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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polaritätswandlers.
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Aus der
US 4,621,170 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Polaritätswandler an einem Bus angekoppelt ist.
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Neben der bisherigen üblichen Ausrichtung auf das blosse Verteilen und Schalten elektrischer Energie treten bei der modernen Gebäudeinstallation zunehmend Installationsbus-Systeme in den Vordergrund.
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Ein solches Installationsbus-System ist beispielsweise der Europäische Installationsbus (EIB) der European Installation Bus Association EIBA s. c., Brüssel, und wird beschrieben unter anderem im „Handbuch Gebäudesystemtechnik”, 2. Auflage, 1994, des Zentralverbands Elektrotechnik- und Elektroindustrie e. V. (ZVEI) und des Zentralverbands der Deutschen Elektrohandwerke (ZVEH). Beim EIB gibt es nur noch eine Leitung, über die alle Busteilnehmer über ein Adernpaar miteinander kommunizieren. Die Starkstromleitungen werden nicht mehr als Steuerleitungen sondern nur noch zur Versorgung der elektrischen Verbrauchsgeräte verwendet.
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Informationen (z. B. Schaltbefehle und Meldungen) zwischen den einzelnen Busteilnehmern werden im EIB-System über sogenannte Telegramme ausgetauscht, wobei die Informationen auf der Busleitung symmetrisch übertragen werden, d. h. als Spannungsdifferenz zwischen den beiden Busadern mit definierter Polarität und nicht als Spannungsdifferenz gegenüber Erde.
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Des Weiteren offenbart die
AT 402 587 B einen Brückengleichrichter zum Ankoppeln einer Funktionsgruppe aus einem Empfänger, einem Sender und einer Spannungsversorgungseinrichtung an einen Verpolungsschutz eines zweiadrigen Busses.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktierung an einen Bus mit polaritätsunterschiedlichen Leitungen zu vereinfachen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt, die Verwendung jeweils eines separaten Polaritätswandlers für einen Empfänger, einen Sender und eine Spannungsversorgung, zum Ankoppeln einer Funktionsgruppe aus Empfänger, Sender und Spannungsversorgung an zwei Adern unterschiedlicher Polarisation eines Europäischen Installations Busses (EIB-Bus), wobei die Polaritätswandler Brückengleichrichter oder Phasenumkehr-ICs oder Optokoppler betreffen.
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Nach der Erfindung erfolgt die Ankopplung an einen Bus mit polaritätsunterschiedlichen Leitungen mittels eines Polaritätswandlers, der derart ausgestaltet ist, dass unabhängig von der Polarität von Signalen, die busseitig an den Polaritätswandlers angelegt werden, die Signale auf der anderen Seite (anwendungsseitig) des Polaritätswandlers nach ihrer Polarität getrennt ausgegeben werden.
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Durch die Busankopplung mittels des erfindungsgemässen Polaritätswandlers wird das Anschliessen deutlich vereinfacht, da die Polarität der Busleitungen völlig unerheblich ist. Polaritätsanschlussfehler werden so vermieden. Zudem kann das Anschliessen schneller und sicherer erfolgen, da die Polaritäten der Busleitungen nicht mehr zu prüfen sind. Dies erlaubt insbesondere auch ein Anschliessen durch nicht-ausgebildete Personen, so dass die Anschlusskosten erheblich reduziert werden konnen.
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Weiterhin müssen keine zusätzlichen Bauteile vorgesehen werden, um den Busankoppler vor Fehlanschlüssen durch falsche Polarisation zu schützen. Entsprechende Schutzdioden können beispielsweise entfallen, was wiederum zu einer Kostenreduzierung beiträgt.
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Der Polaritätswandler stellt vorzugsweise zentral die polaritätsunabhängige Ankopplung des gesamten Busankopplers sicher, wobei eine Vielzahl anwendungsseitiger Baugruppen an den Polaritätswandler angekoppelt werden können. Allerdings kann auch für jede oder eine Vielzahl anwendungsseitiger Baugruppen jeweils ein eigener (dezentraler) Polaritatswandler, beispielsweise aus ökonomischen Gründen, vorgesehen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Polaritätswandler durch einen Bruckengleichrichter implementiert, der auch mit Schottky-Dioden, Fast-Recovery-Dioden od. dgl. bestückt sein kann. Der aus dem Bereich der Wechselspannungsgleichrichtung bekannte Brückengleichrichter stellt in besonders kostengünstiger Weise durch eine geeignete Brückenschaltung von Dioden die Polaritätswandlung sicher.
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Als Polaritätswandler lassen sich weiter auch insbesondere Phasenumkehr-ICs, wie beispielsweise die Baureihen MAX4526, MAX4527 oder MAX4528 der Firma MAXIM, oder Optokoppler verwenden. Letztere sind in ihrem Einsatz jedoch durch ihren erhöhten Energieverbrauch begrenzt.
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Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung fur die Ankopplung an einen EIB, ist allerdings nicht auf diesen beschränkt sondern lässt sich für die Anwendung an polaritätsunterschiedliche Bussysteme mit zwei oder mehr (polaritätsunterschiedlichen) Leitern einsetzen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 einen typischen, im Stand der Technik bekannten EIB-Teilnehmer;
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2 ein allgemeines funktionales Ersatzschaltbild eines erfindungsgemässen Polaritätswandlers;
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3 einen erfindungsgemassen Busankoppler;
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4a und 4b eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Polaritätswandlers in Form eines Brückengleichrichters;
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5 eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Busankopplers.
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1 zeigt einen typischen EIB-Teilnehmer 10, der im allgemeinen einen, an einen Bus 20 (den EIB) angekoppelten Busankoppler 30 und ein damit über eine Anwendungsschnittstelle 40 verbundenes Anwendungsmodul/Endgerät 50 aufweist. Zu verarbeitende Informationen gelangen über den Bus 20 zuerst an den Busankoppler 30, der mittels eines Empfangers 60 Daten empfangen kann. Entsprechend weist der Busankoppler 30 einen Sender 70 auf, mit dem er Daten über den Bus 20 an weitere Busteilnehmer senden kann. Eine Spannungsversorgung 80 stellt die elektrische Versorgung der angeschlossenen Elektronik sicher. Gesteuert werden die Funktionen des Busankopplers 30 von einem Mikroprozessor 90. Je nach Ausführung des EIB-Teilnehmers 10 sind der Busankoppler 30 und das Anwendungsmodul/Endgerät 50 steckbar oder untrennbar in einem Gehause integriert.
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Zur Inbetriebnahme des EIB-Teilnehmers 10 muss der Busankoppler 30 polaritätsrichtig sowohl mit einer negativ (– Ader) als auch einer positiv (+ Ader) gepolten Ader des Busses 20 in Verbindung gebracht werden. In der Praxis treten dabei immer wieder Probleme durch polaritätsunrichtige Kontaktierungen des Busankopplers 30 auf, was zu Betriebsstörungen dieses Busankopplers 30 führt.
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Typische, im Stand der Technik bekannte Lösungen zur Sicherstellung einer polaritätsrichtigen Ankopplung an einen Bus sind beispielsweise mechanische Codierungen sowohl auf Seiten des Busses als auch der Busankopplung, was jedoch einen gewissen (mechanischen) Aufwand erfordert und für bestimmte Bussysteme, wie den EIB, nur beschrankt oder überhaupt nicht anwendbar ist.
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2 zeigt ein allgemeines funktionales Ersatzschaltbild eines erfindungsgemässen Polaritätswandlers 100. Unabhängig von der (entgegengesetzten) Polarität eines Eingangsleitungspaares 110, weist ein Ausgangsleiter 120 des Polaritätswandlers 100 immer eine positive Polaritat und ein Ausgangsleiter 130 immer eine negative Polaritat auf.
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3 stellt einen erfindungsgemassen Busankoppler 200 dar, der eine Funktionsgruppe 210 aufweist, die über den Polaritätswandlers 100 an den Bus 20 angekoppelt ist. Unabhangig von der Polarität des Busleiterpaares 20 stellt der Ausgangsleiter 120 des Polaritätswandlers 100 der Funktionsgruppe 210 immer eine positive Polarität und der Ausgangsleiter 130 immer eine negative Polarität gegenuber. Der Bus 20 ist vorzugsweise ein EIB, wie eingangs beschrieben, und die Funktionsgruppe 210 stellt vorzugsweise die mit dem Referenzzeichen 30 in 1 dargestellten Baugruppen dar. Dabei ist zu verstehen, dass auch für jede der Baugruppen 60, 70 und/oder 80 ein separater Polaritätswandlers 100 vorgesehen werden kann.
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4a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Polaritätswandlers 100 in Form eines Brückengleichrichters in aus dem Bereich der Wechselstromgleichrichtung bekannter Schaltung. Zwischen dem Eingangsleitungspaar 110 und dem Ausgangsleiter 120 ist jeweils eine Diode in Stromrichtung (von plus nach minus) geschaltet. Entsprechend ist zwischen dem Eingangsleitungspaar 110 und dem Ausgangsleiter 130 jeweils eine Diode entgegen Stromrichtung geschaltet.
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In dem Ausfuhrungsbeispiel gemass 4b ist einem herkömmlichen Busankoppler, insbesondere als Funktionsgruppe 210 beziffert, der in 4a beschriebene Polaritätswandler in Form eines Brückengleichrichters vorgeschaltet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, an eine derartige Funktionsgruppe den Polaritätswandler 100 zum polaritätsunabhängigen Betreiben vorzuschalten. Das BUS Interface Modul vom Typ BIM M 113 der Firma Siemens (Siemens Nr. 5 WGI 113-8A AOI) eignet sich besonders zum Nachrüsten mit einem entsprechenden, oben beschriebenen Polaritätswandler 100.
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In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Busankopplers 200 dargestellt. An den Bus 20 koppeln parallel drei Brückengleichrichter 300, 310 und 320. Unabhängig von der Polaritat der Busleitungen, liefern die drei Brückengleichrichter 300, 310 und 320 jeweils Leitungen 300A, 310A oder bzw. 320A mit positiver Polarität und Leitungen 300B, 310B oder bzw. 320A mit negativer Polarität. An die Leitungen 300A und 300B koppelt der Empfänger 60, vorzugsweise über einen Parallelwiderstand 60A (z. B. 500 kΩ), der vom Bus 20 ankommende Signale empfängt. Der Sender 70 koppelt an die Leitungen 310A und 310B und sendet, gesteuert durch ein Signal TxENABLE Daten TxDATA über den Bus 20 an andere Busteilnehmer. Die Spannungsversorgung 80 wird gespeist von den Leitungen 320A und 320B und weist eingangs Seriendrosseln 330 und 340 und eine Parallelkapazität 350 (z. B. etwa 220 μF) zwischen den Leitern auf. Ein Schaltregler 360 liefert an seinem Ausgang einen definierten Spannungswert (z. B. etwa 5 V), vorzugsweise über eine Parallelkapazität 370 (z. B. etwa 1000 μF). Eine Reset-Logik 380 erhält als Eingang sowohl die Spannung VBUS, abgegriffen nach der Seriendrossel 330, als auch die Ausgangsspannung des Schaltreglers 360 und liefert davon abgeleitet ein Rücksetzsignal RESET und ein Spannungskontrollsignal POWER FAIL.
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Anstelle der in 5 gezeigten drei parallelen Brückengleichrichter 300, 310 und 320 kann auch lediglich einer der drei Brückengleichrichter 300, 310 und 320 verwendet werden. Die Baugruppen 60, 70 und 80 koppeln dann parallel, in 5 durch Leitungen 390 und 400 gestrichelt dargestellt, an zumindest einen der Bruckengleichrichter 300, 310 und 320.
