DE102008017533B3

DE102008017533B3 - Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit einem Splitter

Info

Publication number: DE102008017533B3
Application number: DE102008017533A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Phys. Ranostaj; Thomas Klein; Eberhard Dipl.-Ing. Trögel
Original assignee: Rp Technik E K; RP-TECHNIK EK
Current assignee: RP-TECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2028-04-04
Also published as: DE102008017533C5

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Splitter eines seriellen Datenbusses, der in einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage verwendet werden kann. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Splitter.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Splitter eines seriellen Datenbusses, der in einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage verwendet werden kann. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Splitter.
Stand der Technik
Anforderungen und die einschlägigen Begrifflichkeiten zu Sicherheitsbeleuchtungsanlagen lassen sich der DIN-Norm DIN-VDE 108 entnehmen. Für Sicherheitsbeleuchtungsanlagen werden zahlreiche Forderungen aufgestellt, zum Beispiel die feuerfeste Auslegung von Leitungen von wenigstens 30 Minuten. Im Störungsfall müssen ausreichend Beleuchtungskörper, wie Gasentladungslampen, Leuchtstoffröhren und Glühlampen, eingeschaltet werden, damit das mit einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage ausgestattete Gebäude soweit ausgeleuchtet werden kann, dass alle sich in dem Gebäude aufhaltenden Personen Sicherheitsbereiche erreichen können.
Technisch besonders interessant sind Sicherheitsbeleuchtungsanlagen, die in der so genannten Mischbetriebsweise betrieben werden. Um die Anzahl der einzelnen Adern pro Kabel bzw. die Anzahl der Kabel in einem Gebäudeabschnitt zu reduzieren, werden Beleuchtungskörper unterschiedlicher Art an ein und dem gleichen Energieversorgungsstrang angekoppelt. Eine Art, solche Mischbetriebsanlagen betreiben zu können, wird in der WO 2006 089 564 A1 (Anmelderin: CEAG Notlichtsysteme GmbH; Anmeldetag: 22.02.2005) beschrieben. Weitergehende Ausführungen sind der DE 10 2007 062 999.2 (Anmelderin: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 21.12.2007) und der DE 10 2007 062 957.7 (Anmelderin: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 21.12.2007) zu entnehmen. Die beiden letztgenannten Druckschriften werden durch diese Referenz als voll umfänglich zur Darlegung von Mischbetriebsanlagen und sicherheitsbezogenen Kommunikationsverfahren in diese Beschreibung durch ihre Benennung inkorporiert. Weitere aufschlussreiche Informationen lassen sich der Europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 08075041.7 (Anmelderin: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 09.01.2008) entnehmen.
Wie schon in den drei letztgenannten Druckschriften zuvor ausgeführt worden ist, werden die Sicherheitsbeleuchtungsanlagen in immer größeren und komplexeren Umfängen aufgebaut. Neben den Energieversorgungsleitungen gibt es noch Datenkommunikationsleitungen, über die unter anderem die Zustände in einzelnen Brandabschnitten und Unterverteilerabschnitten bzw. Hauptverteilerabschnitten zu überwachen sind und ein Informationsfluss zur zentralen Energiequelle sichergestellt wird. Zentrale Energiequellen können Zentralbatterieanlagen, Gruppenbatterieanlagen, aber auch elektrochemische Energiewandler wie Brennstoffzellen sein. Typische Überwachungsbausteine, die auf Hutschienen befestigt werden können, lassen sich einem gängigen Katalog der CEAG Notlichtsysteme GmbH entnehmen. In einem solchen Katalog lassen sich Bausteine zur Realisierung einer Stromschleife als Überwachungssystem betrachten. In diese Stromschleife können Phasenwächter integriert werden. Als alternative Lösung ist in einem Katalog mit dem Titel CPS 220/SV der INOTEC Sicherheitstechnik GmbH ein eigener serieller Steuerbus zu entnehmen, der aus einem PC bedient werden kann, aber nur durch zusätzliche spezielle Software zu verstehen ist. Ohne gesonderte Schnittstellenmodule, die als RTG-Module bezeichnet werden, ist ein Kontakt mit dem seriellen Bus nicht möglich. Eine andersartige Mehrdrahtkommunikationsweise ist aus der DE 102 02 844 A1 (Anmelder: Prof. Dr. Rozek; Anmeldetag: 18.01.2002) bekannt, die sich das Ziel setzt, jede Leuchte einzeln ansprechen zu können. Als dritte Lösung ist es bekannt, serielle Busse des RS-Standards zu verwenden. Busse wie ein RS-485-Bus oder RS-232-Bus bzw. ein RS-422-Bus versprechen eine weitverbreitete Akzeptanz. Die Busse sind aus PC-Netzen bzw. von Kommunikationsleitungen und Kommunikationsschnittstellen an einem PC bekannt. Auf der anderen Seite haben die Busse des seriellen Typs den Nachteil, den technisch komplexen Sicherheitsbeleuchtungsanlagen nicht genügend Gestaltungsreichweite zu bieten.
Wird der technische Bereich der Sicherheitsbeleuchtungstechnik verlassen, so können Hinweise, wie Datennetzwerke gestaltet werden können, der US 2008/019 072 A1 (Anmelderin: Panduit Corp; Anmeldetag: 26.09.2007) und der US 2004/095 917 A1 (Anmelder: Amir Lehr et. al.; Anmeldetag: 12.11.2003) bzw. ihrem deutschen, äquivalenten Teil DE 699 33 700 T2 (Anmelderin: Powerdsine Inc.) entnommen werden. Die US 2008/019 072 behandelt einen RS-485-Bus, in dem zusätzliche Stecker einzubauen sind, damit Subnetze leicht absteckbar sein sollen. Im Übrigen sollen Zwischenglieder eingebaut werden, die einzelne Subnetze abschließen bzw. kapseln können. Die US 2004/095 917 A1 bezieht sich auf ein LAN-Netz und empfiehlt, über verdrillte zweiadrige Leitungen elektrische Energie an elektronische Verbraucher über die LAN-Kabel zu schicken, wobei aus Gründen der Kabelüberlastungsvermeidung idealer Weise noch eine Strombegrenzung in dem Hub, der die Energie neben den Daten des Datenaustauschs liefern soll, vorhanden ist.
In der US 2006/208 661 A1 (Anmelder: Rafael Mogilner et. al.; Anmeldetag: 06.03.2006) wird ein Laststeuerungssystem beschrieben, an dem Gasentladungslampen angeschlossen sind, deren Beleuchtungsstärke, auch im Notfall, über eine „Powerline"-Kommunikation einstellbar ist, wobei einzelne Abschnitte gebildet werden. Die Grenzen der Abschnitte werden mittels eines RS-485-Datenbusses überwunden. Das dort beschrieben Beleuchtungssystem scheint aber nicht auf eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach den eingangs erwähnten DIN VDE 108 aufgestellten normungsmäßigen Bedingungen, wie Unterscheidung in Dauerlichtleuchten und Bereitschaftslichtleuchten einer zentral angeordneten Batterieanlage, übertragbar zu sein.
Aufgabenstellung
Es ist die Möglichkeit zu schaffen, standardserielle Busse, wie zum Beispiel den RS-485-Bus, in einer heute üblichen Sicherheitsbeleuchtungsanlage als Datenkommunikationsbus zur Zustandsüberwachung und -analyse einzelner Netzabschnitte und des gesamten Systems in normenkonformer Weise zu entwerfen.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Splitter nach Anspruch 1 gelöst. Eine weiterentwickelte Sicherheitsbeleuchtungsanlage lässt sich Anspruch 15 entnehmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Mit dem Begriff Splitter sind datenaufspaltende, verschiedene Busse und Kommunikationsleitungen mit einander verbindende elektronische Bauelemente und – geräte gemeint, die vorzugsweise in einem seriellen Datenbus eingesetzt werden können. Die Splitter können energetisch fremdversorgt sein, sie können aber auch ihre Betriebsenergie aus speziellen Splitterversorgungsbussen, zum Beispiel in einem Spannungsbereich von 14 V bis 24 V, beziehen. Der Splitter ist dafür ausgelegt, spezielle Datagramme verarbeiten zu können, die den Sicherheitsanforderungen von Sicherheitsbeleuchtungsanlagen und Kommunikationssystemen in Sicherheitsbeleuchtungsanlagen entsprechen. Eine der aufgestellten Forderungen ist zum Beispiel eine ausreichend kurze Antwortzeit, die normungsgemäß weniger als 1 Sekunde, vorzugsweise weniger als 0,5 Sekunden bis zum Netzwächter einer Zentralbatterieanlage betragen darf. Eine weitere Anforderung ist die Verbaubarkeit des Splitters auf einem Hutschienensystem. Unerwünschte Zustände müssen vom Splitter sicher identifiziert werden; elektrische, elektronische und mechanische Ausfälle müssen identifizierbar und weitermeldebar sein. Eine weitere Anforderung kann darin gesehen werden, dass zum Beispiel Netzspannungswächter für einzelne Brandabschnitte anschließbar sein müssen. Alternativ oder auch ergänzend können Netzüberwachungsmodule angeschlossen werden, die nicht die Unterschreitung der Spannung unter einen Grenzwert, sondern z. B. die Güte der Versorgungsspannung überprüfen. Die Splitter sollen direkt oder indirekt Daten von und zu einer Logik einer Energiequelle, wie einer Zentralbatterieanlage oder einer Gruppenbatterieanlage, sicherstellen. Ein erfindungsgemäßer Splitter soll die Steuer- und Überwachungsdaten sicher übertragen. Einfachere Logiken kommen auch nur mit reinen Überwachungsdaten aus. Steuerdaten werden insbesondere von der Logik der Energiequelle in Unterbusabschnitte übertragen, Überwachungsdaten werden als Reaktion zurückgemeldet. Hierzu wird der Splitter mit einer Mikrocontrollerschaltung ausgestattet. Die Mikrocontrollerschaltung kann einzelne Busabschnitte und Buskoppelbausteine sperren, freigeben und gegeneinander blockieren oder auch in ihrer Übertragungsrichtung ändern. In einer weiteren Gestaltung können die Buskoppelbausteine sich auch gegenseitig sperren und freigeben, z. B. durch inverse Logik. Vorzugsweise ist die Netztopologie in Master-Ebenen und Slave-Ebenen aufgeteilt. Der Splitter ist kaskadierbar. Somit kann eine Master-Ebene gleichzeitig eine Slave-Ebene einer übergeordneten Master-Ebene sein. Die Splitter stellen die trennenden Bausteine zwischen Master-Ebene und Slave-Ebene dar. Um die langen Netzstrecken zu bewältigen, die teilweise länger als 500 m, manchmal sogar größer als 1.000 m sind, werden die Daten in verstärkender Weise aufbereitet. Die Daten können aber nicht nur verstärkt, sondern auch noch modifiziert werden. Durch die Auswahl geschickter Kodierungstechniken ist die Anfälligkeit gegenüber Einflüssen wie EMV-Störungen reduzierbar. Sowohl das Verstärken als auch das Kodieren tragen zu einer besseren Übertragbarkeit bei.
Der Splitter ist für einen Datenfluss in Vollduplexweise gestaltet. Die Daten können in beide Richtungen ausgetauscht werden. Damit sich keine Störungen auf dem Datenbus ereignen, bietet der Splitter eine oder mehrere Weichenkodierungen. Die Weichenkodierungen greifen auf Zeitfenster zurück. Innerhalb eines bestimmten Zeitfensters lässt sich nur eine gewisse Datenart in bestimmte Richtungen durch den Splitter schieben. An die Bussysteme können bspw. Netzüberwachungsbausteine, Fernanzeigen und Betriebsartwahlschalter angeschlossen werden, die den Zustand der Sicherheitsbeleuchtungsanlage bzw. der Netzüberwachungsbausteine anzeigen oder bestimmen.
Zur Steigerung der Integration kann ein weiteres Netzüberwachungsmodul in dem Splitter integriert sein. Ein erfindungsgemäßer Splitter ist in einer Ausgestaltung so kompakt, dass in einem Hutschienengehäuse noch ein Netzüberwachungsmodul integriert sein kann. Ein Versorgungsspannungsabfall in einem Netzabschnitt, der mit einem Brandabschnitt übereinstimmen kann, lässt sich durch das Netzüberwachungsmodul detektieren. Das Netzüberwachungsmodul kann für ein 3-Phasen-Netzsystem realisiert sein. Das Netzüberwachungsmodul benötigt schaltungsintern nur eine Leitung, wenn die einzelnen Netzabschnittsinformationen summiert an die Steuerlogik des Splitters übertragen werden. Ein Netzausfall wird durch das Netzüberwachungsmodul identifiziert und in der Splitterlogik so weit aufbereitet, dass die Information an einen vorhandenen Master-Anschluss weitergeleitet wird, zumindest weiterleitbar ist. Zur Sicherheit, genauer Betriebssicherheit, des Splitters wird zwischen Netzüberwachungsmodul und Logik des Splitters eine galvanische Entkopplung vorgesehen. Mittels Logik wird das Signal des Netzüberwachungsmoduls datenkodiert aufbereitet. Die Logik kodiert die Information so, dass ein Sicherheitsbeleuchtungsanlagenprotokoll eingehalten wird. Zur weiteren Vereinfachung des Netzaufbaus mit Splitter können an ausgebildeten Stellen Abschlusswiderstände in dem Splitter angeordnet sein. Eine besonders günstige Stelle ist vor einem Buskoppelbaustein.
Um unabhängig von bzw. unempfindlich gegen EMV-Einstrahlung zu sein und möglichst geringe EMV-Abstrahlungen zu erzeugen, ist der Splitter für eine symmetrische Datenübertragung ausgelegt. Eine symmetrische Datenübertragung liegt dann vor, wenn mit Differenzsignalen auf zwei Drähten der Datenkommunikationseinrichtung gearbeitet wird. Jede Datenrichtung ist mit wenigstens zwei Drähten als 2-Draht-Bus ausgelegt. Jeder einzelne Anschluss, der einem Bus zugeordnet ist, er kann auch als buserzeugendes Geräteteil betrachtet werden, wird durch einen Buskoppelbaustein realisiert. Die Datenrückleitungen der einzelnen Buskoppelbausteine lassen sich über ein Widerstands- und Diodennetzwerk logisch ver-oder-n, so dass nur eine einzige Datenrückleitung innerhalb des Splitters durchgeschliffen werden muss.
Durch die logische „Ver-und-ung" bzw. „Ver-oder-ung" lässt sich die Anzahl der in dem Splitter aufzubauenden Leitungen zwischen den elektronischen Bauteilen deutlich reduzieren.
Eine erfindungsgemäße Sicherheitsbeleuchtungsanlage kann auch als Mischbetriebsanlage aufgebaut sein. Sollte die Versorgungsspannung der Allgemeinbeleuchtung in einem Netzabschnitt zusammenbrechen, werden die Leuchten in Bereitschaftsschaltung der Sicherheitsbeleuchtung in diesem Netzabschnitt aktiv. Ist die Ursache ein Netzeinbruch in der Gebäudeeinspeisung, kann zudem auf eine Hilfsenergiequelle zurückgegriffen werden, die zum Beispiel auch eine Zentralbatterieanlage oder eine Gruppenbatterieanlage sein kann. Diese Energiequelle stellt ausreichend Versorgungsenergie für Beleuchtungskörper zur Verfügung, wenn die zentrale Netzversorgung nicht bis in den Netzabschnitt, der insbesondere über Spannungswächter überwacht worden ist, gelangt. Neben den Energieversorgungsleitungen gibt es einen gesondert ausgeführten Datenbus. Der Datenbus ist wenigstens ein 2-Draht-Datenbus. Bei einem Vollduplexbetrieb kann der Datenbus auch ein 4-Draht-Datenbus sein. Der Datenbus ist ein serieller Datenbus. Der serielle Datenbus kann durch eine 2-Draht-Technik für jede Übertragungsrichtung realisiert sein. Der Splitter dient dazu, dass wenigstens ein Unterbus, zum Beispiel im Sinne einer Stichleitung, aus einem übergeordneten Datenbus abgeteilt werden kann. In einer alternativen Gestaltung kann der übergeordnete Datenbus auch aufgeteilt werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein zuvor beschriebener Splitter erwiesen, der Teil der Datenbustopologie der Sicherheitsbeleuchtungsanlage ist.
Der Datenbus ist über seine Datagramme so gestaltet, dass leicht eine Identifizierung von Schädigungen durchgeführt werden kann. Eine solche Schädigung kann zum Beispiel auf Brandeinwirkung zurückgeführt werden. Brechen Datenkommunikationen auf Unterbussen zusammen, so kann der Splitter oder die übergeordnete Kommunikationseinheit wie zum Beispiel ein Master den Zusammenbruch des Unterbusses identifizieren. In einem solchen Unterbus können spezielle Peripheriebausteine stecken.
Die erfindungsgemäßen Splitter tragen dazu bei, dass der Datenbus eine Gesamtlänge von mehr als 1.000 m überspannen kann. Besonders leicht lässt sich eine Datenbusstruktur nach Baumtopologie aufbauen. Jeder Ast verzweigt sich in weitere Teiläste. Von großen Hauptstämmen verästelt sich das Datenkommunikationsnetz immer weiter. Einige Verästelungen können auch als Stichleitungen betrachtet werden. Bei mittelgroßen Netzen ist es auch vorstellbar, dass es eine große Datenkommunikationszentralleitung gibt, von der nur wenige Stichleitungen mit einem erfindungsgemäßen Splitter abgehen. Der Splitter kann aber auch so genutzt werden, dass aus einem übergeordneten Bus mehrere, zumindest aber zwei, Unterbusse abgehen.
Ein erfindungsgemäßer Splitter ist zeitgesteuert. Der Splitter gewährt gewisse bzw. definierte Zeitfenster für jede Kommunikationsrichtung und für jeden angeschlossenen Bus. Bei Überschreitung eingestellter Zeitfenster kann die Logik, insbesondere die im Mikrocontroller verkörperte Logik, dazu genutzt werden, dass Ausfälle, z. B. eines Unterbusses oder eines Gebäudebereichs, detektiert werden und an übergeordnete Busse weitergeleitet werden.
Ein weiterer Vorteil besteht in dem leichteren Aufbau eines Datenbusses für Sicherheitsbeleuchtungsanlagen ohne die Notwendigkeit an den Elektroinstallateur, umfangreiche Netzberechnungen durchführen zu müssen. Durch vorkonfigurierte Abschlüsse und besonderes vorteilhafte Buskoppelbausteine gestaltet sich die Handhabbarkeit bei einem Netzaufbau besonders einfach. Es müssen keine Netzabschlusswiderstände gemäß der örtlichen Gegebenheiten, hervorgerufen durch das Gebäude, in dem das Sicherheitsbeleuchtungsnetz aufgebaut werden soll, installiert werden. Die sowieso schon häufig mit Hutschienenkomponenten und Hutschienenelektromodule überladenen Unterverteiler gewinnen wieder zusätzlichen Platz durch die Verwendung hochintegrierter Splitter.
Die Erfindung fördert die Möglichkeit, Sicherheitsbeleuchtungsanlagen segmentweise zu gestalten. Die einzelnen Peripheriebausteine, wie Splitter, innerhalb des Netzes können mit Wahlschaltern zur Adresskodierung, wie zum Beispiel Drehkodierschaltern, ausgestattet sein. Das Kommunikationsmodul der zentralen Energieversorgungsanlage ist als Initiator der Kommunikationsmaster, auf dessen Anforderung über die entsprechende Splitterweichenfunktion das angesprochene Peripheriemodul, wie Splitter, Überwachungsbaustein oder Abschlussbaustein, reagiert.
Kurze Figurenbeschreibung
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, wobei
1 eine erfindungsgemäße Topologie zeigt,
2 schematisch einen erfindungsgemäßen Splitter zeigt,
3 ein geeignetes Datagramm oder Datenprotokoll für ein Datennetz einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt und
4 ein geeignetes Datagramm bzw. Datenprotokoll für ein Datennetz einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Ausführliche Figurenbeschreibung
1 zeigt einen Teil einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage. Der in 1 dargestellte Teil ist eine mögliche Kommunikationsbustopologie 100 mit unterschiedlichen Kommunikationsmodulen, wie mit dem Kommunikationsmodul A eines zentralen Energieversorgers, mit einem Splitter C, der als Netzspannungswächter eingesetzt werden kann, und mit einem Splitter B, der von einer übergeordneten Ebene auf untergeordnete, zweite Ebenen den Kommunikationsbus aufteilt. An das Kommunikationsmodul A werden einzelne Kommunikationsleitungspaare 102, 104, 106 angeschlossen. Kommunikationsleitungspaare 102, 104, 106 können verdrillter und unverdrillter Art sein. Jeweils wenigstens zwei Kommunikationsleitungen, so wie z. B. zu dem Splitter D als Kommunikationsleitung 112, 114 dargestellt, dienen für die Übertragung in eine Datenrichtung. Alternativ, so wie in 2 dargestellt, können auch die gleichen Leitungen A', B' im Sinne eines Halbduplexverfahrens verwendet werden. Bei den in 1 dargestellten Datenbussen 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 handelt es sich um serielle Datenbusse. Dabei können einzelne Splitter, so wie z. B. der Splitter D, auch unterschiedliche Datenbusse 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, die z. B. ein RS-422 und RS-485-Bus sein können, miteinander parallel verbinden. Die Splitter B, D, C, G sind so gestaltet, dass entweder gesondert wie z. B. zum Splitter D als auch unmittelbar integriert in den Splitter B, C elektronische Überwachungsbausteine E, F angeschlossen bzw. eingebaut werden können. Die typische Kommunikationsbustopologie 100 nach 1 arbeitet mit wenigstens zwei, tatsächlich wie in 1 dargestellt sogar vier, Ebenen. Der jeweilige Splitter B, G, D trennt einen übergeordneten Kommunikationsbus von einem oder mehreren nachgeordneten Kommunikationsbussen ab. Durch diese Modularisierung können große Sicherheitsbeleuchtungsanlagen mit seriellen Datenbussen aufgebaut werden. Die Sicherheitsbeleuchtungsanlagen könnten in einer Mischbetriebsweise betrieben werden, denn der Kommunikationsdatenbus der Kommunikationsbustopologie 100 übermittelt genügend Informationen der einzelnen Busunterabschnitte, sodass das Kommunikationsmodul A einer zentralen Energieversorgungseinheit unterschiedliche Typen von Beleuchtungsanlagen bzw. Beleuchtungskörpern zu- und abschalten kann. Auch können durch erfindungsgemäße Kommunikationstopologien 100 ganze Gebäudebereiche, z. B. im Gefährdungsfall, stromlos aufgrund von Informationen einzelner Überwachungsbausteine E, F, C geschaltet werden. Die Splitter können entweder als Stichleitungssplitter G oder als Baumtopologiesplitter B, D verwendet werden. Ein Splitter C kann auch alleine dazu verwendet werden, dass an einem Ende ein Bus abgeschlossen wird. Durch die Integration der Überwachungsbausteine an oder in die Splitter können Splitter C auch nur dafür verwendet werden, für ihren Netzabschnitt eine Netzspannungswächterfunktion oder eine Spannungsgütewächterfunktion zu übernehmen. So können unterschiedliche Überwachungsbausteine E, F in unterschiedlichen Splitterausführungen B, C, realisiert werden. Für das externe Anschließen von zusätzlichen Überwachungsbausteinen F bietet ein entsprechender Splitter D einen Zweidrahtbus 116. Über den Zweidrahtbus 116 können summarisch, in integrierter Weise Zustandsinformationen des Versorgungsnetzes, das ein Dreiphasennetz mit einem ersten Phasenleiteranschluss L1, einem zweiten Phasenleiteranschluss L2, einem dritten Phasenleiteranschluss L3 und einem Nullleiteranschluss N sein kann, zur weiteren Bearbeitung im Splitter D übertragen werden.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, kann der Splitter B, D, G, 118 zur Aufteilung eines übergeordneten Busses, eines Masterbusses, auf eine unterschiedliche Anzahl von untergeordneten Bussen, von Slave-Bussen, genutzt werden. Hierzu bietet der Splitter 118 nach 2 einzelne Busmodule 120, an deren Klemmen KL3 der jeweilige Unterbus fortgeführt wird. Der Splitter 118 ist mit einer Reihe integrierter Bauteile IC1, IC2, IC3, IC4, IC6 und weiteren Halbleitern D2, D3 aufgebaut. Über einen Schalter S1, der an den Mikrocontroller IC4 angeschlossen ist, können Adressbereiche für die einzelnen Busabschnitte eingestellt werden. Nur bei entsprechender Datenbusadressierung, so wie in 3 und in 4 dargestellt, schaltet der Mikrocontroller IC4 einzelne Transceiver-Bausteine IC1, IC2, IC3 durch bzw. sperrt diese. Jeder Bustransceiver IC1, IC2, IC3 führt auf eine Anschlussklemme KL1, KL2, KL3, an denen der jeweilige über- oder untergeordnete Bus weitergeführt ist. Der Mikrocontroller IC4 wird durch ein Programm gesteuert, das auf einzelne Datenpakete über einen an einer entsprechenden Anschlussklemme KL1 angeschlossenen Masterbus oder über einen entsprechenden an Anschlussklemmen KL2, KL3 angeschlossenen Slave-Bus reagiert. Die einzelnen Spannungen VCC bzw. +12 V werden jeweils ortsnah, idealerweise unmittelbar vor den einzelnen integrierten Schaltkreisen IC1, IC2, IC3, IC4, IC6 durch Kondensatoren C1, C2, C3, C4, C5, C6 stabilisiert. Die einzelnen Busklemmen der Master- und Slave-Busse KL1, KL2, KL3 werden zumindest bezüglich ihrer ersten Datenleitung A' und ihrer zweiten Datenleitung B' mit einem gemeinsamen Widerstand R1, R2, R3 als Busabschlusswiderstand zur Reflektionsdämpfung und Signalpegelanpassung abgeschlossen. Die Klemmen KL1, KL2, KL3 können darüber hinaus noch einen gesonderten Schirmungsanschluss Schirm und Spannungsversorgungsanschlüsse GND und +12 V aufweisen. Eine besonders einfache und gleichzeitig elegante Variante der Integration eines elektronischen Überwachungsbausteins E, F (siehe 1) in einen Splitter 118 nach 2 lässt sich durch eine Mittelpunktsverschaltung dreier Transformatoren TR1, TR2, TR3 realisieren. Die Primärwicklungen TR1, TR2, TR3 sind auf Anschlussklemmen X1-1, X1-2, X1-3, X1-4 herausgeführt. Durch die Sternpunktverschaltung mit der Anschlussklemme X1-4 zu einem Nullleiteranschluss N lässt sich ein Summationssignal bilden, das an den Mikrocontroller 104, insbesondere an einen einzigen Eingang, weitergeleitet werden kann. Weitere interne serielle Datenübertragungen erfolgen ebenfalls über eine einzige Leitung, ggf. entkoppelt über Widerstände R4, R5 oder auf ausgewählte Nullpunkte, gebildet durch das Widerstandsnetzwerk R6, R7, bezogen. Die Versorgungsspannung VCC kann aus unterschiedlichen Quellen bezogen werden. Eine Quelle kann die Spannungsversorgung +12 V an Klemme KL1 sein. Alternativ kann die Spannungsversorgung auch aus der Sekundärseite eines der Transformatoren TR1, TR2, TR3 bzw. des Gesamttransformators TR1, TR2, TR3 bezogen werden. Statt eines Transformators lassen sich andere Summations- und galvanisch trennende Schaltelemente, wie Optokoppler, verwenden. Primärseitig werden an den Transformatoren TR1, TR2, TR3 Phasenleiteranschlüsse L1, L2, L3 über die jeweiligen Anschlussklemmen X1-1, X1-2, X1-3 verbunden.
Der Mikrocontroller IC4 schaltet über seine Logik einzelne Transceiver-Bausteine IC1, IC2, IC3 in Durchlass- oder Sperrstellung. Durch die Veroderung mittels passiver Bauelemente R4, R5, D2, D3 können sich auch einzelne Transceiver IC2, IC3 gegenseitig blockieren bzw. freigeben. Die Transceiver IC1, IC2, IC3 übermitteln nicht nur die Daten, sondern sie verstärken die Daten auch. Weil jede Phase L1, L2, L3 in dem Ausführungsbeispiel nach 2 an einen eigenen Pin des Mikrocontrollers IC4 herangeführt worden ist, kann der aus Mikrocontroller IC4 und Transformatoren TR1, TR2, TR3 aufgebaute Netzspannungswächter den Ausfall jeder einzelnen Phase detektieren. Je nach Programmierung des Mikrocontrollers 104 können auch Spannungsgüteverläufe überprüft werden. In einer weiteren Programmgestaltung des Mikrokontrollers können die Netzspannungsüberwachungen summativ gebildet werden. Wird ein Netzspannungsausfalls durch den Mikrocontroller IC4 detektiert, so schaltet der Mikrocontroller 104 Warndaten auf einen oder alle über die Klemmen KL1, KL2, KL3 angeschlossenen über- und untergeordneten Bussen durch. Ein Netzspannungsausfall kann an Hand von Spitzenwert-, Effektivwert- oder Pegelmessungen detektiert werden. Die exakten Messprozeduren laufen vorzugsweise in den Mikrokontrollern wie IC4 ab. Weiterhin ist der Mikrocontroller 104 so programmiert, dass für die Datenübertragung in die unterschiedlichen Datenrichtungen ein Zeitmultiplexverfahren durchgeführt wird. Aufgrund der üblichen Bezeichnungen in dem schematisch vereinfachten Schaltplan des Splitters 118 können mit Hilfe der dazugehörigen Datenblätter der integrierten Schaltkreise IC1, IC2, IC3, IC4, IC6 die übrigen Bezeichnungen von einem Industrieelektroniker bzw. Schaltungstechniker verstanden werden.
Das Zeitmultiplexverfahren lässt sich noch besser aus den 3 und 4 entnehmen, die sich unter anderem durch die Art des Übertragungsverfahrens, nämlich symmetrisch bzw. unsymmetrisch, unterscheiden. Ein einzelnes Datenpaket A1, A2 setzt sich aus einzelnen Datenteilpaketen zusammen. Ein Datenteilpaket kann eine Adresse sein. Ein weiteres Datenteilpaket kann die eigentliche Information sein. Ein weiteres Datenteilpaket kann eine Prüfsumme sein. Die Prüfsumme kann selbstkorrigierender oder nichtkorrigierender Art sein. In einem Zeitfenster TC1, TC2, das z. B. durch den Mikrocontroller IC4 nach 2 freigegeben wird, kann dann das Antwortpaket B1, B2, das ebenfalls Adressdaten enthalten kann, zurückgegeben werden. Wird das Zeitfenster TC1, TC2 überschritten, ohne dass die richtige Antwort in Bezug auf den Spannungsverlauf der Spannung U über die Zeit T empfangen wird, so kann der Mikrocontroller 104 oder der die Kommunikation einleitende übergeordnete Busteilnehmer, wie Kommunikationsmodul oder Master, den Ausfall eines nachgeordneten Splitters D oder den Ausfall eines Überwachungsbausteins E, F detektieren, verarbeiten oder auf dem übergeordneten Bus zurückmelden. Aus Übertragungssicherheitsgründen wird vorzugsweise mit einem mehrfach redundanten Übertragungssignal, ggf. zusammengesetzt aus dem wiederholten Versenden des gleichen Datenpakets A1, A2 gearbeitet. Die Rückantwort innerhalb der Zeitfenster TC1, TC2 erfolgt nach einem positiven Adressevergleich, vorzugsweise innerhalb des Mikrokontrollers 104. Störinformationen werden somit ausgeblendet. Adressierte Datenpakte werden nur über den Teil der Bustopologie übertragen, der für die Erreichung der Zieladresse notwendig ist.
Die erfindungsgemäße Bustopologie, zusammen mit einer Notlichtbeleuchtungsanlage, vorzugsweise in Mischbetriebsweise, lässt sich durch universell einsetzbare Splitter B, C, D, G, 118 in sehr komplexer Weise, selbst in Großgebäudeanlagen, realisieren. Der Splitter kann die ihm nachgeordneten und angeschlossenen Netzabschnitte und Datenkommunikationsleitungen selbständig kontrollieren, überwachen oder überprüfen. Durch die Integration von geeigneten Überwachungsbausteinen in unterschiedliche Splittertypen können auf Hutschienen angeordnete, sehr kompakte Module geschaffen werden, die seriell Bits in Form von 0 und 1, vorzugsweise in differenzieller Form, übertragen. Die erfindungsgemäßen Splitter lassen sich sowohl zum Aufbau einer Baumstrukturtopologie als auch zur Realisieren von einzelnen Stichleitungen verwenden. Durch die Verstärkung der Übertragungssignale können deutlich längere serielle Busstrukturen realisiert werden. Der Elektroinstallateur, der eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage montieren möchte, muss sich nicht mehr mit der richtigen Auswahl von Abschlusswiderständen und Dämpfungswiderständen auseinandersetzen, im einfachsten Fall schließt er an jedes Ende eines Busses Splitter an. Die Erfindung trägt zur Erhöhung der Sicherheit von Gebäudeinstallationen auf eine kostengünstige Art bei, denn Schädigungen in einzelnen Brandabschnitten lassen sich aufgrund der Datenkodierung zwischen Zentralbatterieanlage bzw. zentraler Energieversorgungsanlage und den jeweiligen Splittern identifizieren.

0: ein nicht gesetztes Bit
1: ein gesetztes Bit
100: Kommunikationsbustopologie
102: erstes Kommunikationsleitungspaar
104: zweites Kommunikationsleitungspaar
106: n-tes Kommunikationsleitungspaar
108: (n + 1)-tes Kommunikationsleitungspaar
110: x-te Kommunikationsverbindung
112: Kommunikationsleitung
114: Kommunikationsleitung
116: Zweidrahtbus
118: Splitter
120: Busmodul
A: Kommunikationsmodul, insbesondere eines zentralen Energieversorgers
A': erste Datenleitung
A1: Datenpaket, insbesondere als Anforderungspaket
A2: Datenpaket, insbesondere als Anforderungspaket
B: Splitter, insbesondere von der ersten zur zweiten Ebene
B': zweite Datenleitung
B1: Datenpaket, insbesondere als Antwortpaket
B2: Datenpaket, insbesondere als Antwortpaket
C: Splitter, insbesondere als Netzspannungswächter
C1: Stabilisierungskondensator
C2: Stabilisierungskondensator
C3: Stabilisierungskondensator
C4: Stabilisierungskondensator
C5: Stabilisierungskondensator
C6: Stabilisierungskondensator
D: Splitter, insbesondere von der zweiten auf die dritte Ebene
D2: Diode, insbesondere Schottkydiode als Datenkoppeldiode
D3: Diode, insbesondere Schottkydiode als Datenkoppeldiode
E: Elektronischer Überwachungsbaustein, insbesondere Netzspannungswächter
F: Elektronischer Überwachungsbaustein, insbesondere Spannungsgütewächter
G: Splitter, insbesondere von der zweiten auf die dritte Ebene mit integriertem Netzspannungswächter
GND: Erde, insbesondere lokale Erde
IC1: integrierter Schaltkreis, insbesondere Masterbustransceiver
IC2: integrierter Schaltkreis, insbesondere Slavebustransceiver
IC3: integrierter Schaltkreis, insbesondere Slavebustransceiver
IC4: integrierter Schaltkreis, insbesondere Mikrokontroller
IC6: integrierter Schaltkreis, insbesondere Gleichspannungsstabilisierer
KL1: Anschlussklemme, insbesondere Datenanschlussklemme für den Masterbus
KL2: Anschlussklemme, insbesondere Datenanschlussklemme für den ersten Slavebus
KL3: Anschlussklemme, insbesondere Datenanschlussklemme für den zweiten Slavebus
L1: erster Phasenleiteranschluss
L2: zweiter Phasenleiteranschluss
L3: dritter Phasenleiteranschluss
N: Nullleiteranschluss
R1: Widerstand, insbesondere Busabschlusswiderstand
R2: Widerstand, insbesondere Busabschlusswiderstand
R3: Widerstand, insbesondere Busabschlusswiderstand
R4: Widerstand, insbesondere Datenbus-Pull-Up-Widerstand
R5: Widerstand, insbesondere Datenbus-Koppelwiderstand
R6: Widerstand, insbesondere Teil eines Spannungsteilers
R7: Widerstand, insbesondere Teil eines Spannungsteilers
S1: Wahlschalter, insbesondere Adressdekoderwählschalter
Schirm: Schirmungsanschluss
T: Zeit
TC1: Zeitfenster, insbesondere für Antwortübertragung
TC2: Zeitfenster, insbesondere für Antwortübertragung
TR1: Transformator, insbesondere zur Aufschaltung der ersten Phase
TR2: Transformator, insbesondere zur Aufschaltung der zweiten Phase
TR3: Transformator, insbesondere zur Aufschaltung der dritten Phase
U: Spannung, insbesondere auf einer Datenleitung
VCC: Versorgungsspannung, insbesondere interne Versorgungsspannung
X1-1: Anschlussklemme, insbesondere für die erste Phase der Versorgungsspannung
X1-2: Anschlussklemme, insbesondere für die zweite Phase der Versorgungsspannung
X1-3: Anschlussklemme, insbesondere für die dritte Phase der Versorgungsspannung
X1-4: Anschlussklemme, insbesondere für den Nullleiter der Versorgungsspannung

Claims

Splitter (B, C, D, G, 118) eines seriellen Datenbusses (A', B', 102, 104, 106; 108, 110, 112, 114, 116) zur Verwendung in einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) mit einer Energiequelle (A), wobei der Splitter (B, C, D, G, 118) mikrokontrollergesteuert (IC4) Steuerdaten (A1, A2) eines Master-Anschlusses (KL1) auf wenigstens zwei Slave-Anschlüsse (KL2, KL3) in verstärkender Weise (IC1, IC2, IC3) durchschaltet.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach Anspruch 1, der einen Datenfluss in Vollduplexweise ermöglicht.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der serielle Datenbus (A', B', 102, 104, 106; 108, 110, 112, 114, 116) ein mit wenigstens jeweils einem Zwei-Draht-Bus (A', B', 102, 104, 106; 108, 110, 112, 114, 116) für jede Daten kommunikationsrichtung aufgebauter Bus ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) zum Anschluss an Netzspannungswächter (C, E, F, G) geeignet ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiequelle (A) entweder eine Zentral- oder Gruppenbatterieanlage ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zum Anschluss an Netzspannungswächter (C, E, F, G) geeignet ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem durch eine Weichenkodierung (IC4) Zeitfenster (TC1, TC2) eingeräumt werden, die eine selektive Datenübertragung (B1, B2) in eine Datenrückflussrichtung zulassen.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Netzüberwachungsmodul (TR1, TR2, TR3, B, C, D, G, E, F) umfasst, das einen netzabschnittsweisen Versorgungsspannungsabfall detektiert (IC4) und an den Master-Anschluss (KL1) datenkodiert meldet.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach Anspruch 8, dessen Netzüberwachungsmodul (TR1, TR2, TR3, B, C, D, G, E, F) in einem Gehäuse (B, C, G, 118) integriert ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach Anspruch 8 oder 9, der den netzabschnittsweisen Versorgungsspannungsabfall in einem Drei-Phasen-System (L1, L2, L3, N) summierend (TR1, TR2, TR3, R6, R7) detektiert (IC4).
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, der den Versorgungsspannungsabfall an dem Master-Anschluss (KL1) galvanisch entkoppelt datenkodiert meldet.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, in dem an wenigstens einem der Anschlusstypen, Master-Anschluss (KL1) oder Slave-Anschluss (KL2, KL3), vor einem Buskoppelbaustein (IC1, IC2, IC3) ein Abschlusswiderstand (R1, R2, R3) angeordnet ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zur symmetrischen Datenübertragung ausgelegt ist.
Splitter (B, C, D, G, 118) nach Anspruch 12 oder 13, der mehrere Buskoppelbausteine (IC1, IC2, IC3) für Datenrückleitung (IC2, IC3) hat, und von den Datenrückleitungen (IC2, IC3) wenigstens einige über ein Widerstandsnetzwert (R4, R5, D2, D3) logisch ver-oder-t sind.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100), an der Energieversorgungsleitungen für Beleuchtungskörper anschließbar sind, und einem davon gesondert ausgeführten Datenbus (102, 104, 106), der ein serieller Datenbus ist, in dem sich wenigstens ein Splitter (B, C, D, G, 118) zum Abteilen wenigstens eines Unterbusses (KL2, KL3) aus einem übergeordneten Datenbus (KL3) befindet.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach Anspruch 15, die als Mischbetriebsanlage betreibbar ist, wobei die Energiequelle entweder eine Zentral- oder Gruppenbatterieanlage ist.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach Anspruch 15 oder 16, bei der der Datenbus (102, 104, 106) nach einer Zweidrahttechnik für eine Übertragungsrichtung arbeitet.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, in der wenigstens ein Splitter (B, C, D, G, 118) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gestaltet ist.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, deren Datenbus (102, 104, 106) eine Kodierung (S, TC1, TC2) zur Identifizierung von Schädigungen wie Brandeinwirkungen auf einzelne Unterbusse (KL2, KL3) aufweist.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei Peripheriebausteine (E, F, C, G) an einem Unterbus (KL2, KL3) in einem anderen Brandabschnitt als der Splitter (B, C, D, G, 118) angeordnet sind.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der eine Gesamtlänge des Datenbusses (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114), die auch auf mehrere Stichleitungen aufgeteilt sein kann, mehr als 1.000 m beträgt.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 21, deren Datenbus (102, 104, 106, 108, 110, 112, 114) eine Baumtopologie aufweist.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, deren Energiequelle (A) mit einer Logik zur Auswertung des Zustands von Unterbussen ausgestattet ist.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach Anspruch 23, bei der die Logik in der Energiequelle (A) eine mit einem Mikrokontroller (IC4) realisierte Logik ist.
Sicherbeleuchtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 22 bis 23, bei der die Logik in Abhängigkeit des Zustands eines Unterbusses (KL2, KL3) eine Änderung in der Energieversorgung eines entsprechenden Netzabschnittes durchführt.
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 25, in der der Splitter (B, C, D, G, 118) zum Aufteilen eines übergeordneten Busses (KL1) in wenigstens zwei (KL2, KL3)-Unterbusse zu verwenden ist.