DE19715028B4

DE19715028B4 - Busfähige Dimmer, elektronische Transformatoren und Vorschaltgeräte zur Helligkeitssteuerung von Leuchten

Info

Publication number: DE19715028B4
Application number: DE19715028A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Wittky; Norbert Dipl.-Ing. Donat; Darius Dipl.-Ing. Stecura; Udo Dipl.-Ing. Neumann; Joachim Dipl.-Ing. Funk
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Insta GmbH
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: FR2762181A1; AT500806A1; CH693082A5; AT500806B1; NL1008857C2; NL1008857A1; AT500806B8; FR2762181B3; BE1013122A3; DE19715028A1

Abstract

Busfähige Dimmer, elektronische Transformatoren und Vorschaltgeräte zur Helligkeitssteuerung von Leuchten, die für unterschiedliche Bussysteme konfigurierbar sind, wobei sie ihre Steuerdaten von einem Bussystem erhalten und ihre Betriebsdaten an das Bussystem geben, dadurch gekennzeichnet, dass jedes busfähige Gerät aus zwei koppelbaren Leiterplatten besteht, wobei unterschiedliche busfähige Leiterplatten (13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17) jeweils mit einer Leistungsleiterplatte (8 oder 9 oder 10 oder 11 oder 12) mit unterschiedlichen Leistungsstufen verbindbar ist, wobei jedes Gerät nur einen, auf der busfähigen Leiterplatte (13, 14, 15, 16, 17) angeordneten Mikrocontroller (22) für die Steuerung der Leistungsstufen und für die Verbindung zum Bussystem aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft busfähige Dimmer, elektronische Transformatoren und Vorschaltgeräte, die zur Helligkeitssteuerung von Leuchten verwendet werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gebäude werden heute mit unterschiedlichen Bussystemen ausgerüstet, die eine komfortable Steuerung der Leuchten ermöglichen. Über die Leitungen der Bussysteme werden Daten übertragen, die den Zustand des Leuchtmittels verändern können. Als Bussystem können heute beispielhaft genannt werden: Europäischer Installationsbus (EIB), Local Area Network (LON) Feldbus Interbus S, European Home System (EHS).
Die Leuchten werden heute über busfähige Relais oder Dimmer angeschlossen, die in der Regel nicht in den Leuchten integriert sind. Diese busfähigen Relais oder Dimmer werden Aktoren genannt und stellen die Verbindung zu dem benutzten Bussystem dar. Die Leuchten haben unterschiedlichste Leistungsstufen und somit existieren auch unterschiedlichste Leistungen der Aktoren. Hersteller, die Geräte für die unterschiedlichen Bussysteme produzieren, müssen daher bestückte Leiterplatten produzieren, die alle Kombinationen von Leistung und Bussystem unterstützen. Bei 5 Leistungsstufen und 5 Bussystemen sind 25 Geräte mit den zugehörigen 25 Leiterplatten zu entwickeln, zu produzieren und zu lagern. Diese hohe Anzahl von Leiterplatten erzeugt einen erheblichen Aufwand in der Entwicklung und Herstellung, gerade bei Geräten, die mit einer geringen Stückzahl verkauft werden. Eine Reduzierung der Leiterplatten wird heute erreicht, indem trennbare Leiterplatten oder Baugruppen entwickelt werden. In der Gebäudesystemtechnik, der EIBA, ist der Busankoppler bekannt, der als gleichartige Baugruppe in mehreren Geräten eingesetzt wird. Hier bestehen zwei Busankopplertypen, die an ein Zweidrahtbussystem (Twisted Pair) und ein Netzübertragungssystem (Powerline) angeschlossen werden können. Die Leiterplatten der sogenannten Anwendungsmodule werden über eine Anwendungsschnittstelle (AST) an die Busankoppler angeschlossen. Diese Anwendungsmodule können auch Leistungsteile von elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten sein. Es besteht mehr und mehr der Wunsch, dass diese elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräte auch Betriebsdaten aussenden sollen. Als Betriebsdaten seien genannt: Kurzschluss der Lampe, Leerlauf des Gerätes, Überlast des Gerätes, Schaltzahl, Betriebsdauer.
Durch die DE 42 17 066 A1 sind dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende busfähiges Geräte bekannt geworden. Bekanntlich erhalten diese Geräte ihre Steuerdaten von einem Bussystem und geben ihre Betriebsdaten an das Bussystem ab. Jedes busfähige Gerät besteht aus zwei koppelbaren Leiterplatten, wobei jede busfähige Leiterplatte mit einer Leistungsleiterplatte mit unterschiedlichen Leistungsstufen über eine normierte Anwenderschnittstelle AST verbindbar ist.
Des Weiteren ist durch die DE 195 15 633 A1 eine Elektroinstallation für Gebäude bekannt geworden, die eine Spannungsversorgung, Speiseleitungen, Verteilerdosen, Schalter und Verbraucher aufweist. Weiterhin weist diese ein Schalt-/Steuermodul oder Aktormodul für mindestens einen Verbraucher auf, dessen Ausgangssteuerkreis als Schalter oder Steuerteil parallel zum bereits vorhandenen Schalter oder Steuerkreis des Verbrauchers wirkt, wobei dessen Eingang über eine entfernt angeordnete Datenverarbeitungsanlage eine überlagerte Logik, den bereits vorhandenen Schalter oder Steuerteil oder einen Sensor oder dergleichen steuerbar ist, die über Datenleitungen oder die Spannungsversorgung mit dem Aktor verbunden ist.
Zudem ist durch die DE 195 21 087 A1 eine Fernsteuereinheit bekannt geworden, die in Verbindung mit drahtlosen Signalen das Steuern einer Last in einem busbasierten Gebäudeinstallationssystem ermöglicht.
Außerdem ist durch die DE 41 24 794 A1 eine Beleuchtungsanlage bekannt geworden, welche mehrere einzeln schalt- und dimmbare Leuchtkörper aufweist.
Des Weiteren ist durch die DE 40 39 161 A1 ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Helligkeit und des Betriebsverhaltens von Gasentladungslampen bekannt geworden.
Die Anwendungsschnittstelle der EIBA hat jedoch den Nachteil, dass sie sehr komplex aufgebaut ist und zur Übertragung der Betriebsdaten von Dimmern, elektronischen Vorschaltgeräten und elektronischen Transformatoren zusätzliche Mikroprozessoren im Leistungsteil eingesetzt werden müssen, um die Anwendungsschnittstelle zu unterstützen.
Ein zweiter Nachteil ist, dass die Busankoppler der EIBA einen Mikroprozessor mit begrenztem Speicherplatz haben, so dass für die Steuerfunktionen von Dimmern, elektronischen Transformatoren und elektronischen Vorschaltgeräten auch der erwähnte zusätzliche Mikroprozessor erforderlich wird.
Die beiden genannten Nachteile führen zu einer aufwendigen und voluminösen Konstruktion von Dimmern, elektronischen Transformatoren und Vorschaltgeräten. Besteht nun der Wunsch, die aufwendigen Leistungsteile auch für andere Bussysteme zu benutzen, muss die Anwendungsschnittstelle ebenso aufwendig durch den Ankoppler des anderen Bussystems unterstützt werden. Auch damit werden die Dimmer, elektronischen Transformatoren und Vorschaltgeräte der anderen Bussysteme sehr aufwendig.
Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, busfähige Geräte für unterschiedliche Bussysteme zu entwickeln, die mit einer reduzierten Gesamtzahl von bestückten Leiterplatten aufgebaut und durch eine einfache Schnittstelle miteinander verbunden werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird. Nach der Erfindung sind busfähige Geräte Dimmer, elektronische Transformatoren oder Vorschaltgeräte, die zur Helligkeitssteuerung von Leuchten verwendet werden.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt:
1 den prinzipiellen Aufbau von Geräten mit trennbaren Leiterplatten;
2 die Kombination von Leistungsleiterplatten mit Busleiterplatten;
3 die Blockschaltbilder von Geräten im zusammengesetzten Zustand.
In der 1 ist ein busfähiges Gerät dargestellt, das erfindungsgemäß ein Dimmer, ein elektronischer Transformator oder ein Vorschaltgerät sein kann. Wie aus 1 ersichtlich, besteht so ein busfähiges Gerät aus zwei Basisteilen, nämlich einer Leistungsleiterplatte 1 und einer Busleiterplatte 2, die über ein Verbindungsmittel 7 miteinander verkoppelt werden. Hierzu verfügt die Leistungsleiterplatte 1 über Verbindungselemente 5 und die Busleiterplatte 2 über Verbindungselemente 6, die das Verbindungsmittel 7 aufnehmen. Mit dem Bezugszeichen 3 auf der Leistungsleiterplatte 1 ist die Anschlußstelle für einen Verbraucher 24 bezeichnet. Die Busleiterplatte 2 besitzt eine Anschlußstelle 4 zum Anschluß an ein Bussystem. Anhand von 2 ist zu erkennen, daß die Leistungsleiterplatten 8, 9, 10, 11, und 12 in ihrer Größe gegenüber der in 1 mit 1 bezeichneten Leistungsleiterplatte unterschiedlich ausgeführt sind, um unterschiedliche Leistungsstufen zu realisieren. Bei elektronischen Transformatoren sind z. B. Leistungsstufen von 20W, 35W, 50W, 70W, 105W usw. üblich. Die Busleiterplatte 13 eines Bussystems z. B. EIB mit Zweidraht-Übertragung kann über das Verbindungselement 6 und dem Verbindungsmittel 7 auf das Verbindungselement 5 einer Leistungsleiterplatte 8 oder einer Leistungsleiterplatte 9 oder 10 oder 11 oder 12 geführt werden. Erfindungsgemäß ist dabei die Busleiterplatte 13 bereits so konzipiert, daß ihr Mikrocontroller 22 dieser unterschiedlichen Leistungen problemlos steuern kann und auch in der Lage ist, die Betriebsdaten, der unterschiedlichen Leistungsleiterplatten 8 bis 12 verarbeiten kann. Für hier nicht explizit erwähnte Leistungsstufen gilt das gleiche Prinzip.
Erwähnt sei noch, daß die in 1 mit 2 bezeichnete Busleiterplatte stellvertretend für die Ausführungsformen der Busleiterplatten 13 bis 17 dargestellt ist. Die weiter noch dargestellten Busleiterplatten 14, 15, 16, 17 können z. B. auch Bussysteme des Europäischen Installationsbus EIB mit netzgebundener Übertragung oder Local Area Network (ION), Insterbus S oder Electronic Home System (EHS) unterstützen. Man erkennt also aus 2, daß mit einer Busleiterplatte z. B. 13 und einem wählbaren Bussystem z. B. der vorerwähnten Art fünf verschiedene Leistungsstufen auf fünf verschiedene Leistungsleiterplatten 8 bis 12 steuerbar sind. Diese Leistungsleiterplatten 8 bis 12 mit verschiedenen Leistungsstufen sind demzufolge geeignet mit jeweils einer der Busleiterplatten 14 bis 17 verbunden zu werden, wobei diese mit den erwähnten Bussystemen ausgestattet sein können. Das Ausführungsbeispiel zeigt, daß für 25 busfähige Dimmer von jeweils unterschiedlicher Leistung und unterschiedlichen Bussystemen nur zehn Leiterplatten erforderlich sind, die aus koppelbaren Leistungsleiterplatten und Busleiterplatten bestehen. Diese Lösung ist auch für die Anwendung mit elektronischen Transformatoren oder Vorschaltgeräten durchführbar.
In 3 ist der Aufbau eines busfähigen Gerätes mit Leistungsleiterplatte 8 und Busleiterplatte 13 mit seinen Blockschaltbildern dargestellt. Die Netzspannung wird über die Anschlußstellen 18 an das Gerät angeschlossen. Das Bussystem wird über die Anschlußstellen 4 und der Verbraucher 24 über die Anschlußstelle 3 an das Gerät angeschlossen. Eine Spannungsversorgung 20 erzeugt die Versorgungsspannung für die Leistungssteuerung 19, die Schnittstellenanpassung 25, Schnittstellenanpassung 21, den Mikrocontroller 22 und die Busanpassung 23. In der Leistungssteuerung 19 können ein Relais, Triac, Transistor oder andere elektromechanische oder elektronische Bauelemente eingesetzt sein. Zusätzlich kann hier eine galvanische Trennung untergebracht sein, die eine berührbare Verbraucherspannung sicher von der Netzspannung trennt. Dies ist im besonderen für Niedervolthalogenleuchten erforderlich. Die Businformation zur Steuerung des Verbrauchers empfängt der Mikrocontroller 22 über die Busanpassung 23. Die Busanpassung 23 wandelt die elektrischen Signale des Bussystems in Signale um, die der Mikrocontroller 22 weiterverarbeiten kann. In der Busanpassung 23 kann auch eine galvanische Trennung bestehen, die das Bussystem sicher von der Netzspannung trennt, da manche Bussysteme als Schutzkleinspannungssystem ausgelegt sind. Für einige Bussysteme werden in der Busanpassung 23 auch ASICs (Application Specific Integrated Circuits) eingesetzt. Die Businformation wird in dem Mikrocontroller 22 so verarbeitet, daß die Leistungssteuerung 19 über die Schnittstellenanpassungen 25 und 21 Steuerdaten erhält. Die Steuerdaten können z. B. sein: EIN, AUS, Helligkeitswert, die in einer digitalen oder analogen Darstellung in den Schnittstellenanpassungen 25, 21 umgewandelt werden.
Die Leistungssteuerung kann seine Zustandsdaten, wie z. B. Kurzschluß, Überlast, Leerlauf oder Erwärmung, über die Schnittstellenanpassungen 25 und 21 an den Mikrocontroller 22 geben. Der Mikrocontroller 22 formatiert diese Zustandsdaten so um, daß er diese als Bustelegramm über die Busanpassung 23 in das Bussystem senden kann. Der Mikrocontroller 22 kann aus den Zustandsdaten auch abgeleitete Daten ermitteln und in das Bussystem senden. Abgeleitete Daten dieser Art können z. B. Betriebsdauer, Schalthäufigkeit sein. In dem Mikrocontroller 22 sind sowohl die logischen Prozeduren für die Buskommunikation als auch die Aufbereitung der Steuersignale für die Leistungssteuerung 19 untergebracht.

1: Leistungsleiterplatte
2: Busleiterplatte
3: Anschlußstelle, Verbraucher
4: Anschlußstelle, Bussystem
5: Verbindungselement
6: Verbindungselement
7: Verbindungsmittel
8: Leistungsleiterplatte
9: Leistungsleiterplatte
10: Leistungsleiterplatte
11: Leistungsleiterplatte
12: Leistungsieiterplatte
13: Busleiterplatte
14: Busleiterplatte
15: Busleiterplatte
16: Busleiterplatte
17: Busleiterplatte
18: Anschlußstelle, Netzspannung
19: Leistungssteuerung
20: Spannungsversorgung
21: Schnittstellenanpassung
22: Mikrocontroller
23: Busanpassung
24: Verbraucher
25: Schnittstellenanpassung

Claims

Busfähige Dimmer, elektronische Transformatoren und Vorschaltgeräte zur Helligkeitssteuerung von Leuchten, die für unterschiedliche Bussysteme konfigurierbar sind, wobei sie ihre Steuerdaten von einem Bussystem erhalten und ihre Betriebsdaten an das Bussystem geben, dadurch gekennzeichnet, dass jedes busfähige Gerät aus zwei koppelbaren Leiterplatten besteht, wobei unterschiedliche busfähige Leiterplatten (13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17) jeweils mit einer Leistungsleiterplatte (8 oder 9 oder 10 oder 11 oder 12) mit unterschiedlichen Leistungsstufen verbindbar ist, wobei jedes Gerät nur einen, auf der busfähigen Leiterplatte (13, 14, 15, 16, 17) angeordneten Mikrocontroller (22) für die Steuerung der Leistungsstufen und für die Verbindung zum Bussystem aufweist.
Busfähige Geräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein busfähiges Gerät jeweils aus einer Leistungsleiterplatte (1) besteht, die mit einer Leistungssteuerung (19), einer Schnittstellenanpassung (25), einer Netzspannungsanschlussstelle (18), einer Spannungsversorgung (20) und einer Anschlussstelle (3) für einen Verbraucher (24) sowie mit Verbindungselementen (5) versehen ist, die über Verbindungsmittel (7) eine zum busfähigen Gerät zugehörige Busleiterplatte (2) über Verbindungselemente (6) ankoppelt, die mit einer Schnittstellenanpassung (21), dem Mikrocontroller (22), einer Busanpassung (23) sowie mit einer Bussystemanschlussstelle (4) versehen ist.
Busfähige Geräte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (22) einer Busleiterplatte (2 oder 13 oder 14 oder 15 oder 16 oder 17) die Steuerinformation über seine Schnittstellenanpassung (21) und über die Schnittstellenanpassung (25) für die Leistungssteuerung (19) jeder Leistungsleiterplatte (1 oder 8 oder 9 oder 10 oder 11 oder 12) aufbereitet, Betriebsdaten von der Leistungssteuerung (19) erhält, daraus abgeleitete Daten ermittelt und über die Busanpassung (23) in das jeweilige Bussystem gibt.
Busfähige Geräte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannungsversorgung (20) die Baugruppen Leistungssteuerung (19), die Schnittstellenanpassung (25, 21), den Mikrocontroller (22) sowie die Busanpassung (23) versorgt.