DE102014111711A1 - Control of power consumption of outdoor electrical consumers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich. Das Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich sieht vor, dass – die Verbraucher ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben zu werden, – der Versorgungsstrang zumindest einen Versorgungsanschluss aufweist, welcher mit einer Einspeisung verbunden ist, – der Versorgungsstrang eine Spannungsversorgung der angeschlossenen Verbraucher zur Verfügung stellen kann, so dass eine Spannung bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern anliegen kann, – der Versorgungsstrang ferner zumindest eine Leistungsschalteinheit zum Schalten der Spannung umfasst, – eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher vorgesehen ist, – die Übertragung des Steuerbefehls von der Steuereinheit zu dem Verbraucher durch zumindest eine kurzzeitige Absenkung der Spannung erfolgt, – ein Steuerbefehl ein Signal umfasst, welches eine Information über die Leistungsaufnahme des Verbrauchers enthält, und – das Signal zumindest ein Zeitintervall mit abgesenkter Spannung umfasst.The invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area. The method for controlling the power consumption of external electrical consumers provides that - the consumers are designed to be operated on a common supply line, - the supply line has at least one supply terminal which is connected to a feed, - the supply line a voltage supply the connected consumer can provide, so that a voltage may be applied to the consumers connected to the supply line, - the supply line further comprises at least one power switching unit for switching the voltage, - a control unit for generating control commands for controlling the power consumption of the consumer is provided , - the transmission of the control command from the control unit to the consumer is effected by at least a brief reduction in the voltage, - a control command comprises a signal which contains information about the power contains the consumer, and - the signal comprises at least one time interval with lowered voltage.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, insbesondere von Lampen zur Beleuchtung von Straßen, Plätzen oder Industriegeländen. The invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area, in particular of lamps for the illumination of streets, squares or industrial sites.
Den Verbrauch elektrischer Energie zu senken ist im Zuge des weltweiten Willens, den Verbrauch von Ressourcen und ebenso die Emission von CO2 zu reduzieren, ständig Gegenstand vielfältiger Bemühungen. So wird gegenwärtig elektrische Energie u.a. für Beleuchtungseinrichtungen im Außenbereich, insbesondere für die Beleuchtung von Straßen, Parkplätzen, Sportflächen oder Industriegeländen, verwendet. Reducing the consumption of electrical energy is the subject of many endeavors in the global effort to reduce the consumption of resources and also the emission of CO2. Thus, electric power is currently being used i.a. used for outdoor lighting equipment, in particular for the illumination of streets, parking lots, sports fields or industrial sites.
Gerade im Bereich der Straßenbeleuchtung sind Beleuchtungseinrichtungen in Deutschland allerdings häufig schon älter, zum Teil mehr als 30 Jahre alt. Allein durch die Straßenbeleuchtung in Deutschland wird jährlich elektrische Energie in einem Bereich von mehreren Terawattstunden verbraucht, beispielsweise 2009 etwa vier Terawattstunden. Eine Reduzierung des aus derartigen Beleuchtungseinrichtungen resultierenden Stromverbrauchs ist daher Gegenstand zahlreicher Bestrebungen. However, especially in the field of street lighting, lighting devices in Germany are often older, sometimes more than 30 years old. The street lighting in Germany alone consumes electrical energy in a range of several terawatt hours per year, for example, about four terawatt hours in 2009. A reduction of the resulting from such lighting devices power consumption is therefore the subject of numerous efforts.
Für die betroffenen Städte und Kommunen stellt dies allerdings eine große Herausforderung dar, insbesondere mit Blick auf die Investitionskosten, aber auch im Hinblick auf die Folgekosten, die beispielsweise durch die Störungsanfälligkeit und die damit verbundenen Wartungskosten beeinflusst werden. For the affected cities and municipalities, however, this poses a major challenge, especially with regard to the investment costs, but also with regard to follow-up costs, which are influenced, for example, by the susceptibility to failure and the associated maintenance costs.
Zur Reduzierung des Stromverbrauchs werden beispielsweise die Ein- und Ausschaltzeiten der Straßenbeleuchtung an die aktuelle Helligkeit angepasst oder es erfolgt eine Nachtabschaltung der Straßenbeleuchtung. So ist es bekannt, zur Verringerung des Stromverbrauchs bei Straßenleuchten, welche mit einphasigen Wechselstrom betrieben werden, ein Dreiphasennetz bzw. ein Drehstromnetz zu verwenden. Hierdurch kann nachts beispielsweise jede dritte Straßenlampe entlang eines Straßenzuges abgeschaltet werden. Nachteilig ist jedoch die partielle Schattenbildung. To reduce the power consumption, for example, the switch-on and switch-off times of the street lighting are adapted to the current brightness or there is a night shutdown of the street lighting. Thus, it is known to use a three-phase network or a three-phase network to reduce the power consumption in street lights, which are operated with single-phase AC. As a result, for example, every third street lamp along a road can be switched off at night. The disadvantage, however, is the partial shadowing.
Zur Reduzierung des Stromverbrauchs werden auch vorhandene Lampen, etwa Gasentladungslampen wie Quecksilberdampf-Hochdrucklampen, welche häufig für Straßenlampen verwendet werden, ausgetauscht gegen moderne Lampen mit Leuchtdioden (LED) als Leuchtmittel, welche einen geringeren Stromverbrauch aufweisen. To reduce power consumption and existing lamps, such as gas discharge lamps such as high-pressure mercury vapor lamps, which are often used for street lamps, exchanged for modern lamps with light-emitting diodes (LED) as bulbs, which have a lower power consumption.
So beschreibt die
Auch aus der
Als ungünstig anzusehen ist es, dass weitere Möglichkeiten, die den Verbrauch von elektrischen Strom weiter reduzieren könnten, häufig nicht genutzt werden. Dieses betrifft etwa eine Intensitätssteuerung der Straßenbeleuchtung, also eine Anpassung der Helligkeit der Lampen an die aktuelle Situation. It is unfavorable that other options that could further reduce the consumption of electricity are often not used. This concerns, for example, an intensity control of the street lighting, ie an adaptation of the brightness of the lamps to the current situation.
So ist es zwar bekannt, über eine sogenannte Powerline-Steuerung, welche eine zentrale Steuereinheit aufweist, die zu einer gemeinsamen Versorgungsleitung gehörenden Lichtquellen einzeln bezüglich ihrer Lichtstärke zu steuern. Als nachteilig ist bei dieser Lösung aber der hohe Investitionsaufwand einzuschätzen, da die vorhandene Infrastruktur aufwendig angepasst werden muss. Zudem ist diese Art der Steuerung vergleichsweise störanfällig aufgrund der Übertragungsart und der Komplexität. So it is indeed known, via a so-called powerline control, which has a central control unit to control the belonging to a common supply line light sources individually with respect to their light intensity. As a disadvantage of this solution but the high investment cost estimate, since the existing infrastructure must be adapted consuming. In addition, this type of control is relatively susceptible to interference due to the transmission and the complexity.
Ferner ist es bekannt, für jede Leuchtquelle ein Vorschaltgerät mit einem integrierten Funk-Modul vorzusehen und mittels einer zentralen Steuerung Informationen zur Intensität der Leuchtquelle zu übermitteln. Die Übertragung über Funk kann auf üblichen Funkübertragungswegen, beispielsweise mittels GSM, UMTS oder LTE oder auch auf anderen Wegen, erfolgen. Auch hier ist ein hoher Investitionsaufwand erforderlich, da ebenfalls größere Anpassungen der vorhandenen Infrastruktur erforderlich ist. Neben einer ebenfalls größeren Störanfälligkeit kommen hier zudem noch zusätzliche Folgekosten aufgrund der Übertragungsgebühren hinzu, so dass auch dieses Verfahren unter Kostengesichtspunkten ungünstig ist. Furthermore, it is known to provide a ballast with an integrated radio module for each light source and to transmit information about the intensity of the light source by means of a central control. The transmission via radio can be carried out on conventional radio transmission paths, for example by means of GSM, UMTS or LTE or else by other means. Again, a high capital investment is required, as also larger adjustments to the existing infrastructure is required. In addition to a likewise greater susceptibility to interference, additional follow-up costs due to the transmission fees are also added here, so that this procedure is also unfavorable from a cost perspective.
Eine weitere Möglichkeit der Intensitätssteuerung von Beleuchtungsanlagen ist in dem Dokument
Schließlich ist noch bekannt, an jeder einzelnen Lampe eine separate Elektronik vorzusehen, welche nach einem festgelegten Dimm-Profil die Intensität der Beleuchtung steuert. Nachteilig ist auch hier, dass der Einbau eines speziellen Vorschaltgeräts für jede Lichtquelle erforderlich ist und Änderungen, etwa im Dimm-Profil oder das Nachstellen der Uhr, an jeder Lichtquelle einzeln zu erfolgen haben. Neben einer ebenfalls höheren Störanfälligkeit sind die Folgekosten daher auch bei einer derartigen Lösung recht hoch. Finally, it is still known to provide a separate electronics on each individual lamp, which controls the intensity of the lighting according to a fixed dimming profile. Another disadvantage is that the installation of a special ballast for each light source is required and changes, such as dimming profile or adjusting the clock, have to be done individually to each light source. In addition to an equally higher susceptibility to failure, the consequential costs are therefore quite high even with such a solution.
Wünschenswert wären demnach ein einfach zu realisierendes und kostengünstiges Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbraucher, insbesondere zur Steuerung der Helligkeit von Lampen im Außenbereich zur Beleuchtung von Straßen, Parkplätzen, Sportflächen oder Industriegeländen. Hierbei soll eine Information über die Helligkeit jeder zu der Beleuchtungseinrichtung gehörenden Lampen bereitgestellt werden können. Dabei sollen auch Verbraucher, welche in größerer Entfernung von der Steuereinheit angeordnet sind, sicher erreicht werden können. It would therefore be desirable to have an easy-to-implement and cost-effective method and a circuit arrangement for controlling the power consumption of consumers, in particular for controlling the brightness of external lamps for illuminating streets, parking spaces, sports areas or industrial sites. Here, information about the brightness of each belonging to the lighting device lamps should be provided. It should also consumers who are located at a greater distance from the control unit, can be achieved safely.
Durch das Verfahren sowie die Schaltungsanordnung sollen Einsparpotentiale erschließbar werden, welche sich durch eine Lichtabsenkung je nach Wetterlage, Dämmerungszeiten und/oder Verkehrssituation ergeben können. By means of the method as well as the circuit arrangement, savings potentials should be exploitable, which can result from a reduction in light, depending on the weather, twilight times and / or traffic situation.
Dabei sollen eine Überdimensionierung von Lampen oder aufwendige Anpassungen der vorhandenen Infrastruktur vermieden werden, um die Investitionskosten zu minimieren. Insbesondere sollen vorhandene Beleuchtungseinrichtungen soweit wie möglich genutzt werden können. In this case, an over-dimensioning of lamps or complex adjustments of the existing infrastructure should be avoided in order to minimize the investment costs. In particular, existing lighting devices should be able to be used as much as possible.
Ferner sollen auch die potentiellen Folgekosten reduziert werden durch eine möglichst geringe Störanfälligkeit, einen geringen Verschleiß sowie eine einfache Bedienbarkeit. Furthermore, the potential consequential costs are to be reduced by the lowest possible susceptibility to interference, low wear and ease of use.
Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich sowie einer entsprechenden Schaltungsanordnung gemäß einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Surprisingly, this object is achieved by a method for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area and a corresponding circuit arrangement according to one of the independent claims. Further developments of the invention and preferred embodiments can be found in the respective subclaims.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, wobei die Verbraucher ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben zu werden. Der gemeinsame Versorgungsstrang kann ein Wechselspannungsnetz, aber auch ein Gleichspannungsnetz umfassen. Dabei verfügt der Versorgungsstrang über zumindest einen Versorgungsanschluss, welcher mit einer Einspeisung verbunden ist, um die Spannungsversorgung des Versorgungsstrangs zu gewährleisten. Somit kann bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern eine Spannung anliegen. Die Einspeisung kann den Netzbezugspunkt bilden. The invention accordingly relates to a method for controlling the power consumption of electrical consumers in the outer area, wherein the consumers are designed to be operated on a common supply line. The common supply line can comprise an AC voltage network, but also a DC voltage network. In this case, the supply line has at least one supply connection, which is connected to an infeed in order to ensure the voltage supply of the supply line. Thus, a voltage applied to the consumers connected to the supply line. The feed can form the grid reference point.
Ferner umfasst der Versorgungsstrang zumindest eine Leistungsschalteinheit zum Schalten der Einspeisung. Die Leistungsschalteinheit ist derart steuerbar ausgebildet, dass zwischen ihren jeweiligen Anschlüssen, mit denen sie mit dem Versorgungsstrang und der Einspeisung verbunden ist, wahlweise einen leitenden oder einen sperrenden Schaltzustand annehmen kann. Die Leistungsschalteinheit kann ein Leistungsschütz, ein Leistungsrelais oder auch ein Halbleiterrelais umfassen. Furthermore, the supply line comprises at least one power switching unit for switching the feed. The power switching unit is designed to be controllable such that between its respective terminals, with which it is connected to the supply line and the feed, may optionally assume a conductive or a blocking switching state. The power switching unit may comprise a power contactor, a power relay or even a semiconductor relay.
Der Versorgungsstrang hält eine durch die Einspeisung bei einem leitenden Schaltzustand der Leistungsschalteinheit erzeugte Versorgungsspannung zum Betreiben der an ihn angeschlossenen elektrischen Verbraucher bereit. In einem sperrenden Schaltzustand der Leistungsschalteinheit liegt bei den angeschlossenen Verbrauchern keine Spannung an. The supply line holds a supply voltage generated by the feed in a conductive switching state of the power switching unit for operating the electrical consumers connected to it. In a blocking switching state of the power switching unit no voltage is applied to the connected loads.
Ferner ist eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern vorgesehen. Die Übertragung eines Steuerbefehls von der Steuereinheit zu dem Verbraucher kann im Sinne der Erfindung durch zumindest eine kurzzeitige Absenkung einer Spannung erfolgen, welche an den Verbrauchern anliegt. Der Steuerbefehl umfasst dabei vorteilhaft ein Signal, welches eine Information über einen Vorgabewert für die Leistungsaufnahme der Verbraucher enthält. Das Signal umfasst ferner zumindest ein Zeitintervall, in dem die Spannung abgesenkt ist. Furthermore, a control unit is provided for generating control commands for controlling the power consumption of the consumers connected to the supply line. The transmission of a control command from the control unit to the consumer can be carried out in the sense of the invention by at least a brief lowering of a voltage which is applied to the consumers. The control command advantageously includes a signal which contains information about a default value for the power consumption of the consumer. The signal further comprises at least a time interval in which the voltage is lowered.
Unter Absenkung der Spannung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass für eine Signalübertragung die betragsmäßige Höhe der Spannung kurzzeitig reduziert wird oder auch bevorzugt diese kurzzeitig vollständig abgeschaltet wird. Dies kann mittels der Leistungsschalteinheit erfolgen. Durch ein gezieltes Absenken der Spannung in bestimmten Zeiträumen kann eine Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme übertragen werden. Der Vorgabewert für die Leistungsaufnahme enthält dabei die Information über die betragsmäßige Größe der Leistungsaufnahme der Verbraucher, die ab dem Moment der Übertragung des Steuerbefehls in die Zukunft hin gelten soll. Lowering the voltage is to be understood in the sense of the present invention that for a signal transmission the magnitude of the magnitude of the voltage is reduced for a short time or, preferably, this is temporarily switched off completely. This can be done by means of the power switching unit. By deliberately lowering the voltage in certain periods, information about the default value of the power consumption can be transmitted. The default value for power consumption contains the information about the magnitude of the power consumption of the consumer, which should apply from the moment of the transfer of the control command into the future.
Vorteilhaft wird dabei die Information zur Änderung der Leistungsaufnahme in codierter Form übertragen. Dabei können sowohl Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung als auch Zeitintervalle zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Absenkungen zur Signalübertragung verwendet werden. Auf diese Weise kann besonders einfach mit einem Minimum an gerätetechnischen Aufwand ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betriebenen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden. Advantageously, the information for changing the power consumption is transmitted in coded form. In this case, both time intervals with lowered supply voltage and time intervals between two directly successive reductions can be used for signal transmission. In this way, a method for controlling the power consumption of consumers operated on a common supply line can be provided in a particularly simple manner with a minimum of device-related outlay.
Das Verfahren zeichnet ferner sich durch eine geringe Störanfälligkeit aus und ist entsprechend robust, um auch bei im Freien betriebenen Verbrauchern verwendet werden zu können. Es kann darüberhinaus auch verwendet werden, um neben den Informationen zur Leistungsaufnahme weitere Informationen von einer Steuereinheit zu den Verbrauchern zu übertragen. The method is also distinguished by a low susceptibility to interference and is correspondingly robust in order to be able to be used even in outdoor consumers. In addition, it can also be used to transmit, in addition to the information about the power consumption, further information from a control unit to the consumers.
Die Länge des Zeitintervalls mit einer Absenkung der Spannung ist dabei so zu wählen, dass Störungen in der Signalübertragung oder Fehlübertragungen, etwa aufgrund von Einschaltverzögerungen der Leistungsschalteinheit, sicher vermieden werden. Im Falle eines Schaltschützes kann die Einschaltverzögerung beispielsweise etwa 10ms betragen. Eine kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung liegt daher typischerweise in einem Bereich von wenigstens mehreren Millisekunden. Bevorzugt beträgt sie mehr als die Einschaltverzögerung. The length of the time interval with a lowering of the voltage is to be chosen so that disturbances in the signal transmission or faulty transmissions, for example due to switch-on delays of the power switching unit, safely avoided. In the case of a contactor, for example, the turn-on delay may be about 10ms. A short-term lowering of the supply voltage is therefore typically in a range of at least several milliseconds. Preferably, it is more than the switch-on delay.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Spannung die Versorgungsspannung, welche bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern anliegt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung nicht zu einer ungewollten, längeren Absenkung der Leistungsaufnahme der Verbraucher führt. In a particularly preferred embodiment, the voltage is the supply voltage which is applied to the loads connected to the supply line. It is important to ensure that the short-term lowering of the supply voltage does not lead to an unwanted, prolonged reduction in power consumption of the consumer.
Die betragsmäßige Höhe der Absenkung in Bezug auf die Größe der anliegenden Spannung ist mindestens so zu wählen, dass auch weit entfernte Verbraucher noch in der Lage sind, das Signal zu erkennen. Vorteilhaft ist die Größe der Absenkung derart ausgewählt, dass der von der Steuereinheit am entferntesten angeordnete Verbraucher noch das Signal sicher detektieren kann. Nach erfolgter Absenkung wird die Spannung wieder auf ihre ursprüngliche Größe zurückgeführt. The magnitude of the reduction in terms of the magnitude of the applied voltage should be chosen at least so that even distant consumers are still able to detect the signal. Advantageously, the size of the reduction is selected such that the consumer furthest from the control unit can still reliably detect the signal. After lowering, the tension is returned to its original size.
Im allgemeinen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, hinreichend hohe Spannungsunterschiede durch die Absenkung zu erzeugen, so dass auch lange Übertragungswege zu weit entfernten Verbrauchern möglich sind. In general, the method according to the invention makes it possible to generate sufficiently high voltage differences as a result of the reduction, so that even long transmission paths to consumers far away are possible.
In einer günstigen Ausführungsform wird dabei die Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme des Verbrauchers codiert über die Länge eines jeden einzelnen Zeitintervalls, bei welchem die Spannung kurzzeitig abgesenkt ist, übertragen. Die Information wird dabei durch eine Auswertung der Länge dieses Zeitintervalls ∆T 1 anhand eines vorbestimmten Übertragungsprotokolls festgelegt. In a favorable embodiment, the information about the default value of the power consumption of the consumer is coded over the length of each individual time interval, in which the voltage is briefly lowered transmitted. The information is determined by an evaluation of the length of this time interval .
Das Zeitintervall ∆T 1 kann besonders günstig derart ausgewählt sein, dass es direkt proportional zur Größe der Leistungsaufnahme des Verbrauchers ist. Dabei kann zusätzlich ein Offset vorgesehen sein, um Fehlübertragungen zu vermeiden. Die Länge des Zeitintervalls ∆T 1 entspricht dann jeweils einem vorbestimmten, absoluten Wert für die Leistungsaufnahme. Im Falle von Lampen, etwa von Straßenlampen, als Verbraucher kann mittels der Größe der Leistungsaufnahme die Helligkeit der Lampe gesteuert werden. Diese vergleichsweise einfachen Form der Codierung ist vergleichsweise einfach zu realisieren, aber recht störanfällig; zudem ist eine Plausibilitätsprüfung nicht möglich. The time interval .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ∆T 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ∆T 3 verwendet. Zur Signalübertragung sind demnach jeweils zwei aufeinanderfolgende kurzzeitige Absenkungen der Spannung erforderlich. Zudem kann das Zeitintervall zwischen beiden Absenkungen ∆T 2 zur Signalübertragung verwendet werden. Das zusätzliche Zeitintervall ∆T 2 entspricht demnach dem Anliegen der Spannung. Diese Form der Codierung des Steuerbefehls ist weniger störanfällig als die zuvor genannte Form der Codierung. Eine Plausibilitätsprüfung ist ebenfalls nicht möglich. In a further preferred embodiment, both the time interval of a
In einer nochmals weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ∆T 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ∆T 3 sowie das Zeitintervall einer dritten, auf die zweite Absenkung folgenden Absenkung ∆T 5, verwendet. Zudem kann neben dem Zeitintervall ∆T 2 ein Zeitintervall ∆T 4 zur Signalübertragung verwendet werden, welches dem Zeitintervall zwischen der zweiten und der dritten Absenkung entspricht. Bei dieser Übertragung kann das Signal redundant übertragen werden, so dass eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. Diese Form der Codierung ist daher wenig störanfällig. In yet another particularly preferred embodiment, both the time interval of a first decrease .DELTA.T.sub.1 and the time interval of a second decrease .DELTA.T.sub.3 following the first decrease and the time interval of a third decrease .DELTA.T following the second decrease are used for signal transmission 5, used. In addition, in addition to the time interval .DELTA.T 2 a time interval .
Bei den zuvor genannten Ausführungsformen wird die Information zur Steuerung der Leistungsaufnahme durch die Auswertung der entsprechenden Zeitintervalle übertragen, wobei die Länge der Zeitintervalle einer zuvor hinterlegten Größe für die Leistungsaufnahme, welche im allgemeinen im einem Übertragungsprotokoll hinterlegt ist, entspricht. Hierüber kann beispielsweise die aktuelle Helligkeit von Lampen im Außenbereich gesteuert werden. In the aforementioned embodiments, the information for controlling the power consumption is transmitted by the evaluation of the corresponding time intervals, wherein the length of the time intervals of a previously stored size for the power consumption, which is generally stored in a transmission protocol corresponds. This can be used, for example, to control the current brightness of outdoor lamps.
Es ist in einer Weiterentwicklung der Erfindung auch möglich, die Dauer der Zeitintervalle binär zu codieren, so dass die Länge einer Absenkung einem binären Wert (0 oder 1) entspricht. Um auf diese Weise eine Information über die Leistungsaufnahme zu übertragen, ist allerdings eine höhere Anzahl von kurzzeitigen Absenkungen der Spannung erforderlich. Sofern die Spannung die Versorgungsspannung ist, ist dies im allgemeinen aber eher als ungünstig einzuschätzen, da ein vermehrtes Absenken der Versorgungsspannung zu einem erhöhten Verschleiß der Leistungsschalteinheit führen kann. It is also possible in a further development of the invention to code the duration of the time intervals in a binary manner, so that the length of a reduction corresponds to a binary value (0 or 1). In order to transmit information about the power consumption in this way, however, a higher number of short-term voltage drops is required. In general, however, if the voltage is the supply voltage, this is rather unfavorable, since an increased lowering of the supply voltage can lead to increased wear of the power switching unit.
Es können auch Übertragungsprotokolle mit mehr als drei kurzzeitigen Absenkungen vorgesehen sein, beispielsweise um weitere Informationen zu übertragen. It may also be provided transmission protocols with more than three short-term subsidence, for example, to transmit more information.
Die Steuereinheit zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher umfasst zumindest einen Dateneingang und einen Datenausgang. Sie ist dazu ausgebildet, die Steuerbefehle zu generieren. Über den Dateneingang kann eine Verbindung zu einer zentralen Steuerelektronik hergestellt werden. Die Steuereinheit kann weitere Eingänge, etwa eine Ethernet-Schnittstelle zur Datenfernübertragung, aufweisen. Sie kann auch eine interne Uhr sowie einen Anschluss für ein DCF-/UTC-Modul zur Synchronisierung dieser Uhr umfassen. Die Steuereinheit kann aufgrund ihrer Parametrisierung, ihrer Dateneigänge sowie ggf. aufgrund ihrer Uhr die Steuerbefehle erzeugen, welche über die Leistungsschalteinheit zu den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern übertragen werden können. Die Steuereinheit kann sowohl autark in einem Versorgungsnetz eingesetzt werden, etwa zur Steuerung der Beleuchtungsintensität von Lampen an einem Parkplatz oder auf einem Industriegelände, aber auch integriert zur Steuerung von (komplexen) Beleuchtungsanlagen, etwa Versorgungssträngen von Straßenlampen. Ein derartiges Beleuchtungsnetz kann kaskadiert oder auch nicht kaskadiert ausgebildet sein. The control unit for controlling the power consumption of the consumers comprises at least one data input and one data output. It is designed to generate the control commands. Via the data input, a connection to a central control electronics can be established. The control unit may have further inputs, such as an Ethernet interface for remote data transmission. It can also include an internal clock and a connector for a DCF / UTC module to synchronize this clock. The control unit can generate the control commands, which can be transmitted via the power switching unit to the consumers connected to the supply line due to their parameterization, their data entry and possibly due to their clock. The control unit can be used both autonomously in a supply network, such as for controlling the illumination intensity of lamps in a parking lot or on an industrial site, but also integrated for the control of (complex) lighting systems, such as supply lines of street lamps. Such a lighting network can be cascaded or not cascaded.
Es kann ein Vorschaltgerät für jeden an dem Versorgungsstrang betriebenen Verbraucher vorgesehen sein, welches neben den üblichen Bauelementen für ein konventionelles Vorschaltgerät zusätzlich ein elektronisches Bauelement für die Auswertung der erfindungsgemäßen Steuerbefehle umfasst, um die Signale entsprechend auswerten zu können. Für die Auswertung der übertragenen Steuerbefehle wird die Spannung und deren Absenkung bzw. Rückführung auf den ursprünglichen Wert gemessen. Mittels des elektronischen Bauelements kann die übermittelte, gewünschte Leistungsaufnahme ermittelt und an das (konventionelle) Vorschaltgerät weitergegeben werden. There may be provided a ballast for each powered on the supply line consumers, which in addition to the usual components for a conventional ballast additionally comprises an electronic component for the evaluation of the control commands according to the invention to evaluate the signals accordingly. For the evaluation of the transmitted control commands, the voltage and its reduction or return to the original value is measured. By means of the electronic component, the transmitted, desired power consumption can be determined and passed on to the (conventional) ballast.
Zusätzlich kann ein Überbrückungskondensator vorgesehen sein, welcher als Energiespeicher dienen kann für diejenigen Zeiten, in denen die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Ein Flackern während der Signalübertragung kann auf diese Weise wirkungsvoll vermieden werden. In addition, a bridging capacitor can be provided, which can serve as an energy store for those times in which the supply voltage is lowered. Flickering during signal transmission can be effectively avoided in this way.
Ebenfalls kann eine Einschaltstrombegrenzung vorgesehen sein, um eine Überlast zu vermeiden und einen vorzeitigen Verschleiß der Leistungsschalteinheit, insbesondere eine vorzeitige Abnutzung der Kontakte eines Leistungsschützes, zu minimieren, welche durch die erhöhte Schalthäufigkeit bei der Signalübermittlung entstehen kann. Also, an inrush current limit can be provided to avoid overload and to minimize premature wear of the power switching unit, in particular premature wear of the contacts of a power contactor, which can be caused by the increased switching frequency in the signal transmission.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren für Versorgungsstränge mit mehr als drei Leitungen (L, N, PE) verwendet. Besonders günstig kann hier für die Signalübertragung die zusätzliche vierte Leitung verwendet werden. In a development of the invention, the method according to the invention is used for supply lines with more than three lines (L, N, PE). Particularly favorable can be used here for the signal transmission, the additional fourth line.
Im Fall von Lampen als elektrische Verbraucher kann der Versorgungsstrang mit weiteren Versorgungssträngen zu einem Beleuchtungsnetz zusammengefügt werden. In the case of lamps as electrical consumers, the supply line can be combined with other supply lines to form a lighting network.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich. Dies können etwa Lampen für Straßen bzw. Straßenzüge, Parkplätze, Sportflächen oder Industriegelände sein. The inventive method is particularly well suited for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area. These can be lamps for streets or streets, parking lots, sports fields or industrial sites.
Die Erfindung betrifft ferner eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, welche ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben zu werden, und wobei die Schaltungsanordnung zumindest einen gemeinsamen Versorgungsstrang, eine mit dem Versorgungsstrang verbundene Einspeisung, um eine Versorgungsspannung zum Betreiben der an den Versorgungsstrang angeschlossene Verbraucher bereitzustellen, sowie zumindest eine Leistungsschalteinheit zum Schalten der Einspeisung umfasst. The invention further relates to a circuit arrangement for controlling the power consumption of external electrical consumers, which are designed to be operated on a common supply line, and wherein the circuit arrangement at least one common supply line, connected to the supply line feed to a supply voltage for operating to provide the connected to the supply line consumer, and at least one power switching unit for switching the feed includes.
Ferner umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher, wobei die Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher mittels eines Verfahrens wie vorstehend genannt erfolgt. Furthermore, the circuit arrangement comprises a control unit for generating control commands for controlling the power consumption of the consumers, wherein the control of the power consumption the consumer takes place by means of a method as mentioned above.
Mittels dieser Schaltungsanordnung kann beispielsweise die Helligkeit von Beleuchtungseinrichtungen, bevorzugt die Helligkeit von Straßenlampen und besonders bevorzugt die Helligkeit von Straßenlampen, welche Leuchtdioden als Leuchtmittel umfassen, gesteuert werden. By means of this circuit arrangement, for example, the brightness of lighting devices, preferably the brightness of street lamps and particularly preferably the brightness of street lamps, which comprise light-emitting diodes as lighting means, are controlled.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann in vorhandene Anlagen zur Steuerung der Straßenbeleuchtung eingebaut werden. Sie kann auch in Kombination mit Dämmerungsschaltern und/oder mit Zeitschaltuhren betrieben werden. The circuit arrangement according to the invention can be installed in existing systems for controlling the street lighting. It can also be operated in combination with twilight switches and / or with time switches.
Eine aktuelle und zeitnahe Steuerung der Helligkeit der Lampen bzw. eine Absenkung der Intensität der Beleuchtung kann dabei besonders einfach in Abhängigkeit von Faktoren wie dem Verkehrsaufkommen, der aktuellen Wettersituation, dem Dämmerungszustand oder auch der Lampenalterung, erfolgen. An up-to-date and timely control of the brightness of the lamps or a reduction in the intensity of the illumination can be carried out particularly easily depending on factors such as the traffic volume, the current weather situation, the twilight state or the lamp aging.
Weitere Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele in den Figuren. Further embodiments and details of the invention will become apparent from the following description of the illustrated embodiments in the figures.
Die Zeichnungen zeigen: The drawings show:
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Detailed description of preferred embodiments
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. In the following detailed description of preferred embodiments, for the sake of clarity, like reference numerals designate substantially similar parts in or on these embodiments.
Die in den Figuren gezeigten Schaltungsanordnungen sind lediglich beispielhafter Natur und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. The circuit arrangements shown in the figures are merely exemplary in nature and do not claim to be exhaustive.
In
Zusätzlich ist jeweils eine Leistungsschalteinheit
Eine zentrale Steuereinheit
Der Aufbau eines Beleuchtungsnetzes gleich oder ähnlich dem abgebildeten ist günstig für größere Beleuchtungseinrichtungen, welche beispielsweise eine Vielzahl von Straßenzügen umfassen kann. Hier ist es üblich, mit einer Steuereinheit
Neben hohen Amortisationskosten durch den Umbau der vorhandenen Infrastruktur sind derartige Anordnungen sehr komplex und daher störanfällig. Zudem fallen hohe Unterhaltskosten an, da beispielsweise Übertragungskosten für die Funkverbindung anfallen. In addition to high amortization costs due to the conversion of the existing infrastructure, such arrangements are very complex and therefore prone to failure. In addition, high maintenance costs are incurred because, for example, transmission costs for the radio connection are incurred.
Dementgegen sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher vor, wobei die Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme des Verbrauchers durch eine oder mehrere kurzzeitige Absenkungen einer an den Verbrauchern anliegenden Spannung übertragen wird. Dabei können Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung und/oder Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Absenkungen zur Informationsübertragung verwendet werden. In contrast, the inventive method for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area, a control unit for generating control commands for controlling the power consumption of the consumer, wherein the information about the default value of the power consumption of the consumer by one or more momentary decreases in a voltage applied to the load voltage is transmitted. In this case, time intervals with a lowered supply voltage and / or time intervals between two successive decreases for information transmission can be used.
Die Schaltungsanordnung
Die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Die Schaltungsanordnung
Zusätzlich kann ein Überbrückungskondensator vorgesehen sein, welcher als Energiespeicher dienen kann für diejenigen Zeiten, in denen die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Ein Flackern während der Signalübertragung kann auf diese Weise wirkungsvoll vermieden werden. In addition, a bridging capacitor can be provided, which can serve as an energy store for those times in which the supply voltage is lowered. Flickering during signal transmission can be effectively avoided in this way.
Ebenfalls kann eine Einschaltstrombegrenzung vorgesehen sein, um eine Überlast zu vermeiden und einen vorzeitigen Verschleiß der Leistungsschalteinheit, insbesondere eine vorzeitige Abnutzung der Kontakte eines Leistungsschützes, zu verhindern, welche durch die erhöhte Schalthäufigkeit bei der Signalübertragung entstehen kann. Also, an inrush current limit may be provided to prevent overload and prevent premature wear of the power switching unit, in particular premature wear of the contacts of a power contactor, which may arise due to the increased switching frequency during signal transmission.
In einer ersten Ausführungsform betrifft die Absenkung der Spannung die Absenkung der Versorgungsspannung der Verbraucher, welche von dem Versorgungsstrang bereit gestellt wird. In a first embodiment, the lowering of the voltage relates to the lowering of the supply voltage of the consumer, which is provided by the supply line.
Unter Absenkung der Versorgungsspannung ist eine kurzzeitige betragsmäßige Reduzierung der Versorgungsspannung zu verstehen. Dies kann auch eine kurzzeitige vollständig Abschaltung der Versorgungsspannung sein. Für die Signalübertragung können sowohl die Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung als auch die Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Absenkungen verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel liegt in dem Versorgungsstrang eine Wechselspannung mit +/–300 V an. Lowering the supply voltage is understood to mean a short-term reduction in the supply voltage. This can also be a short-term complete shutdown of the supply voltage. For the signal transmission both the time intervals with lowered supply voltage and the time intervals between two successive decreases can be used. In the present example, an alternating voltage of +/- 300 V is applied in the supply line.
Durch Absenkung der Spannung kann auf unterschiedliche Art und Weise eine Information über die Leistungsaufnahme des Verbrauchers übermittelt werden. Im Sinne der Erfindung sind verschiedene Codierungen der Information für die Signalübertragung möglich, die konkrete Art der Codierung kann in einem Übertragungsprotokoll hinterlegt sein. By lowering the voltage can be transmitted in different ways information about the power consumption of the consumer. For the purposes of the invention, various codings of the information for the signal transmission are possible, the specific type of coding can be stored in a transmission protocol.
Die Information über eine Leistungsaufnahme des Verbrauchers wird von der Steuereinheit
Die Änderung der Leistungsaufnahme kann im Sinne der Erfindung vorteilhaft in Stufen erfolgen, wobei bereits eine zehnstufige direkt proportionale Unterteilung der Leistungsaufnahme ausreichen kann, um eine recht feinstufige Steuerung der Helligkeit zu erreichen. Für eine noch feinstufigere Unterteilung können auch mehr als zehn Stufen gewählt werden; auch eine Unterteilung mit weniger Stufen ist möglich. The change in power consumption can advantageously be carried out in stages within the meaning of the invention, whereby even a ten-stage directly proportional subdivision of the power consumption can be sufficient to achieve a rather fine-level control of the brightness. For a more finely graduated subdivision, more than ten levels can be chosen; also a subdivision with fewer steps is possible.
Dabei wird typischerweise von einem Minimalwert der Leistungsaufnahme ausgegangen, der im allgemeinen dem Zustand entspricht, in dem keine Versorgungsspannung anliegt. Der Maximalwert entspricht der maximalen Leistungsaufnahme. Bei einer derartigen zehnstufigen Unterteilung kann etwa die Helligkeit einer Straßenlampe, bereits recht feinstufig gesteuert werden. This is typically based on a minimum value of the power consumption, which generally corresponds to the state in which no supply voltage is applied. The maximum value corresponds to the maximum power consumption. With such a ten-step subdivision, for example, the brightness of a street lamp can already be controlled in a fairly fine-grained manner.
Anhand eines Beispiels für eine bevorzugte Ausführungsform soll die Steuerung der Helligkeit einer Lampe mittels des gegenständlichen Verfahrens erläutert werden. By means of an example of a preferred embodiment, the control of the brightness of a lamp will be explained by means of the present method.
Die konkrete Leistungsaufnahme wird dabei jeweils in Schritten gemäß der vorher gewählten Unterteilung bestimmt, wobei bei 0% Leistungsaufnahme die Versorgungsspannung ausgeschaltet wird. Bei einer zehnstufigen Unterteilung kann daher von einer Leistungsaufnahme in Höhe von 10% des Maximalwertes als Grundwert ausgegangen werden. Sodann entspricht ein Inkrement jeweils einer Erhöhung entsprechend der gewählten Unterteilung. Im Fall einer zehnstufigen Unterteilung daher eine Veränderung der Leistungsaufnahme um 10%. Ein Inkrement kann dabei codiert sein über ein Zeitintervall, in dem die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Im vorliegenden Beispiel entspricht ein Inkrement einem Zeitintervall, welches mit ∆T 1 bezeichnet ist, von 25ms. Um Fehler in der Signalübertragung zu vermeiden, kann vorteilhaft ferner ein Offset vorgesehen sein. Dieser ist im Beispiel mit 40ms. The concrete power consumption is determined in each case in steps according to the previously selected subdivision, wherein at 0% power consumption, the supply voltage is turned off. In a ten-step subdivision can therefore of a power consumption amounting to 10% of the maximum value can be assumed as the basic value. Then an increment corresponds to an increase corresponding to the selected subdivision. In the case of a ten-step subdivision, therefore, a change in power consumption by 10%. An increment can be coded over a time interval in which the supply voltage is lowered. In the present example, an increment corresponds to a time interval, designated
Wenn nun zum Zeitpunkt T0 die Versorgungsspannung abgesenkt wird, im Beispiel auf 0 V, und zum Zeitpunkt T1 wieder auf den früheren Wert zurückgeführt wird, so ergibt sich ein Zeitintervall ∆T 1, in dem die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Die Länge dieses Zeitintervalls ∆T 1 kann besonders einfach dazu bestimmt werden, eine Information über die Größe der Leistungsaufnahme des Verbrauchers zu übermitteln. If now at the time T0, the supply voltage is lowered, in the example to 0 V, and at time T1 is returned to the previous value, the result is a time interval .
Bei einem ∆T 1 von 40ms, welches im Beispiel dem Zeitintervall für den Offset entspricht, ergibt sich beispielsweise die Information einer Leistungsaufnahme von 10%, welche im angenommenen Beispiel der Grundeinstellung entspricht. Bei einem ∆T 1 von 140 ms ergibt sich die Information einer Leistungsaufnahme von 50% (40ms Offset + 4·25ms = 10% + 4·10% = 50% Leistungsaufnahme); ähnlich ergibt sich für ∆T 1 = 265ms eine Leistungsaufnahme von 100%. In diesem Fall leuchtet eine Lampe als Verbraucher mit der größtmöglichen Helligkeit. Die Information über die ab dem Moment der Signalübertragung einzustellenden Helligkeit der Lampe kann auf diese Weise über die Länge der Absenkung der Versorgungsspannung direkt an sämtliche, an den Versorgungsstrang angeschlossenen Lampen übertragen werden. At a
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ∆T 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ∆T 3 verwendet. Zur Signalübertragung sind demnach jeweils zwei aufeinanderfolgende kurzzeitige Absenkungen der Spannung erforderlich. Zudem kann das Zeitintervall zwischen beiden Absenkungen ∆T 2 mit ∆T 2 = T2 – T1 zur Signalübertragung verwendet werden. Das zusätzliche Zeitintervall ∆T 2 entspricht demnach dem Anliegen der Spannung. In a further preferred embodiment, both the time interval of a
Diese Form der Codierung des Steuerbefehls ist weniger störanfällig als bei zuvor genannte Ausführungsform. Eine Plausibilitätsprüfung ist nicht möglich. Im Beispiel entspricht der Zeitpunkt T1 demjenigen Zeitpunkt, zu dem die Absenkung der Spannung wieder rückgängig gemacht wird und die Versorgungsspannung auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeführt wird. Zum Zeitpunkt T2 erfolgt eine weitere Absenkung der Versorgungsspannung, welche bis zum Zeitpunkt T3 aufrecht erhalten wird. This form of coding the control command is less susceptible to interference than in the aforementioned embodiment. A plausibility check is not possible. In the example, the time T1 corresponds to the time at which the lowering of the voltage is reversed and the supply voltage is returned to its original value. At time T2 there is a further reduction in the supply voltage, which is maintained until time T3.
Zur Signalübertragung stehen damit die Zeitintervalle ∆T 1, ∆T 2 und ∆T 3 zur Verfügung. Besonders vorteilhaft kann das Zeitintervall ∆T 2 direkt proportional zu der Leistungsaufnahme codiert sein. Im Beispiel soll eine Leistungsaufnahme von 10% mit einem Zeitintervall von 50ms Länge codiert sein; zudem soll ein Offset von 100ms vorgesehen sein. Eine Länge des Zeitintervalls ∆T 2 von ∆T 2 = 100ms entspricht demnach einer Leistungsaufnahme von 10%. Bei einem Wert von ∆T 2 = 300ms ergibt sich eine Leistungsaufnahme von 50% und bei ∆T 2 = 550ms entspricht dieser Wert der maximalen Leistungsaufnahme, also 100%. Bei dieser Ausführungsform, umfassend zwei Absenkungen der Versorgungsspannung, ist diese Form der Signalübertragung im allgemeinen weniger störanfällig als bei der zuvor genannten Ausführungsform. For signal transmission, the
Um zusätzlich noch die Möglichkeit einer Plausibilitätsprüfung in die Signalübertragung zu integrieren, werden in einer nochmals weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ∆T 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ∆T 3 sowie das Zeitintervall einer dritten, auf die zweite Absenkung folgenden Absenkung ∆T 5, verwendet. Zudem kann neben dem Zeitintervall ∆T 2 ein Zeitintervall ∆T 4 mit ∆T 4 = T4 – T3 zur Signalübertragung verwendet werden, welches dem Zeitintervall zwischen der zweiten und der dritten Absenkung entspricht. Bei dieser Übertragung kann das Signal redundant übertragen werden, so dass eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. Diese Form der Codierung ist daher wenig störanfällig und entsprechend robust und wartungsarm. In order to additionally integrate the possibility of a plausibility check into the signal transmission, in a further, particularly preferred embodiment for signal transmission both the time interval of a
Im vorliegenden Beispiel ist das Zeitintervall ∆T 2 direkt proportional zur Größe der Leistungsaufnahme codiert, wohingegen das Zeitintervall ∆T 4 umgekehrt proportional zur Leistungsaufnahme codiert ist, um eine Plausibilitätsprüfung aufgrund der redundanten Information zu ermöglichen. Eine Leistungsaufnahme von 10% soll im Beispiel wiederum einem Zeitintervall von 50ms entsprechen, zudem soll ein Offset von 100ms für die Zeitintervalle ∆T 2 und ∆T 4 vorgesehen sein. In the present example, the
Bei einer derartigen Codierung kann eine Leistungsaufnahme von 10% wie folgt übertragen werden: ∆T 2 = 100ms, ∆T 4 = 550ms. Eine Leistungsaufnahme von 50% kann wie folgt übertragen werden: ∆T 2 = 300ms, ∆T 4 = 300ms sowie eine maximale Leistungsaufnahme kann wie folgt übertragen werden: ∆T 2 = 550ms, ∆T 4 = 100ms. Bei einer derartigen Übertragung mit drei Absenkungen der Spannung kann eine sehr sichere Übertragung der Information gewährleistet werden, da eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. With such coding, a power consumption of 10% can be transmitted as follows:
In
Die Steuereinheit
In
Das LED-Vorschaltgerät
Zusätzlich kann vorteilhaft ein Überbrückungskondensator
Ebenfalls kann ein elektronisches Bauelement für eine Einschaltstrombegrenzung
Über die Anschlüsse
Eine Weiterbildung der Erfindung anhand der Schaltungsanordnung für ein beispielhaftes Beleuchtungsnetz für eine Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt schematisch
Eine Steuerelektronik
Die Signalübertragung erfolgt gemäß der Weiterbildung der Erfindung über die vierte Leitung
Es kann ein konventionelles LED-Vorschaltgerät mit einem Dimm-Eingang (0..10 Volt oder PWM) verwendet werden. Für die Auswertung der Signale wird nur ein kleines Zusatzgerät benötigt. A conventional LED ballast with a dimming input (0..10 volts or PWM) can be used. For the evaluation of the signals only a small additional device is needed.
Schließlich zeigt
Es sei noch ergänzend darauf hingewiesen, dass der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung von dreiphasigen Drehstromnetzen, wie sie häufig bei Straßenbeleuchtungen verwendet werden, verzichtet wurde. In den Ausführungsbeispielen ist daher häufig nur eine Leistung aufgeführt. Auch das Schütz bzw. die Leistungsschalteinheit ist in den Figuren lediglich zum besseren Verständnis einphasig anstatt dreiphasig dargestellt. It should be noted in addition that the sake of clarity on the presentation of three-phase three-phase networks, as they are often used in street lighting, has been omitted. In the embodiments, therefore, often only one performance is listed. Also, the contactor or the power switching unit is shown in the figures only for a better understanding of single-phase instead of three-phase.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sind besonders geeignet, um die Leistungsaufnahme von Verbrauchern, welche durch einen gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben werden, zu steuern. The inventive method and a circuit arrangement according to the invention are particularly suitable for controlling the power consumption of consumers, which are operated by a common supply line.
Hierbei erfolgt die Informationsübertragung an die an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbraucher über die Leistungsschalteinheit des Versorgungsstrangs und nicht, wie beispielsweise bei einer Steuerung nach dem Powerline-Verfahren, über ein bei der Einspeisung auf die Versorgungsspannung aufmoduliertes Signal. In this case, the information is transmitted to the consumers connected to the supply line via the power switching unit of the supply line and not, as for example in a controller according to the powerline method, via a aufmoduliert in the supply to the supply voltage signal.
Aufgrund der Robustheit und Einfachheit sind insbesondere Verwendungen im Freien vorteilhaft, etwa bei dem Betrieb von Beleuchtungseinrichtungen für Straßen, Plätze oder Industrieanlagen. Hierbei können mehrere Lampen an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben und in ihrer Leistungsaufnahme gesteuert werden. Besonders günstig kann das Verfahren auch eingesetzt werden, wenn die Lampen LED-Lampen sind. Mittels des vorgestellten Verfahrens können daher LED-Lampen im Außenbereich gedimmt werden. Das Verfahren kann zudem auch bei sehr langen Versorgungssträngen verwendet werden. Die einmaligen Investitionskosten sowie die Kosten für den Unterhalt sind vergleichsweise gering. Auch ein Mischbetrieb mit vorhandenen Lampen ist möglich. Due to the robustness and simplicity of use in particular outdoor uses are advantageous, such as in the operation of lighting devices for streets, squares or industrial plants. Here, several lamps can be operated on a common supply line and controlled in their power consumption. The method can also be used particularly advantageously when the lamps are LED lamps. By means of the presented method, therefore, LED lamps can be dimmed outdoors. The method can also be used for very long supply lines. The one-off investment costs and the costs for maintenance are comparatively low. A mixed operation with existing lamps is possible.
Es kann sehr einfach eine Lichtabsenkung je nach Wetterlage, Dämmerungszeiten und/oder Verkehrssituation für Lampen in einem Beleuchtungsnetz realisiert werden. It can be easily realized a light reduction depending on the weather, twilight and / or traffic situation for lamps in a lighting network.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009058310 A1 [0007] DE 102009058310 A1 [0007]
- DE 102007061160 A1 [0008] DE 102007061160 A1 [0008]
- DE 102008034989 B4 [0012] DE 102008034989 B4 [0012]
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