EP3235349B1 - Brightness control for a light signal system - Google Patents
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- EP3235349B1 EP3235349B1 EP16702356.3A EP16702356A EP3235349B1 EP 3235349 B1 EP3235349 B1 EP 3235349B1 EP 16702356 A EP16702356 A EP 16702356A EP 3235349 B1 EP3235349 B1 EP 3235349B1
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Definitions
- KR 101 317 462 B1 describes a tunnel lighting system.
- the light signal system according to the invention also has a signal transmitter switching unit which is connected between the circuit arrangement and the signal transmitter device and is set up to switch between different signal transmitters.
- the individual signal transmitters are warning lights with different meanings.
- the signal transmitter switching unit is now set up to switch between the different warning lights and to electrically connect the different signal transmitters to the circuit arrangement or to electrically disconnect the different signal transmitters from the circuit arrangement in order to output various warning information or instructions.
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- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtsignalanlage mit einer Schaltungsanordnung zum Einstellen der Helligkeit von Signalgebern der Lichtsignalanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen der Helligkeit einer Lichtsignalanlage.The invention relates to a light signal system with a circuit arrangement for adjusting the brightness of signal transmitters of the light signal system. The invention also relates to a method for setting the brightness of a light signal system.
Lichtsignalanlagen, auch Lichtzeichenanlage genannt, dienen der Steuerung des Straßenverkehrs. Sie ordnen für Verkehrsteilnehmer ein bestimmtes Verhalten an, indem gesteuerte Lichtsignale abgegeben werden. Diese nach Form und Farbe verschiedenartigen Verkehrszeichen haben jeweils eine andere Bedeutung und strahlen nur entgegen der Fahrtrichtung des zu regelnden Verkehrs ab. Der Einsatz von Lichtsignalanlagen hat unterschiedliche Gründe, beispielsweise um den Verkehrsfluss zu verbessern und gefährliche oder gefahrenträchtige Verkehrssituationen zu entschärfen. Im Straßenverkehr sind dies insbesondere Einmündungen sowie Engstellen, z.B. bei Baustellen oder Brücken. In Abhängigkeit von der Veränderung der im Bereich der jeweiligen Lichtsignalanlage herrschenden Lichtverhältnisse sind die von der Lichtsignalanlage angezeigten Lichtsignale besser oder schlechter zu erkennen. Insbesondere bei über die Tageszeit schwankenden Lichtverhältnissen, also beispielsweise bei im Freien angeordneten Lichtsignalanlagen, besteht ein Bedarf, die Helligkeit der Signalgeber der Lichtsignalanlage an die jeweiligen Lichtverhältnisse anzupassen. Beispielsweise können bei starker Sonneneinstrahlung bei Tag zu schwach leuchtende Signalgeber leicht falsch gedeutet werden und nachts können zu stark leuchtende Signalgeber die Verkehrsteilnehmer stark blenden.Light signal systems, also known as light signal systems, are used to control road traffic. They arrange a certain behavior for road users by emitting controlled light signals. These traffic signs, which differ in shape and color, each have a different meaning and only radiate against the direction of travel of the traffic to be regulated. There are various reasons for using traffic lights, for example to improve the flow of traffic and to defuse dangerous or dangerous traffic situations. In road traffic, these are in particular junctions and bottlenecks, e.g. at construction sites or bridges. Depending on the change in the light conditions prevailing in the area of the respective light signal system, the light signals displayed by the light signal system can be seen better or worse. In particular in the case of lighting conditions that fluctuate over the time of day, that is to say for example in the case of light signal systems arranged outdoors, there is a need to adapt the brightness of the signal transmitters of the light signal system to the respective light conditions. For example, signaling devices that are too weakly illuminated during the day can easily be misinterpreted when there is strong sunlight, and signaling devices that are too strong can dazzle road users at night.
Somit besteht für Lichtsignalanlagen die Anforderung, die Helligkeit der Signalgeber zu ändern, um sie der Umgebungshelligkeit anzupassen. Ferner kann durch die Anpassung der Helligkeit der Signalgeber auch elektrische Energie gespart werden, da die Lichtsignale bei Nacht nicht so hell leuchten müssen, um noch gut erkannt und unterschieden werden zu können. Die Änderung der Helligkeit von Beleuchtungseinheiten wird auch Dimmen genannt.Thus, there is a requirement for traffic light systems to change the brightness of the signal heads in order to adapt them to the ambient brightness. Furthermore, by adapting the Brightness of the signaling device, electrical energy can also be saved, since the light signals do not have to shine so brightly at night in order to be easily recognized and differentiated. Changing the brightness of lighting units is also called dimming.
Bisher wurde das Dimmen von Lichtsignalanlagen dadurch erreicht, dass die Spannung, mit der die Signalgeber betrieben wurden, von der Steuerung in einer oder mehreren Stufen variiert werden konnte. Übliche Betriebsspannungen sind dabei zum Beispiel 230V für volle Helligkeit und 150V für reduzierte Helligkeit. Insbesondere bei der Verwendung von Glühlampen für die Signalgeber ist eine solche Vorgehensweise besonders einfach umsetzbar, da die Glühlampen bei niedriger Spannung automatisch dunkler leuchten. Die Helligkeit von Leuchtdioden dagegen ist abhängig von der Stromstärke des durch sie hindurchfließenden elektrischen Stroms. Bei Signalgebern mit Leuchtdioden muss daher eine zusätzliche LED-Treiberlogik installiert sein, die die geringere Versorgungsspannung erkennt und den Strom durch die Leuchtdioden reduziert, so dass die Lichtleistung sinkt.So far, the dimming of traffic lights was achieved by allowing the control to vary the voltage with which the signal generators were operated in one or more stages. Usual operating voltages are, for example, 230V for full brightness and 150V for reduced brightness. Such a procedure is particularly easy to implement when using incandescent lamps for the signal transmitter, since the incandescent lamps automatically shine darker at low voltage. The brightness of light-emitting diodes, on the other hand, depends on the strength of the electric current flowing through them. In the case of signal transmitters with light-emitting diodes, additional LED driver logic must therefore be installed, which detects the lower supply voltage and reduces the current through the light-emitting diodes, so that the light output is reduced.
In beiden Fällen wird herkömmlich das Dimmen zentral über verschiedene Versorgungsspannungen für verschiedene Helligkeiten der Signalgeber realisiert. Dazu werden in der Spannungsversorgungseinheit der Lichtsignalanlage mindestens ein zusätzlicher Transformator oder mehrere Netzteile verbaut und es wird zwischen den einzelnen Spannungen der verschiedenen Spannungswandler umgeschaltet, um verschiedene Versorgungsspannungen für verschiedene Helligkeiten zu erhalten.In both cases, dimming is conventionally implemented centrally using different supply voltages for different brightnesses of the signal generators. For this purpose, at least one additional transformer or several power supply units are installed in the power supply unit of the traffic light system and a switch is made between the individual voltages of the various voltage converters in order to obtain different supply voltages for different brightnesses.
Die zusätzlichen Spannungswandler sind kostenintensiv und nehmen viel Raum ein. Zudem besteht herkömmlich bei einer optionalen Dimm-Funktion immer die Notwendigkeit, zusätzliche Hardware, d.h. einen zusätzlichen Spannungswandler in die Lichtsignalanlage einzubauen, auch wenn die Dimm-Funktion gar nicht benötigt wird.The additional voltage converters are expensive and take up a lot of space. In addition, with an optional dimming function, there is always the need to install additional hardware, ie an additional voltage converter, in the traffic light system, even if the dimming function is not required at all.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtsignalanlage mit Dimm-Funktion zu entwickeln, welche wirtschaftlicher, flexibler und platzsparender aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch eine Lichtsignalanlage gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Einstellen der Helligkeit von Signalgebern einer Lichtsignalanlage gemäß Patentanspruch 11 gelöst.It is therefore an object of the present invention to develop a light signal system with a dimming function which is more economical, flexible and space-saving. This object is achieved by a light signal system according to
Die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage weist eine Schaltungsanordnung zum Einstellen der Helligkeit von Signalgebern der Lichtsignalanlage auf. Die Schaltungsanordnung weist eine Spannungsversorgungsschnittstelle zum Empfangen einer elektrischen Versorgungsspannung auf. Die Spannungsversorgungsschnittstelle kann beispielsweise ein Stromanschluss für eine Versorgungsspannung, wie zum Beispiel eine 230V Wechselspannung, sein.The light signal system according to the invention has a circuit arrangement for setting the brightness of signal transmitters of the light signal system. The circuit arrangement has a voltage supply interface for receiving an electrical supply voltage. The voltage supply interface can be, for example, a power connection for a supply voltage, such as a 230V AC voltage.
Die Schaltungsanordnung weist zudem eine Spannungswandlungseinheit zum Generieren eines Trägersignals als Gleichspannungssignal durch Umwandeln der elektrischen Versorgungsspannung in eine elektrische Spannung eines Trägersignals auf. Unter einer Spannungswandlungseinheit soll eine Einheit verstanden werden, welche eine elektrische Spannung in eine elektrische Spannung mit einem anderen Spannungswert oder einer anderen Spannungsart umwandelt. Bei dem Umwandlungsvorgang der elektrischen Versorgungsspannung in eine elektrische Spannung eines Trägersignals kann zum Beispiel eine Wechselspannung mit einem bestimmten Spannungswert in eine Wechselspannung mit einem anderen Spannungswert gewandelt werden oder eine Wechselspannung in eine Gleichspannung oder umgekehrt gewandelt werden.The circuit arrangement also has a voltage conversion unit for generating a carrier signal as a DC voltage signal by converting the electrical supply voltage into an electrical voltage of a carrier signal. A voltage conversion unit should be understood to mean a unit which converts an electrical voltage into an electrical voltage with a different voltage value or a different voltage type. In the process of converting the electrical supply voltage into an electrical voltage of a carrier signal, for example, an alternating voltage with a certain voltage value can be converted into an alternating voltage with a different voltage value or an alternating voltage can be converted into a direct voltage or vice versa.
Die Schaltungsanordnung umfasst weiterhin eine Steuerungsdaten-Empfangseinheit zum Empfangen eines Steuersignals, wobei das Steuersignal Informationen bezüglich einer einzustellenden Helligkeit der Lichtsignalanlage umfasst. Die Schaltungsanordnung weist außerdem eine Modulationssignal-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Modulationssignals in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal auf. Beispielsweise ist die Modulationssignal-Erzeugungseinheit mit der Steuerungsdaten-Empfangseinheit elektrisch verbunden oder umfasst die Steuerungsdaten-Empfangseinheit, um das Steuerungssignal von der Steuerungsdaten-Empfangseinheit zu empfangen und in Abhängigkeit von dem erfassten Steuerungsbefehl ein Modulationssignal zu erzeugen.The circuit arrangement further comprises a control data receiving unit for receiving a control signal, the control signal comprising information relating to a brightness of the light signal system to be set. The circuit arrangement also has a modulation signal generation unit for generating a modulation signal as a function of the received control signal. For example, the modulation signal generating unit is electrically connected to the control data receiving unit or comprises the control data receiving unit in order to receive the control signal from the control data receiving unit and to generate a modulation signal as a function of the detected control command.
Die Schaltungsanordnung umfasst zudem eine Modulatoreinheit zum Modulieren des Trägersignals mit dem Modulationssignal zu einem modulierten Steuersignal zum Steuern der Helligkeit der Signalgeber. Beispielsweise ist die Modulatoreinheit mit der Modulationseinheit elektrisch verbunden, um von dieser das Modulationssignal zu empfangen. Weiterhin ist die Modulatoreinheit auch zumindest indirekt mit der Spannungswandlungseinheit elektrisch verbunden, um von dieser das Trägersignal zu empfangen, welches in der Modulatoreinheit zusammen mit dem Modulationssignal in ein Steuersignal gewandelt wird. Dabei soll die Bezeichnung Modulatoreinheit alle Arten von Einheiten umfassen, die zwei Signale miteinander kombinieren können und zwar derart, dass die beiden Signale auch wieder in ihre Ausgangssignale zerlegt werden können. Die Modulatoreinheit soll also insbesondere auch ein Schalter sein können, welcher von dem Modulationssignal angesteuert wird und das Trägersignal durch diesen Schaltprozess moduliert.The circuit arrangement also comprises a modulator unit for modulating the carrier signal with the modulation signal to form a modulated control signal for controlling the brightness of the signal transmitter. For example, the modulator unit is electrically connected to the modulation unit in order to receive the modulation signal therefrom. Furthermore, the modulator unit is also at least indirectly electrically connected to the voltage conversion unit in order to receive the carrier signal therefrom, which is converted into a control signal in the modulator unit together with the modulation signal. Included the term modulator unit is intended to encompass all types of units that can combine two signals with one another in such a way that the two signals can also be broken down into their output signals again. The modulator unit should therefore also be able to be, in particular, a switch which is controlled by the modulation signal and modulates the carrier signal through this switching process.
Unter einem Signalgeber im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage soll eine Einheit verstanden werden, welche ein Signal ausgibt, das von außenstehenden Geräten oder Personen, wie zum Beispiel Verkehrsteilnehmern, erfasst und bezüglich einer für sie relevanten Information interpretiert werden kann. Beispielsweise umfasst das Signal eines Signalgebers eine Anweisung oder eine Warnung, welche von den betroffenen Personen oder Geräten verstanden bzw. weiterverarbeitet werden kann.A signal transmitter in connection with the light signal system according to the invention is to be understood as a unit which outputs a signal that can be detected by external devices or people, such as road users, and interpreted with regard to information relevant to them. For example, the signal from a signal transmitter includes an instruction or a warning that can be understood or further processed by the persons or devices concerned.
Indem bei der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage die Steuerung der Signalgeber mit Hilfe einer modulierten Versorgungsspannung erfolgt, werden zusätzliche Kanäle für eine gesonderte Datenübertragung zur Steuerung der Signalgeber eingespart. Zudem werden im Vergleich zu den herkömmlichen Schaltungsanordnungen, bei denen die Ansteuerung der Signalgeber mit Hilfe von einer Mehrzahl von Transformatoren oder Spannungswandlern erfolgt, zumindest ein Teil dieser kostenintensiven und platzverbrauchenden Bauelemente eingespart.Since the signal generators are controlled with the aid of a modulated supply voltage in the light signal system according to the invention, additional channels for separate data transmission for controlling the signal generators are saved. In addition, in comparison to the conventional circuit arrangements in which the signal generators are controlled with the aid of a plurality of transformers or voltage converters, at least some of these cost-intensive and space-consuming components are saved.
Die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage weist also eine Schaltungsanordnung zum Einstellen der Helligkeit der Signalgeber der Lichtsignalanlage auf. Die Schaltungsanordnung weist eine Signalgebereinrichtung auf, die die Signalgeber aufweist, wobei jeder Signalgeber eine Demodulationseinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das modulierte Steuersignal von der Schaltungsanordnung zu empfangen und in das Modulationssignal und das Trägersignal zu demodulieren. Die Signalgeber sind also als sogenannte intelligente Signalgeber ausgebildet, die es ermöglichen, über eine Modulation der Versorgungsspannung digitale Telegramme oder Zustände von der Steuerung, d.h. der Schaltungsanordnung, an die Signalgeber zu senden. Abhängig von dem Informationsgehalt des digitalen Telegramms reguliert die intelligente Steuerung im Signalgeber die Lichtleistung. Teil des intelligenten Signalgebers ist auch ein Demodulator, welcher das von der Steuerung empfangene modulierte Signal derart analysiert, dass die enthaltene Information betreffend die Helligkeit der Signalgeber von den Signalgebern erfasst und weiterverarbeitet werden kann.The light signal system according to the invention thus has a circuit arrangement for setting the brightness of the signal transmitters of the light signal system. The circuit arrangement has a signal transmitter device which has the signal transmitter, each signal transmitter having a demodulation unit which is set up to receive the modulated control signal from the circuit arrangement and to demodulate it into the modulation signal and the carrier signal. The signal generators are designed as so-called intelligent signal generators, which make it possible to send digital telegrams or statuses from the control, ie the circuit arrangement, to the signal transmitter via a modulation of the supply voltage. The intelligent control in the signal transmitter regulates the light output depending on the information content of the digital telegram. Part of the intelligent signal transmitter is also a demodulator which analyzes the modulated signal received by the controller in such a way that the information contained relating to the brightness of the signal transmitter can be recorded and further processed by the signal transmitter.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage auch eine Signalgeberschalteinheit auf, welche zwischen die Schaltungsanordnung und die Signalgebereinrichtung geschaltet ist und dazu eingerichtet ist, zwischen unterschiedlichen Signalgebern umzuschalten. Beispielsweise handelt es sich bei den einzelnen Signalgebern um Warnlichter mit verschiedenen Bedeutungen. Die Signalgeberschalteinheit ist nun dazu eingerichtet, zwischen den verschiedenen Warnlichtern umzuschalten und die unterschiedlichen Signalgeber mit der Schaltungsanordnung elektrisch zu verbinden oder die unterschiedlichen Signalgeber von der Schaltungsanordnung elektrisch zu trennen, um verschiedene Warninformationen oder Anweisungen auszugeben.Furthermore, the light signal system according to the invention also has a signal transmitter switching unit which is connected between the circuit arrangement and the signal transmitter device and is set up to switch between different signal transmitters. For example, the individual signal transmitters are warning lights with different meanings. The signal transmitter switching unit is now set up to switch between the different warning lights and to electrically connect the different signal transmitters to the circuit arrangement or to electrically disconnect the different signal transmitters from the circuit arrangement in order to output various warning information or instructions.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen der Helligkeit einer Lichtsignalanlage wird ein Steuersignal empfangen, wobei das Steuersignal eine einzustellende Helligkeit der Lichtsignalanlage umfasst. Weiterhin wird ein Trägersignal als Gleichspannungssignal durch Umwandeln einer Versorgungsspannung in eine elektrische Spannung eines Trägersignals generiert. Zudem wird ein Modulationssignal in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal erzeugt und das Trägersignal mit dem Modulationssignal zu einem modulierten Steuersignal zum Steuern der Helligkeit der Signalgeber moduliert.In the method according to the invention for setting the brightness of a light signal system, a control signal is received, the control signal comprising a brightness of the light signal system to be set. Furthermore, a carrier signal is generated as a DC voltage signal by converting a supply voltage into an electrical voltage of a carrier signal. In addition, a modulation signal is generated as a function of the received control signal and the carrier signal is modulated with the modulation signal to form a modulated control signal for controlling the brightness of the signal generator.
Die wesentlichen Komponenten der Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere die Modulationssignal-Erzeugungseinheit und die Modulator-Einheit. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.The essential components of the circuit arrangement of the light signal system according to the invention can be designed predominantly in the form of software components. This applies in particular to the modulation signal generation unit and the modulator unit. In principle, however, these components can also be implemented in part, in particular when particularly fast calculations are concerned, in the form of software-supported hardware, for example FPGAs or the like. Likewise, the required interfaces, for example when it is only a matter of transferring data from other software components, can be designed as software interfaces. However, they can also be designed as hardware-based interfaces that are controlled by suitable software.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Schaltungsanordnungen zum Einstellen der Helligkeit von Signalgebern einer Lichtsignalanlage auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Lichtsignalanlage ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Lichtsignalanlage ausgeführt wird.A largely software-based implementation has the advantage that circuit arrangements already used to set the brightness of signal transmitters of a light signal system can be easily retrofitted by a software update in order to work in the manner according to the invention. In this respect, the object is also achieved by a computer program product which can be loaded directly into a memory device of a traffic light system, with program sections to carry out all steps of the method according to the invention when the program is being carried out in the traffic signal system.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.The dependent claims and the following description each contain particularly advantageous configurations and developments of the invention. In particular, the claims of one claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.
Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage einen zusätzlichen Schalter zwischen der Spannungswandlungseinheit und der Modulatoreinheit auf. Der zusätzliche Schalter kann zum Zuschalten und Trennen der Schaltungsanordnung von der Versorgungsspannung bzw. der Trägerspannung dienen.The light signal system according to the invention preferably has an additional switch between the voltage conversion unit and the modulator unit. The additional switch can be used to connect and disconnect the circuit arrangement from the supply voltage or the carrier voltage.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist die Modulationssignal-Erzeugungseinheit dazu eingerichtet, als Modulationssignal ein Sinussignal zu erzeugen. Ein Sinussignal kann zum Beispiel zur Frequenzmodulation eines Trägersignals verwendet werden. Dabei ist die zu übertragende Information in der modulierten Frequenz des Trägersignals enthalten.In a preferred embodiment of the light signal system according to the invention, the modulation signal generation unit is set up to generate a sinusoidal signal as the modulation signal. A sinusoidal signal can be used, for example, to frequency modulate a carrier signal. The information to be transmitted is contained in the modulated frequency of the carrier signal.
Beispielsweise kann das Sinussignal für das Einstellen einer normalen Helligkeit eine Frequenz von 1 kHz aufweisen und für eine schwächere Helligkeit eine Frequenz von 2 kHz aufweisen.For example, the sinusoidal signal can have a frequency of 1 kHz for setting a normal brightness and a frequency of 2 kHz for a weaker brightness.
Die Frequenzen sind im Prinzip frei wählbar, liegen in der Praxis üblicherweise in der Größenordnung von 100 Hz bis maximal 10 kHz. Auch der Frequenzhub, also die Differenz der beiden Modulationsfrequenzen, ist beliebig wählbar. Allerdings wird die korrekte Demodulation im Signalgeber mit kleinem Frequenzhub aufwendiger, so dass ein ausreichender Frequenzhub bevorzugt ist.In principle, the frequencies can be freely selected, in practice they are usually in the order of magnitude of 100 Hz to a maximum of 10 kHz. The frequency deviation, i.e. the difference between the two modulation frequencies, can also be selected as required. However, correct demodulation in the signal generator with a small frequency deviation is more complex, so that a sufficient frequency deviation is preferred.
Daneben ist die Modulation nicht nur auf Sinus- oder Rechteckfunktionen beschränkt. Ebenso gut könnte ein Signal mit einer Dreiecksform, einer Sägezahnform oder jede andere willkürlich wählbare Signalform, dazu verwendet werden.In addition, the modulation is not limited to sine or square functions. A signal with a triangular shape, a sawtooth shape or any other arbitrarily selectable signal shape could just as well be used for this purpose.
Alternativ kann die Modulationssignal-Erzeugungseinheit dazu eingerichtet sein, als Modulationssignal ein Rechtecksignal zu erzeugen.Alternatively, the modulation signal generation unit can be set up to generate a square-wave signal as the modulation signal.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage wird die Modulatoreinheit derart angesteuert, dass für das Einstellen einer normalen Helligkeit kein Rechtecksignal moduliert wird und für eine schwächere Helligkeit eine Modulation der elektrischen Spannung des Signalgebers mit einem Rechtecksignal mit einer Frequenz von 1 kHz durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Modulationseinheit derart angesteuert werden, dass sie nur während der Zeitabschnitte, während derer die Helligkeit gedimmt wird, ein von Null verschiedenes Signal an die Modulatoreinheit ausgibt.In a particularly preferred embodiment of the light signal system according to the invention, the modulator unit is designed in this way controlled so that no square-wave signal is modulated for setting a normal brightness and a modulation of the electrical voltage of the signal generator is carried out with a square-wave signal with a frequency of 1 kHz for a weaker brightness. For example, the modulation unit can be controlled in such a way that it outputs a signal other than zero to the modulator unit only during the time segments during which the brightness is dimmed.
In einer besonders einfach zu realisierenden Variante der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist die Modulatoreinheit als einfacher Schalter ausgeführt. Der Schalter kann z.B. als handelsüblicher High-Side-Switch (aus der Smart High Side Switch Familie von Infineon) realisiert sein. In diesem Fall wird der Schalter mit Hilfe des Modulationssignals der Modulationseinheit angesteuert und entsprechend der Amplitude des Modulationssignals geschaltet. Auf diese Weise kann z.B. als Steuersignal zum Steuern der Signalgeber ein Rechtecksignal mit der Frequenz des Modulationssignals und der Amplitude des Trägersignals erzeugt werden.In a variant of the light signal system according to the invention that is particularly easy to implement, the modulator unit is designed as a simple switch. The switch can, for example, be implemented as a commercially available high-side switch (from the Smart High Side Switch family from Infineon). In this case, the switch is controlled with the aid of the modulation signal of the modulation unit and switched according to the amplitude of the modulation signal. In this way, for example, a square-wave signal with the frequency of the modulation signal and the amplitude of the carrier signal can be generated as a control signal for controlling the signal generator.
In einer besonders praktikablen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtsignalanlage ist die Spannungswandlungseinheit dazu eingerichtet, die Versorgungsspannung in eine elektrische Gleichspannung des Trägersignals zu transformieren. Das zu modulierende Trägersignal ist in diesem Fall als Gleichspannungssignal ausgebildet.In a particularly practical embodiment of the light signal system according to the invention, the voltage conversion unit is set up to transform the supply voltage into an electrical direct voltage of the carrier signal. The carrier signal to be modulated is designed as a DC voltage signal in this case.
Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage eine Amplitudenhub-Einstelleinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, eine Amplitude des modulierten Steuersignals einzustellen. Durch die Einstellung der Amplitude des modulierten Steuersignals kann der Wirkungsgrad und die Störfestigkeit der Signalübertragung eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Anordnung spezifischen Umgebungsbedingungen und Anforderungen angepasst werden.In addition, the light signal system according to the invention can have an amplitude swing setting unit which is set up to set an amplitude of the modulated control signal. By adjusting the amplitude of the modulated control signal, the efficiency and interference immunity of the signal transmission can be adjusted. In this way, the arrangement can be adapted to specific environmental conditions and requirements.
Die Amplitudenhub-Einstelleinheit kann zum Beispiel eine Diodenstrecke oder einen Längsregler aufweisen, welcher die Modulatoreinheit überbrückt. Anders ausgedrückt, werden die Bauelemente der Amplitudenhub-Einstelleinheit der Modulatoreinheit, welche insbesondere als einfacher Schalter ausgebildet ist, parallel geschaltet, so dass auch in der Phase, in der der Schalter sperrt, ein Signal am Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anliegt, wobei dessen Amplitude von der Impedanz der Bauelemente der Amplitudenhub-Einstelleinheit abhängt.The amplitude swing setting unit can, for example, have a diode path or a series regulator which bridges the modulator unit. In other words, the components of the amplitude swing setting unit of the modulator unit, which is designed in particular as a simple switch, are connected in parallel so that a signal is also present at the output of the circuit arrangement according to the invention in the phase in which the switch is blocked, the amplitude of which is from the impedance of the components of the amplitude deviation adjustment unit depends.
Die erfindungsgemäße Lichtsignalanlage kann in einer besonders energiesparenden Variante auch eine Taktsteuerungseinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, ein Tastverhältnis festzulegen, mit dem das Trägersignal mit dem Modulationssignal moduliert wird. Dabei weist die Schaltungsanordnung bevorzugt auch eine Signalmultiplikationseinheit oder Mischereinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, ein von der Taktsteuerungseinheit erzeugtes Taktsignal mit dem Modulationssignal zu mischen, insbesondere zu multiplizieren. Das Tastverhältnis des Taktsignals legt die Zeitdauer fest, für die das Trägersignal moduliert wird. Beispielsweise kann es ausreichen, das Trägersignal nur für ein Teilintervall eines jeden Zeitschlitzes oder eines Systemzeitintervalls zu modulieren, da beispielsweise die Signalgeber das Steuersignal nur in bestimmten Zeitintervallen abtasten und dazwischen keine Information von den Signalgebern erfasst wird. Dieses Zeitintervall kann zum Beispiel ein Systemzeitintervall oder ein Zeitschlitz sein. Dabei ist ein bestimmter Zeitschlitz ein festgelegtes Zeitintervall, das sich im Rahmen der Periode der Systemzeit wiederholt.In a particularly energy-saving variant, the light signal system according to the invention can also have a clock control unit which is set up to define a pulse duty factor with which the carrier signal is modulated with the modulation signal. In this case, the circuit arrangement preferably also has a signal multiplication unit or mixer unit which is set up to mix, in particular to multiply, a clock signal generated by the clock control unit with the modulation signal. The duty cycle of the clock signal defines the period of time for which the carrier signal is modulated. For example, it may be sufficient to modulate the carrier signal only for a sub-interval of each time slot or a system time interval, since, for example, the signal generators only scan the control signal at certain time intervals and no information is recorded by the signal generators in between. This time interval can be, for example, a system time interval or a time slot. A specific time slot is a fixed time interval that is repeated within the framework of the system time.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1
- eine herkömmliche Lichtsignalanlage mit einem Dimm-Transformator,
- FIG 2
- eine herkömmliche Lichtsignalanlage mit zwei unterschiedlichen zuschaltbaren Spannungswandlern,
- FIG 3
- eine Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- FIG 4
- eine Schaltungsanordnung einer Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen eines frequenzmodulierten Signals,
- FIG 5
- eine Schaltungsanordnung einer Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen eines rechteckmodulierten Signals,
- FIG 6
- eine Schaltungsanordnung einer Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem einfachen Schalter als Modulator,
- FIG 7
- die Schaltungsanordnung der
FIG 6 mit einem zusätzlichen Überbrückungselement zum Einstellen eines Amplitudenhubs des modulierten Signals, - FIG 8
- eine Schaltungsanordnung einer Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche hinsichtlich Verlustleistung und Störemission optimiert ist,
- FIG 9
- den zeitlichen Verlauf eines Ansteuerungssignal, welches von der Schaltungsanordnung der
Figur 8 erzeugt wurde, - FIG 10
- ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Einstellen der Helligkeit einer Lichtsignalanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
- FIG 1
- a conventional traffic light system with a dimming transformer,
- FIG 2
- a conventional traffic light system with two different switchable voltage converters,
- FIG 3
- a traffic light system according to an embodiment of the invention,
- FIG 4
- a circuit arrangement of a light signal system according to an embodiment of the invention for generating a frequency-modulated signal,
- FIG 5
- a circuit arrangement of a light signal system according to an embodiment of the invention for generating a square-modulated signal,
- FIG 6
- a circuit arrangement of a light signal system according to an embodiment of the invention with a simple switch as a modulator,
- FIG 7
- the circuit arrangement of the
FIG 6 with an additional bridging element for setting an amplitude swing of the modulated signal, - FIG 8
- a circuit arrangement of a light signal system according to an embodiment of the invention, which is optimized with regard to power loss and interference emission,
- FIG 9
- the temporal course of a control signal which is generated by the circuit arrangement of the
Figure 8 was generated, - FIG 10
- a flowchart showing a method for adjusting the brightness of a traffic light system illustrated according to an embodiment of the invention.
Die Spannungsversorgungsschaltung 1 umfasst eine Spannungsversorgungsschnittstelle 15, welche als Anschluss an eine Spannungsversorgungsleitung 4, beispielsweise mit einer Versorgungsspannung von 230V, dient. Innerhalb der Spannungsversorgungsschaltung 1 zweigt von der Spannungsversorgungsleitung 4 eine Leitung 5 zu einem Dimm-Transformator 6 ab. Der Dimm-Transformator 6 transformiert die an seinem Eingang 6a anliegende Spannung Vsupp von beispielsweise 230V in eine gedimmte Signalspannung Vsig. Die am Ausgang 6b anliegende Signalspannung Vsig wird bei Bedarf von einem ersten Signalspannungswechselschalter 8 auf eine Signalleitung 7 zwischen der Spannungsversorgungsschaltung 1 und der Lampenschalteinrichtung 2 geschaltet. D.h., der erste Signalspannungswechselschalter 8 wird auf Durchlass geschaltet, wenn ein Signalgeber der Signalgebereinheit 3 mit einer reduzierten Helligkeit leuchten soll. Zusätzlich ist auch zwischen die Versorgungsspannungsleitung 4 und die Signalleitung 7 ein zweiter Signalspannungswechselschalter 9 geschaltet, welcher für den Fall, dass keine Dimmfunktion gewünscht ist, auf Durchlass geschaltet ist. Die beiden Signalspannungswechselschalter 8, 9 werden im Wechsel geschaltet. Ist beispielsweise der erste Signalspannungswechselschalter 8 durchgeschaltet, so ist der zweite Signalspannungswechselschalter 9 gesperrt und umgekehrt. Auf diese Weise kann zwischen zwei verschiedenen Signalspannungen Vsig hin- und her geschaltet werden.The
Die Lampenschalteinrichtung 2 weist entsprechend der Zahl der Signalgeber 3a, 3b, 3b einer Signalgebereinheit 3 drei Lampenschalter 10, 11, 12 auf, mit denen eine Signalspannung Vsig auf einen der Signalgeber 3a, 3b, 3b geschaltet werden kann. Möglich ist auch ein Schalten der Signalspannung Vsig auf mehrere Signalgeber gleichzeitig, wenn mehrere Signalgeber gleichzeitig leuchten sollen. Dies ist zum Beispiel bei der Vorbereitungsphase auf eine Freigabe einer Durchfahrt durch die Lichtsignalanlage 20 der Fall, also beispielsweise bei dem Übergang von der Rotphase zur Grünphase. Wie bereits erwähnt, benötigt die herkömmliche dimmbare Lichtsignalanlage 20 einen zusätzlichen Dimm-Transformator 6, der einen erhöhten Platzbedarf hat und vergleichsweise hohe Kosten mit sich bringt. Weiterhin ist in
In der
In
Weiterhin unterscheidet sich der Aufbau der in
Die in
Das modulierte Signal MOD wird anschließend über die Lampenschaltereinheit 42 an einen der Signalgeber 43a, 43b, 43c der Signalgebereinheit 43 weitergeleitet. Jeder der Signalgeber 43a, 43b, 43c umfasst bevorzugt einen Signalprozessor mit einem Demodulator (nicht gezeigt), welcher das empfangene modulierte Signal MOD wieder in das Modulationssignal MD mit der Steuerungsinformation und das Trägersignal SIG aufteilt. Der Signalprozessor des jeweiligen Signalgebers 43a, 43b, 43c stellt dann anhand der in dem Steuersignal S bzw. Modulationssignal MD enthaltenen Steuerbefehle einen Strom durch seine Leuchteinheit oder eine an der Leuchteinheit des Signalgebers 43a, 43b, 43c anliegende Spannung auf den befehlsgemäßen Wert ein. Auf diese Weise kann eine vielstufige oder gar kontinuierliche Dimmung der Helligkeit der Signalgeber 43a, 43b, 43c erfolgen. Zusätzlich ist in
In
Das Trägersignal SIG ist in der
In
Oben rechts in der
In
In
Wie bei dem Ausführungsbeispiel in
In
Im Unterschied zu der in
Die Taktsteuereinheit 48 gibt für den Fall einer Herabsetzung der Helligkeit der Signalgeber das Tastverhältnis zwischen der Systemzeit tsys und einer Modulationszeit tmod vor. Das dem Tastverhältnis entsprechende Taktsignal TKT ist unten links in einem Schaubild in der
In dem in
Die Verlustleistung Pv der Schaltungsanordnung 41d ergibt sich zu
Der Wirkungsgrad η ergibt sich zu
In
In
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Vorrichtungen und Verfahren lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff "Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.Finally, it is pointed out once again that the devices and methods described above are merely preferred exemplary embodiments of the invention. For the sake of completeness, it is also pointed out that the use of the indefinite article “a” or “an” does not exclude the possibility of the relevant features also being present several times. Likewise, the term “unit” does not exclude the possibility that it consists of several components which, if necessary, can also be spatially distributed.
Claims (12)
- Light signal system (40) having:- a circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) for adjusting the brightness of signal transmitters (43a, 43b, 43c) of the light signal system (40), the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) having:the light signal system further having:- a voltage supply interface (15) for receiving an electrical supply voltage (Vsupp),- a signal transmitter device (43), having the signal transmitters (43a, 43b, 43c), and- a signal transmitter switching unit (42) which is connected between the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) and the signal transmitter device (43) and is configured to switch over between different signal transmitters (43a, 43b, 43c) and to electrically connect the different signal transmitters (43a, 43b, 43c) to the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) or to electrically disconnect the different signal transmitters (43a, 43b, 43c) from the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d),characterised in that- the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) further has:- a voltage conversion unit (14) for generating a carrier signal (SIG) as a direct current voltage signal by converting the electrical supply voltage (Vsupp) into a carrier signal voltage (Vsig),- a control data receive unit (46) for receiving a control signal (S), wherein the control signal (S) comprises control commands in respect of a brightness that is to be set for the light signal system (40),- a modulation signal generation unit (44) for generating a modulation signal (MD) as a function of the received control signal (S), and- a modulator unit (45, 8) for modulating the carrier signal (SIG) by means of the modulation signal (MD) into a modulated control signal (MOD) for controlling the brightness of the signal transmitters (43a, 43b, 43c),- wherein each signal transmitter (43a, 43b, 43c) has:- a demodulation unit which is configured to receive the modulated control signal (MOD) from the circuit arrangement (41) and to demodulate the same into the modulation signal (MD) and the carrier signal (SIG), and- a signal processor which is configured to set, on the basis of the control commands contained in the modulation signal (MD), a current flowing through the signal transmitter or an electrical voltage present at the signal transmitter to a command-specified value.
- Light signal system (40) according to claim 1, further having an additional switch (8) between the voltage conversion unit and the modulator unit (45).
- Light signal system (40) according to claim 1 or 2, wherein the modulation signal generation unit (44) is configured to generate a sinusoidal signal as the modulation signal (MD).
- Light signal system (40) according to claim 3, wherein the sinusoidal signal has a frequency of 1 kHz for setting a normal brightness and a frequency of 2 kHz for a weaker brightness.
- Light signal system (40) according to one of claims 1 or 2, wherein the modulation signal generation unit (44) is configured to generate a square-wave signal as the modulation signal (MD).
- Light signal system (40) according to claim 5, wherein the modulator unit (45) is actuated in such a way that no square-wave signal is modulated in order to set a normal brightness, and for a weaker brightness the carrier signal (SIG) is modulated by means of the square-wave signal having a frequency of 1 kHz.
- Light signal system (40) according to one of claims 1, 2 or 5 to 6, having an amplitude swing setting unit (47) which is configured to set an amplitude of the modulated control signal (MOD) .
- Light signal system (40) according to claim 7, wherein the amplitude swing setting unit (47) has a diode path or a linear regulator which bypasses the modulator unit (45).
- Light signal system (40) according to one of claims 7 or 8, having a clock control unit (48) which is configured to specify a duty cycle with which the carrier signal (SIG) is modulated by means of the modulation signal (MD).
- Light signal system (40) according to claim 9, having a signal multiplication unit (49) which is configured to multiply a clock signal (TKT) generated by the clock control unit (48) with the modulation signal (MD).
- Method (100) for adjusting the brightness of signal transmitters (43a, 43b, 43c) of a light signal system (40), the light signal system (40) having a circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d), a signal transmitter device (43) and a signal transmitter switching unit (42), the circuit arrangement (41, 41a, 41b, 41c, 41d) having a voltage supply interface (15), a voltage conversion unit (14), a control data receive unit (46), a modulation signal generation unit (44) and a modulator unit (45, 8), the signal transmitter device having the signal transmitters (43a, 43b, 43c), and each signal transmitter (43a, 43b, 43c) having a demodulation unit and a signal processor, the method having the steps:- receiving a control signal (S) by way of the control data receive unit (46), wherein the control signal (S) comprises control commands in respect of a brightness that is to be set for the light signal system (40),- generating a carrier signal (SIG) as a direct current voltage signal by converting a supply voltage (Vsupp) into a carrier signal voltage (Vsig) by way of voltage conversion unit (14),- generating a modulation signal (MD) as a function of the received control signal (S) by way of the modulation signal generation unit (44),- modulating, by way of the modulator unit (45, 8), the carrier signal (SIG) by means of the modulation signal (MD) into a modulated control signal (MOD) for controlling the brightness of the light signal system (40),- switching over to a selected signal transmitter (43a, 43b, 43c) by way of the signal transmitter switching unit (42),- receiving, by way of the demodulation unit of the selected signal transmitter (43a, 43b, 43c), the modulated control signal (MOD) from the circuit arrangement (41),- demodulating, by way of the signal processor of the selected signal transmitter (43a, 43b, 43c), the control signal (MOD) into the modulation signal (MD) and the carrier signal (SIG),- determining, by way of the signal processor of the selected signal transmitter (43a, 43b, 43c), the control signal on the basis of the modulation signal (MD),- setting a current flowing through the signal processor of the selected signal transmitter (43a, 43b, 43c) or an electrical voltage present at the selected signal transmitter (43a, 43b, 43c) to a command-specified value on the basis of the control commands contained in the modulation signal (MD).
- Computer program product which is loadable directly into a memory of a light signal system (40) according to one of claims 1 to 10 and has program code sections for carrying out all steps of the method according to claim 11 when the program is executed in the light signal system (40).
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