WO2023041324A1

WO2023041324A1 - Schaltungsanordnung zur getakteten stromversorgung eines elektrischen zusatzgerätes am ort eines geschalteten elektrischen verbrauchers und gebäudedatenverarbeitungsgerät, sockelmodul und elektrische treppenhausinstallation

Info

Publication number: WO2023041324A1
Application number: PCT/EP2022/074128
Authority: WO
Inventors: Rainer Wiggers
Original assignee: Beenic Buildings Intelligence Gmbh
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur getakteten Stromversorgung eines elektrischen Zusatzgerätes (104) am Ort eines geschalteten elektrischen Verbrauchers (103), der sich in einem Stromkreis (100) befindet, in dem ein Schaltelement (102) den Betriebszustand des Verbrauchers verlustarm schaltet, während das Zusatzgerät dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei die Schaltungsanordnung mindestens eine Brückenkomponente (105) aufweist, die in Parallelschaltung zum Schaltelement (102) angeordnet ist und dass die Schaltungsanordnung mindestens eine Trägerkomponente (106) aufweist, die dem Verbraucher (103) vorgeschaltet ist, so dass dieser Verbraucher (103) in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Schaltelements (102) mit Strom versorgt ist und dass die Schaltungsanordnung mindestens ein Zusatzgerät (104) aufweist, insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät, das zwischen Brückenkomponente (105) und Trägerkomponente (106) angeordnet ist und welches unabhängig von der Schalterstellung des Schaltelements (102) unterbrechungsfrei mit Strom versorgt wird, wobei die Brückenkomponente mindestens ein zyklisch leitendes Schaltelement (107) aufweist und die Trägerkomponente (106) mindestens ein antizyklisch leitendes Schaltelement (108) sowie ein Speicherelement (109) aufweist, sowie ein Sockelmodul und eine elektrische Treppenhausinstallation.

Description

Schaltungsanordnung zur getakteten Stromversorgung eines elektrischen Zusatzgerätes am Ort eines geschalteten elektrischen Verbrauchers und Gebäudedatenverarbeitungsgerät, Sockelmodul und elektrische Treppenhausinstallation

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur getakteten Energieversorgung eines an dem Installationsort eines geschalteten elektrischen Verbrauchers installierten elektrischen Zusatzgerätes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein Gebäudedatenverarbeitungsgerät.

Relevante Dokumente auf diesem Gebiet sind die DE 20 2021 101 687 U1 und die DE 20 2017 005 523 U1.

Die DE 20 2017 005 523 U1 offenbart eine Hauskommunikationsanlage für mehrstöckige Gebäude mit temporär aktivierbaren elektrischen Verbrauchern in Gemeinschaftsanlagen. Dabei ist mindestens ein Kommunikationsmodul in oder an einem temporär aktivierbaren elektrischen Verbraucher einer vorhandenen Gemeinschaftsanlage auf einer beliebigen Etage angebracht. Überdies ist ein Schaltelement zur weiteren temporären Aktivierung mindestens eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen. Dieses ist so mit der Stromversorgung des Kommunikationsmoduls verbunden, dass über das dauerhafte Einschalten des Stromkreises für die das Kommunikationsmodul tragenden elektrischen Verbraucher unter Beibehaltung der ursprünglichen Schaltbarkeit des elektrischen Verbrauchers über den gesamten Stromkreis eine dauerhafte Stromversorgung des Kommunikationsmoduls gegeben ist. Konkret ist in Fig. 3-5 ein Zusatzgerät zur Schaltung eines Verbauchers vorgesehen, mit Komponenten die als Hutschienen ausgebildet sind.

Die DE 20 2021 101 687 U1 zeigt eine mechanische Anordnung aus einem Sockelmodul für Wand- und Deckenleuchten. Hierbei wird vorrangig auf die mechanische und elektronische Schnittstelle der Einzelmodule abgestellt.

Datenverarbeitungsgeräte für die Gebäudeautomatisierung sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt; üblich ist beispielsweise der Einsatz von digitalen Steuerungen und Schnittstellenmodulen zur Montage auf standardisierter DIN- Schiene in Elektroverteilern. In der Regel kommen hierbei ein zentraler Steuerrechner mit einer Datenverarbeitungseinheit und Schnittstellen in ein Weitverkehrsnetz (z.B. Internet) in Kombination mit einem oder mehreren anwendungsspezifischen Modulen mit Schnittstellen zu den gebäudespezifischen Anlagen zum Einsatz. Die elektrische Speisung dieser Systeme geschieht in der Regel über einen integrierten Netzanschluss (z.B. 230 Vac) oder über einen Gleichspannungsanschluss (z.B. 24 V). Die hierfür notwendigen Infrastrukturen für die Installation und die Stromversorgung stehen in einem Gebäude in den meisten Fällen an ausgezeichneten Orten, wie beispielsweise Hauswirtschaftsräumen, zur Verfügung.

In Leuchtensysteme integrierte Datenverarbeitungsgeräte, die neben dem Installationsort auch die vorhandenen Stromanschlüsse der Leuchten mit nutzen und hierrüber ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt werden, entsprechen ebenfalls dem Stand der Technik. So verfügen moderne LED-Leuchtensysteme heute bereits über integrierte, sensorgestützte Datenverarbeitungseinheiten, die die Stromversorgung der Leuchte mit nutzen. In diesen Fällen beinhalten die Leuchten in der Regel programmierbare mikroprozessorgestützte Komponenten, die beispielsweise auch Zustandsgrößen, wie die Anwesenheit von Personen oder die Umgebungshelligkeit, mit in die Entscheidungsfindung zum Ein-/Ausschalten des Lichtes einbeziehen.

Die beschriebenen Systeme stoßen allerdings dann an ihre Grenzen, wenn ein Datenverarbeitungsgerät, das auf eine dauerhafte Versorgung mit elektrischer Energie angewiesen ist, nachträglich an dem Installationsort eines elektrischen Verbrauchers installiert werden soll, dessen Stromkreis über einen externen Schalter geschaltet wird. So lässt sich beispielsweise eine Leuchte, die um ein Datenverarbeitungsgerät erweitert werden soll, das eine dauerhafte Stromversorgung benötigt, nur mit relativ großem technischem Aufwand weiterhin über einen Schalter ein- und ausschalten. Ein bekanntes Gebrauchsmuster beschreibt zu diesem Zweck eine technische Lösung, bei der ein Schalter und der dazugehörige Verbraucher in zwei separierten Stromkreisen betrieben werden (vgl. DE 20 2017 005 523). Ein Schaltsignal, das mit Hilfe eines Sensors in einem ersten Stromkreis detektiert wird, wird in Form eines Schaltkommandos an die Leuchte in einem zweiten Stromkreis weitergeleitet und führt daraufhin innerhalb der Leuchte zu einer entsprechenden Schalthandlung.

Als weiteres Problem kommen miteinander gekoppelte elektrische Verbrauchersysteme, wie beispielsweise in Gruppen betriebene, parallel geschaltete Leuchtensysteme in den Treppenhäusern von Gebäuden hinzu. Sollen in diesen Fällen lediglich einzelne Leuchten zusätzlich mit dauerhaft zu versorgenden Datenverarbeitungsgeräten ausgerüstet werden, sind heute keine praktikablen Lösungen bekannt, die es erlauben, dass die verbleibenden Leuchten der gleichen Gruppe auch weiterhin über einen vorhandenen Lichtschalter ein- und ausgeschaltet werden. In der Regel müssen in solchen Fällen alle Leuchten einer Gruppe gegen neue, automatisch funktionierende und permanent an eine Stromversorgung angeschlossene Leuchten ausgetauscht werden, was sehr kostspielig sein kann. Darüber hinaus konsumiert jedes Leuchten- und Datenverarbeitungssystem, das dauerhaft an eine Stromversorgung angeschlossen ist, auch im Zustand der Betriebsbereitschaft eine geringe Energiemenge, die auf die gesamte Gruppe summiert einen beträchtlichen Wert annehmen kann.

Typische Probleme beim Entwurf und der konstruktiven Realisierung von in einem Gebäude verteilten Datenverarbeitungseinheiten treten somit bei der Umsetzung einer zuverlässigen Versorgung von Einzelkomponenten mit elektrischer Energie auf. Häufig sind bestimmte gebäudetechnische Anlagen, Sensoren oder auch Aktoren an entlegenen, schwer erreichbaren Orten innerhalb eines Gebäudes installiert. Für den Datentransport von Anlagen-, Sensor- oder Aktoren-Daten kommen in der Regel sogenannte Datensammler- und Repeater-Komponenten zum Einsatz, die an unterschiedlichen Orten in den betreffenden Gebäuden montiert werden müssen. Aus Mangel an Alternativen werden diese Komponenten heute in der Regel entweder mit Batterien oder mit eigens zu diesem Zweck installierten Stromkabeln mit elektrischer Energie versorgt. Die Montage dieser Geräte und möglicher Kabelverbindungen ist relativ kostspielig und deren Betrieb verursacht beispielsweise für den Austausch von Batterien oder die Behebung von Vandalismusschäden einen nicht unerheblichen Wartungsaufwand.

Im Ergebnis zeigt sich damit, dass die als bekannt vorausgesetzten, gattungsbildenden Datenverarbeitungsgeräte für Steuerungs- und Automatisierungszwecke in Gebäuden zwar bewährt, technologisch vielfältig und funktionell sind, diese insbesondere jedoch in Hinblick auf zukünftige Anforderungen an einen dezentralen Einsatz immer leistungsfähiger Komponenten, deren preiswerte Montage, deren dauerhafte und sparsame Versorgung mit elektrischer Energie, deren Wartbarkeit sowie Reparaturmöglichkeit verbesserungsbedürftig sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher unter Berücksichtigung der vorhergehenden Erläuterungen, bereits vorhandene elektrische Infrastrukturen, wie beispielsweise Stromkabel und Schalterelemente in den Stromkreisen von Beleuchtungssystemen, so unter Ergänzung neuer Komponenten weiterzuentwickeln, dass ein am Ort des jeweiligen Verbrauchers zu installiertes elektrisches Zusatzgerät mit vergleichsweise geringem Aufwand nachgerüstet und dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt werden kann.

Darüber hinaus können mit der Erfindung insbesondere die mechanischen und elektrischen Voraussetzungen dafür geschaffen werden, dass die Installation eines modernen Gebäudedatenverarbeitungsgerätes im Rahmen einer Digitalisierungsmaßnahme auf Basis bereits vorhandene Kabel-, Beleuchtungs- oder auch Klingelinfrastrukturen möglich wird. Elektrotechnisch geschultes Personal wird in die Lage versetzt, neue informationstechnische Komponenten leicht sowie betriebssicher an vorteilhaften Stellen im Gebäude zu montieren, zu betreiben und zu reparieren.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Sockelmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Erfindungsgemäß und besonders bevorzugt wird die Schaltungsanordnung in einer elektrischen Treppenhausinstallation genutzt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise hat sich herausgestellt, dass es ein idealer Weg ist, Gebäudedatenverarbeitungsgeräte an Orten von geschalteten elektrischen Verbrauchern in Gebäuden zu installieren und diese dort bevorzugt über mindestens zwei miteinander kombinierbaren und zueinander elektrisch kompatiblen Einzelkomponenten, die bereits vorhandenen Stromkreise entscheidend ergänzen, dauerhaft mit elektrischer Energie zu versorgen.

Mit der Erfindung lassen sich ausgehend vom Stand der Technik, d.h. von einem an einem Verbraucher installierten Datenverarbeitungsgerät, das in der Regel nur über das Entfernen des Schalterelementes gemeinsam mit dem Verbraucher unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie wird, durch einfache Ergänzung zweier Zusatzkomponenten problemlos eine funktional getrennte Stromversorgung von Datenverarbeitungsgerät und Verbraucher umsetzen. Während der Verbraucher weiterhin durch den im Stromkreis belassenen Schalter ein- und ausgeschaltet wird und hierbei vernachlässigbare elektrischen Verluste im Zustand der Betriebsbereitschaft anfallen, wird das Datenverarbeitungsgerät unabhängig von der Schalterstellung dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt. Für die weitere Erläuterung weist ein als vorhanden angenommener Stromkreis zunächst eine Spannungsquelle, ein Schalterelement sowie einen oder mehrere Verbraucher, die über einen Schalter temporär ein-/ausgeschaltet werden, auf.

Die neue Schaltungsanordnung zur dauerhaften Stromversorgung eines am Ort des Verbrauchers installierten elektrischen Zusatzgerätes weist eine erste Brückenkomponente auf, die an dem Installationsort des Schalterelementes angebracht wird, diesem parallel geschaltet wird und es periodisch überbrückt, so dass der Stromfluss zyklisch zu- und abgeschaltet wird. Die Brückenkomponente kann im Fall eines Wechselstromkreises beispielsweise in Form einer Diode ausgeführt sein. Die Diode leitet den Stromfluss periodisch für positive Quellspannungen und blockiert ihn für die Dauer negativer Spannungen. Durch die Parallelschaltung von Brückenkomponente und Schalter entsteht ein elektrisches Funktionselement, das zwei Zustände aufweist. Es leitet den Stromfluss entweder kontinuierlich (Schalter geschlossen) oder nur zyklisch (Schalter offen).

In besonders vorteilhafter Weise kann ein neues Schalterelement bereits mit einer Brückenkomponente ausgestattet sein, das die Eigenschaften des oben beschriebenen Funktionselements aufweist und sich somit als einzelnes Bauelement noch leichter in die neue Schaltungsanordnung einfügen lässt.

Die Brückenkomponente kann neben der beschriebenen Diode auch andere elektrische Bauelemente, wie beispielsweise Transistoren, beinhalten, die den Stromfluss nicht von der Stromrichtung abhängig machen, sondern ihn beispielsweise mit Hilfe einer zeitlichen Steuerung für den bestimmten Zeitraum einer gegebenen Periode periodisch freigeben und ihn für den restlichen Zeitraum der Periode blockieren.

Die Schaltungsanordnung weist darüber hinaus eine zweite Trägerkomponente auf, die in der Regel an dem Installationsort des elektrischen Verbrauchers installiert wird. Die Trägerkomponente verfügt ebenfalls über ein elektrisch leitendes Element, das den Stromfluss periodisch leitet, wobei dessen Schaltverhalten invers zu dem der Brückenkomponente ausgestaltet ist. Die Trägerkomponente leitet den Stromfluss in den Zeiträumen, in denen die Brückenkomponente den Stromfluss blockiert, und sie blockiert den Stromfluss in den Zeiträumen, in denen die Brückenkomponente den Stromfluss durchschaltet. Zusätzlich hierzu verfügt die Trägerkomponente noch über ein elektrisches Speicherelement, das im Falle eines Stromflusses eine bestimmte Energiemenge aufnimmt und diese Energiemenge während der Strom Unterbrechung an einen nachgeschalteten Verbraucher abgibt.

Die Trägerkomponente kann im Fall eines Wechselstromkreises beispielsweise mittels einer Diode und einem Kondensator aufgebaut werden. Die Diode wird den Stromfluss für die Dauer positiver Spannungen blockieren und für die Dauer negativer Spannungen durchleiten. Der Kondensator nimmt im Falle des Stromflusses neue Ladung auf und gibt die gespeicherte Ladung bei Strom Unterbrechung an den Verbraucher weiter.

Die Brückenkomponente und die Lastkomponente verfügen somit über komplementäre Eigenschaften, die in ihrer Kombination in dem ergänzten Stromkreis folgendermaßen wirken: a.) Bei geöffnetem Schalter beschränkt die Brückenkomponente den Stromfluss periodisch für eine bestimmte Zeitdauer, in der die Lastkomponente den Stromfluss blockiert. Entgegengesetzt unterbricht die Brückenkomponente den Stromfluss zyklisch in der verbleibenden Zeit der betreffenden Periode, während die Trägerkomponente dann in den leitenden Zustand übergeht. Im Ergebnis ist der Stromfluss durch den Verbraucher in einer Reihenschaltung aus Brückenelement und Trägerelement bei geöffnetem Schalter dauerhaft unterbrochen. b.) Bei geschlossenem Schalter ist der Zustand der Brückenkomponente unerheblich. Die Funktion der Reihenschaltung aus Brückenkomponente und Trägerkomponente wird allein durch den Zustand der Trägerkomponente bestimmt. Diese schließt den Stromkreis für eine begrenzte Dauer innerhalb einer Periode zyklisch und lädt dann auch das integrierte Speicherelement auf, dass seine Ladung bei geschlossenem Stromkreis an den nachgelagerten Verbraucher abgibt. Im Ergebnis erfolgt der Stromfluss durch den Verbraucher in Abhängigkeit von der Kapazität des Speicherelementes und der elektrischen Last des Verbrauchers entweder nur periodisch (geringe Kapazität) oder kontinuierlich (große Kapazität). c.) Über die Brückenkomponente wird ein vor die Trägerkomponente angeordnetes elektrisches Zusatzgerät auch bei geöffnetem Schalter periodisch mit Strom versorgt. Somit kann für den Fall, dass das Zusatzgerät selbst über ein Speicherelement verfügt, das den Stromfluss für die Dauer der Unterbrechung durch das Brückenelement trägt, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung des Zusatzgerätes gewährleistet werden.

Die Brückenkomponente verfügt über eine elektrische Schnittstelle mit mindestens zwei Kontakten, über die es parallel zu einem elektrischen Schaltelement angeschlossen wird. Die Komponente kann in vorteilhafter Weise als Hutschienenmodul ausgestaltet sein, das auf einer DIN-Schiene neben einem Treppenhauslichtautomaten montiert wird und so mit dem Automaten elektrisch verbunden wird, dass sie das Schaltelement des Automaten überbrückt. In einer anderen Ausgestaltungsform kann die Brückenkomponente beispielsweise auch als Unterputzmodul mit in der Installationsdose eines Lichtschalters untergebracht werden und dort das Schaltelement elektrisch überbrücken.

Die Trägerkomponente verfügt über eine elektrische Schnittstelle mit mindestens drei Kontakten. Über diese Kontakte werden einerseits die Stromzuführung und ein mögliches Zusatzgerät und andererseits die Stromabführung in Richtung des Verbrauchers angeschlossen. In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall kann diese Komponente als separates Vorschaltgerät für einen bestehenden Verbraucher oder auch als neuer integraler Bestandteil eines Verbrauchers ausgestaltet sein. Für den Einsatz einer Trägerkomponente in einem Beleuchtungssystem kann die Komponente in vorteilhafter Weise als separates Sockelmodul zwischen einer Wand/Decke und einer Wand-/Deckenleuchte ausgestaltet sein. In dieser Applikation werden einerseits die Stromkabel aus der Wand/Decke und andererseits die Leuchte an dieses Modul angeschlossen.

Das elektrische Zusatzgerät, der Stromkreis einschließlich dem geschalteten elektrischen Verbraucher und/oder das Schaltelement sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich optionalen Bauteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Trägerkomponente stellen in einen Verbraucher oder in ein Zusatzgerät integrierte Trägerkomponenten dar. So kann eine Trägerkomponente beispielsweise zukünftig in eine LED-Lampe integriert werden, die sich dadurch auszeichnet, dass sie in einem Stromkreis vergleichbar einer LED nur in einer bestimmten Stromrichtung funktioniert. Die Gestalt eines solchen Gerätes unterscheidet sich nicht von den heute bekannten Lampenformen. Das Gerät kann auch wie bisher einfach in dafür vorgesehenen Aufnahmevorrichtungen eingeschraubt oder gesteckt werden. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltungsform stellen Zusatzgeräte, wie beispielsweise Datenverarbeitungsgeräte eines Gebäudedatenverarbeitungssystems dar, die am Ort einer Leuchte zwischen Wand/Decke und einer Wand-/Deckenleuchte montiert werden. Das Gehäuse dieser Applikation kann beispielsweise einer flach ausgeführten, runden oder eckigen Sockelvorrichtung entsprechen, die auf der einen Seite mit einer Kontaktstelle zur Befestigung an eine Wand oder Decke mittels Schraub-, Dreh- oder Steckverbindung ausgerüstet ist und auf der anderen Seite über geeignete Aufnahmevorrichtungen zur Montage einer Leuchte verfügt. Letztere können ebenfalls als Schraub-, Dreh- oder Steckverbindung ausgelegt sein. Ein bekanntes Gebrauchsmuster beschreibt hierzu eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, bei der ein Datenverarbeitungsmodul in ein Leuchtensystem integriert ist (vgl. „Datenverarbeitungsmodul eines modularen Leuchtensystems und Leuchtensystem“, Beenic Buildings Intelligence GmbH, DE 20 2021 101 687).

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen:

Fig. 1 Bekannte Ansicht eines gewöhnlichen Stromkreises;

Fig. 2 Stromkreis der Fig. 1 erweitert um Brückenkomponente, Trägerkomponente und Zusatzgerät;

Fig. 3 Funktionsdarstellung der Fig. 2;

Fig. 4 Implementierungsdarstellung der Fig. 3 am Beispiel Wechselstromkreis;

Fig. 5 Bekannte Beschaltung gewöhnlicher Treppenhauslichtautomat;

Fig. 6 Treppenhauslichtautomat aus Fig. 5 erweitert um Brückenkomponente;

Fig. 7 Implementierungsdarstellung Brückenkomponente aus Fig. 6 am Beispiel eines Hutschienenmoduls mit Schaltbild;

Fig. 8 Beispielimplementierung separate Trägerkomponente mit Schaltbild; Fig. 9 Beispielimplementierung integrierte Trägerkomponente in einer LED-Lampe mit Schaltbild

Fig. 10 Implementierungsdarstellung separate Trägerkomponente am Beispiel eines Sockelmoduls für eine Wand-/Deckenleuchte;

Fig. 11 Sockelmodul aus Fig. 10 mit Schaltbild;

Fig. 12 Rückansicht Sockelmodul aus Fig. 10 und Fig. 11 ;

Fig. 13 Implementierungsdarstellung integrierte Trägerkomponente am Beispiel eines in einen Sockel nach Fig. 10 integriertes Gebäudedatenverarbeitungsgerätes;

Fig. 14 Blockschaltbild Gebäudedatenverarbeitungsgerät aus Fig. 13.

Fig. 1 zeigt einen gewöhnlichen Stromkreis 100 bestehend aus Spannungsquelle 101 , Schalterelement 102 und Verbraucher 103.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Stromkreis erweitert um eine Brückenkomponente 105 und eine Trägerkomponente 106 zur getakteten Stromversorgung eines elektrischen Zusatzgerätes 104 und des Verbrauchers 103.

Fig. 3 zeigt eine Funktionsdarstellung der Brückenkomponente 105 und der Trägerkomponente 106 in dem Stromkreis aus Fig. 2. Die Brückenkomponente enthält ein getaktetes Schaltelement 107, das für die Dauer t innerhalb einer Periode T geschlossen wird. Die Trägerkomponente enthält ein getaktetes Schaltelement 108, das für die Dauer T-t innerhalb einer Periode geschlossen wird, sowie ein oder mehrere Speicherelemente 109, die exemplarisch als Kondensator und Induktivität dargestellt sind. Das Zusatzgerät 104 wird bei geschlossenem Schalter 102 kontinuierlich, oder bei geöffnetem Schalter 102 getaktet über das Schaltelement 107, mit der Spannungsquelle 101 verbunden. Der Verbraucher 103 wird nur bei geschlossenem Schalter 102 getaktet über das Schaltelement 108 mit der Spannungsquelle 101 verbunden.

Fig. 4 stellt ein Implementierungsbeispiel der Fig. 3 in einem Wechselstromkreis dar. Das getaktete Schaltelement innerhalb der Brückenkomponente kann in diesem Fall mit einer Diode 111 aufgebaut werden. Das getaktete Schaltelement innerhalb der Trägerkomponente kann in diesem Fall ebenfalls mittels einer Diode 112 umgesetzt werden, wobei diese der Diode 111 entgegengerichtet betrieben wird. Das Speicherelement innerhalb der Trägerkomponente wird in diesem Fall als Kondensator 113 umgesetzt.

Fig. 5 zeigt die bekannte Schaltungsanordnung eines gewöhnlichen Treppenhausautomaten 201 . Der Treppenhausautomat beinhaltet ein Relais oder ein elektronisches Schaltelement, das über die im Treppenhaus installierten Taster 203 aktiviert wird und daraufhin die Treppenhausleuchten 202 für einen vorgegebenen Zeitraum einschaltet.

Fig. 6 zeigt die in Fig. 5 eingeführte Schaltungsanordnung ergänzt um eine Brückenkomponente 204, die parallel zu dem Schaltelement des Treppenhauslichtautomaten 201 angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt ein Implementierungsbeispiel der in Fig. 6 dargestellten Brückenkomponente 204 in Form eines auf eine DIN-Schiene montierbaren Hutschienenmoduls 205. Dieses Hutschienenmodul verfügt über eine oder mehrere Elektrische Schnittstellen 206 mit mindestens zwei Kontakten 206.1 und 206.2. In dem dargestellten Beispiel sind diese beiden Kontakte über eine Diode 111 miteinander verbunden.

Fig. 8 zeigt ein Implementierungsbeispiel einer in Fig. 4 eingeführten Trägerkomponente in Form einer kompakten Vorschaltgerätes mit mindestens einer elektrischen Schnittstelle, die über insgesamt mindestens drei, im konkreten Fall vier Kontakte verfügt. Innerhalb dieses Gerätes befinden sich eine Diode 112, die zwischen die zwei Kontakte 302.1 und 302.3 geschaltet ist, sowie einen Kondensator 113, der mit den Kontakten 302.3 und 302.2/ 302.4 verbunden ist. Entsprechend dem Stromkreis aus Fig. 4 kommt das dargestellte Gerät in der Regel als Vor- schaltgerät eines elektrischen Verbrauchers 103 zum Einsatz, der nur bei geschlossenem Schalter 102 aktiviert werden soll.

Fig. 9 zeigt eine LED-Lampe 401 , in der die in Fig. 4 eingeführte Trägerkomponente, bestehend aus der Diode 112 und dem Kondensator 113 integriert ist. Die Lampe verfügt darüber hinaus über einen Dreh- oder Steckverschluss mit einer elektrischen Schnittstelle 402 mit zwei elektrischen Kontakten sowie über einen DC/DC-Wandler 403 und ein LED-Array 404. Entgegen einer gewöhnlichen LED- Lampe, die in der Regel mit einem Brückengleichrichter ausgerüstet ist, verfügt die dargestellte LED-Lampe lediglich über eine einzelne Gleichrichterdiode 112. Im Ergebnis kann diese LED-Lampe nur dann eingeschaltet werden, wenn die Quellspannung die richtige Polarität aufweist. Diese Eigenschaft, die für eine gewöhnliche LED-Lampe eigentlich einen Nachteil darstellt, stellt für die Schaltungsanordnung der Erfindung einen entscheidenden Vorteil dar. Eine bereits vorhandene Leuchte, die bereits in einem vorhandenen Stromkreis als Verbraucher installiert ist, kann mit der neuen LED-Lampe 401 sehr einfach nachrüstet werden, um beispielsweise in der Leuchtengruppe einer Treppenhausbeleuchtung, die an einzelnen Stellen mit neuen Datenverarbeitungsgeräten ausgerüstet wird, erfindungsgemäß zu funktionieren.

Fig. 10 zeigt die perspektivische Darstellung eines Implementierungsbeispiel der in Fig. 2 eingeführten Trägerkomponente in Form eines Sockelmoduls 504 zur Montage einer Decken- oder Wandleuchte. Im vorgestellten Fall wird das Sockelmodul auf eine Wand-/Deckenhalterung 502 aufgesteckt, die an einer Wand/De- cke 501 montiert ist. Die Halterung verfügt über eine elektrische Schnittstelle 503, die über mindestens zwei elektrische Kontakte verfügt, an denen die Stromversorgungsleitungen der Leuchte angeschlossen werden. Das Sockelmodul verfügt über einen Gehäusedeckel 506, der auch zur Befestigung einer handelsüblichen Wand-/Deckenleuchte dient, die in dem vorgestellten Fall mittels Schraubverbindung an diesem Deckel montiert werden kann. Die elektrischen Schnittstellen des Sockelmoduls sind in Fig. 11 dargestellt.

Fig. 11 zeigt die beiden elektrischen Schnittstellen des als Trägerkomponente eingesetzten Sockelmoduls sowie ein Schaltbild. Das Modul enthält eingangsseitig eine elektrische Schnittstelle 507, die in dem vorgestellten Fall kompatibel zu der Schnittstelle 503 der Halterung in Fig. 10 ausgelegt ist und über mindestens zwei elektrische Kontakte 507.1 und 507.2 verfügt. Darüber hinaus enthält das Modul ausgangsseitig eine elektrische Schnittstelle 505, die ebenfalls über zwei Kontakte 505.1 und 505.2 verfügt und in dem vorgestellten Fall über zwei Kabelverbindungen ausgeführt ist.

Fig. 12 zeigt eine Rückansicht des Sockelmoduls 504 aus Fig. 10 und Fig. 11 . In dieser Ansicht sind die zwei Kontaktstifte 507 erkennbar, die kompatibel zu der elektrischen Schnittstelle der Wand-/Deckenhalterung 503 in Fig. 10 ausgelegt sind. Fig. 13 zeigt die Innenansicht eines Sockelmoduls 504 mit integrierter Trägerkomponente 604, das zusätzlich auch mit den Funktionselementen eines Gebäudedatenverarbeitungsgerätes als Zusatzgerät 104 (vgl. Fig. 4) ausgerüstet ist, bei geöffnetem Deckel. Auf einer gemeinsamen Leiterplatte 601 befinden sich zum einen die Trägerkomponente mit der Diode 112 und dem Kondensator 113 sowie der elektrischen Schnittstelle 507 zur Kontaktierung der Stromversorgung und der elektrischen Schnittstelle 605 zur Kontaktierung eines angeschlossenen Verbrauchers. Zum anderen befinden sich auf der Leiterplatte ein AC/DC-Wandler als elektrische Stromversorgung für den Schaltungsteil der Datenverarbeitungseinheit 606. Dieser AC/DC-Wandler verfügt in der Regel über einen Brückengleichrichter 602 und einen daran angeschlossener Kondensator 603. Der Schaltungsteil der Datenverarbeitungseinheit verfügt in der Regel über einen oder mehrere DC/DC- Wandler 607, ein Steuergerät mit Mikroprozessor 608 sowie über daran angeschlossene Ein-/Ausgabeelemente 609.

Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild der für die Stromversorgung des Gebäudedatenverarbeitungsgerätes sowie eines daran angeschlossenen Verbrauchers relevanten Schaltungsteile. Über die zwei elektrischen Kontakte 507.1 und 507.1 der Stromversorgungsschnittstelle 507 werden sowohl das Datenverarbeitungsgerät als auch ein nachgeschalteter elektrischer Verbraucher, der über die beiden elektrischen Kontakte 605.1 und 605.2 angeschlossen wird, mit Energie versorgt. Die integrierte Trägerkomponente 604 übernimmt hierbei die getaktete Stromversorgung des Verbrauchers. Die Datenverarbeitungseinheit 606, bestehend aus DC/DC-Stromversorgungsblock 607, Mikroprozessor 608 und Ein-/Ausgabeele- menten 609, wird über die Gleichrichterbrücke 602 und den Kondensator 603 direkt mit der Stromversorgungsschnittstelle verbunden.

Bezugszeichen

100 gewöhnlicher Stromkreis

101 Spannungsquelle

102 Schaltelement

103 Verbraucher (Beispiel: Leuchte)

104 elektrisches Zusatzgerät

105 Brückenkomponente

106 T rägerkom ponente

107 periodisch schließender Schalter innerhalb der Brückenkomponente

(Einschaltdauer t; t < T: Periodendauer)

108 periodisch schließender Schalter innerhalb der Trägerkomponente

(Einschaltdauer T-t)

109 elektrisches Speicherelement (Beispiele: Kondensator, Induktivität)

110 Wechselspannungsquelle

111 Diode innerhalb der Brückenkomponente

112 Diode innerhalb der Trägerkomponente

113 Kondensator innerhalb der Trägerkomponente

201 Treppenhauslichtautomat

202 Treppenhausleuchte(n)

203 Lichttaster im Treppenhaus

204 Brückenkomponente in der Anwendung Treppenhauslicht

205 Brückenkomponente als Hutschienenmodul

206 elektrische Schnittstelle der Brückenkomponente Hutschienenmodul

301 Trägerkomponente in Modulform

302 elektrische Schnittstelle der Trägerkomponente Modulform

401 LED-Lampe (Beispiel: E27-Sockel)

402 elektrische Schnittstelle LED-Lampe

403 DC/DC-Wandlerblock innerhalb LED-Lampe

404 LED-Array innerhalb LED-Lampe

501 Wand oder Decke

502 Wand- oder Deckenhalterung

503 elektrische Schnittstelle innerhalb der Wand-/Deckenhalterung

504 Sockelmodul für Leuchtenmontage

505 elektrische Schnittstelle zum Anschluss einer Leuchte

506 Sockeldeckel zur Leuchtenmotage

507 elektrische Schnittstelle innerhalb des Sockelmoduls (Stromversorgung)

601 Leiterplatte 602 Brückengleichrichter

603 Kondensator innerhalb der Stromversorgung Datenverarbeitungsgerät

604 Trägerkomponente innerhalb eines Datenverarbeitungsgerät

605 elektrische Schnittstelle zum Anschluss einer Leuchte 606 Schaltungssteil Datenverarbeitungseinheit

607 DC/DC-Wandler innerhalb der Datenverarbeitungseinheit

608 Mikroprozessor innerhalb des Datenverarbeitungseinheit

609 Ein-/Ausgabeelemente innerhalb des Datenverarbeitungseinheit

Claims

Ansprüche Schaltungsanordnung zur getakteten Stromversorgung eines elektrischen Zusatzgerätes (104) am Ort eines geschalteten elektrischen Verbrauchers (103), der sich in einem Stromkreis (100) befindet, in dem ein Schaltelement (102) den Betriebszustand des Verbrauchers verlustarm schaltet, während das Zusatzgerät dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung mindestens eine Brückenkomponente (105) aufweist, die in Parallelschaltung zum Schaltelement (102) angeordnet ist und dass die Schaltungsanordnung mindestens eine Trägerkomponente (106) aufweist, die dem Verbraucher (103) vorgeschaltet ist, so dass dieser Verbraucher (103) in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Schaltelements (102) mit Strom versorgt ist und dass die Schaltungsanordnung mindestens ein Zusatzgerät (104) aufweist, insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät, das zwischen Brückenkomponente

(105) und Trägerkomponente (106) angeordnet ist und welches unabhängig von der Schalterstellung des Schaltelements (102) unterbrechungsfrei mit Strom versorgt wird, wobei die Brückenkomponente mindestens ein zyklisch leitendes Schaltelement (107) aufweist und die Trägerkomponente (106) mindestens ein antizyklisch leitendes Schaltelement (108) sowie ein Speicherelement (109) aufweist. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenkomponente (105) eine Diode (111 ) und die Trägerkomponente

(106) eine Diode (112) und einen Kondensator (113) aufweisen, wobei die Durchlassrichtungen der beiden Dioden in der Schaltungsanordnung entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und dass der Kondensator in der Schaltungsanordnung ausgebildet ist elektrische Ladung für den Zeitraum aufzunehmen, in dem die Diode (112) der Trägerkomponente (106) den Stromfluss leitet und diese Ladung an einen nachgeschalteten Verbraucher (103) abzugeben, wenn die Diode (112) der Trägerkomponente (106) den Stromfluss unterbricht. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenkomponente (105) Teil eines Stromkreises einer Treppenhauslichtinstallation in einem Gebäude ist und dort das Schaltelement eines Treppenhauslichtautomaten (201 ) überbrückt. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkomponente (106) Teil eines Stromkreises einer Treppenhauslichtinstallation in einem Gebäude ist, welcher zudem Treppenausleuchten (202) aufweist, wobei die Trägerkomponente (106) als Vor- schaltgerät (301 , 504) vor den Treppenhausleuchten (202) ausgebildet ist, so dass diese auch nach dem Einbau einer Brückenkomponente (105) über einen Treppenhausautomaten (201 ) schaltbar sind. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenkomponente als Hutschienenmodul (205) ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass diese standardisierte DIN-Schiene eines Elektroverteilers montierbar ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenkomponente in ein Schaltelement integriert ist, vorzugsweise derart, dass am Ort des Schaltelements nur ein einzelnes Gerät installiert wird. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkomponente (106) in eine LED-Lampe (401 ) integriert ist, vorzugsweise derart, dass eine so umgerüstete Lampe in Abhängigkeit von der Polarität ihrer Versorgungsspannung einstellbar ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkomponente (106) als Teil eines Sockelmoduls (504) einer Leuchte, insbesondere einer Wand-/Deckenleuchte, ausgebildet ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzgerät (104) als Gebäudedatenverarbeitungsgerät ausgebildet ist. Sockelmodul mit der Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sockelmodul über zwei mechanische Schnittstellen verfügt, so dass es zwischen einer Wand- oder Decke (501 ) und einer Wand-/Deckenleuchte anordnenbar ist. Sockelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es über mindestens eine elektrische Stromversorgungsschnittstelle (507), über die der Schaltungsanordnung elektrische Energie zugeführt wird, verfügt und mindestens eine elektrische Schnittstelle (505), über die eine nachgeschaltete Leuchte elektrisch verbunden wird, aufweist. Elektrische Treppenhausinstallation, insbesondere Treppenhausbeleuchtungsanlage, Gebäudeschließanlage und/oder Gebäudesignalanlage, mit einem Stromkreis und mit einer Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehen- den Ansprüche.