EP0468304A2 - Fernsteuer-Schalteinrichtung, insbesondere für elektrische Haushalts-Wärmegeräte - Google Patents

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    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared

Definitions

  • the invention relates to a switching device according to the preamble of claim 1.
  • Such a remote control is on the market as the "Busch-Timac X-10" system. It contains a so-called network control center, which can be connected to the household network via a socket, as a transmitter, which in turn can be operated remotely via an ultrasound transmission link from a mobile manual control center within the same room.
  • the control center can also be controlled by a built-in timer instead of manual remote control.
  • the remote-controlled devices are connected in other rooms to the same house network via device locations as information receivers that perform dimmer or switch functions.
  • electrical heating devices should not be operated remotely via such device locations, as is expressly stated in the prospectus for that generic, known remote control system.
  • the invention has for its object to provide a remote control switching device of the generic type more flexible and with more reliable switching function, so that it allows in particular the remote control of electrical heating devices in the same room but from a more convenient to use or the ambient temperature characteristic detecting point.
  • a direct contactless information transmission path preferably implemented in the infrared region of the spectrum of the electromagnetic energy, between the receiver with circuit breaker arranged in the heating device and the location that is optimized in terms of operation, such as operated next to the room door from the network or else autonomous-mobile, working transmitter.
  • the switch-on information can be triggered on this via a manually operated switch or via a thermostatically or time-controlled transmitter.
  • the remote control is single-channel, with different coding of the switch-on and switch-off information.
  • the current information - or at least the switch-off information - is repeated periodically, which increases the switching reliability on the receiver side.
  • the transmitter side can be provided on the transmitter side to always switch over to a safety program on the transmitter or receiver side, for example switched operation to avoid excessive heating and cooling, if no clear switching information is triggered or received by the switching transmitter.
  • a safety program on the transmitter or receiver side for example switched operation to avoid excessive heating and cooling, if no clear switching information is triggered or received by the switching transmitter.
  • this prevents the heating device from being switched on unintentionally - and a corresponding waste of energy or even a risk of fire due to heat accumulation - because an uncontrolled switching on of the heating device is practically impossible.
  • the remote control switching device 10 outlined in FIG. 1 has a transmitter 12 equipped with switch-on transmitters 11, which is coupled via a contactless transmission path 13 to the receiver 14 for the remote control of an electric heating device 15.
  • This can e.g. act as a direct heater whose heating circuit is to be switched on and off; or a storage heater whose recirculation fan must be switched on and off again.
  • the temperature logic 40 triggers a switching information 20 in a coding circuit 41, which is repeatedly called up by a repetition logic 42.
  • the transmitter 12 is equipped with a power supply 16, which can be primary or secondary batteries, or else a network connected to a power line 17 device.
  • the receiver 14 is equipped with a power supply unit 18 which is connected to a power line 17 'for supplying the heating device 15. This connection can be made in the manner of an adapter plug into which the receiver 14 is installed; or the receiver 14 together with the power supply unit 18 is installed in an installation device to which the heating device 15 can be connected or (as indicated by the dash-dotted lines in FIG. 1 below) directly integrated in a heating device 15.
  • the transmitter 12 can be equipped with different switch-on transmitters 11 alternatively or cumulatively; so with a timer 11.1 for time-dependent switching on and off, with a thermostat 11.2 for ambient temperature-dependent switching on and off and / or with an operating switch 11.3 for manual switching on and off of the heating device 15.
  • a timer 11.1 for time-dependent switching on and off
  • a thermostat 11.2 for ambient temperature-dependent switching on and off and / or with an operating switch 11.3 for manual switching on and off of the heating device 15.
  • a monostable multivibrator 22 can then be set in the transmitter 12 and only then and only as long as a switch-on command is pending from one of the transmitters 11.
  • the flip-flop 22 set to ON is absolutely reset when a time stage 33 detects the OFF position of the manually operable transmitter (operating switch 11.3) over a minimum period of time, as a result of which unnecessary switching play of the circuit breaker 37 in the load circuit can be avoided.
  • the switching information 20, with which a radiator 23, which preferably works in the infrared spectrum and is designed as a radiation-emitting diode, is fed from an output stage 24, is, in the example shown, a cyclically repeating pulse pattern, consisting of pulse packets 26, which are supplied by a generator 25 Pulse pauses 27 are separated from one another, so that the periodicity P according to FIG. 2 occurs.
  • This is used to periodically initiate time stages 28 which interrupt the activation of the output stage 24 with the generator pulses i for a shorter or longer time t or T via a modulation or gate circuit 29.
  • the longer time period T is so much shorter than the periodicity P that a shortened pulse packet 26 'appears between the correspondingly long pulse pauses 27' behind the gate circuit 29.
  • the receiver 14 is provided with a sensor 30 with a preamplifier 31, which is selectively sensitive to the energy spectrum of the transmitter radiator 23
  • the repeatedly occurring output signal of a decoding logic 43 is evaluated in a monitoring circuit 44 on the basis of a reference specification in order to transfer either the switching information 20 or an emergency program (e.g. a predetermined switch-on cycle to avoid a critical temperature reduction) to the circuit breaker 37 via a switching device 45.
  • an emergency program e.g. a predetermined switch-on cycle to avoid a critical temperature reduction
  • receive pulses 32 can be added up in a counter 33, which sets a bistable flip-flop 34 when it has counted a pulse number 1, which is only present in the long pulse packets 26 (FIG. 2) but not in the short pulse packets 26 ' the transmission link 13 occurs.
  • a pause time t 'between successive (receive) pulses 32 i, which is greater than the predetermined short pulse pause 27, it delivers a reset signal 36, which both the counter 33 in the counting start position as well the flip-flop 34 resets. Since the circuit breaker 37 for the connection of the electric heating device 18 to its mains supply 17 'is no longer controlled, the heating device 15 is switched off, that is to say without current.
  • the heating device 15 is switched off: namely on the transmitter side by means of the monostable flip-flop 22 if this does not remain set from one of the transmitters 11; and on the receiver side if the pulse pause 27 increases critically due to control by the transmitter or even only due to transmission interference or, for other reasons, characterizes the switch-on information 20e de) Minimum number of pulses i no longer occurs in the long pulse packet 26 behind the transmission path 13.

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Abstract

Eine Fernsteuer-Schalteinrichtung (10) für den Betrieb insbesondere von elektrischen Haushalt-Wärmegeräten (15) soll für größere Betriebssicherheit ausgelegt werden. Dafür übermittelt ein einkanaliger Infrarot-Sender (12) ein periodisches, als Einschaltinformation (20e) oder als Abschaltinformation (20a) kodiertes Signal an einen Infrarot-Empfänger (14). Dessen Leistungsschalter (37) in der Versorgung zum Wärmegerät (15) wird auf ein Notprogramm umgeschaltet, wenn weder eine Folge von Einschaltinformationen (20e) noch eine Folge von Ausschaltinformationen (20a) eindeutig als solche erkannt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Eine derartige Fernsteuerung ist als System "Busch-Timac X-10" auf dem Markt. Es enthält eine über eine Steckdose ans Haushalts-Netz anschließbare sogenannte Netzleitstelle als Sender, der seinerseits über eine Ultraschall-Übertragungsstrecke kontaktlos aus einer mobilen Handleitstelle innerhalb desselben Raumes fernbedient werden kann. Die Steuerung der Netzleitstelle kann aber anstelle durch die manuelle Fernbedienung auch durch eine eingebaute Schaltuhr erfolgen. Die ferngesteuert bedienten Geräte sind in anderen Räumen an dasselbe Hausnetz über Gerätestellen als Informations-Empfängern angeschlossen, die Dimmer- oder Schalter-Funktionen ausüben. Jedoch sollen über solche Gerätestellen Elektrowärmegeräte aus Sicherheitsgründen nicht fernbetrieben werden, wie es im Prospekt zu jenem gattungsbildenden, vorbekannten Fernsteuersystem ausdrücklich heißt.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fernsteuer-Schalteinrichtung gattungsgemäßer Art flexibler und mit zuverlässigerer Schaltfunktion auszustatten, so daß sie insbesondere die Fernsteuerung von Elektro-Wärmegeräten im selben Raum aber von einer bequemer bedienbaren oder die Umgebungstemperatur charakteristischer erfassenden Stelle aus erlaubt.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Schalteinrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches ausgelegt ist.
  • Nach dieser Lösung besteht eine unmittelbare kontaktlose Informations-Übertragungsstrecke, vorzugsweise realisiert im Infrarot-Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Energie, zwischen dem beim Wärmegerät angeordneten Empfänger mit Leistungsschalter und dem an einem bedienungstechnisch optimierten Ort, wie etwa neben der Stubentür aus dem Netz betrieben oder aber autonom-mobil, arbeitenden Sender. An diesem kann die Einschalt-Information über einen manuell betätigbaren Schalter oder über einen thermostatisch oder zeitgesteuert betätigbaren Geber ausgelöst werden. Die Fernsteuerung ist einkanalig, mit unterschiedlicher Kodierung der Ein- und der AusSchaltinformationen. Die aktuelle Information - zumindest aber die Ausschaltinformation - wird periodisch wiederholt, was die empfängerseitige Schalt-Zuverlässigkeit erhöht.
  • Zur weiteren Steigerung der Betriebssicherheit kann senderseitig vorgesehen sein, stets dann senderseitig oder empfängerseitig auf ein Sicherheitsprogramm, etwa geschalteten Betrieb zum Vermeiden zu starker Erwärmung und Abkühlung, umzuschalten, wenn keine eindeutige Schaltinformation vom Schaltgeber ausgelöst oder empfangen wird. So kann z.B. empfängerseitig vorgesehen sein, den Leistungsschalter vor dem Elektro-Wärmegerät stets dann auf reduzierte Leistung herabzuschalten, wenn und so lange keine eindeutige Ausschalt-oder Einschaltinformation empfangen und dekodiert werden kann. Dadurch ist vor allem ein ungewolltes Einschalten des Wärmegerätes - und eine entsprechende Energieverschwendung oder gar eine Brandgefahr durch Wärmestau - vermieden, weil eine unkontrollierte Einschaltung des Wärmegerätes praktisch ausgeschlossen ist.
  • Zur zusätzlichen Sicherheit kann senderseitig oder empfängerseitig vorgesehen sein, das Wärmegerät nach einer vorgegebenen Höchst-Betriebszeit unabhängig von etwa noch anstehender Einschaltinformation abzuschalten; mit einer Entriegelung dieser Sicherheits-Abschaltung dadurch, daß senderseitig zunächst das etwa noch anstehende Einschalt-Kommando manuell mittels des Schalt-Gebers über eine Mindestzeitspanne hinweg "AUS"-geschaltet gehalten wird.
  • Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:
    • Fig. 1 als einpoliges Blockschaltbild für den Fall diskreten Schaltungsaufbaues eine strahlungsgekoppelte Fernsteuer-Schalteinrichtung mit mehreren Schalt-Gebern im Sender und Sicherheits-Abschaltungen im Sender wie auch im Empfänger, sowie
    • Fig. 2 Beispiels-Impulsdiagramme für zyklisch wiederholte EIN-Schalt- und AUS-Schalt-Informationen.
  • Die in Fig. 1 skizzierte Fernsteuer-Schalteinrichtung 10 weist einen mit Einschalt-Gebern 11 ausgestatteten Sender 12 auf, der über eine kontaktlose Übertragungsstrecke 13 an den Empfänger 14 für die Fernsteuerung eines Elektro-Wärmegerätes 15 gekoppelt ist. Bei diesem kann es sich z.B. um ein direktes Heizgerät handeln, dessen Heizstromkreis ein- und ausgeschaltet werden soll; oder um ein Speicherheizgerät, dessen Umluft-Ventilator einzuschalten und wieder auszuschalten ist. Generell löst die Temperatur-Logik 40 in einer Kodierschaltung 41 eine Schaltinformation 20 aus, die von einer Wiederholungslogik 42 wiederholt aufgerufen wird.
  • Der Sender 12 ist mit einer Energieversorgung 16 ausgestattet, bei der es sich um Primär- oder Sekundär-Batterien handeln kann, oder aber um ein an eine Netzleitung 17 angeschlossenes Netzgerät. Der Empfänger 14 ist mit einem Netzgerät 18 ausgestattet, das an eine Netzleitung 17' für die Versorgung des Wärmegerätes 15 angeschlossen ist. Dieser Anschluß kann nach Art eines Zwischensteckers, in den der Empfänger 14 eingebaut ist, erfolgen; oder der Empfänger 14 samt Netzgerät 18 ist in ein Installationsgerät, an das das Wärmegerät 15 anschließbar ist, eingebaut bzw. (wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 1 unten angedeutet) direkt in ein Wärmegerät 15 integriert.
  • Der Sender 12 kann für seine Temperatur-Logik 40 mit unterschiedlichen Einschalt-Gebern 11 alternativ oder kumulativ ausgestattet sein; so mit einer Schaltuhr 11.1 für zeitabhängiges Ein- und Ausschalten, mit einem Thermostaten 11.2 zu umgebungstemperaturabhängigem Ein- und Ausschalten und/oder mit einem Betriebsschalter 11.3 zum manuellen Ein- und Ausschalten des Wärmegerätes 15. Für die Beispielsdarstellung in Fig. 1 oben ist durch die Zusammenfassung über ein ODER-Glied 19 sichergestellt, daß das fernsteuerbare Elektrowärmegerät 15 eingeschaltet wird, wenn auch nur einer der vorhandenen Einschaltgeber 11 ein Einschalt-Kommando liefert, das bei der hier gezeigten Auslegung also Vorrang hat vor einer etwaigen Ausschalt-Information von einem anderen der Geber 11. Andererseits kann aus Sicherheitsgründen vorgesehen sein, über die Strecke 13 stets dann eine Abschalt-Information 20a an den Empfänger 14 zu übermitteln, wenn kein Einschalt-Kommando 21 aus den Gebern 11 anliegt, um im Zweifelsfalle einen sicherheitstechnisch und energetisch zu bevorzugenden Betriebszustand des Wärmegerätes 15 zu bewirken, also dessen Abschaltung oder zumindest ein Zurückschalten auf reduzierte Leistung (beispielsweise durch Intervall-Schaltbetrieb) zu veranlassen. Dafür kann im Sender 12 eine monostabile Kippstufe 22 dann und nur dann sowie nur so lange gesetzt werden, wie aus einem der Geber 11 ein Einschalt-Kommando ansteht. Andererseits wird die auf EIN gesetzte Kippstufe 22 zwingend zurückgesetzt, wenn eine Zeitstufe 33 die AUS-Stellung des manuell betätigbaren Gebers (Betriebsschalters 11.3) über eine Mindestzeitspanne hinweg detektiert, wodurch unnötiges Schaltspiel des Leistungsschalters 37 im Lastkreis vermieden werden kann.
  • Die Schaltinformation 20, mit der ein vorzugsweise im Infrarot-Spektrum arbeitender und als strahlungsemittierende Diode ausgelegter Strahler 23 aus einer Endstufe 24 gespeist wird, ist im dargestellten Beispielsfalle ein aus einem Generator 25 geliefertes, sich zyklisch wiederholendes Impulsmuster, bestehend aus Impulspaketen 26, die durch Impulspausen 27 voneinander getrennt sind, so daß die Periodizität P gemäß Fig. 2 auftritt. Mit dieser werden periodisch Zeitstufen 28 angestoßen, die über eine Modulations- oder Tor-Schaltung 29 die Ansteuerung der Endstufe 24 mit den Generator-Impulsen i für eine kürzere oder längere Zeit t bzw. T unterbrechen. Dabei ist auch die längere Zeitspanne T um so vieles kürzer als die Periodizität P, daß noch ein verkürztes Impulspaket 26' zwischen entsprechend langen Impulspausen 27' hinter der Torschaltung 29 erscheint.
  • Welche der Zeitstufen 28t bzw. 28T periodisch vom Generator 25 angestoßen wird, um die Impulspausen 27 auf der Übertragungsstrecke 13 hervorzurufen, wird von der monostabilen Kippstufe 22 in Abhängigkeit von der Stellung des Einschalt-Gebers 11 bestimmt. Denn wenn die Kippstufe 22 nicht in die Einschaltposition gesetzt ist, kippt sie in ihre stabile Stellung zurück, in der die Blockade der Torschaltung 29 über die längere Zeitspanne T erfolgt.
  • Der Empfänger 14 ist mit einem für das Energiespektrum des Sender-Strahlers 23 selektiv empfindlichen Sensor 30 mit Vorverstärker 31 zur
  • Regenerierung definierter Impulse aus den Empfangssignalen ausgestattet. Das wiederholt auftretende Ausgangssignal einer Dekodierlogik 43 wird in einer Überwachungsschaltung 44 anhand einer Referenzvorgabe ausgewertet, um über eine Umschalteinrichtung 45 entweder die Schaltinformation 20 oder aber ein Notprogramm (z.B. einen vorgegebenen Einschaltzyklus zum Vermeiden einer kritischen Temperaturabsenkung) an den Leistungsschalter 37 zu übergeben.
  • Dafür können beispielsweise Empfangs-Impulse 32 in einem Zähler 33 aufsummiert werden, der eine bistabile Kippstufe 34 setzt, wenn er eine Impulszahl 1 gezählt hat, die nur in den langen Impulspaketen 26 (Fig. 2) aber nicht in den kurzen Impulspaketen 26' auf der Übertragungsstrecke 13 auftritt. Sobald jedoch ein z.B. als monostabile Kippstufe ausgelegter Pausensensor 35 eine Pausenzeit t' zwischen aufeinanderfolgenden (Empfangs-)Impulsen 32 = i erkennt, die größer als die vorgegebene kurze Impulspause 27 ist, liefert er ein Reset-Signal 36, das sowohl den Zähler 33 in die Zählanfangsstellung wie auch die Kippstufe 34 zurücksetzt. Da jetzt der Leistungsschalter 37 für den Anschluß des Elektro-Wärmegerätes 18 an seine Netzspeisung 17' nicht mehr durchgesteuert ist, wird das Wärmegerät 15 abgeschaltet, also stromlos.
  • So ist sowohl senderseitig wie auch empfängerseitig sicherstellbar, daß im Zweifelsfalle das Wärmegerät 15 abgeschaltet wird: Nämlich senderseitig durch die monostabile Kippstufe 22, wenn diese nicht aus einem der Geber 11 gesetzt gehalten bleibt; und empfängerseitig, wenn aufgrund senderseitiger Steuerung oder auch nur aufgrund von Übermittlungsstörungen die Impulspause 27 sich kritisch vergrößert bzw. aus anderen Gründen die (eine Einschaltinformation 20e charakterisierende) Mindestanzahl an Impulsen i im langen Impulspaket 26 hinter der Übertragungsstrecke 13 nicht mehr auftritt.

Claims (6)

1. Fernsteuer-Schalteinrichtung (10) mit einer Übertragungsstrecke (13) für Schaltinformationen (20) von einem Sender (12) an einen Empfänger (14), insbesondere für die Steuerung elektrischer Haushalts-Wärmegeräte (15), dadurch gekennzeichnet,
daß zur Schaltinformations-Übermittlung Energie im Infrarot-Strahlungsspektrum vorgesehen ist, die senderseitig zur Übermittlung unterschiedlicher Schaltinformationen (20) eine unterschiedliche Kennung erfährt, welche periodisch wiederholt wird.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß über eine Kippstufe (22) eine Abschaltinformation (20a) ausgelöst und periodisch wiederholt wird, wenn und so lange nicht aus einem Einschalt-Geber (11) ein Einschalt-Kommando (21) geliefert wird.
3. Schalteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sender (12) mit unterschiedlichen Einschalt-Gebern (11), wie insbesondere einer Schaltuhr (11.1), einem Thermostaten (11.2) und/oder einem Betriebsschalter (11.3) ausgestattet ist.
4. Schalteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Empfänger (14) mit einer Überwachungsschaltung (44) für die Folge dekodierter Schaltinformationen (20) und mit einer Umschalteinrichtung (45) zum Ausgeben eines Not-Programmes an einen Leistungsschalter (37) bei Ausfall definierter Schaltinformationen (20) ausgestattet ist.
5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Empfänger (14) mit einem Sensor (35) für aufgenommene Schaltinformationen (20) ausgestattet ist, der den Schalter (37) auf reduzierte Leistung oder ganz abschaltet, wenn und so lange keine Folge von Einschaltinformationen (20e) empfangen wird.
6. Schalteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschalt- und die Abschaltinformation (20e/20a) sich durch unterschiedliches Verhältnis der Längen eines Impulspaketes (26) und einer Impulspause (27) innerhalb einer Signal-Periodizität (P) unterscheiden.
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EP0468304B1 (de) 1996-12-04
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