Die Erfindung betrifft busfähige Geräte, insbesondere Dimmer, elektronische Transformatoren oder Vorschaltgeräte zur Helligkeitssteuerung von Leuchten, gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gebäude werden heute mit unterschiedlichen Bussystemen ausgerüstet, die eine komfortable Steuerung der Leuchten ermöglichen. Ober die Leitungen der Bussysteme werden Daten übertragen, die den Zustand des Leuchtmittels verändern können. Als Bussystem können heute beispielhaft genannt werden: Europäischer Installationsbus (EIB), Local Area Network (LON), Feldbus Interbus S, European Home System (EHS).
Die Leuchten werden heute über busfähige Relais oder Dimmer angeschlossen, die in der Regel nicht in den Leuchten integriert sind. Diese busfähigen Relais oder Dimmer werden Aktoren genannt und stellen die Verbindung zu dem benutzten Bussystem dar. Die Leuchten haben unterschiedlichste Leistungsstufen und somit existieren auch unterschiedlichste Leistungen der Aktoren. Hersteller, die Geräte für die unterschiedlichen Bussysteme produzieren, müssen daher bestückte Leiterplatten produzieren, die alle Kombinationen von Leistung und Bussystem unterstützen. Bei 5 Leistungsstufen und 5 Bussystemen sind 25 Geräte mit den zugehörigen 25 Leiterplatten zu entwickeln, zu produzieren und zu lagern. Diese hohe Anzahl von Leiterplatten erzeugt einen erheblichen Aufwand in der Entwicklung und Herstellung, gerade bei Geräten, die mit einer geringen Stückzahl verkauft werden.
Eine Reduzierung der Leiterplatten wird heute erreicht, indem trennbare Leiterplatten oder Baugruppen entwickelt werden. In der Gebäudesystemtechnik, der EIBA, ist der Busankoppler bekannt, der als gleichartige Baugruppe in mehreren Geräten eingesetzt wird. Hier bestehen zwei Busankopplertypen, die an ein Zweidrahtbussystem (Twisted Pair) und ein Netzübertragungssystem (Powerline) angeschlossen werden können. Die Leiterplatten der so genannten Anwendungsmodule werden über eine Anwendungsschnittstelle (Ast) an die Busankoppler angeschlossen. Diese Anwendungsmodule können auch Leistungsteile von elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten sein. Es besteht mehr und mehr der Wunsch, dass diese elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräte auch Betriebsdaten aussenden sollen.
Als Betriebsdaten seien genannt: Kurzschluss der Lampe, Leerlauf des Gerätes, Oberlast des Gerätes, Schaltzahl, Betriebsdauer.
Die Anwendungsschnittstelle der EIBA hat jedoch den Nachteil, dass sie sehr komplex aufgebaut ist und zur Übertragung der Betriebsdaten von Dimmern, elektronischen Vorschaltgeräten oder elektronischen Transformatoren zusätzliche Mikroprozessoren im Leistungsteil eingesetzt werden müssen, um die Anwendungsschnittstelle zu unterstützen.
Ein zweiter Nachteil ist, dass die Busankoppler der EIBA einen Mikroprozessor mit begrenztem Speicherplatz haben, sodass für die Steuerfunktionen von Dimmern, elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten auch der erwähnte zusätzliche Mikroprozessor erforderlich wird.
Die beiden genannten Nachteile führen zu einer aufwändigen und voluminösen Konstruktion von Dimmern, elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten.
Besteht nun der Wunsch, die aufwändigen Leistungsteile auch für andere Bussysteme zu benutzen, muss die Anwendungsschnittstelle ebenso aufwändig durch den Ankoppler des anderen Bussystems unterstützt werden. Auch damit werden die Dimmer, elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräte der anderen Bussysteme sehr aufwändig.
Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, busfähige Geräte für unterschiedliche Bussysteme zu entwickeln, die mit einer reduzierten Gesamtzahl von bestückten Leiterplatten aufgebaut werden können, durch eine einfache Schnittstelle miteinander verbunden werden können, wobei jedes Gerät nur einen Mikrocontroller für die Steuerung der Leistungsstufen und Verbindung zum Bussystem benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch die im Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung auf die Merkmale der abhängigen Ansprüche verwiesen wird. Nach der Erfindung sind busfähige Geräte Dimmer, elektronische Transformatoren oder Vorschaltgeräte, die zur Helligkeitssteuerung von Leuchten verwendet werden.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau von Geräten mit trennbaren Leiterplatten;
Fig. 2 die Kombination von Leistungsleiterplatten mit Busleiterplatten;
Fig. 3 die Blockschaltbilder von Geräten im zusammengesetzten Zustand.
In der Fig. 1 ist ein busfähiges Gerät dargestellt, das erfindungsgemäss ein Dimmer, ein elektronischer Transformator oder ein Vorschaltgerät sein kann. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht so ein busfähiges Gerät aus zwei Basisteilen, nämlich einer Leistungsleiterplatte 1 und einer Busleiterplatte 2, die über ein Verbindungsmittel 7 miteinander verkoppelt werden. Hierzu verfügt die Leistungsleiterplatte 1 über Verbindungselemente 5 und die Busleiterplatte 2 über Verbindungselemente 6, die das Verbindungsmittel 7 aufnehmen. Mit dem Bezugszeichen 3 auf der Leistungsleiterplatte 1 ist die Anschlussstelle für einen Verbraucher 24 bezeichnet. Die Busleiterplatte 2 besitzt eine Anschlussstelle 4 zum Anschluss an ein Bussystem.
Anhand von Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Leistungsleiterplatten 8, 9, 10, 11 und 12 in ihrer Grösse gegenüber der in Fig. 1 mit 1 bezeichneten Leistungsleiterplatte unterschiedlich ausgeführt sind, um unterschiedliche Leistungsstufen zu realisieren. Bei elektronischen Transformatoren sind z.B. Leistungsstufen von 20 W, 35 W, 50 W, 70 W, 105 W usw. üblich. Die Busleiterplatte 13 eines Bussystems, z.B. EIB mit Zweidraht-Übertragung, kann über das Verbindungselement 6 und dem Verbindungsmittel 7 auf das Verbindungselement 5 einer Leistungsleiterplatte 8 oder einer Leistungsleiterplatte 9 oder 10 oder 11 oder 12 geführt werden.
Erfindungsgemäss ist dabei die Busleiterplatte 13 bereits so konzipiert, dass ihr Mikrocontroller 22 diese unterschiedlichen Leistungen problemlos steuern kann und auch in der Lage ist, die Betriebsdaten, der unterschiedlichen Leistungsleiterplatten 8 bis 12 verarbeiten kann. Für hier nicht explizit erwähnte Leistungsstufen gilt das gleiche Prinzip.
Erwähnt sei noch, dass die in Fig. 1 mit 2 bezeichnete Busleiterplatte stellvertretend für die Ausführungsformen der Busleiterplatten 13 bis 17 dargestellt ist. Die weiter noch dargestellten Busleiterplatten 14, 15, 16, 17 können z.B. auch Bussysteme des Europäischen Installationsbus EIB mit netzgebundener Übertragung oder Local Area Network (LON), Insterbus S oder Electronic Home System (EHS) unterstützen. Man erkennt also aus Fig. 2, dass mit einer Busleiterplatte z.B. 13 und einem wählbaren Bussystem z.B. der vorerwähnten Art fünf verschiedene Leistungsstufen auf fünf verschiedene Leistungsleiterplatten 8 bis 12 steuerbar sind. Diese Leistungsleiterplatten 8 bis 12 mit verschiedenen Leistungsstufen sind demzufolge geeignet, mit jeweils einer der Busleiterplatten 14 bis 17 verbunden zu werden, wobei diese mit den erwähnten Bussystemen ausgestattet sein können.
Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass für 25 busfähige Dimmer von jeweils unterschiedlicher Leistung und unterschiedlichen Bussystemen nur zehn Leiterplatten erforderlich sind, die aus koppelbaren Leistungsleiterplatten und Busleiterplatten bestehen. Diese Lösung ist auch für die Anwendung mit elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten durchführbar.
In Fig. 3 ist der Aufbau eines busfähigen Gerätes mit Leistungsleiterplatte 8 und Busleiterplatte 13 mit seinen Blockschaltbildern dargestellt. Die Netzspannung wird über die Anschlussstellen 18 an das Gerät angeschlossen. Das Bussystem wird über die Anschlussstellen 4 und der Verbraucher 24 über die Anschlussstelle 3 an das Gerät angeschlossen. Eine Spannungsversorgung 20 erzeugt die Versorgungsspannung für die Leistungssteuerung 19, die Schnittstellenanpassung 25, die Schnittstellenanpassung 21, den Mikrocontroller 22 und die Busanpassung 23. In der Leistungssteuerung 19 können ein Relais, Triac, Transistor oder andere elektromechanische oder elektronische Bauelemente eingesetzt sein. Zusätzlich kann hier eine galvanische Trennung untergebracht sein, die eine berührbare Verbraucherspannung sicher von der Netzspannung trennt.
Dies ist im Besonderen für Niedervolthalogenleuchten erforderlich. Die Businformation zur Steuerung des Verbrauchers empfängt der Mikrocontroller 22 über die Busanpassung 23. Die Busanpassung 23 wandelt die elektrischen Signale des Bussystems in Signale um, die der Mikrocontroller 22 weiterverarbeiten kann. In der Busanpassung 23 kann auch eine galvanische Trennung bestehen, die das Bussystem sicher von der Netzspannung trennt, da manche Bussysteme als Schutzkleinspannungssystem ausgelegt sind. Für einige Bussysteme werden in der Busanpassung 23 auch ASICs (Application Specific Integrated Circuits) eingesetzt. Die Businformation wird in dem Mikrocontroller 22 so verarbeitet, dass die Leistungssteuerung 19 über die Schnittstellenanpassungen 25 und 21 Steuerdaten erhält.
Die Steuerdaten können z.B. sein: EIN, AUS, Helligkeitswert, die in einer digitalen oder analogen Darstellung in den Schnittstellenanpassungen 25, 21 umgewandelt werden.
Die Leistungssteuerung kann seine Zustandsdaten, wie z.B. Kurzschluss, Überlast, Leerlauf oder Erwärmung, über die Schnittstellenanpassungen 25 und 21 an den Mikrocontroller 22 geben. Der Mikrocontroller 22 formatiert diese Zustandsdaten so um, dass er diese als Bustelegramm über die Busanpassung 23 in das Bussystem senden kann. Der Mikrocontroller 22 kann aus den Zustandsdaten auch abgeleitete Daten ermitteln und in das Bussystem senden. Abgeleitete Daten dieser Art können z.B. Betriebsdauer, Schalthäufigkeit sein.
In dem Mikrocontroller 22 sind sowohl die logischen Prozeduren für die Buskommunikation als auch die Aufbereitung der Steuersignale für die Leistungssteuerung 19 untergebracht.
Bezugszeichenliste
1 Leistungsleiterplatte
2 Busleiterplatte
3 Anschlussstelle, Verbraucher
4 Anschlussstelle, Bussystem
5 Verbindungselement
6 Verbindungselement
7 Verbindungsmittel
8 Leistungsleiterplatte
9 Leistungsleiterplatte
10 Leistungsleiterplatte
11 Leistungsleiterplatte
12 Leistungsleiterplatte
13 Busleiterplatte
14 Busleiterplatte
15 Busleiterplatte
16 Busleiterplatte
17 Busleiterplatte
18 Anschlussstelle, Netzspannung
19 Leistungssteuerung
20 Spannungsversorgung
21 Schnittstellenanpassung
22 Mikrocontroller
23 Busanpassung
24 Verbraucher
25 Schnittstellenanpassung
The invention relates to bus-compatible devices, in particular dimmers, electronic transformers or ballasts for controlling the brightness of lights, according to the preamble of claim 1.
Today's buildings are equipped with different bus systems that enable convenient control of the lights. Data that can change the state of the illuminant is transmitted via the lines of the bus systems. The following can be mentioned as examples of a bus system today: European Installation Bus (EIB), Local Area Network (LON), Fieldbus Interbus S, European Home System (EHS).
Today, the lights are connected via bus-compatible relays or dimmers, which are usually not integrated in the lights. These bus-capable relays or dimmers are called actuators and represent the connection to the bus system used. The luminaires have a wide range of power levels and therefore a wide variety of power levels for the actuators. Manufacturers who produce devices for the different bus systems therefore have to produce printed circuit boards that support all combinations of power and bus system. With 5 power levels and 5 bus systems, 25 devices with the associated 25 circuit boards have to be developed, produced and stored. This high number of printed circuit boards creates a considerable effort in the development and manufacture, especially for devices that are sold in small numbers.
A reduction in printed circuit boards is achieved today by developing separable printed circuit boards or assemblies. In building system technology, the EIBA, the bus coupling unit is known, which is used as a similar module in several devices. There are two types of bus couplers here, which can be connected to a two-wire bus system (twisted pair) and a network transmission system (Powerline). The circuit boards of the so-called application modules are connected to the bus coupler via an application interface (branch). These application modules can also be power units of electronic transformers or ballasts. There is an increasing desire that these electronic transformers or ballasts should also send operating data.
The following may be mentioned as operating data: lamp short circuit, device idle, device overload, number of operations, operating time.
The EIBA application interface has the disadvantage, however, that it has a very complex structure and additional microprocessors in the power section have to be used to transmit the operating data of dimmers, electronic ballasts or electronic transformers in order to support the application interface.
A second disadvantage is that the EIBA bus couplers have a microprocessor with limited memory space, so that the additional microprocessor mentioned is also required for the control functions of dimmers, electronic transformers or ballasts.
The two disadvantages mentioned lead to a complex and voluminous construction of dimmers, electronic transformers or ballasts.
If there is now a desire to use the complex power units for other bus systems as well, the application interface must be supported with the same effort by the coupler of the other bus system. This also makes the dimmers, electronic transformers or ballasts of the other bus systems very complex.
In view of this problem, the invention is based on the task of developing bus-compatible devices for different bus systems, which can be constructed with a reduced total number of printed circuit boards, can be connected to one another by a simple interface, each device having only one microcontroller for controlling the Power levels and connection to the bus system required.
This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of the independent claim, reference being made to the features of the dependent claims with regard to preferred configurations of the invention. According to the invention, bus-compatible devices are dimmers, electronic transformers or ballasts which are used to control the brightness of lights.
The invention will now be explained and described in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows:
Figure 1 shows the basic structure of devices with separable circuit boards.
2 shows the combination of power circuit boards with bus circuit boards;
Fig. 3 shows the block diagrams of devices in the assembled state.
1 shows a bus-compatible device which, according to the invention, can be a dimmer, an electronic transformer or a ballast. As can be seen from FIG. 1, such a bus-capable device consists of two base parts, namely a power circuit board 1 and a bus circuit board 2, which are coupled to one another via a connecting means 7. For this purpose, the power circuit board 1 has connection elements 5 and the bus circuit board 2 has connection elements 6 which accommodate the connection means 7. Reference number 3 on the power circuit board 1 denotes the connection point for a consumer 24. The bus circuit board 2 has a connection point 4 for connection to a bus system.
It can be seen from FIG. 2 that the power circuit boards 8, 9, 10, 11 and 12 are of different sizes compared to the power circuit board labeled 1 in FIG. 1 in order to implement different power levels. With electronic transformers e.g. Power levels of 20 W, 35 W, 50 W, 70 W, 105 W etc. are common. The bus circuit board 13 of a bus system, e.g. EIB with two-wire transmission can be routed via the connecting element 6 and the connecting means 7 to the connecting element 5 of a power circuit board 8 or a power circuit board 9 or 10 or 11 or 12.
According to the invention, the bus circuit board 13 is already designed in such a way that its microcontroller 22 can easily control these different powers and is also able to process the operating data of the different power circuit boards 8 to 12. The same principle applies to power levels not explicitly mentioned here.
It should also be mentioned that the bus circuit board designated by 2 in FIG. 1 is representative of the embodiments of the bus circuit boards 13 to 17. The bus circuit boards 14, 15, 16, 17 which are still shown can e.g. also support bus systems of the European installation bus EIB with network-based transmission or Local Area Network (LON), Insterbus S or Electronic Home System (EHS). It can thus be seen from Fig. 2 that with a bus circuit board e.g. 13 and a selectable bus system e.g. the aforementioned type, five different power levels on five different power boards 8 to 12 are controllable. These power circuit boards 8 to 12 with different power levels are therefore suitable for being connected to one of the bus circuit boards 14 to 17, which can be equipped with the bus systems mentioned.
The exemplary embodiment shows that only ten printed circuit boards are required for 25 bus-compatible dimmers, each with a different power and different bus systems, which consist of connectable power printed circuit boards and bus printed circuit boards. This solution can also be implemented for use with electronic transformers or ballasts.
3 shows the structure of a bus-capable device with power circuit board 8 and bus circuit board 13 with its block diagrams. The mains voltage is connected to the device via the connection points 18. The bus system is connected to the device via connection points 4 and the consumer 24 via connection point 3. A voltage supply 20 generates the supply voltage for the power controller 19, the interface adapter 25, the interface adapter 21, the microcontroller 22 and the bus adapter 23. A relay, triac, transistor or other electromechanical or electronic components can be used in the power controller 19. In addition, electrical isolation can be accommodated here, which safely separates a touchable consumer voltage from the mains voltage.
This is especially necessary for low-voltage halogen lamps. The microcontroller 22 receives the bus information for controlling the consumer via the bus adapter 23. The bus adapter 23 converts the electrical signals of the bus system into signals which the microcontroller 22 can further process. There may also be galvanic isolation in the bus adapter 23, which reliably isolates the bus system from the mains voltage, since some bus systems are designed as protective extra-low voltage systems. For some bus systems, ASICs (Application Specific Integrated Circuits) are also used in bus adapter 23. The bus information is processed in the microcontroller 22 in such a way that the power controller 19 receives control data via the interface adaptations 25 and 21.
The tax data can e.g. be: ON, OFF, brightness value, which are converted in a digital or analog representation in the interface adaptations 25, 21.
The power controller can save its status data, e.g. Give short circuit, overload, idle or heating via the interface adaptations 25 and 21 to the microcontroller 22. The microcontroller 22 reformats this status data in such a way that it can send it as a bus telegram to the bus system via the bus adapter 23. The microcontroller 22 can also determine derived data from the status data and send it to the bus system. Derived data of this type can e.g. Operating time, switching frequency.
Both the logic procedures for the bus communication and the preparation of the control signals for the power control 19 are accommodated in the microcontroller 22.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 power circuit board
2 bus circuit board
3 connection point, consumer
4 connection point, bus system
5 connecting element
6 connecting element
7 lanyards
8 power circuit board
9 power circuit board
10 power circuit board
11 power circuit board
12 power circuit board
13 bus circuit board
14 bus circuit board
15 bus circuit board
16 bus circuit board
17 bus circuit board
18 connection point, mains voltage
19 Power control
20 power supply
21 Interface adaptation
22 microcontrollers
23 Bus adaptation
24 consumers
25 Interface adaptation