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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Beleuchtungssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen drahtlosen Dimmer und ein Beleuchtungssystem mit einem solchen drahtlosen Dimmer.
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Hintergrund
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Die drahtlose Steuerung von Beleuchtungssystemen erfreut sich wachsender Beliebtheit. Es gibt mehrere bekannte Systeme, bei denen die Beleuchtungsvorrichtung, d. h. die Lichtquelle, entweder direkt mit dem Internet über eine in der Lichtquelle vorgesehene Internetverbindung verbunden ist oder indirekt, indem die Stromleitung mit einem internetgestützten Schalter versehen ist. Bei diesen Systemen wird die Steuerung normalerweise durch Aktivieren einer Client-Anwendung auf einem Smartphone erreicht. Bei der Aktivierung wird eine drahtlose Verbindung zwischen dem Smartphone und einer Steuervorrichtung hergestellt, die gemäß der obigen Beschreibung innerhalb der elektrischen Schaltung der Lichtquelle selbst oder als ein separater Schalter in der Stromleitung angeordnet sein kann. Ein Benutzer kann somit die Antriebsleistung für die Lichtquelle durch geeignetes Abstimmen über die Smartphone-Anwendung steuern, um eine gewünschte Dimmung der Lichtquelle zu erreichen.
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DE102013015284 beschreibt ein alternatives System zum Dimmen von Leuchten, wobei ein Würfel mit einem Magnetsensor zum Steuern der Dimmung konfiguriert ist. Wenn ein Benutzer den Würfel dreht, wird ein Signal, das die gewünschte Dimmung auf der Grundlage der Drehbewegung darstellt, an die Dimmerschaltung übertragen, wodurch eine geeignete Dimmung der Lichtquelle bereitgestellt wird.
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Das System, das durch den oben erwähnten Stand der Technik gelehrt wird, leidet an einem signifikanten Nachteil. Da jede Drehung ein entsprechendes Steuersignal für die zugehörige Lichtquelle verursacht, wird jedes Mal, wenn ein Benutzer den Würfel bewegt, ein unbeabsichtigtes Dimmen auftreten. Angesichts des Obigen besteht ein Bedarf an einer verbesserten Steuervorrichtung für Beleuchtungssysteme.
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Zusammenfassung
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Eine Aufgabe besteht daher darin, eine Steuervorrichtung für ein Beleuchtungssystem bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik löst.
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Eine Idee besteht darin, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die direkt mit einer Dimmschaltung einer zugeordneten Beleuchtungsvorrichtung kommuniziert, wobei die Steuervorrichtung einen Steuervorrichtungszustandssensor zum Identifizieren eines vorprogrammierten Betriebszustands, wie einer festen Position, aufweist. Die Steuervorrichtung umfasst ferner einen Rotationssensor und Funkkommunikationsmittel, die konfiguriert sind, um ein Steuersignal zu übertragen, das einen gewünschten Dimmpegel basierend auf der erfassten Rotationsbewegung darstellt. Die Steuerung der Dimmerschaltung erfolgt nur, wenn der vorprogrammierte Betriebzustand vom Zustandssensor der Steuervorrichtung erkannt wird. Eine Steuervorrichtung, die gemäß der oben genannten Idee konfiguriert ist, wird ein unbeabsichtigtes Dimmen stark reduzieren oder sogar verhindern.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Steuervorrichtung für ein Beleuchtungssystem bereitgestellt. Die Steuervorrichtung ist zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine zugeordnete Dimmerschaltung des Beleuchtungssystems bestimmt und umfasst einen Drehsensor zum Erfassen einer Drehbewegung der Steuervorrichtung; einen Steuervorrichtungszustandssensor, wie einen Positionssensor oder Bewegungssensor, zum Erfassen eines aktuellen Zustands der Steuervorrichtung; Funkkommunikationsmittel, die konfiguriert sind, um ein Steuersignal an eine Lichtquelle des Beleuchtungssystems zu senden; und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu eingerichtet, i) das Steuersignal basierend auf der erfassten Drehbewegung nur dann zu bestimmen, wenn der vom Steuervorrichtungszustandssensor erfasste aktuelle Zustand mit einem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt, oder ii) das Steuersignal basierend auf der erfassten Drehbewegung zu bestimmen und die Funkkommunikationsmittel so zu steuern, dass sie das Steuersignal nur dann übertragen, wenn der durch den Steuerungsvorrichtungszustandssensor erfasste aktuelle Zustand mit einer vorprogrammierten Betriebsposition übereinstimmt.
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Die Steuervorrichtung kann ein Gehäuse umfassen, wobei der Rotationssensor, der Positionssensor, die Funkkommunikationsmittel und die Steuerung in dem Gehäuse eingeschlossen sind. Die zur Steuerung der Lichtquelle verwendete Elektronik kann somit als eine einzige Einheit bereitgestellt werden.
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Das Gehäuse kann eine ebene Auflagefläche aufweisen. Das Gehäuse kann somit auf einer Oberfläche aufliegen, so dass die aktuelle Position gut definiert und folglich gut mit vorbestimmten oder vorprogrammierten Betriebspositionen vergleichbar ist.
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Das Gehäuse kann ferner einen Körper umfassen, der sich von der Auflagefläche erstreckt, wobei der Bereich der Auflagefläche kleiner ist als ein Querschnitt des Körpers parallel zur Auflagefläche, so dass das Gehäuse eine sich verjüngende Form aufweist. Das Ergreifen und die Handhabung des Steuergeräts werden somit verbessert.
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In einer Ausführungsform weist das Gehäuse, wenn die Steuervorrichtung in einer der vorprogrammierten Betriebspositionen angeordnet ist, eine Breite auf, die größer oder sogar wesentlich größer ist als die Höhe der Steuervorrichtung. Das Ergreifen und die Handhabung werden somit verbessert, da das Gehäuse die Form eines Rades oder einer Scheibe haben kann, was die Rotation impliziert und erleichtert.
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Die Steuervorrichtung kann ferner einen Magneten umfassen, wobei der Magnet angrenzend an die Auflagefläche innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Der Magnet ermöglicht die Befestigung der Steuerungsvorrichtung an verschiedenen Trägern oder Auflageflächen und ermöglicht auch, zwei oder mehr Steuerungsvorrichtungen miteinander zu verbinden.
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Der Rotationssensor kann ein Beschleunigungsmesser und / oder ein Gyroskop sein, und der Steuervorrichtungszustandssensor kann ein Neigungssensor sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotationssensor ein Gyroskop, während der Neigungssensor ein Beschleunigungsmesser ist.
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Der vorprogrammierte Betriebszustand kann einer Position entsprechen, in der die Steuervorrichtung auf einer horizontalen Fläche aufliegt, und / oder einer Position, in der die Steuervorrichtung an einer vertikalen Fläche anliegt. Dies reduziert das Risiko eines unbeabsichtigten Dimmens.
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Die Steuerung kann konfiguriert sein zum Bestimmen des Steuersignals durch Vergleichen des durch den Steuervorrichtungszustandssensor erfassten aktuellen Zustands mit einem vorbestimmten Schwellenwert, und wenn der aktuelle Zustand unter dem Schwellenwert ist, Bestimmen, dass der aktuelle Zustand mit dem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt.
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Der aktuelle Zustand, der durch den Steuervorrichtungszustandssensor erfasst wird, kann eine Darstellung eines aktuellen Beschleunigungsvektors sein.
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Der vorprogrammierte Betriebszustand kann eine Darstellung eines voreingestellten Beschleunigungsvektors sein.
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Die Steuerung kann mit einem manuellen Eingabekanal versehen sein, um eine Benutzersteuerung der Steuervorrichtung zu ermöglichen. Dies ermöglicht es dem Benutzer, das Steuergerät mit weiteren Lichtquellen zu koppeln. Der manuelle Eingabekanal der Steuerung kann als Drucktaste vorgesehen sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Beleuchtungssystem bereitgestellt. Das Beleuchtungssystem umfasst eine Lichtquelle, mit der eine Dimmerschaltung verbunden ist, wobei die Dimmerschaltung konfiguriert ist, Steuersignale über Funkkommunikation zu empfangen, wobei das Beleuchtungssystem ferner mindestens eine Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt umfasst.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer Dimmerschaltung einer zugeordneten Lichtquelle mittels einer Fernsteuereinrichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen einer Drehbewegung der Steuervorrichtung mittels eines Drehsensors; Erfassen eines aktuellen Zustands der Steuervorrichtung mittels eines Steuervorrichtungszustandssensors; und i) Bestimmen des Steuersignals nur dann, wenn der durch den Steuervorrichtungszustandssensor erfasste aktuelle Zustand mit einem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt, oder ii) Bestimmen des Steuersignals und Steuern der Funkkommunikationsmittel der Steuervorrichtung, um das Steuersignal nur dann zu übertragen, wenn der aktuelle Zustand, der von dem Steuervorrichtungszustandssensor erfasst wird, mit einem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Beleuchtungssystem bereitgestellt. Das Beleuchtungssystem umfasst eine Lichtquelle, mit der eine Dimmerschaltung verbunden ist, wobei die Dimmerschaltung konfiguriert ist, Steuersignale über Funkkommunikation zu empfangen. Das Beleuchtungssystem umfasst ferner mindestens eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung einen Drehsensor zum Erfassen einer Drehbewegung der Steuerungsvorrichtung umfasst; einen Steuerungsvorrichtungszustandssensor zum Erfassen eines aktuellen Zustands der Steuerungsvorrichtung; Funkkommunikationsmittel, die konfiguriert sind, um ein Steuersignal an eine Lichtquelle des Beleuchtungssystems zu senden; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um das Steuersignal zu bestimmen. Das Steuersignal weist Informationen auf, die die gewünschte Dimmeraktion auf der Grundlage der Drehbewegung darstellen, und wenn der aktuelle Zustand der Steuervorrichtung mit einem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt. Die Dimmerschaltung ist so konfiguriert, dass sie nur dann eine Dimmung durchführt, wenn das Steuersignal eine Information umfasst, dass der durch den Steuervorrichtungszustandssensor erfasste aktuelle Zustand mit einem vorprogrammierten Betriebszustand übereinstimmt.
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Gemäß einem fünften Aspekt wird eine Dimmerschaltung zur Verwendung mit einem Beleuchtungssystem gemäß dem vierten Aspekt bereitgestellt.
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Figurenliste
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In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
- 1a ist eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform;
- 1b ist eine schematische Ansicht von Beleuchtungssystemen gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2a ist eine schematische Ansicht der Komponenten, die in einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform enthalten sind;
- 2b ist eine schematische Ansicht der in 2a gezeigten Steuervorrichtung;
- 2c ist eine isometrische Ansicht der in 2a gezeigten Steuervorrichtung;
- Feigen. 3a-c sind schematische Ansichten eines Beleuchtungssystems während des Betriebs;
- 4 ist eine isometrische Ansicht einer Vielzahl von Steuervorrichtungen, die gemäß einer Ausfiihrungsform gestapelt sind; und
- 5 ist eine isometrische Ansicht eines Beleuchtungssystems, das eine Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform verwendet.
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Detaillierte Beschreibung
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Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf ein Beleuchtungssystem und insbesondere auf eine Steuervorrichtung zur Verwendung mit einem derartigen Beleuchtungssystem. Beginnend in 1a ist ein Beleuchtungssystem 10 gezeigt. Das Beleuchtungssystem 10 umfasst eine hier als Stehleuchte dargestellte Lichtquelle 12 und eine Steuereinrichtung 100 zur Steuerung der Lichtquelle 12.
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Wie in 1a zu sehen ist, ist die Lampe 12 mit Netzstrom mittels eines Netzsteckers 14 verbunden. Die Stromversorgung erfolgt von dem Netz zu einem Leuchtelement 16, optional über einen Leistungsschalter 18. Die Lichtquelle 12 umfasst ferner eine Dimmerschaltung 20. Die Dimmerschaltung 20, die nur schematisch gezeigt ist, ist in dem Leistungspfad irgendwo zwischen der Stromversorgung (Netz) und dem Leuchtelement 16 angeordnet; bevorzugte Positionen umfassen den Netzstecker 14, den Schalter 18, das Leuchtelement 16 oder einen Sockel 19, der zum Verbinden des Leuchtelements 16 verwendet wird. Es sind jedoch auch andere Positionen der Dimmerschaltung 20 möglich, so lange diese in der Lage ist, die Lichtquelle 12 zu dimmen. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 12 eine von der Decke hängende Lampe sein, wobei die Dimmerschaltung 20 an dem Ein / Aus-Schalter angeordnet sein könnte, der normalerweise an einer Wand entfernt von der Lampe selbst angeordnet ist. Die Lichtquelle 12 könnte auch eine batteriebetriebene Lichtquelle sein, wobei die Dimmerschaltung 20 in Verbindung mit einem Teil der Elektronik, die zum Betreiben der Lichtquelle 12 verwendet wird, angeordnet sein könnte. Wie aus dem Folgenden ersichtlich ist, könnte bei dem Beleuchtungssystem 10 im Prinzip kann jede Art von Lichtquelle 12 verwendet werden, so lange wie es möglich ist, eine Dimmerschaltung 20 mit ihr zu verbinden.
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Die Lichtquelle 12 wurde als eine Lampe beschrieben. Die Lichtquelle 12 könnte jedoch auch eine Glühbirne mit einer in die Glühbirne integrierten Dimmerschaltung 20 sein.
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Wie weiter in 1a zu sehen ist, steht die Steuervorrichtung 100 direkt mit der Dimmerschaltung 20 der Lichtquelle 12 in Verbindung. Somit sind die Steuervorrichtung 100 sowie die Dimmerschaltung 20 mit geeigneten Funkkommunikationsmitteln versehen, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. Eine direkte Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 100 und der Dimmerschaltung 20 ist jedoch nicht erforderlich; die Steuervorrichtung 100 kann auch mit der Dimmerschaltung 20 kommunizieren, z. über das Internet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kommuniziert die Steuervorrichtung 100 unter Verwendung des ZigBee-Funkprotokolls mit der Dimmerschaltung 20. Dieser spezielle Funkstandard wird nicht weiter beschrieben, hat sich jedoch als sehr vorteilhaft für dieses spezielle Beleuchtungssystem 10 herausgestellt, z.B. aufgrund seines geringen Stromverbrauchs und des Masche-Netz-Layouts.
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Wenn die Steuervorrichtung 100 aktiviert wird, wird ein Steuersignal erzeugt und drahtlos zu der Dimmerschaltung 20 der zugehörigen Lichtquelle 12 übertragen. Nach Empfang des Steuersignals wird die Dimmerschaltung 20 entsprechend durch Verringern oder Erhöhen der an das Beleuchtungselement 16 gelieferten Leistung gesteuert. Daher ist die Steuerungsvorrichtung 100 eine Ferndimmersteuerung für die Lichtquelle 12.
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In 1b sind verschiedene Beleuchtungssysteme dargestellt. Vier Steuervorrichtungen 100a-d sind zum Steuern der Dimmerschaltungen von drei Lichtquellen 12a, 12b, 12c vorgesehen. Die erste Steuervorrichtung 100a ist so programmiert, dass sie der ersten Lichtquelle 12a zugeordnet ist. Wie in 1b zu sehen ist, kann die Steuervorrichtung 100a auf verschiedene Arten mit der zugehörigen Lichtquelle 12a kommunizieren. Eine erste Kommunikationsverbindung kann direkt zwischen der Steuervorrichtung 100a und der Lichtquelle 12a hergestellt werden. Sollte jedoch keine direkte Kommunikation zur Verfügung stehen, beispielsweise wenn die Steuerungsvorrichtung 100a an einen von der Lichtquelle 112a entfernten Ort bewegt wird, so dass die Entfernung die Reichweite des Funksenders der Steuerungsvorrichtung 100a überschreitet, kann eine zweite Kommunikationsverbindung aufgebaut werden. In dieser zweiten Kommunikationsverbindung, die ebenfalls in 1b dargestellt ist, wird das von der Steuerungsvorrichtung 100a übertragene Steuerungssignal von der dritten Steuerungsvorrichtung 100c empfangen, die sich innerhalb der Reichweite der ersten Steuerungsvorrichtung 100a befindet.
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Nach dem Empfang wird die dritte Steuervorrichtung 100c das Steuersignal weitergeben oder weiterleiten, das dann von der zweiten Steuervorrichtung 100b empfangen wird. Die zweite Steuervorrichtung 100b ist somit innerhalb der Reichweite der dritten Steuervorrichtung 100c. Da sich die zweite Steuervorrichtung 100b auch innerhalb der Reichweite der Lichtquelle 12a befindet, wird das Steuersignal von der zweiten Steuervorrichtung 100b an die Lichtquelle 12a übertragen.
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Die zweite Steuervorrichtung 100b ist der zweiten Lichtquelle 12b zugeordnet. Da sich die Lichtquelle 12b innerhalb der Reichweite der zweiten Steuervorrichtung 100b befindet, ist eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen der Steuervorrichtung 100b und der Lichtquelle 12b vorhanden.
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Die dritte Steuervorrichtung 100c ist der dritten Lichtquelle 12c zugeordnet. Da sich die Lichtquelle 12c innerhalb der Reichweite der zweiten Steuervorrichtung 100c befindet, ist eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen der Steuervorrichtung 100c und der Lichtquelle 12C vorhanden.
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Eine vierte Steuervorrichtung 100d ist ebenfalls der dritten Lichtquelle 12c zugeordnet. Daher kann eine einzelne Lichtquelle 12 mit einer oder mehreren Steuerungsvorrichtungen 100 assoziiert sein, ebenso wie eine Steuerungsvorrichtung 100 mit einer oder mehreren Lichtquellen 12 assoziiert sein kann. Die vierte Steuerungsvorrichtung 100d ist so gezeigt, dass sie mit ihrer zugehörigen Lichtquelle 12c kommuniziert, entweder direkt oder über einen Router 30, der zum Übertragen von Kommunikationssignalen, dh Steuersignalen, zwischen den verschiedenen Netzwerkkomponenten, dh Steuervorrichtungen 100 und Dimmerschaltungen 20, vorgesehen ist.
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Alle oben genannten Kommunikationsverbindungen sind über das ZigBee-Protokoll verfügbar. Andere Funkkommunikationsprotokolle, die eine oder mehrere der oben erwähnten Kommunikationsverbindungen bereitstellen, können auch für die hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
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In 2a ist die Steuervorrichtung 100 detaillierter, jedoch nur schematisch dargestellt. Die Steuervorrichtung 100 weist ein Gehäuse 110 auf, das verschiedene elektronische Komponenten umschließt. Eine Stromversorgung 120, wie etwa eine Lithium-Ionen-Batterie oder dergleichen, ist vorgesehen und elektrisch mit einer Steuerung 108 verbunden. Die Steuerung 108, die zum Bestimmen eines Steuersignals basierend auf verschiedenen Dateneingaben konfiguriert ist, ist konfiguriert, um eine Funkkommunikationseinheit 106 zum Übertragen des Steuersignals an eine zugehörige Lichtquelle 12 zu steuern. Die Funkkommunikationseinheit 106, die Funkkommunikationsmittel bildet, wird ebenfalls von der Stromversorgung 120 mit Energie versorgt.
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Während die Steuerung 108 ihre Ausgabe, dh das Steuersignal, an die Funkkommunikationseinheit 106 sendet, empfängt sie eine Eingabe von mindestens zwei Sensoren 102, 104. Ein erster Sensor 102 ist ein Rotationssensor 102, der Energie von der Energieversorgung 120 empfängt. Der Rotationssensor 102 ist konfiguriert, um eine Rotations- oder Drehbewegung der Steuerungsvorrichtung 100 zu messen und somit zu erfassen. Vorzugsweise ist der Rotationssensor 102 konfiguriert, um die Drehbewegung um eine Achse zu erfassen und zu messen, die parallel zu einer Normalen der Steuerungsvorrichtung 100 ist. Da die Steuervorrichtung 100 mindestens eine ebene Auflagefläche 112 aufweist, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Normalenrichtung senkrecht zur Ebene der ebenen Auflagefläche 112. Der Rotationssensor 102 überträgt seine Ausgabe, dh die gemessene Rotationsbewegung, an die Steuerung 108. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotationssensor 102 realisiert mittels eines Gyroskops.
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Der zweite Sensor 104 ist ein Steuervorrichtungszustandssensor, z.B. ein Neigungssensor in Form eines Beschleunigungsmessers, der ebenfalls von der Stromversorgung 120 mit Energie versorgt wird. Der Steuervorrichtungszustandssensor 104 ist konfiguriert, um einen aktuellen Zustand der Steuervorrichtung 100, vorzugsweise einen Neigungswinkel der ebenen Stützfläche 1, relativ zu einer horizontalen oder vertikalen Ebene oder einen Beschleunigungsvektor, der die aktuelle Bewegung des Steuergeräts 100 darstellt, zu erfassen und zu messen.
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Wie der Rotationssensor 102 überträgt der Positionssensor 104 sein Ausgangssignal, z.B. den gemessenen Neigungswinkel oder Beschleunigungsvektor, an die Steuerung 108.
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Mit Ausnahme der digitalen Eingänge weist die Steuerung 106 vorzugsweise auch einen weiteren Eingangskanal in Form eines Druckknopfes 130 oder dergleichen auf. Der Knopf 130 ist vorzugsweise während des normalen Betriebs verborgen. Dies kann erreicht werden, indem der Druckknopf 130 an der Unterseite der Steuervorrichtung 100 angeordnet wird und nur durch Einführen eines scharfen Gegenstandes durch ein kleines Loch, das in dem Gehäuse 110 vorgesehen ist, zugänglich gemacht wird. Der Knopf 130 kann verschiedene Funktionen der Steuervorrichtung 100 steuern, z.B. die Kopplung mit den Lichtquellen 12 oder das Zurücksetzen der Steuervorrichtung 100. In einem Beispiel koppelt das Drücken der Taste 130, während auch innerhalb einer vorbestimmten Zeit ein ähnlicher Knopf auf einer zugeordneten Dimmerschaltung 20 gedrückt wird, die Steuervorrichtung 100 mit dieser bestimmten Lichtquelle 12. Eine weitere Kopplung kann erlaubt werden, so dass eine nachfolgende Kopplungsoperation mit einer anderen Dimmerschaltung 20 die neue Dimmerschaltung 20 zu derjenigen hinzufügt, die bereits gekoppelt ist. Eine LED-Anzeige (nicht gezeigt) kann ebenfalls vorgesehen sein, um anzuzeigen, wenn die Kopplung erfolgreich ist. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 100 mit mehreren Dimmerschaltungen 20 gekoppelt werden.
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Das Zurücksetzen kann z.B. durch Drücken der Taste 130 für eine bestimmte Zeit erreicht werden, wie z.B. 10 Sekunden oder mehr. Nach dem Zurücksetzen kann die Steuervorrichtung 100 jede hinzugefügte Kopplung(en) löschen, so dass die Steuervorrichtung 100 in einen voreingestellten Zustand zurückkehrt. Vorzugsweise entspricht der voreingestellte Zustand dem Zustand der Steuervorrichtung 100 vor irgendwelchen benutzerinitiierten zusätzlichen Kopplungen.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten umschließt das Gehäuse 110 ferner einen Magneten 140, der verwendet wird, um die Steuerungsvorrichtung 100 an dedizierten Trägern oder anderen Steuerungsvorrichtungen 100 zu befestigen. Dies wird weiter unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert.
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In den 2b und 2c ist das Gehäuse 110 mit einer scheibenartigen Form gezeigt, wobei eine untere Oberfläche eine ebene Auflagefläche 112 bildet. Das Gehäuse 110 kann somit als einen Körper 114 umfassend bezeichnet werden, der sich von der Auflagefläche 112 nach oben erstreckt. Die Oberfläche der Auflagefläche 112 ist vorzugsweise kleiner als ein Querschnitt des Körpers 114, der parallel zur Auflagefläche 112 ist, so dass das Gehäuse 110 eine sich verjüngende Form aufweist. Die zulaufende Form des Gehäuses 110 ist besonders vorteilhaft durch die Tatsache, dass das Greifen und die Handhabung erleichtert wird, da die Finger eines Benutzers leicht den Umfang der Steuervorrichtung 100 ergreifen können, ohne den darunter liegenden Tisch oder die Stützstruktur tatsächlich zu berühren.
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Wie in den 2b und 2c gezeigt, ist der Magnet 140 vorzugsweise nahe der unteren Auflagefläche 112 angeordnet. Eine magnetische Abschirmung (nicht gezeigt) kann zwischen dem Magneten 140 und der Elektronik 102, 104, 106, 108, 120 vorgesehen sein, um Funksignalstörungen zu reduzieren. Somit können die Komponenten der Steuerungsvorrichtung 100 in einer Schichtstruktur angeordnet sein, wobei die elektronischen Komponenten auf dem Magneten 140 gestapelt sind.
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Unter Bezugnahme auf 3a - c wird der Betrieb der Steuervorrichtung 100 und des gesamten Beleuchtungssystems 10 beschrieben. Bevor die Steuervorrichtung 100 die Dimmerschaltung 20 der Lichtquelle 12 steuern kann, ist eine Paarung oder Kopplung erforderlich. Dies kann gemäß verschiedenen Kopplungsweisen durchgeführt werden; wenn die Dimmerschaltung (entweder integriert mit der Lichtquelle 12 oder als separate Komponente vorgesehen) separat von der Steuervorrichtung 100 vorgesehen ist, kann ein Benutzer die Steuervorrichtung 100 mit der (den) zugeordneten Dimmerschaltung(en) koppeln, z.B. durch Verwenden des oben beschriebenen Knopfes 130. In anderen Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung 100 bereits während der Herstellung mit einer zugeordneten Dimmerschaltung 20 gekoppelt, so dass eine Steuervorrichtung 100 einer bestimmten Dimmerschaltung 20 zugeordnet ist. Sobald die Kopplung abgeschlossen ist, kann die Steuervorrichtung 100 die Dimmung der zugehörigen Lichtquelle(n) 12 steuern. Für eine ordnungsgemäße Funktionalität sollte die Steuervorrichtung 100 in einem bestimmten Abstand von der Lichtquelle 12 angeordnet sein. Der Abstand wird normalerweise durch den Bereich der Funkkommunikationsvorrichtung 106 festgelegt, obwohl der Bereich vergrößert werden kann durch ein Mesh-Netzwerk gemäß dem ZigBee-Protokoll.
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In 3a ist ein betriebsbereites Beleuchtungssystem gezeigt. Dies bedeutet, dass die Steuervorrichtung 100 mit der Dimmerschaltung der Lichtquelle 12 gekoppelt ist und dass die Lichtquelle 12 Energie von einer zugeordneten Energiequelle empfängt, so dass die Lichtquelle 12 eingeschaltet ist. Wie in 3a zu sehen ist, emittiert die Lichtquelle 12 trotz der zugeführten Energie nur einen Bruchteil ihres maximalen Lichts. Wenn ein Dimmen der Lichtquelle 12 gewünscht ist, in diesem Fall zum Erhöhen des emittierten Lichts, ergreift ein Benutzer einfach die Steuervorrichtung 100 und startet eine Drehbewegung der gesamten Steuervorrichtung 100 in einer Richtung, die der Lichtzunahme entspricht. Der Drehsensor 102 wird somit die Bewegung erfassen und sofort Bewegungscharakteristiken messen, wie etwa die Drehzahl (dh die Winkelgeschwindigkeit), die Drehrichtung, die Drehbeschleunigung oder -verzögerung, die Start- und Stoppposition usw. Der Steuervorrichtungszustandssensor 104 beginnt ebenfalls, den aktuellen Zustand der Steuervorrichtung zu erfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfasst der Steuervorrichtungszustandssensor 104 den Neigungswinkel relativ zu einer Bezugsebene. Die Bezugsebene ist vorzugsweise eine horizontale Ebene oder eine vertikale Ebene. Optional erfasst der Steuervorrichtungszustandssensor 104 eine Bewegung der Steuervorrichtung, insbesondere eine nicht rotierende Bewegung, die auftreten kann, wenn eine Person herumläuft und die Steuervorrichtung hält. Die Steuerung 108 kann in solch einem Fall konfiguriert sein, um das Steuersignal durch Vergleichen des aktuellen Zustands, d.h. die Nicht-Drehbewegung, mit einem vorbestimmten Schwellenwert, zu bestimmen. Der aktuelle Zustand kann durch einen Beschleunigungsvektor dargestellt werden, wobei der vorgegebene Schwellenwert einen bestimmten Beschleunigungsvektor der Steuervorrichtung repräsentieren kann. Sobald die Sensoren 102, 104 ihre jeweiligen Daten an die Steuerung 108 übertragen haben, bestimmt die Steuerung i) ob die Drehbewegung beabsichtigt ist und ii) das Steuersignal für die Dimmerschaltung 20.
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Die zwei Schritte, die von der Steuerung 108 ausgeführt werden, können tatsächlich der Reihe nach ausgeführt werden, so dass die Steuerung 108 zuerst bestimmt, ob die Drehbewegung beabsichtigt ist, indem sie den erfassten aktuellen Zustand mit einem vorprogrammierten Betriebszustand vergleicht. Wenn der aktuelle Zustand gleich einem vorprogrammierten Betriebszustand ist oder wenn der erfasste aktuelle Zustand innerhalb eines voreingestellten Intervalls im Vergleich zu dem vorprogrammierten Betriebszustand ist, fährt die Steuerung 108 fort, indem sie das Steuersignal von der durch den Rotationssensor 102 bereitgestellten Eingabe bestimmt.
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Wie in den 3b und 3c dargestellt ist, bewirkt eine Drehung der Steuervorrichtung 100 einen entsprechenden Anstieg der Lichtintensität von der Lichtquelle 12.
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Das Steuersignal kann auf verschiedene Arten bestimmt werden. Für die Ermittlung des Steuersignals ist beispielsweise nur die Start- und Stoppposition der Drehbewegung relevant. In einer solchen Ausführungsform wird die Drehbewegung vorzugsweise relativ zur Dimmerspannungsausgabe abgebildet, so dass eine voreingestellte Drehbewegung 100% Dimmerwirkung entspricht. In einer speziellen Ausführungsform entspricht eine Drehbewegung von 90° einer Dimmerwirkung von 0-100% oder von 100-0% Leistungsabgabe in Abhängigkeit von der Drehrichtung. Dies bedeutet, dass, wenn ein Benutzer die Steuervorrichtung 100 um eine Vierteldrehung dreht, die Lichtquelle 12 in Abhängigkeit von der Drehrichtung von ihrem aktuellen Dimmerzustand entweder zu maximaler Lichtintensität oder zu minimaler Lichtintensität wechselt. Sollte der Benutzer stattdessen wählen, die Steuervorrichtung 100 nur um einen Teil einer Vierteldrehung zu drehen, wird der resultierende Dimmvorgang ein entsprechender Prozentsatz sein. Da die beschriebene Ausführungsform in einigen Fällen zu einer Drehbewegung führen kann, die nicht zu einem Dimmvorgang führt (wenn die durchgeführte Drehbewegung eine Winkelentfernung ist, die geringer ist als eine der aktuellen Dimmeinstellung entsprechende Bewegung), können andere Ausführungsformen in Betracht gezogen werden.
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In einer Ausführungsform, die die oben angesprochene Situation verhindert, ist die Beziehung zwischen der Dimmeraktion und der Drehbewegung dynamisch. Eine solche Ausführungsform kann realisiert werden, indem die Steuerung 108 so programmiert wird, dass sie eine spezielle Drehbewegung wie etwa eine 90°-Drehung abbildet, die dem Dimmvorgang von der aktuellen Dimmeinstellung zu maximaler oder minimaler Lichtintensität entspricht. Dies bedeutet, dass wenn die aktuelle Dimmereinstellung einer Ausgangsleistung von 40% entspricht, eine Drehung von 90° zu einer Änderung von 40-100% oder von 40-0% in Abhängigkeit von der Drehrichtung führt.
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Die obigen Ausführungsformen erfordern somit nur die Start- und Stopppositionen der Drehbewegung oder genauer gesagt die von der Drehbewegung abgedeckte Winkelentfernung.
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In noch einer weiteren Ausführungsform werden zusätzliche Drehbewegungseigenschaften bestimmt und zum Steuern der Dimmerschaltung der Lichtquelle 12 verwendet. Solche Merkmale können z.B. die Rotationsgeschwindigkeit oder Rotationsbeschleunigung oder - verzögerung sein. Beispiele für solche Steuerungen können umfassen, dass die Dimmeraktion, die dem Winkelabstand entspricht, von der Drehgeschwindigkeit abhängt. Um nur ein paar Beispiele zu geben, kann ein voreingestellter Winkelabstand, wie z. B. 90°, einen Dimmvorgang auf 0% oder 100% von der gegenwärtigen Dimmereinstellung nur darstellen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann auf 90°/s eingestellt werden, wodurch die resultierende Dimmeraktion geringer ist, wenn die Drehzahl unter dem Schwellenwert liegt. Sollte die Drehgeschwindigkeit die Hälfte des Schwellenwerts, d.h. 45°/s, betragen, kann der Dimmvorgang zu einer viel geringeren Dimmwirkung führen, selbst wenn der maximale Winkelabstand angewendet wird. Dies ermöglicht eine Feinabstimmung der Lichtintensität, da der Benutzer wählen kann, die Steuervorrichtung 100 langsam zu drehen, um die maximal zulässige Änderung der Lichtintensität zu reduzieren. Die Geschwindigkeitsbeziehung kann in mehrere Schritte unterteilt werden, wobei eine volle Bewegung unter Verwendung einer schnellen Drehzahl einer Änderung auf max oder min entsprechen kann, eine volle Bewegung unter Verwendung einer mittleren Drehzahl einer Änderung in Richtung max oder min um einen Faktor von z.B. 0,5 entsprechen kann, und eine volle Bewegung unter Verwendung einer langsamen Drehgeschwindigkeit einer Änderung zu max oder min um einen Faktor von z.B. 0,2 entsprechen kann.
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist die Beziehung zwischen der Drehbewegung und der entsprechenden Dimmerwirkung progressiv. Dies bedeutet, dass für eine vordefinierte vollständige Bewegung, wie z. B. 90°, der anfängliche Winkelabstand einer größeren oder kleineren Änderung der Dimmereinstellung entspricht als der endgültige Winkelabstand. Wenn z.B. die volle Bewegung ist auf 90° eingestellt ist, was einer Änderung der Lichtstärke auf 0% oder 100% in Abhängigkeit von der Drehrichtung entspricht, kann die anfängliche 45° -Drehbewegung einer Änderung von ± 10% entsprechen, während die letzten 45 ° der verbleibenden 90% Änderung entsprechen. Die umgekehrte Steuerung ist ebenfalls anwendbar, so dass die anfängliche 45° -Drehbewegung einer Änderung von ± 90% entsprechen kann, während die letzten 45° der verbleibenden 10% -Änderung entsprechen.
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Die Steuervorrichtung 100 kann z.B. so programmiert sein, dass eine Drehung im Uhrzeigersinn einer Zunahme der Lichtintensität entspricht, während eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn einer Abnahme der Lichtintensität entspricht.
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Gemäß einer Ausführungsform, die mit irgendeinem der Schemata zum Bestimmen des oben erwähnten Steuersignals kombiniert werden kann, wird die Beziehung zwischen dem Rotationsmuster der Steuervorrichtung 100 und der entsprechenden Dimmeraktion in zwei Unterschemata aufgeteilt. Ein erstes Schema wird angewendet, wenn die Drehgeschwindigkeit über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, während ein zweites Schema angewendet wird, wenn die Drehgeschwindigkeit gleich dem oder unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts ist.
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Das erste Schema kann so programmiert werden, dass ein vollständiger Dimmvorgang unabhängig von der exakten Rotationsentfernung angefordert wird. Wenn daher die Drehzahl als ausreichend hoch bestimmt wird, so dass der vorbestimmte Schwellenwert überschritten wird, wird sofort „voll ein“ oder „voll aus“ gesteuert. Das zweite Schema, das angewendet wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit ausreichend niedrig ist, kann irgendeines der oben erwähnten Steuerschemata sein.
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Die Steuervorrichtung 100 kann Steuersignale an die Lichtquelle 12 auf verschiedene Arten übertragen. Gemäß einer Ausführungsform wird das Steuersignal bestimmt, sobald der Benutzer die gesamte Drehbewegung ausgeführt hat. Daher empfängt die Steuerung 108 alle Eingaben und bestimmt das entsprechende Steuersignal, bevor das Steuersignal gesendet wird.
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In anderen Ausführungsformen werden mehrere Steuersignale während der Drehbewegung übertragen. Zum Beispiel kann die Steuerung 108, sobald die Drehrichtung bestimmt ist, ein Steuersignal befehlen, das einen langsamen Start des Dimmens erfordert. Da die Drehrichtung bekannt ist, enthält das Steuersignal eine Information, ob die Lichtintensität erhöht oder verringert werden sollte. Sobald die Drehbewegung beendet ist, kann die Steuerung die verbleibenden Eigenschaften der beabsichtigten Dimmerwirkung, d.h. das gewünschte Lichtintensitätsniveau, bestimmen. Das gewünschte Lichtintensitätsniveau kann gemäß einem der oben beschriebenen Steuerschemata bestimmt werden und kann basierend auf dem Winkelabstand, der Drehgeschwindigkeit usw. bestimmt werden.
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Das Ermitteln der Drehbewegung der Steuervorrichtung 100 erfordert, dass die Elektronik der Steuervorrichtung 100 eingeschaltet ist. Da die Steuerungsvorrichtung 100 jedoch nur für eine begrenzte Anzahl von Malen pro Tag nur für kurze Zeiten verwendet wird, kann es wünschenswert sein, einen Schlafmodus zuzulassen, um Energie zu sparen und die Batterielebensdauer zu erhöhen. Es sind natürlich auch andere Möglichkeiten möglich, wie etwa das Laden der Batterie 120 durch Strom.
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Anstelle eines herkömmlichen Ein-/Aus-Knopfes an der Steuervorrichtung 100 kann ein Schalter vorgesehen sein, der die Elektronik bei Aktivierung einschaltet. Der Schalter kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein. Zum Beispiel können zwei Elektroden, die am Umfang der Steuervorrichtung vorgesehen sind, getrennt sein, aber überbrückt werden, wenn ein Benutzer die Steuerungsvorrichtung 100 ergreift. Dazu kann die Position der Elektroden in Form oder Farbe angegeben werden, um den Benutzer anzuweisen, diesen besonderen Griff zu verwenden. Sobald die Elektroden überbrückt sind, kann ein Relais geschlossen werden, um die Sensoren 102, 104, die Steuerung 108 und die Funkkommunikationseinheit 106 mit Strom zu versorgen, so dass die Steuerung möglich ist. Das Relais kann mit einem Zeitgeber zum automatischen Abschalten der Elektronik nach einer vorbestimmten Zeit versehen sein.
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In 4 ist ein Stapel von drei Steuervorrichtungen 100 gezeigt. Die Steuervorrichtungen 100 sind tatsächlich mittels ihrer jeweiligen Magnete 140 aneinander befestigt, so dass sich alle Steuervorrichtungen 100 miteinander drehen. Da jede Steuervorrichtung 100 mit ihrer zugehörigen Lichtquelle 12 assoziiert sein kann, ermöglicht diese magnetische Verbindung tatsächlich, dass eine einzige Drehbewegung einer Steuervorrichtung 100 eine Dimmung einer Anzahl von Lichtquellen 12 durchführt.
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In 5 ist eine andere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems gezeigt, bei der der Magnet 140 der Steuervorrichtung verwendet wird, um die Steuervorrichtung an der zugehörigen Lichtquelle 12 zu befestigen. Für eine solche Befestigung wird ein Träger 200 verwendet. Der Träger 200 weist Mittel zum Befestigen des Trägers 200 an einem Teil der Lichtquelle 12 und einen Magneten auf, der sich relativ zu den übrigen Teilen des Trägers 200 drehen kann. Die Steuervorrichtung 100 ist folglich an dem beweglichen Magneten des Trägers 200 befestigt, so dass die Steuervorrichtung 100 relativ zur Lichtquelle 12 gedreht werden kann.
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Wie in 5 zu sehen ist, ist die Steuervorrichtung 100 in einer vertikalen Richtung ausgerichtet. Daher erfasst der Steuervorrichtungszustandssensor 104, der ein Neigungssensor gemäß der obigen Beschreibung sein kann, in dieser Ausführungsform eine vertikale Anordnung der Steuervorrichtung 100, oder dass der Beschleunigungsvektor einer statischen Position der Steuervorrichtung entspricht. Die Steuerung 108 kann somit konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die vertikale Position der Steuervorrichtung 100 gleich oder ähnlich einer vorprogrammierten vertikalen Betriebsposition ist.
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Der Träger 200 kann auch verwendet werden, um die Steuervorrichtung 100 an anderen Strukturen wie Wänden usw. zu befestigen, oder der Magnet 140 der Steuervorrichtung 100 kann zur direkten Befestigung an magnetischen Oberflächen wie Kühlschranktüren usw. verwendet werden.
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In einer speziellen Ausführungsform kann ein zusätzlicher Magnetsensor vorgesehen sein. Der Magnetsensor, der auf die gleiche Weise wie der Drehsensor 102 und der Steuervorrichtungszustandssensor 104 in Bezug auf Ort, Energieversorgung und Verbindung mit der Steuerung 108 angeordnet ist, wird als ein Positionssensor in Übereinstimmung mit dem Folgenden wirken. Der Magnetsensor ist konfiguriert, um ein externes Magnetfeld zu erfassen, d.h. ein Magnetfeld, das sich von dem Magnetfeld unterscheidet, das durch den Magneten 140 der Steuervorrichtung bereitgestellt wird. Das erfasste externe Magnetfeld liefert eine Anzeige dafür, dass der Magnet 140 der Steuervorrichtung tatsächlich an einem externen Magneten angebracht ist. In einer solchen Position wird die Steuerung 108 tatsächlich bestimmen, dass die Steuervorrichtung 100 in einer vorprogrammierten Position angeordnet ist, wodurch die Steuerung der Dimmerschaltung 20 ermöglicht wird. Die genaue Position der Steuervorrichtung 100 muss daher nicht bestimmt werden, sondern nur, dass sie benachbart zu einem externen Magneten positioniert ist. Somit kann der Unterstützungsmagnet (der das externe Magnetfeld erzeugt und zum Anbringen der Steuervorrichtung 100 verwendet wird) somit in einem beliebigen Neigungswinkel angeordnet werden, wodurch die Steuervorrichtung 100 immer noch Steuersignale für die Dimmerschaltung 20 bereitstellen kann.
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Die obige Beschreibung offenbart somit eine Steuervorrichtung 100 für ein Beleuchtungssystem 10, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Obwohl die vorliegende Erfindung oben unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es nicht beabsichtigt, sie auf die spezifische Form, die hierin dargelegt ist, zu beschränken. Vielmehr ist die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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