DE102014225828A1 - Operating device with detection means for the detection of phase cuts and / or sections in the supply voltage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und ein entsprechendes Verfahren. Das Betriebsgerät (6) weist einen ersten Eingangsanschluss L und einen zweiten Eingangsanschluss N auf, mittels derer das Betriebsgerät (6) an eine Versorgungsspannungsquelle anschließbar ist. Ferner weist es Erfassungsmittel (13), zur getrennten Erfassung einer ersten Spannung, die einer positiven Spannungskomponente der Versorgungsspannung „mains” entspricht, und einer zweiten Spannung, die einer negativen Spannungskomponente der Versorgungsspannung „mains” entspricht, auf sowie eine Auswerteeinheit (14) zum Auswerten der erfassten Spannungen. Als Erfassungsmittel (13) sind zwischen dem ersten Eingangsanschluss L und einem Massepotential des Betriebsgeräts (6) ein erster Spannungsteiler (22) zum Erzeugen eines ersten Messsignals mains1 und zwischen dem zweiten Eingangsanschluss N und dem Massepotential ein zweiter Spannungsteiler (23) zum Erzeugen eines zweiten Messsignals mains2 angeordnet. Die Erfassugsmittel (13) zum Zuführen der beiden Messsignale mains1, mains2 sind mit der Auswerteeinheit (14) verbunden sind.The invention relates to a control gear for lighting and a corresponding method. The operating device (6) has a first input terminal L and a second input terminal N, by means of which the operating device (6) can be connected to a supply voltage source. Furthermore, it has detecting means (13) for separately detecting a first voltage corresponding to a positive voltage component of the mains supply voltage, and a second voltage corresponding to a negative voltage component of the mains supply voltage, and an evaluation unit (14) for Evaluation of the detected voltages. As a detection means (13) between the first input terminal L and a ground potential of the operating device (6), a first voltage divider (22) for generating a first measurement mains mains1 and between the second input terminal N and the ground potential, a second voltage divider (23) for generating a second Measuring signal mains2 arranged. The detection means (13) for supplying the two measuring signals mains1, mains2 are connected to the evaluation unit (14).
Description
Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät für den Betrieb von Leuchtmitteln, insbesondere LED-Lampen, sowie ein Verfahren zum Steuern eines Leuchtmittels mit Hilfe des Betriebsgeräts.The invention relates to an operating device for the operation of light sources, in particular LED lamps, and a method for controlling a light source by means of the operating device.
Um moderne Leuchtmittel an einem Hausstromnetz betreiben zu können ist oftmals ein sogenanntes Betriebsgerät erforderlich. Das Betriebsgerät wandelt die Versorgungsspannung in eine auf das jeweilige Leuchtmittel, beispielsweise und insbesondere eine LED bzw. eine Mehrzahl von LEDs, angepasste Spannungs- und Stromversorgung um. Diese Anpassung kann auch variabel erfolgen, d. h. es können Einstellungen vorgenommen werden, mit deren Hilfe das Leuchtmittel beispielsweise gedimmt werden kann oder hinsichtlich des emittierten Farbspektrums angepasst werden kann. In der Regel werden separate Steuerungseinrichtungen verwendet, um mit dem Betriebsgerät zusammenzuwirken. Das Betriebsgerät hat hierzu Steueranschlüsse, über die die Befehlssignale empfangen werden. Problematisch wird es, wenn solche, ein Betriebsgerät erfordernde Leuchtmittel, im Austausche gegen herkömmliche Leuchtmittel, beispielsweise Glühbirnen, eingesetzt werden. Üblicherweise ist gebäudeseitig keine Steuerleitung vorgesehen und eine Nachrüstung entsprechend teuer.In order to operate modern bulbs on a house power network is often a so-called operating device required. The operating device converts the supply voltage into a voltage and current supply adapted to the respective luminous means, for example and in particular an LED or a plurality of LEDs. This adaptation can also be variable, d. H. Adjustments can be made with the aid of which the illuminant can be dimmed, for example, or adapted with regard to the emitted color spectrum. In general, separate control devices are used to interact with the operating device. The operating device has to control terminals over which the command signals are received. It is problematic if such, an operating device requiring bulbs are used in exchange for conventional bulbs, such as light bulbs. Usually, no control line is provided on the building side and retrofitting is correspondingly expensive.
Um den Austausch von veralteten Leuchtmitteln gegen moderne Leuchtmittel zu vereinfachen, wurden in der Vergangenheit Leuchtmittel entwickelt, bei denen das Betriebsgerät in einem Schraubsockel untergebracht ist. Damit werden das Leuchtmittel und das Betriebsgerät gemeinsam in eine glühlampenähnliche Lampe integriert. Um nun das Betriebsgerät mit Informationen versorgen zu können, die zum Bespiel Nutzerbefehlen entsprechen, steht in einem solchen Fall selbstverständlich eine separate Steuerleitung nicht zur Verfügung. Es wurden daher in der Vergangenheit bereits Möglichkeiten geschaffen, über Leitungen, mit denen eine Spannungs- und Stromversorgung erfolgt, auch Informationen zu dem Betriebsgerät zu übertragen. Ein solches System ist beispielsweise aus der
Gemäß der
Problematisch an der beschrieben Schaltung ist es, dass das Detektieren von Phasenabschnitten bzw. Phasenanschnitten nicht immer zuverlässig durchgeführt werden kann. Störungen, wie sie beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten insbesondere im Bereich des Nulldurchgangs der pulsierenden Versorgungsspannung auftreten, erschweren das sichere Detektieren eines Phasenschnitts.The problem with the circuit described is that the detection of phase sections or phase sections can not always be performed reliably. Disturbances, as they occur, for example, by parasitic capacitances, in particular in the region of the zero crossing of the pulsating supply voltage, make it difficult to reliably detect a phase cut.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsgerät für Leuchtmittel sowie ein Verfahren zur sicheren Ermittlung von einer Versorgungsspannung aufgeprägten Informationen zu schaffen. Der einheitlichen Darstellung halber wird nachfolgend davon ausgegangen, dass eine solche Information als Phasenanschnitt bzw. Phasenabschnitt der Versorgungsspannung aufgeprägt ist. Das erfindungsgemäße Betriebsgerät und das Verfahren können jedoch ohne weiteres auch zum Beispiel den Übergang von einer pulsierenden Versorgungsspannung zu einer Gleichspannung erkennen. Ein solcher kann auftreten, wenn aufgrund eines Stromausfalls ein Umschalten auf eine Notstromversorgung erfolgt, die in der Regel aus einem Akkumulator oder einer Batterie betrieben wird und damit eine Gleichspannung in das Versorgungsnetz einspeist. Auch ein gezieltes Schalten von Polaritäten in der pulsierenden Spannungsversorgung kann erkannt werden.It is therefore an object of the invention to provide a control device for lighting means and a method for the reliable determination of a supply voltage impressed information. For the sake of uniform representation, it is assumed below that such information is impressed as a phase angle or phase section of the supply voltage. However, the operating device according to the invention and the method can readily recognize, for example, the transition from a pulsating supply voltage to a DC voltage. Such a situation can occur if switching to an emergency power supply takes place due to a power failure, which is usually operated from an accumulator or a battery and thus feeds a DC voltage into the supply network. Targeted switching of polarities in the pulsating power supply can also be detected.
Das erfindungsgemäße Betriebsgerät weist einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss auf. Mittels dieser Anschlüsse ist das Betriebsgerät mit einer pulsierenden Versorgungsspannungsquelle verbindbar, um dem Betriebsgerät elektrische Leistung zuzuführen, mit der ein an das Betriebsgerät angeschlossenes Leuchtmittel versorgt werden kann. Das Betriebsgerät weist weiterhin Erfassungsmittel auf, die eine getrennte Erfassung von einer ersten Spannung, die einer positiven Halbwelle, und einer zweiten Spannung, die einer negativen Halbwelle der Versorgungsspannung entspricht, ermöglichen. Die auf Basis der ersten Spannung und der zweiten Spannung von den Erfassungsmitteln erzeugten Messsignale werden zur weiteren Bestimmung der Information verwendet. Hierzu ist eine Auswerteeinheit zum Auswerten dieser Messsignale vorgesehen.The operating device according to the invention has a first input terminal and a second input terminal. By means of these connections, the operating device can be connected to a pulsating supply voltage source in order to supply electrical power to the operating device with which a lighting device connected to the operating device can be supplied. The operating device further comprises detection means, which enable separate detection of a first voltage, which corresponds to a positive half-wave, and a second voltage, which corresponds to a negative half-wave of the supply voltage. The measurement signals generated by the detection means based on the first voltage and the second voltage are used for further determination of the information. This is an evaluation provided for evaluating these measurement signals.
Erfindungsgemäß sind nun zwischen dem ersten Eingangsanschluss und einem Massepotential des Betriebsgeräts als Erfassungsmittel ein erster Spannungsteiler und zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem Massepotential ein zweiter Spannungsteiler angeordnet. Mit Hilfe des ersten Spannungsteilers wird ein erstes Messsignal für die erste Spannung erzeugt und mit Hilfe des zweiten Spannungsteilers wird ein zweites Messsignal für die zweite Spannung erzeugt. Die Messsignale sind die an den jeweiligen Mittenpunkten der Spannungsteiler abgegriffenen Spannungen. Diese werden der Auswerteeinheit zugeführt.According to the invention, a first voltage divider is arranged between the first input terminal and a ground potential of the operating device as detection means, and a second voltage divider is arranged between the second input terminal and the ground potential. With the aid of the first voltage divider, a first measurement signal for the first voltage is generated, and with the aid of the second voltage divider, a second measurement signal for the second voltage is generated. The measuring signals are the voltages picked up at the respective center points of the voltage dividers. These are fed to the evaluation unit.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist bei der beschriebenen Vorgehensweise der Vorteil, dass zwei unabhängige Signale vorliegen, wobei jedes Signal einer Halbwelle der Versorgungsspannung zugeordnet ist. Die Differenz dieser beiden Signale ermöglicht es ein genaues Abbild der ursprünglichen Versorgungsspannung zu erhalten. Im Gegensatz zum Stand der Technik wirken sich daher parasitäre Kapazitäten nicht negativ aus. Insbesondere bei Verwendung von Phasenanschnitten oder Phasenabschnitten zur Übertragung von Informationen zu dem Betriebsgerät wird damit die Robustheit der Detektion erheblich verbessert.In contrast to the prior art, the advantage in the described procedure is that there are two independent signals, each signal being associated with one half-wave of the supply voltage. The difference between these two signals makes it possible to obtain an accurate image of the original supply voltage. In contrast to the prior art, parasitic capacitances therefore do not have a negative effect. In particular, when using phase slices or phase sections for transmitting information to the operating device so that the robustness of the detection is significantly improved.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Betriebsgeräts ausgeführt.In the dependent claims advantageous developments of the operating device according to the invention are executed.
Wie oben bereits ausgeführt, werden der Auswerteeinheit zwei Eingangssignale zugeführt, wobei jedes Eingangssignal einer Halbwelle der pulsierenden Versorgungsspannung zuzuordnen ist. In der Auswerteeinheit wird dann ein Differenzsignal gebildet. Die weitere Auswertung kann dann auf Basis dieses Differenzsignals erfolgen, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, dass die beschriebenen Signalfehler durch parasitäre Effekte insbesondere im Bereich des Nulldurchgangs vermieden werden können.As already explained above, the evaluation unit is supplied with two input signals, wherein each input signal is to be assigned to a half-wave of the pulsating supply voltage. In the evaluation then a difference signal is formed. The further evaluation can then take place on the basis of this difference signal, it being particularly advantageous that the described signal errors can be avoided by parasitic effects, in particular in the region of the zero crossing.
Weiterhin wird vorzuweise eine Gleichrichtung des Differenzsignals durchgeführt. Die in der Auswerteeinheit durchgeführte Bearbeitung erfolgt vorzugsweise digital, wozu die beiden Messsignale vor der weiteren Verarbeitung, insbesondere vor dem Bilden des Differenzsignals digitalisiert werden.Furthermore, rectification of the difference signal is preferably carried out. The processing performed in the evaluation unit preferably takes place digitally, for which purpose the two measurement signals are digitized before the further processing, in particular before the formation of the difference signal.
Schließlich wird, bevor das Ergebnis dieser Auswertung einer Steuereinheit zugeführt wird, das gleichgerichtete Differenzsignal einem Komparator, einer Integrierschaltung oder einer Differenzierschaltung zugeführt. Mit Hilfe des Komparators, der Integrierschaltung bzw. der Differenzierschaltung kann die Information, die dem Betriebsgerät zugeführten Versorgungsspannung aufgeprägt war, in der Steuereinheit einfacher erkannt werden. Die sich ergebenden Signalverläufe sind für die aufgeprägte Information charakteristisch und werden mit Hilfe des Komparators, der Integrierschaltung bzw. der Differenzierschaltung sichtbar gemacht.Finally, before the result of this evaluation is supplied to a control unit, the rectified differential signal is supplied to a comparator, an integrating circuit or a differentiating circuit. With the aid of the comparator, the integrating circuit or the differentiating circuit, the information which was impressed on the operating voltage supplied to the operating device can be more easily recognized in the control unit. The resulting signal curves are characteristic for the impressed information and are made visible by means of the comparator, the integrating circuit or the differentiating circuit.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend erläutert.Further features, advantages and features of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments.
Es zeigen:Show it:
Die Erfindung findet z. B. Anwendung auf dem Gebiet der sog. Retrofit LED-Lampen, die als Ersatz z. B. von Glühlampen oder Halogenlampen zum Einsatz kommen. Retrofit Lampen weisen dementsprechend Verbindungs-Sockel auf, mit denen sie in bekannte Lampenfassungen eingebracht, z. B. eingeschraubt oder eingesteckt, werden können. Die Erfindung ist jedoch immer dann einsetzbar, wenn Informationen zu einem Betriebsgerät hin übertragen werden sollen, zur Übertragung der Information aber nur Versorgungsleitungen zur Verfügung stehen. Dies kann selbstverständlich auch bei einem externen Betriebsgerät der Fall sein.The invention finds z. B. Application in the field of so-called. Retrofit LED lamps that replace z. B. of incandescent or halogen lamps are used. Retrofit lamps accordingly have connection socket, with which they are introduced into known lamp sockets, z. B. screwed or plugged, can be. However, the invention can be used whenever information is to be transmitted to an operating device, but for the transmission of information only supply lines are available. This can of course also be the case with an external operating device.
LED-Lampen weisen eine oder mehrere LED(s) auf, von denen wenigstens eine vorzugsweise mit Farbkonversion weißes Licht ausstrahlt. Es können indessen alternativ oder zusätzlich zu der/den weißen LED(s) auch monochromatische, vorzugsweise im roten Spektrum emittierende LEDs vorliegen.LED lamps have one or more LED (s), of which at least one preferably emits white light with color conversion. However, alternatively or in addition to the one or more White LED (s) also monochromatic, preferably in the red spectrum emitting LEDs are present.
Mit Blick auf
Der Schraubsockel
Der Signalgeber
Der Pfeil
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung der Details der Erfindung soll zunächst anhand des Diagramms der
Zunächst ist in der
Zur Darstellung wird in der
In der
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsgerät
Erfindungsgemäß sind nun Erfassungsmittel
Die Erzeugung der Messsignale mains1 und mains1 wird nunmehr anhand der
Der zweite Spannungsteiler
In der
In der
Die
Die weitere Verarbeitung der Messsignale mains1 und mains2, welche an den Mittenpunkten M1 bzw. M2 der voneinander unabhängigen Spannungsteiler
Alternativ oder ergänzend zu dem Komparator
Das gleichgerichtete Differenzsignal kann auch einer Integrierschaltung
Die Verarbeitung der beiden Messsignale mains1 und mains2 in der Auswerteeinheit
Anhand der
Im Bereich der negativen Halbwellen ist das Messsignal mains1 dagegen weitgehend 0, wobei beim Übergang zur in der
Der unterste Teil des Diagramms zeigt nun den zeitlichen Verlauf des Differenzsignals Diffmains, das aus dem ersten Messsignal mains1 und dem zweiten Messsignal mains2 gebildet wird. Die Störungen, die im Bereich des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung mains in den beiden Messsignalen mains1 und mains2 zu erkennen waren, kompensieren sich, sodass das Differenzsignal Diffmains in seinem Verlauf bis auf einen Proportionalitätsfaktor exakt dem ursprünglichen Versorgungssignal mains entspricht. Dieses Signal „diffmains”, das mit den Mitteln zum Bilden eines Differenzsignals
Der Ablauf der weiteren Auswertung ist in der
Dieses gleichgerichtete Differenzsignal „absns” wird nun, wie es kurz unter Bezugnahme auf
Auch mit Hilfe der Integrierschaltung
Allen Auswertungen gemeinsam ist, dass die Ermittlung der zeitlichen Lage der erkannten Phasenschnitte dazu verwendet werden kann unterschiedliche Befehle zu identifizieren. Die sich ergebenden Muster müssen dabei nur einem bestimmten Protokoll entsprechen, welches die Verwendung der Phasenanschnitte und Phasenabschnitte zum Aufprägen von Informationen auf die Versorgungsspannung konkretisiert.All evaluations have in common that the determination of the temporal position of the detected phase cuts can be used to identify different commands. The resulting patterns have to correspond only to a specific protocol, which concretizes the use of phase cuts and phase sections for impressing information on the supply voltage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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