DE10329683A1

DE10329683A1 - Digitale Schnittstelle mit Potentiometer

Info

Publication number: DE10329683A1
Application number: DE10329683A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Juen
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-02-03
Also published as: EP1494507B1; US7466084B2; EP1494507A1; US20050023989A1

Abstract

Eine Schnittstelle für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere ein Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen, weist zwei eingangsseitige Anschlüsse eines digitalen Steuereingangs (SE) und eine Auswertelogik (AL) auf, die zur Verarbeitung sowohl von an den Anschlüssen anliegenden Digitalsignalen wie auch von Netzspannungs-Signalen ausgelegt ist. Die Amplitude einer an den Anschlüssen anliegenden Netzspannung ist durch einen Spannungsteiler (ST) oder ein Potentiometer kontinuierlich einstellbar. Die Amplitude der anliegenden Netzspannung wird in eine Pulsbreiteninformation (PWM) umgesetzt, die die Auswertelogik wiederum in Steuerbefehle, bspw. Dimm-Stellwerte, für ein Vorschaltgerät (EVG) umsetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Schnittstelle für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere für ein Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe, auf Lampen-Betriebsgeräte mit derartigen Schnittstellen sowie auf Verfahren zur Erzeugung von Steuerbefehlen, insbesondere Dimmbefehlen für ein Lampen-Betriebsgerät.
Einem Benutzer soll somit die Möglichkeit gegeben werden, manuell über eine digitale Schnittstelle Steuerbefehlre, insbesondere Dimmbefehle für ein EVG, einzugeben.
Aus der EP 0 641 148 A1 ist es allgemein bekannt, mittels einer analogen Phasen-Anschnitttechnik ein Dimmen eines elektronischen Vorschaltgeräts zum Versorgung einer Last, wie beispielsweise einer Lampe, auszuführen.
Auch der deutschen Patentanmeldung 197 08 784 ist ein elektronisches Vorschaltgerät bekannt, das (in der Ausführungsform gemäss 7) eine Schnittstellenvorrichtung aufweist. Diese Schnittstellenvorrichtung kann dabei über Tastersignale bzw. Schaltersignale wie auch über digitale Steuersignale angesteuert werden. Im Falle eines angeschlossenen Tasters kann dann ein angeschlossenes elektronisches Vorschaltgerät durch einen (kurzen bzw. langen) Tastendruck ein- bzw. ausgeschaltet werden. In gleicher Weise ist jedoch auch ein DSI (Digital Signal Interface)-Betrieb möglich, bei dem bestimmte digitale Befehle beispielsweise Sollwerte für eine Helligkeitsregelung etc. übermitteln.
Bei der aus der DE 197 08 784 bekannten Schnittstellenvorrichtung ist es nachteilig, dass bei Anschluss eines mit Netzspannung versorgten Tasters oder Schalters an die Schnittstellenvorrichtung der Benutzer diejenige Betätigungsdauer des Tasters oder Schalters wählen muss, die dem vom Benutzer gewünschten Dimmwert entspricht. Mit anderen Worten, der Benutzer muss geistig einen Dimmwert in eine Betätigungsdauer für den Taster oder Schalter umrechnen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die manuelle Eingabe von Steuerbefehlen (bspw. Dimm-Sollwerte) für elektronische Vorschaltgeräte mit einer digitalen Schnittstelle intuitiver zu gestalten. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Möglichkeit bereit zu stellen, mittels einer digitalen Schnittstelle ein derartiges Betriebsgerät zu dimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonderes vorteilhafter Weise weiter.
Erfindungsgemäß ist also eine Schnittstelle für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere für ein Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen vorgesehen. Die Schnittstelle weist dabei zwei eingangsseitige Anschlüsse eines digitalen Steuereingangs sowie eine Auswertelogik auf, die grundsätzlich sowohl an den Anschlüssen anliegenden Digitalsignale wie auch Netzspannungssignale verarbeiten kann. An dem digitalen Steuereingang ist dabei ein Spannungsteiler oder ein Potentiometer zur kontinuierlichen Einstellung der Amplitude der an den Anschlüssen des digitalen Steuereingangs anliegenden Netzspannung vorgesehen. Das Einstellen eines Potentiometers in der Art eines Dimmers ist für den Benutzer intuitiver, da nunmehr eine Stellung (bspw. eine Drehstellung) und nicht mehr eine zeitliche Dauer den gewünschten Dimmwert wiedergibt.
Weiterhin kann die Schnittstelle Mittel zur Umsetzung der Amplitude der anliegenden Netzspannung in einer Pulsbreiten-Information aufweisen.
Die Auswertelogik kann dazu ausgelegt sein, die (digitale) Pulsbreiten-Information in Steuerbefehle für ein Lampen-Betriebsgerät umzusetzen. Insbesondere kann die Auswertelogik dazu ausgelegt sein, die Pulsbreiten-Information in Dimm-Stellwerte für ein Lampen-Betriebsgerät umzusetzen.
Zener-Dioden können dabei die anliegende Netzspannung an der digitalen Schnittstelle einer bipolaren Schwellenwertbildung unterziehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere ein dimmbares Vorschaltgerät für Gasentladungslampen vorgesehen, das eine Schnittstelle der oben angeführten Art aufweist.
Schließlich schlägt die Erfindung auch ein Verfahren zur Erzeugung von Dimmbefehlen für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere für ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen vor. Dabei wird die Amplitude einer an einer digitalen Schnittstelle anliegenden Netzspannung erfasst und die Amplitudenhöhe in eine digitale Pulsbreiten-Information umgesetzt, die wiedergibt, wie lange die Amplitude der Netzspannung eines vorgegebenen Schwellenwert überschritten oder unterschritten hat. Diese Pulsbreiten-Information kann dann digital als Dimmbefehl für das Lampen-Betriebsgerät verarbeitet werden.
Die Amplitude der anliegenden Netzspannung kann dabei kontinuierlich einstellbar sein.
Die Umsetzung der Amplitudenhöhe in eine digitale Pulsbreiten-Information kann insbesondere mittels einer Zenerdioden-Schaltung erfolgen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen sowie die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt eine Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei der die Auswertelogik (AL) in ein Vorschaltgerät (EVG) für Lampen integriert ist, und
3 zeigt Zeitablaufsdiagramme bzgl. der am digitalen Steuereingang anliegenden Spannung (U_SE) und der daraus entstehenden Pulsbreitenmodulation (PWM).
Wie in 1 ersichtlich, weist eine Schnittstellenvorrichtung gemässe der vorliegenden Erfindung dabei zwei eingangsseitige Anschlüsse U_IN1, U_IN2 eines digitalen Steuereingangs SE auf. An diese eingangsseitigen Anschlüsse U_IN1, U_IN2 können grundsätzlich Digitalsignale beispielsweise mit einer maximalen Amplitude zwischen 20 und 30 Volt oder aber Netzspannungsignale angelegt werden. Die Erfindung betrifft dabei den Fall, dass Signale ausgehend von einer Netzspannung an den digitalen Steuereingang SE angelegt werden.
Die Schnittstellenvorrichtung bereitet diese an den eingangsseitigen Anschlüssen U_IN1, U_IN2 anliegenden Signale derart auf, dass unabhängig von der Natur der anliegenden Signale an einem ausgangsseitigen Anschluss OUT ein Digitalsignal ausgegeben wird, dessen logischer Wert dem des an den eingangsseitigen Anschlüssen U_IN1, U_IN2 anliegenden Signals entspricht. Das von der Schnittstellenvorrichtung ausgegebene digitale Logiksignal kann dann beispielsweise von einem folgenden Controller ausgewertet werden, der wiederum ein angeschlossenes elektronisches Gerät, wie beispielsweise ein Lampenbetriebsgerät (z. B. elektronisches Vorschaltgerät EVG) oder LED-Betriebsgerät entsprechend ansteuert.
Die Eingangsseite (Anschlüsse U_IN1, U_IN2) und die Ausgangsseite (OUT) der erfindungsgemässen Schnittstellenvorrichtung sind voneinander galvanisch getrennt, was schematisch durch das Element GT dargestellt ist. Als Element GT zur galvanischen Trennung (Potentialtrennung) kommen dabei beispielsweise Optokoppler, Übertrager und Pegelversatzstufen infrage.
Einer der eingangsseitigen Anschlüsse U_IN2 kann direkt mit diesem Element zur galvanischen Trennung GT verbunden sein. Zwischen dem anderen eingangsseitigen Anschluss U_IN1 und diesem Element GT können dagegen ein Ohm'scher Widerstand R1, ein Element mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Element) PCT sowie zwei (optionale) Zenerdioden D1, D2 in Serie geschaltet sein.
Die Ausgangssignale des Elements GT zur galvanischen Trennung werden einer Auswertelogik AL zugeführt, die einen Komparator KOMP aufweist. Der Komparator KOMP vergleicht das Ausgangssignal des Elements GT zur galvanischen Trennung (Eingang 3 des Komparators) mit einem an dem invertierten Eingang 2 anliegenden Referenz- oder Schwellenwertsignals des Komparators KOMP. Abhängig von dem Vergleich gibt der Komparator KOMP dann das Logiksignal OUT beispielsweise an den Controller weiter.
Bei dem Aufbau der in der 1 dargestellten Schnittstellenvorrichtung wurde insbesondere darauf geachtet, dass verhältnismässig wenige und kostengünstige Bauteile verwendet werden. Wie im folgenden erläutert werden wird, weist eine derartige Schnittstellenvorrichtung dennoch die erforderliche Festigkeit gegenüber einer dauerhaft anliegenden Netzspannung auf sowie gegenüber Spannungsspitzen (Bursts) auf.
Der Ohm'sche Widerstand R1 muss bei Anliegen eines Netzspannungs-Signals so lange elektrische Energie in Wärme umsetzen, bis das PTC-Element sich erwärmt und in den hochohmigen Zustand übergeht, wodurch der Strom durch diesen Pfad wieder abfällt.
Die Zenerdioden D1, D2 dienen zur Definition des Low-Pegels des Digitalsignals.
Für die vorliegende Erfindung ist es grundsätzlich ausreichend, dass die Schnittstelle dazu ausgelegt ist, ein von einem Netzspannungssignal abgeleitetes Analogsignal an dem digitalen Steuereingang zu verarbeiten.
Wie in 1 ersichtlich ist an dem digitalen Steuereingang SE ein Spannungsteiler (Potentiometer) ST vorgeschaltet, der mit Netzspannung U_NETZ versorgt ist. Mittels diese Spannungsteilers ST ist es möglich, die Amplitude der an dem digitalen Steuereingang anliegenden Netzspannung U_NETZ im Wesentlichen kontinuierlich einzustellen. Im übrigen sind auch andere Mittel denkbar, um die Amplitude der zugeführten Netzspannung zu verändern.
2 zeigt eine Abwandlung von 1 dahingehend, dass die Auswertelogik AL gemäß 2 Teil des Betriebsgeräts EVG ist. Indessen ist auch gemäß 2 vorgesehen, dass an dem digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle ES, d.h. genauer gesagt an den beiden eingangsseitigen Anschlüssen U_IN1, U_IN2 ein Spannungsteiler ST angeschlossen ist, der mit der Netzspannung U_NETZ versorgt ist.
Wie nunmehr bezugnehmend auf 3 erläutert werden wird, sorgt eine Schaltung in der Schnittstelle ES (beispielsweise die Zenerdioden-Schaltung D1, D2, gemäß 1) dafür, dass die (analoge) Amplitudeninformation am Ausgang des Spannungsteilers ST und somit am Eingang des digitalen Steuereingangs SE der Schnittstelle IS in eine (digitale) Pulsbreitenmodulation umgesetzt wird, die der Auswertelogik AL zugeführt wird und von dieser wiederum in Steuersignale für ein angeschlossenen Betriebsgerät EVG umgesetzt wird. Insbesondere kann die Amplitudeninformation, die vom Benutzer mittels des Potentiometers ST eingestellt wird, in eine Pulsbreiten- Information und dann durch die Auswertelogik in Dimm-Stellwerte für ein Vorschaltgerät umgesetzt werden. Die Einstellung der Amplitude kann dabei mittels des Spannungsteiler/Potentiometers ST stufenlos erfolgen.
In 3 ist der Fall geschildert, dass der Scheitelwert der am digitalen Steuereingang SE anliegenden Spannung einmal einen Wert U_MAX1 und zu einem anderen Zeitpunkt den kleineren Wert (U_MAX2 < U_MAX1) aufweist. Der Scheitelwert der an dem digitalen Steuereingang SE kann bspw. von einem Benutzer per Hand and einem Potentiometer eingestellt werden. In der Schnittstellenschaltung ES wird beispielsweise mittels der in 1 dargestellten Zenerdioden-Schaltung D1, D2 eine Schwellenwertbildung +–U_TH durchgeführt. Das Eingangssignal der Auswertelogik AL sieht dementsprechend schematisch wie in 3, untere Abbildung, aus. Bei einer hohen Amplitude U_MAX1 der am digitalen Steuereingang SE anliegenden Wechselspannung ergibt sich ein PWM-Signal mit verhältnismäßig hoher Einschaltdauer t₁ und entsprechend einem grossen Tastverhältnis.
Wenn dagegen mittels des Potentiometers/Spannungsteilers ST die Amplitude des an dem digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle ES anliegenden Wechselspannung auf einen Wert U_MAX2 < U_MAX1 gedämpft wird, ergibt sich, wie in 3, untere Abbildung, dargestellt, am Eingang der Auswertelogik AL ein PWM-Signal mit einer verringerten Einschaltdauer t2 < t1 und entsprechend verringertem Tastverhältnis.
Das Tastverhältnis wird dann von der Auswertelogik AL anhand einer in ihr implemetierten Tabelle oder Funktion in Dimm-Stellewerte, Ein-/Aus-Befehle etc. umgesetzt.
Mittels der Erfindung kann also ein dimmbares Vorschaltgerät mit einer Schnittstelle realisiert werden, welche sowohl mit digitalen Steuersignalen (z.B. DALI, DSI) wie auch mit einer kontinuierlich einstellbaren Netzspannung gedimmt werden kann. Die Netzspannung U_NETZ wird dabei über einen Spannungsteiler ST den digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle SI zugeführt.
Je nach Stellung des Potentiometers ST ändert sich auch die Spannung am digitalen Steuereingang SE. Die Schnittstellenschaltung SE leitet diese variable Spannung bzw. eine äquivalentes Signal über eine galvanische Kopplung GK der Auswertelogik AL zu. Die Auswertelogik AL sorgt dann dafür, dass beispielsweise eine Lampe entsprechend den am digitalen Steuereingang SE anliegenden Signalamplitude gedimmt wird.
Die Erfindung kann beispielsweise in einfacher Weise bei dimmbaren Stehleuchten verwendet werden, welche in vielen Fällen bereits mit einem Potentiometer/Dimmer ausgestattet sind.

Claims

Schnittstelle für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere für ein Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen, aufweisend einen digitalen Steuereingangs (SE) und eine Auswertelogik (AL) zur Verarbeitung von an den Anschlüssen anliegende Signalen und zur Ausgabe von Steuerbefehlen, gekennzeichnet durch einen mit dem digitalen Steuereingang (SE) verbundenen und mit Netzspannung versorgten einstellbaren Spannungsteiler (ST) zur Einstellung der Amplitude einer an dem digitalen Steuereingang anliegenden Netzspannung.
Schnittstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (D1, D2) zur Umsetzung der Amplitude der anliegenden Netzspannung in eine Pulsbreiteninformation.
Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik (AL) dazu ausgelegt ist, die Pulsbreiteninformation in Steuerbefehle für ein Lampen-Betriebsgerät umzusetzen.
Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik (AL) dazu ausgelegt ist, die Pulsbreiteninformation in Dimm-Stellwerte für ein Lampen-Betriebsgerät (EVG) umzusetzen.
Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zenerdioden (D1, D2), die die anliegende Netzspannung einer bipolaren Schwellenwertbildung unterziehen.
Lampen-Betriebsgerät, insbesondere ein dimmbares Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen, aufweisend eine Schnittstelle (SI) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Erzeugung von Steuerfehlen für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere für ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, mit einer digitalen Schnittstelle (SI), aufweisend die folgenden Schritte: – Erfassen der Amplitude einer an der digitalen Schnittstelle (SI) anliegenden Wechselspannung, – Umsetzung (D1, D2) der Amplitudenhöhe der Wechselspannung in eine digitale Pulsbreiteninformation, die wiedergibt, wie lange die Amplitude der Wechselspannung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und – digitale Umsetzung (AL) der Pulsbreiteninformation in einen Steuerbefehl für das Lampen-Betriebsgerät (EVG).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt: – Umsetzen (D1, D2) der Pulsbreiteninformation in Dimm-Stellwerte für ein Lampen-Betriebsgerät.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der anliegenden Netzspannung kontinuierlich einstellbar (ST) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der Amplitudenhöhe in eine digitale Pulsbreiteninformation mittels einer Zenerdioden-Schaltung (D1, D2) erfolgt.