Schaltuhr

Abstract

 Eine gegen Spannungsausfall im Versorgungs-Netz (12) resistente Schaltuhr (14) soll dahingehend betriebssicher ausgestattet wer­den, daß die typischen Störerscheinungen nach längerem Standby-­Betieb von Gangreserve-Speichern und die relativ hohen Kosten für die Speicherelemente vermieden werden. Aus der Erkenntnis heraus, daß während der Zeitspanne eines ausgefallenen Netzes (12) die Last (11) ohnehin nicht betrieben werden kann, in dieser Spanne also auch kein zeitrichtiger Betrieb der Schaltuhr (14) erforderlich ist, wird nach der Erfindung auf jegliche Gangreserve völlig ver­zichtet. Stattdessen wird die Schaltuhr (14) mit einem gegen Netz­ausfall resistenten Speicher (16) für die Schaltzeitpunkte und zu­sammen mit einer Funkuhr (17) betrieben, die bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes (12) den aktuellen Zeitpunkt bestimmt und den Steuerungs­zustand der Schaltuhr (14) darauf korrigiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltuhr gemäß dem Oberbegriff des Ansprüches 1.

[0002] Eine derartige Schaltuhr ist regelmäßig mit einer sogenannten Gang­reserve zur Überbrückung vorübergehender Ausfälle des Speisenetzes ausgestattet, damit die Schaltuhr auch während Netz-Ausfalles zeit­richtig weiterarbeitet und somit bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes der normale Netzbetrieb wieder einsetzen kann, ohne nun die Schalt­uhr auf den tatsächen, aktuellen Zeitpunkt stellen zu müssen. Die Gangreserve besteht in einer Primär- oder Sekundärbatterie und einer spannungsgesteuerten Umschalteinrichtung, über die der normalerweise aus dem Netz erfolgende Zeituhren-Antrieb auf Batteriespeisung um­geschaltet wird, wenn die Netzspannung einen betriebserforderlichen Mindestwert unterschreitet, insbesondere also wenn das Netz auf­grund von netzseitigen Betriebsstörungen ganz ausfällt.

[0003] Eine solche zur Gangreserve batteriegepufferte, an sich aber aus dem Netz betriebene Schaltuhr ist etwa aus FUNKSCHAU Heft 2/1982 Seite 112 links unten bekannt. Durch die Betriebspufferung der ein­gebauten Gangreserve wird sichergestellt, daß bei Netz-Ausfall die zeithaltende Fortschaltung des Schaltmechanismus weiterläuft und somit bei Wieder-Vorhandensein des Netzes die Schaltuhr-Laststeue­rung weiterhin zu den vorgegebenen Zeitpunkten erfolgt.

[0004] Nachteilig bei der Ausstattung einer Schaltuhr mit einer solchen Gangreserve ist jedoch einerseits, daß in der Regel zwei Antriebs­mechanismen erforderlich sind, um den zeitabhängigen Betrieb der Schaltuhr wahlweise aus einem Netz und aus einer Batterie (mit dem­gegenüber regelmäßig niedrigerer Spannung) zu ermöglichen, oder aber recht aufwendige Umsetzschaltungen für den nahtlosen Betriebs­übergang der Antriebseinrichtung zwischen unterschiedlichen Speise­quellen (vgl. DE-PS 1921520). Und besonders problematisch ist bei Einsatz einer solchen speichergepufferten Gangreserve, daß das Speicherelement aufgrund von Alterungserscheinungen nicht mehr die notwendige Kapazität für den Überbrückungsbetrieb aufweist, wenn nach regelmäßig mehrjährigem störungsfreiem Netzbetrieb schließlich doch einmal der Notbetrieb aus der Gangreserve erforderlich wird. Die für die Gangreserve in Betracht kommenden, verfügbaren Speicher (insbes. nachladbare Batterien) weisen nämlich den ganz gravieren­den Nachteil auf, nach einigen Jahren alterungsbedingt einen intern­en Kurzschlußzustand einzunehmen, also nicht mehr als Überbrückungs­quelle verfügbar zu sein. Der Kurzschluß kann sogar zum Betriebs­ausfall der Schaltuhr trotz vorhandenen oder wieder-vorhandenen Netzes führen. Besonders bei hohen Umgebungstemperaturen, wie sie auch in Schaltschränken auftreten können, sinkt die Lebensdauer solcher Speicher rasch auf kurze Restzeitspannen; andererseits führen niedrige Umgebungstemperaturen zu stark reduzierter Kapazität der elektrochemischen Speicher.

[0005] In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegen Netzausfall betriebsresistente Schaltuhr zu schaffen, die ohne die relativ teuren und vergleichsweise störan­fälligen Speicher zur herkömmlichen Sicherstellung einer Gangre­serve auskommt.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Schaltuhr gemäß dem Kennzeichnungsteil des Ansprüches 1 ausgelegt ist.

[0007] Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Lastkreis (also der in Abhängigkeit von der tatsächlichen Zeit zu steuernde Ver­braucher wie etwa eine Heizung) ohnehin nicht betrieben werden kann, wenn sein Versorgungsnetz - aus dem auch die steuernde Schaltuhr betrieben wird - nicht zur Verfügung steht. Es genügt also, die an der absoluten Zeit orientierte Verbrauchersteuerung selbsttätig dann wieder zeitrichtig in Betrieb zu setzen, wenn das Versorgungsnetz wieder die Betriebsleistung zur Verfügung stellt. Dafür kann aber er­findungsgemäß auf jegliche herkömmliche, auf dem geschilderten Über­brückungsbetrieb aus einem Speicher beruhende Gangreserve gänzlich verzichtet werden, wenn nur sichergestellt ist, daß bei Wieder-Ver­fügbarkeit des Netzes die Schaltuhr für ihren künftigen Betrieb auf die dann tatsächlich gegebene Zeit korrigiert wird. Das erfolgt bei­spielsweise mittels eines zentralen Zeitsenders über Draht (Fern­melde- oder Netzleitungen), vorzugsweise jedoch mittels einer soge­nannten Funkuhr (d. h. über eine von einem Zeittelegramm-Funksender synchronisierte Empfangs- und gegebenenfalls Anzeigeeinrichtung), wie sie etwa in der EP-0S 0180155 beschrieben ist. Sie dekodiert aus den über Funk übermittelten Impuls-Telegrammen die momentane gesetz­liche Zeit und stellt mit dieser absoluten Zeitinformation das aus dem Netz fortzuschaltende Zeitregister einer elektronischen Schaltuhr neu bzw. das Räderwerk eines motorisch betriebenen Uhrwerks nach.

[0008] So erfolgt die Steuerung des Verbrauchers wieder zeitrichtig, wenn das Netz wieder zur Verfügung steht und die aktuelle Zeit wieder dekodiert werden kann, auf die die bisherige netzausfallbedingte Fehlweisung der Schaltstellungs-Steuerung korrigiert wird; ohne daß es der teuren und störanfälligen Speicher für eine Betriebsüber­brückung während des Netzausfalles bedurfte.

[0009] Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfas­sung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten be­vorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

[0010] Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im eipoligen Blockschaltbild eine Zeitschaltuhr mit vom selben Netz betriebener Funkuhr zur Zeit­steuerung eines aus diesem Netzt gespeisten Verbrauchers.

[0011] Ein Verbraucher 11, etwa eine Heiz- oder Beleuchtungseinrichtung, soll zu vorgegebenen Zeitpunkten dem Netz 12 zu- bzw. von ihm wieder ab-geschaltet werden. Dafür liegt der Verbraucher 11 über die Schalt­strecke 13 einer Schaltuhr 14 am Netz. Deren elektromechanische oder elektronische Zeitsteuereinrichtung 15 ist über einen manuell betätigbaren nichtflüchtigen mechanischen oder elktronischen Speicher 16 (z. B. Schalthebel gemäß DE-0S 32 41 533 oder EEPROMs) so einstell­bar, daß die Schaltstrecke 13 vorzugsweise zu vorgegebenen Zeitpunkten in Bezug auf den Betrieb der Schaltuhr 14 (also primär nicht über vor­gegebene Zeitspannen unabhängig von den tatsächlichen Zeitpunkten) ein- bzw. ausgeschaltet wird.

[0012] Die Schaltuhr 14 ist nicht mit einer Gangreserve zur Überbrückung be­triebsbedingter oder störungsbedingter vorübergehender Ausfälle des Netzes 12 ausgestattet. Bei Ausfall des Netzes 12 bleibt die Schaltuhr 14 also stehen. Damit wird die zeitabhängige Steuerung der Schalt­strecke 13 zwar unterbrochen; aber das ist insofern ohne Auswirkung, weil mangels vorhandener Energie im Netz 12 der netzabhängige Ver­braucher 11 ohnehin nicht betrieben werden kann. Der Inhalt des nicht­flüchtigen Speichers 16 für die vorgegebenen Schaltzeitpunkte bleibt aber erhalten. Zweckmäßigerweise wird bei Netz-Ausfall - bzw. jeden­falls vor zeitrichtiger Wieder-Aufnahme der Schaltsteuerung - in den Ausgangs-Kanälen für die Laststeuerung jeweils ein definierter Schalt­zustand eingenommen, um unkontrollierte Schaltvorgänge bzw. unge­wünschte Hochlastzustände bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes zu ver­meiden. Erst wenn einige Minuten nach Wiederkehren der Netzspannung der aktuelle Zeitpunkt dekodiert und die Schaltuhr entsprechend nach­gestellt ist, werden nacheinander in den Kanälen die zeitabhängig vor­gegebenen Schaltzustände wieder eingenommen. Dabei kann vorgesehen sein, zeitrichtig mit dem unterbrochen gewesenen Programm weiterzuar­beiten; oder aber die während der Unterbrechnung ausgefallenen Ar­beitszyklen werden entsprechend zeitverschoben nachgeholt, beispiels­weise um in der Kältetechnik keine Kühlphasen zu versäumen.

[0013] Wenn nämlich das Netz 12 wieder in Betrieb geht und damit die Schalt­uhr 14 wieder anläuft, stimmt, wegen des vorangegangenen Funktions­stillstandes, eventuell die momentane Ansteuerung der Schaltstrecke 13 nicht mehr mit derjenigen überein, die für diesen tatsächlich ge­gebenen Zeitpunkt eingespeichert wurde. Um die Zeitsteuerung möglichst rasch wieder mit dem tatsächlichen Zeitablauf zu synchronisieren, ist als Nachstelleinrichtung eine Funkuhr 17 vorgesehen, aus deren Empfangs­dekodierer 18 die Zeitsteuereinrichtung 15 auf die aktuelle, über Funk empfangene Zeit korrigiert wird. Auch die Funkuhr 17 bracht nicht auto­nom zu arbeiten, kann also ebenfalls aus dem zentralen Netz 12 gespeist werden. Denn solange das Netz 12 ausgefallen ist (und damit auch die Funkuhr nicht betrieben wird), kann wie gesagt der Verbraucher 11 ohne­hin nicht betrieben werden, brauchen also auch keine Schaltvorgänge durchgeführt zu werden.

[0014] Wenn dann das Netz 12 wieder zur Verfügung steht, hat unter normalen Betriebsgegebenheiten die Funkuhr 17 alsbald aus den empfangen Zeit­telegrammen die absolute Zeitinformation zur Korrektur der Schaltuhr-­Stellung gewonnen.

[0015] Es gibt Verbraucher 11, die zeitabhängige Netzsteuerfunktionen, insbe­sondere über ihre Schaltuhrensteuerung die (eine Zeitinformation bein­haltende) Periodizität der Spannung auf dem Netz 12, auswerten. Dann sind Fehlfunktionen nicht ganz auszuschließen, die daraus resultieren können, daß versorgungsbedingt die für die Schaltuhr 14 aus einem schwankenden Netz 12 ableitbare Zeitinformation zumindest vorübergehend nicht exakt übereinstimmt mit der amtlichen, über die Funkuhr 17 er­mittelbaren Zeit. Um Störungen aufgrund von Zeitdifferenzen zu vermei­den, ist es zweckmäßig, über eine Einschalt-Steuerschaltung 19, die auf die Wieder-Inbetriebnahme eines abgeschaltet gewesenen Netzes 12 anspricht, die Funkuhr 17 nur aus diesem Anlaß vorübergehend (zum Setzen der Schaltuhr 14 auf die tatsächliche aktuelle Zeit) in Betrieb zu nehmen, und danach die Schaltuhr 14 wieder allein aus dem Netz 12 zu betreiben. Jedoch kann vorgesehen sein, die Einschalt-Steuerschal­tung 19 auch dafür auszulegen, in größeren Abständen die momentane Zeitstellung der Schaltuhr 14 zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren, wenn aufgrund von Betriebsstörungen (ohne eigentlichen Netzausfall) Zeitabweichungen hinsichtlich der Ansteuerung der Schalt­strecke 13 aufgetreten sein sollten.

Ansprüche

1. Gegen Netzspannungsausfall resistente Schaltuhr (14),
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine nichtflüchtigen Speicher (16) für vorgebbare Schalt­zeitpunkte und anstatt einer speichergepufferten Gangreserve nur eine Nachstelleinrichtung für die aktuelle Schaltuhren-Zeitstel­lung bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes (12) aufweist.

2. Schaltuhr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Nachstelleinrichtung eine Funkuhr (17) aufweist.

3. Schaltuhr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihre Nachstelleinrichtung über eine bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes (12) vorübergehend wirksame Einschalt-Steuerschaltung (19) betreibbar ist.

4. Schaltuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Netzspannungsausfall bzw. vor Wiedereinsetzen der zeitab­hängigen Schaltsteuerung in den Last-Schaltkanälen (Schaltstrecken-­13) vorbestimmte Schalt-Stellungen angenommen werden.

5. Schaltuhr nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes (12) ein vorgegebenes Schaltfolgeprogramm zeitrichtig weiterbetrieben wird.

6. Schaltuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Wieder-Verfügbarkeit des Netzes (12) das unterbrochen gewesene Schaltprogramm, zumindest dessen Einschaltphasen, ent­sprechend zeitversetzt nachgeholt wird.

Zeichnung