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Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung elektrischer Geräte in einem Spannungsnetz, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Mikrocontroller, mindestens eine datenübertragend mit dem Mikrocontroller verbundene Netzwerkschnittstelle, ein Spannungsmodul zur Versorgung der Steuerungsversorgung mit elektrischer Energie und ein datenübertragend mit dem Mikrocontroller verbundenes Schaltelement zur Ansteuerung eines elektrischen Geräts aufweist.
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Mit Hilfe solcher Steuerungsvorrichtungen können beispielsweise Lampen und elektrisch betriebene Rollläden angesteuert werden. Zu diesem Zweck werden die bekannten Steuerungsvorrichtungen einerseits mit den zu steuernden Komponenten elektrisch leitend verbunden und andererseits datenleitend mit einem Server verbunden. Über den Server werden Steuerungsbefehle an die Steuerungsvorrichtungen versandt und Statusinformationen der Steuerungsvorrichtungen verarbeitet. Der Server stellt üblicherweise auch die erforderlichen Bedienschnittstellen über datenleitende Verbindungen zu externen Bediengeräten zur Verfügung, so dass beispielsweise Lampen über Tastschalter oder per Smartphone-App angesteuert werden können.
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Zur Ansteuerung einer Vielzahl elektrischer Geräte in dem Spannungsnetz wird der zentrale Server mit einer entsprechenden Anzahl von Steuerungsvorrichtungen datenleitend verbunden. Sollte der zentrale Server beispielsweise auf Grund eines technischen Defekts zumindest zeitweilig ausfallen, so ist eine Ansteuerung der angeschlossenen elektrischen Geräte nicht länger möglich.
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Als Aufgabe der Erfindung wird es daher angesehen, die aus dem Stand der Technik bekannten Steuerungsvorrichtungen so weiter zu entwickeln, dass ein fehlertoleranter Betrieb einer Vielzahl von Steuerungsvorrichtungen auch bei einem Ausfall des Servers möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerungsvorrichtung eine Servereinrichtung aufweist, mit der die Steuerungsvorrichtung als Server für weitere über die Netzwerkschnittstelle mit der Steuerungsvorrichtung datenleitend verbundene Steuerungsvorrichtungen dienen kann. Auf diese Weise kann jede einzelne Steuerungsvorrichtung als Server dienen, Steuerungsbefehle an weitere Steuerungsvorrichtungen übermitteln und als Bedienschnittstelle zwischen datenleitend mit der Steuerungsvorrichtung verbundenen Bediengeräten und der beziehungsweise den Steuerungsvorrichtungen dienen. Die Servereinrichtung kann auch als Teil und insbesondere als Programm des Mikrocontrollers ausgestaltet sein.
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Sollte die als Server fungierende Steuerungsvorrichtung ausfallen, so kann die Serverfunktion von einer anderen Steuerungsvorrichtung übernommen werden. Auf diese Weise ist ein fehlertoleranter Betrieb der Steuerungsvorrichtungen möglich, da bei Ausfall einer einzelnen Steuerungsvorrichtung die Ansteuerung der übrigen, weiterhin funktionsfähigen Steuerungsvorrichtungen aufrechterhalten werden kann.
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Vorteilhafterweise können die erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtungen zur Steuerung in der Hausautomatisation eingesetzt werden.
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Um festlegen zu können, welche Steuerungsvorrichtung als Server für die übrigen Steuerungsvorrichtungen dienen soll, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Servereinrichtung aktiviert und deaktiviert werden kann. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung zu diesem Zweck einen Schalter aufweisen, mit dem die Serverkomponente manuell aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden kann.
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Es ist aber auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mikrocontroller der datenleitend miteinander verbundenen Steuerungsvorrichtungen in regelmäßigen zeitlichen Abständen durch entsprechende Anfragen über die datenleitenden Verbindungen überprüfen, ob die derzeit als Server fungierende Steuerungsvorrichtung weiterhin in Betrieb ist und erforderlichenfalls selbständig ihre Serverkomponenten aktivieren, um als Server zu dienen, wenn die ursprünglich als Server vorgesehene Steuerungsvorrichtung ausgefallen ist. Zu diesem Zweck weisen die Mikrocontroller vorteilhafterweise ein entsprechendes Programm auf, um im Fehlerfall feststellen zu können, welche Steuerungsvorrichtung zukünftig als Server für die übrigen Steuerungsvorrichtungen dienen soll.
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Um die Steuerungsvorrichtung automatisiert festlegen zu können, die im Fehlerfall zukünftig als Server für die übrigen Steuerungsvorrichtungen dient, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Servereinrichtung durch eine über die Netzwerkschnittstelle empfangene Deaktivierungsnachricht deaktiviert werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise ein First-Come-First-Serve-Konzept verwirklicht werden, bei dem die zeitlich früheste Steuerungsvorrichtung, die von dem Ausfall der als Server fungierenden Steuerungsvorrichtung Kenntnis erlangt, zukünftig als Server fungiert und zu diesem Zweck die Serverkomponenten der übrigen Steuerungsvorrichtungen über die Deaktivierungsnachricht deaktiviert.
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Zudem ist es auf diese Weise einfach möglich, ein Netzwerk aus Steuerungsvorrichtungen aufzubauen, in dem die zuerst in Betrieb genommene Steuerungsvorrichtung die Serverfunktion übernimmt und die Serverkomponenten der später in Betrieb genommenen Steuerungsvorrichtungen mit Hilfe der Deaktivierungsnachricht deaktiviert.
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Um die Steuerungsvorrichtungen auch einfach nachträglich zur Steuerung elektrischer Geräte in einem Spannungsnetz anordnen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelle einen Power-Line-Communication-Adapter (PLC) aufweist. Auf diese Weise ist es lediglich erforderlich, die Steuerungsvorrichtungen mit dem Spannungsnetz zu verbinden, wobei die Kommunikation zwischen den Steuerungsvorrichtungen über das Spannungsnetz erfolgt.
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Die Serverkomponenten können auch zur Herstellung und Verwaltung datenleitender Verbindungen zu weiteren digital-elektronischen Geräten, wie beispielsweise Smartphones, Tablet-PCs, Musikanlagen und TV-Geräten dienen. Zu diesem Zweck ist bei den erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtungen vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelle einen W-LAN-Adapter aufweist. Auf diese Weise können die Steuerungsvorrichtungen drahtlos mit weiteren Geräten eines Heimnetzwerkes kommunizieren.
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Um die erforderliche Energieversorgung der Steuerungsvorrichtung einfach bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es sich bei dem Spannungsversorgungsmodul um ein Netzteil handelt, wobei das Netzteil mit dem Spannungsnetz verbunden werden kann. Auf diese Weise kann die bereits durch das Spannungsnetz bereitgestellte elektrische Energie für die Energieversorgung der Steuerungsvorrichtung verwendet werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung ein datenübertragend mit dem Mikrocontroller verbundenes Eingangsmodul zur Erfassung von Sensorsignalen aufweist. Auf diese Weise können von der Steuerungsvorrichtung verschiedene durch mit dem Eingangsmodul verbundene Sensoren ermittelte Messgrößen wie beispielsweise Raumtemperaturen, Lichtintensitäten und Stromverbräuche angeschlossener elektrischer Geräte bestimmt, verarbeitet und auch beispielsweise auf externen Bediengeräten zur Anzeige gebracht werden.
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Um die Steuerungsvorrichtungen einfach in einem bestehenden Spannungsnetz nachrüsten zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sämtliche Komponenten der Steuerungsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Auf diese Weise können die Steuerungsvorrichtungen beispielsweise einfach in Unterputzdosen angeordnet und mit einer ebenfalls in der Unterputzdose angeordneten Steckdose, einem elektrischem Schalter oder dergleichen elektrisch leitend verbunden werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Steckeradapter mit mindestens einer Steckdose und mit einer wie vorangehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Steckeradapter eine datenübertragend mit der Steuerungsvorrichtung verbundene Sensoreinrichtung aufweist. Auf diese Weise kann beispielsweise der Steckeradapter mit einem Lichtintensitätssensor ausgerüstet werden und die Steckdose des Steckeradapters elektrisch leitend mit einer Lampe verbunden werden. Sobald die von dem Lichtintensitätssensor erfasste Lichtintensität einen Schwellwert unterschreitet, kann dies durch den Mikrocontroller festgestellt werden und sodann die Lampe durch den Mikrocontroller aktiviert werden.
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Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Steckeradapter mehrere mit dem Schaltelement elektrisch leitend verbundene Steckdosen aufweist. Auf diese Weise kann der Mikrocontroller über das Schaltelement die mit den Steckdosen verbundenen elektrischen Geräte nach unterschiedlichen Algorithmen ansteuern. Beispielsweise ist es möglich, eine Lampe wie vorangehend beschrieben anzusteuern und eine mit einer weiteren Steckdose verbundene HiFi-Anlage durch Eingabe eines entsprechenden Bedienbefehls an einem datenleitend mit der Steuerungsvorrichtung des Steckeradapters verbundenen Bediengeräts einzuschalten.
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Bei dem Steckeradapter kann es sich vorteilhafterweise um eine Steckdosenleiste handeln.
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Die Erfindung betrifft auch ein System mit mindestens zwei wie vorangehend beschriebenen Steuerungsvorrichtungen. Dieses System kann zum Aufbau eines Steuerungsnetzwerks zur Steuerung einer Vielzahl elektrischer Geräte an unterschiedlichen Orten genutzt werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung mit Modulen datenübertragend und/oder elektrisch leitend verbunden sind und dass die Steuerungsvorrichtungen datenübertragend miteinander verbunden sind, wobei eine erste Steuerungsvorrichtung als Server-Steuereinrichtung für die übrigen Steuerungsvorrichtungen dient.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Server-Steuereinrichtung mit einem Netzwerk datenübertragend verbunden werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise ein mit einer Steuerungsvorrichtung datenleitend verbundener Drucker über das Spannungsnetz, die Server-Steuereinrichtung und das Netzwerk mit weiteren durch das Netzwerk miteinander datenleitend verbundenen Geräten wie beispielsweise einem Computer verbunden werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung,
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2 eine schematische Darstellung eines Systems mehrerer Steuerungsvorrichtungen,
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3 eine schematische Darstellung eines Steckeradapters mit mehreren Steckdosen und einer Steuerungsvorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerungsvorrichtung 1, mit einem Mikrocontroller 2, mit einer datenübertragend mit dem Mikrocontroller verbundenen Netzwerkschnittstelle 3, mit einem Spannungsversorgungsmodul 4 zur Versorgung der Steuerungsvorrichtung 1 mit elektrischer Energie und mit einem datenübertragend mit dem Mikrocontroller 2 verbundenen Schaltelement 5 zur Ansteuerung eines elektrischen Geräts 6. Zusätzlich weist der Mikrocontroller eine Servereinrichtung 7 auf. Mit Hilfe der Servereinrichtung 7 kann die Steuerungsvorrichtung 1 als Server für weitere über die Netzwerkschnittstelle 3 mit der Steuerungsvorrichtung 1 datenübertragend verbundene Steuerungsvorrichtungen dienen.
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Die Steuerungsvorrichtung 1 weist zudem ein datenübertragend mit dem Mikrocontroller 2 verbundenes Eingangsmodul 8 auf, das mit einem Sensor 9 elektrisch leitend verbunden ist und über das Sensorsignale des elektrisch leitend mit Eingangsmodul 8 verbundenen Sensors 9 erfasst werden können. Die Netzwerkschnittstelle 3 weist einen Power-Line-Communication-Adapter 10 und einen W-LAN-Adapter 11 auf. Der Power-Line-Communication-Adapter 10 ist datenleitend mit einem Spannungsnetz 12 verbunden, so dass die Steuerungsvorrichtung 1 über das Spannungsnetz 12 beispielsweise mit weiteren Steuerungsvorrichtungen kommunizieren kann. Über das Spannungsnetz 12 wird die Steuerungsvorrichtung 1 zudem mit elektrischer Energie versorgt. Zu diesem Zweck ist das Spannungsversorgungsmodul 4 elektrisch leitend mit dem Spannungsnetz 12 verbunden. Sämtliche Komponenten der Steuerungsvorrichtung 1 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnet. Auf diese Weise kann die Steuerungsvorrichtung 1 einfach in einem Gebäude mit einem bestehenden Spannungsnetz 12 nachgerüstet werden.
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In 2 ist schematisch ein System 14 mit mehreren Steuerungsvorrichtungen 1 dargestellt. Die Steuerungsvorrichtungen 1 sind jeweils mit Modulen 15 datenübertragend beziehungsweise elektrisch leitend verbunden. Bei den Modulen 15 kann es sich um elektrische Komponenten einer Hausinstallation wie beispielsweise Steckdosen oder elektrische Schalter sowie um digital-elektronische Komponenten wie beispielsweise Computer, Smartphones oder dergleichen handeln.
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Die Steuerungsvorrichtungen 1 sind über ein Spannungsnetz 16 datenübertragend und elektrisch leitend miteinander verbunden. Eine erste Steuerungsvorrichtung 17 dient als Serversteuerungsvorrichtung 18 zur Bereitstellung der Kommunikation zwischen dem System 1 und einem externen Bediengeräten 19. Das externe Bediengerät kann beispielsweise über das Internet mit dem System 14 verbunden werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Steckeradapters 20 mit einer Steuerungsvorrichtung 1 und mit mehreren elektrisch leitend mit dem nicht dargestellten Schaltelement der Steuerungsvorrichtung 1 verbundenen Steckdosen 21. Zudem weist der Steckeradapter 20 einen Lichtintensitätssensor 22 zur Erfassung der Lichtintensität auf. Der Lichtintensitätssensor 22 ist datenleitend mit einem ebenfalls nicht dargestellten Eingangsmodul der Steuerungsvorrichtung 1 verbunden.
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Darüber hinaus weist die Steuerungsvorrichtung 1 einen W-LAN-Adapter 11 auf, der eine datenübertragende Verbindung zu einem externen Bediengerät 23 herstellen kann. An eine der Steckdosen 21 ist eine Lampe 24 elektrisch leitend angeschlossen. Die Lampe 24 kann beispielsweise mit Hilfe des datenleitend mit der Steuerungsvorrichtung 1 verbundenen Bediengeräts 23 ein- beziehungsweise ausgeschaltet oder gedimmt werden. Zudem kann die Lampe 24 bei Unterschreiten eines vorgegebenen und von dem Lichtintensitätssensor 22 erfassten Lichtintensitätswerts eingeschaltet und bei Überschreiten dieses Lichtintensitätswerts wieder ausgeschaltet werden.
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Der Steckeradapter 20 wird über einen handelsüblichen Stecker 25 mit einer Steckdose 26 eines nicht dargestellten Spannungsnetzes verbunden. Über das Spannungsnetz kann die Steuerungsvorrichtung 1 des Steckeradapters 20 auch mit weiteren Steuerungsvorrichtungen 1 datenleitend verbunden werden.
