DE69508537T2 - Mehrfachsteckdose und integrierte Steuerungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen - Google Patents

Mehrfachsteckdose und integrierte Steuerungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Steckerleisten mit mehreren Steckdosen zum Anschließen elektrischer Geräte.
  • Man kennt Steckerleisten zur Stromverteilung, die nebeneinander angebrachte Steckdosen aufweisen. Diese Steckerleisten sind in Räumen üblicherweise so angeordnet, daß der Benutzer alle von ihm benötigten Geräte anschließen kann, z. B. könnte man in einem Büro eine Lampe, einen Computer, einen Drucker, eine Rechenmaschine usw.... versorgen.
  • Bestimmte dieser Steckerleisten sind mit einer Einrichtung ausgestattet, die deren Ein- und Ausschalten sicherstellt, wodurch es möglich ist, daß der Benutzer nur ein einziges Steuerungsmittel, einen einzigen Schalter oder einen einzigen Druckknopf betätigen muß, um das Ein- oder Ausschalten aller an dieselbe Steckerleiste angeschlossenen Geräte durchzuführen. Die WO-A-94.16488 beschreibt eine Steckerleiste mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 erwähnten Eigenschaften. Die Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten kann über mehrere Steuerungsmittel betätigt werden, z. B. über zwei Wechselschalter oder mehrere fernbediente Schalter zur Betätigung eines Relais, wobei eine derartige Einrichtung das ferngesteuerte Ein- und Ausschalten der Steckerleiste zuließe.
  • Die Erfindung bezieht sich auf diese letzteren Steckerleisten. Diese Steckerleisten sind üblicherweise so eingerichtet, daß sie ein bis acht Geräte versorgen, wobei die Steckerleisten, welche die Versorgung von einem bis vier Geräten sicherstellen, die zahlreichsten sind.
  • Wenn man die Einrichtung zum Einschalten dieser Steckerleisten betätigt, werden alle an diese Einrichtung angeschlossenen Geräte gleichzeitig versorgt, was starke Stromstöße induzieren kann.
  • Schaltet man diese Steckerleiste aus, so kann dies in analoger Weise zu einer drastischen Spannungsschwankung und häufig auch zu einem Lichtbogen führen.
  • Es ist bekannt, in bestimmten elektrischen Vorrichtungen ein Modul vorzusehen, welches sicherstellt, daß die Vorrichtung bei Nulldurchgang der Spannung eingeschaltet wird, um Stromstöße zu vermeiden, und daß die Vorrichtung zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Stromstärke ausgeschaltet wird, um solche Lichtbögen zu vermeiden.
  • Dieses Modul erhält die Anweisung zum Einschalten des Gerätes, in dem es montiert ist, und reagiert erst im richtigen Augenblick, d. h. bei Nulldurchgang der Spannung. Gleichermaßen führt es die Anweisung zum Ausschalten erst bei dem Nulldurchgang der Stromstärke aus, der auf den Erhalt des Befehls folgt.
  • Diese Module sind sehr genau in ihrer Feststellung der Nulldurchgänge der Stromstärke und der Spannung und sind daher aufwendig.
  • Es ist notwendig, ein solches Modul in jeder elektrischen Vorrichtung anzubringen, wobei es im Falle der Steckerleisten mit Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten erforderlich wäre, ebenso viele Module anzubringen, wie Steckdosen in der Steckerleiste vorhanden sind.
  • Eine solche Lösung wäre vom elektrischen Standpunkt her perfekt, sie wäre aber im üblichen Verwendungsrahmen von Steckerleisten zu aufwendig.
  • Erfindungsgemäß wird somit die Bereitstellung einer Vorrichtung vorgeschlagen, die Stromschäden, Stromstöße und Lichtbögen beim Ein- bzw. Ausschalten einer Steckerleiste mit mehreren Steckdosen zur Stromverteilung vermindert und dabei kostengünstig ist.
  • Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine Steckerleiste der Art mit mehreren Steckdosen und einer integrierten Steuerungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen, wobei die Steckerleiste dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen umfaßt, die das Einschalten der Steckdosen bei einem Nulldurchgang der Spannung und ein Ausschalten der Steckdosen zu zeitlich zueinander versetzten Zeitpunkten gewährleistet.
  • Die erfindungsgemäße Steckerleiste ist außerdem insofern bemerkenswert, als:
  • - das Einschalten der Steckdosen ebenfalls zu zeitlich zueinander versetzten Zeitpunkten durchgeführt wird,
  • - die zeitliche Versetzung durch eine Folgesteuereinrichtung gesteuert wird,
  • - die aufeinanderfolgenden Ausschaltvorgänge der Steckdosen jeweils bei Nulldurchgängen der Spannung erfolgen,
  • - die Steuereinrichtung mit einer Uhr arbeitet, die mit der Spannung des Sektors, dessen Signale Nulldurchgängen der Spannung entsprechen, synchronisiert ist,
  • - das Zeitintervall, das zwei zeitlich zueinander versetzte Zeitpunkte trennt, mindestens 200 Millisekunden beträgt,
  • - das Zeitintervall, das zwei zueinander versetzte Zeitpunkte voneinander trennt, ein ganzzahliges Mehrfaches von 200 Millisekunden, z. B. 1600 Millisekunden, beträgt,
  • - die Steuereinrichtung ein Steuersignal von einer anderen (oder an eine andere) Steuereinrichtung, mit der sie verbunden ist, empfangen und/oder abgeben kann.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, als nicht einschränkendes Beispiel dienenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch besser verständlich sein. Es zeigen:
  • - Fig. 1 eine erfindungsgemäße Steckerleiste mit mehreren Steckdosen,
  • - Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm, das den Zustand unterschiedlicher Elemente der Vorrichtung darstellt,
  • - Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuermoduls,
  • - Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die Netzmodule, die bei dem in Fig. 3 dargestellten Modul eingesetzt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich auf Steckerleisten mit mehreren in Reihe montierten Steckdosen A und mit einer integrierten Ein- und Ausschalteinrichtung B, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Diese Steckerleisten werden allgemein durch ein Polgehäuse gebildet, das lang genug ist, um auf seiner Vorderseite die gewünschte Anzahl an Steckdosen A, üblicherweise von 1 bis 8, aufzuweisen, und in dem Zuleitungen und Erdleitungen angebracht sind. Die in Fig. 1 dargestellte Steckerleiste weist ein Mittel zur Betätigung der Ein- und Ausschalteinrichtung nahe dem Ende auf, an dem sie mit dem Stromverteilerkreis, z. B. über ein Kabel D, verbunden ist.
  • Dieses Mittel kann ein Schalter mit zwei stabilen Positionen, wie in der Zeichnung dargestellt, ein Druckknopf, der bei jedem Druck seinen Zustand ändert, oder jedes andere Mittel zur Betätigung durch Impulse, z. B. eine Sensortaste, sein. Dieses Mittel kann, wie in der Zeichnung gezeigt, alleine vorhanden sein, oder dem Benutzer können mehrere derartige Mittel zur Verfügung stehen, die über ein Wechselschalter-System oder über eine Anordnung mit Relais angeschlossen sind.
  • Bei den Steckdosen handelt es sich z. B. um Steckdosen, die den Durchgang von 16 Ampère unter 230 Volt zulassen.
  • Erfindungsgemäß umfaßt die Steckerleiste eine Steuervorrichtung C zum Ein- oder Ausschalten derart, daß es das Einschalten der Steckdosen bei Nulldurchgang der Spannung sicherstellt, um Stromstöße zu vermeiden, wobei die Steuervorrichtung mit einer Folgesteuereinrichtung versehen ist, die ein Ausschalten der Steckdosen zu zeitlich zueinander versetzten Zeitpunkten nach der Betätigung zum Ausschalten der Steckerleiste sicherstellt.
  • Ein in der Steuervorrichtung vorgesehener Mikroprozessor empfängt den Einschaltbefehl, der von der integrierten Steuervorrichtung stammt, wobei dieser Mikroprozessor das Einschalten der Steckdosen der Steckerleiste zu einem Zeitpunkt nach Empfang des Befehls steuert, zu dem die Spannung gleich Null ist.
  • Die Folgesteuervorrichtung ist so ausgebildet, daß die Steckdosen auf den Ausschaltbefehl hin nacheinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgeschaltet werden.
  • Da die Zeitpunkte, die Nulldurchgängen der Spannung entsprechen, bereits zur Steuerung des Einschaltens bekannt sind, werden genau diese Zeitpunkte zur Steuerung des Ausschaltens gewählt. Zu diesen Zeitpunkten ist die Stromstärke nicht gleich Null, aber sie ist stets kaum von Bedeutung.
  • Die durch das Ausschalten verursachten Lichtbögen werden somit nicht völlig vermieden, aber sie werden verringert. Ihr Auftreten in der elektrischen Vorrichtung wird noch weiter dadurch verringert, daß die an die Steckerleiste angeschlossenen Geräte aufeinanderfolgend, eines nach dem anderen, ausgeschaltet werden.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Steckerleiste ist eine nicht sehr aufwendige Vorrichtung, die eine sogar deutliche Verminderung der Probleme von Stromstößen und Lichtbögen, wie sie bei der Verwendung elektrischer Materialien anzutreffen sind, sicherstellt.
  • Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsvariante wird ebenfalls die Folgesteuereinrichtung zum Zeitpunkt des Einschaltens der Steckerleiste eingesetzt. Diese Ausführungsvariante weist den Vorteil auf, daß sie den Einsatz einer Detektion des Nulldurchgangs der Spannung zuläßt, die nicht sehr genau ist, da die Wirkungen der Stromstöße, die beim Einschalten auftreten können, dadurch vermindert werden, daß sie zeitlich versetzt sind. Man kann somit kostengünstige Mittel zur Detektion der Spannungsnullpunkte einsetzen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel nimmt man einen Synchronisationsfehler der Steuersignale zum Nulldurchgang der Spannung von 0,3 Millisekunden in Kauf, was dazu führt, daß das Einschalten bei einer Spannung im Bereich von 0 Volt bis maximal 30 Volt erfolgt.
  • Diese Ausführungsform wird nun noch ausführlicher beschrieben.
  • Die Vorrichtung arbeitet mit einer Uhr, die mit der Spannung des Sektors synchronisiert oder durch Derivation erhalten wird, deren Signale Nulldurchgängen der Spannung entsprechen.
  • In Fig. 2 sind die Signale einer bistabilen Steuerung, die als Typ 1 bezeichnet wird, und einer Impulssteuerung, die als Typ 2 bezeichnet wird, dargestellt.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, wird die erste Steckdose, Steckdose 1, beim Taktsignal t1 nach dem Zeitpunkt t0 des Befehls zum Einschalten der Steckerleiste eingeschaltet.
  • Die zweite Steckdose wird zum Zeitpunkt des auf t1 folgenden Signals t2 eingeschaltet.
  • Die Steckdosen werden somit eine nach der anderen zu zeitlich versetzten Zeitpunkten, zu denen die Spannung durch Null geht, eingeschaltet.
  • Das Zeitintervall, das zwei zum Einschalten von zwei aufeinanderfolgenden Steckdosen verwendete Taktsignale voneinander trennt, wird so gewählt, daß die eingeschalteten Geräte ihren normalen Betrieb aufnehmen können, d. h. daß man den Stromstoß, der das Starten eines elektrischen Gerätes begleitet, vorübergehen läßt.
  • Bei der erfindungsgemäßen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Folgesteuervorrichtung beträgt dieses Zeitintervall mindestens 200 Millisekunden. Ein solches Intervall reicht zur Inbetriebnahme sehr vieler elektrischer Geräte aus und weist den Vorteil auf, daß es kurz genug ist, um für den Benutzer nicht wahrnehmbar zu sein.
  • Die Taktsignale sind dabei alle 200 Millisekunden vorgesehen. Es ist selbstverständlich möglich, zeitlich näher beieinander liegende Taktsignale vorzusehen und den Befehl zum Einschalten erst nach einer vorbestimmten Anzahl an Signalen zu geben.
  • Wenn ein Benutzer das Einschalten von Geräten mit einem Motor steuern möchte, dessen Anlaufzeit länger ist, z. B. ein Videogerät, so besteht die Möglichkeit, ein längeres Intervall zum Einschalten der Steckdosen vorzusehen, wobei man ein ganzzahliges Mehrfaches von 200 Millisekunden, z. B. 1600 Millisekunden, wählt.
  • Das Einschalten der aufeinanderfolgenden Steckdosen wird dabei alle acht Taktsignale ausgelöst.
  • Die zum Ausschalten der Steckdosen eingesetzte Folgesteuerung wird im dargestellten Beispiel in umgekehrter Richtung in dem Maße verwirklicht, in dem die Steckdose 8 an erster Stelle bei dem Taktsignal, das zum Zeitpunkt t'8 geliefert wird, der auf den Befehlszeitpunkt t'0 folgt, außer Betrieb genommen wird.
  • Die Steckdose 1 wird als letzte zum Zeitpunkt t'1 ausgeschaltet.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Moduls, das die Steuerung der Vorgänge des Ein- und Ausschaltens der Steckdosen der Steckerleiste sicherstellt.
  • Die Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten setzt den Widerstand R4 beim Einschaltbefehl unter Kurzschluß.
  • Dieses Modul umfaßt einen Mikroprozessor U1, der diesen Zustand wahrnimmt.
  • Der Mikroprozessor U1 empfängt an seinem Eingang 16 ein Taktsignal.
  • Dieser Mikroprozessor U1 liefert Steuersignale über seine Ausgänge 8 bis 13 und 17, 18. Der Ausgang 17 gewährleistet die Steuerung der Leistungsstufe E1, von der die Ein- und Ausschaltungen der Steckdose 1 abhängen.
  • Ebenso gewährleisten die Ausgänge 18, 13 und 12 jeweils die Steuerung der Leistungsstufen E2, E3, E4, die mit den Steckdosen 2 bis 4 verbunden sind.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Leistungsstufe. In an sich bekannter Weise wird diese Leistungsstufe aus einem Triac gebildet, dessen Gate über einen Transistor gesteuert wird. In dieser Vorrichtung ist eine Entstörungseinrichtung vorgesehen. Eine solche Leistungsstufe weist eine kurze Reaktionszeit auf und läßt eine gute Synchronisation der Steuerungen mit dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung zu.
  • Zur Steuerung von acht Steckdosen wird eine zusätzliche Einheit von vier Leistungsstufen von den Ausgängen 8 bis 11 gesteuert, indem sie an die zu diesem Zweck vorgesehenen Anschlußklemmen S1A, S2A, S3A und S4A angeschlossen ist.
  • Das Modul ist somit zur Steuerung von vier Steckdosen eingerichtet, was den häufigsten Anwendungen entspricht, und wird durch den einfachen Anschluß einer zusätzlichen Einheit zur Steuerung einer Steckerleiste mit acht Steckdosen vervollständigt.
  • Es ist möglich, das Einschalten von mehr als acht Steckdosen zu steuern, indem man eine Verkettung zur Verbindung der Steckerleisten vornimmt.
  • Bei einer Anlage, die mit einer Verkettung arbeitet, wird der Befehl zum Ein- und Ausschalten an die erste Steckerleiste geleitet.
  • Die Steuereinrichtung, die diese Steckerleiste aufweist, gewährleistet das aufeinanderfolgende Einschalten der Steckdosen dieser ersten Steckerleiste, liefert dann zum Zeitpunkt t9 ein Steuersignal an die Steuereinrichtung der zweiten Steckerleiste der Kette, die ihrerseits das versetzte Einschalten der Steckdosen dieser zweiten Steckerleiste gewährleistet, bevor sie ein Steuersignal an die Steuereinrichtung einer dritten Steckerleiste sendet. Dieses Verfahren wird bis zum Einschalten der letzten Steckdose der letzten Steckerleiste der Kette wiederholt.
  • Zu diesem Zweck weisen die Steuermodule Platten P1 bis P4 auf, die von außerhalb der Steckerleiste zugänglich sind. Zwei dieser Platten, P3 und P4, gewährleisten den Ausgang eines Steuersignals zu einem anderen Steuermodul hin, während die beiden anderen, P1 und P2, den Eingang eines solchen Steuersignals zulassen.
  • Im Falle einer Verkettung empfängt die erste Steckerleiste die Steuerbefehle von einer üblichen Einrichtung, z. B. einem Schalter oder einem Druckknopf, wie bereits beschrieben, wobei man ein Kabel an den Platten P3 und P4 anbringt und das andere Ende dieses Kabels an die Platten P1 und P2 des Steuermoduls einer zweiten Steckerleiste anschließt.
  • Die an den Platten P1 und P2 von der zweiten Steckerleiste empfangenen Befehle werden von deren Modul wie die Befehle befolgt, die sie von einer Steuereinrichtung vom Typ 2 empfangen würde. Das Modul dieser zweiten Steckerleiste führt dann alle angeforderten Befehle zum Ein- und Ausschalten aus und sendet dann erneut einen Befehl an diese Platten P3 und P4, damit dieser in einer ihm zugewiesenen dritten Steckerleiste ausgeführt wird.
  • Auf diese Weise kann man mehrere Steckerleisten nacheinander zum Ein- und Ausschalten aller Geräte in einem Raum miteinander verbinden. Diese Verkettung wird z. B. in Regieräumen verwendet, in denen häufig eine große Anzahl von Geräten eingesetzt wird.
  • Zur Festlegung der Energie, die am Ausgang eines Steuermoduls vorhanden sein muß, um die Steuerung eines zweiten Moduls sicherzustellen, ist zu beachten, daß die Leitung, die zwei aufeinanderfolgende Steckerleisten miteinander verbindet, eine Länge von nicht mehr als 10 m aufweist, wobei dies eine Länge ist, die für die meisten Anwendungen bei weitem ausreicht, um von einem Ort eines Raumes zum anderen zu gehen.
  • Das Modul ist von der Fertigung her so eingerichtet, daß es für eine an der ersten Stelle einer Kette angeordnete Steckerleiste funktioniert und somit die Befehle der Einrichtung zum Ein- und Ausschalten empfängt, um einer Einrichtung vom Typ 1 zu folgen und vier Steckdosen mit einem Zeitintervall von 200 Millisekunden zu steuern.
  • Dieses Modul umfaßt vier geschnittene Kontakte 100, auf die man einen Schweißtropfen aufbringen kann, um seine Grundfunktionsweise zu ändern und es darüber zu informieren, daß es nicht an erster Stelle steht und/oder daß es einer Steuerung vom Typ 2 folgen muß und/oder daß es 8 Steckdosen steuern muß und/oder daß das Intervall 1600 Millisekunden betragen muß.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt eine Begrenzung der durch das Ein- und Ausschalten der elektrischen Geräte bedingten magnetischen Belastung zu, indem sie Stromstöße und Röhrenblitze in der Leitung vermindert.

Claims (8)

1. Steckerleiste der Art mit mehreren Steckdosen (A) und einer integrierten Steuerungsvorrichtung (B) zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuereinrichtung (C) zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen umfaßt, die das Einschalten der Steckdosen bei einem Nulldurchgang der Spannung und ein Ausschalten der Steckdosen zu zeitlich zueinander versetzten Zeitpunkten gewährleistet.
2. Steckerleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten der Steckdosen ebenfalls zu zeitlich zueinander versetzten Zeitpunkten durchgeführt wird.
3. Steckerleiste nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Versetzung durch eine Folgesteuereinrichtung gesteuert wird.
4. Steckerleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltvorgänge der Steckdosen jeweils bei Nulldurchgängen der Spannung erfolgen.
5. Steckerleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Uhr verwendet, die mit der Spannung des Sektors synchronisiert ist, dessen Signale Nulldurchgängen der Spannung entsprechen.
6. Steckerleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall, das zwei zeitlich zueinander versetzte Zeitpunkte trennt, mindestens 200 Millisekunden beträgt.
7. Steckerleiste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall, das zwei zueinander versetzte Zeitpunkte voneinander trennt, ein ganzzahliges Mehrfaches von 200 Millisekunden, z. B. 1600 Millisekunden, beträgt.
8. Steckerleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Steuersignal von einer anderen (oder an eine andere) Steuereinrichtung empfangen und/oder abgeben kann, mit der sie verbunden ist.
DE69508537T 1994-12-02 1995-12-01 Mehrfachsteckdose und integrierte Steuerungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen Expired - Lifetime DE69508537T2 (de)

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DE69508537D1 DE69508537D1 (de) 1999-04-29
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DE69508537T Expired - Lifetime DE69508537T2 (de) 1994-12-02 1995-12-01 Mehrfachsteckdose und integrierte Steuerungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Steckdosen

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