DE19913760C2 - Process for the microprocessor-controlled regulation of the illuminance of an area which is exposed to changeable external light (e.g. daylight) and changeable illuminant light - Google Patents
Process for the microprocessor-controlled regulation of the illuminance of an area which is exposed to changeable external light (e.g. daylight) and changeable illuminant lightInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur microprozessorgesteuerten Regelung der Beleuchtungsstärke eines Bereiches, der veränderlichem Fremdlicht (z. B. Tageslicht) und veränderbarem Beleuchtungskörperlicht ausgesetzt ist.The invention relates to a method for microprocessor-controlled regulation of illuminance an area that has variable ambient light (e.g. Daylight) and changeable lighting fixtures is exposed.
Nach dem Stand der Technik sind folgende diesbezügliche Regelungen bekannt.In the prior art, the following are related Regulations known.
- A) ein sogenannter Mini-konstanter HF DIMMICO (der Fa. Osram, Deutschland), über dessen regelungstechnischen Hintergrund keine Angaben verfügbar sind.A) a so-called mini-constant HF DIMMICO (from Osram, Germany), on its regulatory background no information is available.
- B) ein Lichtregelsystem der Fa. Ludwig, bei dem eine Sollwertvorgabe durch Ausstausch eine lichtabsorbierenden Kappe am Licht-Sensor erfolgt.B) a light control system from Ludwig, in which one Setpoint specification by replacing a light-absorbing cap on the light sensor.
- C) in der deutschen Offenlegungsschrift OS 196 06 674 wird ein Verfahren zur Regelung der Beleuchtung eines Raumes beschrieben, bei dem ein Sensor den von mindestens einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrom erfaßt und bei dem ein für die Regelung erforderlicher Verstärkungsfaktor ermittelt wird.C) in the German Offenlegungsschrift OS 196 06 674 a Procedure for controlling the lighting of a room described, in which a sensor of at least one Light source outgoing luminous flux detected and one for the control required gain factor is determined.
Dieses Verfahren arbeitet unter Vernachlässigung des Tageslichtsanteils.This process works without considering the Daylight share.
- A) die europäische Patentschrift EP 08 72 163 B1 und die US Patentschrift 42 36 101 beziehen sich auf eine Beleuchtungsregelung unter Berücksichtigung des natürlichen und künstlischen Lichts unter Verwendung eines jeweils ganz speziellen Regelalgorithmus'.A) the European patent EP 08 72 163 B1 and the US Patent 42 36 101 relate to a Lighting control taking into account the natural and artificial light using one whole at a time special control algorithm '.
Der unter A genannte Stand der Technik weist den Nachteil auf, daß es sich hierbei um ein raumspezifisches System handelt, bei dem eine Justierung bei geringem Tageslichteinfall vorgenommen werden muß.The prior art mentioned under A has the disadvantage that that this is a space-specific system at an adjustment made with little daylight must become.
Es ist Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren zur Regelung der Beleuchtungsstärke eines
Bereiches, welcher Fremdlicht (Tageslicht) und
Beleuchtungskörperlicht ausgesetzt ist, das
It is an object of the invention to provide a method for regulating the illuminance of an area which is exposed to extraneous light (daylight) and illuminant light
- a) die Berücksichtigung einer qasi stufenlosen Sollwertvorgabe für die Beleuchtungsstärke unda) the consideration of a qasi stepless setpoint specification for the Illuminance and
- b) die Anpassung der Beleuchtungsstärke an einen wechselnden Fremdlichtanteil gestattet.b) adapting the illuminance to a changing one Percentage of extraneous light permitted.
Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung, bei Beleuchtungskörpern mit Vorschaltgeräten eine gleichmäßige relativierte (prozentbezogene) Regelung der Beleuchtungsstärke im Sinne einer gedachten linearen Skalierung vorzusehen.Furthermore, it is an object of the invention for lighting fixtures with ballasts an even relativized (percentage-based) regulation of the Illuminance in the sense of an imaginary linear scaling to provide.
Diese Aufgaben der Erfindung werden in vorteilhafterweise durch die im Anspruch 1 und 2 genannten Merkmale gelöst.These objects of the invention are advantageously accomplished by solved the features mentioned in claim 1 and 2.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the method according to the invention are marked in the subclaims.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf verschiedene Darstellungen verwiesen. Es zeigen:To better understand the invention, reference is made to various Illustrations referenced. Show it:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Ablauf der erfindungsgemäßen Regelung der Beleuchtungsstärke; Fig. 1 is a block diagram of the end of the control according to the illuminance;
Fig. 2 ein Grob-Block-Schaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung der Beleuchtungsstärke; . Figure 2 is a rough block diagram of an arrangement for implementing the method according to the invention for regulating the illumination intensity;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer nichtlinearen Kennlinie, welche die Funktion der Beleuchtungsstärke (im folgenden Lichtleistungsabgabe genannt) des Beleuchtungskörpers in Abhängigkeit von der Reglerausgangsgröße darstellt; Fig. 3 is a schematic representation of a non-linear characteristic curve (hereinafter referred to as light output), the function of the illuminance of the lighting fixture in response to the controller output;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der nichtlinearen Kennlinie gemäß Fig. 3 und der Umkehrfunktion dieser Kennlinie; FIG. 4 shows a schematic illustration of the non-linear characteristic curve according to FIG. 3 and the inverse function of this characteristic curve;
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Bildung eines die Beleuchtungsstärke erfassenden Sensorsignales, bestehend aus einem Fremdlicht-Anteil und einem Beleuchtungskörperlicht- Anteil; Figure 5 is a schematic representation of the formation of a the illuminance detecting sensor signal, consisting of an external light component and an Beleuchtungskörperlicht- proportion.
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Unterdrückung des Fremdlicht- Anteils aus dem Sensor-Signal und zur Verstärkung des Beleuchtungskörperlicht-Anteils auf einen Spannungsfestwert; Fig. 6 is a schematic representation for the suppression of extraneous light component from the sensor signal and for amplifying the illumination light body portion to a voltage set value;
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Reglers und folgender Merkmale der Regelstrecke: Umkehrfunktion der nichtlinearen Kennlinie gemäß Fig. 3 und Pulsweiten-Modulation mit RC-Glied zur Bildung der Eingangsgröße für das Vorschaltgerät; Fig. 7 is a schematic representation of the controller and the following characteristics of the controlled system: inverse function of the nonlinear characteristic of Figure 3 and pulse width modulation with RC element to form the input variable for the ballast;.
Fig. 8, 9 und 10 schematische Darstellungen zur Spannungsausbildung an dem RC- Glied gemäß Fig. 7; Fig. 8, 9 and 10 are schematic diagrams for voltage formation on the RC element of FIG. 7;
Für die Beleuchtungsstärke eines Bereiches sollen folgende zwei Komponenten maßgebend sein:The following two are intended for the illuminance of an area Components are decisive:
Fremdlicht ta (insbesondere Tageslicht) und das von einem steuerbaren Beleuchtungskörper ausgehende Beleuchtungskörperlicht tbl.Foreign light ta (especially daylight) and that from one controllable lighting fixture outgoing Lighting fixture tbl.
Der Fremdlicht-Anteil und der Beleuchtungskörperlicht-Anteil
werden summativ über einen Licht-Sensor 4 erfaßt. Das aufgrund
des auftreffenden Lichtes gebildete Sensor-Signal Uges (z. B.
ein Spannungswert) setzt sich aus der Summe eines
Spannungswertes Uta für den Tageslicht-Anteil und eines
Spannungswertes Ubl für den Beleuchtungskörperlicht-Anteil
zusammen.
The extraneous light component and the illuminant light component are recorded summatively via a light sensor 4 . The sensor signal Uges (e.g. a voltage value) formed on the basis of the incident light is composed of the sum of a voltage value Uta for the daylight component and a voltage value Ubl for the lighting element light component.
Uges = Uta + UblUges = Uta + Ubl
Der Verlauf Uges = f(t) (t = Zeit) unterliegt zeitlichen Schwankungen, die z. B. durch Tageslicht- oder Reflektionsschwankungen in dem beleuchteten Bereich bedingt sein können.The course Uges = f (t) (t = time) is subject to time Fluctuations, e.g. B. by daylight or Reflection fluctuations in the illuminated area due could be.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung zur Unterdrückung des Anfangs- Fremdlichtanteils Uta aus dem Sensor-Signal Uges und zur Verstärkung des Beleuchtungskörperlicht-Anteils Ubl auf einen Spannungsfestwert Ufest. Fig. 6 shows a schematic representation for the suppression of the initial extraneous light component from the sensor signal Uta Uges and amplifying the lighting state light-Ubl proportion to a voltage read-only Usolid.
Der Wert für Ufest kann beispielsweise 5 V Gleichspannung betragen.The value for Ufest can be 5 V DC, for example be.
Vor Beginn der eigentlichen Regelung wird der auf die maximal mögliche Lichtabgabe (Beleuchtungsstärke) des Beleuchtungskörpers zurückgehende Anteil Ublmax des Sensor- Signales wie folgt bestimmt:Before the actual regulation begins, the maximum is reached possible light emission (illuminance) of the Luminaire declining share Ublmax of the sensor Signals determined as follows:
Zunächst wird das Sensorsignal ermittelt, welches sich bei einem kein Licht aussendenden Beleuchtungskörper ergibt; ebenso erfaßt aber das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit, von einem Zustand niedrigster Lichtaussendung bzw. Beleuchtungsstärke (z. B. geringste Dimmstufe) des Beleuchtungskörpers auszugehen.First, the sensor signal is determined, which is at a lighting fixture that does not emit light; however, the method according to the invention also covers the Possibility of a state of lowest light emission or Illuminance (e.g. lowest dimming level) of the Lighting fixture to go out.
Im ersteren Falle besteht das gesamte Sensorsignal Uges nur aus
dem auf den Anfangs-Fremdlichtanteil zurückgehenden Wert Uta - a.
In the former case, the entire sensor signal Uges consists only of the value Uta - a, which is based on the initial extraneous light component.
Uges = Uta - aUges = Uta - a
Dieser Wert Uta - a wird automatisch erfaßt und gespeichert.
Anschließend wird das Sensorsignal für die maximal mögliche
Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers unter Berücksichtigung des
Einflusses des Anfangs-Fremdlichtanteiles Uta - a gemessen:
This value Uta - a is automatically recorded and saved. The sensor signal for the maximum possible light output of the lighting fixture is then measured taking into account the influence of the initial extraneous light component Uta - a:
Uges = Ublmax + Uta - aUges = Ublmax + Uta - a
Ublmax ist der auf die maximal mögliche Lichtabgabe des
Beleuchtungskörpers zurückgehende Anteil im Sensorsignal.
Von dem Wert Uges = Ublmax + Uta - a wird der zuvor gespeicherte
Wert Uta - a subtrahiert und dadurch der Wert Ublmax ermittelt:
Ublmax is the portion of the sensor signal based on the maximum possible light output by the lighting fixture. The previously stored value Uta - a is subtracted from the value Uges = Ublmax + Uta - a, thereby determining the value Ublmax:
(Ublmax + Uta - a) - Uta - a = Ublmax.(Ublmax + Uta - a) - Uta - a = Ublmax.
Der Wert Ublmax wird auf einen vorgegebenen Festwert Ufest (z. B. 5 V Gleichspannung) verstärkt und der dafür erforderliche Verstärkungsfaktor v automatisch ermittelt und für einen späteren Zugriff gespeichert.The Ublmax value becomes a predetermined fixed value Ufest (e.g. 5 V DC voltage) and the required Gain factor v automatically determined and for one saved later access.
Mit Erfassung und Speicherung des Wertes Uta - a und mit Bestimmung und Speicherung des Verstärkungsfaktors v sind die Vorraussetzungen für den Ablauf des eigentlichen Regelverfahrens geschaffen, das nachfolgend beschrieben wird.With acquisition and storage of the value Uta - a and with Determination and storage of the gain factor v are the Prerequisites for the actual process Control procedure created, which is described below.
Fig. 2 zeigt ein Grob-Block-Schaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung der Beleuchtungsstärke. Fig. 2 is a rough block diagram showing an arrangement for implementing the method according to the invention for controlling the illumination intensity.
In diesem Blockschaltbild ist der steuerbare lichtaussendende Beleuchtungskörper mit 1 und das für ihn erforderliche elektrische Vorschaltgerät EVG mit 2 bezeichnet. Verschiedene Beleuchtungskörper benötigen zu ihrem Betrieb Vorschaltgeräte. Z. B. sind für Entladungslampen Vorschaltgeräte aus folgenden Gründen wichtig: Einleitung der Entladung und Stabilisierung des Betriebsstromes bzw. der Leistungsaufnahme.In this block diagram is the controllable light emitter Lighting fixture with 1 and the one required for it electrical ballast EVG designated 2. Various Lighting fixtures require ballasts for their operation. For example, ballasts for discharge lamps are the following Important reasons: initiation of discharge and stabilization the operating current or the power consumption.
Der aktuelle Tageslicht-Anteil für den Sensor 4 ist mit ta
bezeichnet, der aktuelle Beleuchtungskörperlicht-Anteil mit
tbl. Beide Anteile tbl und ta werden vom Sensor 4 summativ als
Spannungswerte zu
The current proportion of daylight for sensor 4 is denoted by ta, the current proportion of lighting fixture by tbl. Both components tbl and ta are summatively added by the sensor 4 as voltage values
Uges = Uta + Ubl erfaßt.Uges = Uta + Ubl recorded.
Uta ist der Spannungswert für den aktuellen Tageslicht-Anteil ta; Ubl ist der Spannungswert für den aktuellen Beleuchtungskörperlicht-Anteil bl.Uta is the voltage value for the current proportion of daylight ta; Ubl is the voltage value for the current one Illuminant light component bl.
Block 5 beinhaltet die in Zusammenhang mit Fig. 1 in Block E.
dargestellte Unterdrückung des Anfangs-Tageslicht-Anteiles
Uta - a aus dem Uges-Signal unter Bildung eines Differenz-
Signales
Block 5 contains the suppression of the initial daylight component Uta-a from the Uges signal in connection with FIG. 1 in block E., forming a difference signal
dU = Uges - (Uta - a) = Ubl + Uta - (Uta - a)dU = Uges - (Uta - a) = Ubl + Uta - (Uta - a)
Die Realisierung einer Schaltung für Block 5 erfolgt nach üblicher Kenntnis des Standes der Technik, z. B. durch eine analoge oder digitale Subtraktionsschaltung unter Berücksichtigung des (in analoger oder digitaler Form) gespeicherten Wertes Uta - a.The realization of a circuit for block 5 takes place according to the usual knowledge of the prior art, for. B. by an analog or digital subtraction circuit, taking into account the stored value (in analog or digital form) Uta - a.
Block 6 bezieht sich auf die Verstärkung des Spannungswertes
dU mit dem gespeicherten Verstärkungsfaktor v auf
Block 6 relates to the amplification of the voltage value dU with the stored amplification factor v
Ui = v . dUUi = v. you
Auch für eine solche Multiplikation stehen nach dem Stand der Technik allgemein bekannte vielfältige Realisierungsmöglichkeiten zur Verfügung.According to the state of the art, such a multiplication also stands for Technology widely known diverse Realization options available.
Aus Übersichts- und Vereinfachungsgründen wurde auf die Darstellung diesbezüglicher Schaltungs-Einzelheiten (auch inclusive einer gegebenfalls erforderlichen Digital/Analog- Wandlung) verzichtet.For reasons of clarity and simplification, the Presentation of related circuit details (also including any necessary digital / analog Change) waived.
Der Wert Ui wird in Block 6 als relativierte Größe (z. B. als
Prozentwert) gebildet:
100 (%) entsprechen Ufest = Ublmax . v
Je nach der Größe von Ui ergeben sich entsprechende
Prozentwerte:
Für Ui = 0.5 Ufest ergäben sich 50 (%)
Für Ui = 0.25 Ufest ergäben sich 25 (%).
etc.The value Ui is formed in block 6 as a relativized variable (e.g. as a percentage):
100 (%) correspond to Ufest = Ublmax. v
Depending on the size of Ui, there are corresponding percentages:
For Ui = 0.5 Ufest the result would be 50 (%)
For Ui = 0.25 Ufest the result would be 25 (%).
Etc.
Bei Verwendung eines Digital-Reglers 3 und bei Vorliegen der Ui-Werte in analoger Form ist Block 8 ein allgemein üblicher Analog/Digital-Wandler (nicht dargestellt) vorgeschaltet, der relativierte Digitalwerte Ui zwischen 0 und 100 bildet.If a digital controller 3 is used and if the Ui values are in analog form, block 8 is preceded by a generally conventional analog / digital converter (not shown) which forms relativized digital values Ui between 0 and 100.
Aus Vereinfachungsgründen wird hier davon abgesehen, daß auch ein sehr kleiner zusätzlicher (z. B. über 100 hinausgehender Bereich) vorhanden sein muß, um ein über die Größe Ufest hinausgehendes Sensorsignal (für den Extremfall maximaler Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers und einer Fremdlichtzunahme über den Uta - a Wert hinaus) zu erkennen.For the sake of simplicity, we will not do that here either a very small additional one (e.g. over 100 Area) must be present in order to be about the size Ufest outgoing sensor signal (maximum in the extreme case Light emission from the lighting fixture and an increase in extraneous light beyond the Uta - a value).
Analoge Betrachtungen gelten auch für den Bereich um Null.Analogous considerations also apply to the area around zero.
Block 7 beinhaltet eine Sollwertvorgabe S für die Bereichs- Beleuchtungsstärke. Ein solcher Sollwert kann automatisch oder auch manuell vorgegeben werden. Eine manuelle Vorgabe kann z. B. über ein lineares Potentiometer erfolgen mit einem (z. B. in %- Werten) relativierten Einstellbereich zwischen 0 und 100. Die Einstellposition 100 (%) gibt eine maximal mögliche Beleuchtungsstärke im Beleuchtungsbereich vor, darunter liegende Einstellpositionen entsprechen Anteilen dieses Maximalwertes. Es ist auch möglich, "ohne Blick" auf die Einstellwerte des Potentiometers eine Sollwertvorgabe der Beleuchtungsstärke vorzunehmen, indem das Potentiometer in seiner Einstellung so verändert wird, bis sich eine "durch Augenscheinnahme" gewünschte Beleuchtungsstärke eingestellt hat.Block 7 contains a setpoint specification S for the area illuminance. Such a setpoint can be specified automatically or manually. A manual specification can e.g. B. via a linear potentiometer with a (e.g. in% values) relativized setting range between 0 and 100. The setting position 100 (%) specifies the maximum possible illuminance in the lighting area, the setting positions below correspond to portions of this maximum value. It is also possible "without looking" at the setting values of the potentiometer to set a target value for the illuminance by changing the setting of the potentiometer until a desired illuminance has been obtained "by eye inspection".
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich betont, daß bei Veränderungen des Sollwertes eine schnelle Regelung (oder Steuerung) zur Einstellung der Beleuchtungsstärke im Beleuchtungsbereich erfolgen soll, damit die das Sollwert- Potentiometer betätigende Person nicht längere Zeit warten muß, bis sich die gewünschte Beleuchtungsstärke eingestellt hat. Mit anderen Worten, eine Änderung des Sollwertes muß quasi sofort in seiner Auswirkung zu beobachten sein. Soll die Beleuchtungsstärke nach Lichtempfindung verändert werden, so läßt sich das Ausmaß der Veränderung durch entsprechende Drehversuche am Potentiometer direkt (ohne nennenswerte Verzögerung) beobachten. Die relativierten Sollwerte (zwischen 0 und 100) sind mit S bezeichnet.At this point it should be emphasized that at Changes in the setpoint a quick control (or Control) for setting the illuminance in the Lighting area should take place so that the setpoint The person operating the potentiometer does not have to wait a long time, until the desired illuminance is reached. With in other words, a change in the setpoint must be almost immediate its effects can be observed. Should the Illuminance can be changed according to light sensation, so the extent of the change can be adjusted accordingly Rotation tests on the potentiometer directly watch (without significant delay). The relativized Setpoints (between 0 and 100) are denoted by S.
Block 8 stellt ein Differenzglied zur Bildung der Differenz D
zwischen S und Ui dar:
Block 8 represents a difference element for forming the difference D between S and Ui:
D = S - UiD = S - Ui
Für D können sich sowohl positive als auch negative Werte ergeben.For D there can be both positive and negative values surrender.
Zur Realisierung solcher Differenz-bildender Schaltungen werden übliche nach dem Stand der Technik bekannte Schaltungen verwendet, z. B. Differenzverstärker. Ebenso kann eine Differenzbildung auch programmgesteuert (z. B. mit Hilfe von Analog/Digital-Wandlern) erfolgen.To realize such difference-forming circuits Customary circuits known from the prior art used, e.g. B. differential amplifier. Likewise, a Difference formation also program-controlled (e.g. with the help of Analog / digital converters).
Zum besseren Verständnis der Vorteile der Erfindung sei in diesem Zusammenhang folgendes bemerkt: Würde sich bei einer Sollwertvorgabe der Potentiometerbereich sowohl auf den Fremdlicht-Anteil als auch auf den Beleuchtungskörperlicht- Anteil beziehen, so verbliebe für eine Beeinflussung der Beleuchtungsstärke nur ein sehr kleiner (zu kleiner) Drehbereich. Schon allein dieser Grund rechtfertigt die Unterdrückung des Fremdlicht-Anteils Uta - a im Sensorsignal, wonach nunmehr angenähert der gesamte verfügbare Drebbereich des Potentiometers für eine bedienerfreundliche Sollwertvorgabe zur Verfügung steht. Analoge Betrachtungen gelten auch für den Regler 3.For a better understanding of the advantages of the invention, the following should be noted in this connection: If the potentiometer range referred to both the extraneous light component and the illuminant light component when a setpoint was specified, only a very small (too small) would remain for influencing the illuminance ) Rotation range. This reason alone justifies the suppression of the external light component Uta - a in the sensor signal, after which approximately the entire available range of rotation of the potentiometer is now available for a user-friendly setpoint specification. Analogous considerations also apply to controller 3 .
Der Differenzwert D wird als Eingangsgröße einem Regler 3 zugeführt, dessen Ausgangswert R dazu dient, über die Umkehrfunktion UF der (nichtlinearen) Kennlinie K (Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers (1) unter Einschluß des Vorschaltgerätes mit vorgeschaltetem RC-Glied als Funktion der Reglerausgangsgröße R) die Ansteuerung des Vorschaltgerätes zu bewirken.The difference value D is fed as an input variable to a controller 3 , the output value R of which serves to reverse the UF of the (non-linear) characteristic curve K (light output of the lighting fixture ( 1 ) including the ballast with an upstream RC element as a function of the controller output variable R) To control the ballast.
Dadurch ist eine sogenannte "Linearisierung" gegeben, die sich wie folgt beschreiben läßt:This gives a so-called "linearization", which is can be described as follows:
Dafür sei angenommen, die Ordinatenwerte der Kennlinie K lägen in relativierter Form (z. B. als Prozentzahl) vor (Fig. 3), d. h für den Eingangswert E des Vorschaltgerätes als x-Wert und den Lichtleistungsabgabewert L des Beleuchtungskörpers als y-Wert treten z. B. (%)-Werte zwischen 0 und 100 auf. Der x-Wert 100 (%) steht für die maximal mögliche Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers von 100 (%); der x-Wert 80 (%) für eine eine Lichtleistungsabgabe L von 50 (%).For this it is assumed that the ordinate values of the characteristic curve K are in a relativized form (e.g. as a percentage) ( FIG. 3), i. h occur for the input value E of the ballast as an x value and the light output value L of the lighting fixture as a y value. B. (%) - values between 0 and 100. The x value 100 (%) stands for the maximum possible light output of the lighting fixture of 100 (%); the x value 80 (%) for a light output L of 50 (%).
Aufgrund der Nichtlinearität der Kennlinie K führen äquidistante Änderungen der x-Werte je nach Lage des Arbeitspunktes zu unterschiedlich großen Änderungen in der Lichtleistungsabgabe L des Beleuchtungskörpers. Lead due to the non-linearity of the characteristic curve K. Equidistant changes in the x values depending on the position of the Working point to differently large changes in the Light output L of the lighting fixture.
Eine gleichmäßige Regelung im steilen Kurvenbereich ist diffizil, weil sich hier bei geringen Änderungen der Eingangsgröße relativ hohe Änderungen der Ausgangsgrößen (Gefahr der Schwingneigung) ergeben.A smooth regulation in the steep curve area is difficult because here with small changes the Input variable relatively large changes in the output variables (Risk of vibration tendency).
Es ist jedoch Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Vorschaltgerät mit RC-Beschaltung und somit die nichtlineare Kennlinie K so anzusteuern, daß mit den Eingangswerten für das Vorschaltgerät die Lichtleistungsabgabewerte L (in %) des Beleuchtungskörpers möglichst in linearer Skalierung verändert werden können.However, the aim of the method according to the invention is that Ballast with RC circuit and thus the non-linear Control characteristic K so that with the input values for the Ballast the light output values L (in%) of Luminaire changed in linear scaling if possible can be.
Nachfolgend wird beschrieben, wie dieses Ziel erreicht wird: Der Reglerausgangswert R, eine (in %) relavierte Größe zwischen 0 und 100 soll eine diesem Wert entsprechende relativierte Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers bewirken. Ein Reglerausgangswert R = 15 soll z. B. zu einer 15%-tigen Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers führen. Ein Reglerausgangswert R = 50 soll eine 50%-tige Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers bewirken; usw.. Würde mit einem solchem Reglerausgangswert R direkt die nichtlineare Kennlinie K direkt angesteuert werden (Fig. 3 und Fig. 4), so wäre eine solche Korrelation nicht möglich, denn für E = 15 ergäbe sich ein Lichtleistungsabgabewert von L ca. 10 und für E = 45 ein Lichtleistungsabgabewert von L = 15.How this goal is achieved is described below: The controller output value R, a (in%) relevant quantity between 0 and 100, is intended to bring about a relative light output of the lighting fixture corresponding to this value. A controller output value R = 15 should e.g. B. lead to a 15% light output of the lighting fixture. A controller output value R = 50 should cause a 50% light output of the lighting fixture; etc .. If with such a governor output value R directly the non-linear characteristic K are directly controlled (Fig. 3 and Fig. 4), so such a correlation would not be possible, because for E = 15, a light output value of L would result in approximately 10, and for E = 45 a light output value of L = 15.
Um wie gefordert eine lineare Skalierung zu erreichen, wird quasi zwischen Reglerausgang und nichtlinearer Kennlie K (deren x-Wert dem Eingangswert E des Vorschaltgerätes mit RC-Glied entspricht) die Umkehrfunktion UF der nichtlinearen Kennlinie K "geschaltet", die sich soft- oder hardware-mäßig nachbilden läßt.In order to achieve linear scaling as required, quasi between controller output and nonlinear characteristic K (whose x value the input value E of the ballast with RC element corresponds) to the inverse function UF of the nonlinear characteristic curve K "switched", which simulate software or hardware leaves.
Die Ordinatenwerte der Umkehrfunktion UF (Fig. 4) sind ebenfalls relativierte Angaben (in %) zwischen 0 und 100. Die Umkehrfunktion UF wird mit der Reglerausgangsgröße R als x-Wert "angesteuert"; für diesen x-Wert R wird der zugehörige y-Wert Z "ausgelesen"; gerade dieser y-Wert Z der Umkehrfunktion UF wird sodann als x-Wert E zur Ansteuerung des Vorschaltgerätes verwendet.The ordinate values of the inversion function UF ( FIG. 4) are also relativized data (in%) between 0 and 100. The inversion function UF is "controlled" with the controller output variable R as an x value; the associated y-value Z is "read" for this x-value R; This y value Z of the inversion function UF is then used as the x value E for controlling the ballast.
An Hand der in Fig. 4 dargestellten Umkehrfunktion UF Z = f(R) und der Kennlinie K L = f(E) läßt sich dieser Schritt verfolgen: z. B. entspricht dem x-Wert R = 50 gemäß Punkt P1' der Umkehrfunktion UF der y-Wert Z = 80; dieser Wert Z = 80 wird als x-Wert E für die Kennlinie K verwendet, für den sich gemäß Punkt P1 ein y-Wert L = 50 ergibt. D. h., der Reglerausgangswert R = 50 führt über die Umkehrfunktion UF zu einer 50%-tigen Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers.This step can be followed using the inverse function UF Z = f (R) shown in FIG. 4 and the characteristic curve KL = f (E): z. B. corresponds to the x value R = 50 according to point P1 'of the inverse function UF the y value Z = 80; this value Z = 80 is used as the x-value E for the characteristic curve K, for which a y-value L = 50 results according to point P1. This means that the controller output value R = 50 leads to a 50% light output of the lighting fixture via the reversing function UF.
Analog zu diesem Beispiel läßt sich in Fig. 4 auch verfolgen wie ein Wert R = 15 gemäß Punkt P2' der Umkehrfunktion zu einem Z-Wert 45 weist, der als x-Wert E (Eingangswert des Vorschaltgerätes) gemäß Punkt P2 auf der Kennlinie zu einer Lichtleistungsabgabe L von 15 (%) führt.Analogously to this example, it can also be seen in FIG. 4 how a value R = 15 according to point P2 'points the inverse function to a z-value 45, which as x-value E (input value of the ballast) according to point P2 on the characteristic curve leads to a light power output L of 15 (%).
Der Regler 9 selbst kann ein üblicher I-, PI- oder PID-Regler sein (I = Integral; P = Proportional; D = Differential).The controller 9 itself can be a conventional I, PI or PID controller (I = integral; P = proportional; D = differential).
Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine sogenannte quasi analoge Regelung. Die Abtastzeit der digitalen Regelung ist sehr klein gegenüber der dominierenden Zeitkonstanten des Regelkreises.In the present case it is a so-called quasi analog control. The sampling time of the digital control is very small compared to the dominant time constant of the Control loop.
Wesentlich und unverzichtbar für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Reglertyp, der eine Integral-Funktion umfaßt: Dieser Anteil garantiert, daß keine "Sprünge" bei starken Lichtveränderungen auftreten. Der Normalbetrieb soll "sprungfrei" erfolgen; desweiteren soll keine bleibende Regelabweichung auftreten.Essential and indispensable for the realization of the The inventive method is a type of controller that a Integral function includes: This part guarantees that none "Jumps" occur with strong changes in light. The Normal operation should be "jump-free"; furthermore no permanent control deviation occurs.
Ein zusätzlicher P-Anteil des I-Reglers bewirkt, daß die Reaktionsschnelligkeit des Reglers erhöht wird.An additional P component of the I controller causes the Responsiveness of the controller is increased.
Bei Sollwertveränderungen muß - wie gefordert - der Regler sehr schnell sein, was durch Zuschalten eines P-Anteils bewirkt werden kann.When changing setpoints, the controller must - as required be fast, which is achieved by connecting a P component can be.
Durch einen zusätzlichen D-Anteil erhält man einen PID-Regler. Ein solcher hat durch seinen differentiellen D-Anteil eine noch größere Schnelligkeit als der PI-Regler. Mit Hilfe des D- Anteils können Zeitkonstanten der Regelstrecke kompensiert werden.An additional D component gives a PID controller. Due to its differential D component, such a still has one greater speed than the PI controller. With the help of the D- Time constants of the controlled system can be compensated become.
Die Umkehrfunktion UF der Kennlinie K läßt sich programmgesteuert aus den z. B. digital gespeicherten Kennliniendaten ableiten und für eine bestimmte vorgegebene Auflösung (Koordinatenraster) speichern.The inverse function UF of the characteristic curve K can be program controlled from the z. B. digitally stored Derive characteristic data and for a certain predetermined Save the resolution (coordinate grid).
Die Aufnahme der Kennliniendaten kann ebenfalls programmgesteuert erfolgen, indem für eine Folge von Eingangswerten des Vorschaltgerätes die diesen entsprechenden Werte der Lichtleistungsabgabe gemessen und gespeichert werden.The recording of the characteristic data can also done programmatically by for a sequence of Input values of the ballast corresponding to these Values of the light power output are measured and stored.
Sollte - wie im Fall eines praktischen Ausführungsbeispieles zur Realisierung der Erfindung das Vorschaltgerät (vom TYP EL 2 × 55 HFC2F der Fa. Helvar, Finnland) für eine Entladungslampe als Beleuchtungskörper (vom Typ Osram DULUX 55 W/21-840) einen analogen Eingang aufweisen, muß der (für den Fall eines verwendeten Digital-Reglers und einer digital gespeicherten Umkehrfunktion der Kennlinie) digitale y-Koordinatenwert Z zunächst in einen analogen (Gleichspannungs-Wert überführt werden.Should - as in the case of a practical exemplary embodiment for realizing the invention, the ballast (of the TYPE EL 2 × 55 HFC2F from Helvar, Finland) for a discharge lamp as a lighting fixture (of the type Osram DULUX 55 W / 21-840) have an analog input , the (in the case of a digital controller used and a digitally stored reversing function of the characteristic) digital y coordinate value Z must first be converted into an analog (DC voltage value).
Für eine solche D/A-Wandlung kann z. B. ein aus einem RC-Glied bestehendes Tiefpaßglied herangezogen werden im Zusammenhang mit einer Pulsweiten-Modulation (Block 10 in Fig. 2; Einzelheiten dazu in Fig. 7, 8, 9, 10).For such a D / A conversion, e.g. B. a low-pass element consisting of an RC element can be used in connection with pulse width modulation (block 10 in FIG. 2; details in FIGS. 7, 8, 9, 10).
Angenommen, ein Reglerausgangswert würde gemäß Umkehrfunktion einen (digitalen) y-Wert von Z = 75 bedingen, der für eine entsprechende Pulsweiten-Modulation verwendet wird. Durch den Wert 75 werden Steuerdaten bedingt, durch die gemäß Fig. 8 in einer Periode T ein gedachter Puls P erzeugt wird, der 75% dieser Zeit T ausfüllt. (Analog würde für einen Z-Wert von 50 ein Puls erzeugt werden, der 50% dieser Zeit T ausfüllt usw.). D. h., der Puls P hat eine Weite von 75% der gedachten Signalperiode T oder die schraffierte Pulsfläche macht 75% der gepunkteten Gesamt-Fläche für die Signalperiode T aus.Assume that a controller output value would require a (digital) y value of Z = 75 according to the inverse function, which is used for a corresponding pulse width modulation. Control value is determined by the value 75, by means of which an imaginary pulse P is generated in a period T according to FIG . (Analogously, a pulse would be generated for a Z value of 50, which fills 50% of this time T, etc.). That is, the pulse P has a width of 75% of the imaginary signal period T or the hatched pulse area makes up 75% of the total dotted area for the signal period T.
Die Steuerdaten des Pulses P werden zur Ein/Aus-Steuerung eines gedachten Schalters SW (Fig. 7) derart verwendet, daß der Schalter zur Zeit des Pulses P eingeschaltet ("ein") und zur Restzeit der Periode T ausgeschaltet ("aus") ist. Im Beispiel Z = 50 (Fig. 9) wäre der Schalter während der Periode T zu 50% ein- und zu 50% aus-geschaltet.The control data of the pulse P are used for the on / off control of an imaginary switch SW ( FIG. 7) in such a way that the switch is switched on ("on") at the time of the pulse P and switched off ("off") at the remaining time in the period T is. In the example Z = 50 ( FIG. 9), the switch would be 50% on and 50% off during the period T.
Mittels der eine Pulsweiten-Modulation bewirkenden Steuerdaten wird das RC-Tiefpaßglied (Fig. 7) schaltergesteuert, dessen Kondensator C mit einer im Vorschaltgerät EVG 2 verfügbaren Spannung U beaufschlagt wird.The RC low-pass element ( FIG. 7), the capacitor C of which is supplied with a voltage U available in the ballast EVG 2, is switch-controlled by means of the control data effecting pulse width modulation.
Im Ergebnis der Schaltersteuerung wird die Spannung U, die als Eingangsgröße für das Vorschaltgerät fungiert, am Kondensator C verändert.As a result of the switch control, the voltage U, the acts as an input variable for the ballast, on Capacitor C changed.
Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen schematische Darstellungen der Spannungsausbildung am schaltergesteuerten R-C-Tiefpaßglied. Figs. 8, 9 and 10 show schematic representations of the stress development at the switch controlled RC-Tiefpaßglied.
In Fig. 9 ist zu erkennen, wie sich die Spannung U am Kondensator C während der "aus"-Zeit des Pulses (Schalter SW offen) in der Zeitperiode aufbaut und wie sie sich während der "an"-Zeit (Schalter SW geschlossen) wieder abbaut. Der sägezahnartige (e-funktionsgemäße) Spannungsverlauf wird um so glatter, je höher die Schaltertastfrequenz ist. FIG. 9 shows how the voltage U across the capacitor C builds up during the "off" time of the pulse (switch SW open) in the time period and how it develops during the "on" time (switch SW closed) dismantles again. The sawtooth-like (e-function-related) voltage curve becomes smoother the higher the switch duty cycle.
Fig. 10 zeigt den zeitlichen Spannungsverlauf der Kondensatorspannung U für eine sehr hohe Schaltertastfrequenz für unterschiedliche Pulsweiten-Modulationswerte 25%, 50% und 75%. Fig. 10 shows the temporal voltage curve of the capacitor voltage U for a very high Schaltertastfrequenz for different pulse width modulation values 25%, 50% and 75%.
Ändert sich (Fig. 2) nach dem einmaligen Abspeichern des Uta - a Wertes (und des Verstärkungsfaktors v) der Tageslichtanteil, so macht sich dies durch eine Änderung des Ui Wertes am Differenzglied 8 bemerkbar. Diese Änderung wird automatisch von der Regelung erfaßt. In vorteilhafter Weise wird der Verstärkungsfaktor v nur bei der Erstinstallation ermittelt, während Uta - a nach jeder Inbetriebnahme erfaßt wird.If the daylight component changes ( FIG. 2) after the Uta-a value (and the amplification factor v) has been stored once, this is noticeable by a change in the Ui value on the differential element 8 . This change is automatically recorded by the control. The gain factor v is advantageously determined only during the initial installation, while Uta-a is recorded after each start-up.
Bei einem steigenden Tageslichanteil wird für eine gleichbleibende Beleuchtung die Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers entsprechend der Sollvorgabe im Block 7 zurückgeregelt.If the proportion of daylight rises, the light output of the lighting fixture is regulated back in accordance with the target specification in block 7 for constant lighting.
Bei einer Änderung des Sollwertes verändert sich ebenfalls die vom Differenzgliedes 8 gebildete Eingangsgröße D des Reglers, was wiederum ein schnelles automatisches Nachregeln bewirkt. Ebenso ist auch ein Nachsteuern der Lichtleistungsabgabe möglich.When the setpoint changes, the input variable D of the controller formed by the differential element 8 also changes, which in turn causes a rapid automatic readjustment. It is also possible to readjust the light output.
Reflexionsänderungen des beleuchteten Bereiches werden über den Sensor detektiert und können von der Regelung berücksichtigt werden.Changes in the reflection of the illuminated area are reflected in the Sensor detects and can be taken into account by the control become.
In diesem Zusammenhang hat sich eine zeitlich träge Regelung bewährt, die sich nicht sofort, sondern erst nach längerer Zeit auswirkt. Auf diese Art und Weise kommt es nicht sofort zu einer Beleuchtungsänderung, wenn z. B. eine ganz schwarz gekleidete (also stark Licht absorbierende) Person vorübergehend in den Erfassungsbereich des Sensors gelangt. Ebenso wird sich auch keine sofortige Beleuchtungsänderung ergeben, wenn z. B. eine Fliege über den Sensor krabbelt und kurzfristig die Sensorfunktion stört.In this context there has been a sluggish timing proven that is not immediately, but only after a long time affects. This way, it doesn't happen immediately a change in lighting when e.g. B. a completely black dressed (i.e. highly light absorbing) person temporarily reaches the detection range of the sensor. Likewise, there will be no immediate change in lighting result if e.g. B. crawls a fly over the sensor and temporarily disrupts the sensor function.
Eine solche "träge Regelung" wäre jedoch nachteilig, wenn sie sich sich wie vorstehend bereits beschrieben auch auf die Sollwertvorgabe S bezöge. Hier ist eine schnelle Änderung geboten, da sich der Bediener bei einer Änderung der Sollwertvorgabe schnell überzeugen möchte, wie sie sich auswirkt.However, such a "sluggish regulation" would be disadvantageous if it as also described above also on the Setpoint specification S refer. Here's a quick change offered, since the operator changes the Would like to convince setpoint quickly how it works affects.
Aus diesem Grunde wird bei einer Sollwertänderung die träge Regelung außer Kraft gesetzt und durch eine "Schnell-Regelung" oder eine direkte Steuerung unter Nachführen der Regler- Ausgangsgröße R ersetzt.For this reason, if the setpoint changes, it becomes sluggish Regulation overridden and due to a "quick regulation" or direct control while tracking the controller Output variable R replaced.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung der Beleuchtungsstärke eines Bereiches, der Fremd-Licht (z. B. Tageslicht) und steuerbarem Beleuchtungskörper-Licht ausgesetzt ist. Fig. 1 shows a block diagram for illustrating the inventive method for controlling the illuminance of a region of the external light (eg. B. daylight) and controllable lighting unit is exposed to light.
In Block A erfolgt die Erfassung der Beleuchtungs stärke des in Frage stehenden Bereiches mittels eines Lichtsensors. Dieser Bereich soll zunächst nur unter dem Einfluß von Fremdlicht (z. B. Tageslicht) stehen. Für diesen Fall ist der Beleuchtungskörper auszuschalten (oder auch nur in die niedrigste Dimm-Stufe zu bringen), daß heißt, daß das Lichtsensorsignal keinen Anteil aufweist, der auf den Beleuchtungskörper zurückzuführen wäre. Das nur auf das Anfangs-Fremdlicht zurückzuführende Lichtsensorsignal wird mit Anfangsfremdlichtanteil-Signal Uta/a bezeichnet und auch gespeichert, da im späteren Verlauf der Regelung auf diesen Wert zurückgegriffen wird.In block A, the illuminance is recorded of the area in question by means of a light sensor. This area should initially only be under the influence of Incident light (e.g. daylight). In this case it is Turn off the lighting fixture (or just in the lowest dimming level), that means that the Light sensor signal has no share on the Lighting fixture would be attributed. That only on that Light sensor signal to be traced back to the initial extraneous light is included Initial foreign light component signal Uta / a referred to and also saved because in the later course of the scheme on this Value is used.
In Block B erfolgt die Erfassung der Beleuchtungs stärke des
in Frage stehenden Bereiches, der jetzt nicht nur unter dem
Einfluß von Tageslichteinfluß steht sondern zusätzlich einer
maximalen Lichtabgabe durch den Beleuchtungskörper ausgesetzt
ist. Mit anderen Worten, jetzt liefert der Lichtsensor ein
Signal Uges, welches aus zwei Anteilen besteht: dem Anteil
Uta - a, welcher auf das Anfangsfremdlicht zurückgeht und dem
Anteil Ublmax, welcher auf die maximale Lichtabgabe des
Beleuchtungskörpers zurückgeht. Dieser Wert Uges wird
gespeichert, da im nachfolgenden Schritt auf ihn
zurückgegriffen wird.
In block B, the detection of the illuminance of the area in question takes place, which is now not only under the influence of daylight but is additionally exposed to a maximum light output by the lighting fixture. In other words, the light sensor now supplies a signal Uges, which consists of two components: the component Uta - a, which is due to the initial extraneous light and the component Ublmax, which is based on the maximum light output of the lighting fixture. This value Uges is saved because it is used in the subsequent step.
Uges = Ublmax + Uta - aUges = Ublmax + Uta - a
In Block C erfolgt die Bestimmung und Speicherung eines Verstärkungsfaktors v, wobei das Produkt aus v und der Differenz dU zwischen Uges und Uta - a einem vorgebbaren Festwert Ufest entspricht. Auf diesen Verstärkungsfaktor wird im Verlauf der nachfolgenden Regelung zurückgegriffen. Seine Bestimmung ist an die maximale Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers geknüpft.In block C, the determination and storage of a Gain factor v, where the product of v and the difference dU between Uges and Uta - a corresponds to a predeterminable fixed value Ufest. On this Gain factor is in the course of the following regulation resorted to. Its purpose is at the maximum Light output of the lighting fixture linked.
In den Blöcken A, B und C werden die für die Durchführung der Regelung der Beleuchtungsstärke erforderlichen Größen bestimmt, nämlich der Anfangsfremdlichtanteil-Signal Uta/a und der Verstärkungsfaktor v.Blocks A, B and C are used to carry out the Regulation of the illuminance determines required sizes, namely the initial extraneous light component signal Uta / a and Gain factor v.
Block D bezieht sich auf die Bildung des aktuellen
LichtSensor-Signales
Block D refers to the formation of the current light sensor signal
Uges = Uta + Ubl
Uges = Uta + Ubl
mit einem aktuellen Tages-Licht-Anteil Uta und einem aktuellen Beleuchtungskörper-Licht -Anteil Ubl.with a current daylight component Uta and a current one Lighting fixture light Share Ubl.
In Block E wird von dem in Block D bestimmten aktuellen
Lichtsensorsignal Uges der in Block A gespeicherte Licht-
Sensor-Anfangsfremdlichtanteil-Signal Uta/a abgezogen. Als
Differenz ergibt sich
In block E, the light sensor initial external light component signal Uta / a stored in block A is subtracted from the current light sensor signal Uges determined in block D. The difference is
dU = Uges - Uta - adU = Uges - Uta - a
In Block F erfolgt die Bildung des Produktes Ui aus dem in
Block C gespeicherten Verstärkungsfaktor v und dem
Differenzwert in Block E ermittelten Differenzwert dU zu:
In block F, the product Ui is formed from the gain factor v stored in block C and the difference value dU determined in block E:
Ui = v . dU
Ui = v. you
als relativierte Größe (in %). D. h., alle möglichen Ui-Werte liegen zwischen 0 und 100 als Prozentangaben o. ä., wobei jeder Ui-Wert auf den maximal möglichen Ui-Wert bezogen wird.as a relative size (in%). That is, all possible Ui values are between 0 and 100 as percentages or the like, whereby each Ui value is related to the maximum possible Ui value.
In Block G erfolgt die Bildung der Differenz D zwischen dem in
Block H vorgegebenen Sollwert für die Beleuchtungsstärke und
dem Produktwert Ui zu
In block G, the difference D between the setpoint value for the illuminance specified in block H and the product value Ui is formed
D = S - Ui.D = S - Ui.
Dieser in Block G gebildete Differenzwert wird als Eingangsgröße für einen I-, PI- oder PID-Regler verwendet. Der von diesem Regler gebildete Ausgangswert R, ebenfalls eine relativierte Größe wird in Block J dazu verwendet, über die Umkehrfunktion UF der (nichtlinearen) Kennlinie des Vorschaltgerätes mit vorgeschaltetem RC-Glied und des Beleuchtungskörpers einen Eingangswert E zur Ansteuerung des Vorschaltgerätes zu ermitteln. Hierzu dient die Umkehrfunktion der Kennlinie K. Die Umkehrfunktion UF ist vorzugsweise in digitaler Form mit relativierten Ordinatenwerten gespeichert. Für einen Reglerausgangswert R, z. B. als x-Wert der Umkehrfunktion UF verwendet, wird der zugehörige y-Wert Z ausgelesen bzw. ermittelt (z. B. durch Interpolation) und sodann wie im Block K angegeben als Eingangswert des Vorschaltgerätes mit RC-Glied des Beleuchtungskörpers verwendet. Im Anschluß daran wird die Regelung wieder mit Block D fortgesetzt.This difference value formed in block G is called Input variable used for an I, PI or PID controller. The output value R formed by this controller, also a relativized size is used in block J, about the Reverse function UF of the (non-linear) characteristic of the Ballast with upstream RC element and the Lighting body an input value E for controlling the Ballast to determine. The reverse function is used for this of the characteristic curve K. The inverse function UF is preferably in stored in digital form with relativized ordinate values. For a controller output value R, e.g. B. as the x value of Reverse function UF used, the associated y-value Z read out or determined (e.g. by interpolation) and then as indicated in block K as the input value of the Ballast with RC element of the lighting fixture used. Subsequently, the regulation is again with block D continued.
Sofern Uta - a einen sehr niederen oder einen sehr hohen Wert darstellt und "während des Tages" der Tageslichtanteil stark steigt oder absinkt, so wäre ein beliebiges Nachregeln durch Sollwertvorgabe erschwert oder nicht möglich. Aus diesem Grunde ist eine programmgesteuerte Nachführung des Uta - a Wertes angezeigt, insbesonders für den Fall, daß eine Sollwertänderung keine weitere Steigerung oder Minderung der Lichtleistungsabgabe zuläßt.If Uta - a is a very low or a very high value represents and "during the day" the amount of daylight strongly increases or decreases, any readjustment would be through Setpoint specification difficult or not possible. For this reason is a program-controlled tracking of the Uta - a value displayed, especially in the event that a setpoint change no further increase or decrease in Allows light output.
Für vorübergehend auftretende Reflektionsänderungen, welche über eine automatische Plausibilitätskontrolle festgestellt werden können, ist eine automatische Nachführung des Verstärkungsfaktors ebenfalls angezeigt.For temporarily occurring changes in reflection, which determined via an automatic plausibility check is an automatic tracking of the Gain factor also shown.
Vorstehend wurde beschrieben, daß zur Ermittlung des Lichtsensor-Anfangsfremdlichtanteil-Signal Uta - a der Beleuchtungskörper zunächst ausgeschaltet ist. It was described above that to determine the Light sensor initial external light component signal Uta - a der Lighting fixture is initially turned off.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfaßt jedoch auch den Fall, daß der Beleuchtungskörper nicht ganz ausgeschaltet ist, sondern z. B. in der untersten Dimmstufe einen Minimumwert an Licht aussendet. Für eine solche Situation wird eine modifizierte Größe U'ta - a ermittelt, welche sich aus dem auf diesen Minimumwert und aus dem auf das Fremdlicht zurückgehende Wert zusammensetzt. Im weiteren Ablauf des Verfahrens wird von dem vom Lichtsensor (4) gemessenen Wert Uges der aktuellen Beleuchtungsstärke, welcher sich aus dem aktuellen Beleuchtungskörperlichtanteil Ubl und dem aktuellen Fremdlichtanteil Uta zusammensetzt (Uges = Ubl + Uta), der Wert U'ta - a subtrahiert. Alle weiteren Verfahrensschritte entsprechen analog denen wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben sind. Der auf eine maximale Lichtleistung abgebende Beleuchtungskörper zurückzuführende Teil der Sensorspannung sei mit U'blmax und das Produkt aus v' und U'blmax mit U'fest bezeichnet.However, the method according to the invention also covers the case in which the lighting fixture is not completely switched off, but, for. B. emits a minimum value of light in the lowest dimming level. For such a situation, a modified variable U'ta-a is determined, which is composed of the value based on this minimum value and the value due to the external light. In the further course of the method, the value U'ta - a is subtracted from the value Uges of the current illuminance measured by the light sensor ( 4 ), which is composed of the current illuminant light component Ubl and the current extraneous light component Uta (Uges = Ubl + Uta). All other process steps correspond to those described in connection with FIG. 1. The part of the sensor voltage that can be attributed to a maximum light output is denoted by U'blmax and the product of v 'and U'blmax by U'fest.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch von mehreren Lichtsensoren Gebrauch machen, aus deren Meßwerten, gewichtet oder ungewichtet, das "eigentliche Sensorausgangssignal" gebildet wird.The method described above can also be used by several Use light sensors, weighted from their measured values or unweighted, the "actual sensor output signal" is formed.
Claims (11)
- a) durch einen veränderbaren Sollwert (S) vorgegeben und
- b) durch mindestens einen Lichtsensor (4) gemessen wird;
bei kein Licht aussendendem Beleuchtungskörper (1) durch den Lichtsensor (4) der auf das Fremdlicht zurückgehende Wert Uta - a gemessen und gespeichert wird (11) und
bei maximaler Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers (1) durch den Lichtsensor (4) der auf das Beleuchtungskörperlicht zurückgehende Wert Ublmax bestimmt wird, welcher auf einen vorgebbaren Festwert Ufest verstärkt wird und
daß der dafür erforderliche Verstärkungsfaktor v gespeichert (11) wird;
daß im Rahmen der Regelung von dem vom Lichtsensor (4) gemessenen Wert Uges der aktuellen Beleuchtungsstärke, welcher sich aus dem aktuellen Beleuchtungskörperlichtanteil Ubl und dem aktuellen Fremdlichtanteil Uta zusammensetzt (Uges = Ubl + Uta), der Wert Uta - a subtrahiert wird und
der sich dadurch ergebende Differenzwert dU (dU = Uges - Uta - a) mit dem Verstärkungsfaktor v zum Produktwert Ui = dU . v multipliziert wird;
daß die Differenz D zwischen dem Sollwert S und dem Produktwert Ui gebildet
und als Eingangsgröße für einen I-, PI oder PID-Regler (3) verwendet wird und
daß durch die Reglerausgangsgröße die Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers (1) verändert wird.1. A method for microprocessor-controlled regulation of the illuminance of an area which is exposed to variable external light and changeable illuminating body light, characterized in that the illuminance
- a) predetermined by a changeable setpoint (S) and
- b) is measured by at least one light sensor ( 4 );
aussendendem with no light illumination body (1) of returning to the external light value Uta by the light sensor (4) - is a measured and stored (11) and
at maximum light output from the lighting fixture ( 1 ), the light sensor ( 4 ) determines the value Ublmax which is based on the lighting fixture light and which is amplified to a predeterminable fixed value Ufest and
that the required amplification factor v is stored ( 11 );
that the value Uta - a is subtracted from the value of the current illuminance measured by the light sensor ( 4 ), which is composed of the current illuminant light component Ubl and the current extraneous light component Uta (Uges = Ubl + Uta)
the resulting difference value dU (dU = Uges - Uta - a) with the gain factor v to the product value Ui = dU. v is multiplied;
that the difference D between the target value S and the product value Ui is formed
and is used as an input variable for an I, PI or PID controller ( 3 ) and
that the light output of the lighting fixture ( 1 ) is changed by the controller output variable.
- a) durch einen veränderbaren Sollwert (S) vorgegeben und
- b) durch mindestens einen Lichtsensor (4) gemessen wird;
bei einem einen Minimumwert an Licht aussendenden Beleuchtungskörper (1) durch den Lichtsensor (4) der auf diesen Minimumwert und das Fremdlicht zurückgehende Wert U'ta - a gemessen und gespeichert wird (11) und
bei maximaler Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers (1) durch den Lichtsensor (4) der auf das um den Minimumwert verminderte Beleuchtungskörperlicht zurückgehende Wert U'blmax bestimmt wird, welcher auf einen vorgebbaren Festwert U'fest verstärkt wird und
daß der dafür erforderliche Verstärkungsfaktor v gespeichert (11) wird;
daß im Rahmen der Regelung von dem vom Lichtsensor (4) gemessenen Wert Uges der aktuellen Beleuchtungsstärke, welcher sich aus dem aktuellen Beleuchtungskörperlichtanteil Ubl und dem aktuellen Fremdlichtanteil Uta zusammensetzt (Uges = Ubl + Uta), der Wert U'ta - a subtrahiert wird und
der sich dadurch ergebende Differenzwert dU (dU = Uges - U'ta - a) mit dem Verstärkungsfaktor v zum Produktwert Ui = dU . v multipliziert wird;
daß die Differenz D zwischen dem Sollwert S und dem Produktwert Ui gebildet
und als Eingangsgröße für einen I-, PI oder PID-Regler (3) verwendet wird und
daß durch die Reglerausgangsgröße die Lichtabgabe des Beleuchtungskörpers (1) verändert wird.2. A method for microprocessor-controlled regulation of the illuminance of an area which is exposed to variable external light and changeable illuminating body light, characterized in that the illuminance
- a) predetermined by a changeable setpoint (S) and
- b) is measured by at least one light sensor ( 4 );
in the case of a lighting device ( 1 ) emitting a minimum value of light, the light sensor ( 4 ) measures and stores the value U'ta - a which is based on this minimum value and the extraneous light ( 11 ) and
at maximum light output of the lighting fixture ( 1 ) by the light sensor ( 4 ) the value U'blmax, which is reduced to the minimum value of the lighting fixture light, is determined, which is amplified to a predeterminable fixed value U'fix and
that the required amplification factor v is stored ( 11 );
that the value U'ta - a is subtracted from the value of the current illuminance measured by the light sensor ( 4 ), which is composed of the current illuminant light component Ubl and the current extraneous light component Uta (Uges = Ubl + Uta)
the resulting difference value dU (dU = Uges - U'ta - a) with the gain factor v to the product value Ui = dU. v is multiplied;
that the difference D between the target value S and the product value Ui is formed
and is used as an input variable for an I, PI or PID controller ( 3 ) and
that the light output of the lighting fixture ( 1 ) is changed by the controller output variable.
daß dem Beleuchtungskörper (1) ein für dessen Funktion erforderliches Vorschaltgerät (2) vorgeschaltet ist,
wobei die Lichtleistungsabgabe des Beleuchtungskörpers (1) als Funktion der Reglerausgangsgröße R eine nichtlineare Kennlinie K darstellt;
und daß das Vorschaltgerät(2) mit einem Wert angesteuert wird, der gemäß der Umkehrfunktion UF der nichtlinearen Kennlinie K der Reglerausgangsgröße R als Koordinatenwert zuzuordnen ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in
that a ballast ( 2 ) required for its function is connected upstream of the lighting fixture ( 1 ),
the light output of the lighting fixture ( 1 ) as a function of the controller output variable R represents a nonlinear characteristic curve K;
and that the ballast ( 2 ) is controlled with a value which, according to the inverse function UF, is to be assigned to the non-linear characteristic curve K of the controller output variable R as a coordinate value.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19913760A DE19913760C2 (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Process for the microprocessor-controlled regulation of the illuminance of an area which is exposed to changeable external light (e.g. daylight) and changeable illuminant light |
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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