DE4401093C2 - Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für einen elektrischen Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Beispielsweise ist in einem Haushalt eine Deckenleuchte üblicherweise derart im Haus-Leitungsnetz angeschlossen, dass die Deckenleuchte über eine elektrische Leitung mit der Stromquelle, 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 Decken­ leuchte 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 betätigen, um die Deckenleuchte anzuschalten. Beim Verlassen des Raumes betätigt er wiederum den Schalter, um die Decken­ leuchte auszuschalten.

Manchmal sind jedoch der Betätigungsschalter und der entsprechende Verbrau­ cher, beispielsweise die Deckenleuchte, sehr weit voneinander entfernt und befin­ den sich nicht einmal im selben Raum. So könnte z. B. in einem Flur ein Betätigungsschalter vorgesehen sein, der eine Leuchte schaltet, die sich auf dem Dach­ boden befindet, wobei die die Leuchte versorgende elektrische Leitung vielleicht die einzige elektrische Leitung ist, die auf den Dachboden führt. Damit wird das Schal­ ten der Deckenleuchte immer noch nicht problematisch. Jemand der den Dachbo­ den bei Dunkelheit betreten will, schaltet eben die Deckenleuchte 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 elektrische Handwerkzeuge auf dem Dachboden betreiben zu können. Es wäre dann aber un­ praktisch, wenn für eine Stromversorgung der Steckdose auch jedesmal die De­ ckenleuchte 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 Deckenleuchte 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 Steckdose immer eingeschaltet sein soll, so müsste sich das Schaltorgan in dem Leitungszweig befinden, der nur der Leuchte zugeordnet ist. Es könnte also beispielsweise ein Schalter unmittelbar an der Leuchte angebracht werden. Dies würde jedoch zusätzliche Umstände für den Benutzer bedeuten.

Entweder wären dann zwei Schalter vorhanden, so dass jemand, der den Dachbo­ den betreten will, zunächst einmal den Schalter im Flur betätigt, um die Decken­ leuchte und die Steckdose 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 der muss beim nächsten Mal den dunklen Boden tastend betreten und die Leuchte an ihrem eigenen Schal­ ter 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 beispielhaft geschilderten Situa­ tion unbefriedigend.

Aus der DE 38 04 379 A1 ist eine fernschaltbare Zwischensteckdose mit Rückmel­ dung bekannt, bei der ohne jede Zusatzleitung von jeder beliebigen Stelle aus in­ nerhalb der Hausinstallation ein- und ausgeschaltet werden kann und die jeweiligen Schaltzustände an allen beteiligten Fernschaltstellen gleichzeitig angezeigt werden. Allerdings erfolgt die Kommunikation durch ein Trägersignal, das über einen Übertrager und einen Koppelkondensator dem Netz überlagert wird, indem das entsprechende hochfrequente Signal in den Phasenleiter und den Neutralleiter einge­ speist wird, wobei der Koppelkondensator gleichzeitig zur Strombegrenzung dient.

Aus der DE 93 15 875 U1 ist eine Vorrichtung zur Einkopplung bzw. zum Empfang von elektrischen Signalen in ein bzw. aus einem Energieübertragungskabel be­ kannt, wobei ein Verfahren Verwendung findet, bei dem ein Stromwandler zur Ent­ kopplung des Stromsignals (zur Fernbetätigung) angewendet wird.

Die US 51 94 858 beschreibt eine Schalteinrichtung, bei der die Stromversorgung einer Kommunikationseinrichtung über einen Stromwandler möglich ist.

Der Erfindung liegt aufgrund des oben Gesagten die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die es ermöglicht, zwei Verbraucher über eine einzige elektrische Leitung mit Strom zu versorgen, von denen der eine Verbraucher 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 Verbrauchers beeinflusst wird.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Vorrichtungshinsicht dadurch ge­ löst, dass im Bereich der ersten Schalteinrichtung eine bei jeder Betätigung der Schalteinrichtung zuschaltende Last (Widerstand) angeordnet ist, über die ein zeit­ lich begrenzter Ladestrom durch den Phasenleiter auch dann fließt, wenn ein Stromfluss über den Verbraucher unmöglich ist, und der zum (Wieder-)Aufladen des Energiespeichers ausreichend ist, wobei beide Schalteinrichtungen über eine Kommunikationseinrichtung unter Einbeziehung nur des Phasenleiters als Kommu­ nikationsleitung verfügen, über die eine Betätigung des Schalterbetätigungsele­ mentes der zweiten Schalteinrichtung an die erste Schalteinrichtung weitergebbar und in eine Betätigung des Betätigers, und damit des Schaltorganes, der ersten Schalteinrichtung umsetzbar ist, indem zur Erzeugung eines Kommunikations- Stromsignals in dem Phasenleiter das Schalterbetätigungselement über einen Spannungs/Stromwandler mit dem Phasenleiter gekoppelt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es mit Vorteil möglich, über eine Art Fern­ bedienung in einem beliebigen Abstand zum Verbraucher diesen zu schalten, in­ dem über die Fernbedienung eine zweite Schalteinrichtung betätigt wird, die sich tatsächlich in der Nähe des zu schaltenden Verbrauchers befindet. Hierdurch ist es mit Vorteil möglich, die elektrische Zuleitung (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 Schalteinrichtung liegt, die sich im Bereich des zu schal­ tenden 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, unabhängig davon, ob der erste Verbraucher ein- oder ausgeschaltet ist. Natürlich könnte auch ein zweiter Verbraucher oder weitere Verbraucher ebenfalls mit einer entsprechenden Fernschaltung ausgerüstet sein, so dass unter Umständen sogar sämtliche Verbraucher unabhängig voneinander geschaltet werden könnten.

Durch eine Ladestrom-Einrichtung kann sichergestellt sein, dass immer ein zeitlich begrenzter Strom im Phasenleiter zur Verfügung steht. Die Ladeerhaltung wird durch den Eigenverbrauch der Elektronik ermöglicht.

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.

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 Schalterbetätigung 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 (4)

1. Schalvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für einen über eine wenigstens einen Phasenleiter und einen Nulleiter auf­ weisende elektrische Leitung an eine Stromquelle angeschlossenen elektri­ schen Verbraucher, vorzugsweise eine Leuchte, mit einem Schaltorgan, welches zum Unterbrechen oder Schließen der Versorgungsverbindung an der elektrischen Leitung angeschlossen ist, wobei der Verbraucher an dem Phasenleiter (L1) und dem Nullleiter (N) angeschlossen ist, ohne daß die elektrische Leitung dadurch endet oder, insbesondere während eines Schaltvorganges, unterbrochen ist, sondern zu weiteren Verbrauchern ver­ laufen kann, wobei das Schaltorgan (5) Bestandteil einer ersten Schaltein­ richtung (4) ist, die einen elektrisch arbeitenden Betätiger (6), vorzugsweise ein Relais, für das Schaltorgan (5) aufweist, welches in der Ver­ sorgungsverbindung zwischen dem Phasenleiter (L1) und dem Verbraucher (3) angeordnet ist, und wobei eine zweite Schalteinrichtung (11) vorgesehen ist, die in einem beliebigen Abstand zur ersten Schalteinrichtung (4) im Bereich der elektrischen Leitung (1) anordbar ist und wenigstens ein Schal­ terbetätigungselement (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, 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, wobei beide Schalteinrichtungen (4, 11) über eine Kommunikationseinrichtung unter Eibeziehung nur des Phasenleiters (L1) als Kommunikationsleitung verfügen, über die eine Betätigung des Schalterbetätigungs­ elementes (15) der zweiten Schalteinrichtung (11) an die erste Schalteinrichtung (4) weitergebbar und in eine Betätigung des Betätigers (6), und damit des Schaltor­ ganes (5), der ersten Schalteinrichtung (4) umsetzbar ist, indem zur Erzeugung eines Kommunikations-Stromsignales in dem Phasenleiter (L1) das Schalterbetätigungselement (15) über einen Spannungs/Stromwandler (13) mit dem Phasenleiter (L1) gekoppelt ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, 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.

3. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtung zur eigenen Stromversorgung die elektrische Leitung (1) nutzt.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, 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.