DE4401093A1 - Verfahren und Schaltvorrichtung zur Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltvor­ richtung zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für einen über eine wenigstens einen Phasenleiter und einen Null­ leiter aufweisende elektrische Leitung an eine Stromquelle angeschlossenen elektrischen Verbraucher, vorzugsweise eine Leuchte, mit einem Schaltorgan, welches zum Unterbrechen oder Schließen der Versorgungsverbindung an der elektrischen Leitung angeschlossen ist.

Beispielsweise ist in einem Haushalt eine Deckenleuchte üblicherweise derart im Haus-Leitungsnetz angeschlossen, daß die Deckenleuchte über eine elektrische Leitung mit der Strom­ quelle, nämlich dem elektrischen Hausanschluß, verbunden ist. Zum Ein- und Ausschalten dieser Deckenleuchte ist an der Wand ein Schalter als Schaltorgan angebracht, der zum Unterbrechen oder Schließen der elektrischen Leitung in der elektrischen Leitung angeschlossen ist. Befindet sich die Deckenleuchte an der Decke eines Zimmers und der Betätigungsschalter neben der Tür, so sind die Verhältnisse einfach. Jemand, der das dunkle Zimmer betritt, kann nach dem Öffnen der Tür den Schalter be­ tätigen, um die Deckenleuchte anzuschalten. Beim Verlassen des Raumes betätigt er wiederum den Schalter, um die Deckenleuchte auszuschalten.

Manchmal sind jedoch der Betätigungsschalter und der ent­ sprechende Verbraucher, beispielsweise die Deckenleuchte, sehr weit voneinander entfernt und befinden sich nicht einmal im selben Raum. So könnte z. B. in einem Flur ein Betätigungs­ schalter vorgesehen sein, der eine Leuchte schaltet, die sich auf dem Dachboden befindet, wobei die die Leuchte versorgende elektrische Leitung vielleicht die einzige elektrische Leitung ist, die auf den Dachboden führt. Damit wird das Schalten der Deckenleuchte immer noch nicht problematisch. Jemand der den Dachboden bei Dunkelheit betreten will, schaltet eben die Dek­ kenleuchte des Dachbodens ein, wenn er sich im Flur befindet und betritt beispielsweise erst danach über eine Treppe oder Leiter den Dachboden. In umgekehrter Weise kann er die Leuchte des Dachbodens ebenso wieder ausschalten.

Da aber vielleicht die elektrische Leitung der Leuchte des Dachbodens die einzige elektrische Leitung für den Dachboden darstellt, ist es vielleicht erwünscht, an diese Leitung auch z. B. eine Steckdose anzuschließen, um beispielsweise elektri­ sche Handwerkzeuge auf dem Dachboden betreiben zu können. Es wäre dann aber unpraktisch, wenn für eine Stromversorgung der Steckdose auch jedesmal die Deckenleuchte eingeschaltet werden müßte, obwohl vielleicht der Dachboden gar nicht dunkel ist und die Deckenleuchte gar nicht benötigt wird. Die Steckdose soll also auch dann mit Strom versorgt sein, wenn die Decken­ leuchte ausgeschaltet ist.

Die Leuchte und die Steckdose würden zueinander parallel geschaltet sein. Soll dann aber durch das Schaltorgan die Leuchte separat geschaltet werden können, während die Steck­ dose immer eingeschaltet sein soll, so müßte sich das Schalt­ organ in dem Leitungszweig befinden, der nur der Leuchte zu­ geordnet ist. Es könnte also beispielsweise ein Schalter un­ mittelbar an der Leuchte angebracht werden. Dies würde jedoch zusätzliche Umstände für den Benutzer bedeuten.

Entweder wären dann zwei Schalter vorhanden, so daß je­ mand, der den Dachboden betreten will, zunächst einmal den Schalter im Flur betätigt, um die Deckenleuchte und die Steck­ dose anzuschalten. Er betritt dann den Dachboden und schaltet mittels des Schalters an der Leuchte die Leuchte wieder aus, um Strom zu sparen. Vergißt er jedoch hinterher die Leuchte wieder anzuschalten, so kann der Schalter im Flur die Leuchte nicht mehr einschalten, und er muß vielleicht beim nächsten Mal den dunklen Dachboden tastend betreten und die Leuchte an ihrem eigenen Schalter wieder anschalten. Gleiches gilt, wenn ohnehin nur ein Schalter an der Leuchte vorhanden ist, aber kein "Hauptschalter" im Flur.

Die üblichen Schaltmöglichkeiten sind daher in der bei­ spielhaft geschilderten Situation unbefriedigend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die es ermöglicht, zwei Verbraucher über eine einzige elektri­ sche Leitung mit Strom zu versorgen, von denen der eine Ver­ braucher mit dem Schaltorgan geschaltet werden kann, und zwar in einem geografischen Bereich, der beliebig weit von beiden Verbrauchern entfernt ist, ohne daß durch diesen Schaltvorgang des einen Verbrauchers die Stromversorgung des anderen Ver­ brauchers beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch gelöst, daß der Strom für den Verbraucher durch Anschluß des Verbrauchers an den Phasenleiter und den Nulleiter von der elektrischen Leitung abgegriffen wird, die, ohne dadurch unterbrochen zu werden, zu einem weiteren Ver­ braucher verlaufen kann, und daß ein Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung des Verbrauchers nur unter Einbeziehung des Phasenleiters, ohne Unterbrechung desselben, erfolgt, indem ein Schaltorgan ohne Beeinflussung der ggf. weitergeführten elektrischen Leitung in der Verbindung zwischen Phasenleiter und Verbraucher betätigt wird und eine Fernbetätigung des Schaltorganes dadurch erfolgt, daß auf den Phasenleiter ein für das Schaltorgan erkennbares Stromsignal aufgebracht wird.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, daß wenigstens ein Teil einer zur Durchfüh­ rung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung über den Phasen­ leiter, ohne dessen Unterbrechung, vorzugsweise mit Hilfe eines Strom/Spannungswandlers, energieversorgt wird und daß bei Betätigung der Vorrichtung für deren Versorgung für einen nutzbaren zeitlich begrenzten Strom im Phasenleiter gesorgt wird, insbesondere (auch) dann, wenn ein Stromfluß über den Verbraucher, beispielsweise aufgrund eines Defektes, nicht möglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Vorrich­ tungshinsicht dadurch gelöst, daß der Verbraucher an dem Pha­ senleiter und dem Nulleiter angeschlossen ist, ohne daß die elektrische Leitung dadurch endet oder unterbrochen ist, son­ dern zu weiteren Verbrauchern verlaufen kann, daß das Schalt­ organ Bestandteil einer ersten Schalteinrichtung ist, die einen elektrisch arbeitenden Betätiger, vorzugsweise ein Re­ lais, für das Schaltorgan aufweist, welches in der Versor­ gungsverbindung zwischen dem Phasenleiter und dem Verbraucher angeordnet ist, daß eine zweite Schalteinrichtung vorgesehen ist, die in einem beliebigen Abstand zur ersten Schalteinrich­ tung im Bereich der elektrischen Leitung anordbar ist und we­ nigstens ein Schalterbetätigungselement aufweist, und daß bei­ de Schalteinrichtungen über eine Kommunikationseinrichtung unter Einbeziehung nur des Phasenleiters als Kommunikations­ leitung verfügen, über die eine Betätigung des Schalterbetäti­ gungselementes der zweiten Schalteinrichtung an die erste Schalteinrichtung weitergebbar und in eine Betätigung des Be­ tätigers, und damit des Schaltorgans, der ersten Schaltein­ richtung umsetzbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es mit Vorteil mög­ lich, über eine Art Fernbedienung in einem beliebigen Abstand zum Verbraucher diesen zu schalten, indem über die Fernbedie­ nung eine zweite Schalteinrichtung betätigt wird, die sich tatsächlich in der Nähe des zu schaltenden Verbrauchers befin­ det. Hierdurch ist es mit Vorteil möglich, die elektrische Zu­ leitung (erst) im Bereich des zu schaltenden Verbrauchers zu verzweigen und einen zweiten Verbraucher in der Nachbarschaft anzuordnen, wobei eine solche Leitungsverzweigung an einer Stelle erfolgen kann, die im Bereich der ersten Schaltein­ richtung liegt, die sich im Bereich des zu schaltenden Verbrauchers befindet. Dabei wird erfindungsgemäß nur der Phasenleiter der Leitung verwendet. Dadurch ist es mit Vorteil möglich, daß der zweite Verbraucher (oder auch weitere Verbraucher) von dem Schaltvorgang des ersten Verbrauchers nicht beeinflußt wird, sondern über die vom ersten Verbraucher und seiner Schalteinrichtung nicht unterbrochene Leitung insbesondere ständig mit Strom versorgt werden könnte, unab­ hängig davon, ob der erste Verbraucher ein- oder ausgeschaltet ist. Natürlich könnte auch ein zweiter Verbraucher oder weite­ re Verbraucher ebenfalls mit einer entsprechenden Fernschal­ tung ausgerüstet sein, so daß unter Umständen sogar sämtliche Verbraucher unabhängig voneinander geschaltet werden könnten.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in vorteilhafter Weise dadurch eine Möglichkeit der Kommunikation über die elektrische Leitung vor, daß die Kommunikationseinrichtung über einen Spannungs/Stromwandler verfügt, mittels dem ein Stromsignal als Kommunikationssignal auf den Phasenleiter im Bereich der zweiten Schalteinrichtung aufbringbar und im Be­ reich der ersten Schalteinrichtung durch eine entsprechende Einrichtung abnehmbar ist.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß (auch) die Kommunikationseinrichtung zur eigenen Stromversor­ gung den Phasenleiter der elektrischen Leitung nutzt, um keine anderweitige Versorgung, z. B. durch Batterie, zu benötigen. Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die Stromver­ sorgung, wenigstens im Bereich der zweiten Schalteinrichtung, über einen Strom/Spannungswandler erfolgt, also ohne un­ mittelbare elektrische Verbindung. Durch eine Ladestrom-Ein­ richtung kann sichergestellt sein, daß immer ein zeitlich be­ grenzter Strom im Phasenleiter zur Verfügung steht. Die Lade­ erhaltung wird durch den Eigenverbrauch der Elektronik ermög­ licht.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi­ sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem elek­ trischen Leitungsnetz mit einer elektrischen Leitung 1. Die Leitung weist drei Leiter 2 (PE, N, L1) auf. Zwischen den Phasenleiter L1 und dem Nulleiter N ist eine Leuchte 3 ange­ schlossen.

Eine erste Schalteinrichtung 4 umfaßt ein Schaltorgan 5 mit einem elektrisch arbeitenden Betätiger 6, z. B. einem Re­ lais, welches zum Ein- und Ausschalten der Leuchte 3 dient, indem mit Hilfe des Schaltorganes 5 der Phasenleiter L1 im Bereich der ersten Schalteinrichtung 4 entweder geschlossen oder unterbrochen wird. Der Betätiger 6 wird von einem Elek­ tronikmodul 7 betätigt, welches kapazitiv über einen Kon­ densator 8 oder durch einen Strom/Spannungswandler von dem Phasenleiter L1 der elektrischen Leitung 1 ein Stromsignal ab­ nehmen kann, um entsprechend den Betätiger 6 anzusteuern.

Außerdem ist das Elektronikmodul 7 zur Stromversorgung mit dem Phasenleiter L1 und dem Nulleiter N verbunden. Im Bereich der ersten Schalteinrichtung 4 zweigt im Bereich 9 ein Zweig des Phasenleiters L1 ab bzw. wird weitergeführt, welcher zu einem zweiten Verbraucher führen könnte, der an diesem Phasen­ leiterzweig 10 und dem Nulleiter N angeschlossen sein könnte. Hierbei könnte es sich auch um eine Steckdose oder ein anderes elektrisches Objekt handeln. Dieser Phasenleiterzweig 10 bleibt somit vom Einfluß des Schaltorganes 5 frei.

In einem Abstand zur ersten Schalteinrichtung 4 ist eine zweite Schalteinrichtung 11 angeordnet, durch die der Phasen­ leiter L1 führt. Auch diese zweite Schalteinrichtung 11 weist ein Elektronikmodul 12 auf, welches über einen Spannungs/ Stromwandler 13 mit dem Phasenleiter L1 gekoppelt ist. Zur eigenen Stromversorgung ist das Elektronikmodul 12 über einen Strom/Spannungswandler 14 mit dem Phasenleiter L1 gekoppelt. Außerdem verfügt die zweite Schalteinrichtung 11 über ein Schalterbetätigungselement oder mehrere Schalterbetätigungs­ elemente 15, die das Elektronikmodul 12 in geeigneter Weise betätigen, welches seinerseits in geeigneter Weise den Spannungs/Stromwandler 13 ansteuert. Die Schalterbetätigungs­ elemente 15 können zur Handbetätigung vorgesehen sein.

Die erste Schalteinrichtung 4 und die zweite Schaltein­ richtung 11 verfügen gemeinsam über ein Versorgungskonzept zur Betätigung der Schalteinrichtungen, insbesondere auch dann, wenn durch den Phasenleiter L1 nur der Verbraucherstrom der Elektronik 7 fließt, weil beispielsweise in der Leuchte 3 gar keine Lampe eingeschraubt ist.

Zu diesem Versorgungskonzept gehört im Bereich der ersten Schalteinrichtung 4 ein Lastwiderstand 16 mit einem Schaltor­ gan 19 und einem Betätiger 18 und im Bereich der zweiten Schalteinrichtung 11 ein Kondensator 17.

Sobald im Phasenleiter L1 ein Strom fließt, wird der Kon­ densator 17 der ersten Schalteinrichtung 11 über den Strom/ Spannungswandler 14 und das Elektronikmodul 12 aufgeladen. Er­ folgt später wieder einmal eine Betätigung eines Schalterbe­ tägigungselementes 15 so gibt der Kondensator 17 seine Energie ab, damit über den Spannungs/Stromwandler 13 ein Stromsignal auf dem Phasenleiter L1 produziert werden kann, welches von dem Kondensator 8 abgenommen wird. Dies führt zu einer Betäti­ gung des Betätigers 6 des Schaltorganes 5, und damit zu einer Schaltung der Leuchte 3. Soll beispielsweise die Leuchte 3 durch diese Schalterbetätigung eingeschaltet werden, ist aber in der Leuchte 3 beispielsweise gar keine Lampe vorhanden, so kann trotz der Schalterbetätigung im Phasenleiter L1 kein Ver­ braucherstrom fließen. Der Kondensator 17 ist aber durch die Schalterbetätigung entladen, so daß eine zweite Schalterbetä­ tigung mangels Energie nicht mehr möglich wäre. Würde dagegen die Leuchte 3 angeschaltet werden, so würde sich automatisch der Kondensator 17 durch den Verbraucherstrom wieder aufladen.

Um somit auch bei eventuellen Defekten dafür Sorge zu tra­ gen, daß der Kondensator 17 sich immer wieder aufladen kann, um ein wiederholtes Schalten zu ermöglichen, ist in der ersten Schalteinrichtung 4 der Lastwiderstand 16 mit dem Schaltorgan 19 und dem Betätiger 18 vorgesehen. Das Schaltorgan 19 wird über den Betätiger 18 solange eingeschaltet, bis der Konden­ sator 17 wieder geladen ist, d. h. zusammen mit dem Schaltorgan 5, wenn ein Schalterbetätigungselement 15 betätigt wird. Dies sorgt dafür, daß über den Lastwiderstand 16 immer ein geringer Strom durch den Phasenleiter L1 fließt, der geeignet ist, den Kondensator 17 wieder aufzuladen, auch dann, wenn ansonsten kein Verbraucherstrom über den Phasenleiter L1 fließt.

Natürlich wäre prinzipiell auch ein anderes Energieversor­ gungskonzept möglich, beispielsweise die Anordnung einer Bat­ terie in der zweiten Schalteinrichtung 11.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung des dargestellten Ausführungsbeispiels arbeitet im übrigen folgendermaßen:

Wird das Schalterbetätigungselement 15 betätigt, so wird durch das Elektronikmodul 12 über den Spannungs/Stromwandler 13 ein Stromsignal über den Phasenleiter L1 abgegeben. Dieses Stromsignal wird über den Kondensator 8 vom Elektronikmodul 7 empfangen, welches daraufhin entsprechend der Schalterbetäti­ gung des Schalterbetätigungselementes 15 über den Betätiger 6 das Schaltorgan 5 betätigt, also ein- oder ausschaltet. Durch das Schalterbetätigungselement 15 kann also ferngesteuert das Schaltorgan 5 betätigt werden, so daß hierdurch die Leuchte 3 ein- oder ausgeschaltet werden kann, und zwar ohne daß der abgezweigte bzw. weitergeführte Phasenleiterzweig 10 hiervon betroffen wird. An diesem Phasenleiterzweig 10 kann also ein weiterer Verbraucher angeschlossen werden, der unabhängig von der Schalterstellung des Schaltorganes 5 mit Strom versorgt wird. Insbesondere könnten verschiedene Phasenleiterzweige 10 ebenfalls durch Übertrager oder Kondensatoren mit verschiede­ nen ersten Schalteinrichtungen 4 gekoppelt sein. Es könnte dann vorgesehen sein, daß die Betätigung eines jeweiligen Schalterbetätigungselementes 15 in der zweiten Schaltein­ richtung unterschiedliche Kommunikationssignal-Abgaben über das Elektronikmodul 12 und den Spannungs/Stromwandler 13 be­ wirkt, auf die die jeweiligen ersten Schalteinrichtungen der verschiedenen Phasenleiterzweige 10 reagieren und die entspre­ chend zugeordneten Schaltorgane 5 entsprechend betätigen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Stromversorgung eines Verbrauchers, der über eine wenigstens einen Phasenleiter und einen Nulleiter aufweisende elektrische Leitung mit einer Stromquelle verbun­ den ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom für den Verbraucher durch Anschluß des Verbrau­ chers an den Phasenleiter und den Nulleiter von der elektri­ schen Leitung abgegriffen wird, die, ohne dadurch unterbrochen zu werden, zu einem weiteren Verbraucher verlaufen kann, und daß ein Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung des Verbrau­ chers (nur) unter Einbeziehung des Phasenleiters, ohne Unterbre­ chung desselben, erfolgt, indem ein Schaltorgan ohne Beeinflussung der ggf. weitergeführten elektrischen Leitung in der Verbindung zwischen Phasenleiter und Verbraucher betätigt wird und eine Fernbetätigung des Schaltorgans dadurch erfolgt, daß auf den Phasenleiter ein für das Schaltorgan erkennbares Stromsignal aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil einer zur Durchführung des Verfahrens vor­ gesehene Vorrichtung über den Phasenleiter, ohne dessen Unter­ brechung, vorzugsweise mit Hilfe eine Strom/Spannungswandlers, energieversorgt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Vorrichtung für deren Versorgung für einen zeitlich begrenzten erhöhten (Lade)Strom im Phasenleiter ge­ sorgt wird, insbesondere (auch) dann, wenn ein Stromfluß über den Verbraucher, beispielsweise aufgrund einem Defektes, nicht möglich ist.

4. Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Strom­ versorgung für einen über eine wenigstens einen Phasenleiter und einen Nulleiter aufweisende elektrische Leitung an eine Stromquelle angeschlossenen elektrischen Verbraucher, vorzugs­ weise eine Leuchte, mit einem Schaltorgan, welches zum Un­ terbrechen oder Schließen der Versorgungsverbindung an der elektrischen Leitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher an dem Phasenleiter (L1) und dem Nulleiter (N) angeschlossen ist, ohne daß die elektrische Leitung da­ durch endet oder, insbesondere während eines Schaltvorganges, unterbrochen ist, sondern zu weiteren Verbrauchern verlaufen kann, daß das Schaltorgan (5) Bestandteil einer Ersten Schalteinrichtung (4) ist, die einen elektrisch arbeitenden Betätiger (6), vorzugsweise ein Relais, für das Schaltorgan (5) aufweist, welches in der Versorgungsverbindung zwischen dem Phasenleiter (L1) und dem Verbraucher (3) angeordnet ist, daß eine zweite Schalteinrichtung (11) vorgesehen ist, die in einem beliebigen Abstand zur ersten Schalteinrichtung (4) im Bereich der elektrischen Leitung (1) anordbar ist und wenig­ stens ein Schalterbetätigungselement (15) aufweist, und daß beide Schalteinrichtungen (4, 11) über eine Kommunikations­ einrichtung unter Einbeziehung nur des Phasenleiters (L1) als Kommunikationsleitung verfügen, über die eine Betätigung des Schalterbetätigungselementes (15) der zweiten Schalteinrich­ tung (11) an die erste Schalteinrichtung (4) weitergebbar und in eine Betätigung des Betätigers (6), und damit des Schalt­ organs (5), der ersten Schalteinrichtung (4) umsetzbar ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kommunikationseinrichtung über einen Spannungs/ Stromwandler (13) verfügt, mittels dem ein Stromsignal als Kommunikationssignal auf den Phasenleiter (L1) im Bereich der zweiten Schalteinrichtung (11) aufbringbar und im Bereich der ersten Schalteinrichtung (4) durch eine entsprechende Einrich­ tung (8) abnehmbar ist.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtung zur eigenen Stromversorgung die elektrische Leitung (1) nutzt.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromversorgung, wenigstens im Bereich der zwei­ ten Schalteinrichtung (11), über einen Strom/Spannungswandler (14) unter Ausnutzung eines im Phasenleiter bei Verbraucherbe­ trieb fließenden Stromes erfolgt, indem hierdurch ein Energie­ speicher, vorzugsweise ein Kondensator (17), aufladbar ist.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der ersten Schalteinrichtung (4) eine bei jeder Betätigung der Schalteinrichtung (4) zuschaltende Last (Widerstand 16) angeordnet ist, über die ein zeitlich begrenz­ ter Ladestrom durch den Phasenleiter (L1) auch dann fließt, wenn ein Stromfluß über den Verbraucher (3) unmöglich ist, und der zum (Wieder-)Aufladen des Energiespeichers (17) ausrei­ chend ist.