AT13088U1 - Datenwechselspannung zur Steuerung im Zweidraht-Leuchtmittel-Netz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) mit wenigstens einer datenerzeugenden (2) und einer empfangenden elektronischen Baugruppe (3) die durch zwei einzelne leitende Verbindungen (4, 5) elektrisch miteinander verbunden sind und die Steuerungs- und anwendungsbezogen auch Rückmeldefunktionen über diese beiden Verbindungen (4, 5) in Form einer pulscode- oder strommodulierten Betriebsspannung (6) übertragen.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 088 U1 2013-05-15

Beschreibung

DATENWECHSELSPANNUNG ZUR STEUERUNG IM ZWEI DRAHT-LEUCHTMITTEL-NETZ

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung elektrischer und mechanischer Bauteile mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1 sowie die Art der Datenübertragung in einem Zweidrahtnetzwerk zur Leuchtmittelansteuerung.

[0002] Bisheriger Stand der Technik ist, dass bei parallel verdrahteten LED Leuchtmitteln nur das gesamte Leuchtsystem gedimmt oder mittels weiterem Verkabelungsaufwand die Farbe der Leuchtmittel gesamt oder im Einzelnen verändert werden kann. Vor allem im Zuge der Nachrüstung von Altanlagen ist die Einbringung von mehr als den vorhandenen zwei Zuleitungsadern mit erheblichem baulichem Aufwand verbunden. Eine Rückmeldung über den Zustand der Leuchtmittel oder eine Bewegungsfunktion der Leuchtmittel oder von Anbauteilen ist nur mit weiterer Parallelverdrahtung und erhöhtem technischen und baulichen Aufwand möglich.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Leuchtmittel - ob nun LED oder konventionelle Leuchtmittel und angebrachte Funktionselemente - in einem Zweidrahtsystem intelligent und voneinander unabhängig zu steuern, zu regeln und die Farbe zu wechseln.

[0004] Eine weitere Aufgabenstellung ist die Überwachung der Leuchtmittel und die Bewegung mechanischer Komponenten an den Leuchtmitteln ohne weiteren Verkabelungsaufwand.

[0005] Gelöst wird die Aufgabenstellung erfindungsgemäss mit einer Modulation der Betriebsspannung und damit möglicher Übertragung der Daten als Pulscodemodulation der Betriebsspannung über nur zwei Zuleitungsdrähte zu den Empfängern / Verbrauchern.

[0006] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Datenübertragung und erweiterte Funktionen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] In allgemeinen Worten gesagt, kann eine erfindungsgemässe Ansteuerung der Leucht-und Funktionselemente folgende Eigenschaften aufweisen: [0008] Die Betriebsspannung wird durch ein der Umformung auf benötigte Spannung und Leistung nachgeschaltetes System in eine zum Nulldurchgang und in ihren bits symmetrische Rechteckwechselspannung umgewandelt. In dieser als elektronische Baugruppe zu bezeichnenden Einheit ist gleichzeitig ein Daten-Empfänger untergebracht, der zum Zeitpunkt der Veränderung von Parametern in den Empfangsbaugruppen deren Empfangsbestätigung verarbeitet und ein Empfänger, der die Rückmeldedaten der Empfangsbaugruppen im Betrieb empfangen und weiterverarbeiten kann.

[0009] Das Daten Protokoll ist so gestaltet, dass jeder Empfänger einzeln und sowohl eine definierte Gruppe von Empfänger als auch alle Empfänger adressiert werden können. Neben der Einzel- oder Gruppenadresse werden innerhalb eines Funktionstelegramms Daten wie beispielsweise Beleuchtungsstärke jedes im Empfänger zu steuernden Elements oder die Bewegung des am Empfänger angebauten mechanischen Elements übertragen.

[0010] Nach einem vollständig übertragenen Datensatz folgt eine Austastlücke, die kurzzeitig die Versorgung unterbricht und die Sendestelle in einen Empfangsmodus schaltet. Angeschlossene Empfänger können innerhalb dieser Lücke durch Erzeugen eines (Strom-) Datensignals Daten auf einem Rückkanal an die Sendestelle melden.

[0011] Nach dieser kurzen Unterbrechung wird der Datenstrom wieder fortgesetzt, da dieser ja die Versorgung der einzelnen Empfänger / Leuchtmittel übernimmt. Im Normalfall werden die Daten zyklisch der Reihung der Adressen der einzelnen Verbraucher folgend gesendet. Diese werden während des Betriebs ständig in wiederholt - die Datenwechselspannung ist gleichzeitig Betriebsspannung der angeschlossenen Empfänger. Sollte durch die Änderung eines Steuerbefehls ein Datenpaket für einen Empfänger verändert werden, wird dieses Datenpaket „eingeschoben" und vor der weiteren Abarbeitung der zyklischen Datenaussendung mehrere Mal ausgesendet. Damit ist eine augenblickliche Reaktion auf Steuerbefehle gewährleistet. Sollten 1/7 österreichisches Patentamt AT 13 088 U1 2013-05-15 mehrere Datensätze zur Veränderung anstehen, werden diese der Reihung der Änderungseingabe folgend nacheinander abgearbeitet.

[0012] Die einzelnen Datenbits sind auf der bezugnehemend zum Nulldurchgang positiven und negativen Seite symmetrisch, so dass der Anschluss der Empfänger polaritätsunabhängig erfolgen kann. Der Einsatz spezieller verpolungssicherer Steckverbindungen oder die Anordnung in der Verkabelung oder auf Trägerelementen in einer bestimmten Richtung ist damit nicht erforderlich.

[0013] Betriebsparameter in den Empfängern können mit zwei unterschiedlichen Ansprechmodi entweder während des laufenden Betriebs oder im Rahmen einer Programmierung eines einzelnen Leuchtelements vor dem Einbau nichtflüchtig geändert werden. Ein Datentelegramm in Form von Stromimpulsen gibt der datenerzeugenden Einheit eine Rückmeldeinformation über die Verarbeitung der Einstellungsänderung. Gleiche Funktionalität ist im Datenprotokoll für das Auslesen von nichtflüchtig gespeicherten Informationen zuständig und lässt das unabhängige Auslesen jedes veränderlichen Parameters eines einzelnen Empfängers vor, während und nach der Programmierung sowie im laufenden Betrieb zu. Auch hier sind keine weiteren Anschlüsse oder Leitungen nötig.

[0014] Alle Informationen - ob Steuerung, Rückmeldung oder Programmierung werden aus-schlieslich über zwei Einzeladern, also den Betriebsspannungsanschluss der Empfänger übertragen. Die Bildung von Netzen in Stern-, Reihen- und freier Topologie ist ohne weitere Schaltelemente möglich.

[0015] Gleiche Übertragungswege ermöglichen nun - in der oben genannten Austastlücke des aktiven Datensignals - die ständige Rückmeldung des Zustands des Leuchtmittels so dass sicherheitsrelevante Funktionen wie beispielsweise Notbeleuchtung oder Anzeigeelemente von Verkehrszeichen in einem einstellbaren oder festen Abstand ihren Betriebszustand melden. Die so erzeugte Verbindungssicherheit und schnellstmögliche Auswertung von Störungen erlaubt den Einsatz auch in sicherheitsrelevanten Bereichen.

[0016] In vielen Anwendungen ist am Leuchtmittel zur Erzeugung von Lichtstimmungen, Effektbeleuchtungen, Produktpräsentation oder zur sicheren Ausleuchtung von beispielsweise Verkehrswegen eine situationsabhängige Bewegung diese nötig und / oder erwünscht. Als Anwendungsgebiet kann beispielsweise auch die Ausleuchtung von Kunstgegenständen genannt werden.

[0017] Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele von Anordnungen der Erfindung anhand der anhängenden Zeichnungen, in deren Ausschnitte erfindungsgemässe Anordnungen schematisch dargestellt sind, erläutert. ES SIND DARGESTELLT: [0018] Zeichnung 1: Seilsystem mit LED Strahlern und Bewegungsfunktionen [0019] Zeichnung 2: intelligente LEDs in Verkehrszeichen [0020] Zeichnung 3: intelligente Leuchtmittel in Glasfassaden [0021] Eine erfindungsgemässe Anordnung 1 (Zeichnung 1) umfasst in der beispielsweisen Ausführungsform: [0022] Eine datenerzeugende elektronische Baugruppe (2) die in diesem Beispiel via WLAN durch ein Mobiltelefon (7) und einen Taster (8) gesteuert wird ist mittels zweier Leiter (4) und (5) an einem Netz aus LED Leuchtmitteln (empfangende Baugruppen) (beispielsweise 3.1 bis 3.3] angeschlossen. Diese beiden Leiter führen eine modulierte Betriebsspannung (Datenwechselspannung) (9) die die LED Leuchtmittel mit Betriebsspannung und Informationen versorgt. Wird nun beispielsweise der Taster (8) gedrückt, so verändert die vorher in einer Programmierroutine verknüpfte LED Leuchte (3.1) ihre Helligkeit. Im App (10) des zur Steuerbaugruppe verknüpften Mobiltelefons wird nun mittels des im Mensch-Maschine-Interface definierten Drehreglers die Farbe des Leuchtmittels (3.2) geändert und weiter in dieser Applikation mittels des im Mensch- 2/7

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT13 088U1 2013-05-15 Maschine-Interface definierten Pfeiltastenfelds das LED Leuchtmittel (3.3) in Neigung und Drehung verändert. Für alle diese Funktionen ist KEINE zusätzliche Steuerleitung nötig. [0023] In Zeichnung 2 ist die abgeänderte mögliche Anordnung mit einem direkt eingebrachten aktiven Bauelement das die Empfangslogik integriert hat aufgezeigt. [0024] Mehrere LEDs (beispielsweise 11.1 bis 11.14) mit integrierter Intelligenz (Empfänger) analog der Intelligenz in den Leuchtmitteln (3.1 bis 3.3) werden auf einem Trägermaterial (12) angeordnet und mittels zweier Leiterbahnen (4) und (5) parallel verbunden. Ein Steuersystem (datenerzeugende Baugruppe) (2) erzeugt Steuer- und Betriebssignale (Datenwechselspannung) (9) und empfängt die Rückmeldesignale (13) der zu steuernden Leuchtmittel in der Austastlücke. Die Kettenbildung von Leuchtmitteln in der Verkehrstechnik (Stand der Technik) führte immer wieder zu Ausfällen sicherheitsrelevanter Leuchtanzeigen wenn nur ein Leuchtmittel durch ein technisches Gebrechen nicht mehr einsatzfähig war. Durch Anwendung der Erfindung können an parallel geschalteten, überwachten und einzeln steuerbaren Leuchtmitteln beliebige Kombinationen von Symbolen angezeigt werden und gleichzeitig jedes einzelne Leuchtmitte überwacht und Fehler an eine Leitstelle gemeldet werden. [0025] In Zeichnung 3 ist die abgeänderte mögliche Anordnung eine Implementierung zwischen zwei Trägermaterialien unter Berücksichtigung minimalsten Verdrahtungsaufwandes dargestellt: [0026] Mehrere Leuchtmittel (empfangende Baugruppen) (beispielsweise 14.1 bis 14.16) mit integrierter Intelligenz (Empfänger) werden zwischen zwei Trägermaterialien (15) angeordnet und mittels zweier Leiterbahnen (4) und (5) parallel verbunden. Ein Steuersystem (datenerzeugende Baugruppe) (2) erzeugt Steuer- und Betriebssignale (Datenwechselspannung) (9) und empfängt die Rückmeldesignale (13) der zu steuernden Leuchtmittel. Die erfindungsgemässe Steuerung der Leuchtmittels lässt es zu, jeden einzelnen Lichtpunkt separat zu steuern und innerhalb beispielsweise einer Glasfassade ein gepixeltes Motiv zu erzeugen, unter der Voraussetzung, dass maximale Transparenz des Trägers (15) durch eine Minimierung von Leitungszügen und eine einfache Verdrahtungsmöglichkeit gegeben wird. Einzelne Austeuerung der Leuchtmittel (Empfänger) über separate Leitungsführung ist damit nicht mehr notwendig, der optische und architektonische Gesamteindruck des System nicht mehr durch auffallende Leiterzüge gestört. Ansprüche 1. Anordnung (1) mit wenigstens einer datenerzeugenden (2) und einer empfangenden elektronischen (3) Baugruppe die durch zwei einzelne (4) und (5) leitende Verbindungen elektrisch miteinander verbunden sind und deren Steuer- und anwendungsbezogen auch Rückmeldefunktionen über diese beiden Verbindungen in Form einer pulscode- oder strommodulierten Betriebsspannung (6) übertragen werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung in Form einer modulierten Spannung gleichzeitig die steuernden Adressen und Daten beinhaltet
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mechanisch eingebrachte Ausnehmungen mindestens ein Funktions- oder Leuchtelement eingebracht wird und mittels Schraub- oder Klemmkontakte an den Leiterzügen elektrisch kontaktiert wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die datenerzeugende Baugruppe (2) durch ein BUS-System wie beispielsweise EIB, KNX, LONworks oder DALI ihre Steuerinformationen erhält und diese auf das erzeugte Datenprotokoll umsetzt
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die datenerzeugende Baugruppe (2) durch Anbindung an ein Netzwerk via, WLAN, LAN, Ethernet, Funk ihre Steuerinformationen erhält und diese auf das erzeugte Datenprotokoll umsetzt
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der einzelnen Leuchtmittel über die datenerzeugende Baugruppe (2) mittels herkömmlicher Tasten erfolgt 3/7 österreichisches Patentamt AT13 088U1 2013-05-15
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der einzelnen Leuchtmittel über die datenerzeugende Baugruppe (2) mittels einer sog. APP eines mobilen Endgeräts oder eines Web-Interfaces erfolgt.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsbaugruppe (3) zu den Leuchtfunktionen hinzu auch mechanische Bewegungsabläufe gesteuert über das selbe Datenprotokoll ausführen kann.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsbaugruppe (3) und das Leuchtmittel in der Herstellung zu einem Element verschmelzen und damit die Intelligenz in das eigentliche Leuchtmittel integriert wird.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsbaugruppe (3) und das Datenprotokoll (9) fest in Halbleiterstrukturen integriert werden (ASIC, CPLD) Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7