DE19506054C1 - Elektronischer Fernschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fernschalter mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Bei derartigen Einrichtungen ist eine Steuerschaltung erforderlich, die einerseits mittels eines zentralen Steuerbefehls das Ein- und Abschalten des ganzen Beleuchtungssystems ermöglicht und die andererseits auch nach einer solchen Maßnahme eine individuelle Bedienung des Beleuchtungssystems gewährleistet, so daß das Personal von sich jederzeit gezielt die gewünschte Beleuchtungseinheit ein- oder abschalten kann.

So wird in der DE 30 12 840 A1 eine Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem vorgestellt, bei dem ein modifizierter mechanischer Stromstoßschalter mit einer entsprechenden Schalteinrichtung Anwendung findet, bei der die zentrale Ein- und Abschaltung eines Beleuchtungssystems durch einen Zentraleintaster bzw. Zentralaustaster erfolgt, der bei Betätigung einen Impuls über einen Wechselkontakt mit einer angeschalteten Diode auf die Wicklung eines der Stromstoßschalter abgibt, während die Ein- und Abschaltung bestimmter Beleuchtungsteileinheiten durch Betätigung einer der dezentral angeordneten Taster erfolgt.

Durch Betätigung des Zentralein- oder Austasters wird ein Impuls über den jeweiligen Wechsel-Kontakt des Stromstoßschalters gegeben, wodurch sich die entsprechende Wicklung abschaltet. Dadurch entsteht im Magnetkreis eine hohe Selbstinduktionsspannung und somit eine hohe Remanenz, was zu Fehlschaltungen und Ankerkleben führen kann, was wiederum durch die parallele Schaltung einer Diode zur Wicklung verhindert werden soll.

Aus dem Stand der Technik ist eine weitere Steuerschaltung für elektrische Verbraucher bekannt. So wird in der EP 0 040 339 B1 eine zentral gesteuerte Beleuchtungsanlage mit einer Vielzahl individuell schaltbarer Lichtquellen, zentralen Schaltelementen und individuellen Lichtschaltern beschrieben.

Die Beleuchtungsanlage umfaßt einen zentralen Steuerschalter mit einem Unterbrechungskontakt, mit dem sich der unter Dauerspannung stehende elektrische Steuerstromkreis unterbrechen läßt. Ein erster individueller Lichtschalter läßt sich unabhängig von dem zentralen Steuerschalter durch einen Schalthebel mittels eines Elektromagneten betätigen. Wenn der zentrale Steuerschalter kurzzeitig geöffnet ist, verursacht die Unterbrechung des Magnetfeldes des Elektromagneten ein individuelles Öffnen des Lichtschalters, indem der Hebel unter Einwirkung der Gravitationskraft in Abschaltstellung fällt.

Für den Fall, daß der zentrale Steuerschalter wieder geschlossen ist, bleibt der in Normal­ stellung offene Schaltkontakt erhalten, so daß der individuelle Lichtschalter nicht wieder schließt, vorausgesetzt, der Schalthebel befindet sich in geschlossener Kontaktstellung.

Andererseits kann der individuelle Schalter selbst bei geschlossenem zentralen Steuerschalter geöffnet werden, indem Schalthebel vom Elektromagneten entfernt wird.

Ein weiterer individueller Lichtschalter arbeitet ähnlich wie der erste, er benutzt jedoch einen außerhalb des individuellen Lichtschalters angeordneten Schalthebel und ein in Normalstellung geschlossenes Schaltelement, das in Reihe mit einem Elektromagneten liegt. Diese Beleuchtungsanlage arbeitet mit Dauerspannung im Steuerstromkreis, wobei die zur Schaltung der Leuchten bzw. Leuchtengruppen vor Ort notwendige Magnetspule in Reihe mit den Leuchten liegt.

Die Beleuchtungsanlage läßt nach zentraler Abschaltung eine Wiedereinschaltung von Leuchten bzw. Leuchtengruppen mittels individueller Lichtschalter nicht zu. Darüber hinaus ist bei einer Störung der zentralen Steuerung der Beleuchtungsanlage das Einschalten einer Leuchte über einen individuellen Lichtschalter nicht möglich.

Aus der DE 40 02 597 A1 ist eine Schalteinrichtung zur Betätigung einer elektrischen Be­ leuchtung, insbesondere eines Treppenhauses, bekannt, bei der die Ansteuerung über einen Mikroprozessor realisiert wird.

Es wird weiter ausgeführt, daß anstelle des Mikroprozessors auch andere komplexe Logiken verwendet werden können.

Die in dieser Lösung beschriebene Schalteinrichtung bezieht sich unmittelbar auf die Ansteuerung eines Verbrauchers bzw. einer Verbrauchergruppe.

Eine Umschaltung zwischen einzelnen Verbrauchern bzw. zwischen einzelnen Verbrauchergruppen ist nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fernschalter mit einer elektronischen Steuerschaltung für elektrische Verbraucher zu entwickeln, mit dem eine Ein/Aus-bzw. Umschaltung von Ver­ brauchern von einer zentralen Einrichtung aus möglich ist, wobei der Fernschalter mit Steuer­ schaltung mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand herstellbar sein soll und wobei die Energieversorgung der Steuerschaltung nur zeitweilig anliegen soll, wobei die Steuerschaltung trotzdem alle Funktionen erfüllt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Es wurde ein elektronischer Fernschalter geschaffen, der unmittelbar in der Nähe der Verbraucher geschaltet bzw. zwischen Schalter und Verbraucher geschaltet wird und wahlweise sichert, daß durch Betätigung des Schaltorganes ein oder mehrere Verbraucher ein- oder ausgeschaltet bzw. zu- oder umgeschaltet werden können.

Hier liegt der große Vorteil der Erfindung, da auch bei Nichtvorhandensein einer Serienschaltung, an jeder Elektroinstallation ein wahlweise Ein-, Aus- und Zuschalten bzw. Ein-, Aus- und Umschalten von Verbrauchern, je nach Einbindung des elektronischen Fernschalters im Stromkreis, möglich ist, wobei die vorhandene Installationsschaltung beliebig ausgeführt sein kann, beispielsweise als Aus-, Wechsel-, Kreuz-, Serienschaltung usw. Auch bei Neuanlagen ist verständlicherweise der Einbau der neuen Lösung gegeben welche derart arbeitet, daß beim ersten Schaltvorgang ein erster Verbraucher geschaltet wird, während ein zweiter Verbraucher oder Verbrauchergruppe durch Öffnen und kurz darauf wieder durch ein Schließen des Schalters, diese Verbraucher/Verbrauchergruppen mit Spannung versorgt werden.

Die Versorgung des zweiten Verbrauchers mit der erfonderlichen elektrischen Spannung erfolgt über ein integriertes Relais, welches über bestimmte Bauelemente angesteuert wird, während der elektrische Fernschalter seine Energie unmittelbar aus dem Verbraucherstrom­ kreis erhält, so daß auf eine separate Energieversorgung verzichtet werden kann.

Es gehört auch zur Erfindung, daß während der Spannungsunterbrechung, durch den geöffneten Schalter, über eine bestimmte eingestellte Zeit die interne Spannung des neuen Systems stabil genug ist, um die vorhandenen Baugruppen weiterhin mit Strom zu versorgen, was über einen vorgesehenen Kondensator realisiert wird.

Die Erfindung soll mit folgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die Anordnung des elektronischen Fernschalters innerhalb eines Stromkreises mit zwei Verbrauchern,

Fig. 2 das Blockschaltbild des elektronischen Fernschalters,

Fig. 3 das Schaltverhalten des elektronischen Fernschalters,

Fig. 4 eine weitere Anordnung des elektronischen Fernschalters innerhalb eines Stromkreises.

Die Fig. 1 gibt in schematischer Darstellung die Zuordnung bzw. die Zwischenschaltung des elektronischen Fernschalters 1 zwischen dem Schaltelement 2 und den Verbrauchern 3, 4 auch als Verbrauchergruppe zu bezeichnen, wieder, welcher zur Ansteuerung eines zweiten oder weiteren Verbrauchers dient.

Aus der Fig. 1 ergibt sich weiter, daß die einzelnen Verbrauchern 3, 4 als je eine Verbrauchergruppe, dabei als mehrere Beleuchtungseinrichtungen ausgeführt oder beispielsweise auch mehrere elektrische Geräte darstellend, ausgeführt sein können.

Die Fig. 4 verdeutlicht eine weitere Möglichkeit des Einbaus bzw. der Zwischenschaltung des elektronischen Fernschalters 1 in einem Stromkreis. In der dargestellten Schaltung wird der Verbraucher 3 ständig mit Strom versorgt, während bei einem weiteren Betätigen des Schalters 2, somit einen zweiten Impuls gebend, die Verbraucher 3 und 4 mit Strom versorgt werden.

Die Fig. 1 und 4 geben also in schematischer Darstellung die Zuordnung bzw. die Zwischenschaltung des elektronischen Fernschalters 1 zwischen dem Schaltelement 2 und den Verbrauchern 3, 4 wieder, welche zur Ansteuerung eines zweiten oder weiteren Verbrauchers dienen, wobei die Fig. 1 das Zuschalten der Verbraucher 3, 4 darstellt.

Der Aufbau des elektronischen Fernschalters 1 und das Blockschaltbild des Fernschalters 1 ist in der Fig. 2 dargestellt.

Dabei ist der elektronische Fernschalter 1 als ein kompaktes Bauteil ausgeführt und besteht aus einer Stromversorgung 5, einem Impulsumformer 6 und einer Relaisansteuerung 7, wobei weiterhin eine Baugruppe, bestehend aus einem Kondensator 8, einer Rücksetzschaltung 9, einem ODER-Glied 10, einem Zeitüberwachungsschalter 11 und einem flankengetriggerten D-Flipflop 12, vorgesehen ist.

Das Schaltelement 2 ist direkt mit dem Verbraucher 3 und der Stromversorgung 5 sowie über die Spannungszuführung 13 mit den Verbrauchern 3, 4 verbunden.

Die Stromversorgung 5 ist ausgangsseitig mit dem Impulsformer 6, sowie mit der Relaisansteuerung 7 und dem flankengetriggerten D-Flipflop 12 verbunden, wobei der Kondensator 8 dem Ausgang der Stromversorgung 5 parallel geschaltet ist. An die Stromversorgung 5 ist auch noch das D-Flipflop 12, die Rücksetzschaltung 9, daß ODER-Glied 10 und die Zeitüberwachungsschaltung 11 angeschlossen.

Der Impulsformer 6 ist ausgangsseitig mit der Zeitüberwachungsschaltung 11 sowie mit dem D-Flipflop 12 verbunden, wobei die Zeitüberwachungsschaltung 11 auf einen Eingang des ODER-Gliedes 10 führt, dessen Ausgang mit dem Takteingang des D-Flipflop 12 verbunden ist, wobei das D-Flipflop 12 mit der Relaisansteuerung 7 verschaltet ist. Mit 14 ist die Verbrauchergruppe, hier aus den Verbrauchern 3, 4 bestehend, bezeichnet. Die Rücksetzschaltung 9 wirkt auf den anderen Eingang des ODER-Gliedes 10.

Zum funktionellen Ablauf:
Durch Betätigung des Schaltelements 2, ein ganz normaler Schalter, wird der Stromkreis geschlossen und der Verbraucher 3, oder auch die Verbrauchergruppe 14, erhält Spannung.

Soll der Verbraucher 4 Spannung erhalten, so wird der Schalter 2 wieder geöffnet und kurz darauf wieder geschlossen.

Über die Baugruppe 5, 6, 8, 9, 10, 12 wird das Relais 7 angesteuert. Damit erhält Verbraucher 4 Spannung.

Die Stromversorgung 5 versorgt die Baugruppe 6, 8, 9, 10, 11, 12 mit einer internen Spannung und die Baugruppe 7 mit einer weiterem Spannung. Der Fernschalter 1 erhält seine Energie aus dem Verbraucherstromkreis 13. Diese Spannung darf nicht in weiten Grenzen veränderbar sein (keine gedimmte Spannung o. ä.).

Wird der Schalter 2 erstmalig geschlossen, so wird der Kondensator 8 aufgeladen und in der Rücksetzschaltung 9 ein Rücksetzsignal erzeugt, das dem ODER-Glied 12 zugeführt wird.

Über das ODER-Glied 10 wird ein flankengetriggertes D-Flipflop 12 in den Grundzustand versetzt. Damit ist das Relais 7 nicht betätigt und der Verbraucher 3 ist eingeschaltet. Wird der Schalter 2 wieder geöffnet, so erhält der Verbraucher 3 keine Spannung mehr. Da der Kondensator 8 aufgeladen ist, werden die Baugruppen 11, 9, 10 und 12 noch weiter mit Spannung versorgt und können weiter arbeiten.

Aus Energiegründen wird die Baugruppe 7 nicht mehr mit Spannung versorgt. Aus diesem Grund hat das Relais 7 eine separate Verbindung zur Stromversorgung 5, die nur dann Strom führt, wenn auch der Schalter 2 geschlossen ist.

Mit Öffnen des Schalters 2 wird vom Impulsformer 6 ein Impuls erzeugt, der in einer Zeitüberwachungsschaltung 11 eine Überwachungszeit startet. Wird der Schalter 2 nun wieder geschlossen, so wird vom Impulsformer 6 eine Einschaltflanke erzeugt.

Ist die eingestellte Zeit noch nicht abgelaufen, so wird die Einschaltungsflanke zum flankengetriggerten D-Flipflop 12 weitergeleitet. Dadurch wird das Relais 7 abgesteuert und der Verbraucher 4 wird eingeschaltet. Die Zeit in der Zeitüberwachung 11 wird abgebrochen.

Sollte die Zeit beim Erzeugen der Einschaltflanke schon abgelaufen sein, so wird das flankengetriggerte D-Flipflop 12, über das ODER-Glied 10, in den Grundzustand versetzt. Damit würde das Relais 7 nicht schalten und Verbraucher 3 wird mit Spannung versorgt. Sowohl die Rücksetzschaltung 9, als auch eine abgelaufene Überwachungszeit 11 verhindert eine Zustandsänderung des flankengetriggerten D-Flipflop 12 durch eine Einschaltflanke.

Wird der Schalter 2 mehrmals alternierend ein- und ausgeschaltet und die Zeitüberwachung 11 läuft während der Ausphase nicht vollständig ab, so würde bei jedem zweiten Einschaltimpuls das Relais 7 anziehen. Eine Fehlbetätigung des Schalters 2 durch den Bediener kann so von ihm leicht korrigiert werden.

Der Kondensator 8 ist so dimensioniert, daß während der Spannungsunterbrechung, durch den geöffneten Schalter 2, für die eingestellte Zeit 11, die interne Spannung stabil genug ist, um die Baugruppen 9, 10, 11, 12 weiter mit Strom zu versorgen.

Der hier mit 3 bezeichnete Verbraucher sollte immer der sein, der am häufigsten benötigt wird. Der mit 4 bezeichnete Verbraucher sollte der sein, der bei Bedarf wahlweise dazu oder abgeschaltet wird (Fig. 4).

Im vierten Fall IV ist dargestellt, wenn der Schalter 2 alternierend ein- und ausgeschaltet wird, ohne daß die Überwachungszeit vollständig abläuft. Bei jeder 2. Einschaltphase ist das Relais 7 angezogen und damit Verbraucher 4 eingeschaltet.

Es sei noch darauf hingewiesen, es wird Bezug genommen auf die Fig. 2, daß hier nur das Umschalten dargestellt ist. Wenn das System als Zuschaltung auszubilden ist, müssen die Verbraucher 3, 4, wie in der Fig. 4 dargestellt, geschaltet sein, wobei der Verbraucher 3 dann direkt mit dem Schalter 2 verbunden ist.

Claims (1)

1. Fernschalter für die zentrale Ein- und Abschaltung von Verbrauchern (3, 4) in Elektroinstallationsanlagen, vorzugsweise in bereits bestehenden Anlagen, welche in unmittelbarer Nähe der Verbraucher (3, 4) vorgesehen ist, wobei der Fernschalter (1) als ein kompaktes Bauelement ausgeführt und zwischen einem Schaltelement (2) und einem oder mehreren Verbrauchern (3, 4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   • - der Fernschalter (1) aus einer Stromversorgung (5), einem Impulsformer (6) und einer Relaissteuerung (7), einem Kondensator (8), einer Rücksetzschaltung (9), einem ODER-Glied (10) sowie einem flankengetriggerten D-Flipflop (12) und einer Zeitüberwachungsschaltung (11) besteht,
   • - die Stromversorgung (5) ausgangsseitig einmal direkt mit der Relaissteuerung (7) verbunden ist und diese nur dann versorgt, wenn das Schaltelement (2) geschlossen ist und zum anderen mit der Rücksetzschaltung (9), dem ODER-Glied (10), der Zeitüberwachungsschaltung (11), sowie dem flankengetriggerten D-Flipflop (12) verbunden ist, wobei hier ausgangsseitig der Kondensator (8) parallel geschaltet ist, und die Rücksetzschaltung (9) auf einen Eingang des ODER-Gliedes (10) wirkt,
   • - die Stromversorgung (5) weiterhin über einen Impulsformer (6) über die Zeitüberwachungsschaltung (11) mit dem anderen Eingang des ODER-Glieds (10) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem D-Eingang des flankengetriggerten D-Flipflops (12) verbunden ist,
   • - der Impulsformer (6) mit dem Takteingang des D-Flipflops (12) verbunden ist und
   • - das flankengetriggerte D-Flipflop (12) mit seinem Ausgang auf die Relaissteuerung (7) wirkt.