DE20214807U1

DE20214807U1 - Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit

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Publication number: DE20214807U1
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Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2012-09-19

Description

Anmelder: Herr 5 TiIo Förster

Straße der Pioniere 02763 Mittelherwigsdorf

Erfinder: Herr TiIo Förster Straße der Pioniere 02763 Mittelherwigsdorf

Titel: Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit

Dresden, den 18. September 2002

Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit

Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit fur die Zu- bzw. Abschaltung von Straßenleuchten bei Dunkelheit bei Benutzung der Straßen durch Fahrzeuge und/oder Personen.

Der bekannte Stand der Technik bei der Steuerung der Straßenbeleuchtung ist durch die zentrale Steuerung ganzer Gemeinden bzw. Ortsteile von einem Punkt aus gegeben. Die Steuerungseinheit ist dabei mit einem Helligkeitssensor bestückt, der z. B. beim Unterschreiten einer bestimmten Außenhelligkeit alle Straßenleuchten gleichzeitig einschaltet. Die Abschaltung erfolgt ebenfalls gleichzeitig beim Erreichen einer bestimmten Außenhelligkeit. Denkbar ist außerdem die Zu- bzw. Abschaltung der Straßenleuchten mittels einer Zeituhr. Beide Systeme sind aber dadurch charakterisiert, dass alle Leuchten gleichzeitig zu- oder abgeschaltet werden.

Bei der Erfassung der Anzahl vorbeifahrender Fahrzeuge und anderen für die Verkehrsleit- und Verkehrsinformationssysteme wichtigen Daten wird auch schon die Funktechnik mit eingesetzt. So wird z. B. in der DE 297 09 286 eine Fahrzeugdetektor-Anordnung beschrieben, die eine Detektoreinheit, eine Sende- und Empfangseinheit und weiterhin eine Steuereinheit besitzt. Hiermit werden vorbeifahrende Fahrzeuge erfasst und entsprechende Verkehrsinformationen weitergeleitet und ausgewertet. Diese Erfindung ist nur dahingehend übereinstimmend, dass Informationen per Funk weitergeleitet werden.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Zuschaltung einzelner Straßenleuchten oder einer Zuschaltung einer räumlich begrenzten Anzahl von Straßenbeleuchtungen vorzunehmen, wenn eine Benutzung der entsprechenden Straße durch KFZ und/oder Personen erfolgt und anschließend wieder eine Abschaltung oder Helligkeitsverminderung nach einer gewissen Zeit der Nichtbenutzung vorzunehmen.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen einer Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass bei Bedarf, d. h. wenn eine oder mehrere Personen oder KFZ eine Straße in der Nacht benutzen, nur einzelne Straßenleuchten bzw. einzelne örtlich beliebig begrenzte Bereiche oder ganze Straßen zugeschaltet werden. Die notwendige Information zur Zuschaltung der entsprechenden Straßenleuchten erfolgt vorzugsweise mittels Funk. Nach einer gewissen Zeit der Nichtbenutzung einer Straße erfolgt die Abschaltung der Beleuchtung oder eine Verminderung der Beleuchtung. Hiermit erfolgt also nur eine Beleuchtung von Straßen, die durch Personen und/oder KFZ benutzt werden. Im Endeffekt werden somit größere Mengen an Elektroenergie eingespart. Dies hat wiederum positive Auswirkungen auf die Umwelt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 13 angegeben. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 besitzt die Steuerungseinheit zusätzlich einen Helligkeitssensor. Nach Anspruch 3 ist die Ausgabeeinheit zwischen dem Niederspannungs- und/oder Hochspannungsbereich und dem Kleinspannungsbereich galvanisch getrennt. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 besitzt die Ausgabeeinheit eine Ausgabekennlinie zur Steuerung der Helligkeit der Straßenleuchte. Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch besitzt die Steuerungseinheit zusätzlich eine Übertragungs- und Empfangseinheit zur Übertragung und Aufnahme der Funksignale über das Stromkabelnetz der Straßenleuchten. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 besitzt die Steuerungseinheit zusätzlich eine Übertragungs- und Empfangseinheit zur Übertragung und Aufnahme von Lichtsignalen für die Auslösung der Steuerung der Steuerungseinheit. Bei der Weiterbildung nach Anspruch besitzt die Verarbeitungseinheit der Steuerungseinheit ein Programmteil zur zeitabhängigen Steuerung der Ausgabeeinheit. Die Weiterbildung nach Anspruch 8 beschreibt die Stromversorgung der Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit mittels eines Relais, wobei der Helligkeitssensor ein Fotowiderstand ist. Die Weiterbildung nach Anspruch 9 verhindert das sofortige Abschalten der Straßenleuchte beim Auftreffen von Licht auf die Steuerungseinheit. Die Weiterbildung nach Anspruch 10 beschreibt die galvanische Trennung der Ausgabeeinheit gemäß Anspruch 3 mittels eines Optokopplers. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 11 ist die Beschreibung der Steuerungseinheit mittels spezieller Bauteile. Nach Anspruch 12 können mehrere Straßenbeleuchtungssteuerungseinheiten zu einem Netzwerk verbunden werden. Die Weiterbildung nach Anspruch 13 beschreibt die Möglichkeit, dass die Ausgabeeinheit mit verschiedenen Frequenzen gepulst ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt dabei ein Blockschaltbild einer Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit für die Zu- bzw. Abschaltung von Straßenleuchten dar, wobei in der Zeichnung noch zusätzliche Einheiten zur Übertragung und den Empfang der Signale über das vorhandene Stromkabelnetz der Straßenbeleuchtung und eine Übertragungs- und Empfangseinheit für Lichtsignale dargestellt sind.

Die logische Verarbeitungseinheit 1 der Steuerungseinheit besteht dabei aus einem Microcontroller 1 mit einem EEPROM-Speicher, z. B. dem MC68HC05B6 von Motorola, einem 8-Bit Microcontroller 1 mit integriertem RAM. Zur Aufnahme des Steuerungsprogrammes dient dabei ein Speicher. Hiermit werden die Signale eines Bewegungsmelders 7, einer Datenfernübertragungseinheit 3 und einer Ausgabeeinheit 4 gesteuert.. Am Microcontroller 1 ist die Datenfernübertragungseinheit 3 angeschlossen. Die Datenfernübertragungseinheit 3 übermittelt per Funk alle am Eingang anliegenden Daten an ein oder mehrere andere Straßenbeleuchtungssteuerungseinheiten. Empfangene Daten werden dem Microcontroller 1 übertragen. Zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Datenfernübertragungseinheit 3 der einzelnen Straßenbeleuchtungssteuerungseinheiten wird das 433 MHz Band genutzt. Der Bewegungsmelder 7 ist mit dem Microcontroller 1 verbunden.

Dieser ist in der Lage, ankommende Daten zu verarbeiten und die Ausgabeeinheit 4 anzusteuern. Hauptbestandteil der Ausgabeeinheit 4 ist ein TRIAC, also ein Wechselstromschalter auf Halbleiterbasis. Dieser übernimmt das Schalten der Lampe in der Straßenleuchte 5. Aus Sicherheitsgründen ist die Ausgabeeiheit 4 zwischen der Stromversorgung 6 der Straßenleuchte 5 als Niederspannungs- oder Hochspannungsbereich (&zgr;.

B. 230 V Betriebsspannung) und der Steuerungseinheit als Kleinspannungsbereich (z. B. 5 V Betriebsspannung) galvanisch getrennt. Dies ist mit einem Optokoppler mit TRIAC-Ausgang zur Ansteuerung eines TRIAC realisiert. Der Digitalport wird mit verschiedenen Frequenzen gepulst Damit wird eine Phasenschnittsteuerung zur Helligkeitsregulierung der Lampe in der Straßenleuchte 5 realisiert, d. h. der Wechselstromphase wird ein Teil abgeschnitten und damit wird die Leistungsaufhahme und damit wiederum die Leuchtstärke gesenkt.

Damit die Schaltung nur bei Dunkelheit arbeitet, wird die Stromversorgungseinheit 2 des

Microcontrollers 1 bei einer bestimmten Außenhelligkeit über ein Relais abgeschaltet. Dies erfolgt über einen Fotowiderstand mit nachgeschaltetem Schwellwertschalter. Der Microcontroller 1 als Bindeglied zwischen Informatik und Elektronik ist mit einer speziellen Software ausgerüstet.

Das gesamte Modul ist als bestückte Platine in einem wetterfesten Gehäuse untergebracht. Die Funktionsweise der Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit ist folgende. Wird es dunkel, so gibt der Helligkeitssensor 8 in Form eines Fotowiderstandes über den Schwellwertschalter und Relais die Stromversorgung 2 des Microcontrollers 1 frei. Die Autostartfunktion lädt selbständig das Steuerungsprogramm in den RAM des Microcontrollers 1. Die Schaltung geht so vollautomatisch in den betriebsbereiten Zustand über. Bewegt sich jetzt ein Objekt in der Nähe einer Straßenleuchte, erfaßt der Bewegungsmelder 7 diese Bewegung. Das dadurch entstehende Signal erfasst der Microcontroller 1. Dadurch wird der Ausgangsport zum TRIAC durch das Steuerungsprogramm ebenfalls auf &ldquor;High" gesetzt. Dies geschieht jedoch nicht statisch sondern dynamisch, d.h. es wird gepulst. Die Frequenz wird dabei innerhalb von 1,5 Sekunden von 30 Hz auf 2500 Hz erhöht. Die Phasenschnittsteuerung tritt jetzt ein, damit erhöht sich die Helligkeit der Lampe langsam. Nach 1,5 Sekunden wird der &ldquor;High"-Pegel statisch betrieben. Die Lampe der Straßenleuchte 5 leuchtet jetzt mit voller Leistung. Das langsame Aufleuchten hat hauptsächlich ergonomische Gründe, da eine plötzlich aufblitzende Lampe sehr unangenehm ist. Außerdem kann dadurch die Lebensdauer der Lampe verlängert werden, da entsprechende Spitzenströme in der Lampe vermieden werden. Gleichzeitig wird über das Funkmodem 3 ein Signal gesendet, welches von dem Funkmodem 3 der nächsten Straßenleuchte 5 empfangen wird. Nach Ablauf von einer beliebig einstellbaren Zeit ohne Signal vom Bewegungsmelder 7 oder Funkempfanger geht die Steuerungseinheit davon aus, dass die Lampen wieder heruntergeregelt werden müssen. Dies geschieht wieder dynamisch.

Diesmal wird die Frequenz am TRIAC von 2500 Hz auf 30 Hz innerhalb von zehn Sekunden herabgesetzt.

Über ein Potentiometer ist es möglich den Begriff Dämmerung zu definieren. Somit kann die Steuerungseinheit auch in der Nähe von Leuchtreklame oder anderen Lichtquellen korrekt eingestellt werden und damit funktionieren.

Claims

1. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit zur Zu- bzw. Abschaltung von Straßenleuchten, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerungseinheit aus einer Verarbeitungseinheit (1), bestehend aus einem Mikrocontroller, einem oder mehreren Chips, einer bestückten Leiterplatte oder ähnliches und
einer dazugehörigen Stromversorgungseinheit (2), einer Datenfernübertragungseinheit (3),
einer Ausgabeeinheit (4) für die zu steuernde Straßenleuchte oder -leuchten (5) mit einer Stromversorgung (6) und einem Bewegungsmelder (7) besteht.

2. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zusätzlich in der Steuerungseinheit ein Helligkeitssensor (8) integriert ist.

3. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (4) zwischen der Stromversorgung (6) der Straßenleuchte (5) als Niederspannungs- und/oder Hochspannungsbereich und der Steuerungseinheit als Kleinspannungsbereich galvanisch getrennt ist.

4. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (4) eine Ausgabekennlinie zur Steuerung der Helligkeit der Straßenleuchte (5) besitzt.

5. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungs- und Empfangseinheit (9) in der Steuerungseinheit zur Übertragung und Aufnahme der Funksignale der Steuerungseinheit über das Stromkabelnetz der Straßenleuchten (5) angeordnet ist.

6. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungs- und Empfangseinheit (10) in der Steuerungseinheit zur Übertragung und Aufnahme von Lichtsignalen für die Auslösung der Steuerung der Steuerungseinheit angeordnet ist.

7. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (1) ein Programmteil zur zeitabhängigen Steuerung der Ausgabeeinheit (4) besitzt.

8. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (2) der Verarbeitungseinheit (1) in Abhängigkeit der Außenhelligkeit über ein Relais geschaltet ist, wobei der Helligkeitssensor (8) ein Fotowiderstand ist.

9. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Fotowiderstand ein Zeitschalter angebracht ist.

10. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit (4) zwischen Stromversorgung (6) der Straßenleuchte (5) als Niederspannungs- und/oder Hochspannungsbereich und der Steuerungseinheit als Kleinspannungsbereich über einen Optokoppler galvanisch getrennt ist.

11. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Datenfernübertragung (3) auf einen Eingang des Mikrocontrollers (1) und der Bewegungsmelder (7) auf einen anderen Eingang des Mikrokontrollers (1) geschaltet ist und
dass an einen Ausgang des Mikrocontrollers (1) die Ausgabeeinheit (4) geschaltet ist, die mit der Straßenleuchte (5) und deren Stromversorgung (6) verbunden ist und dass zwischen der Stromversorgungseinheit (2) des Microcontrollers (1) und dem Microcontroller (1) ein Helligkeitssensor (8) mit einem Schwellwertschalter zwischengeschaltet ist.

12. Straßenbeleuchtungssteuerungseinheit nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Straßenbeleuchtungssteuereinheiten zu einem Netzwerk verbunden sind.

13. Straßenbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Digitalport zur Ausgabeeinheit (4) mit verschiedenen Frequenzen gepulst ist.