STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Schieberdimmer-Steuerung
mit einem zugehörigen Drucknopfschalter.
2. Beschreibung der zugehörigen bekannten Technik
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In einer Wanddose einbaubare Dimmer, Schalter und
Kombinationen von Dimmern und Schaltern sind seit vielen Jahren
bekannt. Ein Schieberdimmer wurde im USA-Patent 3,746,923
offenbart, das am 17. Juli 1973 für Spira et al. erteilt
wurde, und ein Dimmer der offenbarten Art, nämlich ein
linearer Nova-Schieberdimmer, wird von Lutron Electronics Co.
vertrieben. Kippschalter stellen die allgemeinste Art eines
in eine Wanddose eingebauten Schalters zur Schaltung der
Beleuchtung dar, aber es sind auch andere Arten bekannt.
Ein in eine Wanddose einbaubarer Berührungsschalter wurde
im USA-Patent 4,563,592 offenbart, das am 7. Januar 1986
für S.J. Yuhasz et al. erteilt wurde, und ein Schalter der
offenbarten Art, nämlich ein elektronischer
Nova-Berührungsschalter, wird von Lutron Electronics Co. vertrieben.
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Es gibt zwei Arten von Kombinationen von Dimmer-Schalter-
Vorrichtungen. In der ersten Art wird die Schalterfunktion
durch Bedienung der Dimmereinstellung ausgeübt.
Beispielsweise kann ein drehbarer Dimmer niedergedrückt werden, um
als Schalter zu arbeiten, oder gedreht werden, um als
Dimmer zu arbeiten. Andererseits kann ein linearer
Schieberdimmer so ausgestaltet werden, daß er am unteren Ende
seines Verschiebungsweges einen Schalter betätigt (siehe USA-
Patent 3,746,923, auf das oben Bezug genommen wurde).
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Die zweite Art der Kombination einer Dimmer-Schalter-
Vorrichtung enthält getrennte Betätigungsglieder für die
Dimmer- und die Schalterfunktionen. Beispiele für diese
Vorrichtungen sind das Skylark-Modell S600P und Nova-Modell
N-600ML von Lutron. Ein anderes Beispiel dieser Vorrichtung
ist von Home Automation Ltd. im Vereinigten Königreich
erhältlich und besteht aus einem linearen Schieberdimmer, der
neben einem Wippenschalter (Schieberdimmer Modell SC630W
ID) angeordnet ist. Die Betätigungsglieder für den Dimmer
und den Schalter sind nebeneinander angebracht, wobei jeder
die Hälfte einer rechteckigen Öffnung in einer Frontplatte
besetzt.
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Nirgendwo in diesen Druckschriften ist ein linearer
Schieberdimmer offenbart, auf dessen Schieber ein
Druckknopfschalter angebracht ist, der es ermöglicht, eine Last
auf eine voreingestellte Leistungshöhe einzuschalten, die
durch die Schieberstellung bestimmt ist.
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Beleuchtete Schalter verschiedener Arten einschließlich
von Kipp- und Druckknopfschaltern sind in der Technik
wohlbekannt. Eine Kombination eines Lichtdimmers und
Druckschalters mit einem beleuchteten Knopf (vertrieben unter
dem Warenzeichen "Dim-N-Glo") wird von Lutron Electronics
vertrieben. Lutron vertreibt ebenfalls die Grafik Eye
Voreingestellte Dimmersteuerung, die eine "versteckte"
Nachtbeleuchtung enthält; d.i. ein Licht, das durch eine
durchscheinenden Deckel hindurchscheint und nur in einer
abgedunkelten Umgebung sichtbar ist.
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DE-U-7231112 beschreibt ein Potentiometer mit einem
linear beweglichen Schieber. Der Schieber trägt einen Schalter,
der mit dem Schieber bewegbar ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Dimmer-
Schaltersystem zur Leistungssteuerung einer elektrischen
Last vorgesehen, bei dem der Dimmer einen Gleitkörper
aufweist, der zur Bestimmung der an die Last angelegten Lei
stung entlang einer ersten Richtung linear einstellbar ist,
und bei dem der Schalter einen druckknopfbetätigten
Schalter und Mittel zur Übertragung einer an den Druckknopf zur
Betätigung des Schalters angelegten Kraft aufweist,
welcher Druckknopf derart angeordnet ist, daß er sich mit dem
Gleitkörper entlang der ersten Richtung bewegt, und derart
bedienbar ist, daß er den Schalter dadurch betätigt, daß er
in einer zweiten Richtung im wesentlichen senkrecht zur
ersten Richtung verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schalter so befestigt und angeordnet ist, daß er
feststeht, und die Mittel zur Übertragung der Kraft derart
ausgestaltet sind, daß der Schalter in jeder Stellung des
Druckknopfes entlang des Verschiebungsweges des
Gleitkörpers betätigbar ist.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere an in
Wanddosen eingebaute Beleuchtungseinstellungen angepaßt, bei
denen das System eine leicht bedienbare
Schieberdimmereinstellung auf eine gewünschte Intensität und eine
Druckknopf-Ein/Aus-Schaltung in einer einzigen kompakten Einheit
bereitstellt.
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Eine Ausführung der Erfindung stellt eine versteckte
Nachtbeleuchtung in einer in eine Wanddose einbaubare
Vorrichtung zur Einstellung der Leistung für eine elektrische
Last zur Verfügung. Die Vorrichtung umfaßt in ihrer
Kombination
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a) einen Dimmer, der ein von Hand bewegbares Glied zur
Bestimmung der an die Last angelegten Leistung enthält,
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b) Schaltermittel, die einen Druckknopf und einen
Schalter enthalten, wobei der Druckknopf so eingerichtet
ist, daß er sich mit dem von Hand bewegbaren Glied in einer
ersten Richtung bewegt und zur Betätigung des Schalters in
einer zweiten Richtung verschoben wird, die im wesentlichen
senkrecht zur ersten Richtung ist,
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c) eine Lichtquelle zur Bereitstellung von Licht durch
den Druckknopf hindurch in der zweiten Richtung.
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Die Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter
besonderer Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen be
schrieben. In den Zeichnungen:
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Fig. 1 zeigt die Kombination von einem Schalter und
Schiedimmer nach dieser Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung dieser Erfindung.
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Fig. 3 zeigt einen Mechanismus zur Kraftübertragung bei
einer Ausführung dieser Erfindung.
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Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung des in Fig. 3
gezeigten Mechanismus nach Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt einen Schalter nach der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 6 zeigt eine Änderung in dem in Fig. 4 gezeigten
Mechanismus.
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Fig. 7 zeigt eine Änderung in dem Mechanismus nach Fig. 3.
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Fig. 8 zeigt die innere Totalreflektion.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Kombination von
Schieberdimmer und Druckknopfschalter zur Steuerung der an
eine elektrische Last angelegten Leistung bereit. Im
Gebrauch in in dieser Beschreibung und den anliegenden
Ansprüchen wird unter einem Dimmer eine Vorrichtung zur
Steuerung der Leistung an einer elektrischen Last verstanden,
die nicht auf eine Beleuchtungslast beschränkt ist.
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Figur 1 zeigt einen Schieberdimmer und Schalter nach der
vorliegenden Erfindung. Eine übliche
Druckknopfschalterund Schieberdimmereinstellung sind in einem rückwärtigen
Gehäuse 10 untergebracht, das an einer (nicht gezeigten)
Trägerplatte angebracht ist, die vorzugsweise zur
Anbringung in einer üblichen Wanddose eingerichtet ist. Die
Frontplatte 12 hat eine Öffnung 14 innerhalb derer ein
Schieber 16 zur Steuerung der an eine Last angelegten
Leistung verstellt wird. Ein Druckknopf 18 ist in dem Schieber
16 gefangen und wird zur Betätigung des Druckknopfschalters
niedergedrückt. Bei seiner Betätigung bewegt sich der
Druckknopf 18 in den Schieber hinein und aus diesem heraus.
Der Schieber bewegt sich nicht nach innen und nach außen;
stattdessen bewegt er sich nur in einer Richtung, nämlich
nach oben und unten. "Oben" und "unten" beziehen sich in
dieser Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen auf die
vertikale Richtung, wenn der Schieber und der Schalter in
einer Wanddose angebracht sind. Vorzugsweise ist der
Druckknopf vorgespannt, und der Schalter ist bevorzugt ein
Schalter mit wechselnder Wirkung. Der Schalter kann ein
mechanischer Lastschalter sein, der direkt die an die Last
angelegte Leistung schaltet, oder ein Berührungsschalter
mit kurzem Weg. Letzterer ist ein mit geringer Kraft
betätigbarer Kurzwegschalter, der eine steuerbare Leitungsein
richtung (d.h. einen elektronischen Schalter) wie einen
Thyristor, einen Transistor oder ein Relais enthält und die
an eine Last angelegte Leistung steuert. Der
Berührungsschalter steuert nur Niedervoltsignale direkt. Eine
gegebenenfalls vorhandene Anzeigeleuchte 20 zeigt den Status der
Last an - hell, wenn Leistung angelegt ist, und gedämpft
oder aus, wenn die Leistung abgeschaltet ist. Vorzugsweise
ist die Anzeigeleuchte 20 eine lichtemittierende Diode. Ein
ästhetischer Vorteil der Ausführung nach Fig. 1 liegt
darin, daß zum Unterschied von der unten erläuterten
Ausführung nach Fig. 2 nur der Schieber 16, der Druckknopf 18,
und die Frontplatte 12 von der Vorderseite der Frontplatte
her sichtbar sind.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung dieser Erfindung,
15 bei der die Frontplatte 30 eine übliche Kippschalteröffnung
32 enthält, die ungefähr 25 mm hoch und 12 mm breit ist.
Der Schieber 34 umfaßt einen Schaft 36, welcher der Schaft
eines Schiebepotentiometers sein kann, und einen Deckring
38. Der gesamte Dämpfungsbereich wird dadurch erhalten, daß
der Schieber 34 innerhalb der Öffnung 32 auf- und abwärts
bewegt wird. Der Druckknopf 39 wird zur Betätigung des
Druckknopfschalters in den Deckring 38 hinein und aus
diesem heraus bewegt. Vorzugsweise muß der Druckknopf 39 vor
Betätigung des Schalters um eine Strecke von ungefähr 1 mm
niedergedrückt werden, sodaß der Schalter nicht zufällig
von einer Person betätigt werden kann, die gegen den
Druckknopf stößt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, deckt der Schieber
34 im Unterschied zu der vorstehend besprochenen Ausführung
nach Fig. 1 die Öffnung 32 in der Frontplatte 30 nicht ab.
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Wenn der Schalter und Dimmer nach dieser Erfindung in
einer Wanddose angebracht werden, bewegt sich der Schieber
allgemein aufwärts und abwärts, und der Druckknopf bewegt
sich allgemein einwärts und auswärts in einer Richtung
senkrecht zu der des Schiebers. Da der Schalter selbst
feststehend in dem rückwärtigen Gehäuse verbleibt, ist es
vorteilhaft, einen Mechanismus zu haben, der sicherstellt,
daß die auf den Druckknopf ausgeübte Kraft unabhängig von
der Schieberstellung immer eine einwärts (zur Wanddose) ge
richtete Kraft bereitstellt. Eine Weise, diese
Kraftübertragung zu erreichen, besteht darin, die in Fig. 3 gezeigte
schwenkbare Drehgelenkstange zu verwenden.
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Der in Fig. 3 gezeigte Mechanismus umfaßt eine C-förmige
Drehgelenkstange 40, die an kollinearen Zapfen A und B
angebracht ist, welche die Stange zu einer Drehung um eine
durch die Zapfen gehende Achse zwingen. Eine Unterseite des
Druckknopfes liegt der Fläche 42 der Drehgelenkstange auf,
während sich der Schieber auf- und abbewegt. Unabhängig von
seiner Stellung entlang der Fäche 42 stellt der Druckknopf,
wenn er niedergedrückt ist, immer eine Kraft entlang der
Achse des Schalterstößels 44 bereit, wodurch der Schalter
46 betätigt wird. Obwohl die Fläche 42 in Fig. 3 als eine
längliche Fläche abgebildet ist, entlang derer sich ein
Druckknopf an einem linearen Schieber (34 in Fig. 2)
bewegen würde, ist klar, daß die Fläche 42 alternativ auch ein
Abschnitt aus einer abgeflachten ringförmigen Fläche sein
kann, entlang derer sich ein Druckknopf an einer drehbaren
Potentiometerwelle bewegen würde. In einem solchen Fall
wären die Zapfen A und B an den Endpunkten einer Sehne des
Rings liegen.
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Fig. 4 zeigt einen anderen Mechanismus zur
Kraftübertragung und Bereitstellung einer Schaltkraft, die unabhängig
von der Schieberstellung immer entlang einer feststehenden
Achse gerichtet ist. Bei dieser Ausführung gleitet ein
vorzugsweise ersetzbarer Knopf 48 entlang einer Fläche 50 vor
und zurück, die durch eine Feder 52 und eine Nut 51
gehalten wird. Somit stellt die Basis 56 des Rahmens 54
unabängig von dem Punkt entlang der Fläche 50, an dem der
Druckknopf
64 niedergedrückt wird, immer eine entlang der Achse
des Schalterstößels 58 gerichtete Kraft zur Betätigung des
(nicht gezeigten) Schalters zur Verfügung. Obwohl der Knopf
48 auf dem Schaft 60 des linearen Schiebepotentiometers 62
aufliegt, wenn der Druckknopf 64 niedergedrückt ist,
bleiben der Deckring 66 und der Schaft 60 stehen, und die
Fläche 50 wird durch Füße 68 des Druckknopfes verschoben, die
von der Unterseite des Knopfes 48 ausgehen. Obwohl die
Fläche 50 als eine längliche Fläche abgebildet ist, entlang
derer sich der Knopf 48 auf dem Schaft 60 des linearen
Schiebepotentiometers 62 bewegt, ist klar, daß die Fläche
50 auch die ebene obere Fläche einer Kreisscheibe sein
könnte, entlang derer sich ein Knopf an der Welle eines
Drehpotentiometers bewegen könnte. Ein Vorteil der in Fig.
4 abgebildeten Einrichtung liegt darin, daß sie sehr
kompakt sein kann.
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Fig. 5 bildet die Ausführung (allein) eines Schalters
nach der vorliegenden Erfindug ab. Eine Stützplatte 70 ist
so eingerichtet, daß sie an einer (nicht gezeigten)
üblichen Wanddose angebracht werden kann. Ein Betätigungsglied
72 für den Schalter weist eine Deckring 74 auf, der an der
Stützplatte 70 durch einen Schaft 76 angebracht ist,
welcher sich durch einen Schlitz 78 in der Frontplatte 80
erstreckt. Im niedergedrückten Zustand ist der Druckknopf 50
in den Deckring 74 eingefahren und betätigt einen Schalter
(im rückwärtigen Gehäuse 84), der ein mechanischer
Leistungsschalter mit wechselnder Wirkung ist. Obwohl der in
Fig. 5 abgebildete Deckring 74 eine Größe von der gleichen
Größenordnung wie der Schlitz 78 hat, könnte er alternativ
auch wesentlich größer sein; beispielsweise könnte er sich
über die Befestigungsschrauben 86 und 88 für die
Frontplatte oder über die gesamte Frontplatte 80 erstrecken, um ein
glattes Aussehen ohne Befestigungsschrauben zu bieten. Bei
einem größeren Deckring könnte auch der Druckknopf 82
grösser
sein. Um die Anbringung eines größeren Deckrings zu
erleichtern, könnte der Schaft 76 aus zwei Teilen bestehen,
die durch eine Schnappverbindung verbunden sind. Ein Teil
könnte an der Stützplatte 70 und der andere Teil an dem
Deckring 74 angebracht sein.
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Fig. 6 stellt eine Abänderung des in Fig. 4 gezeigten
Mechanismus dar, der eine versteckte Nachtbeleuchtung
bereitstellt; d.h. eine Beleuchtung, die so ausgestaltet ist, daß
sie nur in einer abgedunkelten Umgebung sichtbar ist. Das
Licht geht von einer Lampe 90 aus, die vorzugsweise eine
Neonlampe bildet. Neon wird bevorzugt, weil solche Lampen
eine lange Lebensdauer und in Verbindung damit einen
Niedrstrombetrieb haben, der notwendig ist, um den Anforderungen
der UL Listenbeschreibung zu genügen.
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Der Rahmen 92 hat Zungen 94, die in feststehende Nuten 96
eingezwängt sind. Ein Schieber 98 kann sich entlang einer
Fläche 100 an dem Rahmen 92 vor und zurück bewegen.
Unabhängig von der Stellung des Schiebers 98 entlang der Fläche
100 stellt ein Element 104 des Rahmens 92 bei
niedergedrücktem Druckknopf 102 entlang der Achse eines
Schalterstößels 106 eine Kraft zur Betätigung des (nicht gezeigten)
Schalters bereit. Die Lampe 90 könnte sich direkt unterhalb
des Druckknopfes 102 befinden. Andererseits kann die Lampe
90 horizontal versetzt sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Ein
Abschnitt einer Wandung 108 ist durchsichtig, und eine
Fläche 110 bildet einen Winkel von 455 mit der Horizontalen
(der größer ist als der kritische Winkel für die innere
Totalreflektion des Mediums in dem Abschnitt); daher kann
Licht von der Lampe 90 durch den durchsichtigen Abschnitt
der Wandung 108 und durch den Druckknopf hindurch nach oben
reflektiert werden. Die Fläche 110 kann auf der Rückseite
einen undurchsichtigen, reflektierenden Belag haben.
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Gegebenenfalls ist der Druckknopf, wie in Fig. 6 gezeigt
ist, aus einem allgemein undurchsichtigen Material gebildet
und enthält eine Ausnehmung, die einen dünnen Abschnitt 112
an der Vorderf läche des Druckknopfes hinterläßt. Bei einge
schalteter Lampe 90 ist dann das Licht von einem Punkt vor
dem Druckknopf aus sichtbar. Die Intensität dieses Lichts
hängt von der Lampenleistung, dem optischen System zwischen
der Lampe und dem Druckknopf, den
Lichtdurchlässigkeitseigenschaften des Druckknopfmaterials und der Geometrie der
Ausnehmung und des dünnen Teils ab. Diese Parameter können
so eingestellt werden, daß das Licht in abgedunkelter
Umgebung sichtbar ist. Wenn der Druckknopf aus
thermoplastischem Material besteht, ist Formen ein bevorzugtes
Herstellungsverfahren. In solchem Fall erstreckt sich die Ausneh
mung vorzugsweise über einen Bereich, der einen reltaiv
geringen Bruchteil der oberen Fläche des Druckknopfes bildet,
was gestattet, daß die Stärke des dünnen Teils minimal ist
und weniger als ungefähr 1 mm beträgt. Wenn sich die
Ausnehmung über einen zu großen Bereich erstreckt, kann der
dünne Teil nicht leicht geformt werden und wäre weiterhin
mechanisch schwach. Die optimale Ausdehnung der Ausnehmung
hängt für die geforderte Schichtdicke des Teils von dem
thermoplastischen Material ab und kann durch
Routineversuche ermittelt werden.
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Wahlweise ergibt ein Lichtleiter 114 eine höhere
Lichtintensität, falls dies gewünscht wird. Noch höhere
Lichtintensität wird erhalten, wenn das untere Ende 116 des
Lichtleiters 114 eine größere seitliche Ausdehnung als sein
oberes Ende 118 hat, das dem dünnen Teil benachbart ist. Die
Lampe 90 ist in Fig. 6 als eine feststehende Lichtquelle
ausgebildet, die langgestreckt ist, um unabhängig von der
Stellung des Schiebers 98 wünschenswert gleichbleibendes
Licht durch den Druckknopf 102 hindurch zu liefern.
Alternativ könnte die Lampe 90 mit dem Schieber 98 verbunden
werden und sich mit diesem verstellen, um ebenfalls im
wesentlichen gleichbleibendes Licht zu liefern. Falls
gewünscht, könnte die an die Lampe 90 angelegte Leistung
durch den Benutzer einstellbar sein, entweder mechanisch
(zum Beispiel mit Filtern) oder elektrisch (zum Beispiel
durch einen Dimmer). Der durchsichtige Teil der Wandung 108
könnte einen Lichtleiter bilden und ferner dadurch eine
erhöhte Lichtleistung ergeben, daß er am oberen Ende - nahe
dem Schieber 98 - eine geringere seitliche Ausdehnung als
am unteren Ende hat. Obwohl die Wandung 108 in Fig. 6 als
ein Element des Rahmens 92 gezeigt ist, könnten ihre
Bauteile, d.h. der durchsichtige Teil und die reflektierende
Fläche, andererseits an dem Druckknopf 102 angebracht sein.
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Fig. 7 zeigt eine Änderung des Mechanismus nach Fig. 3
zur Lieferung von Licht durch einen Druckknopf nach dieser
Erfindung. Bei dieser Ausführung stellt die
Drehgelenkstange 120 ein Mittel zur Kraftübertragung zwischen einem
Druckknopf 122 und einem Schalter 124 bereit. Die
Drehgelenkstange 120 hat einen durchsichtigen Teil und eine
reflektierende Fläche 126 unter 450 zur Horizontalen zwecks
Reflektion des Lichtes von einer Lampe 128 durch einen
Druckknopf 130 hindurch. Der durchsichtige Teil der
Drehgelenkstange 120 könnte eine geringe seitliche Ausdehnung
haben und einen Lichtleiter bilden, um die zum Druckknopf
gerichtete Lichtintensität zu erhöhen. Obwohl die Elemente
108 in Fig. 6 und 120 in Fig. 7 vorzugsweise durchsichtige
Teile enthalten, ist es häufig leichter, diese Teile ganz
aus einem durchsichtigen Material zu bilden.
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Bevorzugt wird die in den Ausführungen nach Fig. 6 und 7
durch den Druckknopf hindurchgehende Lichtintensität durch
innere Totalreflektion in dem oder den Element(en) erhöht,
die das Licht von der Lampe zum Druckknopfleiten wie für
das Element 108 (in keilförmiger Ausführung) in Fig. 8
abgebildet ist.
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Nachdem die vorliegende Erfindung in Verbindung mit
bevorzugten Ausführungen beschrieben worden ist, werden nun
für den Fachmann in dieser Technik viele Veränderungen und
Abänderungen erkennbar sein. Die vorliegende Erfindung ist
daher nicht durch die spezifische Offenbarung begrenzt,
sondern lediglich durch die anliegenden Ansprüche.