DE102012102257A1 - Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern Download PDF

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern (3, 3') über zumindest eine elektrische Leitung (5, 5'). Dabei wird über die elektrische Leitung (5, 5') zumindest ein Steuersignal an den jeweils adressierten Verbraucher (3, 3') übertragen. Außerdem ist der jeweilige Verbraucher (3, 3') zusätzlich an eine Stromversorgungsleitung (4) angeschlossen. Erfindungsgemäß ist die elektrische Leitung (5, 5') als schaltbare Niederspannungsleitung ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern über zumindest eine elektrische Leitung, wobei über die elektrische Leitung zumindest ein Steuersignal an den jeweils adressierten Verbraucher übertragen wird, und wobei der jeweilige Verbraucher zusätzlich an eine Stromversorgungsleitung angeschlossen ist.
  • Die Überwachung und Steuerung von Verbrauchern über eine elektrische Leitung ist seit geraumer Zeit bekannt. Entsprechende Lösungen werden in der Praxis oftmals als "Powerline" beschrieben. Auch die Datenübertragung über bspw. das häusliche Stromversorgungsnetz im Zuge einer "D-Lan" Verbindung ist bekannt und seit langem erprobt.
  • In neuerer Zeit werden derartige Schaltungsanordnungen auch in sicherheitsrelevanten Bereichen eingesetzt, um dortige Verbraucher anzusteuern bzw. zu überprüfen. Zu diesem Zweck befasst sich die gattungsbildende WO 03/013041 A2 mit einem Verfahren zum Senden, Empfangen und Bearbeiten von Audiosignalen eines Informationssystems. Zu diesem Zweck ist mindestens eine Lautsprechereinheit vorgesehen und findet sich darüber hinaus wenigstens ein bidirektionaler Datenbus. In Kombination mit einem Datenfluss wird ein hochfrequentes Signal zusätzlich übertragen. Mithilfe des hochfrequenten Signals wird die Funktion aller angeschlossenen Komponenten des Systems überwacht. Zu diesem Zweck wird der Versorgungsspannung im Datenbus der Datenfluss aufmoduliert.
  • Die bekannte Schaltungsanordnung hat sich grundsätzlich bewährt, ist allerdings für den Einsatz in insbesondere explosionsgefährdeten Bereichen nicht oder kaum geeignet. Denn die jeweilige Lautsprechereinheit ist über den bidirektionalen Datenbus an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Das heißt, der Datenbus liefert sowohl die erforderliche Versorgungsspannung als auch die auf die Versorgungsspannung aufmodulierten Daten.
  • Eine derartige Auslegung der Schaltungsanordnung lässt sich nicht oder praktisch nicht auf elektrische Verbraucher übertragen, die in explosionsgefährdeten Bereichen angesiedelt sind bzw. dortige Aufgaben übernehmen. Denn solche elektrischen Verbraucher benötigen typischerweise und zusätzlich eine Stromversorgungsleitung, die bspw. eine insgesamt eigensichere Energieversorgung gewährleistet. Tatsächlich stellt die Eigensicherheit als technische Eigenschaft des fraglichen Verbrauchers bzw. der Schaltungsanordnung als solcher sicher, dass selbst im Fehlerfall kein unsicherer Zustand durch bspw. Sollbruchstellen oder andere mögliche Quellen für Funkenbildung entstehen. Dies setzt typischerweise eine Begrenzung von Strom und Spannung voraus, damit keine zündfähige Energie auftreten kann.
  • Meistens wird die Eigensicherheit dadurch erreicht, dass der Innenwiderstand der die elektrischen Verbraucher speisenden Stromquellen besonders hoch ausgelegt ist und in zugehörigen Stromkreisen Energiespeicher wie z. B. Kondensatoren nicht eingesetzt werden. Auch parasitäre Kapazitäten, wie sie durch lange Leitungslängen entstehen können, sind zu vermeiden. Aus diesem Grund werden eigensicher ausgelegte elektrische Verbraucher im Allgemeinen über kurze Stromversorgungsleitungen unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Leitungslänge mit der zugehörigen Stromversorgungsquelle verbunden.
  • Derartige kurze und zusätzliche Stromversorgungsleitungen werden bei der WO 03/013041 A2 schon deshalb nicht angesprochen, weil der an dieser Stelle realisierte Datenbus sämtliche Lautsprechereinheiten von der Datenspeicherzentrale aus versorgt und ansteuert. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Datenbusleitung die zuvor bereits angesprochenen "parasitären Kapazitäten" bildet, die bspw. beim Schalten oder einem Kurzschluss einen Funken erzeugen können, welcher seinerseits ein zündfähiges Stoffgemisch zur Explosion bringen kann.
  • Hinzu kommt, dass Stromversorgungsleitungen für die Datenübertragung nur bedingt geeignet sind, weil wechselnde Impedanzen, Störungen etc. die Datenübertragung stören können. Gerade in sicherheitsrelevanten und explosionsgefährdeten Bereichen kommt es aber auf eine zuverlässige und möglichst störungsfreie Datenübertragung an, um über den Zustand der in den explosionsgefährdeten Bereichen befindlichen elektrischen Verbraucher zweifelsfrei informiert zu sein und die richtigen Rückschlüsse ziehen zu können. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern über zumindest eine elektrische Leitung der eingangs beschriebenen Ausgestaltung so weiterzuentwickeln, dass ein sicherer Betrieb bei zugleich einwandfreier Datenübertragung gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung als schaltbare Niederspannungsleitung ausgebildet ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist zunächst einmal jeder Verbraucher separat über eine eigene Stromversorgungsleitung an eine Stromversorgungseinrichtung angeschlossen. Dabei wird mit Kabellängen gearbeitet, die eine eigensichere Auslegung des jeweiligen Verbrauchers und der Schaltungsanordnung insgesamt ermöglicht. Das heißt, die zuvor bereits angesprochenen parasitären Kapazitäten und hieraus eventuell resultierende Zündfunken treten nicht auf.
  • Ergänzend zu dieser jeweiligen Stromversorgungsleitung für den elektrischen Verbraucher im explosionsgefährdeten Bereich ist eine weitere elektrische Leitung vorgesehen, mit deren Hilfe zumindest ein Steuersignal an den betreffenden Verbraucher übertragen wird. Zu diesem Zweck wird der Verbraucher adressiert, verfügt also über eine Adresse, sodass das Steuersignal zielgerichtet zum Verbraucher gelangt.
  • Dabei ist die fragliche elektrische Leitung im Rahmen der Erfindung als schaltbare Niederspannungsleitung ausgebildet. Das heißt, die fragliche elektrische Leitung ist in der Regel stromlos geschaltet und dient primär zur Übertragung des einen oder der mehreren Steuersignale, nicht aber zur Energieversorgung der Verbraucher. Auf diese Weise verfügt die fragliche elektrische Leitung über definierte Übertragungsbedingungen, insbesondere was ihre Impedanz angeht und das Auftreten etwaiger Störungen, was hierdurch vermieden wird.
  • Im Allgemeinen ist die Niederspannungsleitung in diesem Zusammenhang als wenigstens zweiadrige Niederspannungsbusleitung mit Takt- und Datenleitung ausgelegt. Dabei wird meistens mit einem Spannungspegel für die Niederspannungsleitung mit weniger als 20 V gearbeitet, insbesondere sogar mit Spannungspegeln von weniger als 10 V. Bevorzugt werden Spannungspegel zwischen 3 V und 5 V beobachtet. Tatsächlich kann die elektrische Leitung bzw. schaltbare Niederspannungsbusleitung als Zweileiterbus ausgebildet sein, welcher bevorzugt als SM-Bus ausgelegt ist. Bei diesem System Management Bus (SM-Bus) handelt es sich um einen Zweileiterbus, welcher für die Baugruppenkommunikation bei Halbleiter-ICs entwickelt wurde. Die Bitrate eines solchen SM-Busses beträgt bis zu 100 kbit/s, was für die beabsichtigten Anwendungen zur Überwachung von Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen völlig ausreichend ist.
  • Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen, dass ein Master die Bussteuerung im Sinne der Takterzeugung übernimmt, wenn er mit einem Slave kommuniziert. Kommunizieren zwei Master miteinander, so übernimmt der angesprochene Master vorübergehend die Rolle eines Slaves. Da der SM-Bus in der Regel nur zwei Leitungen benötigt, nämlich die Takt- und Datenleitung, kann er sehr platzsparend verlegt werden. Außerdem unterstützt ein solcher SM-Bus vielerlei Betriebssysteme, lässt sich also problemlos an bspw. ein Rechnernetzwerk anschließen.
  • In jedem Fall wird das Steuersignal über die angesprochene schaltbare Niederspannungsleitung moduliert und unter Berücksichtigung mehrerer Trägerfrequenzen zur digitalen Datenübertragung übertragen. Dabei wird meistens so vorgegangen, dass ein und dasselbe Steuersignal mehrfach über verschiedene Trägerfrequenzen von einer Steuereinheit zum elektrischen Verbraucher und/oder vom Verbraucher zur Steuereinheit gesandt wird. Das kann parallel und/oder zeitgleich erfolgen. Die eine oder die mehreren Trägerfrequenzen sind dabei typischerweise im Bereich von ca. 100 kHz bis 500 kHz, meistens bei ca. 125 kHZ, angesiedelt. Als Modulationsverfahren für die Datenübertragung wird das Frequenzmultiplexverfahren eingesetzt. Insbesondere kommt das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren zum Einsatz (OFDM), welches ein Übersprechen zwischen einzelnen Signalen reduziert. Das trägt zur erhöhten Übertragungssicherheit bei.
  • Tatsächlich arbeitet ein solches orthogonales Frequenzmultiplexverfahren derart, dass mehrere im Funktionenraum orthogonale Träger zur digitalen Datenübertragung eingesetzt werden. Das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren stellt eine Sonderform des Frequenzmultiplexverfahrens dar, bei welchem durch die Orthogonalität der einzelnen Trägerfrequenzen ein Übersprechen zwischen den Signalen reduziert wird, die benachbarten Trägerfrequenzen aufmoduliert sind.
  • Zu diesem Zweck werden die zu übertragenden Daten bspw. mit einem herkömmlichen Modulationsverfahren wie der Quadraturamplitudenmodulation oder der Phasenmodulation mit geringer Bandbreite der zugehörigen Trägerfrequenz aufmoduliert. Anschließend werden die modulierten Hochfrequenzsignale bspw. addiert. Um die einzelnen Signale bei einem Empfänger zur Demodulation unterscheiden zu können, ist es erforderlich, dass die Trägerfrequenzen im Funktionenraum orthogonal zueinander stehen. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die einzelnen Datenströme möglichst wenig gegenseitig beeinflussen.
  • Der Vorteil des Frequenzmultiplexverfahrens und insbesondere des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens liegt darin, dass bei einer etwaigen schmalbandigen Störung der elektrischen Leitung bzw. der zweiadrigen Niederspannungsbusleitung die von der Störung betroffene Trägerfrequenz oder die mehreren Trägerfrequenzen von der Datenübertragung ausgenommen werden können. In diesem Fall reicht es bspw. aus, wenn bei der Demodulation bzw. in der Steuereinheit eine Auswahl der Trägerfrequenzen erfolgt. Beispielsweise mag die Datenübertragung akzeptiert werden, wenn die Daten zu einer bestimmten Anzahl, bspw. drei aus fünf, d. h. unter Berücksichtigung von drei Trägerfrequenzen von fünf möglichen Trägerfrequenzen, ungestört übertragen worden sind. In diesem Zusammenhang kann das Modulationsverfahren sogar adaptiv arbeiten. Das heißt, falls eine oder mehrere der möglichen Trägerfrequenzen einer Störung innerhalb der elektrischen Leitung bzw. der zweiadrigen Niederspannungsbusleitung unterfallen, lassen sich diese Trägerfrequenzen zukünftig aussparen. Oder die gestörten Trägerfrequenzen werden von vorneherein bei der Auswahl mitberücksichtigt.
  • Die Datensicherheit kann – abgesehen von der mehrfachen Übertragung über verschiedene orthogonal zueinander ausgesandte Trägerfrequenzen – auch dadurch gesteigert werden, dass das jeweilige Steuersignal eine verschlüsselte Übertragung erfährt. Dabei lassen sich übliche Verschlüsselungstechniken einsetzen.
  • Um die Schaltungsanordnung insgesamt für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zu ertüchtigen, hat es sich bewährt, wenn die Verbraucher und/oder etwaige Koppelglieder eine explosionsgeschützte Auslegung aufweisen. Meistens wird man eine solche explosionsgeschützte und insbesondere eigensichere Auslegung sowohl für die Verbraucher als auch die etwaigen Koppelglieder wählen. Mithilfe der Koppelglieder wird der zugehörige Verbraucher an die Steuerleitung bzw. die zweiadrige Busleitung angeschlossen. Dabei kann für das Koppelglied bspw. mit einer druckfesten Kapslung gearbeitet werden. Selbstverständlich wird das Koppelglied im Allgemeinen eigensicher ausgelegt und mag darüber hinaus noch über einen Erdschluss verfügen. Im Allgemeinen wird das Koppelglied in die Steuerleitung eingeschleift, und zwar derart, dass die Steuerleitung nicht aufgetrennt wird bzw. keine Auftrennung erfährt.
  • Die Modulation der einzelnen Trägerfrequenzen durch die Daten kann im Sinne einer Phasenmodulation erfolgen. Grundsätzlich lassen sich auch die anderen beiden der drei freien Parameter Frequenz, Amplitude und Phase für Modulation nutzen, nämlich die Frequenz und die Amplitude. Im Allgemeinen findet jedoch eine Phasenmodulation der hochfrequenten Trägerfrequenz statt.
  • Dabei wird typischerweise mit Trägerfrequenzen bis ca. 125 kHz gearbeitet, was jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend gilt.
  • Bei der Überprüfung des Verbrauchers geht es im Kern darum, diesen hinsichtlich Ausfall, der Spannungs- bzw. Energieversorgung, seiner Funktionsweise etc. eine Überwachung vorzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Verbraucher aber auch gesteuert werden, bspw. im Sinne einer Durchsage, der Realisierung von Warnhinweisen, als Blinklicht, zur Unterscheidung zwischen einem Tag-/Nachtbetrieb etc. Bei den fraglichen Verbrauchern mag es sich um Signallampen, Lautsprecher, oder andere Signaleinrichtungen handeln. Es sind aber auch Sensoren an dieser Stelle denkbar, die bspw. die Temperatur im explosionsgefährdeten Bereich, eine Gaszusammensetzung etc. messen und an die Steuereinheit übermitteln. Dabei kann die gesamte Schaltungsanordnung grundsätzlich in einem bestimmten Gebäudekomplex, unter Tage aber auch offshore auf bspw. einer Ölplattform zum Einsatz kommen.
  • Immer ist gewährleistet, dass die im explosionsgefährdeten Bereich befindlichen Verbraucher zuverlässig und dauerhaft überwacht werden. Ihre Funktionssicherheit ist also gewährleistet. Zugleich kann der jeweilige Verbraucher für Steuerungszwecke hinzugezogen werden. Das alles gelingt unter Berücksichtigung einer speziellen Anpassung an den explosionsgefährdeten Bereich sowie unter Berücksichtigung einer besonders sicheren Datenübertragung. Denn hierfür wird nicht eine Stromversorgungsleitung eingesetzt, kommt vielmehr eine hiervon unabhängige und zusätzliche elektrische Leitung zum Einsatz, die als schaltbare Niederspannungsleitung ausgebildet ist und damit kein Gefährdungspotential darstellt. Die besagte Niederspannungsleitung ist oftmals ohnehin bei derartigen Schaltungsanordnungen vorhanden und wird nun erfindungsgemäß einem Zusatznutzen zur Überwachung der fraglichen Verbraucher zugeführt. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. – Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern über die zumindest eine elektrische Leitung, wie es in den Ansprüchen 11 und 12 bis 15 näher beschrieben wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
  • 1 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schematisch,
  • 2 den Gegenstand nach 1 in einer abgeänderten Gestaltung und
  • 3 das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren in einer Übersicht.
  • In den Figuren ist eine Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern 3 bzw. 3' dargestellt. Die Schaltungsanordnung ist ebenso wie die Verbraucher 3, 3' für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen und geeignet. Bei den Verbrauchern 3 handelt es sich um Signalleuchten 3, wohingegen die Verbraucher 3' als Lautsprecher 3' ausgelegt sind. Das ist selbstverständlich nicht zwingend. Zum grundsätzlichen Aufbau der Schaltungsanordnung gehört eine Steuereinheit 1 und ist darüber hinaus eine Strom- bzw. Spannungsquelle 2 vorgesehen, mit deren Hilfe die Verbraucher 3, 3' mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Zu diesem Zweck sind die elektrischen Verbraucher 3, 3' jeweils an die Spannungsquelle 2 über eine zugehörige Stromversorgungsleitung 4 angeschlossen. Dabei mag jeder Verbraucher 3, 3' eine eigene Stromversorgungsleitung 4 kurzer Länge aufweisen. Neben den einzelnen Stromversorgungsleitungen 4 von der Spannungsquelle 2 zum zugehörigen Verbraucher 3 bzw. 3' ist noch eine weitere elektrische Leitung 5 realisiert, bei welcher es sich im Rahmen der Erfindung als schaltbare Niederspannungsleitung 5 bzw. zweiadrige Niederspannungsbusleitung 5' handelt. Im Rahmen der Variante nach 2 sind sogar zwei zweiadrige Niederspannungsbusleitungen 5, 5' vorgesehen, die in einem Knotenpunkt 6 zusammenlaufen.
  • Die Niederspannungsleitung 5 bzw. 5' wird jeweils mit Spannungspegeln von weniger als 20 V, insbesondere zwischen 3 V und 5 V beaufschlagt. Dabei wird typischerweise mit einer Gleichspannung gearbeitet (der eine oder mehrere Trägerfrequenzen T1 bis T4 aufgeprägt sind) und ist eine Leitung der Niederspannungsbusleitung 5 als Taktleitung ausgelegt, während es sich bei der anderen Leitung um eine Datenleitung handelt. Insgesamt wird über die Niederspannungsbusleitung 5 bzw. 5' ein Steuersignal von der Steuereinheit 1 an die einzelnen Verbraucher 3 bzw. 3' übertragen bzw. von den Verbrauchern 3 bzw. 3' an die Steuerleitung 1. Der erstgenannte Übertragungsweg korrespondiert dazu, dass mithilfe der Steuereinheit 1 bspw. Warnhinweise an die Verbraucher 3 bzw. 3' übertragen werden. Die letztgenannte Vorgehensweise korrespondiert dagegen im Allgemeinen zur Überwachung des fraglichen Verbrauchers 3 bzw. 3'. Das Steuersignal wird im Allgemeinen mehrfach über die schaltbare Niederspannungsleitung 5 bzw. 5' übertragen, und zwar parallel und/oder gleichzeitig über die Trägerfrequenzen T1 bis T4. Zu diesem Zweck werden die jeweiligen Daten über die mehreren Trägerfrequenzen T1 bis T4 über die Steuerleitung 5 bzw. 5' gesendet. Die Trägerfrequenzen T1 bis T4 können im Bereich von ca. 100 kHz bis 500 kHz angesiedelt sein. Meistens wird mit Trägerfrequenzen T1 bis T4 im Bereich von ca. 125 kHz gearbeitet.
  • Die vorgenannten Hochfrequenzsignale werden im Rahmen eines Frequenzmultiplexverfahrens und insbesondere eines orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens moduliert. Auch eine Verschlüsselung des Steuersignals respektive der entsprechenden Daten ist möglich. Die prinzipielle Funktionsweise des eingesetzten orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens wird anhand der 3 näher erläutert. Hier erkennt man insgesamt vier verschiedene Trägerfrequenzen T1 bis T4 im Frequenzbereich f und ihre zugehörigen Signalstärken S. Die einzelnen Trägerfrequenzen T1 bis T4 sind mit unterschiedlichen Strichformen zu ihrer Unterscheidung dargestellt. Man erkennt, dass die einzelnen Trägerfrequenzen T1 bis T4 im Beispielfall der 3 orthogonal im Frequenzbereich bzw. Funktionenraum zueinander angeordnet sind. Dadurch wird ein Übersprechen zwischen den einzelnen Trägerfrequenzen T1 bis T4 vermieden bzw. reduziert.
  • Das jeweilige Datensignal wird auf die einzelnen Träger T1 bis T4 aufmoduliert. Dabei wird meistens mit einer Phasenmodulation gearbeitet. Tritt eine Störung der Datenübertragung in der zweiadrigen Niederspannungsbusleitung 5 bzw. 5' auf, so findet im Allgemeinen eine Auswahl der Trägerfrequenzen T1 bis T4 seitens der Steuereinheit 1 statt. Das heißt, falls bspw. die Daten unter Berücksichtigung einer bestimmten und vorgegebenen Anzahl an Trägerfrequenzen T1 bis T4 einwandfrei übertragen worden sind, so wird dies als richtige und zutreffende Datenübertragung gewertet. Beispielsweise mögen die zu übertragenden Daten auf den vier dargestellten Trägerfrequenzen T1 bis T4 jeweils übertragen werden, wobei im Beispielfall eine Auswahl von drei aus vier als ausreichend angesehen wird oder werden kann. Das heißt, eine schmalbandinge Störung auf der Steuerleitung bzw. zweiadrigen Niederspannungsbusleitung 5, 5', welche zum "Ausfall" einer zugehörigen Trägerfrequenz T1 bis T4 mit den Daten führt, wird immer noch als zulässige und einwandfreie Datenübertragung interpretiert.
  • Insofern ist auch eine adaptive Anpassung der Datenübertragung an die Niederspannungsbusleitung bzw. allgemein die elektrische Leitung 5, 5' möglich. Sobald also eine Trägerfrequenz T1 bis T4 regelmäßig gestört wird bzw. eine schmalbandige Unterdrückung erfährt, wird dies von der Steuereinheit 1 registriert und bei der Auswertung der anderen Trägerfrequenzen T1 bis T4 berücksichtigt. Möglich ist es in diesem Zusammenhang darüber hinaus, dass die gestörte Trägerfrequenz T1 bis T4 beim nächsten Sendeversuch sogar ganz ausgespart wird. Die einzelnen mithilfe der Trägerfrequenzen T1 bis T4 nach 3 übermittelten Daten können grundsätzlich auch eine Verschlüsselung erfahren. Dadurch wird die Datensicherheit noch mehr gesteigert.
  • Die Verbraucher 3 bzw. 3' sind im Allgemeinen – wie die gesamte Schaltungsanordnung – in einem explosionsgefährdeten Bereich angeordnet. Aus diesem Grund ist die Schaltungsanordnung insgesamt eigensicher ausgelegt. Das gilt auch für die zugehörigen Verbraucher 3 bzw. 3' sowie ein in der 2 lediglich angedeutetes Kopplungsglied 7. Tatsächlich sorgt dieses Kopplungsglied bzw. Koppelglied 7 dafür, dass die Daten auf die Niederspannungsbusleitung 5 bzw. 5' übertragen werden, indem das Koppelglied 7 in die fragliche Niederspannungsbusleitung 5 eingeschleift wird. Zu diesem Zweck kann das Koppelglied 7 bspw. mit einer druckfesten Kapslung ausgerüstet sein. Unabhängig hiervon empfiehlt sich auch eine eigensichere Auslegung des Koppelgliedes 7 in Übereinstimmung mit der eigensicheren Auslegung der Verbraucher 3 bzw. 3'. Vergleichbares gilt auch für die Spannungsversorgungseinheit 2. Zusätzlich mag das Koppelglied 7 auch noch mit einem Erdschluss ausgerüstet sein.
  • Schlussendlich steht das Koppelglied 7 mit einer Status-Einheit 8 in Verbindung. Die Status-Einheit 8 dient zur Kontrolle der Datenübertragung und auch zur Anzeige etwaiger Fehler.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 03/013041 A2 [0003, 0007]

Claims (15)

  1. Schaltungsanordnung zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern (3, 3') über zumindest eine elektrische Leitung (5, 5'), wobei über die elektrische Leitung (5, 5') zumindest ein Steuersignal an den jeweils adressierten Verbraucher (3, 3') übertragen wird, und wobei der jeweilige Verbraucher (3, 3') zusätzlich an eine Stromversorgungsleitung (4) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (5, 5') als schaltbare Niederspannungsleitung (5, 5') ausgebildet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungsleitung (5) als wenigstens zweiadrige Niederspannungsbusleitung (5) mit Takt- und Datenleitung ausgelegt ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungsleitung (5) mit Spannungspegeln von weniger als 20 V, insbesondere weniger als 10 V und bevorzugt zwischen 3 V und 5 V arbeitet.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal über die schaltbare Niederspannungsleitung (5, 5') moduliert unter Berücksichtigung mehrerer Trägerfrequenzen (T1 bis T4) zur digitalen Datenübertragung übermittelt wird.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Modulationsverfahren das Frequenzmultiplexverfahren, insbesondere das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren, eingesetzt wird.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Trägerfrequenz (T1 bis T4) im Bereich von ca. 100 kHz bis 500 kHz, insbesondere im Bereich von ca. 125 kHz, angesiedelt ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal verschlüsselt übertragen wird.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsverfahren adaptiv arbeitet und/oder einer Auswahl der Trägerfrequenzen (T1 bis T4) seitens einer Steuereinheit (1) erfolgt.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher (3, 3') und/oder etwaige Koppelglieder (7) eine explosionsgeschützte Auslegung aufweisen.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher (3, 3') hinsichtlich Ausfall, Spannungsversorgung, Funktionsweise etc. überwacht werden und/oder eine Steuerung im Sinne einer Durchsage, von Warnhinweisen, als Blinklicht, im Sinne eines Tag-/Nachtbetriebes etc. erfolgt.
  11. Verfahren zum Überwachen und ggf. Steuern von elektrischen Verbrauchern (3, 3') über zumindest eine elektrische Leitung (5, 5'), wonach über die elektrische Leitung (5, 5') zumindest ein Steuersignal an den jeweils adressierten Verbraucher (3, 3') übertragen wird, und wonach der jeweilige Verbraucher (3, 3') über eine zusätzliche Stromversorgungsleitung (4) mit elektrischer Energie versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (5, 5') als schaltbare Niederspannungsleitung (5, 5') ausgebildet ist und mit Spannungspegeln unterhalb von 20 V arbeitet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal durch Modulation mehrerer Trägerfrequenzen (T1 bis T4) jeweils parallel übertragen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Trägerfrequenz (T1 bis T4) phasenmoduliert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenzen (T1 bis T4) im Frequenzraum orthogonal zueinander ausgebildet sind.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal gleichzeitig auf verschiedenen Trägerfrequenzen (T1 bis T4) übertragen wird, wobei je nach Vorgabe einer Steuereinheit (1) eine einwandfreie Übertragung des Steuersignals über eine Teilmenge der Trägerfrequenzen (T1 bis T3) als ausreichend beurteilt wird.
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