DE102015217835A1 - Supply unit for a bus - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Spannungsversorgungssystems, bevorzugt in einem Beleuchtungssystems (A), ein Spannungsversorgungssystem (C) für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus mit zumindest zwei parallel geschalteten Versorgungseinheiten (1) sowie eine Versorgungseinheit (1) für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus (3), wobei die Versorgungseinheit (1) dazu ausgelegt ist, Busteilnehmer (8, 8‘, 8‘‘, 8‘‘‘) mittels des Busses (3) mit einer DC-Spannung zu versorgen, wobei eine maximale Stromentnahme (Ix) aus dem Bus (3) durch Busteilnehmer (8, 8‘, 8‘‘, 8‘‘‘) auf einen vorgegebenen Wert beschränkt ist, aufweisend eine Schaltung, die eingerichtet ist, die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus (3) durch ein Kurzschließen des Busses (3) zu erfassen.The invention relates to a method for operating a power supply system, preferably in a lighting system (A), a power supply system (C) for a bus at rest voltage leading bus with at least two parallel supply units (1) and a supply unit (1) for a voltage at rest leading bus (3), wherein the supply unit (1) is adapted to bus subscribers (8, 8 ', 8' ', 8' '') to supply by means of the bus (3) with a DC voltage, wherein a maximum current drain (Ix) from the bus (3) is limited by bus subscribers (8, 8 ', 8' ', 8' '') to a predetermined value, comprising a circuit which is set up, the current current consumption from the bus (3) to detect by shorting the bus (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Spannungsversorgungssystems, bevorzugt in einem Beleuchtungssystems, ein Spannungsversorgungssystem für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus mit zumindest zwei parallel geschalteten Versorgungseinheiten sowie eine Versorgungseinheit für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus, wobei die Versorgungseinheit dazu ausgelegt ist, Busteilnehmer mittels des Busses mit einer DC-Spannung zu versorgen. The invention relates to a method for operating a power supply system, preferably in a lighting system, a power supply system for a bus at rest voltage leading bus with at least two parallel supply units and a supply unit for a voltage at rest bus leading, wherein the supply unit is designed to bus subscribers to supply the bus with a DC voltage.
Das Beleuchtungssystem weist dabei bevorzugt den Bus auf, der dazu ausgelegt ist, im Ruhezustand Spannung zu führen und daher als Spannungsversorgung für Aktoren und Sensoren in dem Beleuchtungssystem zu dienen. Ein Beispiel für einen derartigen Bus ist das Digital Addressable Lighting Interface, kurz: DALI, das im
DALI ist in der Gebäudeautomatisierung ein Protokoll zur Steuerung von lichttechnischen Betriebsgeräten, wie beispielsweise Schaltnetzteilen, elektronischen Vorschaltgeräten oder elektrischen Leistungsdimmern, um Leuchtmittel zu steuern, deren Betriebszustand zu überwachen und/oder mit Strom zu versorgen. In building automation, DALI is a protocol for the control of lighting equipment, such as switching power supplies, electronic ballasts or electric power dimmers to control bulbs, to monitor their operating status and / or power.
Jedes Betriebsgerät, das über eine DALI-Schnittstelle verfügt, kann über entsprechende DALI-Adressen einzeln angesteuert werden und kann die Intensität eines Leuchtmittels oder einer Sensorik im Beleuchtungssystem verändern. Überdies sind Aktoren vorgesehen. Ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen einem DALI-Steuergerät und einem DALI-Gerät ermittelt beispielsweise den Status eines einzelnen Leuchtmittels oder einer Gruppe von Leuchtmitteln oder dem Betriebsgerät selbst und kann darüber hinaus dieses steuern. DALI verwendet ein serielles asynchrones Datenprotokoll mit einer Übertragungsrate von 1200 Bit/s bei einem Spannungsniveau von 16 V mittels Zweidrahtkommunikation. Each operating device, which has a DALI interface, can be controlled individually via corresponding DALI addresses and can change the intensity of a light source or a sensor in the lighting system. Moreover, actuators are provided. A bidirectional data exchange between a DALI control unit and a DALI device determines, for example, the status of a single light source or a group of light bulbs or the operating unit itself and can also control this. DALI uses a serial asynchronous data protocol with a transfer rate of 1200 bps at a voltage level of 16 V using two-wire communication.
Die Energieversorgung des Beleuchtungssystems erfolgt über einen gesonderten Bus. Dabei sind zwei Kommunikationsleitungen DA+ und DA– bevorzugt galvanisch von dieser Netzversorgung getrennt und polaritätsfrei. Diese zwei Kommunikationsleitungen DA+ und DA– dienen gleichzeitig als Spannungsversorgungsleitungen. Diese Leitungen können in beliebiger Topologie, also Stern-, Linien- oder Baumstruktur verlegt werden. Abschlusswiderstände am Ende der Stromversorgungsleitungen sind nicht notwendig. Die zwei Kommunikationsleitungen, die auch als Versorgungsleitungen dienen werden nachfolgend als Spannung führender Bus bezeichnet. The power supply of the lighting system via a separate bus. Two communication lines DA + and DA- are preferably galvanically isolated from this mains supply and polarity-free. These two communication lines DA + and DA- serve simultaneously as power supply lines. These cables can be laid in any topology, ie star, line or tree structure. Terminators at the end of the power supply lines are not necessary. The two communication lines, which also serve as supply lines, are referred to below as the voltage-carrying bus.
Aus dem DALI-Standard
Um sicherzustellen, dass die maximale Stromentnahme von 250 Milliampere aus dem Bus nicht überschritten wird, ist eine spezielle DALI-Versorgungseinheit vorgesehen. Diese DALI-Versorgungseinheit erzeugt einen konstanten Ausgangsstrom von nominal 200 Milliampere bis 250 Milliampere bei einer Spannungsversorgung von 16 Volt im Ruhemodus des Beleuchtungssystems. To ensure that the maximum current drain of 250 milliamperes is not exceeded from the bus, a special DALI supply unit is provided. This DALI supply unit produces a constant output current of nominally 200 milliamps to 250 milliamps with a 16 volt power supply in the sleep mode of the lighting system.
Für eine aktuelle Stromentnahme oberhalb des vorgegebenen Werts für eine maximale Stromentnahme sind die an den Bus angeschlossenen Busteilnehmer nicht ausgelegt, sodass die Busteilnehmer vor einer Stromentnahme oberhalb der maximalen Stromentnahme zu schützen sind. Insbesondere eine Parallelschaltung mehrere DALI-Versorgungseinheiten ist daher nicht möglich, da bei Parallelschaltung ein Ausgangsstrom auf dem Bus erzeugt würde, der oberhalb der maximalen Stromentnahme liegt. For a current current consumption above the specified value for a maximum current consumption, the bus users connected to the bus are not designed so that the bus participants are to be protected against a current drain above the maximum current drain. In particular, a parallel connection of several DALI supply units is therefore not possible, since with parallel connection an output current would be generated on the bus, which is above the maximum current drain.
Darüber hinaus ist gemäß DALI-Standard
Würden also mehrere DALI-Versorgungseinheiten parallel betrieben werden, könnte innerhalb dieser Startprozedurwartezeit ein durch den Bus fließender Strom die maximale Stromentnahme überschreiten, wodurch die Busteilnehmer möglicherweise überlastet würden und somit beschädigt oder zerstört würden. Thus, if several DALI supply units are operated in parallel, a current flowing through the bus could exceed the maximum current drain within this start procedure waiting time, whereby the bus users would possibly be overloaded and thus would be damaged or destroyed.
Darüber hinaus ist es im DALI-Beleuchtungssystem-Bus nicht möglich, ein DALI-Beleuchtungselement, beispielsweise ein Leuchtmittel oder Leistungsdimmer oder elektronisches Vorschaltgerät unabhängig von einer DALI-Versorgungseinheit zu betreiben. Moreover, in the DALI lighting system bus, it is not possible to operate a DALI lighting element, such as a light bulb or power dimmer or electronic ballast, independently of a DALI power supply.
Mitunter besteht bei der Planung von Beleuchtungssystem in Gebäuden oder Gebäudeteilen der Wunsch, ein möglichst flexibles Beleuchtungssystem bereitzustellen. So ist es wünschenswert, eine Vielzahl kleinerer Beleuchtungssysteme zu installieren, beispielsweise mit einer geringen Anzahl von Leuchtmitteln, Aktoren und Sensoren. Bei einer derart geringen Anzahl von Elementen wird die maximale Stromentnahme von 250 Milliampere niemals erreicht. Sometimes when planning lighting systems in buildings or parts of buildings, there is a desire to provide the most flexible lighting system possible. Thus, it is desirable to have a variety of smaller lighting systems install, for example, with a small number of bulbs, actuators and sensors. With such a small number of elements, the maximum current drain of 250 milliamps is never reached.
Alternativ oder zusätzlich ist es wünschenswert, den Bus flexibel zu clustern, also die Busteilnehmer im Bus möglichst flexibel zu einem ersten oder einem zweiten Beleuchtungssubsystem zuzuschalten oder ein bestehendes Beleuchtungssystem flexibel zu erweitern. Da ein Parallelschalten von mehreren DALI-Versorgungseinheiten gemäß dem DALI-Standard nicht vorgesehen ist, muss für jedes denkbare Cluster eine eigene DALI-Versorgungseinheit vorgesehen werden. Alternatively or additionally, it is desirable to cluster the bus flexibly, that is to connect the bus users in the bus as flexibly as possible to a first or a second lighting subsystem or to flexibly expand an existing lighting system. Since a parallel connection of several DALI supply units according to the DALI standard is not provided, a separate DALI supply unit must be provided for each conceivable cluster.
In all diesen Ausgestaltungsvarianten sind die vergleichsweise kostenintensiven DALI-Versorgungseinheiten zu verwenden. Bei Verwendung derartiger DALI-Versorgungseinheiten wäre die Versorgung des Busses des Beleuchtungssystems in nachteiliger Weise einerseits überdimensioniert und andererseits nur teuer herstellbar. In all of these design variants, the comparatively cost-intensive DALI supply units are to be used. When using such DALI supply units, the supply of the bus of the lighting system would disadvantageously be on the one hand oversized and on the other hand only expensive to produce.
Es ist somit Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Spannungsversorgungssystem sowie eine Versorgungseinheit bereitzustellen, welches speziell für kleinere Beleuchtungsanwendungen, beispielsweise zum Betreiben einer einstelligen Anzahl von Aktoren und Sensoren, verwendbar ist und die oben genannten Nachteile beseitigt. Insbesondere soll ein Beleuchtungssystem hochflexibel mit Energie versorgt werden, wobei die dazu verwendete Versorgungseinheit nicht überdimensioniert sein soll und trotzdem der DALI-Standard eingehalten wird. It is therefore an object of the present invention to provide a power supply system and a supply unit, which is especially for smaller lighting applications, for example, for operating a single-digit number of actuators and sensors, used and eliminates the above-mentioned disadvantages. In particular, a lighting system is to be supplied highly flexible with energy, the supply unit used for this purpose should not be oversized and still comply with the DALI standard.
Die Aufgabe wird mit den in den nebengeordneten Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is achieved with the measures described in the independent claims. Advantageous embodiments are described in the respective dependent claims.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Versorgungseinheit für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus vorgeschlagen. Die Busteilnehmer werden mittels des Busses mit einer DC-Spannung versorgt, wobei eine maximale Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer auf einen vorgegebenen Wert beschränkt ist. Die Versorgungseinheit weist dazu eine Schaltung, die eingerichtet ist, die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus durch ein Kurzschließen des Busses zu erfassen. In a first aspect of the invention, a supply unit for a bus at rest voltage is proposed. The bus subscribers are supplied by the bus with a DC voltage, wherein a maximum current drain from the bus is limited by bus subscribers to a predetermined value. The supply unit has for this purpose a circuit which is set up to detect the current current drain from the bus by short-circuiting the bus.
Durch diese Schaltung wird somit die aktuell erfasste Stromentnahme des Busses erfasst, sodass ein Überschreiten des vorgegeben Werts für die maximale Stromentnahme detektierbar ist. Es können somit Maßnahmen eingeleitet werden, um die Stromentnahme zu begrenzen oder um Festzustellen, ob die Versorgungseinheit einen zusätzlichen Strom auf den Bus einspeisen kann, ohne den Wert zu überschreiten. By this circuit thus the current detected current consumption of the bus is detected, so that exceeding the predetermined value for the maximum current drain is detected. Thus, measures can be taken to limit the current drain or to determine if the supply unit can supply additional power to the bus without exceeding the value.
Mit Ruhezustand ist ein Buszustand gemeint, indem nur eine Spannung bzw. ein Strom auf dem Bus geführt wird und insbesondere keine Datenkommunikation erfolgt. By idle state is meant a bus state by passing only a voltage or a current on the bus and in particular no data communication.
Ein vorgegebener Wert ist beispielsweise der maximal zulässige Strom gemäß DALI-Standard. Dieser Wert ist beispielsweise in einer Speichereinheit der Versorgungseinheit abgelegt und kann auch für ein jeweilig geändertes Beleuchtungssystem angepasst werden. A predefined value is, for example, the maximum permissible current according to the DALI standard. This value is stored, for example, in a storage unit of the supply unit and can also be adapted for a respective changed lighting system.
Bevorzugt weist die Schaltung der Versorgungseinheit einen Kurzschlussschalter auf, der zum Kurzschließen des Busses geeignet ist. Überdies ist eine Steuereinheit in der Schaltung der Versorgungseinheit vorgesehen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den Kurzschlussschalter in einen ersten Schaltzustand zu schalten, in welchem der Bus kurzgeschlossen ist und den Kurzschlussschalter in einen zweiten Schaltzustand zu schalten, in welchem der Kurzschluss des Busses aufgehoben wird. Die Steuereinheit ist weiter dazu eingerichtet, im ersten Schaltzustand des Kurzschlussschalters die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus zu erfassen. Preferably, the circuit of the supply unit to a short-circuit switch, which is suitable for shorting the bus. Moreover, a control unit is provided in the circuit of the supply unit, wherein the control unit is adapted to switch the short-circuit switch in a first switching state in which the bus is short-circuited and to switch the short-circuit switch in a second switching state in which the short circuit of the bus is canceled , The control unit is further configured to record the current draw from the bus in the first switching state of the short-circuit switch.
Bevorzugt ist der Bus ein DALI-standardisierter Bus eines Beleuchtungssystems. Mindestens ein Busteilnehmer ist dabei ein Element im Beleuchtungssystem. Das Beleuchtungssystem ist bevorzugt gemäß dem DALI-Standard
Als Element im Beleuchtungssystem ist beispielsweise ein Leuchtmittel, eine Betriebsgerät für ein Leuchtmittel, ein Leistungsdimmer, ein Aktor und/oder ein Sensor für ein Beleuchtungssystem zu verstehen. As an element in the lighting system, for example, a light source, an operating device for a light source, a power dimmer, an actuator and / or a sensor for a lighting system to understand.
Der Bus umfasst somit zwei Versorgungsleitungen DA+ und DA–, die alle angeschlossenen Busteilnehmer mit der Versorgungseinheit parallel verbindet. Diese Versorgungsleitungen werden in unterschiedlicher Topologie mit jedem Element des Beleuchtungssystems parallel verbunden. The bus thus comprises two supply lines DA + and DA-, which connects all connected bus subscribers in parallel with the supply unit. These supply lines are connected in parallel with each element of the lighting system in different topology.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass ein Kurzschlussschalter in der Schaltung der Versorgungseinheit vorgesehen ist, um die Versorgungsleitungen des Busses zu verbinden oder eine bestehende Verbindung zu öffnen. In der Verbindung zwischen den Versorgungsleitungen befindet sich beispielsweise ein Messelement, bevorzugt ein Strom-Messwiderstand. Die Steuereinheit der Schaltung ist dazu eingerichtet, einen Strom mittels des Messelements zu erfassen, beispielsweise durch Erfassen eines Spannungsabfalls über dem Strom-Messwiderstand, der in der Steuereinheit zu einer erfassten aktuellen Stromentnahme umgerechnet wird. According to the invention, it is now provided that a short circuit switch is provided in the circuit of the supply unit in order to connect the supply lines of the bus or to open an existing connection. In the connection between the supply lines there is for example a measuring element, preferably a current measuring resistor. The control unit of the circuit is adapted to detect a current by means of the measuring element, for example by detecting a voltage drop across the current Measuring resistor, which is converted in the control unit to a recorded current current consumption.
Somit kann die Versorgungseinheit des Busses erkennen, ob eine Stromentnahme aus dem Bus einer maximalen Stromentnahme entspricht oder diese sogar bereits überschreitet. Die Versorgungseinheit wird keine zusätzliche Energie für den Bus bereitstellen, wenn die maximale Stromentnahme erreicht ist oder bereits überschritten wurde. Thus, the supply unit of the bus can detect whether a current drain from the bus corresponds to a maximum current consumption or even exceeds it. The supply unit will not provide additional power to the bus when the maximum current drain is reached or has already been exceeded.
Auf diese Weise wird ein modulares Versorgungssystem für den Bus erhalten. Die Versorgungseinheit weist bevorzugt einen maximalen Ausgangsstrom auf, der einem Bruchteil der maximalen Stromentnahme des Busses entspricht. Beispielsweise ist der Ausgangsstrom der Versorgungseinheit ein Zehntel oder ein Fünfzehntel des der maximalen Stromentnahme. Auf diese Weise sind kostengünstigere Versorgungseinheiten verwendbar. In this way, a modular supply system for the bus is obtained. The supply unit preferably has a maximum output current which corresponds to a fraction of the maximum current consumption of the bus. For example, the output current of the supply unit is one tenth or one fifteenth of the maximum current drain. In this way, less expensive supply units can be used.
Somit können mehrere Versorgungseinheiten in einem Spannungsversorgungsystem parallel geschaltet werden und es ist dabei stets sichergestellt, dass die maximale Stromentnahme nicht überschritten wird. Eine Parallelschaltung bietet somit die Möglichkeit, dass eine Energieversorgung des Busses beliebig erweitert/vergrößert werden kann und weitere Elemente im Beleuchtungssystem durch Hinzuschalten weiterer Versorgungseinheiten im Spannungsversorgungssystem versorgt werden können. Eine flexible Clusterung des Beleuchtungssystems in einem Gebäude oder einem Gebäudeteil ist somit erreicht. Thus, several supply units can be connected in parallel in a power supply system and it is always ensured that the maximum current drain is not exceeded. A parallel connection thus offers the possibility that an energy supply of the bus can be arbitrarily extended / increased and further elements in the lighting system can be supplied by adding additional supply units in the power supply system. A flexible clustering of the lighting system in a building or a part of the building is thus achieved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Versorgungseinheit in einem Master-Modus betreibbar, in welchem die Versorgungseinheit die Hauptversorgung des Busses ist. Zusätzlich ist die Versorgungseinheit in einem Slave-Modus betreibbar, in welchem die Versorgungseinheit eine Hilfsversorgung des Busses bei Bedarf ist, wobei in Abhängigkeit der erfassten aktuellen Stromentnahme aus dem Bus die Versorgungseinheit im Master-Modus oder im Slave-Modus betreibbar ist. In a preferred embodiment, the supply unit is operable in a master mode, in which the supply unit is the main supply of the bus. In addition, the supply unit is operable in a slave mode, in which the supply unit is an auxiliary supply of the bus when needed, wherein the supply unit in the master mode or in slave mode can be operated depending on the detected current current consumption from the bus.
Befinden sich mehrere Versorgungseinheiten in einem Spannungsversorgungssystem, so kann damit eine Hauptversorgung durch eine erste Versorgungseinheit gewährleistet werden, wobei bei Bedarf zumindest eine weitere Versorgungseinheit hinzugeschaltet werden kann, solange die maximale Stromentnahme aus dem Bus nicht überschritten ist. Die Hauptversorgung wird dabei von der Versorgungseinheit im Master-Modus bereitgestellt. Pro Beleuchtungssystem ist lediglich eine Versorgungseinheit im Master-Modus zu betreiben. If there are several supply units in a power supply system, so that a main supply can be ensured by a first supply unit, wherein if necessary, at least one further supply unit can be added, as long as the maximum current drain from the bus is not exceeded. The main supply is provided by the supply unit in master mode. For each lighting system, only one supply unit is to be operated in master mode.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die DC-Spannung oder der Ausgangsstrom dem Bus bereitgestellt, wenn der Kurzschlussschalter in den zweiten Schaltzustand geschaltet ist. Es wird somit sichergestellt, dass zunächst die Versorgungseinheit nicht den Bus versorgt, solange die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus nicht erfasst wurde. Erst wenn sichergestellt ist, dass die Versorgung eine maximale Stromentnahme nicht überschreitet, so wird die Versorgungseinheit einen zusätzlichen Ausgangsstrom an den Bus bereitstellen. Somit erfolgt das Schalten des Kurzschlussschalters unabhängig vom Bereitstellen der Energieversorgung. In a preferred embodiment, the DC voltage or the output current is provided to the bus when the short-circuit switch is switched to the second switching state. It is thus ensured that initially the supply unit does not supply the bus as long as the current current drain from the bus has not been detected. Only when it is ensured that the supply does not exceed a maximum current drain, the supply unit will provide an additional output current to the bus. Thus, the switching of the short-circuit switch is independent of providing the power supply.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Versorgungseinheit mit einer Versorgungswechselspannung betreibbar. Somit umfasst die Versorgungseinheit eine Spannungsreduzierung und ggf. eine Gleichrichtung. Als Versorgungswechselspannung ist beispielsweise eine Netzspannung in Höhe von 230 Volt bei 50 Hertz zu verstehen. Andere nominale Netzversorgungswerte sind vom Erfindungsgedanken nicht ausgeschlossen. In a preferred embodiment, the supply unit can be operated with a supply alternating voltage. Thus, the supply unit comprises a voltage reduction and possibly a rectification. As an AC supply voltage, for example, a mains voltage in the amount of 230 volts at 50 hertz to understand. Other nominal network supply values are not excluded from the spirit of the invention.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit eingerichtet, nach dem Erfassen der aktuellen Stromentnahme, einen aktuellen Spannungswert auf dem Bus zu erfassen. Mittels der Spannungswerterfassung wird festgestellt, ob weitere Versorgungseinheiten an den Bus angeschlossen sind. In a preferred embodiment, the control unit is set up, after detecting the current current consumption, to detect a current voltage value on the bus. By means of the voltage value detection it is determined whether further supply units are connected to the bus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die aktuelle Stromentnahme mit dem vorgegebenen Wert für eine maximale Stromentnahme zu vergleichen, wobei bei Überschreiten des vorgegebenen Wertes die Versorgungseinheit im Master-Modus betrieben wird. In a preferred embodiment, the control unit is adapted to compare the current current consumption with the predetermined value for a maximum current drain, wherein when the predetermined value is exceeded, the supply unit is operated in the master mode.
Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, die aktuelle Stromentnahme erst nach Ablauf einer individuellen Zufallswartezeit zu erfassen. Dies führt dazu, dass die Erfassung zu unterschiedlichen Zeiten auf dem Bus erfolgt. The control unit is preferably set up to detect the current current drain only after expiration of an individual random wait time. This results in the detection taking place at different times on the bus.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Spannungsversorgungssystem, bevorzugt für ein Beleuchtungssystem, für einen im Ruhezustand Spannung führenden Bus vorgesehen. Eine maximale Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer ist auf einen vorgegebenen Wert beschränkt. Das Spannungsversorgungssystem umfasst zumindest zwei parallel an den Bus angeschlossene Versorgungseinheiten gemäß der vorhergehend beschriebenen Art, wobei jede der Versorgungseinheiten dazu ausgelegt ist, Busteilnehmer mittels des Busses mit einer DC-Spannung zu versorgen, wobei jede der Versorgungseinheiten eine Schaltung aufweist, die eingerichtet ist, die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus durch ein Kurzschließen des Busses zu erfassen. Dabei schließen die Versorgungseinheiten den Bus selektiv kurz, um die aktuelle Stromentnahme zu erfassen. In a further aspect of the invention, a power supply system, preferably for a lighting system, is provided for a bus carrying a voltage at rest. A maximum current drain from the bus by bus subscribers is limited to a predetermined value. The power supply system comprises at least two supply units connected in parallel to the bus according to the previously described kind, each of the supply units being adapted to supply bus subscribers with a DC voltage by means of the bus, each of the supply units having a circuit which is set up current current drain from the bus by shorting the bus to capture. The supply units close the Bus selectively short to capture the current current drain.
Durch das selektive Kurzschließen erfasst jede Stromversorgungseinheit im Spannungsversorgungssystem autonom die aktuelle Stromentnahme aus dem Bus und entscheidet selbstständig, ob eine weitere Energieversorgung auf dem Bus zulässig ist oder nicht. Due to the selective short-circuiting, each power supply unit in the power supply system autonomously detects the current current drain from the bus and autonomously decides whether another power supply is permitted on the bus or not.
Bevorzugt wartet jede der Versorgungseinheiten in einer Initialisierungsphase eine individuelle Zufallswartezeit ab, bevor die Schaltung die aktuelle Stromentnahme des Busses erfasst. Preferably, each of the supply units waits for an individual random wait time in an initialization phase before the circuit detects the current draw of the bus.
Bevorzugt wird anhand eines Vergleichs zwischen der aktuell erfassten Stromaufnahme und dem vorgegebenen Wert der maximalen Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer in jeder Versorgungseinheit entschieden wird, welche der Versorgungseinheiten als Hauptversorgung bzw. Hilfsversorgung im Spannungsversorgungssystem betrieben wird. It is preferably decided on the basis of a comparison between the currently detected current consumption and the predetermined value of the maximum current drain from the bus by bus subscribers in each supply unit, which of the supply units is operated as the main supply or auxiliary supply in the power supply system.
Erfindungsgemäß wird erst nach Ablauf einer voreingestellten Startverzögerungszeit in der Initialisierungsphase die Versorgungseinheiten als Hauptversorgungseinheit bzw. Hilfsversorgungseinheit betrieben wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine Stromentnahme-Erfassung nicht gleichzeitig von zwei Versorgungseinheiten im gleichen Beleuchtungssystem durchgeführt wird. Eine Verfälschung von Messergebnissen ist somit verhindert. According to the invention, the supply units are operated as a main supply unit or auxiliary supply unit only after a preset start delay time has elapsed in the initialization phase. In this way, it is ensured that a current consumption detection is not carried out simultaneously by two supply units in the same lighting system. A falsification of measurement results is thus prevented.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Spannungsversorgungssystems gemäß der vorhergehend beschriebenen Art beschrieben. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Initialisieren des Spannungsversorgungssystems, wobei dazu in einer jeden Versorgungseinheit des Spannungsversorgungssystems eine individuelle Zufallswartezeit abgewartet wird; Erfassen einer aktuellen Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer durch selektives Kurzschließen des Busses jeder Versorgungseinheit; Betreiben der jeweiligen Versorgungseinheit entweder in einem Master-Modus oder in einem Slave-Modus, wobei der Modus in Abhängigkeit der aktuell erfassten Stromentnahme aus dem Bus gewählt wird; und Überprüfen einer Zeitdauer, in der der Bus kurzgeschlossen ist, wobei bei Überschreiten einer maximalen Kurzschlusszeitdauer das Verfahren neugestartet wird. Die Erfindung betrifft somit ein intelligentes Startverfahren zur Spannungsversorgung eines Busses, bevorzugt in einem Beleuchtungssystem. Das Verfahren läuft insbesondere vor Ablauf der Startverzögerung ab, die benötigt wird, um den Bus für eine Datenkommunikation zu stabilisieren. Ein Parallelschalten einer Vielzahl von Versorgungseinheiten ist dabei gewährleistet, ohne dass eine tatsächliche Kommunikation zwischen den DALI-Komponenten nach Ablauf einer Startzeit von 600 Millisekunden stattfindet. In a further aspect of the invention, a method of operating a power supply system according to the previously described manner is described. The method comprises the method steps: initializing the power supply system, wherein an individual random waiting time is awaited in each power supply unit of the power supply system; Detecting a current current drain from the bus by bus subscribers by selectively shorting the bus of each supply unit; Operating the respective supply unit either in a master mode or in a slave mode, wherein the mode is selected in dependence on the currently detected current consumption from the bus; and checking a time duration in which the bus is short-circuited, restarting the process if a maximum short-circuit period is exceeded. The invention thus relates to an intelligent starting method for supplying power to a bus, preferably in a lighting system. In particular, the method expires before the start delay that is required to stabilize the bus for data communication. A parallel connection of a plurality of supply units is ensured without an actual communication between the DALI components takes place after a start time of 600 milliseconds.
Die Versorgungseinheiten sind dabei als Minimal-Versorgungseinheiten ausgebildet, sodass deren konstanter Ausgangsstrom einem Wert von einem Zehntel, beispielsweise 20 Milliampere, der maximalen Stromentnahme aus dem Bus entspricht. Auf diese Weise können viele Versorgungseinheiten parallel geschaltet werden, ohne die maximale Stromentnahme im DALI-Beleuchtungssystem zu überschreiten. Auf diese Weise sind alle Elemente im Beleuchtungssystem auch während der Startprozedur vor einer Überlastung gesichert. The supply units are designed as minimum supply units, so that their constant output current corresponds to a value of one-tenth, for example, 20 milliamps, the maximum current consumption from the bus. In this way, many supply units can be connected in parallel without exceeding the maximum current drain in the DALI lighting system. In this way, all elements in the lighting system are also protected during the startup procedure against overloading.
In dem Verfahren sorgt eine Zufallswartezeit dafür, dass sich eine der Versorgungseinheiten des Busses als Master-Versorgungseinheit qualifiziert. Alle übrigen Versorgungseinheiten sind nach Ablauf der Zufalls-Wartezeit eingerichtet, die Stromentnahme aus dem Bus zu erfassen, wobei dazu ein Kurzschlussschalter von einer Steuereinheit der Versorgungseinheit ermöglicht ist. In the method, a random wait time ensures that one of the supply units of the bus qualifies as a master supply unit. All remaining supply units are set up after expiry of the random waiting period to detect the current drain from the bus, for which purpose a short-circuit switch is made possible by a control unit of the supply unit.
Das Erfassen erfolgt bevorzugt, nachdem die die Stromentnahme erfassende Versorgungseinheit eine DC-Spannung für den Bus bereitstellt, wobei bei Überschreiten des vorgegeben Werts der maximalen Stromentnahme die erfassende Versorgungseinheit ihre DC-Spannungsversorgung für den Bus deaktiviert. Dieses Deaktivieren dient dem Schutz der an dem Bus angeschlossenen Busteilnehmer. Detecting is preferably carried out after the supply unit detecting the current consumption provides a DC voltage for the bus, wherein when the predetermined value of the maximum current consumption is exceeded, the detecting supply unit deactivates its DC voltage supply for the bus. This deactivation serves to protect the bus users connected to the bus.
Bevorzugt erfolgt das Erfassen erneut, nachdem die die Stromentnahme erfassende Versorgungseinheit eine DC-Spannung für den Bus deaktiviert hat. Ist im Anschluss an das erneute Erfassen die Stromentnahme immer noch oberhalb der maximalen Stromentnahme, so wird die Versorgungseinheit im Master-Modus-Betrieb geschaltet. Dabei wird dann eine Master-Modus-Wartezeit abgewartet und eine Stromentnahme-Erfassung solange durchgeführt, bis die aktuell erfasste Stromentnahme unterhalb der maximalen Stromentnahme ist. The detection preferably takes place again after the supply unit detecting the current consumption has deactivated a DC voltage for the bus. If, following the re-detection, the current drain is still above the maximum current drain, the supply unit is switched in master mode operation. In this case, a master mode waiting time is waited for and a current consumption detection as long performed until the currently detected current drain is below the maximum current drain.
Bevorzugt umfasst das Verfahren zum Betreiben einer Versorgungseinheit im Slave-Modus folgende weitere Verfahrensschritte: Erfassen eines Spannungswerts auf dem Bus durch die Versorgungseinheit; Erneutes Erfassen der aktuellen Stromentnahme aus dem Bus nur für den Fall, dass der erfasste Spannungswert oberhalb eines Referenzspannungswerts liegt; und Betreiben der Versorgungseinheit im Master-Modus für den Fall, dass das erneute Erfassen ergibt, dass die aktuell erfasste Stromentnahme oberhalb eines vorgegebenen Werts einer maximalen Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer ist. Dabei wird im Master-Modus-Betrieb eine Stromentnahme-Erfassung solange durchgeführt, bis die aktuell erfasste Stromentnahme unterhalb der maximalen Stromentnahme ist. The method for operating a supply unit in the slave mode preferably comprises the following further method steps: detecting a voltage value on the bus by the supply unit; Re-detecting the current current drain from the bus only in the event that the sensed voltage value is above a reference voltage value; and operating the supply unit in the master mode in the event that the re-detection shows that the currently detected current consumption is above a predetermined value of a maximum current consumption from the bus by bus subscribers. In the master mode operation, current consumption detection is carried out until the currently detected current consumption is below the maximum current consumption.
Auf diese Weise wird im Slave-Modus der Versorgungseinheit festgestellt, ob andere Versorgungseinheiten auf den Bus aufgeschaltet sind. In this way, it is determined in the slave mode of the supply unit, if other supply units are connected to the bus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Slave-Modus die weiteren Verfahrensschritte: Abwarten einer Master-Modus-Wartezeit für den Fall, dass das erneute Erfassen ergibt, dass die aktuell erfasste Stromentnahme unterhalb eines vorgegebenen Werts einer maximalen Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer ist; und erneutes Erfassen des Spannungswertes auf dem Bus, wobei diese Versorgungseinheit ausgeschaltet wird, wenn das erneute Erfassen des Spannungswerts ergibt, dass der erneut erfasste Spannungswert unterhalb des Referenzspannungswerts liegt. Auf diese Weise wird erfasst, dass bereits eine Master-Versorgungseinheit auf den Bus aufgeschaltet ist. In a preferred embodiment, the slave mode comprises the further method steps: Waiting for a master mode waiting time in the event that the re-detection shows that the current detected current consumption is below a predetermined value of maximum current drain from the bus by bus subscribers; and recapturing the voltage value on the bus, turning off that supply unit when the recapture of the voltage value indicates that the recaptured voltage value is below the reference voltage value. In this way, it is detected that a master supply unit is already connected to the bus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Stromversorgungseinheit in einem Master-Modus mittels folgender Verfahrensschritte betrieben: Abwarten einer Master-Modus-Wartezeit; Erneutes Erfassen der aktuellen Stromentnahme aus dem Bus; und Aufheben des Kurzschlusses des Busses für den Fall, dass das erneute Erfassen ergibt, dass die erfasste aktuelle Stromentnahme unterhalb eines vorgegebenen Werts einer maximalen Stromentnahme aus dem Bus durch Busteilnehmer ist. In a preferred embodiment, the power supply unit is operated in a master mode by means of the following method steps: waiting for a master mode waiting time; Recapturing the current current drain from the bus; and canceling the short circuit of the bus in the event that the re-detection indicates that the detected current draw is below a predetermined value of maximum current drain from the bus by bus subscribers.
Auf diese Weise wird erreicht, dass zunächst eine Master-Modus-Wartezeit abgewartet wird, um nicht mit einer bereits im Master-Modus befindlichen Versorgungseinheit des Spannungsversorgungssystems zu konkurrieren. In dieser Wartezeit, wird jede einzelne der Versorgungseinheiten im Slave-Modus deaktiviert, sollte die erfasste Stromentnahme aus dem Bus oberhalb einer maximalen Stromaufnahme, beispielsweise 250 mA, liegen. Auf diese Weise ist eine Stromüberlastung ausgeschlossen. In this way, it is achieved that first a master mode waiting time is waited in order not to compete with an already in master mode supply unit of the power supply system. In this waiting period, each individual supply unit is deactivated in slave mode, if the detected current consumption from the bus is above a maximum current consumption, for example 250 mA. In this way, a current overload is excluded.
Bevorzugt umfasst der Master-Modus-Betrieb die weiteren Verfahrensschritte: Erfassen eines Spannungswerts auf dem Bus; Abwarten einer Zufalls-Wartezeit für den Fall, dass das Erfassen ergibt, dass der erfasste Spannungswert oberhalb eines Referenzspannungswerts liegt; Kurzschließen des Busses; und Erneutes Erfassen der aktuellen Stromentnahme aus dem Bus. Preferably, the master mode operation comprises the further method steps: detecting a voltage value on the bus; Waiting for a random wait time in the case where the detection indicates that the detected voltage value is above a reference voltage value; Shorting the bus; and re-capture the current current drain from the bus.
Mit dem Verfahren wird eine Quasi-Kommunikation zwischen parallel geschalteten Versorgungseinheiten in einem Spannungsversorgungssystem ermöglicht, ohne dass tatsächlich eine Startprozedurzeit bis zum Erhalten eines stabilen Datenbusses abgewartet wird. The method enables quasi-communication between parallel-connected supply units in a power supply system without actually waiting for a start-up procedure time until a stable data bus is obtained.
Nachfolgend wird anhand von Figuren die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht als Maßstabsgetreu anzusehen, es können einzelne Elemente der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein. The invention or further embodiments and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to figures, the figures only describe embodiments of the invention. Identical components in the figures are given the same reference numerals. The figures are not to be regarded as true to scale, it can be exaggerated in size or exaggerated simplified individual elements of the figures.
Es zeigen: Show it:
In
Insbesondere wird mit einer derartigen DALI-Versorgungseinheit der DALI-Standard
Nachteilig an dem bestehenden DALI-System ist, dass keine Parallelschaltung von derartigen DALI-Versorgungseinheiten
Die DALI-Versorgungseinheit
Erfindungsgemäß wird daher ein alternativer Ansatz zur Versorgung eines Busses
In
Erfindungsgemäß ist in der Versorgungseinheit
Auf diese Weise können auch grundlegende Funktionalitäten beispielsweise Firmware-Einstellungen oder Reglementierungen im Speicher
In
Die Clusterung erfolgt beispielsweise bei Installation oder Planung des Beleuchtungssystems A. Um sich in einem so frühen Stadium nicht festlegen zu müssen, kann nun mittels parallelschaltbarer Versorgungseinheiten
Die Anzahl der Versorgungseinheiten
Um dieses Beleuchtungssystem A nach dem DALI Standard betreiben zu können, muss sichergestellt werden, dass zu keinem Zeitpunkt die aktuelle Stromentnahme oberhalb eines vorgegebenen Werts Ix für eine maximale Stromentnahme steigt aber alle Elemente
In der
Im Schritt S1 wird eine Initialisierungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens eingeleitet. Die Initialisierungsphase ist in der
Im Anschluss an die Initialisierungsphase erfolgt eine erste Stromentnahme-Erfassen-Phase S2. Diese Stromentnahme-Erfassen-Phase S2 ist in der
Das Ergebnis der Stromentnahme-Erfassen-Phase S2 ist ein Vergleichsergebnis, inwieweit eine aktuell erfasste Stromentnahme aus dem Bus
Das Verfahren gemäß
In
In
Ist die aktuell erfasste Stromentnahme I größer als der vorgegebene Wert IX, so wird im Schritt S23 die Versorgungseinheit
In
Ist die aktuelle Stromentnahme geringer als der Wert IX, so wird davon ausgegangen, dass keine weitere Versorgungseinheit
In
Sobald die aktuelle Stromentnahme unterhalb des Werts IX ist, erfolgt das Schalten des Kurzschlussschalters
Durch die in den
Alle gezeigten, dargestellten oder beanspruchten Merkmale können beliebig miteinander kombiniert werden. All shown, illustrated or claimed features can be combined with each other.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stromversorgungseinheit Power supply unit
- 22
- Eingangsanschluss input port
- 33
- Stromversorgungsleitungen Power lines
- 44
- Steuereinheit control unit
- 55
- Kurzschlussschalter Short-circuit switch
- 66
- Strommesswiderstand Current sense resistor
- 77
- Speicherbereich storage area
- 88th
- Element im Beleuchtungssystem Element in the lighting system
- S1 S1
- Initialisierungsphase initialization
- S2 S2
- Erste Stromentnahme-Erfassen-Phase First current draw-capture phase
- S3 S3
- Slave-Modus-Betrieb Slave mode operation
- S4 S4
- Master-Modus-Betrieb Master mode operation
- S5 S5
- Verbindungszeitdauer-Überprüf-Schritt Connection time-Verifiable step
- S11–S14S11-S14
- Initialisierungsschritte initialization
- S21–S25 S21-S25
- Stromentnahme-Erfassen-Schritte Current drain-detecting steps
- S31–S40 S31-S40
- Slave-Modus-Schritte Slave-mode steps
- S41–S49 S41-S49
- Master-Modus-Schritte Master mode steps
- AA
- Beleuchtungssystem lighting system
- B, B‘, B‘‘B, B ', B' '
- Beleuchtungssubsystem, Cluster Lighting subsystem, clusters
- CC
- Spannungsversorgungssystem Power supply system
- II
- Erster Schaltzustand First switching state
- II II
- Zweiter Schaltzustand Second switching state
- Ix I x
- Stromreferenzwert Current reference value
- Ux U x
- Spannungsreferenzwert Voltage reference value
- TZufall T coincidence
- Zufallswartezeit Random waiting time
- TMaster T master
- Master-Modus-Wartezeit Master mode wait time
- TEinschalt T switch on
- Startverzögerungszeit Start delay time
- Tx T x
- Verbindungszeitdauer Connection period
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- IEC 62386 [0002] IEC 62386 [0002]
- IEC 62386 [0006] IEC 62386 [0006]
- IEC 62389 [0009] IEC 62389 [0009]
- IEC 62389 [0022] IEC 62389 [0022]
- IEC 62386 [0064] IEC 62386 [0064]
- IEC 62389 [0068] IEC 62389 [0068]
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- 2015-11-05 AT ATGM325/2015U patent/AT16855U1/en not_active IP Right Cessation
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