CN112789952A - 用于通过通信总线来传输消息的数字可寻址照明接口dali使能的通信设备以及相对应的方法 - Google Patents

Abstract

一种数字可寻址照明接口(DALI)使能的通信设备，用于通过具有两条通信线的通信总线来传输消息，所述设备包括：连接在所述两条通信线之间的开关；控制器，被布置为控制所述开关用以在所述通信总线上施加逻辑通信电平；储能设备，与所述开关串联连接并且被布置为存储从所述总线流经所述开关的电能；旁路电路，被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，将所述储能设备旁路。

Description

用于通过通信总线来传输消息的数字可寻址照明接口DALI使 能的通信设备以及相对应的方法

背景技术

数字可寻址照明接口DALI是照明世界中公认的接口，用于控制形成DALI网络的照明驱动器/机构(即，DALI控制机构)和照明控制器(即，DALI：控制设备)之间的通信流。最小的DALI网络包括具有单个控制设备的单个控制机构，但是也可以被扩展到多个控制机构以及甚至多个控制设备。

借助DALI消息，控制设备能够与连接到DALI网络的单个控制机构、控制机构组或所有控制机构交换数据，即，DALI：命令或查询。DALI网络的物理层被建立为由外部或集成电源供电的极性相关的2线连接，即，DALI：内置在控制机构或控制设备中，最大电压为22.5V并且最大电流为250mA的电源。

DALI消息是双相编码数字流，即，DALI：1或0电平。DALI逻辑“1”被定义为高于9.5V且低于22.5V的DALI总线电压，而DALI逻辑“0”被定义为低于6.5V且高于-6.5V的DALI总线电压。6.5V和9.5V之间的DALI总线电压范围未被定义。用以设置DALI网络的最小DALI电流被设置为8mA。

在包含例如多个DALI控制机构的DALI网络中，每个控制机构具有自己到主电源的连接。在DALI网络上充当“启动器/主设备”的DALI控制设备也需要电源，并且因此通过其自身的电源连接到主电源，其自身的电源也作为隔离的DALI总线电源，其中最小电流为8mA，并且最大电流为250mA。

DALI控制机构的主电源连接是合乎逻辑的，因为DALI控制机构还需要为例如LED灯生成能量。另一方面，DALI控制设备可以被配备有传感器、指示器、智能装置和其他超低功耗设备，但是该功率需要从主电源中生成，这是昂贵的、庞大的并且需要连接至主电源。

为此，已开发了DALI-SR控制机构。该控制机构具有集成的DALI功率总线，因此为DALI网络提供例如1W的功率。DALI总线上允许的最大DALI功率由物理DALI(限制为5.625W)给出。因此，DALI控制设备从DALI总线收集能量。不幸的是，在DALI消息期间，DALI总线被短路并且没有功率可用。由于DALI消息由双相比特构建，在DALI消息期间DALI总线短路的时间为50％。DALI消息期间可用的最大功率降低到大约2.8W。

由于稳定时间的缘故，DALI时序规定使其变得更好一些，并且非双相“停止”比特将其恢复到接近60％的值。这意味着会损失几乎40％的能量。如果需要更大的功率，则应施加额外的DC总线电压，从而导致1或2个额外的电线/连接器引脚。

另一方面，控制设备可能需要本地存储设备来存储足够的能量，以在DALI总线短路时幸存下来。由于采用了双相编码，因此该短路时间最多可以达到DALI波特率时间的两倍，即，在波特率为1200baud时，DALI：834us。

发明内容

实现功率有效的数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备，即，DALI控制设备，将是有利的。

实现用于操作例如DALI控制设备的DALI使能的通信设备来改进功率使用的方法将是进一步有利的。

为了更好地解决这些问题中的一个或多个，在本公开的第一方面，提出了数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备，用于通过具有两条通信线的通信总线传输消息。

设备包括：

-在所述两条通信线之间连接的开关；

-控制器，被布置为控制所述开关在所述通信总线上施加逻辑通信电平；

-储能设备，与所述开关串联连接并且被布置为存储从所述总线流经所述开关的电能；

-旁路电路，被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，将所述储能设备旁路。

发明人的见解之一是通信总线不需要被完全短路，即可通过总线传送逻辑零。DALI规范已设置了用于传送双相编码数字消息流的特定电平，例如，“1”和“0”。如上所述，DALI逻辑“1”被定义为高于9.5V且低于22.5V的DALI总线电压，而DALI逻辑“0”被定义为低于6.5V且高于-6.5V的DALI总线电压。

遵循以上所述，发现不必将通信完全短路，即，无需提供0伏，因为当总线处的电压接近6.5伏时，也会检测到DALI逻辑“0”。

这样，发现将储能设备充电到预定电压阈值，使得短路电流不会完全损失。短路电流然后可以被存储在储能设备中，直到储能设备之上的电压达到预定阈值电压。一旦达到该电压，用于将储能设备旁路的旁路电路就被激活。

本公开的优点之一是不浪费能量。即，DALI使能的通信设备在其解决通过通信总线的可用能量的方式上更加有效。

在一个示例中，旁路电路还包括：

-并联连接在所述储能设备之上的旁路开关，其中所述控制器被布置为当所述储能设备之上的所述电压高于所述预定电压阈值时，激活所述旁路开关。

优选地，旁路电路包括用于创建旁路路径的旁路开关，诸如场效应晶体管FET。注意，储能设备可以与整流器串联连接，使得每当旁路电路被激活时，储能设备中存储的电能也不会经由旁路电路泄漏。即，储能设备中的电能不会遵循经由旁路电路的相同路径。

在一个示例中，预定阈值在0伏至6.5伏之间，优选地在4.5伏至6.5伏之间。

如上所述，只要总线电压在-6.5伏和6.5伏之间，DALI就会检测到逻辑零。这样，优选将预定阈值设置为接近6.5伏。保持安全余量可以确保电压不超过6.5伏。

在另一示例中，DALI使能的通信设备还包括电压供应线和用于将所述两条通信线中的一条通信线连接到所述电压供应线的整流器。

整流器例如是二极管。二极管被布置为阻挡电流从电压供应线流回至通信线。但是，电力能够经由二极管而从通信线流到电压供给线。

在另一示例中，控制器被布置为通过闭合所述两条通信线之间的所述开关达预定时间，来发起通过所述两条通信线进行的消息传输。

DALI规范定义了通过通信线待被传输的消息从通信线路的短路开始达特定时间量(即，预定时间)。特定时间量例如是几秒钟、几微秒或类似的时间。

在另一示例中，DALI使能的通信设备被布置为为负载提供电力(empower)，并且其中所述储能设备中存储的能量被用于为所述负载提供电力。

该示例的优点在于，储能设备中存储的能量可以被有效地利用。能量没有被浪费。

在第二方面，提供了由数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备通过具有两条通信线的通信总线进行传输消息的方法，所述设备包括：连接在所述两条通信线之间的开关；控制器，被布置为控制所述开关在所述通信总线上施加逻辑通信电平；以及储能设备，与所述开关串联连接并且被布置为存储从所述总线流经所述开关的电能；以及旁路电路，被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，将所述储能设备旁路。

方法包括以下步骤：

-由所述控制器在所述通信总线上施加逻辑零，使得电能从所述总线流经所述开关，流到所述储能设备；

-当所述储能设备上的电压高于预定电压阈值时，通过所述旁路电路将所述储能设备旁路。

注意，关于本发明的第一方面的实施例所公开的优点和定义也对应于本发明的第二方面的实施例，第二方面是由DALI使能的通信设备传输消息的方法。

根据本公开，控制器可以是现场可编程门阵列、微处理器或类似的任何设备。控制器也可以使用模拟电子设备/组件来实现。

在另一示例中，旁路电路还包括并联连接在所述储能设备之上的旁路开关，其中所述旁路步骤包括：

-当所述储能设备之上的所述电压高于所述预定电压阈值时，由所述控制器激活所述旁路开关。

在另一示例中，预定阈值在0伏至6.5伏之间，优选地在4.5伏至6.5伏之间。

在又一示例中，DALI使能的通信设备还包括电压供应线和整流器，整流器用于将所述两条通信线之一连接到所述电压供应线。

在另一示例中，方法还包括以下步骤：

-由所述控制器通过闭合所述两条通信线之间的所述开关达预定时间，来发起在通过所述两条通信线进行的消息传输。

在一个示例中，方法包括以下步骤：

-通过所述DALI使能的通信设备来为连接到所述设备的负载提供电力，其中所述提供电力包括使用所述储能设备中存储的能量来为所述负载提供电力。

方法可以由适当编程的处理器或可编程控制器(诸如微处理器或微控制器)来有效地执行。

在第三方面，提供了其上存储有指令的计算机可读介质，指令在由数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备执行时，使所述设备实现根据以上提供的任何示例所述的方法。

注意，关于本发明的第一和第二方面的实施例所公开的优点和定义也对应于本发明的第三方面，第三方面是计算机可读介质。

参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显。

附图说明

图1公开了包括DALI控制机构和DALI控制设备的DALI网络；

图2示出了根据本公开的控制设备3的实现方式的一部分的示例；

图3和图4示出了其中随时间发送DALI消息的图表示例。

具体实施方式

图1公开了数字可寻址照明接口DALI网络，该网络包括经由2线总线2彼此连接的DALI控制机构1和DALI控制设备3。

具有集成电源的DALI控制机构1为DALI总线2和DALI控制设备3供电。DALI控制设备3生成DALI消息，DALI-SR控制机构可以对消息进行应答。大多数DALI消息是不需要应答的命令。

通常，DALI控制设备3通过将DALI总线2短路达预定时间，来开始DALI消息。本公开涉及DALI总线不必被完全短路的构思，这将在以下更详细地说明。

根据本公开，控制设备3被布置为控制总线2处的电压，使得DALI控制机构1将感觉到DALI总线好像被短路，但是实际上，总线2之上的电压不会下降为零。总线2之上的电压将下降到预定电压阈值，例如6.5伏。

根据DALI标准，低于6.5伏的总线电压将被视为逻辑“0”，即，总线2短路。

代替将DALI短路，短路电流可以被存储在电容器中。当该电容器被充电到预定电压阈值时，旁路开关可以被激活，以刷新剩余的DALI短路电流。当电容器的存储电压下降时，电容器可以利用下一DALI短路电流来充电，下一短路电流将在控制设备3启动新的DALI转发消息时流动。

以上将参考图2来更详细地描述。图2示出了根据本公开的控制设备3的实现方式的一部分的示例。

数字可寻址照明接口(DALI)使能的通信设备被布置为通过具有两条通信线的通信总线8来传输消息，其中只有一个通信线以附图标记8表示。另一通信线是图底部处的返回线。

DALI控制设备3包括连接在两条通信线(即，总线8)之间的开关4。DALI控制设备3还包括控制器9，控制器9被布置为控制所述开关4在所述通信总线上施加逻辑通信电平。

储能设备6，例如电容器，被提供并且被布置为存储从所述总线8流经所述开关4的电能，该储能设备6与所述开关串联连接。

因此，总线8之间的电压由电容器6之上的电压来控制。当开关4闭合时，电容器6之上的电压等于总线处的电压。

本公开涉及旁路电路7，旁路电路7被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值(例如，6伏或6.5伏)时，将所述储能设备6旁路。

齐纳二极管5与电容器6串联放置，以确保当旁路电路7被激活时，电容器6不被排空。

此外，控制设备3可以包括未示出的各种电子元件。电子元件被放置在具有附图标记3的齐纳二极管的后面。剩余电子元件的供电电压10然后由电源电压10来提供。

图3示出了其中随时间来发送DALI消息31的图表示例。

如附图标记31所示，顶部图表示出了六个DALI消息被发送。如上所述，通常，通过将总线短路达特定时间量来发起每个DALI消息。每个DALI消息均由特定顺序的多个逻辑“0”和逻辑“1”组成。逻辑“0”从“1”和“0”的双相创建，并且逻辑“1”从“0”和“1”的双相创建。“0”通过使得总线短路来被创建，“1”根本不通过修改总线电压来被创建。

如附图标记32所示，中间图表类似于DALI控制设备的供电电压线处的电压。这是在图2中使用附图标记10表示的电压。

在DALI控制设备3和DALI控制机构1之间的通信期间，由于总线出于通信目的被主动地控制(即，短路)，因此控制设备3更难以从总线提取电能。

当电压下降到初始电压的一半时，这也示意性地示出在中间图表中。DALI控制设备3不能从总线中完全提取期望的电能，使得供电电压开始下降。可用能量被耗尽。注意，通常控制设备能够从总线提取足够的能量来进行正常通信。本公开特别适用于DALI使能的通信设备需要为传感器或致动器提供电力的情况。

如附图标记33所示，底部图表指示缺少当前使用的DALI控制设备3的供电方法所汲取的电流。如图所示，在第三、第四、第五和第六消息的通信期间，没有足够的能量使得DALI控制设备3正常运行。这可能会导致DALI控制设备3自行重启。

如上所述，本公开提供了其中总线未被完全短路的解决方案。总线电压可以被控制到特定的预定电压阈值，使得能量不会完全损失。实际上，电容器中存储的能量可以被用于为DALI控制设备3提供电力。

上述原理在图4中示出。使用附图标记34表示的顶部线示出了DALI控制设备3的供电电压线的衰减。该图表34可以与使用附图标记32表示的图表进行比较。此处，可以看到在通过总线进行通信的过程期间，电压或多或少是稳定的。如附图标记35所示，不存在缺少电流的情况。

以上描述的本发明可以用在由DALI总线本身供电的任何DALI控制设备中。在DALI控制设备处的DALI总线输入电压为12V的情况下，可用功率的增益甚至可以提高25％。

本公开中描述的本发明也可以用于DALI控制机构，即，驱动器镇流器。DALI控制机构无需将总线短路到“0”伏来传送消息。当DALI控制机构通过将总线电压降低到预定电压阈值(例如，6.5伏)来创建“0”时，将是有益的。以这种方式，系统的效率被改进。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质(诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质)上，但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统来分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。

Claims (13)

1.一种数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备，用于通过通信总线来传输消息，所述通信总线具有两条通信线，所述设备包括：

-连接在所述两条通信线之间的开关；

-控制器，被布置为控制所述开关用以在所述通信总线上施加逻辑通信电平；

-储能设备，与所述开关串联连接，并且被布置为存储从所述总线流经所述开关的电能；

-旁路电路，被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，将所述储能设备旁路。

2.根据权利要求1所述的DALI使能的通信设备，其中所述旁路电路还包括：

-旁路开关，并联连接在所述储能设备之上，其中所述控制器被布置为当所述储能设备之上的所述电压高于所述预定电压阈值时，激活所述旁路开关。

3.根据前述权利要求中任一项所述的DALI使能的通信设备，其中所述预定阈值在0伏至6.5伏之间，优选地在4.5伏至6.5伏之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的DALI使能的通信设备，其中所述DALI使能的通信设备还包括电压供应线和整流器，所述整流器用于将所述两条通信线中的一条通信线连接到所述电压供应线。

5.根据前述权利要求中任一项所述的DALI使能的通信设备，其中所述控制器被布置为：通过闭合所述两条通信线之间的所述开关达预定时间，来发起通过所述两条通信线的消息传输。

6.根据前述权利要求中任一项所述的DALI使能的通信设备，其中所述DALI使能的通信设备被布置为为负载提供电力，并且其中所述储能设备中存储的能量被用于为所述负载提供电力。

7.一种由数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备通过通信总线传输消息的方法，所述通信总线具有两条通信线，所述设备包括：连接在所述两条通信线之间的开关；控制器，被布置为控制所述开关用以在所述通信总线上施加逻辑通信电平；以及储能设备，与所述开关串联连接，并且被布置为存储从所述总线流经所述开关的电能；以及旁路电路，被布置为当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，将所述储能设备旁路，所述方法包括以下步骤：

-由所述控制器在所述通信总线上施加逻辑零，使得电能从所述总线流经所述开关，流向所述储能设备；

-当所述储能设备之上的电压高于预定电压阈值时，由所述旁路电路将所述储能设备旁路。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述旁路电路还包括并联连接在所述储能设备之上的旁路开关，其中所述旁路步骤包括：

-当所述储能设备之上的所述电压高于所述预定电压阈值时，由所述控制器激活所述旁路开关。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，其中所述预定阈值在0伏至6.5伏之间，优选地在4.5伏至6.5伏之间。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述DALI使能的通信设备还包括电压供应线和整流器，所述整流器用于将所述两条通信线中的一条通信线连接到所述电压供应线。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：

-由所述控制器，通过闭合所述两条通信线之间的所述开关达预定时间，来发起通过所述两条通信线的消息传输。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：

-由所述DALI使能的通信设备为连接到所述设备的负载提供电力，其中所述提供电力包括使用所述储能设备中存储的能量来为所述负载提供电力。

13.一种计算机可读介质，具有存储在其上的指令，所述指令在由数字可寻址照明接口DALI使能的通信设备执行时，使所述设备实现根据权利要求7至12中任一项所述的方法。

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