DE102012007370B4 - Method for controlling, monitoring and operating an emergency lighting for structures - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern, Überwachen und Betreiben einer Notbeleuchtung für bauliche Anlagen, die mindestens eine Steuereinrichtung sowie Leuchten umfasst, welche als Dauerleuchten oder Bereitschaftsleuchten ausgeführt sein können und die über eine gemeinsame elektrische Leitung miteinander verbunden sind, wobei die Stromversorgung der Leuchten und die zur Steuerung erforderliche Datenübertragung über diese Leitung erfolgt, wobei die Leuchten jeweils eine mikroprozessorgesteuerte Sende- und Empfangseinrichtung für auf die Leitung beaufschlagte Signale, welche für die Steuerung und die Überwachung der Leuchten dienen, aufweisen, wobei die Signale als Codesequenzen auf HF-Träger aufmoduliert sind und mittels dieser Signale eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den Leuchten erfolgt, wodurch die Leuchten angesteuert und überwacht werden, und wobei auch bei einem Ausfall der Steuereinrichtung die Leuchten eingeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die HF-Träger als auch zumindest ein Teil der aufmodulierten Signale unterbrechungsfrei und permanent gesendet werden, wobei die zur Verfügung stehende Bandbreite des Übertragungskanals durch Hinzufügen redundanter Daten vollständig genutzt wird, dass solche ständig gesendeten Signale für die Verbesserung der Störsicherheit im Empfänger durch Korrelation zurückgewonnen werden, und dass diese ständig gesendeten Signale für die Synchronisation der Datenübertragung und für ein phasenstarres Regeln der Taktfrequenzen von in den Leuchten enthaltenen Mikroprozessoren auf einen identischen Frequenzwert verwendet werden, dass bei nicht synchronisierter oder fehlerhafter Datenübertragung ein unmittelbares Zuschalten von Leuchten erfolgt, dass mögliche Betriebszustände der Notbeleuchtung durch eine dem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete Codesequenz repräsentiert werden, dass zusätzlich zu permanent gesendeten Codesequenzen auch nicht permanent gesendete Codesequenzen, zur Steuerung und Informationsabfrage der Leuchten, verwendet werden, und dass die Informationsunterscheidung durch Codemultiplex und/oder Frequenzmultiplex durch die Variation der HF-Trägerfrequenz erfolgt.A method for controlling, monitoring and operating an emergency lighting for structures, comprising at least one control device and lights that can be designed as a permanent or ready lights and which are connected to each other via a common electrical line, the power supply of the lights and required for control Data transmission takes place via this line, wherein the lights each have a microprocessor-controlled transmitting and receiving device for applied to the line signals, which are used for the control and monitoring of the lights, wherein the signals are modulated as code sequences on RF carrier and by means of this Signals bidirectional communication between the controller and the lights is carried out, whereby the lights are controlled and monitored, and wherein even in case of failure of the control device, the lights are turned on, characterized that both the RF carriers and at least part of the modulated signals are transmitted without interruption and permanently, wherein the available bandwidth of the transmission channel is fully utilized by adding redundant data, such that constantly transmitted signals for the improvement of noise immunity in the receiver by correlation be recovered, and that these constantly transmitted signals for the synchronization of the data transmission and for a phase-locked control of the clock frequencies of microprocessors contained in the luminaires are used to an identical frequency value that occurs in non-synchronized or erroneous data transmission, an immediate activation of lights that possible Operating states of the emergency lighting are represented by a code sequence assigned to the respective operating state, that in addition to permanently transmitted code sequences also not permanently transmitted Codeseq be used for controlling and information retrieval of the lights, and that the information discrimination by code division and / or frequency multiplexing is carried out by the variation of the RF carrier frequency.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern, Überwachen und Betreiben einer Notbeleuchtung für bauliche Anlagen, die mindestens eine Steuereinrichtung sowie Leuchten umfasst, welche als Dauerleuchten oder Bereitschaftsleuchten ausgeführt sein können und die über eine gemeinsame elektrische Leitung miteinander verbunden sind, wobei die Stromversorgung der Leuchten und die zur Steuerung erforderliche Datenübertragung über diese Leitung erfolgt, wobei die Leuchten jeweils eine mikroprozessorgesteuerte Sende- und Empfangseinrichtung für auf die Leitung beaufschlagte Signale, welche für die Steuerung und die Überwachung der Leuchten dienen, aufweisen, wobei die Signale als Codesequenzen auf HF-Träger aufmoduliert sind und mittels dieser Signale eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den Leuchten erfolgt, wodurch die Leuchten angesteuert und überwacht werden, und wobei auch bei einem Ausfall der Steuereinrichtung die Leuchten eingeschaltet werden.The present invention relates to a method for controlling, monitoring and operating an emergency lighting for structures, comprising at least one control device and lights, which can be designed as a permanent or ready lights and which are connected to each other via a common electrical line, the power supply of the lights and the data transmission required for control via this line, wherein the lights each have a microprocessor-controlled transmitting and receiving device for acting on the line signals, which are used for the control and monitoring of the lights have, wherein the signals as code sequences on RF carrier are modulated and by means of these signals, a bidirectional communication between the controller and the lights, whereby the lights are controlled and monitored, and wherein the lights eingesc even in case of failure of the control device be held.
Für die Notbeleuchtung von baulichen Anlagen kann zwischen unterschiedlichen Anlagetypen unterschieden werden: Anlagen mit separaten Versorgungs- und Steuerleitungen; dieser Anlagentyp bietet eine sehr hohe Störfestigkeit der Datenübertragung bei gleichzeitig hoher Datenrate, hat aber den Nachteil eines großen Installationsaufwandes. Anlagen, bei denen Schaltinformationen in die Versorgungsspannung hineincodiert sind (AC/DC-Unterscheidung, kurzzeitige Unterbrechung, Anhebung oder Absenkung); auch hier ist die Störfestigkeit hoch, aber die Möglichkeit komplexer Informationsübertragungen eingeschränkt. Anlagen, bei denen die Impedanz der Versorgungsleitung moduliert wird. Und Anlagen, die ein auf die Versorgungsspannung aufmoduliertes Hochfrequenzsignal für die Informationsübertragung verwenden.For emergency lighting of structures, a distinction can be made between different system types: systems with separate supply and control lines; This type of system offers a very high immunity to data transmission and a high data rate, but has the disadvantage of a large installation effort. Systems in which switching information is coded into the supply voltage (AC / DC differentiation, short-term interruption, increase or decrease); here, too, the immunity to interference is high, but the possibility of complex information transmission is limited. Systems in which the impedance of the supply line is modulated. And equipment using a modulated on the supply voltage high-frequency signal for the transmission of information.
Notbeleuchtungssysteme sind überall dort erforderlich, wo Menschen arbeiten oder sich Menschenansammlungen aufhalten. Fällt in einer solchen baulichen Anlage die Netzspannung zentral oder in einem lokalen Bereich unter einen vorgegebenen Wert, so hat das Notbeleuchtungssystem zu gewährleisten, dass eine ausreichende Mindestbeleuchtung zur Verfügung steht, um das Gebäude sicher zu entfluchten. Zusätzlich können durch das Notbeleuchtungssystem beleuchtete oder hinterleuchtete Hinweisschilder betrieben werden, die im Notfall den kürzesten Fluchtweg anzeigen.Emergency lighting systems are needed wherever people work or people gather. If in such a structure the mains voltage falls below a predetermined value centrally or in a local area, the emergency lighting system must ensure that sufficient minimum lighting is available to safely escape the building. In addition, the emergency lighting system can operate illuminated or backlit signs that indicate the shortest escape route in an emergency.
Bei Ausfall der zentralen Netzspeisung des Notbeleuchtungssystems schaltet dieses selbsttätig auf eine separate Stromquelle für Sicherheitszwecke um und versorgt den oder die angeschlossenen Verbraucher mit einer gesicherten Spannung. Diese Stromquelle für Sicherheitszwecke kann aus heutiger Sicht der Technik ein zweites gesichertes Netz vom Energieversorger, ein Generator, Batterien oder eine Brennstoffzelle sein. Die genauen Anforderungen sowie die möglichen Ausgestaltungsformen an ein Notbeleuchtungssystem werden durch entsprechende Normen vorgegeben. Diese Normen unterscheiden grundsätzlich zwischen solchen, bei denen die Versorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher aus einer zentralen Quelle für Sicherheitszwecke erfolgt, und solchen, bei denen jedem sicherheitsrelevanten Verbraucher aus Sicherheitsgründen eine eigene Versorgungsquelle zugeordnet ist.In case of failure of the central power supply of the emergency lighting system this automatically switches to a separate power source for security purposes and supplies the connected consumer or consumers with a secure voltage. This power source for security purposes can be from today's point of view of technology, a second secure network from the utility, a generator, batteries or a fuel cell. The exact requirements as well as the possible forms of design for an emergency lighting system are specified by appropriate standards. In principle, these standards distinguish between those in which the security-relevant consumers are supplied from a central source for security purposes and those in which each security-relevant consumer has its own supply source for security reasons.
Bei den Leuchten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gesteuert, überwacht und betrieben werden, handelt es sich um Notleuchten; jedoch können in das System auch andere Komponenten integriert werden, wie beispielsweise jede Art von Schalt- und Dimmaktoren, z. B. für Lichtschalter, Treppenhauszeitschalter, Bewegungsmelder, Windsensoren oder Dimmer; aber auch Schnittstellen zu Lichtsteuersystemen und Überwachungseinrichtungen von Fluchttüren.The luminaires which are controlled, monitored and operated by the method according to the invention are emergency luminaires; however, other components may be integrated into the system, such as any type of switching and dimming actuators, e.g. Eg for light switches, stairwell time switches, motion detectors, wind sensors or dimmers; but also interfaces to light control systems and monitoring devices of escape doors.
Bei den Notleuchten wird zwischen Dauerleuchten und Bereitschaftsleuchten unterschieden. Dauerleuchten sind Leuchten, die während der Betriebszeit des Gebäudes dauernd eingeschaltet sind. Diese sind in der Regel Nothinweisleuchten. Jedoch muss das Notbeleuchtungssystem die Möglichkeit bieten, die Dauerleuchten während der Ruhezeiten der baulichen Anlage abzuschalten, um den heutigen Energiesparmaßnahmen zu entsprechen. Bereitschaftsleuchten sind im Normalbetrieb ausgeschaltet und werden erst bei einem zentralen oder lokalen Netzausfall zugeschaltet. Eine Bereitschaftsleuchte kann auch Teil der Allgemeinbeleuchtung sein. In einem solchen Fall wird eine Leuchte der Allgemeinbeleuchtung vom Notlichtsystem gespeist und mit der Allgemeinbeleuchtung geschaltet. Diese Mitnahmeschaltung kann über einen Schaltkontakt am Baustein oder über ein geeignetes Kommunikationssignal von der Anlage erfolgen.The emergency lights distinguish between permanent and standby lights. Permanent lights are lights that are permanently switched on during the operating time of the building. These are usually emergency lights. However, the emergency lighting system must offer the possibility of switching off the permanent lights during the rest periods of the structure in order to comply with today's energy-saving measures. Ready lights are switched off in normal operation and are only switched on in the event of a central or local power failure. A ready light can also be part of the general lighting. In such a case, a general lighting lamp is powered by the emergency lighting system and switched to general lighting. This driving circuit can take place via a switching contact on the block or via a suitable communication signal from the system.
Wird ein Notbeleuchtungssystem mit einer zentralen Quelle für Sicherheitszwecke verwendet, so müssen bei einer konventionellen Verkabelung des Brandabschnittes mit mehr als einer Dauer- und einer Bereitschaftsleuchte jeweils zwei Versorgungsleitungen für Dauerstrom (DS) und zwei Versorgungsleitungen für Bereitschaftsstrom (BS) in dem entsprechenden Abschnitt verlegt werden. Diese Forderung ergibt sich aus Normvorschriften nach denen je Brandabschnitt eine redundante Verkabelung gefordert wird, so dass dann, wenn ein Stromkreis ausfällt, nicht unmittelbar der gesamte Bereich dunkel ist. Die Bezeichnung Dauerstrom und Bereitschaftsstrom sind Begriffe, die in der Vergangenheit verwendet wurden. An einen Dauerstromkreis wurden üblicherweise die Nothinweisschilder angeschlossen und an einen Bereitschaftsstromkreis wurden die Sicherheitsleuchten angeschlossen, jeweils redundant ausgeführt, so dass sich in der Summe vier Versorgungsleitungen je Brandabschnitt ergeben. Um hier den Aufwand für die Elektroinstallation zu minimieren, gestatten die Normen eine Kombination von Dauer- und Bereitschaftsleuchten in einem Stromkreis. Hierdurch wird die benötigte Anzahl bei der zuvor beschriebenen Konstellation um zwei Versorgungsleitungen reduziert. Üblicherweise befindet sich bei dieser Ausführungsform auf dem Endstromkreis eine Dauerspannung, so dass die Dauerleuchten eingeschaltet sind. Bei den Bereitschaftsleuchten muss ein geeigneter Empfänger installiert werden, um diese auf ein Kommunikationssignal des Notbeleuchtungssystems einschalten zu können. Dieses Kommunikationssignal kann im einfachsten Fall eine DC-Spannung sein. Der Empfänger ist üblicherweise ein separates Notleuchten-Betriebsgerät. In das Notleuchten-Betriebsgerät kann auch das Vorschaltgerät für die Leuchte integriert sein.If an emergency lighting system with a central source is used for safety purposes, then in the case of conventional wiring of the fire section with more than one permanent and one standby lamp, two continuous-current (DS) and two stand-by (BS) supply lines must be installed in the corresponding section , This requirement results from standard provisions according to which each fire section a redundant wiring is required, so that when a circuit fails, not immediately the entire area is dark. The term continuous current and standby current are terms that have been used in the past. To a permanent circuit usually the emergency signs were connected and the emergency lights were connected to a standby circuit, each running redundantly, so that there are four supply lines per fire section in total. In order to minimize the effort for electrical installation, the standards allow a combination of permanent and ready lights in a circuit. As a result, the required number is reduced by two supply lines in the constellation described above. Usually, in this embodiment, a permanent voltage is applied to the final circuit, so that the permanent lights are turned on. For the ready lights, a suitable receiver must be installed in order to switch it on to a communication signal from the emergency lighting system. This communication signal can be a DC voltage in the simplest case. The receiver is usually a separate emergency lighting control gear. In the emergency lighting control gear and the ballast for the lamp can be integrated.
In großen Gebäuden kann eine Vielzahl von Dauer- und Bereitschaftsleuchten installiert sein. Diese Leuchten müssen gemäß den Normen mindestens einmal pro Woche überprüft werden. Die Überprüfung der Notbeleuchtung kann mittels Sichtprüfung oder durch einen automatischen Test des Notbeleuchtungssystems erfolgen. In der Praxis sind zwei verschiedene Arten von automatischen Tests bekannt, die Stromkreisüberwachung und die Einzelleuchtenüberwachung. Bei der Stromkreisüberwachung wird jeder Stromkreis bei der Inbetriebnahme kalibriert, d. h. es wird die Leistungsaufnahme des Stromkreises gemessen und als Referenzwert in der Anlage hinterlegt. Bei der Überprüfung wird jeder Stromkreis erneut gemessen und mit dem in der Anlage hinterlegten Referenzwert verglichen. Bei einer Abweichung, die sich in der Praxis meistens prozentual frei programmieren lässt, wird eine Störung angezeigt. Dieser Test ist aber nicht sehr aussagekräftig, da dem Benutzer zwar mitgeteilt wird, dass sich ein Fehler (z. B. eine defekte Leuchte) im Stromkreis befindet, aber nicht wo.In large buildings, a variety of permanent and ready lights can be installed. These luminaires must be checked at least once a week according to the standards. The emergency lighting can be checked by visual inspection or by an automatic test of the emergency lighting system. In practice, two different types of automatic tests are known, circuit monitoring and single luminaire monitoring. During circuit monitoring, each circuit is calibrated during commissioning, i. H. The power consumption of the circuit is measured and stored as a reference value in the system. During the check, each circuit is measured again and compared with the reference value stored in the system. In the case of a deviation, which in practice can usually be freely programmed as a percentage, a fault is displayed. However, this test is not very meaningful since the user is informed that an error (eg a defective light) is in the circuit, but not where.
Ein aussagekräftigeres Testergebnis bei der Überprüfung der Notbeleuchtung stellt die Einzelleuchtenüberwachung zur Verfügung. Hier prüft das Notleuchten-Betriebsgerät auf Anforderung des Steuergerätes die Funktion der angeschlossenen Notleuchte und übermittelt dem Steuergerät das Ergebnis. Das Steuergerät ist nun in der Lage, dem Benutzer eine gezielte Auswertung der Fehler anzuzeigen. Diese Auswertung wird im Notbeleuchtungssystem protokolliert und dient auch zum späteren Nachweis der Wartungstätigkeit. Für die Einzelleuchtenüberwachung bedarf es einer geeigneten Kommunikation zwischen Steuergerät und Notleuchte, um die Testergebnisse zu übertragen. Die Testergebnisse werden für die Übertragung vorteilhafterweise in Datenpakete eingebettet. Durch die Verwendung eines Kommunikationsverfahrens, mittels dessen sich Datenpakete zwischen Sender und Empfänger austauschen lassen, kann noch eine Vielzahl von anderen Funktionen realisiert werden, die eine einfachere Bedienung für den Benutzer ermöglicht. Dieses wäre z. B. das Zuordnen von Betriebsarten oder die Adressierung der Notleuchte. Diese Einstellungen werden in der Praxis oft hardwaremäßig über Dreh- oder Dipschalter direkt an dem Notleuchten-Betriebsgerät eingestellt. Da die Notleuchten-Betriebsgeräte fest in den Leuchtengehäusen eingebaut sind, ist es bei diesem Verfahren notwendig, schon bei der Installation der Leuchten die richtigen Einstellungen vorzunehmen, da ansonsten zur Änderung der Einstellungen das entsprechende Leuchtengehäuse wieder teildemontiert werden müsste. Die Praxis zeigt, dass das hardwaremäßige Codieren der Leuchte sehr fehleranfällig ist und die Inbetriebnahme eines Notbeleuchtungssystems sehr erschwert.A more meaningful test result when checking the emergency lighting is provided by the single luminaire monitoring. At the request of the control unit, the emergency lighting control gear checks the function of the connected emergency light and transmits the result to the control unit. The control unit is now able to indicate to the user a targeted evaluation of the errors. This evaluation is logged in the emergency lighting system and is also used for later proof of the maintenance activity. For individual luminaire monitoring, suitable communication between the control unit and the emergency luminaire is required in order to transmit the test results. The test results are advantageously embedded in data packets for transmission. By the use of a communication method, by means of which data packets can be exchanged between sender and receiver, a large number of other functions can be realized, which makes an easier operation possible for the user. This would be z. As the assignment of operating modes or the addressing of the emergency light. In practice, these settings are often set in hardware directly via rotary or dip switches directly on the emergency lighting control gear. Since the emergency luminaire operating devices are permanently installed in the luminaire housings, it is necessary with this method to make the correct settings already during the installation of the luminaires, since otherwise the corresponding luminaire housing would have to be dismantled again to change the settings. Practice shows that the hardware coding of the luminaire is very error prone and makes the commissioning of an emergency lighting system very difficult.
Die verschiedenen bekannten Verfahren berücksichtigen nicht Situationen, bei denen die Kommunikation zwischen Steuergerät und Notleuchte ausfällt. Es bestehen aber Anforderungen an ein Notbeleuchtungssystem dahingehend, dass die angeschlossenen Notleuchten bei einem Ausfall der Steuerungseinrichtung in einen ”sicheren Zustand” geschaltet werden, d. h. die Notleuchten müssen einschalten. Um die Sicherheit der sich in der baulichen Anlage befindlichen Menschen nicht zu gefährden muss diese Funktion zwingend in dem Kommunikationsverfahren, das zwischen Steuergerät und Notleuchten abläuft, beinhaltet sein.The various known methods do not consider situations in which the communication between the control unit and emergency light fails. However, there are requirements for an emergency lighting system to the effect that the connected emergency lights are switched to a "safe state" in the event of failure of the control device, d. H. the emergency lights must switch on. In order not to jeopardize the safety of the person in the building, this function must be included in the communication procedure that runs between the control unit and the emergency lights.
Ein Beispiel für ein Kommunikationsverfahren, das über die geforderte Funktion verfügt, beschreibt die
Dies ist bei einer sicherheitsrelevanten Anlage nicht akzeptabel und stellt einen erheblichen Nachteil dar. Einen weiterer Nachteil dieses Verfahrens stellt der benötigte, terminierende Widerstand dar. Dieser ist zwar idealerweise direkt in dem Notleuchten-Betriebsgerät eingebaut und lässt sich von außen bedienen, stellt jedoch eine große Fehlerquelle für den Installateur dar. Ist hier zum Beispiel das Notleuchten-Betriebsgerät in eine Leuchte integriert, so muss bei einer Änderung oder Fehleinstellung das Leuchtengehäuse teildemontiert werden.This is not acceptable in a safety-relevant system and represents a significant disadvantage. Another disadvantage of this method is the required terminating resistance. Although this is ideally installed directly in the emergency lighting control gear and can be operated from the outside, but provides a large Fault source for the installer dar. If, for example, the emergency lighting control gear is integrated into a lamp, then the luminaire housing must be partially dismantled in case of a change or incorrect setting.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren zumindest zum Teil beseitigt werden. Insbesondere soll das Verfahren eine geringe Fehleranfälligkeit haben.The present invention has for its object a method of the type described above in such a way that the disadvantages of known methods described above are at least partially eliminated. In particular, the method should have a low susceptibility to errors.
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The above object is achieved by a method having the features of
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden sowohl die HF-Träger als auch zumindest ein Teil der aufmodulierten Signale unterbrechungsfrei und permanent gesendet. Diese ständig gesendeten Signale werden für die Synchronisation der Datenübertragung und für ein phasenstarres Regeln der Taktfrequenzen von in den Leuchten enthaltenen Mikroprozessoren auf einen identischen Frequenzwert eingesetzt. Unter phasenstarres Regeln der Taktfrequenzen ist zu verstehen, dass die Phasenabweichung der Taktfrequenzen aller Mikroprozessoren untereinander einen festen Grenzwert zu keinem Zeitpunkt übersteigt. Wenn eine nicht synchronisierte oder fehlerhafte Datenübertragung auftritt, erfolgt ein unmittelbares Zuschalten von Leuchten. Weiterhin werden durch das erfindungsgemäße Verfahren mögliche Betriebszustände der Notbeleuchtung durch eine dem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete Codesequenz repräsentiert. Zusätzlich zu permanent gesendeten Codesequenzen werden auch nicht permanent gesendete Codesequenzen zur Steuerung und Informationsabfrage der Leuchten verwendet. Somit kann der Betriebszustand jeder einzelnen Leuchte, das bedeutet sowohl der Dauerleuchten als auch der Bereitschaftsleuchten, aktuell ermittelt werden, um einen Ausfall einer Leuchte zu ermitteln und diesen Ausfall zu beheben. Die Informationsunterscheidung erfolgt durch Codemultiplex und/oder Frequenzmultiplex, indem die HF-Trägerfrequenz variiert wird.According to the inventive method, both the RF carriers and at least part of the modulated signals are transmitted without interruption and permanently. These constantly transmitted signals are used for the synchronization of the data transmission and for a phase-locked control of the clock frequencies of microprocessors contained in the luminaires to an identical frequency value. Under phase-locked rules of the clock frequencies is to be understood that the phase deviation of the clock frequencies of all microprocessors with each other does not exceed a fixed limit at any time. If a non-synchronized or faulty data transmission occurs, the lights are switched on immediately. Furthermore, by means of the method according to the invention, possible operating states of the emergency lighting are represented by a code sequence assigned to the respective operating state. In addition to permanently transmitted code sequences, non-permanently transmitted code sequences are also used to control and query the luminaires. Thus, the operating state of each individual lamp, which means both the permanent and the ready lamps, currently be determined to determine a failure of a lamp and to remedy this failure. The information discrimination is done by code division and / or frequency multiplexing by varying the RF carrier frequency.
Das Verfahren erfasst die unterschiedlichen, in dem Notbeleuchtungssystem auftretenden Ereignisse, das bedeutet, ob eine Leuchte ein- oder ausgeschaltet ist, ob sie defekt ist oder ob sie bestimmungsgemäß arbeitet. Das Verfahren arbeitet auch unter niedrigen Datenraten.The procedure covers the different events occurring in the emergency lighting system, which means whether a light is switched on or off, whether it is defective or whether it is working as intended. The method also works at low data rates.
Die Informationsübertragung kann durch näherungsweise orthogonale Codesequenzen, wie beispielsweise Gold-Codes oder PN-Sequenzen, die auf HF-Träger aufmoduliert sind, erfolgen. Jeder mögliche Systemzustand ist dabei durch eine eigene, eindeutige Codefolge repräsentiert.The information transfer may be by approximately orthogonal code sequences, such as gold codes or PN sequences modulated onto RF carriers. Each possible system state is represented by its own unique code sequence.
Eine Kanalunterscheidung ist sowohl durch Änderung der Trägerfrequenz, als auch durch Änderung der Codefolge (Frequenzmultiplex und Codemultiplex) möglich.A channel distinction is possible both by changing the carrier frequency, as well as by changing the code sequence (frequency multiplexing and code division).
Für die Synchronisation wird auf einem separaten Synchronträger eine Synchroncodefolge in Form einer PN-Sequenz dauerhaft gesendet.For synchronization, a synchronous code sequence in the form of a PN sequence is permanently transmitted on a separate synchronous carrier.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die geringen Anforderungen an die Geschwindigkeit der Datenübertragung bei Notbeleuchtungssystemen dahingehend genutzt, die zur Verfügung stehende Bandbreite des Übertragungskanals durch Hinzufügen redundanter Daten vollständig auszunutzen und dadurch die Störsicherheit erheblich zu verbessern. Dieses geschieht hier dadurch, dass solche redundante Informationen ständig gesendet und im Empfänger durch Korrelation zurückgewonnen werden, wobei die Integrationsdauer dieser Korrelation optimal an die Datenrate angepasst werden kann. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die elektrische Leitung als 2-Draht-Versorgungsleitung ausgeführt ist.According to the method of the invention, the low demands on the speed of data transmission in emergency lighting systems are used to fully exploit the available bandwidth of the transmission channel by adding redundant data and thereby significantly improve the immunity to interference. This happens here in that such redundant information is constantly sent and recovered in the receiver by correlation, the integration period of this correlation can be optimally adapted to the data rate. This is especially true in the event that the electrical line is designed as a 2-wire supply line.
Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Codesequenzen verwendet, die eine Spreizung des Frequenzspektrums bewirken, um dadurch die Störsicherheit zu erhöhen. Diese Technik wird als Spread-Spectrum-Technik bezeichnet. Es erfolgt eine optimale Ausnutzung der Übertragungskanalbandbreite infolge des durch die Codefolge erzeugten breiten Frequenzspektrums, so dass eine maximale Störsicherheit gewährleistet ist.In the method according to the invention, code sequences are preferably used which effect a spreading of the frequency spectrum, in order thereby to increase the interference immunity. This technique is called spread spectrum technique. There is an optimal utilization of the transmission channel bandwidth due to the broad frequency spectrum generated by the code sequence, so that maximum interference immunity is ensured.
Als Modulationsverfahren kann eine Quadraturamplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger, auch als 2-PSK (Phase Shift Keying) bekannt, eingesetzt werden.As a modulation method, suppressed carrier quadrature amplitude modulation, also known as 2-PSK (Phase Shift Keying), can be used.
Die Demodulation der Codesequenzen im Empfänger kann durch Korrelation mit einer im Empfänger erzeugten, identischen Codesequenz erfolgen; die Korrelationsdauer kann entsprechend den Erfordernissen bezüglich Datenrate und Störabstand optimiert werden. Es ist ein Empfang mit optimaler Störsicherheit durch den Korrelationsempfänger, der auf das Sendesignal synchronisiert wird, gegeben. Bei der Verwendung eines Mikroprozessors erfolgt erfindungsgemäß die Einstellung der Taktfrequenz des Mikroprozessors durch eine Kapazitätsdiode, die an die frequenzbestimmenden Bauelemente (Quarz, Resonator) des Mikroprozessortaktgebers angeschaltet wird, wobei der Mikroprozessor selbst die Abstimmspannung dieser Kapazitätsdiode, z. B. über einen PWM-Ausgang mit nachgeschaltetem Tiefpass oder einen DA-Wandler, generiert.The demodulation of the code sequences in the receiver can be done by correlation with an identical code sequence generated in the receiver; the correlation time can be optimized according to the requirements of data rate and signal to noise ratio. There is a reception with optimal interference immunity by the correlation receiver, which is synchronized to the transmission signal given. When using a microprocessor according to the invention, the adjustment of the clock frequency of the microprocessor by a capacitance diode, which is connected to the frequency-determining components (quartz, resonator) of the microprocessor clock, the microprocessor itself, the tuning of this capacitance diode, z. B. via a PWM output with downstream low pass or a DA converter generated.
Der Störabstand der Datenübertragung kann durch Wahl der Korrelationszeitdauer im Empfänger und durch Wahl einer geeigneten Codelänge optimiert werden. Die Codelänge bestimmt die Anzahl der im Übertragungsband befindlichen diskreten Spektrallinien, die Codetaktfrequenz bestimmt die Bandbreite und die Trägerfrequenz bestimmt die Frequenzlage des Übertragungskanals.The signal-to-noise ratio of the data transmission can be optimized by selecting the correlation time period in the receiver and by selecting a suitable code length. The code length determines the number of discrete spectral lines in the transmission band, the code clock frequency determines the bandwidth and the carrier frequency determines the frequency position of the transmission channel.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt die Taktfrequenzreglung und Synchronisation durch eine Phasenregelschleife, die im Fall des nicht-synchronisierten Zustands als Costas-Loop ausgeführt ist. Im Fall des synchronisierten Zustands, d. h. wenn Sender- und Empfängercode folgen, synchron zueinander laufen, erfolgt die Taktfrequenzreglung und Synchronisation durch den Empfängerkorrelator selbst. Beide Verfahren liefern das für die Regelung nötige Korrektursignal zur Nachstimmung der Taktfrequenz über die an den Quarz des Mikroprozessors geschaltete Kapazitätsdiode. Die Abstimmspannung liefert der Empfängermikrocontroller selbst, entweder über einen DA-Wandler-Ausgang oder ein gefiltertes PWM-Signal.According to one aspect of the invention, the clock frequency regulation and synchronization is performed by a phase-locked loop, which in the case of the non-synchronized state is designed as a Costas loop. In the case of the synchronized state, i. H. when transmitter and receiver code follow, synchronously to each other, the clock frequency regulation and synchronization takes place by the receiver correlator itself. Both methods provide the necessary for the control correction signal for retuning the clock frequency via the connected to the crystal of the microprocessor capacitance diode. The tuning voltage is supplied by the receiver microcontroller itself, either via a DA converter output or a filtered PWM signal.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte elektrische Leitung kann in vorteilhafter Weise als 2-Draht-Leitung ausgeführt werden, über die sowohl die Datenübertragung als auch die Stromversorgung erfolgt.The electrical line used by the method according to the invention can be carried out in an advantageous manner as a 2-wire line, via which both the data transmission and the power supply takes place.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu sehen, dass sehr einfache Sende- und Empfangsschaltungen eingesetzt werden können. Als Sende-Modulator dienen einfache EXOR-Gatter und als Empfangsmodulator dienen Analog-Multiplexer, z. B. vom Typ CD4053.Further advantages of the method according to the invention can be seen in that very simple transmitting and receiving circuits can be used. The transmission modulator are simple EXOR gates and serve as a receive modulator analog multiplexer, z. B. of type CD4053.
Auch ist die Frequenzlage und die Bandbreite durch Wahl von Träger- und Code-Taktfrequenz präzise durch Software einstellbar.The frequency position and the bandwidth can also be precisely adjusted by software by selecting the carrier and code clock frequency.
Bei dem erfindungemäßen Verfahren wird für die Informationsübertragung ein auf die Versorgungsspannung aufmoduliertes Hochfrequenzsignal für die Informationsübertragung verwendet. Im Unterschied zu anderen Verfahren wird durch Hinzufügen von Redundanz bei vollständiger Nutzung der zur Verfügung stehenden Bandbreite des Übertragungskanals die Datenrate auf ein Mindestmaß reduziert und damit die Störfestigkeit erhöht.In the method according to the invention, a high-frequency signal modulated onto the supply voltage is used for the information transmission for the information transmission. Unlike other methods, by adding redundancy while fully utilizing the available bandwidth of the transmission channel, the data rate is minimized and interference immunity increased.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigtHereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the drawing shows
Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sowohl die Stromversorgung als auch die Übertragung der zur Steuerung der Leuchten nötigen Informationen über nur eine gemeinsame zweiadrige Anschlussleitung erfolgt. Ein besonderer Vorteil gegenüber anderen Verfahren liegt dabei in einer hohen Toleranz gegenüber Störungen, die z. B. durch den Betrieb der Leuchten verursacht werden (elektromagnetische Verträglichkeit).An essential aspect of the method according to the invention is to be seen in that both the power supply and the transmission of the information necessary for the control of the luminaires takes place via only one common two-wire connection line. A particular advantage over other methods lies in a high tolerance to disturbances z. B. caused by the operation of the lights (electromagnetic compatibility).
Anhand der
Den prinzipiellen Schaltungsaufbau eines Senders (2-PSK-Modulator) und eines Empfängers (Demodulator) zeigt die
Der Sender, mit dem Bezugszeichen
Der Empfänger, in
Im Empfänger
Eine mögliche Realisierung einer solchen Frequenznachstimmung für die Empfängersynchronisation ist in
Die Phaseregelschleife
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