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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum fastunabhängigen
Einschalten eines Netzfreischaltungsrelais.
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Um
insbesondere den menschlichen Organismus vor potenziell gefährdenden
elektromagnetischen Wechselfeldern zu schützen, werden
immer häufiger sog. Netzfreischalter verwendet. Diese können
entweder zentral in einer Stromverteilung oder dezentral in einer
Einspeisedose eines Raumes, der geschützt werden soll,
vorgesehen werden. Derartige Netzfreischalter umfassen ein Relais.
Unter einem sog. Netzfreischaltungsrelais wird ein solches verstanden,
das insbesondere im Bereich der Hauselektrik den Strom in einem
bestimmten Raum komplett abschaltet, sofern kein Verbraucher aktiv
ist. Wird ein Stromverbraucher erkannt, wird der Strom für
diesen Raum durch das Netzfreischaltungsrelais wieder zugeschaltet.
Wird also ein vorbestimmbarer Laststrom unterschritten, wird dieses
Relais so angesteuert, dass der zu schützende Bereich von
der Netzeinspeisung, also Phase und Nullleiter, getrennt wird. Wird ein
Verbraucher zugeschaltet, wird das Relais derart angesteuert, dass
die Netzspannung wieder eingeschaltet wird. Hierbei sind zwei Schaltungsvarianten bekannt.
Die erste ist dahingehend ausgelegt, dass sie auf einen internen
vorgebbaren Last-Schwellwert reagiert und die zweite Variante besteht
darin, dass sie auf eine Laständerung reagiert, also eine
differenzielle Auswertung vornimmt, um festzustellen, ob ein Verbraucher
zugeschaltet wurde. Um das Zuschalten eines Verbrauchers bei abgeschalteter
Netzspannung detektieren zu können, wird eine Prüfspannung in
das Netz eingespeist. Hierzu ist es bekannt, eine DC-Spannung oder
eine AC-Spannung mit einer entsprechend kleinen Amplitude zu verwenden.
Bei modernen Geräten wird zumeist eine DC-Spannung verwendet,
deren Spannungswert einstellbar ist bzw. sich selbständig
in Abhängigkeit von dem angeschlossenen Verbrauchernetzwerk
einstellt. Der Spannungswert kann hierbei zwischen 2,5 Volt und 230
Volt liegen.
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All
diese bekannten Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass die
Messprinzipien auf der Erfassung einer Stromänderung bzw.
einer Verkleinerung der Lastimpedanz beruhen. Die meisten heutzutage
in einem Haushaltsnetz verwendeten Geräte können
in einen Stand-by-Modus versetzt werden und Geräte, die
nach Zuschalten zunächst noch eine anliegende Spannung
benötigen, um überhaupt eingeschaltet werden zu
können. Zu diesen Geräten gehören beispielsweise
Audio- und Videogeräte, elektronisch geregelte Motoren,
wie sie beispielsweise in Staubsaugern oder Waschmaschinen vorgesehen sind,
Dimmerschaltungen, transformatorisch gespeiste Systeme, die nur
sekundärseitig geschaltet sind, Heizungen von Wasserbetten,
Energiesparlampen, Leuchtstofflampen etc. Um den genannten Nachteil,
dass die Messprinzipien alle darauf beruhen, dass eine Stromänderung
bzw. Lastimpedanzverkleinerung erfasst werden muss, zu umgehen,
ist es im Stand der Technik ferner bekannt, insbesondere bei Dimmern,
einen mechanisch arbeitenden Schalter parallel vorzusehen, der einen
Lastwiderstand zuschaltet, sobald das Gerät, insbesondere der
Dimmer, eingeschaltet wird. Allerdings funktioniert diese Lösung
nicht bei allen Geräten, insbesondere nicht bei Dimmern
mit einer Sensorfläche zum Einschalten desselben.
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Aus
der
WO 00/13554 A1 ist
eine Vorrichtung zur Verstellung eines Möbels bekannt,
bei der eine einen Gleichspannungs-Stellmotor aufweisende Antriebseinrichtung,
der eine netzgebundene Spannungsquelle zugeordnet ist, eine Bedienungseinheit mit
einer Schalteinrichtung zum Betätigen des Stellmotors,
ein in ein Steckernetzteil oder in eine Zuleitung zur netzgebundenen
Spannungsquelle geschaltetes Netzfreischaltungsrelais und ein von
der Schalteinrichtung zum Betätigen des Stellmotors der
Bedienungseinheit getrenntes Schaltmittel zum Betätigen des
Netzfreischaltungsrelais vorzusehen. Die Schalteinrichtung zur Betätigung
des Netzfreischaltungsrelais und die Schalteinrichtung zum Betätigen
des Stellmotors sind im Zustand der Netzfreischaltung vollständig
voneinander getrennt. Die Schalteinrichtung zur Betätigung
des Netzfreischaltungsrelais ist dessen Steuereingang vorgeschaltet.
Zum Erzeugen einer Steuerspannung zum Betätigen des Netzfreischaltungsrelais
ist eine Spannungsquelle vorgesehen, die die vor den beiden Relaiskontakten
abgegriffene Netzwechselspannung in eine Steuergleichspannung umsetzt.
Die Schalteinrichtung zum Betätigen des Netzfreischaltungsrelais
ist in die Zuleitung zur Bedienungseinheit oder in die Bedienungseinheit oder
in eine Netzzuleitung oder ein Netzsteckerteil oder in die Antriebseinrichtung
zum Verstellen des Möbels integriert. Ferner kann die Schalteinrichtung zum
Betätigen des Netzfreischaltungsrelais ein Zeitglied zur
Schaltverzögerung nach einer Betätigung der Schalteinrichtung
umfassen.
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Aus
der
EP 0 663 167 A1 ist
eine Anordnung für die Netzfreischaltung einer Steuereinrichtung
bekannt, bei der als Hilfsspannungsquelle ein zweiter Netztrafo
mit einer Ruhestromaufnahme von weniger als 10 Milliampere vorgesehen
ist. In dessen Netzzuleitung sind mit ihm in Reihe zwei gegeneinander
geschaltete Z-Dioden vorgesehen. Der zweite Netztrafo lädt über
eine Gleichrichterbrücke einen Elektrolytkondensator auf,
der eine Kapazität von etwa 2.200 Mikrofarad und einen
niedrigen Leckstrom aufweist und in der Lage ist, ein Freischaltrelais
für eine zum Ansprechen der übergeordneten Netzfreischaltung ausreichende
Zeitspanne zu erregen. Der Elektrolytkondensator wird vom zweiten
Netztrafo über eine Gleichrichterbrücke aufgeladen.
Das Freischaltrelais ist ein bistabiles Relais mit einem Spulenwiderstand von
zumindest 600 Ohm.
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Beide
vorstehend genannten Systeme haben den Nachteil, dass sie in Verbindung
mit zentral angeordneten Netzfreirelais nicht funktionieren können.
Sie sind mithin in die Gruppe der dezentralen Netzfreischaltungen
einzugruppieren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, hier ein
System zum lastunabhängigen Einschalten eines Netzfreirelais
vorzusehen, das sowohl für Verbraucher bzw. Geräte
mit galvanisch getrennter als auch mit galvanisch gebundener Steuerung
anwendbar ist.
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Die
Aufgabe wird für ein System zum lastunabhängigen
Einschalten eines Netzfreischaltungsrelais dadurch gelöst,
dass zumindest ein Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk vorgesehen
und zwischen das Netzfreischaltungsrelais und einen Verbraucher
geschaltet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Dadurch
wird ein System zum lastunabhängigen Einschalten eines
Netzfreischaltungsrelais geschaffen, bei denen auf elektronischem
Wege eine von einem Verbraucher gewünschte Leistungsanforderung
dazu führt, dass eine ohmsche Basislast zugeschaltet wird,
ohne dass weitere netzpotenzialbehaftete Schalter in dem Verbraucher
bzw. einem Endgerät, mit dem der Verbraucher zusammenwirkt,
verwendet werden müssen. Um die Schaltung auszulösen,
ist eine hochohmige Belastung des Verbrauchers ausreichend. Hierdurch
ist es vorteilhaft möglich, sowohl Geräte mit
galvanisch getrennter als auch mit galvanisch gebundener Steuerung
einschalten zu können. Lediglich wird darauf geachtet,
dass ein vorgebbarer Ruhestrom der Schaltung nicht überschritten
wird, wobei der obere Grenzwert für den Ruhestrom in Abhängigkeit
von den Vorgaben für einen zulässigen Ableitstrom
des Verbrauchers bzw. Endgeräts bestimmt werden kann.
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Vorteilhaft
ist das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk an eine Netzversorgung
angeschlossen und umfasst eine Einrichtung zum Gleichrichten der
Prüfspannung bzw. des Prüfstroms. Hierdurch ist es
möglich, sowohl mit AC- als auch mit DC-Prüfspannungen
zu arbeiten.
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Als
weiter vorteilhaft erweist es sich, zur Simulation eines Einschaltens
eines ohmschen Verbrauchers, ein mit einem Lastwiderstand in Reihe
geschaltetes selbstlöschendes Schaltelement vorzusehen.
Als Lastwiderstand kann beispielsweise ein PTC-Widerstand, also
ein Kaltleiter-Widerstand, verwendet werden. Als selbstlöschendes
Schaltelement eignet sich insbesondere ein Thyristor oder ein anderes
selbsthaltendes Schaltelement, wie z. B. ein selbsthaltendes Relais,
oder auch ein Triac. Die Reihenschaltung aus Lastwiderstand und
selbstlöschendem Schaltelement ist der Einrichtung zum
Gleichrichten der Prüfspannung oder des Prüfstroms
direkt nachgeschaltet. Vorteilhaft treten durch die zusätzliche
Last zum Einschalten des zentralen Netzfreischaltungsrelais im Wesentlichen
keine permanenten Zusatzverluste auf. Wenn der PTC-Widerstand im
Betrieb vergleichsweise heiß wird, sinkt der Strom und
der genannte Thyristor geht bei Unterschreiten eines vorbestimmbaren
Schwellwertes des Stroms aus. Somit treten keine Zusatzverluste
auf.
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Ferner
kann das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk ein Einkoppelnetzwerk
zum Begrenzen der aus einem Versorgungsnetz eingekoppelten Ströme
in Richtung zum Verbraucher auf Werte unterhalb vorgebbarer Ableitstromgrenzwerte
umfassen. Dieses kann insbesondere der Reihenschaltung aus Lastwiderstand
und selbstlöschendem bzw. selbsthaltendem Schaltelement
nachgeschaltet sein. Vorteilhaft ist hierbei eine Schutzdiode zwischen
der Reihenschaltung aus Lastwiderstand und selbstlöschendem
Schaltelement vorgesehen. Hierdurch wird gewährleistet,
dass die eingekoppelten Ströme vom Versorgungsnetz zum
an das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk angeschlossenen Verbraucher
unterhalb von für einen zulässigen Ableitstrom vorgebbaren
oder vorgegebenen Grenzwerten bleiben.
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Das
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk umfasst ferner vorteilhaft
zumindest einen Energiespeicher. Es sind verschiedene Varianten
von Energiespeichern hier möglich. Der Energiespeicher
ist vorteilhaft dem Einkoppelnetzwerk nachgeschaltet. Der Energiespeicher
wird im ausgeschalteten Zustand des Verbrauchers vom Einkoppelnetzwerk nachgeladen.
Als Energiespeicher können beispielsweise gepolte Kondensatoren
oder alternativ Stützbatterien je nach nachgeschalteter
Applikationselektronik verwendet werden. Vorteilhaft ist auch beim Einsatz
von Kondensatoren als Energiespeicher, dass die Schaltung das Netz
kurzzeitig wieder zuschaltet, wenn der Ladestrom der zentralen Netzfreischaltung
nicht ausreichen würde. Werden zwei Energiespeicher verwendet,
ist das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk schneller wieder betriebsbereit
als bei der Verwendung nur eines Energiespeichers, bei dem die Nachladezeit,
auch bei einem nur kurzen Ein- und Ausschalten, verhältnismäßig
lang ist.
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Vorteilhaft
umfasst das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk zumindest einen
Energiespeicher zur Speisung des Schaltelements zum Zuschalten des
Lastwiderstands, der insbesondere ein PTC-Widerstand ist. Neben
einem Thyristor als möglichem Schaltelement kann auch ein
Relais vorgesehen werden, das jedoch mehr Energie als ein Thyristor
benötigt, so dass sich das Vorsehen eines Thyristors insofern
als vorteilhafter erweist.
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Das
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk umfasst ferner vorteilhaft
zumindest ein galvanisch trennendes Schaltelement zwischen dem einen
Energiespeicher und der Reihenschaltung aus Lastwiderstand und selbstlöschendem
Schaltelement. Insbesondere kann als galvanisch trennendes Schaltelement
ein Optokoppler verwendet werden.
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Vorteilhaft
umfasst das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk ferner zumindest
eine Einrichtung zum Abfragen der Spannung über dem einen
oder dem ersten Energiespeicher. Fällt die Spannung über
dem Energiespeicher unter einen vorgebbaren Grenzwert, wird über
das galvanisch trennende Schaltelement das selbstlöschende
Schaltelement für eine vorgebbare kurze Zeitdauer gezündet und
der Lastwiderstand zugeschaltet. Ein zweiter Energiespeicher dient
dabei lediglich als Reserveenergiespeicher für das galvanisch
trennende Schaltelement. Die Einrichtung zum Abfragen der Spannung kann
insbesondere ein Triggerelement zum Schalten des galvanisch trennenden
Schaltelements umfassen.
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Anstelle
des Vorsehens eines Optokopplers als galvanisch trennendem Element
kann beispielsweise auch ein Zündübertrager vorgesehen
sein. Dieser erweist sich gegenüber einem Optokoppler noch
dadurch als vorteilhaft, dass die Zünddauer des selbstlöschenden
Schaltelements automatisch begrenzt werden kann. Bei Vorsehen eines
Optokopplers ist vorteilhaft zwischen einem Triggerelement und dem
Optokoppler ein Kondensator hierfür vorgesehen, der dann
entfallen kann. Das Triggerelement dient bei der Abfrage der über
den Energiespeicher abfallenden Spannung zum Auslösen des
galvanisch trennenden Schaltelements, also des Optokopplers, vorgesehen.
Wird also ein Zündübertrager als galvanisch trennendes
Schaltelement verwendet, ist zum Begrenzen der Zünddauer
des selbstlöschenden Schaltelements kein Kondensator mehr
erforderlich, da über den Zündübertrager
direkt eine solche Begrenzung der Zünddauer des selbstlöschenden Schaltelements
vorgenommen werden kann.
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Wird
an das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk ein Verbraucher bzw.
eine Steuerung eines Verbrauchers als Last angeschlossen, fällt
die Spannung über dem oder dem ersten Energiespeicher so lange
ab, bis die Schalt- bzw. Triggerschwelle, die, wie bereits vorstehend
erwähnt, vorgebbar ist, unterschritten wird. Wird ein solches
Unterschreiten durch die Einrichtung zum Abfragen der Spannung über diesem
Energiespeicher erfasst, wird ein Signal zum Einschalten des galvanisch
trennenden Schaltelements, insbesondere Optokopplers oder Zündübertragers,
gegeben. Als Last zum Ansprechen dieser Schaltung reicht bereits
eine Last im Bereich von mehreren 10 kOhm aus. Dies kann beispielsweise die
Belastung durch einen Mikrocontroller-Interrupt-Eingang des Verbrauchers
sein.
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Wird
festgestellt, dass die netzseitige Prüfspannung zum Nachladen
des insbesondere ersten Energiespeichers nicht ausreicht, kann automatisch eine
Schalteinrichtung, insbesondere ein Trigger, ausgelöst
werden, der ein Nachladen des bzw. der Energiespeicher über
den dann angeschlossenen Verbraucher ermöglicht.
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Ist
kein automatisches Nachladen des Energiespeichers gewünscht
oder in Fällen, in denen der angeschlossene Verbraucher
eine Stand-by-Batterie umfasst, ist es möglich, eine Primärzelle
als Stützbatterie als ersten Energiespeicher vorzusehen.
Diese Variante eignet sich entsprechend insbesondere bei Verbrauchern,
die einen internen Funkempfänger aufweisen.
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Ist
eine Primärzelle als Energiespeicher vorgesehen, wird diese
vorteilhaft über einen Widerstand an die restliche Schaltung
angebunden, so dass anstelle eines Energiespeichers in Form eines gepolten
Kondensators dann eine Reihenschaltung aus Stützbatterie
und Widerstand vorgesehen wird. Wird nun Spannung seitens des Verbrauchers
aus dem Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk angefordert, so dass
der Stützbatterie Energie entzogen wird, führt
dies zu einem Spannungsabfall über dem nachgeschalteten
Widerstand. Dieser Spannungsabfall führt dazu, dass die
vorgebbare Triggerschwelle, also der vorgebbare Spannungsuntergrenzwert über den
ersten Energiespeicher, unterschritten und der Lastwiderstand entsprechend
zugeschaltet wird.
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Bei
dem System zum lastunabhängigen Einschalten eines Netzfreischaltungsrelais
wird somit lediglich eine sehr geringe Stromaufnahme zugrunde gelegt.
Ferner kann das System für DC- und AC-Prüfspannungen
im Netz verwendet werden. Ebenso kann das System auf einfache Art
und Weise in bestehende Geräte und Anordnungen eingebunden werden,
da es zwischen Versorgungsnetz und Verbraucher geschaltet wird.
Im Unterschied zum Stand der Technik tritt ferner keine zusätzliche
Verlustleistung durch zugeschaltete Lastwiderstände auf,
da anstelle dieser im Stand der Technik bekannten Lastwiderstände
das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk verwendet wird. Letzteres
kann vorteilhaft für Geräte, also Verbraucher
der Schutzklassen 0 bis 3 verwendet werden, so dass ein vielseitiger
Einsatz des erfindungsgemäßen Systems zum lastunabhängigen
Einschalten eines Netzfreischaltungsrelais möglich ist.
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Als
weiter vorteilhaft erweist es sich, dass sich das System leicht
bzw. unproblematisch in alle bekannten elektronischen Geräte
als Einschaltnetzwerk für eine zentrale Netzfreischaltung
integrieren lässt.
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Zur
näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden
Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der
Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
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1 eine
Prinzipskizze eines Netzes mit Netzfreischaltungsrelais und einem
daran über ein erfindungsgemäßes Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk
angeschlossenen Verbraucher,
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2 eine
Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform eines Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerks,
und
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3 eine
Detailskizze eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerks mit einer alternativen Ausführungsform
eines Energiespeichers von diesem
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1 zeigt
eine Prinzipskizze eines Versorgungsnetzes 1 mit drei Leitern
L, N und PE und einem Netzfreischaltungsrelais 2 in den
beiden Leitern bzw. Phasen L und N. Hinter dem Relais sind die beiden
Leiter daher mit L' und N' bezeichnet. Angeschlossen an die drei
Leiter des Versorgungsnetzes 1 ist ein Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk 3.
An dieses angeschlossen ist ein Verbraucher 4 vorgesehen.
Der Verbraucher 4 kann ein beliebiges Gerät sein,
wie insbesondere ein Dimmer, eine Verstelleinrichtung für
ein Gerät etc.
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Ersichtlich
ist also zwischen das Versorgungsnetz und den Verbraucher das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk
geschaltet. Dieses dient dazu, auch bei einer sehr geringen Stand-by-Leistung des
Verbrauchers ein Schalten des Netzfreischaltungsrelais zur Stromversorgung
von diesem, wenn dies gewünscht wird, zu ermöglichen.
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Das
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk ist in einer ersten Ausführungsform
in 2 zu sehen. Im linken Bereich ist hierbei noch
einmal das Versorgungsnetz 1 angedeutet. Dieses Versorgungsnetz
stellt üblicherweise bei ausgeschaltetem Netzfreirelais
die Prüfspannung bereit. Zum Gleichrichten der von diesem
gelieferten Wechselspannung ist eine Gleichrichteinrichtung 30 eingangsseitig
in dem Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk vorgesehen. Dieser nachgeschaltet
ist eine Reihenschaltung aus einem Lastwiderstand 31 in
Form eines PTC-Widerstandes, also eines Kaltleiters, und einem Thyristor 32 als
selbstlöschendem Schaltelement. Ferner umfasst das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk 3 ein Einkoppelnetzwerk 33,
das in 2 jedoch nicht detailliert dargestellt ist. Dieses
ist über eine Schutzdiode 34 der Gleichrichteinrichtung 30 und
der Parallelschaltung aus PTC-Widerstand und Thyristor nachgeschaltet.
Dem Einkoppelnetzwerk 33 nachgeschaltet ist eine Parallelschaltung
aus zwei Energiespeichern 35 und 36, die in 1 als
ES1 und ES2 bezeichnet sind. Parallel bzw. in Reihe zu diesen geschaltet
sind zwei in Gegenrichtung zueinander geschaltete Zenerdioden bzw.
Begrenzerdioden 37, 38 vorgesehen, die in 1 mit
ZD1 und ZD2 bezeichnet sind.
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Das
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk umfasst ferner einen Optokoppler 39,
der als galvanisch trennendes Schaltelement zwischen Energiespeicher 35 und
der Reihenschaltung aus PTC-Widerstand 31 und Thyristor 32 geschaltet
ist. Der Energiespeicher 36 dient hierbei als Reserveenergiespeicher
für den Optokoppler 39. Das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk
umfasst ferner ein Triggerelement 50 sowie einen Kondensator 51,
wobei das Triggerelement 50 zum Abfragen der Spannung über dem
Energiespeicher 35 dient bzw. zum Auslösen eines
Schaltvorgangs bei Unterschreiten einer vorgebbaren Triggerschwelle,
also eines vorgebbaren unteren Spannungsgrenzwertes. Der eine Eingang
des Triggerelements 50 führt daher zum ersten
Energiespeicher 35, wohingegen der zweite Eingang des Triggerelements
mit einem Referenzwert beaufschlagt werden kann, was 2 angedeutet
ist, also dem zulässigen unteren Spannungsgrenzwert der Spannung über
dem Energiespeicher 35. Das Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk 3 umfasst
ferner im Bereich der Schaltung der beiden Energiespeicher noch
eine Diode 52 zwischen den beiden Eingängen der
Energiespeicher, die hier als gepolte Kondensatoren gezeigt sind,
sowie eine Diode 53 zwischen einem Anschlusspunkt 54 des
Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerks zum Anschließen des
Verbrauchers 4 und den Energiespeichern bzw. dem Einkoppelnetzwerk
des Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerks. Der andere Anschlusspunkt 55 zum
Anschließen des Verbrauchers 4 an dem Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk 3 ist
direkt mit der Zenerdiode 37 verbunden.
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Für
den Verbraucher 4 ist lediglich ein Teil von dessen Steuerungsnetzwerk
dargestellt, wobei beispielhaft hier eine zuschaltbare Zuleitung
zu einem Interrupt-Eingang von einem Mikrocontroller gezeigt ist.
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Wird
an den beiden Anschlusspunkten 54, 55 der Verbraucher
angeschlossen bzw. eine Spannung abgefordert, fällt die
Spannung über den Energiespeicher 35 ab, bis der
eingestellte Triggerwert der Spannung unterschritten und der Optokoppler 39 eingeschaltet
wird. Beispielsweise reicht es bereits aus, den Mikrocontroller-Interrupt-Eingang
zu schalten, um eine ausreichende Last an die Anschlusspunkte 54, 55 anzulegen.
Fällt die Spannung über den ersten Energiespeicher 35 unter
den vorgegebenen Spannungsgrenz- bzw. Triggerwert ab und wird der
Optokoppler eingeschaltet, wird der Thyristor für kurze
Zeit gezündet und der PTC-Widerstand zugeschaltet. Der
Thyristor und der PTC-Widerstand simulieren für kurze Zeit,
dass ein ohmscher Verbraucher eingeschaltet wurde, so dass das Netzfreischaltungsrelais 2 schaltet
und somit der Verbraucher mit Netzspannung versorgt werden kann.
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Das
Einkoppelnetzwerk, das über die Schutzdiode 34 abgekoppelt
ist, gewährleistet, dass die eingekoppelten Ströme
vom Versorgungsnetz 1 zum angeschlossenen Verbraucher 4 unterhalb
der zulässigen Ableitstromgrenzwerte, die vorgegeben werden
können, bleibt.
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Im
ausgeschalteten Zustand des Verbrauchers 4 werden die Energiespeicher 35 und 36 vom Einkoppelnetzwerk
nachgeladen. Reicht die netzseitig zur Verfügung gestellte
Prüfspannung zum Nachladen der Energiespeicher nicht aus,
kann automatisch ein Trigger ausgelöst werden, der den
Energiespeicher 35 oder beide Energiespeicher 35, 36 automatisch über
den angeschlossenen Verbraucher 4 nachlädt.
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Ist
ein solches automatisches Nachladen zumindest des Energiespeichers 35 nicht
erwünscht oder aber in Fällen, in denen der Verbraucher 4 über eine
Stand-by-Batterie verfügt, kann die in 3 dargestellte
Variante des Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerks verwendet werden.
Hierbei ist der gepolte Kondensator als Energiespeicher 35 ersetzt
durch eine Reihenschaltung aus einer Stützbatterie 56 und einem
Widerstand 57. Wird nun über den Anschlusspunkt 55 Energie
aus der Batterie gezogen, bewirkt dies einen Spannungsabfall über
den Widerstand 57, so dass die vorgegebene Triggerschwelle
zum Zuschalten des PTC-Widerstandes bzw. Lastwiderstandes unterschritten
und dieser zugeschaltet wird. Der restliche Aufbau des Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerkes
kann bei dieser in 3 gezeigten Variante wie bei
der in 2 gezeigten beibehalten und lediglich der gepolte
Kondensator aus 2 durch die Reihenschaltung
aus Stützbatterie 56 und Widerstand 57 ersetzt
werden. Da der Eigenverbrauch der Schaltung sehr gering ist, ist
zudem die Lebensdauer der Batterie nicht als kritisches Kriterium
für die Applikation anzusehen.
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Neben
dem im Vorstehenden Beschriebenen und den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen von Systemen zum lastunabhängigem
Einschalten eines Netzfreischaltungsrelais können noch
zahlreiche weitere vorgesehen werden, bei denen jeweils zumindest
ein Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk vorgesehen und zwischen
das Netzfreischaltungsrelais und einen Verbraucher geschaltet oder
schaltbar ist.
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- 1
- Versorgungsnetz
- 2
- Netzfreischaltungsrelais
- 3
- Netzfreischaltungs-Einschaltnetzwerk
- 4
- Verbraucher
- 30
- Gleichrichteinrichtung
- 31
- PTC-Widerstand
- 32
- Thyristor
- 33
- Einkoppelnetzwerk
- 34
- Schutzdiode
- 35
- erster
Energispeicher
- 36
- zweiter
Energiespeicher
- 37
- erste
Zenerdiode
- 38
- zweite
Zenerdiode
- 39
- Optokoppler
- 50
- Triggerelement
- 51
- Kondensator
- 52
- Diode
- 53
- Diode
- 54
- Anschlusspunkt
- 55
- Anschlusspunkt
- 56
- Stützbatterie
- 57
- Widerstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 00/13554
A1 [0004]
- - EP 0663167 A1 [0005]