DE2912690A1 - CONTROL SYSTEM FOR HIGH CURRENT DISCHARGE LAMPS - Google Patents
CONTROL SYSTEM FOR HIGH CURRENT DISCHARGE LAMPSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Lampensteuerungsschaltungen für Hochstrom-Entladungslampen, wie etwa Quecksilberdampflampen, mit zwei Elektroden und keinem Heizfaden. Insbesondere betrifft die Erfindung programmierbare digitale Lampensteuerungssysteme.The invention relates to lamp control circuits for high current discharge lamps, such as mercury vapor lamps, with two electrodes and no filament. In particular, the invention relates to programmable digital lamp control systems.
Die einfachste Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem besteht wahrscheinlich aus einem Schalter, der sich in der Stromversorgungsleitung für das gesamte Beleuchtungssystem befindet. Ein Benutzer schaltet den Schalter ein, um eine volle Beleuchtung zu erhalten, und schaltet den Schalter aus, um die gesamte Beleuchtung zu löschen. Es ist jedoch oft wünschens-The simplest control circuit for a lighting system is likely to consist of a switch located in the Power supply line for the entire lighting system is located. A user turns the switch on to a full Lighting and turn off the switch to turn off all lighting. However, it is often desirable
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wert, eine einstellbare Steuerung des Beleuchtungssystems zu haben, um verschiedenen Verwendungszwecken, die verschiedene Beleuchtungsstufen erfordern, Rechnung zu tragen. Beispielsweise braucht eine Schulsporthalle nicht so viel Licht, wenn sie als Festsaal verwendet wird, als während einer sportlichen Veranstaltung. Darüber hinaus richtet sich seit einigen Jahren das Augenmerk immer mehr auf den Energieverbrauch von Systemen, die elektrische Leistung verbrauchen. Danach ist es immer mehr wünschenswert, die Beleuchtungsbedürfnisse mit einem minimalen Energieverbrauch zu befriedigen.worth having an adjustable control of the lighting system to suit different uses that have different Lighting levels require taking into account. For example, a school sports hall doesn't need as much light when it is used as a ballroom, as during a sporting event. In addition, it has been aimed for several years the focus is increasingly on the energy consumption of systems that consume electrical power. After that it's always more desirable to meet lighting needs with minimal energy consumption.
Eine Möglichkeit zur Verbesserung eines Beleuchtungssystems besteht darin, die Stromversorgung für jede Lampe in dem System unabhängig zu schalten, wodurch ein größeres Maß an Steuerung über die Beleuchtungsstufen hinweg auswählbar ist. Ein derartiges Steuerungssystem mag bei Anwendungsfällen ganz gut arbeiten, bei denen es sich um begrenzte Räume handelt, wie etwa bei einer relativ kleinen Fläche, die nur eine geringe Anzahl von Lampen erforderlich macht. Das individuelle Schalten ist jedoch dann nicht praktisch, wenn es auf größere Betriebs- oder Industrieanlagen angewendet werden soll. Das dafür erforderliche Extraverdrahten kann übermäßig teuer werden, und es wäre überdies unrealistisch, von Benutzern einer großen beleuchteten Fläche zu erwarten, daß sie die Möglichkeiten eines individuell geschalteten Lampensystems voll nutzen, da das dafür erforderliche zeitraubende manuelle Schalten schnell übermäßig lästig werden würde.One way to improve a lighting system is to provide power to each lamp in the system to switch independently, whereby a greater degree of control over the lighting levels can be selected. Such a thing Control system may work quite well in use cases where space is limited, such as with a relatively small area that requires only a small number of lamps. Individual switching however, it is not practical if it is to be applied to larger operational or industrial facilities. The necessary for it Extra wiring can be unduly expensive, and it would be unrealistic for users of a large lighted Area to expect that they take full advantage of the possibilities of an individually switched lamp system, because that's what required time-consuming manual switching would quickly become unduly burdensome.
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Es wurden bereits Niederspannungs-Beleuchtungssteuerungssysteme entwickelt, die den Aufwand des Installierens einer Vielzahl von individuell geschalteten Lampeneinheiten vermindern und eine derartige Alternative für größere Anwendungsfäl-Ie praktikabler machen. Eine Niederspannungssteuerung verleiht jedoch einem Beleuchtungssystem lediglich einen begrenzten Grad von Flexibilität. Jede Beleuchtungseinheit muß entweder mit vollem Strom beaufschlagt oder abgeschaltet werden. Damit kann mit solchen Systemen keine Helligkeitsstufe gewählt werden, die zwischen diesen beiden Extremen liegt.There have already been low voltage lighting control systems that reduce the expense of installing a multitude of individually switched lamp units and make such an alternative more practical for larger applications. A low voltage control gives however, a lighting system has only a limited degree of flexibility. Each lighting unit must either applied with full current or switched off. This means that no brightness level can be selected with such systems, which lies between these two extremes.
Um das Bedürfnis nach einem größeren Steuerungsbereich für ein Beleuchtungssystem zu befriedigen, wurden Abblendreglerschaltkreise bzw. Dimmer-Schaltkreise entwickelt. Dimmer-Schaltkreise für Glühlampensysteme und Leuchtstofflampensysteme sind dem Fachmann bekannt. Aber auch ein Dimmer-Schaltkreis zum Abblenden von Hochstrom-Gasentladungslampen ist aus den US-PS 3 816 794 und 3 894 265 bekannt. Diese Systeme ermöglichen die wahlweise Verminderung des Stroms durch eine Hochstrom-Entladungslampe, um ein Abblenden der Lampe ohne deren Beschädigung zu erreichen, und zwar durch Umlenken des Stromes um ein zugehöriges Vorschaltgerät, wodurch eine Verminderung des Lampenstroms für einen Teil des Halbzyklus des Spannungsversorgungszyklus erreicht wird.In order to meet the need for a greater area of control for a lighting system, dimmer control circuits have been developed or dimmer circuits developed. Dimmer circuits for incandescent lamp systems and fluorescent lamp systems are known to the person skilled in the art. But also a dimmer circuit for dimming high-current gas discharge lamps is from the U.S. Patents 3,816,794 and 3,894,265 are known. These systems enable the optional reduction of the current through a high-current discharge lamp, to dim the lamp without damaging it, by deflecting the current an associated ballast, thereby reducing the lamp current for part of the half cycle of the power supply cycle is achieved.
Mit Hilfe des Dimmer-Systems kann ein Beleuchtungssystem viel besser an die zu erfüllenden besonderen Beleuchtungser-With the help of the dimmer system, a lighting system can be much better adapted to the special lighting requirements to be fulfilled.
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fordernisse angepaßt werden. Damit können durch genaues Einstellen der Lichtleistung auf das für eine akzeptierbare Beleuchtung erforderliche minimale Niveau Energieeinsparungen realisiert werden. Zusätzlich dazu kann mit einer Anzahl von Dimmer-Einheiten ein Beleuchtungssystem geschaffen werden, das eine optimale Leuchtintensität und ein gerichtetes Leuchtmuster für jeden Punkt innerhalb der beleuchteten Fläche liefert. Eine zusätzliche Flexibilität kann durch viele Dimmer-Steuerungen an entfernten Stellen erreicht werden. Ein derartiges System zur Verwendung bei Hochstrom-Gasentladungsbeleuchtungssystemen ist in der US-PS 823 710 beschrieben.needs to be adapted. This allows you to adjust precisely the light output to the minimum level required for acceptable lighting. Energy savings will be realized. In addition, a number of dimmer units can be used to create a lighting system, that provides an optimal luminous intensity and a directed luminous pattern for every point within the illuminated area. Additional flexibility can be achieved by using many dimmer controls at remote locations. Such a thing A system for use in high current gas discharge lighting systems is described in US Pat. No. 823,710.
Aber selbst dann, wenn Dimmer-Steuerungen verwendet werden, ist der Bereich begrenzt, innerhalb dem ein Beleuchtungssystem auf sich ändernde Anforderungen einstellbar ist. Wenn die Größe des Systems sich beispielsweise erhöht, so wird eine praktische Grenze durch die Anzahl der verwendbaren Dimmer-Schaltkreise gesetzt. Wie bei einzelgeschalteten Leuchteinheiten wird eine wirkungsvolle Verwendung von individuell abgeblendeten Lampen in einem großen Umfang unpraktisch. Darüber hinaus kann das Erfordernis der manuellen Einstellung eines Beleuchtungssystems bei einer Großanwendung unbequem bzw. lästig werden.But even when dimmer controls are used, the area within which a lighting system can be used is limited can be adjusted to changing requirements. For example, as the size of the system increases, a practical limit set by the number of usable dimmer circuits. As with individually switched lighting units effective use of individually dimmed lamps on a large scale becomes impractical. About that In addition, the need to manually adjust a lighting system in a large-scale application can be inconvenient or inconvenient. become annoying.
Darüber hinaus können andere Steuerungsparameter in einem Beleuchtungssystem wünschenswert sein. Ein wirkungsvolleres System kann beispielsweise realisiert werden, wenn TageslichtIn addition, other control parameters in a lighting system may be desirable. A more effective one System can be realized, for example, when daylight
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verfügbar ist, um eine Fläche während bestimmter Zeiten des Tages zu beleuchten. So könnte eine Vorrichtung, die auf Licht anspricht, wie etwa eine Photozelle, in das System eingebaut werden, um automatisch etwas oder das gesamte kunstliche Licht dann auszuschalten, wenn das natürliche Licht eine ausreichende Beleuchtung liefert. Viele andere nützliche automatische Eingänge können vorgesehen sein. Ein 24-Stunden-Zeitgeber könnte beispielsweise automatisch und zuverlässig die Beleuchtungsstufen zu Zeiten vermindern, in denen eine reguläre Beleuchtung normalerweise nicht erforderlich ist.is available to illuminate an area during certain times of the day. So could a device that is based on Light responses, such as a photocell, can be built into the system to automatically make something or the entire artificial Switching off the light when the natural light provides sufficient illumination. Many other useful automatic Inputs can be provided. For example, a 24 hour timer could automatically and reliably provide the Decrease lighting levels at times when a regular Lighting is usually not required.
Die Möglichkeiten einer wirkungsvolleren und vielseitigeren Steuerung von elektrischen Systemen wurden in den vergangenen Jahren durch die Verfügbarkeit von relativ billigen digitalen elektronischen Bauteilen erweitert. Die moderne Technologie ermöglicht die Herstellung von Mikroprozessoren, die eine große Anzahl von logischen Gliedern aufweisen, jedoch nur einen geringen Platzbedarf haben. Derartige Vorrichtungen werden auch immer billiger. Ein Mikroprozessor kann mit einer Speichereinheit ausgestattet sein, um eine Vielzahl von Steueraufgaben auszuführen. Darüber hinaus können derartige digitale Vorrichtungen leicht und bequem erneut programmiert bzw. gelöscht werden, so daß sie an sich ändernde Bedingungen sehr gut anpaßbar sind. Eine Anwendung eines derartigen Mikroprozessors in einem Beleuchtungssteuerungssystem ist in einem Artikel von McGowan und Feiker unter dem Titel "A New ApproachThe possibilities of a more effective and versatile control of electrical systems have been increased in the past Years through the availability of relatively cheap digital electronic components. The modern technology allows the production of microprocessors that have a large number of logic gates, but only have a small footprint. Such devices are also becoming cheaper. A microprocessor can work with a Storage unit can be equipped to carry out a variety of control tasks. In addition, such Digital devices can be easily and conveniently reprogrammed or erased to adapt to changing conditions are very customizable. One application of such a microprocessor in a lighting control system is in one Article by McGowan and Feiker entitled "A New Approach
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To Lighting System Control" in Journal of the Illuminating Engineering Society, Oktober 1976, Seite 38, beschrieben.To Lighting System Control "in Journal of the Illuminating Engineering Society, October 1976, p. 38.
Demnach besteht eine wesentliche Aufgabe der Erfindung darin, ein programmierbares Dimmer-Steuerungssystem für Hochstrom-Entladungslampen zu schaffen, das leicht und wirtschaftlich eine gewünschte Anzahl von Lampen individuell automatisch steuern kann.Accordingly, it is an essential object of the invention to provide a programmable dimmer control system for high-current discharge lamps to create that easily and economically a desired number of lamps individually automatically can control.
Eine v/eitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Dimmer-Steuerungssystem für ein Hochstrom-Entladungsbeleuchtungssystem zu schaffen, das leicht erneut programmierbar ist, um eine Anpassung an sich ändernde Erfordernisse bezüglich der beleuchteten Fläche zu ermöglichen. Eine weitere wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein programmierbares Dimmer-Steuerungssystem zu schaffen, das Eingänge für eine Vielzahl von Steuerquellen aufweist.There is a further essential object of the invention therein, a dimmer control system for a high current discharge lighting system to create that is easily reprogrammable to accommodate changing needs in terms of the illuminated area. Another essential object of the invention is to provide a to provide a programmable dimmer control system having inputs for a variety of control sources.
Eine weitere sehr wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein programmierbares Dimmer-Steuerungssystem für Hochstrom-Entladungslampen zu schaffen, bei dem die Gate-Source- Spannung für den Dimmer-Schaltkreis durch ein digitales logisches Glied gesteuert wird.Another very important object of the invention is to provide a programmable dimmer control system for high-current discharge lamps in which the gate-source Voltage for the dimmer circuit is controlled by a digital logic gate.
Demnach sieht die Erfindung ein Steuerungssystem für eine Hochstrom-Entladungslampe mit einem Dimmer-Schaltkreis vor,Accordingly, the invention provides a control system for a high-current discharge lamp with a dimmer circuit,
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bei dem jede Lampe in Reihe mit einem Paar von Drosselelementen geschaltet ist, von denen eines elektrisch überbrückbar ist. Ein mit der Phase der Wechselstromquelle synchronisierter programmierbarer digitaler Mikroprozessor stellt die Überbrückungszeit ein, wodurch eine individuelle Steuerung der Helligkeit jeder Lampe erreicht wird. Der Mikroprozessor weist viele Steuereingänge auf. Unter Verwendung dieser Eingänge kann das System auf optimale Beleuchtungsbedingungen in jedem Punkt einer zu beleuchtenden Fläche programmiert werden, während die vom Beleuchtungssystem verbrauchte elektrische Energie minimisiert wird. Der Mikroprozessor kann leicht erneut programmiert werden, um sich ändernden Beleuchtungsanforderungen zu begegnen.in which each lamp is in series with a pair of choke elements is switched, one of which can be bridged electrically. One synchronized with the phase of the AC power source programmable digital microprocessor sets the bridging time, which allows individual control of the Brightness of each lamp is achieved. The microprocessor has many control inputs. Using these inputs the system can be programmed for optimal lighting conditions in every point of an area to be illuminated, while minimizing the electrical energy consumed by the lighting system. The microprocessor can easily reprogrammed to meet changing lighting requirements.
Das erfindungsgemäße Lampensteuerungssystem für ein Hochstrom-Gasentladungsbeleuchtungssystem weist ein mit der Lampe verbundenes Vorschaltgerät mit einem Drosselteil auf. Zum Überbrücken des Drosselteils des Vorschaltgeräts ist eine torgesteuerte Überbrückungseinrichtung vorgesehen. Ein Detektor stellt jeden Nulldurchgang der Ausgangsspannung der Wechsel-Stromspannungsquelle fest und synchronisiert einen Digitalprozessor, der der torgesteuerten Überbrückungseinrichtung ein phasenverzögertes Lampensteuerungssignal zuführt.The lamp control system according to the invention for a high-current gas discharge lighting system has a ballast connected to the lamp with a choke part. To the A gate-controlled bridging device is provided by bridging the throttle part of the ballast. One detector represents every zero crossing of the output voltage of the AC voltage source fixed and synchronizes a digital processor, that of the gated bypass device supplies a phase delayed lamp control signal.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist der Digitalprozessor ein mit einem Nur-Lese-Speicher betriebsmäßig verbun-In a preferred embodiment, the digital processor is an operationally connected to a read-only memory
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dener l>iikroprozessor. Der Speicher arbeitet mit den Steuereingängen des Mikroprozessors zusammen, so daß dieser für jede Lampe geeignete phasenverzögerte Lampensteuerungssignale berechnen kann.the microprocessor. The memory works with the control inputs of the microprocessor, so that it generates phase-delayed lamp control signals suitable for each lamp can calculate.
Ein einzelner Digitalprozessor kann zur Steuerung einer Vielzahl von individuellen Lampen verwendet werden, und zwar über eine torgesteuerte Überbrückungsschaltung für jede Lampe.A single digital processor can be used to control a Multiple individual lamps can be used, via a gated bypass circuit for each lamp.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine Hochstrom-Gasentladungslampe; 1 shows a block diagram of a preferred embodiment of a control system according to the invention for a high-current gas discharge lamp;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Dimmer-Schaltkreises für eine Hochstrom-Entladungslampe, der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbar ist, und2 shows a schematic representation of an embodiment of a dimmer circuit for a high-current discharge lamp, which can be used in connection with the invention, and
Fig. 3 ein Kurvendiagramm, das die Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen bestimmten Spannungen und Strömen in dem Dimmer-Schaltkreis nach Fig. 2 zeigt.3 is a graph showing the amplitude and phase relationships between certain voltages and currents in the dimmer circuit of FIG.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind Hochstrom-Entladungslampen 10 über individuelle Dimmer- bzw. Abblendreglerschaltungen 14 mit einer Wechselstromversorgungsleitung 12 verbunden. Den Dimmer-Schaltungen 14 werden von einem Mikroprozessor 16 über einen Digitaltreiber 20 Steuersignale zugeführt, Der Mikroprozessor 16, der durch einen Nulldurchgangs-Detektor 18 auf die Phase der Wechselstromversorgungsleitung synchronisiert ist, sendet jeder Dimmer-Schaltung 14 ein synchronisiertes Steuersignal. Das richtige Dimmer-Signal für jede einzelne Dimmer-Schaltung wird entsprechend einem Programm ausgewählt, das in einem vorprogrammierten Nur-Lese-Speicher 22 vorgesehen ist, und zwar in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Eingängen, wie etwa den Eingängen 24, 26 und 28.As can be seen from Fig. 1, high current discharge lamps are 10 connected to an AC power supply line 12 via individual dimmer or dimmer control circuits 14. The dimmer circuits 14 are fed from a microprocessor 16 via a digital driver 20 control signals, The microprocessor 16 by a zero crossing detector 18 is synchronized to the phase of the AC power line, each dimmer circuit 14 sends a synchronized Control signal. The correct dimmer signal for each individual dimmer circuit is determined according to a program selected, which is provided in a preprogrammed read-only memory 22, in conjunction with a any number of inputs, such as inputs 24, 26 and 28.
Der Nur-Lese-Speicher 22 liefert dem Mikroprozessor ein vorgewähltes Programm, das diesen in die Lage versetzt, für jede Lampe die richtige Lichtstufe zu liefern, wenn eine gegebene Reihe von Bedingungen, wie sie durch ein oder mehrere Eingangssignale angezeigt werden, vorliegt. Der manuelle Übersteuerungseingang 24 ist vorzugsweise eine Tastatur- oder Konsoleingabe, die eine manuelle Auswahl von individuellen Lichtstufen für jede Lampe oder die Auswahl eines vorprogrammierten Beleuchtungssystems, wie beispielsweise ein Arbeitstag-Beleuchtungsmuster für ein Büro oder ein Nachtzeit-Beleuchtungsmuster für eine Reinigungskolonne, ermöglicht.The read-only memory 22 provides input to the microprocessor Preselected program that enables them to deliver the correct light level for each lamp, if a given one A number of conditions, as indicated by one or more input signals, exist. The manual Override input 24 is preferably a keyboard or Console input allowing manual selection of individual light levels for each lamp or selection of a preprogrammed one Lighting system, such as a daytime lighting pattern for an office or a nighttime lighting pattern for a cleaning column.
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Andere Eingänge, wie etwa die Eingänge 26 und 28, können für eine automatische Steuerung verwendet werden. Die Signale von diesen Eingängen können dazu verwendet werden, die Beleuchtungsstufe entsprechend einer speziellen Zeit des Tages oder der Woche oder entsprechend dem verfügbaren natürlichen Licht einzustellen, oder sie können auch als Eingänge für eine beliebige Anzahl anderer Steuerquellen dienen.Other inputs, such as inputs 26 and 28, can be used for automatic control. The signals from These inputs can be used to adjust the lighting level according to a specific time of the day or of the week or according to the available natural light, or they can also be used as inputs for any Serving number of other tax sources.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steuersystems, wobei schematisch eine Nulldurchgangs-Detektorschaltung
18 dargestellt ist, die über einen Mikroprozessor mit einer Dimmer-Schaltung 14 verbunden ist. Dabei ist lediglich
eine einzige Dimmer-Schaltung für eine Hochstrom-Entladungslampe dargestellt, wobei hinzuzufügen ist, daß für jede
Lampe in dem Beleuchtungssystem eine solche Dimmer-Schaltung vorgesehen ist, was auch aus Fig. 1 zu ersehen ist. Ein Transformator
30 stuft die Stromversorgungsspannung herunter, die der Primärwicklung des Transformators 30 zugeführt wird. Die
an der Sekundärseite des Transformators 30 anliegende heruntergestufte Spannung wird durch den Brückengleichrichter 32Fig. 2 shows an embodiment of the invention
Control system, wherein a zero crossing detector circuit 18 is shown schematically, which is connected to a dimmer circuit 14 via a microprocessor. Only a single dimmer circuit for a high-current discharge lamp is shown, and it should be added that such a dimmer circuit is provided for each lamp in the lighting system, which can also be seen from FIG. A transformer 30 steps down the power supply voltage supplied to the primary winding of the transformer 30. The stepped down voltage present on the secondary side of the transformer 30 is reduced by the bridge rectifier 32
einer Vollweggleichrichtung unterzogen. Die gleichgerichtete Spannung wird dann einem monostabilen Multivibrator 34 zugeführt, der einen Schmitt-Trigger-Eingang verwendet.subjected to a full wave rectification. The rectified voltage is then fed to a monostable multivibrator 34, that uses a Schmitt trigger input.
Als ein solcher Multivibrator kann beispielsweise der
Multivibrator von Texas Instruments mit der Nummer 74121 verv/endet werden. Die Werte der zeitbestimmenden Elemente Wider-As such a multivibrator, for example, the
Texas Instruments multivibrator with the number 74121. The values of the time-determining elements reflect
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stand 36 und Kondensator 38 werden in geeigneter Weise ausgewählt, um das Ausgangssignal des Multivibrators 34 auf eine entsprechende Impulsbreite einzustellen. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 34 wird über eine Leitung 40 einem Eingang des Mikroprozessors zugeführt. Unter Verwendung dieses Bezugs-Taktimpulses von der Stromversorgungsleitung liefert der Mikroprozessor ein phasenverzögertes Steuersignal, das den Lampenstrom für den gewünschten Helligkeitspegel einstellt. stand 36 and capacitor 38 are selected appropriately, to the output of the multivibrator 34 to a set the appropriate pulse width. The output signal of the monostable multivibrator 34 is transmitted via a line 40 fed to an input of the microprocessor. Using this reference clock pulse from the power supply line the microprocessor supplies a phase-delayed control signal which sets the lamp current for the desired brightness level.
Bezüglich der in Fig. 2 dargestellten Dimmer-Schaltung 14 ist eine Hochstrom-Entladungslampe 10 in Reihe mit zwei induktiven Vorschaltelementen 42 und 44 geschaltet, wobei die gesamte Serienschaltung mit den Stromversorgungsleitungen 46 und 48 verbunden ist. Für das Vorschaltelement 44 ist eine torgesteuerte Überbrückungseinrichtung in Form eines Triacs 50 vorgesehen. Die Gate-Source-Spannung für den Triac 50 wird dem Gate-Anschluß 52 des Triacs von der Sekundärwicklung des Transformators 54 zugeführt, wobei ein Nebenschlußwiderstand 56 zur Sekundärwicklung des Transformators 54 parallelgeschaltet ist.With regard to the dimmer circuit 14 shown in FIG. 2, a high-current discharge lamp 10 is in series with two inductive ones Ballast elements 42 and 44 connected, the entire series circuit with the power supply lines 46 and 48 is connected. For the ballast element 44 is a gated Bridging device in the form of a triac 50 is provided. The gate-source voltage for the triac 50 becomes the Gate terminal 52 of the triac fed from the secondary winding of transformer 54, with a shunt resistor 56 for Secondary winding of the transformer 54 is connected in parallel.
Zwischen dem ersten und zweiten Hauptanschluß des Triacs 50 sind ein Kondensator 58 und ein Widerstand 60 in Serie geschaltet, die als sogenannte Snubber-Einrichtung dienen und ein falsches Einschalten des Triacs 50 aufgrund des sich ändernden dv/dt verhindern. Das Einschaltsignal für die Gate-Source-Spannung wird über den Widerstand 62 vom Mikroprozessor 16 der Primärwicklung des Transformators 54 zugeführt.A capacitor 58 and a resistor 60 are connected in series between the first and second main connection of the triac 50, which serve as a so-called snubber device and incorrect activation of the triac 50 due to the changing prevent dv / dt. The switch-on signal for the gate-source voltage is via the resistor 62 from the microprocessor 16 is fed to the primary winding of the transformer 54.
909840/Ö887909840 / Ö887
Die Arbeitsweise der Dimmer-Schaltung ist am besten anhand von Fig. 3 zu verstehen, die die Phasenbeziehungen der Dimmer-Schaltung darstellt. Wenn der Triac 50 leitet, so wird ein vollständiges Überbrückungselement 42 bei einer maximalen Größe des durch die Lampe 10 fließenden Stroms erreicht, der als "Vollampenstrom" bezeichnet wird. Im umgekehrten Falle, wenn der Triac 50 nicht leitet, fließt ein minimaler Strom durch die Lampe 10, der als "Dimmerlampenstrom" bezeichnet wird. Die Kurven dieser beiden Ströme sind in Fig. 3 dargestellt. Dadurch, daß der Triac während eines Teils des Leistungszyklus fließen kann, kann der Strom durch die Lampe 10 und damit die Beleuchtung zwischen den Dimmerlampenstrom- und Vollampenstromwerten verändert werden. Ein derartiger Zwischenstromwert ist auch in Fig. 3 dargestellt. Daraus ist ersichtlieh, daß durch einfaches Steuern der Leitungsdauer des Triacs 50 auch die von der Lampe 10 gelieferte Beleuchtungsstufe gesteuert wird.The operation of the dimmer circuit is best understood with reference to Figure 3, which shows the phase relationships of the dimmer circuit represents. When the triac 50 conducts, a complete bypass element 42 is at a maximum Reached the size of the current flowing through the lamp 10, which is referred to as "full lamp current". In the opposite case, when triac 50 is not conducting, a minimal amount of current will flow through lamp 10, referred to as "dimmer lamp current" will. The curves of these two currents are shown in FIG. By having the triac during part of the power cycle can flow, the current can flow through the lamp 10 and thus the lighting between the dimmer lamp current and Full lamp current values can be changed. Such an intermediate current value is also shown in FIG. 3. From this it is evident that by simply controlling the duration of the conduction of the triac 50, the lighting level supplied by the lamp 10 is also controlled will.
Der Triac 50 sollte nicht in den leitenden Zustand gebracht werden, bevor nicht sowohl der Strom durch als auch die Spannung an dem Element 42 die gleiche Polarität aufweisen. Wenn der Triac 50 in den leitenden Zustand gebracht wird, wenn die Spannung an und der Strom durch das Element 42 nicht die gleiche Polarität aufweisen, so tritt eine Erscheinung auf, die als Halbzyklusleitung bekannt ist. In einem solchen Fall blinkt die Lampe vom Dimmer- zum vollen Licht bei jedem HaIb-The triac 50 should not be brought into the conductive state until the current is both through and through the voltage across element 42 will have the same polarity. When the triac 50 is brought into the conductive state, if the voltage on and the current through the element 42 do not have the same polarity, a phenomenon occurs which is known as half cycle conduction. In such a case, the lamp will flash from dimmer to full light at every half
- 12 909840/0887 - 12 909840/0887
zyklus, was für das Auge einen irritierenden Stroboskop-Effekt darstellt und was auch für die Lampe schädlich ist.cycle, which is an irritating stroboscopic effect to the eye and which is also harmful to the lamp.
Hinsichtlich der in Fig. 3 dargestellten Polaritätszyklen wird der Strom durch das Element 42 erst ab dem Punkt 64 positiv. Zu diesem Zeitpunkt ist die Drosselspannung bereits positiv. Am Punkt 65 wird die Drosselspannung negativ, obwohl der durch das induktive Element 42 fließende Strom immer noch positiv ist. Der Torbereich 68 für die Zeit, in der die Torspannung angelegt werden kann, wird damit als Zeitdauer bestimmt, die zwischen den Punkten 64 und 65 liegt.With regard to the polarity cycles shown in FIG. 3, the current through the element 42 is not increased until point 64 positive. At this point the choke voltage is already positive. At point 65 the choke voltage becomes negative, though the current flowing through inductive element 42 is still positive. The gate area 68 for the time in which the gate voltage can be applied, is thus determined as the period of time that lies between points 64 and 65.
Die Betriebsweise der Dimmer-Schaltung ist ähnlich der in der US-PS 3 894 265 beschriebenen. Es wird daher auf eine eingehendere Beschreibung der Betriebsweise dieser Dimmer-Schaltung verzichtet.The operation of the dimmer circuit is similar to that described in U.S. Patent 3,894,265. It will therefore be discussed in more detail Description of the mode of operation of this dimmer circuit is omitted.
Es wird nun die Betriebsweise des Mikroprozessors 16 beschrieben. Zu jedem Zeitpunkt, an dem der Mikroprozessor von der Nulldurchgangs-Detektorschaltung einen Bezugstaktimpuls empfängt, läuft ein Interrupt- bzw. Unterbrechungsprogramm ab. In Verbindung mit den von den verschiedenen Eingängen des Mikroprozessors erhaltenen Daten liefert der Nur-Lese-Speicher eine Programmfolge, die es dem Mikroprozessor ermöglicht, ein geeignetes Dimmer-Signal zu berechnen. Der Mikroprozessor liefert dann dem Triac 50 ein Gate-Source-Spannungssignal, wasThe operation of the microprocessor 16 will now be described. Every time the microprocessor has switched off When the zero crossing detector circuit receives a reference clock pulse, an interrupt program is executed. In conjunction with the data received from the various inputs of the microprocessor, the read-only memory provides a program sequence that enables the microprocessor to enter to calculate a suitable dimmer signal. The microprocessor then provides the triac 50 with a gate-source voltage signal, which
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dadurch in ausreichender Weise phasenverzögert ist, um den geeigneten Strompegel für die Hochstrom-Entladungslampe 10 zu liefern. Auf diese Weise steuert der Mikroprozessor den Helligkeitspegel, bei dem die Lampe arbeitet.is thereby sufficiently phase delayed to find the appropriate To provide current levels for the high-current discharge lamp 10. In this way the microprocessor controls the brightness level, at which the lamp works.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Mikroprozessor kann irgendein geeignetes verfügbares Standardmodell sein. Beispielsweise weist eine Ausführungsform der Erfindung das für Schulung und Einarbeitung an Mikroprozessoren verwendete System von Motorola MEK6800D2 mit der Mikroprozessoreinheit MC6800 auf. Ein Musterprogramm, das bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet wurde, ist in Tabelle I aufgelistet. Dieses Programm setzt die Datenleitungen so, daß sie als Ausgangsleitungen dienen, macht den Mikroprozessor betriebsbereit für eine Unterbrechung und initialisiert die Mikroprozessor-Register. The microprocessor used in the invention can be any suitable standard model available. For example One embodiment of the invention includes the system used for training and familiarization with microprocessors Motorola MEK6800D2 with the MC6800 microprocessor unit. A sample program used in this embodiment of the invention is listed in Table I. This program sets the data lines so that they can be used as output lines serve, makes the microprocessor ready for an interrupt and initializes the microprocessor registers.
- 14 909840/0887 - 14 909840/0887
IM-IIM-I
EXT Bewirkt, daß die Datenleitung auf der B-Seite als Ausgänge wirkt.EXT Causes the data line to act as outputs on the B-side.
IMM Gibt die Unterbrechung frei, durch einen Übergang von einem niedrigen auf einen hohen Pegel auf der Unterbrechungssteuerleitung. IMM Releases the interrupt by transitioning from a low to a high level on the interrupt control line.
EXTEXT
IMM Setzt den Stapelspeicher-Pointer.IMM Sets the stack pointer.
IMM Löscht die Indexregister.IMM Clears the index registers.
Löscht die Unterbrechungsmarkierung. Wartet auf die Unterbrechung.Clears the break mark. Waiting for the interruption.
Das Programm in Tabelle I wird in Verbindung mit dem Unterbrechungsdienstprogramm verwendet, das in Tabelle II dargestellt ist. Das Unterbrechungsprogramm verzögert das Torsignal um einen vorbestimmten Zeitschritt bezüglich des Nulldurchgangs der Netzversorgungsspannung, steuert die Impulsbreite des Torsignals und macht den Mikroprozessor betriebsbereit für eine weitere Unterbrechung.The program in Table I is used in conjunction with the Interrupt Utility was used, which is shown in Table II. The interrupt program delays the gate signal by a predetermined time step with respect to the zero crossing of the mains supply voltage, controls the pulse width of the gate signal and makes the microprocessor ready for another interruption.
- 15 909840/0887 - 15 909840/0887
Löscht die Indexregister.Clears the index registers.
Löscht die Unterbrechungsmarke der PIA-Steuerregister. Clears the interrupt mark of the PIA control register.
Löscht die Unterbrechungsmaske des CCR.Clears the interrupt mask of the CCR.
Vergleicht das Indexregister mit der Speicherstelle bo.Compares the index register with the storage location bo.
Setzt die Ausgangsleitungen auf der B-Seite.Sets the output lines on the B-side.
- 16 909840/0887 - 16 909840/0887
29126302912630
LDA A IMMLDA A IMM
05 Bestimmt die Impulsbreite des05 Determines the pulse width of the
Torsignals.Gate signal.
SUB A DIR
b2
BNE
F7SUB A DIR
b2
ESD
F7
CLR A
STA A DIR
b2
STA A EXT Löscht die Ausgangsleitungen aufCLR A
STA A DIR
b2
STA A EXT Clears the output lines
der B-Seite. 80
06
NOPthe B-side. 80
06
NOP
NOP Wartet auf eine Unterbrechung.NOP is waiting for an interruption.
BRA
FCBRA
FC
Ein Mikroprozessor ist eine besonders vorteilhafte Hinzufügung zu einem Beleuchtungssteuersystem. Ein einzelner Mikroprozessor ist in der Lage, eine große Anzahl von Lampen individuell zu steuern, und es kann daher ein einzelnes Mikroprozessorsystem, wie es hier beschrieben wird, dazu verwendet werden, das gesamte Beleuchtungssystem für eine große Fläche zu steuern oder gar die Beleuchtungssysteme einer ganzen Hauses. Wenn darüber hinaus ein derartiges System einmal installiert ist, so können irgendwelche Änderungen, die durch sich ändernde Beleuchtungserfordernisse notwendig werden, sehr leicht vorgenommen werden. Um die Steuerfolge zu verändern, wird ein Nur-Lese-Speicher programmiert, um die neuen Forderungen zu erfüllen, und der neu programmierte Nur-Lese-Speicher ersetzt einfach die Speichereinheit, die vorher in dem System installiert war. Auf diese Weise können beliebige Änderungen,A microprocessor is a particularly advantageous addition to a lighting control system. A single microprocessor is able to control a large number of lamps individually and therefore a single microprocessor system can as described here, can be used to cover the entire lighting system over a large area to control or even the lighting systems of an entire house. Moreover, once such a system is installed any changes made necessary by changing lighting requirements can be great can be made easily. To change the control sequence, a read-only memory is programmed to accommodate the new claims and the reprogrammed read-only memory simply replaces the memory unit that was previously in the system was installed. In this way, any changes,
90984ΐσ/-08β790984ΐσ / -08β7
auch umfangreiche, leicht in dem Beleuchtungssystem vorgenommen werden. So veraltet beispielsweise bei einem Umbau des Gebäudes ein derartiges Beleuchtungssystem nicht durch den Umbau. Ein einmal installiertes System bleibt stets anpassungsfähig gegenüber sich ändernden Beleuchtungserfordernissen, während mit der Energie sehr sparsam umgegangen wird und damit Betriebskosten eingespart werden.also extensive, easily made in the lighting system will. For example, if the building is being converted, such a lighting system does not become obsolete due to the Modification. Once a system has been installed, it is always adaptable to changing lighting requirements, while the energy is used very sparingly and thus operating costs are saved.
Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsformen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.Changes and refinements to the described embodiments are easily possible for the person skilled in the art and fall within the scope of the invention.
So können beispielsweise anstelle der beschriebenen einzigen Kulldurchgangs-Detektorschaltung eine beliebige Anzahl anderer Schaltungen verwendet werden, die in der Lage sind, einen Bezugstaktimpuls von der Wechselstromversorgungsleitung zu liefern. Beispielsweise kann eine Phasenregelschleife (PLL) auf die Leitungsfrequenz eingerastet und zur Erzeugung der Taktimpulse verwendet werden.For example, instead of the single Kull passage detector circuit described, any number other circuitry capable of receiving a reference clock pulse from the AC power line to deliver. For example, a phase locked loop (PLL) can be locked to the line frequency and used for generation of the clock pulses can be used.
Es ist hier auch anzumerken, daß viele weitere Eingänge beim Mikroprozessor 16 vorgesehen werden können, um die gewünschte Steuerung der Beleuchtung in einer bestimmten Situation zu erhalten. Beispielsweise müssen in manchen Gebieten Benutzer von elektrischer Energie eine Strafe bezahlen, wenn mehr Elektrizität verbraucht wird als zugelassen. In einemIt should also be noted here that many other inputs can be provided on the microprocessor 16 to achieve the desired Get control of lighting in a given situation. For example, in some areas Electric power users pay a fine if more electricity is used than allowed. In one
- 18 909840/0887 - 18 909840/0887
derartigen Fall sollte der Mikroprozessor so programmiert werden, daß er den elektrischen Verbrauch beobachtet und automatisch die Beleuchtungsstufen herabsetzt, wenn der Verbrauch die strafbare Menge erreicht.in such a case the microprocessor should be programmed to monitor electrical consumption and automatically reduces the lighting levels when consumption reaches the punishable amount.
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