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BESCHREIBUNG
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Zeitautomat zur Steuerung von mit Wechselspannung betriebenen elektrischen
Verbrauchern Die Erfindung betrifft einen Zeitautomat zur Steuerung von mit Wechselspannung
betriebenen elektrischen Verbrauchern, wie Treppenhausbeleuchtungen oder dergleichen,
wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher angegeben ist.
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Zeitautomaten der genannten Art sind ansich bekannt. Sie werden insbesondere
bei Treppenhausbeleuchtungen eingesetzt, um die Treppenhausbeleuchtung nur für die
jeweils notwendige Zeit einzuschalten und danach zur Einsparung von Energie wieder
abzuschalten. Bei den üblichen Treppenhausautomaten ist nachteilig, daß diese nach
Ablauf der eingestellten Zeitspanne die Beleuchtung völlig abschalten; die Benützer
sind häufig gezwungen, sich dann im Dunkeln im Treppenhaus
vorzutasten,
um einen Lichtschalter zu erreichen. Es ist daher wünschenswert, einen Zeitautomaten
zu schaffen, der nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne nicht völlig abschaltet,
sondern für einen weiteren Zeitabschnitt die Beleuchtung lediglich absenkt, ehe
er ganz abschaltet. Dabei sollte der Zeitautomat aus der Schaltstellung mit abgesenkter
Leistung wieder auf volle Last geschaltet werden können.
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Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zeitautomaten
anzugeben, der nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls die Last für eine weitere
Zeitspanne absenkt und erst dann ganz ausschaltet. Dabei sollte der Zeitautomat
so ausgeführt sein, daß besondere Maßnahmen zur Funkentstörung nicht notwendig sind
und er in einem Haus-Sicherungskasten untergebracht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen im Oberbegriff des Patentanspruches
1 angegebenen Zeitautomaten gelöst, der erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zeitautomaten dient als Lastschalter ein
Triac. Dieser Triac wird von einem ersten Zeitgeber fUr eine eingestellte Zeit durchgesteuert
und nach Ablauf dieser Zeit abgeschaltet. Dem Triac ist ein Thyristor parallel geschaltet,
der von einem zweiten Zeitgeber gesteuert wird.
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Wenn der erste Zeitgeber den Triac abschaltet, wird der zweite Zeitgeber
angesteuert und er schaltet über die Steuerelektrode den Thyristor durch. Da der
Thyristor jeweils nur
für eine Halbwelle des Wechselstromes leitfähig
ist, wird somit die Leistung auf die Hälfte abgesenkt. Wenn das an dem zweiten Zeitgeber
eingestellte Zeitintervall abgelaufen ist, wird der Thyristor gesperrt und somit
der Verbraucher ganz abgeschaltet. Dem Benutzer einer solchen Anlage wird somit
durch das Absenken der Leistung angezeigt, daß die Anlage bald ganz abschalten wird.
Er hat noch genügend Zeit, sich zu einem der im Haus befindlichen Tastschalter zu
begeben und die Anlage erneut auf volle Leistung umzuschalten.
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Der erfindungsgemäße Zeitautomat hat weiter auch den Vorteil, daß
er nicht mit einer Phasenanschnittssteuerung arbeitet, sondern die halbe Intensität
durch Weglassen je einer der beiden Netzhalbwellen erzielt. Aus diesem Grund ist
jegliche Funkstörung ausgeschlossen, so daß keine besonderen Maßnahmen zur Funkentstörung
des Zeitautomaten erforderlich sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es,
wahlweise den Halblast-Zustand des Zeitautomaten für ein vorgegebenes Zeit intervall
oder andauernd einzustellen. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, daß nach
dem Umschalten in den Halblast-Betrieb dieser Betriebszustand dauernd aufrechterhalten
wird und nicht etwa, wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform, die Last
nach einer weiteren Zeitspanne ganz abgeschaltet wird. Diese weitere Ausgestaltung
der Erfindung ermöglicht einen Wechsel zwischen diesen beiden Betriebsarten. Dazu
ist an die Steuerelektrode des Thyristors ein Flip-Flop geschaltet.
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Liegt an dem Ausgang des Flip-Flops das Signal Null an, so wird der
Thyristor in der bereits beschriebenen Weise von dem zweiten Zeitgeber gesteuert.
Liegt hingegen an dem Ausgang
des Flip-Flops das Signal L an, so
ist der Thyristor unabhängig von dem zweiten Zeitgeber ständig durchgesteuert. Der
Wechsel zwischen den beiden Betriebsarten des Zeitautomaten wird also von dem jeweiligen
Schaltzustand des Flip-Flops bestimmt.
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Es ist nun wünschenswert, daß der Benützer den Schaltzustand des Flip-Flops
mit den in einem Haus angebrachten Tastschaltern verändern kann und er nicht etwa
an einem gesonderten Schalter den jeweils gewünschten Betrieb einstellen muß. Die
Erfindung ermöglicht dies in vorteilhafter Weise, in dem der jeweilige Betriebszustand
des Flip-Flops von dem Benutzer dadurch umgeschaltet werden kann, in dem er länger
als üblich auf einen der Tastschalter drückt und dadurch einen besonders langen
Tastimpuls an den Zeitautomaten gibt. Durch Drücken des Tastschalters wird gemäß
der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein dritter Zeitgeber in Betrieb gesetzt.
Dieser dritte Zeitgeber ist über eine Transistorstufe an den dynamischen Eingang
des Flip-Flops angekoppelt. Der von dem Benutzer hervorgerufene Tastimpuls wird
weiterhin über eine Transistorstufe an die vorbereitenden Eingänge des Flip-Flops
weitergegeben. Ist nur der vom Benutzer hervorgerufene Tastimpuls länger als die
Zeitspanne, die an dem dritten Zeitgeber eingestellt ist, so wird das Flip-Flop
über den dynamischen Eingang umgeschaltet.
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Ist hingegen der Tastimpuls kürzer als das an dem dritten Zeitgeber
eingestellte Zeitintervall, 80 liegt dann, wenn der dritte Zeitgeber am Ende des
Zeitintervalls ein Signal abgibt, an den vorbereiteten Eingängen ein Signal an,
das das Umschalten des Flip-Flops verhindert. Somit ist also Uber die Dauer der
Betätigung des Tastschalters ein Umschalten des Betriebszustandes des Flip-Flops
möglich.
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Im folgenden wird nun die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben und näher erläutert.
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Es zeigen: die Figur 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, die Figur 2 eine ergänzende Schaltung zu der Schaltung nach Figur
1, durch welche ein wahlweiser Betrieb des Zeitautomaten ermöglicht wird.
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Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Zeitautomaten. Mit seiner Anschlußklemme (3) ist der Zeitautomat an die Phasenleitung,
mit seiner Anschlußklemme (4) an den Mittelpunktleiter angeschlossen. Die zu schaltende
Last (1), beispielsweise Beleuchtungskörper, ist zwischen die Anschlüsse (5) gelegt.
In der Lastleitung liegen zwischen dem Lastanschluß (5) und der Sicherung (28),
die dem Phasenanschluß (3) nachgeschaltet ist, ein Triac (6) und ein Thyristor (19).
Die Steuerelektrode (7) des Triacs (6) ist über einen Widerstand (11) und eine Diode
(10) mit dem Ausgang (9) eines ersten Zeitgebers (8) verbunden. Die Steuerelektrode
(18) des Thyristors (19) ist über einen Widerstand (17) und eine Diode (16) mit
dem Ausgang (15) eines zweiten Zeitgebers (14) verbunden. Die Tastenschalter (22),
mit denen der Benützer das Einschalten der Last (1) bewirkt, liegen mit ihrer ersten
Seite an der Phasenleitung.
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Die zweite Anschlußklemme dieser Tastenschalter (22) ist über einen
Widerstand (23) an den Mittelpunktleiter (4) gelegt. Mit der zweiten Anschlußklemme
dieser Tastenschalter und dem Widerstand (23) sind ferner über eine Diode (24) zwei
als Spannungsteiler dienende Widerstände (25 und 26)
angeschlossen,
wobei der Fußpunkt dieses Spannungsteilern an die Phasenleitung gelegt ist. Die
Verbindungsstelle zwischen den Widerständen (25 und 26) ist mit dem Eingangsanschluß
(13) des ersten Zeitgebers (8) verbunden.
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Wird einer der Tastenschalter (22) betätigt, so erhält der Eingang
(13) des ersten Zeitgebers Uber die Diode (24) und den Widerstand (25) sein Startsignal.
Sein Ausgang (9) erhält dann für die Dauer des voreingestellten Zeitintervalls ein
derartiges Potential, so daß über die Diode (1o) und den Widerstand (11) die Steuerelektrode
(7) mit einem Signal beaufschlagt wird, das den Triac (6) dann leitend schaltet.
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Nach Ablauf der an dem Zeitgeber (8) eingestellten Zeitspanne fällt
dann der Ausgang (9) des ersten Zeitgebers (8) auf ein solches Potential, so daß
über die Steuerelektrode (7) der Triac (6) gesperrt wird. Das Signal, das durch
diesen Potentialabfall gegeben ist, gelangt über einen Kondensator (20) an den Eingang
(21) des zweiten Zeitgebers (14). Durch dieses Eingangssignal wird der zweite Zeitgeber
in Betrieb gesetzt und erzeugt an seinem Ausgang (15) ein Potential, das über die
Diode (16) und den Widerstand (17) an die Steuerelektrode (18) des Thyristors (19)
angelegt ist. Dadurch wird der Thyristor (19) leitend geschaltet. Wenn also nach
Ablauf des ersten Zeitintervalls, währenddessen der Last (1) die volle Leistung
zugeführt wurde, der Triac (6) abgeschaltet wird, so wird für das an dem zweiten
Zeitgeber (14) eingestellte Zeitintervall die Last (1) über den Thyristor (19) betrieben.
Da der Thyristor (19) nur tede zweite Halbwelle durchläßt, wird also nach Abschalten
des Triacs (6) die Last (1) für die Dauer des zweiten Zeitintervalls mit halber
Last weiterbetrieben. Nach Ablauf des an dem zweiten Zeitgeber (14) eingestellten
Zeitintervalls fällt an dessen Ausgang (15) das Potential wieder ab, so daß
der
Thyristor (19) in den nichtleitenden Zustand geschaltet wird. Die Last (1) ist somit
nach Ablauf des zweiten Zeitintervalls abgeschaltet.
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Wie anhand von Figur 1 weiterhin ersichtlich ist, kann bereits in
dem Zustand, in dem die Last (1) mittels des Thyristors (19) mit halber Last betrieben
wird, durch Betätigung eines Tastenschalters (22) ein Startsignal an den Eingang
(13) des ersten Zeitgebers (8) gegeben werden, so daß dieser in Betrieb gesetzt
und der Triac (6) aufgesteuert wird. Es ist also möglich, bereits vor dem völligen
Abschalten aus der Halblast-Stellung den Zeitautomaten wieder in die Vollast-Stellung
zu schalten.
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Mit Hilfe eines Schalters (27) können der Triac (6) wie auch der Thyristor
(19) ständig auf volle Last geschaltet werden. Dieser Schalter (27) verbindet in
geschlossenem Zustand die jeweiligen Steuerelektroden (7 bzw. 18) des Triacs bzw.
des Thyristors über jeweils eine Diode (29) mit einem Potential, durch das der Triac
bzw. der Thyristor aufgesteuert werden.
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Die in der Figur 1 mit W, X, Y, Z bezeichneten Anschlüsse dienen dazu,
die beschriebene Schaltung mit dem in der Figur 2 dargestellten Schaltungsteil zu
verbinden. Mit diesem Schaltungsteil nach Figur 2 wird erreicht, daß nach Abschalten
des Triacs (6) der Halblast-Betrieb wahlweise für eine vorgegebene Zeitspanne mittels
des zweiten Zeitgebers (14) aufrechterhalten wird oder, in einer zweiten Betriebsart,
andauernd durchgeschaltet ist. Zu diesem Zweck ist ein Flip-Flop (30) vorhanden.
Der Ausgang (31) dieses Flip-Flops ist über einen Widerstand (32) an die Basis eines
Transistors (33) angelegt. Zeigt das Flip-Flop an seinem
Ausgang
das Signal H, so ist der Transistor (33) durchgesteuert. Über den Anschluß X ist
der Emitter dieses Transistors (33) mit der Steuerelektrode (18) des Thyristors
(19) verbunden. Wenn also an dem Ausgang des Flip-Flops (30) das Signal H anliegt,
so ist der Thyristor (19) durchgesteuert. Der Zustand H des Flip-Flops entspricht
also der Betriebsweise des Zeitautomaten, in der er nach Abschalten des Triacs (6)
dauernd auf Halblast geschaltet ist. Soll der Zeitautomat aus dieser zweiten Betriebsart
wieder in eine Betriebsart geschaltet werden, in der der Thyristor (19) von dem
zweiten Zeitgeber (14) ausgesteuert wird, so muß das Flip-Flop (30) in den Zustand
Null umgeschaltet werden.
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Hierzu dient ein dritter Zeitgeber (40), dessen Ausgang (41) über
einen Widerstand (39) an die Basis eines Transistors (38) angelegt ist. In der Kollektorleitung
dieses Transistors (38) liegt ein weiterer Widerstand (46). Der Kollektor dieses
Transistors (38) ist über einen Widerstand (37) mit dem dynamischen Eingang (36)
des Flip-Flops (30) verbunden.
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Die vorbereitenden Eingänge (34, 35) des Flip-Flops (30) sind über
einen Widerstand (43) an den Kollektor eines Transistors (44) angeschlossen, dessen
Basis über einen weiteren Widerstand (45) mit dem Anschluß Y und damit mit dem Eingangsanschluß
(13) des ersten Zeitgebers (8) verbunden ist.
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Der Eingangsanschluß (42) des dritten Zeitgebers (40> ist über
einen Kondensator ebenfalls mit diesem EingangsanschLuß (13) verbunden.
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Wenn der Benützer einen der Tastenschalter (22) herabdrQckt, so gelangt
ein Tastimpuls an den Eingangsanschluß (13) des ersten Zeitgebers (8) bzw. an die
Anschlußklemme Y. Da der Transistor (44) über den Widerstand (45) mit dieser Anschlußklemme
verbunden ist, wird er durch diesen Tastimpuls
aufgesteuert. Damit
wird über den Widerstand (43) das Potential an den vorbereitenden Eingängen (34
und 35) des Flip-Flops (30) auf Null abgesenkt. Gleichzeitig wird über die Eingangsleitung
(42) der dritte Zeitgeber (40) gestartet. Er setzt für die voreingestellte Zeitspanne
seinen Ausgang (41) auf ein vorgegebenes Potential. Dadurch wird der Transistor
(38) aufgesteuert, so daß das Potential an der Steuerleitung (36) des Flip-Flops
(30) ebenfalls auf Null abgesenkt ist. Nach Ablauf der voreingestellten Zeitspanne
schaltet der Zeitgeber (4o) seinen Ausgang (41) wieder auf ein tiefes Potential,
so daß der Transistor (38) nicht mehr durchgesteuert ist und das Potential an den
Eingang (36) des Flip-Flops (30) auf H schaltet. Dieses Umschalten des Eingangs
(36) auf den Wert H bewirkt, daß das Flip-Flop (30) seinen Zustand ändert. Diese
Zustandsänderung kann das Flip-Flop (30) aber nur dann vollführen, wenn zu dem Zeitpunkt,
zu dem sein Eingang (36) von Null auf H schaltet, gleichzeitig die vorbereitenden
Eingänge (34 und 35) auf dem Potential Null liegen; letzteres ist aber nur dann
der Fall, wenn der von dem Benutzer an den Tastenschaltern (22) ausgelöste Tastimpuls
noch an der Klemme Y anliegt, da nur dann der Transistor (44) durchgesteuert ist
und die vorbereitenden Eingänge (34, 35) auf tiefes Potential abgesenkt sind.
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Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß das Flip-Flop (30) von dem
Benutzer stets dann in seinen Betriebszustand umgeschaltet werden kann, wenn er
einen der Tastenschalter (22) für eine Zeitdauer herabdrückt, die länger ist als
die an dem dritten Zeitgeber (40) eingestellte Zeit. Wenn der Benützer jedoch die
Tastenschalter (22) nur kurz berührt, so ist bei Eintreffen des Umschaltimpulses
am Eingang (36) des Flip-Flops (30) bereits das Potential an den vorbereitenden
Eingängen (34, 35) wieder auf H, so daß in diesem Fall
das Flip-Flop
seinen alten Zustand beibehält. Allein durch die Dauer des Herabdrückens eines Tastenschalters
(22) kann also wahlweise der Betriebszustand des Flip-Flops (30) verändert werden
oder auch beibehalten werden. Hierdurch ist es wiederum möglich, den Zeitautomaten
hinsichtlich der Betriebsart des Thyristors (19) in den gewünschten Zustand zu bringen.
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Abschließend soll noch erwähnt werden, daß der erfindungsgemäße Zeitautomat
sich besonders eignet, um als Schalter für Treppenhausbeleuchtungen eingesetzt zu
werden. Er ist jedoch nicht auf diese Anwendungsmdglichkeit beschränkt, sondern
kann beispielsweise auch bei anderen, nur bedarfsweise eingesetzten elektrischen
Verbrauchern wie beispielsweise elektrischen Heizungen, angewendet werden.
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