DE2411551A1

DE2411551A1 - Elektronische netzschaltanordnung fuer rundfunk- und fernsehgeraete

Info

Publication number: DE2411551A1
Application number: DE2411551A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Schroeder
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1974-03-11
Publication date: 1975-09-18
Also published as: ZA751185B; AT351620B; IT1050713B; FR2264433B3; GB1502855A; BE826515A; AU7894175A; NL7502716A; FR2264433A1; ATA126375A

Description

9411551

Standard Elektrik Lorenz AG, /. η ι ι ο υ ι

Stuttgart

W. Schröder-71

Elektronische Netzschaltanordnung für Rundfunk- und Fernsehgeräte

Die Erfindung betrifft eine elektronische Netzschaltanordnung für Rundfunk- und Fernsehgeräte.

Elektronische Netzschaltanordnungen werden insbesondere für Rundfunk- und Fernsehempfänger benötigt. Sie sind jedoch nicht ausschließlich auf diese Geräte beschränkt. Eine bevorzugte Anwendung derartiger Schaltanordnungen ist in Verbindung mit einem elektronischen Ein- und Ausschalten solcher Geräte über Fernbedienungs- oder Sensorschaltungen gegeben.

Abgesehen von Netζschaltern, die von Hand oder elektromagnetisch mittels Relaiswicklungen betätigt werden und bei magnetischer oder motorischer Betägigung zwar auch in Verbindung mit Sensor- und Fernbedienungsanordnungen Verwendet werden können, sind bisher keine vergleichbaren einsetzbaren elektronischen Schaltanordnungen bekannt. Einer der Hauptgründe hierfür liegt darin, daß mit den bekannten Anordnungen die einschlägigen Sicherheitsbestimmungen nicht eingehalten werden konnten. Vor allem blieb die Forderung nach elektrischer Trennung des Gerätes vom Stromversorgungsnetz unerfüllt.

Bekannte Schaltungen arbeiten lediglich als elektronische "Funktionsschalter", z.B. in einem Fernsehgerät, dessen Gleichstromversorgung über einen Thyristor erfolgt, der auf bekannte Art als gesteuerter Netzgleichrichter arbeitet. Das Gate dieses Thyristors steht zusätzlich mit einer Fern-

25. Februar 1974

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bedienungsschaltung in Verbindung, über die der Thyristor und damit auch das Gerät ein- und ausgeschaltet werden kann. Im Sinne der Sicherheitsbestimmungen bedeutet dieser ausgeschaltete Zustand jedoch nur das Umschalten in eine andere Funktion, nämlich in die Bereitschaftsfunktion, in der das Gerät noch nicht- vom Netz getrennt ist. Diese Bereitschaftsstellung ist durch eine Signalanzeige gekennzeichnet. Die eigentliche Netz-Aus-Stellung wird durch einen zusätzlichen Hauptnetzschalter in doppelpoliger Ausführung erreicht, der von Hand betätigt werden muß und in ausgeschaltetem Zustand die Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zusätzlichen mechanisch wirkenden Hauptnetzschalter einzusparen und eine vollelektronische Netzschaltanordnung zu verwirklichen, die sich durch Sensor- und Fembedienungsschaltungen steuern läßt und alle Sicherheitsanforderungen erfüllt. Darüberhinaus soll auch eine möglichst weitgehende Integration dieser Schaltung in einem kompakten Bauelement möglich sein.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mechanische Netzschalter und Relais eingespart und gleichzeitig für Bedienungen mit Sensorelektroden und Fernbedienungen einfache Schaltungen geschaffen wurden. Außerdem lassen sich mit der Erfindung auf einfache Weise die Sicherheitsbestimmungen erfüllen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 in Form eines Blockschaltbildes eine Übersicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips,

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Figur 2a bis Figur 6 erfindungsgemäße Schaltungsbeispiele, die insbesondere zum Zünden der Thyristor-Schaltstrecken benutzt werden können und zwar

Figur 2a eine Grundschaltung für gleichartige Thyristoren als Schaltstrecken, bei der zum Zünden eine Sensorelektrodenanordnung mit drei gleichzeitig zu . berührungen Elektrodenflächen vorgesehen ist.

Figur 2b eine Variante zu Figur 2a, bei der eine zweipolige Sensorelektrodenanordnung genügt.

Figur 3ä und Figur 3b Ausführungsbeispiele mit komplementär steuerbaren Schaltstrecken,

Figur 4 die Betriebsspannungsversorgung einer Steuerschaltung mit einem Steuerpotential an der Geräteseite,

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Steuerpotential auf der Netzspannungsseite liegt.

Figur 6 die Anordnung einer Ausführung nach Figur 5 für komplementär ansteuerbare Thyristoren,

Figur 7 und Figur 8 Halteschaltungen für den Einschaltzustand der Schaltstrecken,

Figur 9 eine Löschschaltung zum Wiedererreichen des Ausschaltzustandes ,

Figur 10 ein erfindungsgemäßes Beispiel für eine flipflopgesteuerte Schaltstrecke,

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Figur 11 und Figur 12 lichtgesteuerte Anordnungen, die über Sensorelektroden gesteuert werden,

Figur 13 eine weitere erfindungsgemäße Anordnung, bei der ein Fotothyristor durch einen normalen Thyristor ersetzt ist.

Figur 14 . Anordnungen mit nichtsteuerbaren Dioden als Schaltstrecken.

Figur 1 zeigt ein Schema, das eine Übersicht angibt, in welcher Weise nach der Erfindung Schaltungen zwischen der Schaltstrecke, der Steueranordnung und dem Bedienungselement aufgebaut werden können.

Zwischen den Polen des Neztsteckers a und dem Gerät bzw. der Geräteschaltung b ist eine elektronische oder ionisierbare Schaltstrecke c vorgesehen, deren Steuerelektroden ggf. über eine Steueranordnung d an eine auf der Netzsteckerseite mittels der Betriebs- oder Steuerspannungsversorgung e erzeugten Steuerspannung schaltbar sind, wobei die Steueranordnung d über ein vom Netz entkoppeltes Bedienungselement f steuerbar ist.

Die elektronische oder ionisierte Schaltstrecke c ist im gesperrten Zustand gemäß den Sicherheitsbestimmungen entkoppelt und ist entweder durch einen steuerbaren Halbleiter C1 oder eine (gasgefüllte) Röhre C2 gebildet. Hierbei besteht der steuerbare Halbleiter z.B. aus einem Thyristor C1,1, Triac C1,2 oder Fotothyristor C1,3 und die gasgefüllte Röhre C2 aus einem Thyratron C2,1. Für bistabile Effekte kann eine Rückkopplung zwischen der elektronischen oder ionisierbaren Schaltstrecke c und der Steueranordnung d vorgesehen sein.

Die Steueranordnung d ist von einem Verstärker d1 oder einem

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mechanischen Schalter d2 (mit Tastkontakten d2", 1 oder bistabilen Kontakten d2,2) oder auch von einem magnetischen Schalter d3 (z.B. mit Readkontakt d3_f1) oder von einem elektromagnetischen Schalter d4, der z.B> ein monostabiler Schalter d4,1 oder ein bistabiler Schalter d4,2 sein kann, gebildet.

Weitere Ausführungen der Steueranordnung d bestehen aus einem elektronischen Schalter d5 (monostabil d5,1 oder bistabil d5,2) oder einer Fembedienungs schaltung d6, z.B. mit Flip-Flop-Schaltung d6,1.

Eine andere Ausbildung ist von einem lichtemittierenden Element d7 (Lampe d7,1 oder lichtemittierende Diode LED) gebildet und eine weitere Ausführung der Steueranordnung d besteht aus einem fotoelektrisch steuerbarem Element d8, beispielsweise einem Fotoelement d8,1, einer Fotodiode d8,2, einem Fotowiderstand d8,3 oder einem Fototransistor d8,4.

Das von der Netzseite und der Geräteschaltung entkoppelte Bedienungselement f, mit dem die Steueranordnung d steuerbar ist, besteht entweder aus einem Formteil f1 aus Isolierstoff oder aus kapazitiv (f.2,1) oder über Entkopplungsdioden (f2,2) wirksamen Sensorelektroden.

Eine andere Ausbildung des Bedienungselernentes ist aus beweglichen Lichtblenden f3 oder Permanentmagneten f4 gebildet.

Die verschiedenen Ausführungen sind im·folgenden im einzelnen näher beschrieben.

Figur 2a zeigt eine Grundschaltung für gleichartige Thyristoren als Schaltstrecken, wobei zum Zünden eine Sensorelektrodenanordnung mit drei gleichzeitig zu berührenden Elektrodenflächen verwendet wird.

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Es ist vorteilhaft und wirtschaftlich, wenn man die Schaltungsanordnung dabei so auslegt, daß in Verfolg der Erfindung die elektronischen oder ionisierbaren Schaltstrecken zusätzlich als Gleichrichter benutzt werden, die ggf. in an sich bekannter Weise in Phasenanschnittssteuerung betrieben werden. Die auf diese Weise erzeugte Gleichspannung kann für die Betriebsstromversorgung der Geräteschaltung herangezogen werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2a enthält zwischen dem Pol 1 bzw. 2 des Netzsteckers·und dem Anschluß 3 bzw. 4 der Geräteschaltung 5 als Schaltstrecke je einen Thyristor T1, bzw. T2. T1 liegt mit seiner Kathode K1 am Anschluß 3 und mit seiner Anode A1 am Pol 1 des Netzsteckers. Wird die Sensorelektrodenanordnung S1 mit dem Finger überbrückt, so fließt während der positiven Halbwelle der Netzwechselspannung an 1, 2 über die zur Herabsetzung der Beruhrungsströme dienenden Berührungsschutzwiderstände R1 und R2 ein Steuerstrom auf das Steuergate G1, erforderlichenfalls verstärkt mit einem HiIfsverstärker V1. T1 ist leitend, solange der Finger S! berührt. Während der negativen Halbwelle fließt auch über den Widerstand R3 ein Steuerstrom auf das Steuergate G2, erforderlichenfalls verstärkt mit einem Hilfsverstärker V2 und schaltet T2 mit seiner Kathode K2 am Pol 2 des Netzsteckers liegend und mit seiner Anode A2 am Anschluß 4 der Geräteschaltung in den leitenden Zustand. Ein bistabiler Schaltvorgang wird erreicht, wenn die mit V1 und V2 bezeichneten Schaltungen zusätzlich je ein Flip-Flop enthalten, so daß der Einsehaltzustand nach der ersten Berührung des Sensorelektrodensystems S1 erhalten bleibt und mit der zweiten Berührung wieder aufgehoben wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2b genügt eine zweipolige Sensorelektrodenanordnung, weil die beiden Steuereingänge für die Thyristoren über Entkopplungsdioden an eine gemeinsame Elektrode angeschlossen werden. Zusätzlich wird eine

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Gleichstromüberlagerung für die Steuerspannung eingeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind daher zusätzlich entkoppelnde Dioden D 2 und D3 vor den Gates G1 und G2 bzw. den davorliegenden Schaltungsteilen vorgesehen, wodurch auch ein einfacheres Sensorelektrodensystem S2 mit nur zwei Elektrodenflächen möglich wird. Die beiden zusätzlichen Dioden führen an eine der Elektroden, während die Gegenelektrode über den Berührungsschutzwiderstand R1- an eine mit Hilfe des Ladekondensators C-1 auf das Wechselspannungspotential am Pol 1 aufgestockte Gleichspannung gelegt ist, die mit der Gleichrichterdiode D1 erzeugt wird. Diese Gleichspannungsüberlagerung ist sehr zweckmäßig, wenn das einzuschaltende Gerät 5 kapazitiv geerdet ist/ z.B. als Antennengegenpol _f zur Hochfrequenzentstörung oder Schutzerdung, In diesem Fall kann nämlich das Netzwechselspannungspotential bei entsprechender Polung des Netzsteckers, der an 1 und 2 angeschlossen ist, über die Körperkapazität des Bedienenden so abgesenkt werden, daß ein Steuervorgang nicht mehr aus-

lösbar ist. Die überlagerte Gleichspannung bringt den Steuerstrom dann mit Sicherheit auf.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 3a und 3b sind komplementär steuerbare SchaItstrecken ohne und mit Gleichspannungsüberlagerung am Steuereingang vorgesehen.

Figur 3a zeigt ein Beispiel für die Anwendung komplementär ansteuerbarer Thyristoren T3 und T2. Diese Schaltung ist sehr vorteilhaft, wenn auf der Geräteseite 3 und 4 für die ggf. eingesetzten Hilfsschaltungen V1 und V2, die Verstärker und/ oder Flip-Flops enthalten, keine netzentkoppelte Steuer- und/oder Betriebsspannung verfügbar ist. Diese Schaltungen lassen sich dann direkt von der Netzseite her versorgen, weil sowohl das Steuerpotential des Thyristors T2 als auch das des komplementären Typs T3 an der Netzseite liegt. In dem angegebenen Beispiel fließt der Steuerstrom für die Thyristoren' von

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der Anode A3 über das Gate G3, die ggf. vorhandene Hilfsschaltung V1, den Berührungsschutzwiderstand R2, das Sensorelektrodensystem S2 und den berührenden Finger, über die Sperrdiode D3, den Berührungsschutzwiderstand R3, die eventuell vorhandene Hilfsschaltung V2, das Gate G2, die Kathode K2 zum Gegenpol 2 des Nezsteckers. Die Sperrdiode D3 dient zum Verhindern von Durchbrüchen beim Wechsel der Polarität.

Entsprechend der Figur 3b kann auch eine zusätzliche Gleichspannung über die Kondensatoren C2 und C3 mit dem Gleichrichter D4 erzeugt und entkoppelt über Entkopplungswiderstände R4 und R5 auf dem Kondensator C4 gespeichert und in Serie als Treiberspannung für den gemeinsamen Gatestrom in die Serienschaltung V1, R2, S2, D3V R3 und V2 an einer zweckmäßigen Stelle eingefügt werden, wie in diesem Beispiel zwischen V1 und R2.

Wenn Geräteschaltungen mit der Netzwechselspannung versorgt werden müssen, ist es zweckmäßig, zwischen jedem Netzpol und der Geräteschaltung die an sich bekannte Anordnung eines Thyristors oder Transistors zu legen, dessen Anode bzw. Kollektor mit dem Netzpol über eine erste Diode in Flußrichtung und über eine zweite Diode in Gegenflußrichtung mit dem ersten Versorgungsanschluß der Geräteschaltung verbunden ist, und dessen Kathode bzw. Emitter über eine dritte Diode in Flußrichtung mit dem zweiten Versorgungsanschluß der Geräteschaltung und über eine vierte Diode in Gegenflußrichtung mit dem Netzpol verbunden ist.

Wenn die Sicherheitsbestimmungen es zulassen, genügt hier bei Geräten mit netztrennendem Transformator die einpolige Abschaltung, so daß die Anordnung lediglich zwischen einem der Netzpole und der Geräteschaltung eingefügt zu werden braucht. Ebenso genügt eine einpolige Abschaltung, sofern es erlaubt ist, auf der Sekundärseite des Netz-Trenntransformators ab zuschalten.

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Figur 4 zeigt ein Beispiel einer Hilfsschaltung V1, die bei Thyristoren verwendet werden kann, deren Steuerpotential mit der Geräteschaltung verknüpft ist. In diesem Beispiel stellt die Hilfsschaltung einen Verstärker dar. Sie kann aber in bekannter Weise auch zu einem Flip-Flop erweitert werden.

Der Transistor T4 wird aus der Spannung am Ladekondensator C5 versorgt, der über den Koppelkondensator C6 von den Gleichrichtern D5/D6 aufgeladen wird.· Dazu wird zwischen die Anschlüsse 6 und 3 eine netzgetrennte Hilfswechselspannung gelegt, die mindestens vorhanden sein muß, sobald an 1 und 2 die Netzwechselspannung angeschlossen wird. In· .den meisten Fällen läßt sich.diese netzgetrennte Hilfswechselspannung aus einem Trenntransformator entnehmen, z.B. aus einem ständig in Betrieb befindlichen Transformator für eine Ultraschallfernbedienung. Eine der Dioden D5 oder D6 kann auch durch einen ohmschen Widerstand ersetzt werden, falls die Schaltung mit der halben Gleichspannung auskommt. R4 ist ein BegrenZungswiderstand für den Steuerstrom.

Während die Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit der Betriebsspannungsversorgung einer Steuerspannung zeigt, dessen Steuerpotential an der Geräteseite liegt, stellt die Figur 5 ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem das Steuerpotential auf der Netzspannungsseite liegt.

Figur 5 zeigt eine Hilfsschaltung V2 mit ihrer Betriebsspannungsversorgung zur Steuerung eines Thyristors T2 mit einem Steuerpotential auf der Netzspannungsseite 1, 2. Die Dauerbetriebsspannungsversorgung des Transistors T5 erfolgt über den Gleichrichter D7 und seinen Koppel- und Ladekondensator C7. R5 dient zur Begrenzung des Steuerstromes für den Thyristor T2. Alle anderen Schaltungseinzelheiten entsprechen der Figur 2b.

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Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Steuerpotential ebenfalls auf der Netzspannungsseite liegt, wobei eine Schaltung mit komplementär ansteuerbaren Thyristoren vorgesehen ist.

Figur 6 entspricht der Figur 3a mit einer Hilfssteuerschaltung, welche die Hilfsschaltungen V1 und V2 ersetzt. T6 kann ein Transistor oder Thyristor sein. Er dient als Verstärker für den beim Berühren des Sensorelektrodensystems S2 ausgelösten Strom. Die Diode D3 verhindert den inversen Betrieb, wenn T3 ein Transistor ist, und kann bei Verwendung eines Thyristors an dieser Stelle entfallen. C8 kann die Halbwellensteuerspannung zu einer Gleichspannung glätten, was bei Brummeinstreuungen vorteilhafter ist.

Während die bisher gezeigten Schaltungsbeispiele,, sofern in V1 oder V2 kein Flip-Flop als Hilfsschaltung das bistabile Arbeiten der Schaltstrecken ermöglichte, hauptsächlich als "Zündschaltungen" für die Thyristoren eingesetzt werden können, stellen die nächsten beiden Beispiele "Halteschaltungen" dar, welche nach der Zündung selbsttätig den leitenden Zustand der Thyristoren aufrechterhalten.

Figur 7 ist die Halteschaltung für einen gezündeten Thyristor, dessen Steuerpotential auf der Geräteseite liegt. Nach dem Zünden mit einer der Schaltungen nach Figur 2 bis 6 ist am Anschluß 4 gegen den Anschluß 3 eine Restbrummspannung vorhanden, die gleichgerichtet über den Gleichrichter D 8 am Ladekondensator C9 über den Entkopplungswiderstand R7 als Steuerstrom den Thyristor T1 im leitenden Zustand hält.

Figur 8 stellt eine Halteschaltung für den auf der Netzseite gesteuerten Thyristor T2 dar. über einen Entkopplungswiderstand R8, der gleichzeitig die Sieherheitsanforderungen einhält, wird der am Anschluß 3 auftretenden positiven Spannung

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ein Haltestrom für den Thyristor 2 oder dessen·Steuerschaltung entnommen.

Der Leitungsweg über den Widerstand R8 kann auch als Rückkopplungsweg zwischen dem Ausgang der Schaltstrecke 3 und dem gleichphasigen Eingang der Steueranordnung V2 aufge.faßt werden, um eine bistabile Schaltfunktion der Anordnung zu erhal- ±en, wenn die verfügbaren Steueranordnungen nicht bistabil sind.

Figur 9 enthält als Beispiel eine Zusatzschaltung zum Löschen der an R7 auftretenden Haltespannung, die mit dem Transistor T7 kurzgeschlossen wird, sobald die Sensorelektrodenanordnung S3 berührt wird und über die Berührungsschutzwiderstände R9 und R10 Basisstrom in den Transistor T7 fließt. In der nächsten Sperrphase der Wechselspannung an T1 setzt dann der Strom aus, da der Thyristor gelöscht bleibt. Weil an den Anschlüssen 3 und 4 keine Gleichspannung mehr erzeugt wird, sperrt in entsprechender Weise auch der andere (nicht gezeichnete) Thyristor T2 (vergl. Figur 8), der über R8 keinen Haltestrom mehr erhält. Das Gerät schaltet damit vollständig ab.

Figur 10 weist eine flip-flopgesteuerte bistabile Schaltstrecke auf, wobei die andere der beiden Schaltstrecken sich selbsttätig mitsteuert. Das Gate des Thyristors T1 wird vom Ausgang A des Flip-Flop FF gesteuert, dessen Eingang E über den Verstärker V3 durch Betätigen des Sensors S2 in die zwei möglichen Zustände gesetzt werden kann. Auf diese Art kann der Thyristor T1 ohne besondere Zünd-, Halte- und Löschschaltungen ein- und ausgeschaltet werden. Der zweite Thyristor T2 kann auf die gleiche Art zusätzlich gesteuert werden, oder sich selbsttätig mitsteuern, wie es aus Figur 10 hervorgeht: sobald T1 durchschaltet, fließt über die Geräteschaltung 5, den Widerstand R11 ein Einschaltstrom für den Thyristor T2,

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der sich in jeder Stromflußphase periodisch im Gleichtakt mit dem Thyristor T1 einschaltet. Die Gewinnung der Betriebsspannung für die Steuerschaltung kann eingespart werden, wenn bereits eine Fernbedienungsschaltung existiert, für die ebenfalls eine netzgetrennte Dauerbetriebsspannung verfügbar ist, bei Auslegung für eine entsprechende Zusatzbelastung.

Bei bereits vorhandenen Fernbedienungsschaltungen kann auch das für die Netz-Ein-Ausschaltung vorgesehene Flip-Flop gleichzeitig als Steuerschaltung für die Schaltstrecken benutzt werden und z.B. zusätzlich über Sensorelektroden beeinflußt werden.

Figur 11 ist eine lichtgesteuerte Anordnung, deren Steuerlicht über ein Flip-Flop und eine Sensorelektrodenanordnung ein- und ausschaltbar ist. Aus dieser Figur ist die Darstellung für durch Lichtbestrahlung zündbare Fotothyristoren T8 und T9 zu ersehen. Eine ständig mit dem Netzstecker verbundene Gleichstromversorgungsschaltung, die aus dem Ladekondensator C 7 und dem Gleichrichter D7 besteht, versorgt das Flip-Flop FF mit Betriebsspannung, an dessen Ausgang A ein lichtend, ttierendes Element LE1 über den Flip-Flop-Eingang E abwechselnd ein- und ausschaltbar angeschlossen ist. Das lichtemittierende Element kann z.B. eine Leuchtdiode oder Lampe sein. Der Eingang E des Flip-Flop wird ggf. über einen hier nicht gezeigten Vorverstärker \om Sensor S2 über die Berührungsschutzwiderstände R2 und R3 gesteuert. Das auf die Fenster der Fotothyristoren T8 und T9 gleichzeitig fallende Licht schaltet das Gerät 5 ein. Bei der nächsten Betätigung erlischt das Licht und das Gerät ist ausgeschaltet. Natürlich sind die Fotothyristoren mit dem lichtemittierenden Element zusammen in einem lichtdichten Gehäuse untergebracht. Falls eine äußere zusätzliche Lichtsteuerung erwünscht ist, oder

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gleichzeitig eine Leuchtanzeige nach außen erzielt werden soll, besitzt dieses Gehäuse ein Fenster.

Es können allgemein für das Einschalten und Ausschalten des Gerätes auch zwei separate Sensoren für "Ein" und "Aus" benutzt werden, wozu das Flip-Flop zwei Eingänge besitzt.

Bei Anwendung fotoelektrischer Steuerungen kann das lichtemittierende Element gleichzeitig als Signalanzeige für den Einschaltzustand des Gerätes dienen, entweder durch elektrisches Schalten oder durch mechanisches öffnen und Schließen einer Blende. Bei Anwenden des elektrischen Schaltens muß die Signalöffnung wenigstens so angeordnet sein, daß durch sie hindurchtretendes Fremdlicht weder direkt noch durch Reflexionen, z.B. an dem ausgeschalteten lichtemittierenden Element, auf die fotoelektrisch reagierende Fläche fällt, weil nur so eine unkontrollierte Steuerung vermieden werden kann.

Eine andere Möglichkeit für getrennte Ein- und Aus-Sensoren mit Erzeugung eines bistabilen Effektes zeigt Figur 12, wo über einen Gleichrichter D9 ein Ladekondensator C9 aufgeladen wird, der über den Begrenzungswiderstand R11 zu dem lichtemittierenden Element LE3 führt, das über den Transistor T10 und dessen Sensorelektrode S2 eingeschaltet werden kann, sobald der Finger die Sensorelektroden berührt und über die Berührungsschutzwiderstände R2 und R3 Basisstrom fließt. LE3 zündet mit seinem Licht die Fotothyristoren T8 und T9, die anschließend mit dem Licht des lichtend.ttierenden Elementes LE2 im Einschaltzustand gehalten werden, sobald das eingeschaltete Gerät 5 an seinen Ausgängen 7 und 8 eine Speisespannung an LE2 über den Begrenzungswiderstand R12 liefert. Diese Speisespannung kann aus der Gleich-, Brumm- oder Wechselspannung 7, 8 des eingeschalteten Gerätes gewonnen werden. In diesem Augenblick kann die Berührung von

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S2 beendet werden. Zum Ausschalten des Gerätes 5 werden die Sensorelektroden S3 berührt. Über die Berührungsschutzwiderstände R9 und R10 fließt Basisstrom im Transistor T7, der LE2 kurzschließt, so daß das Licht erlöscht und T8 und T9 beim nächsten Nulldurchgang des Netzwechselstromes abgeschaltet wird. Für diese Schaltungsanordnung ist ebenfalls ein lichtdichtes Gehäuse für LE2, LE3, T8 und T9 vorzusehen. Zum Zünden und Löschen können auch von Hand und/oder elektromagnetisch bewegliche Lichtblenden zwischen den fotoelektrisch sensiblen Steuerelektroden und dem lichtemittierenden Element angebracht sein.

Figur 13 zeigt die Anwendung eines lichtabhängigen Widerstandes LDR mit einer netzgetrennten Gleichstromversorgung 6¹, die· dauernd betriebsbereit sein muß. Sobald der lichtabhängige Widerstand LDR durch die in Figur 11 oder 12 gezeigten lichtemittierenden Elemente niederohmig wird, fließt Zündstrom über das Gate des Thyristors T1, der dann einschaltet. Dieses Beispiel zeigt zugleich den Ersatz eines Fotothyristors durch einen normalen Thyristor, der durch einen Fotowiderstand steuerbar ist.

Alle bisher gezeigten Schaltungen sind beliebig und zweckmäßig kombinierbar. Zur Fernsteuerung, z.B. über bereits im Gerät vorhandene Ultraschallfernbedienungsempfänger, sind die Schaltungen in Figur 10 und 11 besonders vorteilhaft. Die hier eingesetzten Flip-Flop-Schaltungen FF können nämlich bereits Bestandteil der vorhandenen Fernbedienungen sein. An ihre Eingänge E wird das zur Auslösung der Netz-Ein- oder Ausschaltfunktion selektierte Empfangssignal, falls erforderlich über eine Entkopplungsdiode, angelegt. Auf diese Art ist in beiden Fällen eine unabhängige und wahlweise Bedienung über die Sensorelektrodenanordnung S2 oder über das Ultraschallfernbedienungskommandosignal möglich.

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Die Ausführung nach Figur 1 4 schließlich arbeitet mit nichtsteuerbaren Dioden als Schaltstrecken. Das Grundprinzip besteht darin, daß zwischen den Polen des Netzsteckers und der Geräteschaltung nichtsteuerbare Diodenstrecken eingesetzt sind, die auf der Geräteseite erforderlichenfalls über einen Begrenzungswiderstand einen Ladekondensator aufladen, der mit seiner Ladespannung die Dioden sperrt, solange keine Ladung abfließt, und daß parallel zu dem Ladekondensator über einen steuerbaren elektronischen Schalter die mit der Gleichspannung zu versorgende Geräteschaltung angeschlossen ist.

Die Ladung des Ladekondensators kann auch als Spannungsquelle eines geschalteten Stromversorgungsteiles dienen, das von einem Rechteckgenerator geschaltet wird, dessen Tastverhältnis oder Frequenz von der abgegebenen und/oder eingespeisten Gleichspannung gesteuert wird und der als Start-Stop-Oszillator, ggf. über eine Flip-Flopschaltung mittels einer Sensorelektrodenanordnung oder einer Fernbedienungsschaltung ein- und ausschaltbar ist.

Eine besonders einfache Schaltung stellt Figur 14 dar. Als Netztrennstrecken dienen die beiden Dioden D10 und D11., die gesperrt bleiben, solange von dem Ladekondensator C10 keine Ladung entnommen wird. R13 dient als Strombegrenzungswiderstand für die Dioden D10 und D11 beim ersten Einschaltstoß. An den Klemmen bzw. Anschlüssen 3, 4 ist das.mit Gleichstrom zu versorgende Gerät angeschlossen. 10 ist eine Aufbereitungsschaltung für den Gleichstrom. Sie kann z.B. eine Filterschaltung mit steuerbarem elektronischen Schalter sein oder auch eines der bekannten geschalteten Netzteile mit beispielsweise einem Schalttransistor oder Thyristor, der eine Induktivität bzw. einen Sperrwandlertransformator periodisch so schaltet, daß die über den Anschluß 11 aus dem

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Kondensator zugeführte Gleichspannung am Ausgang 3 auf den gewünschten Wert transformiert wird. Bei Benutzung eines Sperrwandlertransformators kann an dieser Stelle auch eine vom Netz getrennte Spannung entnommen werden. Die periodische Steuerung, aber auch Ein- und Ausschaltung des elektronischen Schalters, Transistors oder Thyristors in der Anordnung- 10 erfolgt über den Eingang 12. Die Schaltungsanordnung 9 enthält zu diesem Zweck einen Steuergenerator, der beispielsweise Rechteckimpulse, deren Tastverhältnis oder Frequenz steuerbar ist, an 12 weitergibt. Die Steuerung des Tastverhältnisses oder der Frequenz erfolgt über den Widerstand R14 und/oder über den Eingang 13 vom Ausgang 3 in Abhängigkeit von der Eingangs- und/oder Ausgangsspannung, über R14 kann gleichzeitig der Steuergenerator mit Betriebsspannung versorgt werden. 9 enthält auch ein Flip-Flop mit Vorverstärker, das den Oszillator durch kurzzeitiges Berühren der Sensorelektrodenanordnung S2 über R2 und R3 ein- bzw. ausschaltet. Im eingeschalteten Zustand wird Strom aus dem Kondensator C10 entnommen und die Dioden D10 und D11 sind während der Stromflußphase mit dem Netz verbunden. Sie arbeiten dann als normale Gleichrichter.

Bei allen Ausführungsbeispielen können die Schaltstrecken, die Steueranordnungen und deren Betriebsspannungsversorgung sowie die Bedienungselemente wenigstens teilweise zu einem Bauelement integriert werden. Es ist vorteilhaft und wirtschaftlich, wenn man die Schaltungsanordnung so auslegt, daß erfindungsgemäß die elektronischen oder ionisierbaren Schaltstrecken zusätzlich als Gleichrichter benutzt werden, die ggf.' auf an sich bekannte Art in Phasenanschnittssteuerung betrieben werden. Die so erzeugte Gleichspannung kann für die Betriebsstromversorgung der Geräteschaltung herangezogen werden. Wenn die Sicherheitsbestimmungen es zulassen, genügt hier bei Geräten mit netztrennendem Transformator die einpolige Abschaltung, so daß die Anordnung lediglich zwi-

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sehen einem der Netzpole und der Geräteschaltung eingefügt zu werden braucht. Ebenso genügt eine einpolige Abschaltung, sofern es erlaubt ist, auf der Sekundärseite des Netz-Trenntransformators abzuschalten.

Häufig wird es zweckmäßig sein, die Spannung des Ldekondensators vor der Verwendung in der Geräteschaltung durch Filterglieder zu sieben.

Bei bereits vorhandenen Fernbedienungsschaltungen kann auch das für die Netz-Εin-Ausschaltung vorgesehene Flip-Flop gleichzeitig als Steuerschaltung für die Schaltstrecken benutzt werden und z.B. zusätzlich über Sensorelektroden beeinflußt werden.

In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, die Schaltstrecken in Übereinstimmung mit den Sicherheitsbestimmungen mit zwei gleichen hochohmigen Widerständen galvanisch zu überbrücken. Die Widerstände dienen z.B. bei Fernsehgeräten zur Ableitung evtl. Hochspannungsaufladungen in abgeschaltetem Zustand und schützen damit auch die Schaltstrecken selbst.

21 Patentansprüche
8 Blatt Zeichnungen

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Claims

P atentan s prüche

Elektronische Netzschaltanordnung für Rundfunk- und Fernsehgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Pol des Netzsteckers und der Geräteschaltung eine elektronische oder ionisierbare Schaltstrecke (T1 , T2) in Form eines steuerbaren Halbleiters oder einer gasgefüllten Röhre eingefügt ist, dessen (deren) Steuerelektrode (G1 , G2) über eine Steueranordnung (V1, V2) an eine auf der Netzsteckerseite erzeugte Steuerspannung schaltbar ist, und die Steueranordnung aus einem mechanisch, magnetisch, elektromagnetisch oder elektronisch mono- (V1, V2) oder bistabil (FF) betätigbaren Schalter, einem Verstärker (V1, V2) oder einem fotoelektrisch steuerbaren Element besteht, und die entsprechend steuerbare Elektrode oder Steueranordnung über ein vom Netz entkoppeltes Bedienungselement steuerbar ist, und daß die ggf. erforderliche Betriebs- und/oder Steuerspannung der Steueranordnung auf der Netzsteckerseite durch eine Gleichrichterschaltung (C1, D1, D9, C9, D7, C7) für die Netzwechselspannung erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Halbleiter von einer Thyristor-, Triac- oder Fototransistorschaltung (T8, T9) und/oder die gasgefüllte Röhre aus einem Thyratron gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ze i chne t, daß die Fotoelektrode mittels eines auf der Netzsteckerseite gespeisten lichtemittierenden Elementes (LE1 , LE3) , insbesondere einer Lampe, Glimmlampe oder Leuchtdiode steuerbar ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek'ennzeichnet, daß das fotoelektrisch steuerbare Element

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aus einem Fotoelement, -Widerstand (LDR), -Transistor oder einer Fotodiode besteht.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch • gekennzeichnet, daß das vom Netz entkoppelte Bedienungselement ein Formteil aus Isolierstoff, ein beweglicher Permanentmagnet, bewegliche Lichtblenden oder kapazitiv oder über Entkopplungswiderstände mit dem Eingang der Steueranordnung verbundene Sensoreiektroden (S1, S2, S3) sind.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen oder ionisierbaren Schaltstrecken zusätzlich als Gleichrichter (TI, T2, T3, T8, T9, D10, D11) benutzt werden, die ggf. mit einem Lade-, kondensator verbunden sind und insbesondere auf an sich bekannte Art in Phasenanschnittssteuerung betrieben werden.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Netzpol und der Geräteschaltung die Anordnung eines Thyristors oder Transistors geschaltet ist, dessen Anode bzw. Kollektor mit dem Netzpol über eine erste Diode in Flußrichtung verbunden ist und über eine zweite Diode in Gegenflußrichtung mit dem ersten Versorgungsanschluß der Geräteschaltung und dessen Kathode bzw. Emitter über eine dritte Diode in Flußrichtung mit dem zweiten Versorgungsanschluß der Geräteschaltung und über eine vierte Diode in Gegenflußrichtung mit dem Netzpol verbunden ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polen des Netzsteckers und der Gerateschaltung nichtsteuerbare Diodenstrecken (DTO, D11) eingesetzt sind, die auf der Geräteseite (erforderlichenfalls über einen Begrenzungswiderstand R13) einen Ladekondensator (C10) aufladen, der mit seiner Lade-

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spannung die Dioden sperrt, solange keine Ladung abfließt, und daß parallel zu dem Ladekondensator über einen steuerbaren elektronischen Schalter (9) die mit der Gleichspannung zu versorgende Geräteschaltung (3, 4) angeschlossen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichne t, daß zum Ein- und Ausschalten des Gerätes die aktiven, stromverbrauchenden Elemente der Geräteschaltung über mindestens einen Steuereingang oder mittels einer der Steueranordnungen (9) und/oder mittels eines der vorher genannten Bedienungselemente ein- und ausschaltbar sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Ladekondensators (vor der Verwendung in der Geräteschaltung) durch Filterglieder gesiebt ist und/oder als Spannungsquelle eines geschalteten Stromversorgungsteiles (11) dient, das von einem Rechteck-* generator (9) geschaltet wird, dessen Tastverhältnis oder Frequenz von der abgegebenen und/oder eingespeisten Gleichspannung gesteuert wird und der als Start-Stop-Oszillator (9) ggf. über ein Flip-Flop mittels einer Sensorelektrodenanordnung (S2) oder einer Fernbedienungsschaltung ein- und ausschaltbar ist.

11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung fotoelektrischer Steuerungen das lichtemittierende Element (LE1, LE2) gleichzeitig als Signalanzeige für den Einschaltzustand des Gerätes dient, entweder durch elektrisches Schalten oder durch mechanisches öffnen und Schließen einer Blende, und daß im Falle des elektrischen Schaltens die Signalöffnung wenigstens so angeordnet ist, daß durch sie hindurchtretendes Fremdlicht weder direkt noch durch Reflexion (insbesondere an dem ausgeschalteten lichtemittierenden Element) auf die

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fotoelektrisch reagierende Fläche fällt.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung für die Steuerschaltung von der netzgetrennten Dauerversorgungsspannung eines Fernbedienungsteils entnommen wird.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandenen Fernbedienungsschaltungen das für die Netz-Ein-Ausschaltung vorgesehene Flip-Flop (FF) als Steuerschaltung an die Schaltstrecken angeschlossen ist und ggf. zusätzlich über eine Sensorelektrodenanordnung gesteuert wird.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenit zeichne t, daß zur Erzeugung einer bistabilen Schaltfunktion der Anordnung ein Rückkopplungsweg (R8) zwischen dem Ausgang der Schaltstrecke (3) und dem gleichphasigen Eingang der Steueranordnung (V2) eingefügt ist.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekefanzeichnet, daß die Netzwechselspannung dem Eingang der Steueranordnung als Steuerspannung zugeführt wird (Figur 3a), insbesondere nach Gleichrichtung (Figur 3b, D4) in einer Gleichrichterschaltung und die Gleichspannung der Wechselspannung überlagert (Figur 3b) und die Summenspannung als Steuerspannung zugeführt wird.

16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltstrecken eines zweipoligen Netzsteckers aus Thyristoren (T3, T2) bestehen, die zueinander komplementär ansteuerbar sind.

17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet , daß die Steuerelektroden oder Steueran-

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Ordnungen der Schaltstrecken galvanisch und/oder kapazitiv mit der Geräteschaltung so verbunden sind, daß nach dem Zünden der S ehalt strecken eine Gleich- und/ oder Wechselspannung der Geräteschaltung an mindestens einer Steuerelektrode oder Steueranordnung einer Schaltstrecke anliegt.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Einschalten der Geräteschaltung dort auftretenden Brumm- oder Wechselspannungen einer Gleichrichterschaltung (D8) zugeführt werden, welche Halteströme an die Steuerelektroden oder Steueranordnungen der Schaltstrecken liefern.

19. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ein- und Ausschalten zwei' getrennte Sensorelektrodenanordnungen angeschlossen (S2, ' S3) sind.

20. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer fotoelektrischen Steueranordnung der bistabile Effekt in der Weise erzielt wird, daß eine einschaltbare, mit einem Iichtemittierenden Element (LE3) verbundene Zündschaltung (S2, T10) vorgesehen ist, das allein oder zusammen mit einem weiteren lichtemittierenden Element (LE2) nach unterbrechen des Einschaltvorganges aus der Gleich-, Brumm- oder Wechselspannung (7, 8) der eingeschalteten Geräteschaltung (3) gespeist wird und die fotoelektrisch sensible Steuerelektrode oder Steueranordnung der Schaltstrecken (T8, T9) aktiviert, und daß zum Löschen eine elektronische Kurzschluß- (T11) oder ünterbrechungsschaltung mit den Anschlüssen des lichtemittierenden Elementes (LE2) verbunddn ist.

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21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß zum Zünden und Löschen von Hand und/oder elektromagnetisch bewegliche Lichtblenden zwischen den fotoelektrisch sensiblen Steuerelektroden und dem lichtemittierenden Element vorgesehen sind.

25. Februar 1974
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