DE19815451C2 - Verteilereinbau-Zeitschaltuhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem zum zeitlich korrelierten Schalten externer Stromkreise, wobei mehrere Verteilereinbaugehäuse einander benachbart angeordnet sind, von denen das erste eine Mutter-Zeitschaltuhr mit einer Quarzuhr enthält, die ein Zeitschaltprogramm steuert, mit dem in den einzelnen Verteilereinbaugehäusen Schalter gesteuert werden, indem Zustandssteuersignale jeweils über eine Lichtsender- Lichtempfängerstrecke von in den Verteilereinbaugehäusen benachbart zueinander angeordneten Lichtsendern und Licht­ empfängern nacheinander durchgehend übertragen werden und dort von einzelnen Schaltungen ausgewertet werden und zur Betätigung der Schalter dienen.

Derartige Verteilereinbau-Schaltuhrsysteme sind aus dem Prospekt Merlin Gerin, Televariateurs, 8/1994, bekannt bei dem ein Schaltgerät eine Mutter-Schaltuhr ist, die auch Sensorsignale aufnehmen und verarbeiten kann, und entsprechend einem Schaltprogramm Relais mit herausgeführten Schaltkontakten unmittelbar steuert und über einen seitlich angeordneten Infrarotlichtsender mit einem Lichtempfänger eines benachbart angeordneten Lichtempfängers eines Tochter-Schaltgerätes Schalt­ zustandssignale dorthin überträgt, welche zum Schalten der dortigen Schaltrelais mit herausgeführten Kontaktanschlüssen genutzt werden und an eine an der anderen Gehäuseseite angeordnete Sendediode zwecks Steuerung eines weiteren Tochterschaltgerätes abgegeben werden. Dadurch können z. B. mehrphasige externe Vorrichtungen auf allen Phasen gleichzeitig angesteuert werden, wobei die Schaltkontakte in verschiedenen Verteilereinbaugehäusen angeordnet sind.

Weiterhin ist ein Infrarot-Fernsteuerungssystem mit einer Zentralschaltuhr aus der DE 42 40 687 A1 bekannt. Hierbei wird in der Mutterzeitschaltuhr ein Schaltprogramm abgewickelt und über die Infrarotlicht-Fernsteuerstrecke Schaltinformation an die Tochter-Schaltvorrichtung übertragen, die demgemäß die Schaltfunktion zeitgerecht ausführt. Die zentrale Schaltuhr enthält somit das Programm auch für die Tochterschalter, weshalb die Programm-Kapazität begrenzt ist. Die somit ferngesteuerten Tochterschaltgeräte haben keine eigene Uhrschaltung und kein eigenes Programm.

Weiterhin sind Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsysteme bekannt, bei denen eine Uhr als Mutteruhr dient und hinsichtlich der Zeitsignalgebung das Primat über die Tochteruhren besitzt. In der Mutteruhr sind neben den Elementen für ihre eigene Schaltfunktion auch die Schaltprogramme der Tochteruhren integriert. Zur Übergabe der Informationen zwischen den Uhren sind diese galvanisch verbunden. Die einzelnen Verteilereinbau- Schaltgeräte besitzen eine fest vorgegebene Anzahl an Schaltausgängen und sind untereinander fest verdrahtet. Diese Art der Schaltung ist hinsichtlich möglicher Erweiterungen begrenzt und kann Störungs-Probleme auf der sie verbindenden Datenleitung nicht ausschließen.

Weiterhin ist aus der DE 43 20 012 C2 eine Zeitsteuerung mehrerer Geräte bekannt bei dem ein Fernbedienungsgeber Uhrzeitsignale, z. B. gemäß der DCF77 codiert, empfängt und durch Fernsteuersignale, ggfls. zusammen mit Befehlssignalen, an die zu steuernden Geräte überträgt, deren Uhrenschaltkreis jeweils gemäß den Fernsteuersignalen in ihrer Zeitangabe korrigiert werden. Die Fernsteuerung erfolgt bevorzugt mit Infrarotlichtsignalen. Bei Ausfall des Empfanges des DCF77- Signales oder des Fernsteuergerätes oder einer Übertragungs­ störung findet keine Synchronisation der Geräteuhren der einzelnen Geräte untereinander statt.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Synchronlauf aller Uhren des Systems sicherzustellen und die Signalübertragung zwischen den Schaltuhren mit geringem Material- und Installationsaufwand zu realisieren und dabei eine beliebige Erweiterung des Systems um weitere Tochteruhren zu ermöglichen.

Die Lösung besteht darin, daß die Schaltungen Tochter- Zeitschaltuhren sind und die Lichtsender jeweils eine redundante Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge aussenden, die von dem jeweils benachbarten Lichtempfänger decodiert und mittels einer Redundanzauswertung geprüft und bei Richtigkeit jeweils dem zugehörigen Lichtsender und jeweils dort eine Tochter-Quarzuhr stellend und synchronisierend zugeleitet wird, mittels derer ein dortiges Tochter-Zeitschaltprogramm ausgeführt wird, womit das Schalten des davon zu steuernden externen Stromkreises erfolgt, und daß bei gemäß der Redundanzauswertung fehlerhaftem Lichtempfängersignal jeweils dem ausgangsseitig zugehörigen Lichtsender eine von der Tochter-Quarzuhr abgeleitete redundante Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge zugeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Jede einzelne Zeitschaltuhr hat ihr eigenes Programm, das für die dort zu schaltenden Kanäle zu programmieren ist. Die genaue Zeitsignalfolge, die mittels Redundanz von der Mutteruhr kommend geprüft übernommen wird und die quarzgesteuerten Tochteruhren jeweils synchronisiert, ist die Grundlage des korrelierten Schaltens der einzelnen Schaltkreise. Die Tochteruhren sind mit einer Weiche ausgestattet, die dann, wenn laufend Zeitsignal­ folgen empfangen werden, diese unmittelbar oder mittelbar zum Lichtsender überträgt und andernfalls den jeweiligen Stand der internen Uhr entsprechend verschlüsselt dem Lichtsender zuführt. Es können dadurch quasi beliebig viele Tochterschaltuhren gereiht werden, und jede braucht nur einen beschränkten Programmbereich.

Die Mutterzeitschaltuhr weist einen Antennenanschluß für eine externe Antenne auf, die außerhalb des empfangsgestörten Bereichs und Abschirmkastens, insbesondere des Schaltschranks, angeordnet ist. Am Antennenanschluß ist ein Zeitsignalempfänger angeschlossen, der das Signal prüft und aufbereitet zur Synchronisation der inneren Quarzuhr abgibt und an den Lichtsender in originaler Form oder geeignet abgewandelt weitergibt.

Als Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge wird vorzugsweise die bekannte DCF77-Codierung verwandt und auch von Zeituhr zu Zeituhr weitergeleitet.

Zusätzlich werden vorzugsweise Zustandssignale von Sensoren o. dgl., die an die eine oder andere Zeitschaltuhr angeschlossen sind, an die Zeitsignalfolge angegliedert übertragen.

Diese Zustandssignale werden dann im Steuerprogramm der Schaltkontakte anstelle von Sensorsignalen, die an eigenen Sensoranschlüssen anzuliefern wären, ausgewertet.

Bei den Sensorsignalen handelt es sich i. e. um Temperatur­ meßsignale, Dämmerungspegelsignale etc.

Die Verwendung von nur einer Zeitsignal-Antennenanschluß- Elektronik und u. a. nur jeweils einer Sensoranschluß-Elektronik im gesamten Schaltsystem erspart Material und Platz in den einzelnen Schaltuhrgehäusen, deren Größe durch die genormte Bauform vorgegeben ist.

Sender und Empfänger der Lichtsignale sind bevorzugt nahe der Gehäuse-Seitenwand angeordnet, die aus für den Wellenlängen­ bereich des Senders durchlässigem Kunststoff besteht. Da die üblichen Sendedioden Infrarotstrahlen aussenden, ist die bevorzugte Kunststoffart dunkel eingefärbt, so daß die inneren Bauteile der Schaltung kaum sichtbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind anhand der Fig. 1-3 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Frontansicht gereihter Zeitschaltuhren;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Zeitschaltuhr;

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Mutteruhr und Tochteruhr.

Eine Ausführung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Mutteruhr (M) und die Tochteruhren (T1, T2, . . .) sind auf einer Montageschiene (Hutschiene) (1) nebeneinander befestigt. Die Mutteruhr (M) ist eine Funkuhr und besitzt einen Anschluß (2) für eine externe Antenne (A). Die Mutteruhr (M) verarbeitet Signale der Funkantenne (A), vorzugsweise DCF77-Signale, und steuert die Schaltvorgänge entsprechend ihrer programmierten Funktion als Zeitschaltuhr.

Unabhängig davon ist in der Mutteruhr (M) ein Infrarotsender (SO) integriert, der das empfangene Funksignal (Uhrzeit, Wochentag, Datum, nachdem es korrekt zusammengesetzt und, geprüft ist), zur benachbarten Tochteruhr (T1) sendet.

Die Tochteruhr, (T1) empfängt das Signal mittels Infrarot­ empfänger (E1) prüft es und verarbeitet es und sendet es, wenn es korrekt ist, gleichzeitig mit ihrem Infrarotsender (S1) zum benachbarten Infrarotempfänger (E2) der benachbarten Tochteruhr (T2). Dort wiederholt sich das Prozedere.

Die Anzahl der Tochteruhren (T1-T4) ist beliebig erweiterbar. Alle Tochteruhren (T1-T4) arbeiten mit der Mutteruhr (M) synchron.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer reihbaren Zeitschaltuhr (M), die oben ein mit einem Deckel (GD) abgedecktes Bedienfeld mit einer Uhranzeige und Bedientasten aufweist. Hinter der infrarotlichtdurchlässigen Seitenwand ist ein Infrarotsender (SO) angeordnet, durch den seitlich das Zeitsignal ausgesendet wird. Rückseitig ist die Antenne (A) angeschlossen. Außerdem sind die üblichen Netz- und Schaltkontakte - gestrichelt dargestellt - vorhanden. Unten im Bild befindet sich die Reihen­ aufnahme bekannter genormter Art.

Fig. 3 zeigt in einer Mutteruhr (M) und der benachbarten Tochteruhr (T1) ein vereinfachtes Schaltbild.

In der Mutterschaltuhr (M) wird das Signal der Antenne (A) mit einem DCF77-Decoder (D) periodisch empfangen und überprüft. Ist die Zeitkombination komplett und richtig gestellt, wird sie an den Infrarotsender (SO) abgegeben und zum Stellen der mit dem Quarz (Q) gesteuerten Uhr (CL) genutzt. Mit deren Zeitangabe vergleicht der Mikroprozessor (MP) die einprogrammierten Schaltzeiten und führt sein Schaltprogramm demgemäß aus. Hierzu werden Relais (R1, R2) entsprechend ein- oder ausgeschaltet, deren Kontakte (K1, K2) externe Stromkreise potentialfrei schalten. Die Tochterzeitschaltuhr (T1) hat einen Empfänger (E1) benachbart zum Muttersender (SO). Das Empfangssignal ist vorzugsweise auch im redundanten DCF77-Code verschlüsselt und wird demgemäß in einem entsprechenden Decoder (D1) periodisch ausgewertet. Das Signal wird, wenn die Korrektheit und Vollständigkeit erkannt wurde, zur Synchronisation der internen Quarzuhr (Q1, CL1) genutzt und an den Infrarotlichtsender (S1) gegeben. Die interne Uhr wird mit dem Mikroprozessor (MP) zur Programmzeitsteuerung der Relais (R11, R12) mit den Kontakten (K11-K12) genutzt, wie in der Mutteruhr (M), jedoch mit einem passenden eigenen Programm.

Statt des DCF77-Codes kann mit den Sendern (S0, S1) auch ein anderer redundanter Code übertragen werden, der die Zeitinformation verschlüsselt enthält.

Zusätzlich zur Zeitinformation lassen sich auch Steuersignale über die Infrarotlichtstrecke übertragen. Diese Steuersignalzustände betreffen z. B. Sensorinformationen von Temperaturen- oder Helligkeitspegeln, wenn solche Sensoren (TS, HS) als Temperatursensor (TS) oder Helligkeitssensor (HS) o. dgl. an einer der Uhren (M, T1, . . .) angeschlossen sind und ein Auswerteprogramm dafür vorgesehen ist. Die Tochterschaltuhren (T1, . . .), die solche Zustandssignale empfangen, können diese unmittelbar anstelle des Ergebnisses einer eigenen Sensorsignal­ auswertung eines dort angeschlossenen Sensors nutzen, was den Aufwand reduziert und ein koordiniertes Schalten der per Licht­ zeitsignal synchronisierten und per Pegelzustandssignal informierten Schaltgeräte erbringt.

Claims (6)

1. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem zum zeitlich korrelierten Schalten externer Stromkreise, wobei mehrere Verteilerein­ baugehäuse (G0-G4) einander benachbart angeordnet sind, von denen das erste eine Mutter-Zeitschaltuhr (M) mit einer Quarzuhr (Q, CL) enthält, die ein Zeitschaltprogramm steuert, mit dem in den einzelnen Verteilereinbaugehäusen (G0-G4) Schalter (K1, K2, K11, K12) gesteuert werden, indem Zustandssteuersignale jeweils über eine Lichtsender- Lichtempfängerstrecke (S0-E1 bis S3-E4) von in den Verteilereinbaugehäusen (G0, G1, G3, G4) benachbart zueinander angeordneten Lichtsendern (S0-S4) und Lichtempfängern (E1-E4) nacheinander durchgehend übertragen werden und dort von einzelnen Schaltungen (T1-T4) ausgewertet werden und zur Betätigung der Schalter (K1, K2, K11, K12) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen (T1-T4) Tochter-Zeitschaltuhren sind und die Lichtsender (S0-S4) jeweils eine redundante Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge aussenden, die von dem jeweils benachbarten Lichtempfänger (E1-E4) decodiert und mittels einer Redundanzauswertung geprüft und bei Richtigkeit jeweils dem zugehörigen Lichtsender (S1-S4) und jeweils dort einer Tochter-Quarzuhr (Q1, CL1) stellend und synchronisierend zugeleitet wird, mittels derer ein dortiges Tochter-Zeitschaltprogramm ausgeführt wird, womit das Schalten des davon zu steuernden externen Stromkreises erfolgt, und daß bei gemäß der Redundanzauswertung fehlerhaftem Lichtempfängersignal jeweils dem ausgangsseitig zugehörigen Lichtsender (S1-S4) eine von der Tochter-Quarzuhr (Q1, CL1) abgeleitete redundante Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge zugeführt wird.

2. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrzeit-Wochentag-Datum-Signalfolge nach der DCF77-Norm codiert ist.

3. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem nach Ansprüch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter-Zeitschaltuhr (M) mit einer externen Empfangsantenne (A) für das Uhrzeit-Wochentag-Datum- Signal verbunden ist.

4. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter-Zeitschaltuhr (M) und/oder Tochterzeitschaltuhr (T1 T4) mit einem Sensor (TS, HS) verbunden ist und mit einem Sensorsignalauswerteprogramm Signalzustände ermittelt, die einer programmgemäßen Schaltsteuerung dienen, und als Zustandssteuersignale neben der Uhrzeit-Wochentag-Datum- Signalfolge der Ansteuerung des Lichtsenders (S0, P1-S4) dienen und von jeweils benachbarten Lichtempfängern (E1-E4) dem Schaltprogramm und dem zugehörigen Lichtsender (S1-S4), zugeführt werden.

5. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender (S0-S4) Infrarotlichtsender sind und die Lichtempfänger Infrarotlichtempfänger sind.

6. Verteilereinbau-Zeitschaltuhrsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinbaugehäuse (G0, G1-G4) aus Kunststoff bestehen, der mindestens im Bereich der Lichtsender (S0-S4)und der Lichtempfänger (E1-E4) infrarotlichtdurchscheinend oder -durchsichtig ist und im sichtbaren Bereich undurchlässig ist.