DE19650695C1 - Netzgerät für eine elektrische Türanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Netzgerät für eine elektrische Türanlage, mit einem Trans­ formator, mit einem sekundärseitig vorgesehenen Gleichspannungszweig und mit ei­ nem sekundärseitig vorgesehenen Wechselspannungszweig, wobei der Gleichspan­ nungszweig und der Wechselspannungszweig gemeinsam an eine Sekundärwick­ lung des Transformators angeschlossen sind (DE-OS 14 87 833).

Elektrische Türanlagen, die zumeist eine Türöffnereinrichtung und eine Türsprechein­ richtung umfassen, sind seit langem bekannt (vgl. die o.g. DE-OS 14 87 833 ). Sie werden üblicherweise nicht mit der Netzwechselspannung von 220 V betrieben, sondern von einem Netzgerät aus versorgt, das ausgangsseitig sowohl eine Gleichspannung relativ geringer Größe als auch eine Wechselspannung relativ gerin­ ger Größe bereitstellt. Üblich sind Gleichspannungen und Wechselspannungen im Bereich bis ca. 24 V. Bei den bekannten elektrischen Türanlagen dient die Gleich­ spannung als Trägerspannung für den Sprechverkehr, während die Wechselspan­ nung zur Versorgung der elektrischen Verbraucher, wie etwa Klingeltasten, Türöffner und Tonsignalgeber dient.

Es sind unterschiedliche Lösungen für ein Netzgerät zum Einsatz in elektrischen Tür­ anlagen im Stand der Technik bekannt. Die bekannten Netzgeräte für elektrische Türanlagen unterscheiden sich im wesentlichen in ihrem Aufbau durch die Verwen­ dung von Transformatoren mit einer oder zwei Sekundärspulen, durch die Verwen­ dung eines gemeinsamen oder zweier separater Nulleiter, durch die Verwendung ei­ nes Einweg- oder Brückengleichrichters und durch die Versorgung der elektrischen Verbraucher, wie etwa der Klingeltasten, der Türöffner oder der Tonsignalgeber, durch Gleich- oder Wechselspannung. Dabei sind die bei der Ausgestaltung eines Netzgerätes für eine elektrische Türanlage bestehenden maßgeblichen Probleme stets ähnlich. Zunächst soll ein solches Netzgerät selbstverständlich einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein. Darüber hinaus soll es dieses Netzgerät auch er­ lauben, die elektrische Türanlage mit einer Leitung mit möglichst wenig Adern zu be­ treiben, da zusätzliche Adern immer den Installationsaufwand vergrößern. Weiter ist grundsätzlich zu vermeiden, daß die elektrischen Verbraucher mit Gleichspannung versorgt werden, da diese Gleichspannung etwa bei den Klingeltasten zu einem er­ höhten Verschleiß durch Korrosion und bei den Türöffnern und Tonsignalgebern zu höheren Anforderungen bei der technischen Ausführung führt, etwa durch notwen­ dige Funkentstörmittel und abbrandsichere Unterbrecherkontakte.

Diese Anforderungen an ein Netzgerät für eine elektrische Türanlage sind bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Netzgerät dadurch gelöst, daß der Transforma­ tor nur eine Sekundärwicklung und einen gemeinsamen ausgangsseitigen Nulleiter für die Gleichspannung und für die Wechselspannung aufweist (vgl. die DE 43 40 497 C2). Bei einem derartigen Netzgerät ist der Transformator, da er nur eine Sekundärwicklung aufweist, besonders preisgünstig. Auch erfordert eine solches Netzgerät für eine elektrische Türanlage nur die Belegung von drei Adern. Gleichzei­ tig ist jedoch gewährleistet, daß die elektrischen Verbraucher vorteilhafterweise mit Wechselspannung versorgt sind. Auch im übrigen stellt sich das bekannte Netzgerät als wenig aufwendig dar.

Die Verwendung dieses bekannten Netzgerätes bringt jedoch ein ganz erhebliches Problem mit sich. Durch den für den Gleichspannungszweig notwendigen Gleichrich­ ter und einen in der Regel ebenfalls vorgesehenen Spannungsregler erfährt die Se­ kundärwicklung eine nichtlineare Belastung, das heißt, die Belastung variiert, zum Beispiel aufgrund der nicht vernachlässigbaren Durchlaßspannung einer als Gleich­ richter vorgesehenen Diode, abhängig von der an der Sekundärwicklung des Trans­ formators vorliegenden Spannung. Eine solche nichtlineare Last führt dazu, daß die ansonsten sekundärseitig anliegende sinusförmige Wechselspannung deutliche, zum Teil scharfkantige Verzerrungen erfährt. Derartige Verzerrungen führen in dem Fou­ rierspektrum der sekundärseitig anliegenden Wechselspannung zu erheblichen Fre­ quenzkomponenten bei hochfrequenten Oberwellen der Grundfrequenz. Diese hoch­ frequenten Oberwellen sorgen nun in Verbindung mit der Tatsache, daß die zur Ver­ drahtung von elektrischen Türanlagen verwandten Leitungen bzw. die einzelnen Adern der Leitungen grundsätzlich nicht abgeschirmt sind - die Verwendung von abgeschirmten Leitungen wird aus Kostengründen und aus Gründen der Lagerhal­ tung in der Regel abgelehnt -, für eine zum Teil erhebliche Beeinträchtigung der Sprechverbindung. Zwar sind die parasitären Kapazitäten zwischen den einzelnen Adern gering, so daß das Anliegen einer ungestörten 50 Hz Wechselspannung auf die Sprechverbindung keinen Einfluß hat, jedoch führen die hohen Frequenzen der durch die Verzerrungen entstehenden Oberwellen zu einer für diese Frequenzen er­ höhten Einkopplung, da bekanntlich die kapazitive Reaktanz mit dem Kehrwert der Frequenz sinkt. Im Ergebnis finden sich also in dem der Sprechverbindung dienenden Gleichspannungszweig erhebliche Anteile der durch die Verzerrung der Sinusform des an der Sekundärseite des Transformators anliegenden Wechselspannung im Fre­ quenzspektrum dieser Wechselspannung entstehenden Oberwellen wieder und stö­ ren die Sprechverbindung je nach Installation bis hin zur Unverständlichkeit.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das bekannte Netzgerät für eine elektrische Türanlage derart auszugestalten und weiterzubilden, daß auch bei Ver­ wendung einfacher Leitungen mit nicht abgeschirmten Adern eine einwandfreie Sprechverbindung gewährleistet ist.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Wechselspannungszweig des Netzgerätes ein Tiefpaßfilter und eine Über­ brückungsschaltung zur Überbrückung des Tiefpaßfilters beim Einschalten einer Last in den Wechselspannungszweig vorgesehen sind. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist vorteilhaft gewährleistet, daß in dem unbelasteten Wechselspannungszweig eine von Oberwellen im wesentlichen freie Sinusspannung mit der Netzfrequenz von bei­ spielsweise 50 Hz anliegt, welche die Sprechverbindung nahezu nicht beeinflußt. Er­ findungsgemäß ist auch erkannt worden, daß es zur Aufhebung der durch das Vorse­ hen des Tiefpaßfilters entstehenden Strombegrenzung notwendig ist, eine Über­ brückung des Tiefpaßfilters beim Einschalten einer Last in den Wechselspannungs­ zweig vorzusehen. Durch diese Maßnahme wird zwar die Sprechverbindung beim Einschalten einer Last beeinträchtigt, jedoch geschieht dies nur kurzzeitig und es be­ steht darüber hinaus während der Betätigung des Türöffners oder des Tonsignalge­ bers in der Regel keine Sprechverbindung, so daß die in diesem Zeitraum vorhandene Beeinträchtigung nicht bemerkt wird. Insgesamt ist also mit Hilfe einer einfachen Maßnahme der uneingeschränkte Einsatz eines sehr einfach aufgebauten Netzteils für eine Türanlage bei hoher Qualität der Sprechverbindung gewährleistet.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung erfährt die erfindungsgemäße Lehre dadurch, daß die Überbrückungsschaltung einen parallel zu dem Widerstand des als RC-Tief­ paßfilter ausgebildeten Tiefpaßfilters geschalteten lastabhängig schaltbaren Triac auf­ weist. Die Verwendung eines Triacs ist vorliegend von Vorteil, da dieser, einmal ge­ zündet, Schwankungen im Steuerstrom toleriert und erst beim Unterschreiten eines bestimmten Haltestroms wieder gelöscht wird.

Weist die Überbrückungschaltung eine im Phasenleiter des Wechselspannungszwei­ ges angeordnete bidirektionale Diodenkaskade auf und ist der Phasenleiter mit seiner dem Transformator, von der bidirektionalen Diodenkaskade aus betrachtet, abge­ wandten Seite über eine Steuerleitung mit der Zündelektrode des Triacs verbunden, so ist gewährleistet, daß beim Anliegen einer Last in dem Wechselspannungszweig über die Diodenkaskade eine zur Zündung des Triacs ausreichende Zündspannung abfällt.

Vorteilhafterweise weist weiter die Überbrückungsschaltung in der Steuerleitung des Triacs einen Begrenzungswiderstand auf, welcher eine Begrenzung des Gatestroms des Triacs gewährleistet.

Da in elektrischen Türanlagen regelmäßig parasitäre Lasten auftreten, ist die vorlie­ gende Erfindung besonders vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß parallel zu der bidi­ rektionalen Diodenkaskade ein Schwellwiderstand geschaltet ist. Dieser Schwellwi­ derstand verhindert das Zünden des Triacs durch parasitäre Lasten. Im übrigen wird dadurch die durch das Tiefpaßfilter gefilterte Wechselspannung nicht anschließend über die Diodenkaskade wieder verzerrt.

Weisen der Gleichspannungszweig und der Wechselspannungszweig einen gemein­ samen Nulleiter auf, so ist gewährleistet, daß die elektrische Türanlage mit insgesamt lediglich drei Adern betreibbar ist. Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch nicht auf eine solche Ausführung beschränkt. Es sind auch Ausführungen mit getrennten Null­ leitern des Gleich- und Wechselspannungszweiges denkbar.

Schließlich erfährt das erfindungsgemäße Netzgerät eine weitere Vereinfachung da­ durch, daß zur Ableitung der Gleichspannung aus der an der Sekundärwicklung an­ liegenden Wechselspannung ein Einweggleichrichter vorgesehen ist. Ein solcher Einweggleichrichter weist einen einfachen Aufbau auf und ist jedenfalls in Verbin­ dung mit einem Spannungsregler ohne weiteres in der Lage, eine für eine Sprechver­ bindung hinreichend geglättete Gleichspannung zur Verfügung zu stellen.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, daß erfindungsgemäße Netzgerät für eine elektrische Türanlage auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Pa­ tentansprüche, andererseits auf die Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur den Schaltungsaufbau eines Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen Netzgerätes für eine elektrische Türanlage.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Netzgerätes für eine elektrische Türanlage dargestellt, welches aufweist einen Transformator 1, einen sekundärseitig vorgesehen Gleichspannungszweig 2 und einen sekundärseitig vorgesehen Wechselspannungszweig 3. Der Gleichspannungs­ zweig 2 und der Wechselspannungszweig 3 sind gemeinsam an eine Sekundärwick­ lung 4 des Transformators 1 angeschlossen. Die Primärwicklung 5 ist, wie bekannt, mit einer nicht dargestellten Netzwechselspannungsquelle verbunden.

Erfindungsgemäß ist in dem Wechselspannungszweig 3 ein Tiefpaßfilter 6 und eine Überbrückungsschaltung 7 zur Überbrückung des Tiefpaßfilters 6 beim Einschalten einer Last in den Wechselspannungszweig 3 vorgesehen. Als Beispiele für eine sol­ che Last sind in der einzigen Figur ein Signaltongeber 8 und ein Türöffner 9 darge­ stellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Tiefpaßfilter 6 aus einem Widerstand 10 und einem Kondensator 11. Zur Überbrückung des Tiefpaßfilters 6 weist die Überbrückungsschaltung 7 einen parallel zu dem Widerstand 10 geschalte­ ten, lastabhängig schaltbaren Triac 12 auf.

Die Überbrückungsschaltung 7 des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen Netzgerätes weist eine im Phasenleiter 13 des Wechselspannungszweiges 3 angeordnete bidirektionale Diodenkaskade 14 auf. Zur Steuerung des Triacs 12 ist der Phasenleiter 13 mit seiner von dem Transformator 1 relativ zu der bidirektionalen Diodenkaskade 14 abgewandten Seite über eine Steuer­ leitung 15 mit der Zündelektrode des Triacs 12 verbunden. In der Steuerleitung 15 ist weiter ein Begrenzungswiderstand 16 zur Begrenzung des Gatestroms des Triacs 12 angeordnet.

Die Überbrückungschaltung 7 weist über die bereits geschilderten Bauteile hinaus einen parallel zu der bidirektionalen Diodenkaskade 14 geschalteten Schwellwider­ stand 17 auf. Dieser Schwellwiderstand 17 sorgt dafür, daß eine im Wechselspan­ nungszweig 3 vorhandene parasitäre Last, zum Beispiel ein durch Feuchtigkeit be­ dingter Leckstrom in Klingeltasten, nicht zu einer Durchsteuerung der Diodenkas­ kade 14 führt.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Netzgerätes weist einen gemeinsamen Nulleiter 18 für den Gleichspannungszweig 2 und den Wechsel­ spannungszweig 3 auf. Dies erspart gegenüber getrennten Nulleitern eine Ader in der für die Installation einer Türanlage zu installierenden Leitung.

Zur Ableitung der Gleichspannung aus der Sekundärspannung des Transformators 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Netzgerät ein Einweggleich­ richter, und zwar eine Diode 19, vorgesehen. Die Gleichspannung wird anschließend mit Hilfe eines Kondensators 20 geglättet und mit Hilfe eines Spannungsreglers 21 auf einen konstanten Wert geregelt.

Im folgenden wird die Funktion des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen Netzgerätes noch einmal zusammenfassend erläu­ tert.

Ist der Gleichspannungszweig 2, insbesondere durch eine bestehende Sprechverbin­ dung, belastet, so liegt an dem Verbindungspunkt zwischen der Sekundärwicklung 4 und dem Phasenleiter 13 eine verzerrte, in der einzigen Figur skizzierte Wechselspan­ nung an. Für den Fall, daß der Wechselspannungszweig 3 nicht belastet ist, ist der Triac 12 nicht leitend, so daß in der verzerrten Wechselspannung enthaltene Oberwel­ len durch das Tiefpaßfilter 6 abgeleitet werden und über den Widerstand 17 an einem einer Last 8, 9 zugewandten Ende des Phasenleiters 13 eine sinusförmige Wechsel­ spannung anliegt, wie in der einzigen Figur wiederum andeutungsweise dargestellt ist. Diese Wechselspannung koppelt nun auch auf über lange Entfernungen verlegte, parallel verlaufende Adern einer Leitung nicht in die Adern des Gleichspannungs­ zweiges 2 ein.

Ist aber der Wechselspannungszweig 3 beispielsweise durch den betätigten Signal­ tongeber 8 belastet, so steigt die über den Schwellwiderstand 16 abfallende Span­ nung über den Wert der aufsummierten Durchlaßspannungen der Dioden der bidirek­ tionalen Diodenkaskade 14, so daß diese durchgeschaltet sind, somit den Schwellwi­ derstand 17 überbrücken und an ihrem vom Transformator 1 abgewandten Anschluß eine ausreichende Zündspannung zur Zündung des Triacs 12 zur Verfügung stellen. Der durchgeschaltete Triac 12 überbrückt nunmehr den Widerstand 10 des Tiefpaßfil­ ters 6, so daß belastungsunabhängig von der Sekundärwicklung 4 über den Phasen­ leiter 13 bis zur Last 8, 9 nur die Summe der Durchlaßspannungen des Triacs 12 und der Dioden der bidirektionalen Diodenkaskade 14 abfällt. Entsprechend ist das Trans­ formationsverhältnis des Transformators 1 so auszulegen, daß an seinem Ausgang eine etwas höhere Spannung als die von den Verbrauchern 8, 9 benötigte Spannung anliegt. Ist schließlich der Wechselspannungszweig 3 nicht mehr belastet, so wird der Triac 12 nichtleitend. Im Augenblick des Löschens des Triacs 12 nimmt das Tiefpaßfil­ ter 6 wieder seine Arbeit auf und sorgt dafür, daß in dem vom Transformator 1 aus ge­ sehen hinter der bidirektionalen Diodenkaskade 14 liegenden Teil des Phasenlei­ ters 13 eine sinusförmige im wesentlichen von Oberwellen freie Wechselspannung anliegt.

Claims (7)

1. Netzgerät für eine elektrische Türanlage mit einem Transformator (1), mit einem se­ kundärseitig vorgesehenen Gleichspannungszweig (2) und mit einem sekundärseitig vorgesehenen Wechselspannungszweig (3), wobei der Gleichspannungszweig (2) und der Wechselspannungszweig (3) gemeinsam an eine Sekundärwicklung (4) des Transformators (1) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wech­ selspannungszweig (3) ein Tiefpaßfilter (6) und eine Überbrückungsschaltung (7) zur Überbrückung des Tiefpaßfilters (6) beim Einschalten einer Last (8, 9) in den Wech­ selspannungszweig (3) vorgesehen sind.

2. Netzgerät nach Anspruch 1, wobei das Tiefpaßfilter (6) als RC-Tiefpaßfilter mit ei­ nem Widerstand (10) und einem Kondensator (11) ausgeführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überbrückungsschaltung (7) einen parallel zu dem Widerstand (10) des Tiefpaßfilters (6) geschalteten, lastabhängig schaltbaren Triac (12) aufweist.

3. Netzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungs­ schaltung (7) eine im Phasenleiter (13) des Wechselspannungszweiges (3) angeord­ nete bidirektionale Diodenkaskade (14) aufweist und der Phasenleiter (13) mit seiner dem Transformator (1), von der bidirektionalen Diodenkaskade (14) aus betrachtet, abgewandten Seite über eine Steuerleitung (15) mit der Zündelektrode des Triacs (12) verbunden ist.

4. Netzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungs­ schaltung (7) in der Steuerleitung (15) des Triacs (12) einen Begrenzungswider­ stand (16) aufweist.

5. Netzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der bidirektionalen Diodenkaskade (14) ein Schwellwiderstand (17) geschaltet ist.

6. Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungszweig (2) und der Wechselspannungszweig (3) einen gemeinsamen Nulleiter (18) aufweisen.

7. Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der Gleichspannung aus der an der Sekundärwicklung (4) des Transforma­ tors (1) anliegenden Wechselspannung ein Einweggleichrichter vorgesehen ist.