DE29614187U1

DE29614187U1 - Busankoppler

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Publication number: DE29614187U1
Application number: DE29614187U
Authority: DE
Original assignee: BOCOM EDV VERTRIEBSGESELLSCHAF
Current assignee: BOCOM EDV VERTRIEBSGESELLSCHAF
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2006-08-17

Description

Busankoppler

Die Erfindung betrifft einen Busankoppler zur Verbindung eines Endgerätes (Verbraucher, Sensor) mit einem Datenübertragungsweg (Datenbus) in einem Datenbussystem der Gebäudeinstallationstechnik, bestehend aus einem Mikroprozessor, einer Speichereinheit und einer Übertragungseinheit mit einem Sender und einem Empfänger.

Zur Steuerung von mehreren Endgeräten, beispielsweise von Leuchten, Jalousieantrieben und Heizgeräten, ist es aus der Siemenszeitschrift Heft 5/90, &ldquor;Von der Leittechnik zum Gebäude-Management-System", von Günter G. Seip, Seite 16 bis 20 bekannt, die Endgeräte untereinander und/oder mit einer zentralen Steuerungseinheit über ein Datenübertragungssystem bzw. Datenbussystem zu verbinden. Auf diese Weise können Busteilnehmer bzw. Endgeräte miteinander kommunizieren und Informationen, z. B. Schaltbefehle und Meldungen, austauschen. Das Datenbussystem ist als serielle, leitungsgebundene Übertragungsstrecke ausgebildet. Die Informationen der einzelnen Busteilnehmer werden durch Absendung von Kommunikationsprotokollen ausgetauscht.

Die Endgeräte werden über einen Busankoppler mit dem Datenübertragungsweg bzw. Datenbus verbunden. Der Busankoppler dient zur Sicherstellung der fehlerfreien Kommunikation des sendenden Endgerätes zu anderen Busteilnehmern. Der bekannte Busankoppler besteht im wesentlichen aus einem Mikropro-

zessor und einer Speichereinheit sowie einem Sender und einem Empfänger zum Senden bzw. Empfangen von Daten.

Nachteilig an dem bekannten Busankoppler ist, daß er über keine eigene Spannungsversorgung verfügt. Die Spannungsversorgung wird über den Datenbus für mehrere Busteilnehmer bzw. Busankoppler sichergestellt. Die Versorgungssicherheit jedes Busankopplers ist daher beschränkt. Fällt eine Spannungsversorgungeinrichtung aus, sind davon mehrere Busankoppler betroffen, nämlich die Busankoppler einer Buslinie.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Busankoppler mit einer eigenen Spannungsversorgungseinrichtung zu schaffen, so daß die Versorgungssicherheit der einzelnen Busteilnehmer erhöht wird.

Das Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Spannungsversorgungseinrichtung des Busankoppler weist eine Einschaltbegrenzungseinheit auf, in der der am Eingang der

Spannungsversorgungseinrichtung eingespeiste Netzstrom begrenzt wird. Eine spannungswandlereinheit wandelt die Netzspannung in eine herabgesetzte Gleichspanung um. Eine mit der Spannungswandlereinheit verbundene Verzögerungseinheit gibt nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Einschalten ein Verzögerungssignal an die Überbrückungseinheit ab, die die Einschaltbegrenzungseinheit unwirksam macht. Es wird eine wesentliche Verringerung des Spannungs-

abfalls innerhalb der Einschaltbegrenzungseinheit gewährleistet und somit eine unzulässig hohe Wärmeentwicklung der Einschaltbegrenzungseinheit verhindert. Durch das Zusammenwirken der vorgenannten Einheiten wird eine dauernde Spannungsversorgung des Busankopplers bei geringem Raumbedarf gewährleistet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darüberhinaus darin, daß der Busankoppler mit einer eigenen Spannungsversorgungseinrichtung in der Unterputzdose unterhalb eines aufgesteckten Schalters eingesetzt werden kann. Das Design des Schalters braucht nicht verändert zu werden. Dadurch, daß eine überbrückungseinheit im Zusammenwirken mit einer Verzögerungseinheit auf eine Einschaltbegrenzungseinheit einwirkt, wird die Erwärmung des Busankopplers während des Betriebs wirksam begrenzt.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Spannungswandlereinheit zur Herabsetzung der Netzspannung in eine niedrige Gleichspannung aus einem Gleichrichter, einer Zenerdiode, einem seriellen Regler und einem Unter-ZÜberspannungsdetektor. Somit läßt sich die mit dem Einsatz eines Transformators einhergehende Wärmeentwicklung vermeiden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spannungswandlereinheit einen Unter-Züberspannungsdetektor auf, der nach Erreichen der Nenn-Ausgangsspannung der Spannungswandlereinheit ein Signal an die Verzögerungseinheit abgibt. Nach Weiterverarbeitung dieses Signals in der Ver-

zögerungseinheit dient es als Grundlage zur Aktivierung der Uberbrückungseinheit.

Vorteilhafterweise weist die Verzögerungseinheit einen Verzögerungskondensator auf, mit dem eine vorgegebene Verzögerungszeit eingestellt werden kann. Diese Verzögerungszeit ist maßgeblich für die Deaktivierung der Einschaltbegrenzungseinheit.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Überbrükkungseinheit einen Optokoppler auf, mit dem eine galvanische Trennung zwischen der Netzspannungsseite und der ausgangsseitigen Gleichspannungsseite ermöglicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Busteilnehmers mit einem Busankoppler und zwei Endgeräten,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Spannungsversorgungseinrichtung des Busankopplers,

Fig. 3 ein Schaltbild der Spannungsversorgungseinrichtung.

Gemäß Fig. 1 ist ein Busteilnehmer an ein Datenbussytem mit serieller Datenübertragung angeschlossen. Über das Datenbussystem lassen sich Informationen von dem Busteilnehmer zu anderen Busteilnehmern und/oder zu einer zentralen Steuerungseinheit (nicht dargestellt) und vice versa austauschen. Das Datenbussytem {Datenübertragungsweg) findet in der Gebäudeinstallationstechnik Anwendung, wobei beispielsweise ein Lichttaster (Sensor) bei Betätigung ein Kommunikationsprotokoll sendet. Alle Busteilnehmer empfangen das Kommunikationsprotokoll, jedoch nur der durch eine Adresse im

Kommunikationsprotokoll zugeordnete Busteilnehmer führt den Befehl aus.

Jeder Busteilnehmer besteht aus einem Busankoppler 10 und mindestens einem Endgerät. Das Endgerät kann einen Verbraucher 11 und/oder einen Sensor 12 enthalten. Der Busankoppler 10 wird an einen Datenbus 13 angeschlossen. Er weist einen Mikroprozessor 14 auf, der die Daten der ihm zugeordneten Endgeräte bzw. anderer Busteilnehmer verarbeitet und steuert.

Eine Speichereinheit 15 ist mit dem Mikroprozessor 14 verbunden und weist einen nicht flüchtigen Speicher ROM auf, der systemspezifische Daten enthält, die nicht verändert werden können. Weiterhin weist die Speichereinheit 15 einen flüchtigen Speicher RAM, in dem die aktuellen Daten des Mikroprozessors gespeichert werden. Ein nicht flüchtiger, elektrisch überschreibbarer Speicher EEPRROM der Spei-

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chereinheit 15 dient zur Speicherung der Parametrierdaten für die auszuführenden Funktionen des Busankopplers 10.

Ein mit dem Mikroprozessor 14 verbundener Watchdog 16 überwacht den Programmablauf im Mikroprozessor 14. Er dient zur Zurücksetzung des Mikroprozessors 14, falls dieser in einen nicht definierten Zustand gelangt.

Der Mikroprozessor 14 ist über eine Steuerungseinheit 17 mit den Endgeräten (Verbraucher 11, Sensor 12 )■·verbunden. Die Steuerungseinheit 17 weist elektronische Bauelemente, z. B. Triacs, auf zur Durchschaltung des Verbrauchers 11 oder Aufbereitung der Signale des Sensors 12.

Der Mikroprozessor 14 ist über eine Übertragungseinheit 18 mit dem Datenbus 13 verbunden. Die Übertragungseinheit 18 weist einen Sender zum Absenden der Kommunikationsprotokolle an einen bestimmten über den Datenbus 13 verbundenen Busteilnehmer und einen Empfänger auf, der das Kommunikationsprotokoll eines anderen Busteilnehmers quittiert und an den Mikroprozessor 14 zur Weiterverarbeitung weiterleitet. Datenbusseitig ist die Übertragungseinheit 18 von dem Datenbus 13 galvanisch getrennt, so daß keine elektromagnetischen Störeinflüsse zwischen dem Datenbus 13 und dem Busankoppler 10 auftreten können.

Der Busankoppler 10 weist eine Spannungsversorgungseinrichtung 19 auf, die den Mikroprozessor 14, die Übertragungseinheit 18 und die Steuerungseinheit 17 mit einer herabgesetzten Gleichspannung versorgt. Ein Netzspannungs-

anschluß 20 liefert eine Netzspannung {230 Volt) zum einen an den Verbraucher 11 und den Sensor 12 und zum anderen an die Spannungsversorgungseinrichtung 19.

Die Spannungsversorgungseinrichtung 19 weist gemäß Fig. 2 eine Spannungswandlereinheit 21 auf, in der die an einem Eingang 22 der Spannungsversorgungseinrichtung 19 anstehende Netzspannung (230 V Wechselspannung) herabgesetzt wird auf eine Versorgungsspannung, vorzugsweise 5 Volt Gleichspannung. Diese Versorgungsspannung wird an einem Ausgang 23 der Spannungsversorgungseinrichtung 19 den Bauteilen des Busankopplers 10 zur Verfugung gestellt.

Zwischen dem Eingang 22 und der Spannungswandlereinheit ist eine Einschaltbegrenzungseinheit 24 angeordnet, die zur Begrenzung des Einschaltstromes für die Spannungswandlereinheit 21 dient. Vorzugsweise besteht die Einschaltbegrenzungseinheit 24 aus der Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem Kondensator.

Damit während des Dauerbetriebes die Wärmeentwicklung infolge des Spannungsabfalls an dem Widerstand der Einschaltbegrenzungseinheit 24 nicht unzulässig hoch wird, ist an die Spannungswandlereinheit 21 eine Verzögerungseinheit 25 und an diese anschließend eine Überbrückungseinheit 26 angeschlossen.

Die Verzögerungseinheit 25 weist einen Verzögerungskondensator auf, der nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein Signal an die Überbrückungseinheit 26 abgibt. Auf die-

ses Signal hin spricht die Überbrückungseinheit 26 an und bewirkt die Abschaltung der Binschaltbegrenzungseinheit 24. Der Spannungsabfall an dem Widerstand der Einschaltbegrenzungseinheit 24 wird annähernd aufgehoben, und der Dauerbetrieb der Spannungsversorgungseinrichtung 19 kann ohne Verluste an den Bauteilen der Einschaltbegrenzungseinheit 24 fortgesetzt werden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 besteht die Spannungswandlereinheit 21 aus eine monolithischen Spannungswandler des Typs MAX611 der Firma Maxim. Er weist eingangsseitig einen Halbwellengleichrichter zur Gleichrichtung des Eingangsstroms auf, eine nachgeschaltete Zenerdiode begrenzt die Spannung auf 12 Volt und zuletzt wird diese Spannung über einen seriellen Regler auf 5 Volt Gleichspannung herabgesetzt. Mit dem Halbwellengleichrichter läßt sich eine vereinfachte Ansteuerung von Triacs verwirklichen. Weiterhin weist die Spannungswandlereinheit 21 einen Unter-Züberspannungsdetektor auf, der den Ausgang OUV der Sspannungswandlereinheit 21 auf ein niedriges Potential senkt, falls die Ausgangsspannung eine vordefinierte Spannungsbreite um 5 Volt herum unter- bzw. überschreitet.

An dem positiven Ausgang V, der Zenerdiode liegt ein Kondensator C2 an und der negative Ausgang V der Zenerdiode ist mit der Masse verbunden. Der Ausgang Vo der Spannungswandlereinheit 21, der mit dem Anschluß Vs verbunden ist, liefert die Versorgungs-Gleichspannung von 5 Volt, die an dem Ausgang 23 der Spannungsversorgungseinrichtung 19 anliegt.

Die Einschaltbegrenzungseinheit 24 besteht aus einem Kondensator Cl und einem in Reihe geschalteten Widerstand Rl und ist an dem Eingang ACl der Spannungswandlereinheit 21 angeschlossen. Der Widerstand Rl beträgt bei einer Eingangsstrombelastung voin 3 Ampere etwa 100 Ohm. Die Einschaltbegrenzungseinheit 24 ist eingangsseitig mit dem Netzspannungsanschluß 20, der eine übliche Netzspannung bereitstellt, verbunden.

Die Verzögerungseinheit 25 besteht' zum einen aus einem Kondensator C3, der an dem Eingang RD der Spannungswandlereinheit 21 angeschlossen ist. Mit dem Kondensator C3 läßt sich die Verzögerungszeit einstellen, nach der der Ausgang OUV der Spannungswandlereinheit 21 auf hohes Potential geschaltet wird. Sobald der Ausgang OUV an dem hohen Potential liegt, wird ein Transistor Tl der Verzögerungseinheit 25 über einen Widerstand R2 durchgeschaltet und gibt ein Signal über den Widerstand R3 an die überbrückungseinheit 26 ab.

Die Überbrückungseinheit 26 besteht aus einem Optokoppler D2, der über eine Leuchtdiode einen Triac ansteuert. Der Triac ist parallel zu dem Widerstand Rl der Einschaltbegrenzungseinheit 24 geschaltet. Infolge der Durchschaltung des Triacs wird die Leistungsaufnahme außerhalb der Spannungswandlereinheit 21 wesentlich reduziert. Statt der etwa 0,5 Watt Leistungsaufnahme des Widerstands Rl im Dauerbetrieb ohne Zuschaltung der Verzögerungseinheit 25 und der überbrückungseinheit 26 fällt bei Aktivierung der überbrük-

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kungseinheit 26 lediglich eine Leistung am Triac von etwa 0,08 Watt und an dem Widerstand Rl eine Leistung von etwa 0,02 Watt an. Durch die verminderte Leistungsaufnahme verringert sich die Wärmeabgabe der Spannungsversorgungseinrichtung 19 erheblich.

Die Spannungsversorgungseinrichtung 19 kann als Teil des Busankopplers 10 in eine Unterputzdose eingebaut werden, wobei eine dauerhafte Spannungsversorgung des Busankopplers 10 in der Unterputzdose gewährleistet wird. Ein auf den Busankoppler 10 aufgesteckter Schalter kann ohne Änderung seines Aussehens bzw. Designs von dem Anwender betrieben werden.

Claims

Ansprüche

1. Busankoppler (10) zur Verbindung eines Endgerätes (Verbraucher 11, Sensor 12) mit einem Datenübertragungsweg (Datenbus 13) in einem Datenbussystem der Gebäudeinstallationstechnik, bestehend aus einem Mikroprozessor (14), einer Speichereinheit (15) und einer Übertragungseinheit (18) mit einem Sender und einem Empfänger, dad'Urch ge kennzeichnet , daß jedem Busankoppler eine Spannungsversorgungseinrichtung (19) zugeordnet ist, wobei die Spannungsversorgungseinrichtung (19)

- eine Spannungswandlereinheit (21) zur Herabsetzung der eingangsseitig anliegenden Netzspannung in eine Gleichspannung,

- eine Einschaltbegrenzungseinheit (24) zur Begrenzung des Einschaltstromes,

- eine Verzögerungseinheit (25) zur Erzeugung eines Verzögerungssignals und

- eine Überbrückungseinheit (26) zur Deaktivierung der Einschaltbegrenzungseinheit (24) nach dem Anliegen des Verzögerungssignals an dem Eingang der Überbrückungseinheit

2. Busankoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandlereinheit (21) einen Gleichrichter zur Umwandlung der Netzspannung in eine Gleichspannung, eine Zenerdiode zur Begrenzung der Gleichspannung und einen

seriellen Regler zur Herabsetzung und Einstellung auf einen festen Gleichspannungswert an dem Ausgang (23) der Spannungsversorgungseinrichtung (19) .

3. Busankoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Regler die eingangsseitige Gleichspannung von 12 Volt auf 5 Volt herabsetzt.

4. Busankoppler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter der Spannungswandlereinheit (21) als Halbwellengleichrichter ausgebildet■ist.

5. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandlereinheit (21) einen Unter-/Überspannungsdetektor aufweist, der von der Verzögerungseinheit (25) zur Bestimmung des Verzögerungssignals eingesetzt wird.

6. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinheit (25) einen Verzögerungskondensator C3 aufweist, wobei nach Aufladung des Verzogerungskondensators C3 ein Verzögerungssignal an die Überbrückungseinheit (26) abgegeben wird.

7. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis &dgr;, dadurch gekennzeichnet, daß der Unter-/Überspannungsdetektor mit dem Verzögerungskondensator C3 derart gekoppelt ist, daß der Unter-/Überspannungsdetektor nach Aufladung des Verzogerungskondensators C3 an einen Ausgang OUV der Spannungswandlereinheit (21) ein hohes Po-

tential anlegt zur Durchsteuerung eines Transistor Tl der Verzögerungseinheit (25).

8. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltbegrenzungseinheit {24) einen in Reihe mit einem Kondensator Cl geschalteten Widerstand Rl besteht.

9. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungseinheit

(26) einen Optokoppler mit einem ausgangsseitigen Triac, der durch das Verzögerungssignal der Verzögerungseinheit

(25) in den leitenden Zustand versetzt wird und eine Überbrückung der Einschaltbegrenzungseinheit (24) bewirkt.

10. Busankoppler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Triac parallel zu dem Widerstand Rl der Einschaltbegrenzungseinheit (24) geschaltet ist.

11. Busankoppler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinheit (18) ein Modul aufweist zur galvanischen Trennung des Busankopplers (10) von dem Datenübertragungsweg (Datenbus 13) .