DE4411357A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung elektrischer Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung elektri­ scher Verbraucher, beispielsweise eines mit einer elektroni­ schen Zeitsteuerung versehenen Treppenlichtautomaten zum be­ darfsweisen Ein- und Ausschalten des Treppenlichtes, oder zur Betätigung anderer Beleuchtungseinrichtungen und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei den bisher bekannten Treppenlichtautomaten erfolgt die Steuerung des Zeitablaufes, während dessen die Beleuchtung eingeschaltet ist, entweder durch eine elektromechanische Zeit­ schaltsteuerung oder dadurch, daß nach einem Startsignal durch Betätigen eines Lichttasters die Beleuchtung eingeschal­ tet und gleichzeitig ein Kondensator genügender Kapazität über einen regelbaren Vorwiderstand entweder auf- oder entladen wird. Dabei wird der Spannungsanstieg oder -abfall durch eine Schwellwertschaltung überwacht und bei Erreichen eines vor­ gegebenen Wertes ein Relais oder eine elektronische Schaltvor­ richtung betätigt, so daß die Beleuchtung nach Ablauf der vorgegebenen Zeit wieder abschaltet. Die Einstellung der Zeit­ dauer, während der die Beleuchtung eingeschaltet ist, erfolgt dabei durch entsprechende Einstellung des Vorwiderstandes.

Bei diesen Treppenlichtautomaten hat sich gezeigt, daß diese zwar einerseits eine gute Zeitsteuerung erlauben und sehr zuverlässig arbeiten, aber andererseits der erhebliche Nach­ teil zu verzeichnen ist, daß die Schaltvorgänge sehr abrupt ohne jeglichen Hinweis auf den Zeitablauf erfolgen. Daß bedeu­ tet daß insbesondere der Abschaltvorgang sehr unerwartet er­ folgt, so daß dann im Dunkeln der nächste Lichttaster gesucht werden muß. Das ist in vertrauten Treppenhäusern an sich kein besonderes Problem, da die Einschaltzeit im allgemeinen be­ kannt ist, so daß sich der Benutzer der Treppe darauf ein­ stellen kann. Anders sieht das jedoch in fremden Treppen­ häusern aus, oder wenn ältere Personen die Treppe benutzen, da dann beim plötzlichen Abschalten der Treppenbeleuchtung eine erhebliche Unfallgefahr entsteht. Beim Einschalten der Be­ leuchtung in Treppenhäusern oder anderen Räumen durch die Betätigung eines Lichttasters oder durch Bewegungsmelder o. dgl. können außerdem Adaptionsprobleme auftreten, die zu einer kurzzeitigen Blendung führen können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur Steuerung elektrischer Verbraucher zu schaffen, bei dem die beschriebenen Nachteile vollständig vermieden werden. Ferner soll eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens ge­ schaffen werden, die eine hohe Betriebssicherheit aufweist und einfach zu realisieren ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der elektrische Verbraucher nach einem Startsignal zunächst weich eingeschaltet und während der vorgegebenen Zeit mit voller Helligkeit betrieben wird und daß das Abschalten des Verbrau­ chers durch stufenweise und/oder kontinuierliche Verringerung der Leistung erfolgt.

Durch dieses Verfahren werden die eingangs beschriebenen Nach­ teile vollständig vermieden. Das weiche Einschalten des Ver­ brauchers, beispielsweise der Beleuchtung, nach dem Start­ signal, vermeidet Adaptionsschwierigkeiten der Augen und die sonst kurzzeitig mögliche Blendgefahr. Für die Auslösung des Startsignales können übliche Lichttaster, Bewegungsmelder, oder auch Tonsignale verwendet werden. Die nach Ablauf der vorgegebenen Zeit vorgenommenen stufenweise und/oder kontinu­ ierliche Verringerung der Leistung zeigt dem Benutzer eines Treppenhauses rechtzeitig an, daß mit einem vollständigen Abschalten der Beleuchtung zu rechnen ist. Damit hat der Be­ nutzer die Möglichkeit, ein erneutes Startsignal auszulösen, so daß der beschriebene Vorgang erneut abläuft.

In einer Fortbildung der Erfindung wird der elektrische Ver­ braucher beim Abschaltvorgang zunächst auf eine verminderte Leistung, beispielsweise die halbe Leistung geschaltet und die Leistung anschließend nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit kontinuierlich verringert, das hat den Vorteil, daß der Benut­ zer einen deutlichen Hinweis darauf erhält, daß er rechtzeitig einen Neustart vornehmen sollte.

Damit besteht die Möglichkeit, die Einschaltzeit so kurz wie möglich zu halten, d. h. es entsteht ein Energiespareffekt, ohne daß damit Nachteile für den Benutzer verbunden wären.

In einer besonderen Variante der Erfindung wird der elektri­ sche Verbraucher nach dem Abschalten im Stand-by-Betrieb mit geringer Leistung weiterbetrieben, so daß bei geringstem Energieverbrauch eine Notbeleuchtung realisiert werden kann, die vor allen Dingen in viel frequentierten Räumen, wie bei­ spielsweise in einer Toilette einer Gaststätte o. dgl., von Vorteil ist. Das Zuschalten der Beleuchtung sollte in letzte­ rem Fall zweckmäßig durch einen Bewegungsmelder erfolgen.

Andere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung können Geflügelfarmen o. dgl. sein, da mit diesem Verfahren problemlos ein künstlicher Sonnenuntergang herbeigeführt wer­ den kann. Auch besteht die Möglichkeit, eine verkehrsabhängige Straßenbeleuchtung zu realisieren oder auch Alarmanlagen mit diesem Verfahren zu ergänzen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 dadurch gelöst, daß dem Mikrokontroller eine umschaltbare Versorgungsspannungsaufbereitung für Gleich- oder Wechselspan­ nung vorgeschaltet ist, daß die Leistungsausgänge regelbar sind und mit einer Schaltungsanordnung zur Lasterfassung ver­ sehen sind, und daß die Eingabekanäle in eine erste und eine zweite Gruppe von Eingängen aufgeteilt sind.

Damit wird eine leicht zu realisierende Schaltungsanordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffen, wobei es von Vorteil ist, wenn die erste Gruppe der Eingänge mit der Steuerung direkt verbunden und die zweite Gruppe der Eingänge mit der Datenerfassungsschaltung des Mikrokontrollers verbunden ist.

Um die Möglichkeit zu schaffen, unterschiedliche Verbraucher gezielt schalten zu können, ist der Datenerfassungsschaltung eine Adreßzuweisungsschaltung nachgeschaltet, die mit den Leistungsausgängen verbunden ist. Darüberhinaus wird es durch diese Ausgestaltung der Erfindung möglich, die Schaltungs­ anordnung in einem Datennetz zu betreiben, d. h. sie ist dadurch netzbusfähig.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Leistungsausgänge als intelligente Leistungsausgänge ausgebildet sind, die mit dem Mikrokontroller rückgekoppelt sind. Damit ist es möglich, den momentanen Funktionszustand der Verbraucher zu erfassen und im Mikrokontroller auszuwerten.

Zur einfachen Steuerung der intelligenten Leistungsausgänge ist es zweckmäßig, wenn diese einen spannungsgesteuerten Dimmer enthalten.

In einer Fortbildung der Erfindung sind die Leistungsausgänge als Netzfreischalter betreibbar. Damit lassen sich Gefährdun­ gen durch elektrische Streufelder oder durch das Berühren von elektrischen Baugruppen vermeiden, wenn die an die erfindungs­ gemäße Schaltungsanordnung angeschlossenen Verbraucher abge­ schaltet sind.

Die Eingabekanäle sind vorteilhaft mit einem Sensortastenfeld verbunden, das in einem Tastergehäuse mit einer Schalt- und/ oder Sensorelektronik angeordnet ist, damit kann die übliche Schaltungsanordnung auch in explosionsgefährdeten Räumen ver­ wendet werden.

Eine weitere Fortbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Mikrokontroller mehrere Zeitzonen parallel verwaltet, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Startsignal ablaufen.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Mikrokontroller zur Steuerung des Zeit- und Funktionsablaufes mit Eingabekanälen und Ausgabekanälen, die mit regelbaren Leistungsausgängen verbunden sind. Dem Mikrokontroller ist eine umschaltbare Versorgungsspannungsaufbereitung für Gleich- oder Wechselspan­ nung vorgeschaltet, so daß dieser entweder direkt mit Gleich­ spannung oder schwimmend mit Wechselspannung versorgt werden kann. Weiterhin sind die Eingabekanäle in eine erste und eine zweite Gruppe von Eingängen aufgeteilt, wobei die erste Gruppe der Eingänge mit der Steuerung direkt verbunden und die zweite Gruppe der Eingänge mit einer Datenerfassungsschaltung des Mikrokontrollers verbunden ist. Die Eingabekanäle sind vor­ teilhaft mit einem Sensortastenfeld verbunden, das in einem Tastergehäuse mit einer Schalt- und/oder Sensorelektronik angeordnet ist, damit kann die übliche Schaltungsanordnung auch in explosionsgefährdeten Räumen verwendet werden.

Mit dem Mikrokontroller können mehrere Zeitzonen parallel verwaltet werden, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Start­ signal ablaufen.

Die Leistungsausgänge sind vorzugsweise als intelligente Leistungsausgänge ausgebildet, die mit dem Mikrokontroller rückgekoppelt sind. Dadurch ist es möglich, den momentanen Funktionszustand der Verbraucher zu erfassen und im Mikro­ kontroller auszuwerten. Zur einfachen Steuerung der intelli­ genten Leistungsausgänge ist es zweckmäßig, wenn diese einen spannungsgesteuerten Dimmer enthalten.

Werden die Leistungsausgänge als Netzfreischalter betrieben, lassen sich Gefährdungen durch elektrische Streufelder oder durch das Berühren von elektrischen Baugruppen vermeiden, wenn die an die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung angeschlosse­ nen Verbraucher abgeschaltet sind.

Um die Möglichkeit zu schaffen, unterschiedliche Verbraucher gezielt schalten zu können, ist der Datenerfassungsschaltung eine Adreßzuweisungsschaltung nachgeschaltet, die mit den Leistungsausgängen verbunden ist. Darüberhinaus wird es durch diese Ausgestaltung der Erfindung möglich, die Schaltungs­ anordnung in einem Datennetz zu betreiben, d. h. sie ist dadurch netzbusfähig.

Die vollständige Schaltungsanordnung kann in einem Gehäuse mit Zwei- oder Dreidrahtanschluß untergebracht werden, welches in normale Unterputzdosen eingesetzt werden kann. Damit ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als Ergänzungsbaugruppe von elektronischen Treppenhauslichtautomaten oder als selb­ ständiger Treppenhauslichtautomat besonders geeignet. Der besondere Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß die Schaltungsanordnung damit in der vorhandenen Hausin­ stallation eingesetzt werden kann, ohne daß schaltungs­ technische Änderungen erforderlich wären. Damit läßt sich auch eine Sicherheitsschaltung zur ferngesteuerten Betätigung des Treppenhauslichtes realisieren.

Andere Anwendungsfälle sind innerhalb von Alarmanlagen, für Schaufensterbeleuchtung, Bühnenbeleuchtung oder für die Straßenbeleuchtung zu sehen, wobei auch eine Anwendung in Wohnräumen möglich ist, indem die Schaltungsanordnung im Stand-by-Betrieb betrieben werden kann und in Verbindung mit einem Bewegungsmelder oder einem anderen Sensor aktiviert werden kann.

Die Schaltungsanordnung kann in der Weise betrieben werden, daß der oder die elektrischen Verbraucher nach einem Start­ signal zunächst weich eingeschaltet und während der vorgegebe­ nen Zeit mit voller Helligkeit betrieben werden. Das Abschal­ ten des Verbrauchers erfolgt dann durch eine Reduzierung der Leistung um etwa die Hälfte, wonach die Leistung nachfolgend kontinuierlich auf Null reduziert wird. Das hat den Vorteil, daß der Benutzer einen deutlichen Hinweis darauf erhält, daß er rechtzeitig einen Neustart vornehmen sollte. Außerdem be­ steht dadurch die Möglichkeit, die Einschaltzeit so kurz wie möglich zu halten, d. h. es entsteht ein Energiespareffekt, ohne daß damit Nachteile für den Benutzer verbunden wären.

Die Leistungsreduzierung kann auch in der Weise erfolgen, daß der elektrische Verbraucher nach dem Abschalten im Stand-by- Betrieb mit geringer Leistung weiterbetrieben wird, so daß bei geringstem Energieverbrauch eine Notbeleuchtung realisiert werden kann, die vor allen Dingen in viel frequentierten Räumen, wie dies beispielsweise in einer Toilette einer Gast­ stätte von Vorteil ist. Das Zuschalten der Beleuchtung sollte in letzterem Fall zweckmäßig durch einen Bewegungsmelder er­ folgen.

Von Vorteil ist das weiche Einschalten des Verbrauchers, bei­ spielsweise der Beleuchtung nach dem Startsignal, so daß Adaptionsschwierigkeiten der Augen und die sonst kurzzeitig mögliche Blendgefahr vermieden wird. Die nach Ablauf der vor­ gegebenen Zeit vorgenommenen stufenweise und/oder kontinuier­ liche Verringerung der Leistung zeigt dem Benutzer eines Treppenhauses rechtzeitig an, daß mit einem vollständigen Abschalten der Beleuchtung zu rechnen ist. Damit hat der Be­ nutzer die Möglichkeit, ein erneutes Startsignal auszulösen, so daß der beschriebene Vorgang erneut abläuft.

Claims (12)

1. Verfahren zur Steuerung elektrischer Verbraucher, bei­ spielsweise eines mit einem Mikrokontroller zur Zeit­ steuerung versehenen Treppenlichtautomaten zum bedarfs­ weisen Ein- und Ausschalten des Treppenlichtes, oder zur Steuerung anderer Beleuchtungs- oder Betätigungseinrich­ tungen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher nach einem Startsignal zu­ nächst weich eingeschaltet und während der vorgegebenen Zeit mit voller Helligkeit betrieben wird und daß das Abschalten des Verbrauchers durch stufenweise und/oder kontinuierliche Verringerung der Leistung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrische Verbraucher beim Abschaltvorgang zunächst auf eine verminderte Leistung geschaltet wird und die Leistung anschließend nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit kontinuierlich verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrische Verbraucher beim Abschaltvorgang zunächst auf halbe Leistung geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher nach dem Abschalten im Stand-by-Betrieb mit geringer Leistung weiterbetrieben wird.

5. Schaltungsanordnung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit Eingabekanälen, einem Mikrokon­ troller zur Steuerung des Zeit- und Funktionsablaufes und mit Ausgabekanälen, die mit Leistungsausgängen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikrokontroller eine umschaltbare Versorgungsspannungs­ aufbereitung für Gleich- oder Wechselspannung vorgeschal­ tet ist, daß die Leistungsausgänge regelbar sind und mit einer Schaltungsanordnung zur Lasterfassung versehen sind, und daß die Eingabekanäle in eine erste und eine zweite Gruppe von Eingängen aufgeteilt sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Gruppe der Ein­ gänge mit der Steuerung direkt verbunden und daß die zweite Gruppe der Eingänge mit der Datenerfassungsschal­ tung des Mikrokontrollers verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Datenerfassungsschaltung eine Adreßzuweisungsschaltung nachgeschaltet ist, die mit den Leistungsausgängen verbunden ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsausgänge als intelligente Leistungsausgänge aus­ gebildet sind, die mit dem Mikrokontroller rückgekoppelt sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die intelligenten Leistungs­ ausgänge einen spannungsgesteuerten Dimmer enthalten.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsausgänge als Netzfreischalter betreibbar sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabekanäle mit einem Sensortastenfeld verbunden sind, das in einem Tastergehäuse mit einer Schalt- und/oder Sensorelektronik angeordnet ist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrokontroller mehrere Zeitzonen parallel verwaltet.