seite Klemmen (KNE und KVA) für den Netzspannungseingang
und den Verbraucher-Ausgang besitzt und auf der anderen
Seite Klemmen (KS₁ und KS₂) für den Anschluß von Nieder
spannungs-Steuerleitungen (5b, 6), und daß die Durchlaß
richtung der Leuchtdiode (20) in Bezug auf die Klemmen
(KS₁ und KS₂) aller Steuergeräte (S₁ und S₂) einheitlich
festgelegt ist.
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