DE29607082U1 - Schaltuhr - Google Patents

Description

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Anmelder: Theben-Werk, Zeitautomatik GmbH, 72394

Haigerloch

Bezeichnung: Schaltuhr

Die Erfindung betrifft eine Schaltuhr mit einem durch Motoransteuerimpulse elektromotorisch zeitsynchron angetriebenen Programmträger, der mechanisch programmierbare Schaltelemente zur programmgemäßen Betätigung eines oder mehrerer elektrischer Kontaktschalter aufweist, welche einen oder mehrere angeschlossene Verbraucher ein- und ausschalten.

Schaltuhren dienen dazu, elektrische Verbraucher zu vorbestimmbaren Zeitpunkten ein- oder auszuschalten. Hierzu ist es erforderlich, daß die Schaltuhr zeitrichtig läuft. Weil aber viele Länder eine Umstellung von Sommerauf Winterzeit und wieder zurück innerhalb eines Jahres vornehmen, sind alle Uhren, also auch Schaltuhren zu den festgesetzten Umstellzeitpunkten auf die jeweils neue Uhrzeit umzustellen.

Ebenso sollte bei einer netzbetriebenen Schaltuhr nach einer Netzunterbrechung die Uhrzeit nicht vom Benutzer neu eingestellt werden müssen.

Für die oben genannten Anforderungen an eine mechanische Schaltuhr gibt es verschiedene Lösungen, die aber je nach Ausführung mit Nachteilen verbunden sind.

So gibt es z.B. preisgünstige mechanische Schaltuhren, die von einem Synchronmotor angetrieben werden. Die Umstellung von einer ersten Uhrzeit auf eine zweite Uhrzeit, die nach einer Netzunterbrechung oder bei der Sommer- / Winterzeitumstellung erforderlich ist, muß manuell durchgeführt werden. Solche Umstellungen können für den Bediener aufwendig und umständlich sein. Abgesehen davon, daß die gesetzlich festgelegten Umstellzeitpunkte tief in der Nacht liegen, ist, insbesondere wenn mehrere Schaltuhren in Betrieb sind, eine automatische Umstellung von der einen Uhrzeit auf die andere wünschenswert.

Es gibt auch Schaltuhren, die nach einem Netzausfall nicht neu gestellt werden müssen, weil sie mit einer Gangreserve versehen sind. Bei einem Netzausfall wird der zum Antrieb der Schaltuhr benötigte Strom nicht aus dem

Netz, sondern aus einem Speicherelement, z. B. einem Akku, entnommen· Diese Speicherelemente haben jedoch den Nachteil, daß die Kapazität beschränkt ist und daß sie alterungs- und temperaturbedingt nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen und teuer sind. Eine automatische Umstellung von Sommer- auf Winterzeit und wieder zurück ist hier nicht vorgesehen. Die Umstellung muß manuell durchgeführt werden.

In der EP-A-O 394 654 ist eine gegen Netzausfall betriebsresistente Schaltuhr beschrieben, die bei Netzausfall stehen bleibt. Eine sog. Funkuhr, die von einem ortsfesten zentralen Zeitsender - einem Langwellensender - kodierte absolute Zeitinformation empfängt, überprüft die aktuelle Zeit der Schaltuhr und korrigiert sie gegebenenfalls. Zum gesetzlich vorgesehenen Umstellzeitpunkt von Sommerzeit auf Winterzeit und von Winterzeit auf Sommerzeit kann die Funkuhr die nötige Umstellung der Zeit bei der Schaltuhr vornehmen; es ist diesem Dokument jedoch nicht zu entnehmen, wie die Schaltuhr von Sommerzeit auf Winterzeit und wieder zurück auf Sommerzeit umgestellt wird. Diese Schaltuhr ist nicht mehr auf ein Speicherelement zur Überbrückung eines Netzausfalls

angewiesen, da sie sich nach dem Netzausfall auf die aktuelle ührzeit stellen kann.

Ist eine Funkuhr z.B. in einem Schaltschrank eingebaut, so kann infolge der im Schaltschrank erzeugten elektromagnetischen Störfelder ein ungestörter Empfang der vom zentralen Zeitsender ausgestrahlten Zeitsignale unmöglich werden. Ebenso können empfangsungünstige Kellerräume den sicheren Empfang der Zeitsignale, die für eine Funkuhr notwendig sind, erheblich stören. In diesen Fällen darf der Empfänger der Funkuhr nicht mehr in der Schaltuhr integriert sein. Der Empfänger muß möglichst an einem störungsfreien Ort mit guten Empfangsbedingungen angeordnet und über eine Signalleitung mit der Schaltuhr verbunden sein. Eine mögliche Ausführung ist in der EP-A-0 555 534 beschrieben. Durch diese Maßnahme ist eine automatische Umstellung der Schaltuhr von Sommerzeit auf Winterzeit und wieder zurück möglich, jedoch unter erheblich vergrößertem technischen Aufwand.

In der EP -B-O 484 833 ist ein Zeitschaltgerät beschrieben, das eine automatische Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit beinhaltet. Bei diesem Zeitschaltgerät ist es jedoch dem Benutzer nicht möglich, eine Schaltfolge frei festzusetzen, da die Ein- und

Ausschaltzeitpunkte fertigungsseitig fest eingerichtet sind und deshalb auf Programmierelemente und ein Anzeigedisplay der Einfachheit halber verzichtet wird.

Da es beim Aufbau einer Elektroinstallation, in der z.B. eine mechanische Schaltuhr Verwendung findet, durchaus üblich ist, das Netz mehrfach ein- und auszuschalten, wird eine Schaltuhr, die nicht funkgesteuert ist, vom erfahrenen Installateur in der Regel nach Beendigung der Arbeiten auf die aktuelle ührzeit gestellt. Schaltuhren mit Gangreserve benötigen mehrere Stunden, um den in der Regel entladenen Akku aufzuladen. Deshalb bleiben sie, wenn sie nur kurze Zeit mit der Netzspannung versorgt wurden, nach Wegnahme der Netzspannung innerhalb kurzer Zeit stehen. Auch bei diesen Schaltuhren ist ein Stellen auf die aktuelle Uhrzeit nach Beendigung der Installationsarbeiten sinnvoll.

Bei einer bekannten batterielosen Schaltuhr mit Gangreserve (EP-A- 0 615 178) kann es unbeabsichtigt zu einer falschen Einstellung der Uhrzeit kommen. Wenn nämlich während der Installation der Schaltuhr die Netzversorgung angelegt und wieder weggenommen wird, kann der Fall eintreten, daß die nach Beendigung der Installationsarbeiten auf die aktuelle Uhrzeit

eingestellte Schaltuhr die Dauer der ■ installationsbedingten Unterbrechung der Netzversorgung als Netzausfall erkennt, und so die bereits richtig eingestellte Uhrzeit wieder verstellt wird. Ebenso ist denkbar, daß dem Installateur Wartezeiten entstehen, da die aktuelle Uhrzeit nur eingestellt werden kann, wenn sich die Schaltuhr nicht gerade automatisch verstellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mechanische Schaltuhr so zu gestalten, daß mit möglichst geringem technischen Aufwand eine sichere und genaue automatische Umstellung von einer ersten auf eine zweite Uhrzeit unbeeinträchtigt von elektromagnetischen Störfeldern erzielt wird und ohne ein herkömmliches Speicherelement zur Sicherstellung der Gangreserve auskommt und frei von installationsbedingten Problemen beim Uhrzeiteinstellen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltuhr gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur automatischen Umstellung von einer ersten Uhrzeit (Winterzeit) auf eine zweite Uhrzeit (Sommerzeit) ein Mikroprozessor vorgesehen ist, der von einer Zeitbasis gesteuert wird und daß in einem elektronischen Speicher

Datum und Uhrzeit zweier Umstellzeitpunkte, zu denen von der ersten Zeit auf die zweite Zeit und umgekehrt umgeschaltet wird, gespeichert sind, bzw. jährlich über ein Rechenalgorithmus unter Berücksichtigung des Schalttages im Schaltjahr ermittelt werden, wobei das aktuelle Datum und die aktuelle Zeit des Mikroprozessors mit dem Datum und der Uhrzeit der im Speicher gespeicherten Umstellzeitpunkte verglichen werden und bei Übereinstimmung von Datum und Uhrzeit der Mikroprozessor automatisch die jeweilige Zeitumstellung bewirkt, indem die Anzahl der Motoransteuerimpulse pro Zeiteinheit so erhöht wird, daß der Programmträger über den Motor und das Getriebe auf die zweite Zeit durch schnelles Vorlaufen umgestellt wird oder die Motoransteuerimpulse ,unterbunden werden bis die Differenz zwischen der ersten Zeit und der zweiten Zeit abgelaufen ist.

Da bei einer Netzunterbrechung keine elektrische Energie aufgebracht wird, um den Motor weiter anzutreiben, entsteht eine Zeitdifferenz zwischen Programmträger und aktueller Zeit. Der Programmträger wird über den Motor und das Getriebe auf die zweite Zeit umgestellt, nachdem das Netz wieder zur Verfügung steht und die Dauer der Netzunterbrechung ermittelt worden ist. Eine Korrektur des Programmträgers findet aber nur dann statt, wenn die Schaltuhr eine definierte Zeitspanne (z.B. 24 h) bereits

am Netz war oder zu einem bestimmten Zeitpunkt (z.B. 24.00 Uhr) am Netz war und die Netzunterbrechung eine bestimmte Dauer nicht überschreitet.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Anhand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform zeigt, wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Schaltuhr 7 ist mit einem Mikroprozessor 1 und mindestens einem Speicher, im vorliegenden Beispiel vorzugsweise mit zwei Speichern 8, 9, ausgerüstet. Als Speicher kann ein Lesespeicher 9, ein sog. ROM, und/oder ein Schreib- / Lesespeicher 8, z.B. ein RAM oder EEPROM oder beides vorgesehen sein. Ist ein ROM 9 vorgesehen, so sind die Daten der Umschaltzeitpunkte für die gesamte Lebensdauer der Schaltuhr 7 im ROM 9 gespeichert.

Der Mikroprozessor 1 wird von einer Zeitbasis 14, häufig auch Takt oder Clock genannt, getaktet. Der Mikroprozessor 1 wird über das Netz 10 mittels eines Netzteils 11 oder über eine interne Spannungsquelle 15, z.B. eine Lithiumzelle 15, mit Spannung versorgt. Die

Lithiumzelle 15 dient dazu, bei Ausfall des Netzes 10 die Spannungsversorgung des Mikroprozessors 1 aufrecht zu erhalten. Das Umschalten von der Netzspannung auf die Lithiumzelle 15 wird über die beiden Sperrdioden 17 gesteuert. Bei der Herstellung der Schaltuhr 7 wird der Mikroprozessor 1 über den Eingang der Programmierschnittstelle 13, die seriell oder parallel die Daten überträgt und außerhalb oder innerhalb der Schaltuhr sein kann, mit der aktuellen Uhrzeit und dem aktuellen Datum sowie evtl. für die Datenübertragung benötigten Prüfinformationen versehen.

Werden vom Gesetzgeber andere Umschaltzeitpunkte für die Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit und wieder zurück festgelegt, so lassen sich die neuen Daten mittels der Schnittstelle 12 jederzeit leicht in den Schreib/-Lesespeicher 8 einlesen. Auf diese Weise wird der Mikroprozessor 1 auf die neuen Termine der Sommerzeitbzw. Winterzeitumstellung umprogrammiert.

Bei einer Netzunterbrechung wird nur der Mikroprozessor aus der internen Spannungsversorgung 15 weiter mit Strom versorgt. Der Motor 2 und damit der Programmträger 3 bleiben stehen, weil in der Schaltuhr auf ein großes Speicherelement verzichtet wurde. Da während der

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Netzunterbrechung in der Regel auch keine Verbraucher 4 geschaltet werden können, kann der Programmträger 3 stehen bleiben.

Bei der Inbetriebnahme der Schaltuhr 7 d.h. die Schaltuhr 7 wird an die Spannungsversorgung 10 angeschlossen, wird der Zähler 18 auf einen Endwert hochgezählt, der z.B. nach einer Zähldauer von 24 h erreicht wird. Der Zähler 18 kann ebenso Bestandteil des Mikroprozessors 1 sein.

Tritt nach dieser Zähldauer eine Netzunterbrechung auf, wird aus dem Mikroprozessor 1 eine erste Uhrzeit mit Datum in das RAM abgelegt, die den Beginn der Netzunterbrechung darstellt. Ist die Netzunterbrechung nicht mehr vorhanden, wird der Zeitpunkt zu dem das Netz wieder vorhanden ist als Ende der Netzunterbrechung ebenso in das RAM abgelegt. Aus Anfangs- und Endzeitpunkten der Netzunterbrechung läßt sich mit Hilfe der im RAM 8 oder ROM 9 abgelegten Daten der Umstellzeitpunkte von der ersten Zeit auf die zweite Zeit (Sommer / Winterzeitumstellung, Schalttage) die Dauer der Netzunterbrechung ermitteln.

Übersteigt die Netzunterbrechung eine vorbestimmte Dauer (z.B. 7 Tage) wird der Zählerinhalt 18 gelöscht und der Programmträger 3 wird nicht nachgestellt, da in diesem Fall davon ausgegangen werden kann, daß die Schaltuhr neu installiert wird. Unterschreitet die Netzunterbrechung

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jedoch diese vorbestimmte Dauer und ist der Endwert des Zählers 18 erreicht, wird der Programmträger 3 (und evtl. Zeiger) über den Motor mit Getriebe 2 um die Zeit der errechneten Netzunterbrechung nachgestellt. Dies geschieht dadurch, daß an den Motor 2 über die Motoransteuerung 16 eine gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Anzahl von Motoransteuerimpulsen ausgegeben wird, bis der Programmträger 3 auf die zweite Zeit umgestellt ist. Die Motoransteuerung 16 kann ebenso Bestandteil des Mikroprozessors 1 sein.

Das Nachstellen des Programmträgers 3 kann auf maximal eine Umdrehung beschränkt sein. Das heißt, bei einer angenommenen Netzunterbrechung von 2 6 Stunden, wird ein Programmträger 3, der im Normalbetrieb eine Umdrehung in 24 h ausführt, nur um 2h vorgestellt.

Ist der Zählerinhalt des Zählers 18 nach einer Netzunterbrechung noch nicht auf dem Endwert angelangt, wird der Programmträger 3 nicht nachgestellt, da die Netzunterbrechung installationsbedingt sein kann und ein Nachstellen des Programmträgers 3 in der Regel unerwünscht ist. Anstatt einem Zähler, der auf einen vorgegebenen Endwert kontinuierlich hochzählt, ist auch ein Zähler denkbar, der beim Datumswechsel (24.00 Uhr auf

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00.01 Uhr) den Zählerstand von 0 auf 1 erhöht, wobei 1 den Endwert des Zählers darstellt.

Im übrigen kann die erfindungsgemäße Schaltuhr in bekannter Weise aufgebaut sein. Der Mikroprozessor 1 steuert eine Antriebseinheit 2, bestehend aus einem Elektromotor und einem Getriebe, welche den sog. Programmträger 3 der Schaltuhr 7 antreiben. Dieser Programmträger 3 ist z.B. mit mechanischen Ein- und Ausschaltelementen ausgestattet, welche mindestens einen Schalter 5 ein- bzw. ausschalten, der einen Verbraucher 4 an eine Versorgungspannung 6 legt oder ihn von ihr trennt.

Die Kopplung des Programmträgers 3 an die Antriebseinheit 2 kann mittels einer, wenigstens in einer Richtung lösbaren Kupplung erfolgen, so daß der Bediener den Programmträger 3 jederzeit von Hand verstellen kann. Ist keine mechanische Kupplung vorgesehen, so kann ein Schalter vorgesehen sein, um den Elektromotor auf Schnellbetrieb schalten zu können, damit auf diese Weise der Programmträger 3 verstellt werden kann.

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Obwohl die erfindungsgemäße Schaltuhr wesentlich einfacher aufgebaut ist als die bekannten automatisch umschaltbaren Schaltuhren, weil sie keinen Funkempfänger benötigt, wird eine sichere und genaue von elektromagnetischen Störfeldern unbeeinflußbare automatische Umstellung von einer ersten Uhrzeitbeispielsweise der Sommerzeit - auf eine zweite Uhrzeit beispielsweise der Winterzeit - ohne herkömmliches Speicherelement zur Sicherstellung der Gangreserve erzielt.

Claims (1)

12. Januar 1996 Ne/

Schutzansprüche

1. Schaltuhr mit einem durch Motoransteuerimpulse elektromotorisch zeitsynchron angetriebenen Programmträger/ der mechanisch frei programmierbare Schaltelemente zur programmgemäßen Betätigung eines oder mehrerer elektrischer Kontaktschalter aufweist, welche einen oder mehrere angeschlossene Verbraucher ein- und ausschalten,

dadurch gekennzeichnet,

daß zur automatischen Umstellung von einer ersten Uhrzeit (Winterzeit) auf eine zweite Uhrzeit (Sommerzeit) ein Mikroprozessor (1) vorgesehen ist, der von einer Zeitbasis (14) gesteuert wird und daß in einem elektronischen Speicher (8, 9) Datum und Uhrzeit zweier Umstellzeitpunkte, zu denen von der ersten Zeit auf die zweite Zeit und umgekehrt umgeschaltet wird, gespeichert sind bzw. jährlich über ein Rechenalgorithmus unter berücksichtigung des Schalttages im Schaltjahr ermittelt werden, wobei das aktuelle Datum und die aktuelle Zeit des Mikroprozessors (1) mit dem Datum und der Uhrzeit der im Spei-

eher gespeicherten Umstellzeitpunkte verglichen werden und bei Übereinstimmung von Datum und Uhrzeit der Mikroprozessor (1) automatisch die jeweilige Zeitumstellung bewirkt, indem die Anzahl der Motoransteuerimpulse pro Zeiteinheit so erhöht wird, daß der Programmträger über den Motor und das Getriebe auf die zweite Zeit durch schnelles Vorlaufen umgestellt wird oder indem die Motoransteuerimpulse unterbunden werden bis die Differenz zwischen der ersten Zeit und der zweiten Zeit abgelaufen ist.

2. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (8, 9) die Umstellzeitpunkte von Sommerzeit auf Winterzeit und von Winterzeit auf Sommerzeit für mehrere Jahre gespeichert sind.

3. Schaltuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten für die Umschaltzeitpunkte von der ersten Uhrzeit auf die zweite Uhrzeit und umgekehrt in einem Lesespeicher (9) gespeichert sind.

4. Schaltuhr nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten für die Umstellzeitpunkte von

der ersten auf die zweite Uhrzeit und umgekehrt in einem Schreib-/Lesespeicher (8) gespeichert sind.

5. Schaltuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnittstelle (12) mit einem Eingang (13) vorgesehen ist/ über welche neue Daten für die Umstellzeitpunkte in den Schreib-/Lesespeicher (8) eingeben werden können.

6. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (1) über die Schnittstelle (12) das aktuelle Datum und die aktuelle Uhrzeit eingegeben werden.

7. Schaltuhr mit einem durch Motoransteuerimpulse elektromotorisch zeitsynchron angetriebenen Programmträger, der mechanisch frei programmierbare Schaltelemente zur programmgemäßen Betätigung eines oder mehrerer elektrischer Kontaktschalter aufweist, welche einen oder mehrere angeschlossene Verbraucher ein- und ausschalten,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Nachstellen des während einer Netzunterbre-

chung stehengebliebenen Programmträgers (3) durch die wieder vorhandene Netzspannung nur dann erfolgt, wenn die Schaltuhr vor der Netzunterbrechung eine während einer intern vorbestimmten oder einstellbaren Zeitdauer am Netz war.

Schaltuhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Beginns und der Zeitpunkt des Endes einer Netzunterbrechung als Daten in einem Schreib/Lesespeicher (8) gespeichert werden.

9. Schaltuhr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmträger (3) nach einer Netzunterbrechung nur dann auf die aktuelle Uhrzeit nachgestellt wird, wenn die Dauer der Netzunterbrechung einen intern vorbestimmten und/oder einstellbaren Wert nicht überschreitet.