DE4231062A1

DE4231062A1 - Protecting load from electrical instabilities - providing phase gate control for load with current monitor and preset optimum load conditions for each phase angle

Info

Publication number: DE4231062A1
Application number: DE4231062A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Goldyn
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-03-24

Abstract

A load, consisting of a transformer (T) with a halogen lamp (V), is supplied from the AC mains. The switching circuit (S) acts as a dimmer using the principle of phase gate control. To protect the load from electrical instabilities, the primary current is monitored by a measuring circuit (M). Several phase angles are defined and stored in an EPROM (E) and each angle is assigned a predefined load condition. During the load operation, the actual conditions are compared with the stored values and, if there is no agreement, the circuit either switches off the primary current or triggers a reduction. ADVANTAGE - Load changes by adjustment of dimmer ignored and only true electrical instabilities filtered out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 6.

Wegen ihrer guten Lichtausbeute und der relativ großen Sicherheit bezüglich unzulässiger Berührungsspannungen erfreuen sich Niedervolt-Halogenbeleuchtungssyteme zuneh mender Beliebtheit. Damit steigt auch das Interesse der artige Beleuchtungssysteme in bekannter Weise dimmen zu können. Im VDE-Entwurf 0711 Teil 500 wird nun aber gefor dert, daß bei Niederspannungsbeleuchtungssystemen eine lastabhängige Schutzeinrichtung installiert werden soll, die sowohl bei positiver wie auch negativer Abweichung von der Nennbelastung um mehr als 50 Watt, das System ab schaltet. Because of their good light output and the relatively large Safety regarding impermissible touch voltages Low-voltage halogen lighting systems are increasingly enjoying themselves popularity. This also increases the interest of like lighting systems dim in a known manner can. However, VDE draft 0711 part 500 now requires changes that in low voltage lighting systems load-dependent protective device is to be installed, that with both positive and negative deviation from the nominal load by more than 50 watts, the system switches.

Basierend auf diesem VDE-Entwurf bieten einige Hersteller entsprechend ausgelegte Schutzeinrichtungen an. Bei die sen Geräten liegt ein Meßwiderstand im Lastkreis. Das am Meßwiderstand erzeugte Signal wird durch Komparatoren mit einem eingestellten Sollwert verglichen. Der Sollwert wird für die angeschlossene Last bei der Erstinstallation mit einem Potentiometer vorgegeben. Um Fehlauslösungen zu vermeiden, wird der Stellwert des Potentiometers durch mehrmaliges Testen überprüft.Some manufacturers offer based on this VDE draft appropriately designed protective devices. At the There is a measuring resistor in the load circuit of the devices. The most Measuring resistance generated signal is by comparators with compared to a setpoint. The setpoint for the connected load during the initial installation specified with a potentiometer. To avoid false triggers avoid the control value of the potentiometer checked several times.

Aufgabe der Schutzeinrichtung ist es nun, den Lastkreis zu unterbrechen, sobald das am Meßwiderstand ermittelte Signal vom Sollwert abweicht. Sofern jedoch mit einem vorgeschalteten Dimmer das Lastsignal verändert wird, reagiert die Schutzeinrichtung hierauf wie auf eine unzu lässige Laständerung. Schutzeinrichtungen dieser Art sind somit nur für den Schalterbetrieb eines Niederspannungs systems, nicht aber für den Dimmerbetrieb geeignet.The task of the protective device is now the load circuit to interrupt as soon as the determined on the measuring resistor Signal deviates from the setpoint. If, however, with a upstream dimmer the load signal is changed, the protective device reacts to this as if it were too casual load change. Protective devices of this type are thus only for the switch operation of a low voltage systems, but not suitable for dimmer operation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 zu schaffen, derart, daß Laständerungen durch Verstellen eines Dimmers ignoriert werden, und die Über wachungsschaltung nur anspricht, wenn es sich um unzuläs sige Laständerungen handelt. Gleichzeitig soll gewährlei stet werden, daß trotz der sehr unterschiedlichen Kennli nien der zum Einsatz kommenden Transformatoren eine gleichmäßige Dimmung erzielt wird.The object of the invention is a method according to the Preamble of claim 1 and a device for Implementation of this procedure according to the preamble of Claim 6 to create such that load changes by Adjusting a dimmer can be ignored, and the over guard circuit only responds if it is impermissible load changes. At the same time, guarantee be continued that despite the very different characteristics of the transformers used uniform dimming is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 6 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestal tungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt. This object is achieved by the in claims 1 and 6 marked features solved. Appropriate design and developments of the subject of the invention are mentioned in the subclaims.

Durch das Festlegen bestimmter Phasenwinkel im gesamten zulässigen Dimmbereich ist es möglich, bei jedem dieser Phasenwinkel einen den vorgegebenen Lastzustand definierenden Kalibrierwert zu ermitteln, die Kalibrier werte in einen Speicher einzulesen und dann während des späteren Betriebs jeweils den gespeicherten Kalibrierwert mit einem beim gleichen Phasenwinkel ermittelten aktuel len Wert zu vergleichen und entsprechend diesem Vergleich bei unzulässigen Lastabweichungen eine Abschaltung der Last oder eine Begrenzung auf den zulässigen Lastbereich vorzunehmen. Da die Kalibrierwerte individuell für jede Niederspannungsbeleuchtungsanlage ermittelt werden, wer den Verzerrungen, die sich durch die Transformatorenkenn linie ergeben, mit erfaßt und somit hiervon ausgehende Meßfehler eleminiert.By setting certain phase angles throughout permissible dimming range, it is possible with each of these Phase angle a the predetermined load state defining calibration value to determine the calibration read values into a memory and then during the the saved calibration value in later operation with a current determined at the same phase angle len value to compare and according to this comparison in the event of impermissible load deviations, the Load or a limitation to the permissible load range to make. Because the calibration values are individual for each Low voltage lighting system can be determined who the distortions caused by the transformers line result, also recorded and thus proceeding from it Measurement errors eliminated.

Besonders vorteilhaft ist es, den Kalibriervorgang unter betriebsmäßig vorgesehenen Lastbedingungen zu absolvieren und die Kalibrierwerte entsprechend dem jeweiligen Strom signal unter Berücksichtigung der Spannung zu ermitteln und zu speichern.It is particularly advantageous to undertake the calibration process to fulfill the operationally intended load conditions and the calibration values according to the respective current signal with consideration of the voltage and save.

Die Auflösung beim Einstellen der einzelnen Phasenwinkel ist abhängig von der zur Verfügung stehenden Bitzahl in nerhalb des Dimmbereichs. Es ist zweckmäßig, die hieraus resultierende digitale Stufigkeit entsprechend der vorge sehenen Anwendung nicht zu grob zu wählen.The resolution when setting the individual phase angles depends on the number of bits available in within the dimming range. It is convenient to get this out resulting digital step according to the pre not too coarse to choose application.

Weiterhin ist es zweckmäßig, den Abstand zwischen aufein anderfolgenden Phasenwinkeln so festzulegen, daß sich etwa gleich große Leistungsstufen ergeben und damit ein etwa gleichmäßiger Anstieg der Beleuchtungsstärke beim Verändern des Dimmers erreicht wird.Furthermore, it is appropriate to the distance between to determine other phase angles so that result in approximately equal power levels and thus a about a steady increase in illuminance when Changing the dimmer is achieved.

Eine besonders bequem durchführbare Kalibrierung wird da durch erreicht, daß der Kalibriervorgang durch ein ge eignetes Auslösesignal initiiert wird und dann die Kali brierung aller Phasenwinkel automatisch abläuft. Hier durch wird nicht nur eine außerordentlich schnelle Kali brierung erzielt, sondern es werden auch grundsätzlich Fehler beim Kalibrieren vermieden.A particularly convenient calibration is there by achieved that the calibration process by a ge suitable trigger signal is initiated and then the Kali all phase angles run automatically. Here is not only an extremely fast potash achieved, but it will also be fundamentally Calibration errors avoided.

Um die Steuerschaltung so zu programmieren, daß nur be stimmte Phasenwinkel einstellbar sind, und daß zu jedem einstellbaren Phasenwinkel ein den jeweiligen Betriebsbe dingungen entsprechendes, dem Strom proportionales Signal als Kalibrierwert einlesbar ist, ist die Vorrichtung mit einer Steuerschaltung versehen, die eine Zusatzschaltung besitzt, die ihrerseits ein EEPROM enthält.To program the control circuit so that only be agreed phase angles are adjustable, and that for each adjustable phase angle a the respective Betriebsbe Signal corresponding to conditions and proportional to the current The device can be read in as a calibration value a control circuit provided an additional circuit owns, which in turn contains an EEPROM.

In vorteilhafter Weise ist die Steuerschaltung weiterhin so aufgebaut, daß sie nacheinander jeden einstellbaren Phasenwinkel selbständig ansteuert und das zugehörige Ka libriersignal einliest, sobald der Strom eingeschwungen ist. Vor dem Abspeichern des Kalibriersignals wird das jeweilige Stromsignal noch mit der zugehörigen Spannung verrechnet. Im Betriebsfall erfolgt das Dimmen derart, daß zur Ansteuerung der verschiedenen Phasenwinkel ein durch Hand bedienbares Potentiometer oder ein Taster be tätigt wird. Eine Kalibriertaste dient dazu, den Kali briermodus der Vorrichtung zu initiieren.The control circuit is also advantageous constructed in such a way that each one can be set one after the other Phase angle independently controlled and the associated Ka Reads in the calibration signal as soon as the current has settled is. Before saving the calibration signal, this is current signal with the associated voltage offset. In operation, dimming takes place in such a way that to control the various phase angles manually operated potentiometer or a button is done. A calibration button serves the Kali Initiate brier mode of the device.

Wesentlich ist, daß es mit der erfindungsgemäßen Vorrich tung gelingt, diese auch in Zweidrahttechnik aufzubauen, derart, daß dem Netzteil eingangsseitig ein Spannungsab fall zugeführt wird, der am Schaltglied durch einen Min destwert des Restphasenanschnitts oder Restphasenab schnitts erzeugt wird.It is essential that it with the Vorrich invention succeeded in building them up using two-wire technology, such that the power supply on the input side has a voltage case is supplied, which on the switching element by a min residual value of the remaining phase gating or residual phases cut is generated.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun gen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie ben. Es zeigen: Embodiments of the invention are in the drawings gene shown and are described in more detail below ben. Show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Dreidraht technik, Fig. 1, the device according to the invention in three-wire technology,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Zweidraht technik. Fig. 2, the device according to the invention in two-wire technology.

Die beiden Darstellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine aus einem Transformator Tr und einer Niedervoltlampe V bestehende Last R sowie eine Vorrichtung zum Dimmen, die ausgehend vom Phasenleiter L eines Netzes über ein Strommeßglied M und ein Schaltglied S mit dem ersten An schluß der Primärwicklung des Transformators Tr verbunden ist, deren zweiter Anschluß am Nulleiter N des Netzes liegt. Eine Steuerschaltung C beinhaltet eine Zusatz schaltung Z mit einem EEPROM und wird über ein Netzteil Q gespeist. Der Dimmvorgang, und damit das Einstellen der verschiedenen Phasenwinkel, wird durch die Betätigung ei nes Potentiometers P oder eines Tasters T bewirkt. Mit Hilfe einer Kalibriertaste CAL kann der Kalibriervorgang initiiert werden.The two representations of FIG. 1 and FIG. 2 show a consisting of a transformer Tr and a low voltage lamp V load R and a device for dimming, which starting from the phase conductor L of a network via a current measuring device M, and a switching element S with the first con nection the primary winding of the transformer Tr is connected, the second connection of which lies on the neutral conductor N of the network. A control circuit C contains an additional circuit Z with an EEPROM and is fed via a power supply Q. The dimming process, and thus the setting of the different phase angles, is effected by actuating a potentiometer P or a button T. The calibration process can be initiated using a CAL calibration key.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird das Netzteil Q unmit telbar über das Netz gespeist, so daß die Vorrichtung zum Dimmen mit mindestens drei Anschlüssen versehen sein muß, während bei der Schaltung nach Fig. 2 das Netzteil Q mit Hilfe des Spannungsabfalls am Schaltglied S versorgt wird. Bei voller Leistungsaufnahme durch die Last R sinkt dieser Spannungsabfall allerdings auf einen relativ geringen Wert, der sich jeweils durch den Restphasenan schnitt oder Restphasenabschnitt ergibt und damit einem Mindestwert entsprechen muß.In the circuit of FIG. 1, the power supply Q is fed directly via the network, so that the device for dimming must be provided with at least three connections, while in the circuit of FIG. 2, the power supply Q using the voltage drop on the switching element S is supplied. At full power consumption by the load R, however, this voltage drop drops to a relatively low value, which is caused by the residual phase section or residual phase section and must therefore correspond to a minimum value.

Beide Vorrichtungen zum Dimmen sind so aufgebaut und pro grammiert, daß bei Betätigung der Kalibriertaste CAL der Kalibriervorgang automatisch ausgelöst wird und nachein ander bestimmte Phasenwinkel angesteuert werden, zu denen jeweils der Strom- und der Spannungswert ermittelt und zu einem Kalibrierwert verrechnet wird, der seinerseits im EEPROM E abgespeichert werden kann. Die verschiedenen Ka librierwerte stehen somit im Betriebsfall als Vergleichs werte zu jedem Phasenwinkel zur Verfügung.Both devices for dimming are constructed and pro grammes that when the calibration key CAL is pressed the Calibration process is triggered automatically and in succession other certain phase angles are controlled, to which the current and voltage values are determined and added a calibration value is calculated, which in turn in EEPROM E can be saved. The different Ka In operation, calibration values are therefore available as a comparison values are available for every phase angle.

Wird bei einem mit dem Potentiometer P oder dem Taster T eingestellten Phasenwinkel durch die Steuerschaltung C festgestellt, daß die momentane Last im Vergleich zu dem kalibrierten Wert einen zulässigen Toleranzbereich über- oder unterschreitet, so erfolgt in der Regel eine Ab schaltung der Last. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Information über den Fehlerfall dadurch erfolgen, daß eine LED aufleuchtet.If the potentiometer P or the button T set phase angle by the control circuit C found that the current load compared to the calibrated value over or over a permissible tolerance range falls below, there is usually an Ab switching the load. If necessary, an additional Information about the fault is given by the fact that an LED lights up.

Wesentlich ist, daß nach einem Netzausfall keine Neukali brierung erforderlich wird, da die Steuerschaltung auch nach dem Wiedereinschalten des Netzes die im EEPROM gespeicherten Sollwerte dauerhaft zur Verfügung hat und damit den Vergleich fortsetzen kann. Sollte sich die Last während des ausgeschalteten Zustands der Überwachungsein heit ändern, so erkennt die Steuerschaltung diesen Fehler durch Vergleich mit den Sollwerten nach dem Einschalten. Sobald jedoch der Installateur die angeschlossene Last ändert, muß er die Überwachungseinheit neu kalibrieren, wobei er allerdings lediglich die Kalibriertaste CAL drücken muß und der Kalibriervorgang nach kurzer Zeit au tomatisch abgeschlossen ist.It is essential that after a power failure no new potash Bration is necessary because the control circuit too after switching on the network again in the EEPROM stored setpoints is permanently available and so that the comparison can continue. Should the load while the monitoring is switched off change, the control circuit detects this error by comparison with the setpoints after switching on. However, as soon as the installer disconnects the connected load changes, he must recalibrate the monitoring unit, although he only has the CAL must press and the calibration process after a short time is completed automatically.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zu seiner Durchführung erforderlichen Vorrichtung gelingt es somit, unzulässige Lastzustände, wie Überlast, Unterlast, Kurzschluß, Leerlauf oder jede andere unzulässige Ände rung des Lastkreises zu erfassen und gegebenenfalls den Lastkreis zu unterbrechen.With the help of the method according to the invention and the the device necessary for its implementation succeeds thus, impermissible load conditions, such as overload, underload, Short circuit, idle or any other impermissible change tion of the load circuit and, if necessary, the Interrupt load circuit.

Claims

1. Procedure for protection against impermissible load conditions in the power supply of a load (R), which in particular consists of a transformer (Tr) with downstream NV halogen lamps (H), which can be switched on and off via a switching element (S) and whose current consumption for monitoring the respective load state it detects and evaluates, characterized in that the switching element (S) is controlled as a dimmer according to the principle of leading edge or trailing edge control and initially determined in the course of a calibration process for the variable dimmer settings within the dimming range Phase angles are defined and for each of these phase angles a predetermined load state defining calibration value is determined, which is read into a memory, and that in the subsequent operating procedures each the calibration value corresponding to the dimmer setting with a same phase angle determined, the current one Lastzu corresponding operating value is compared, and in the event of impermissible load deviations, the load is switched off or limited to the permissible load range.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the calibration process under the operational provided load conditions expires and during Ka calibration process to every defined phase angle Detect the associated current signal (I) and under Taking the respective voltage (U) into account Load state corresponding calibration value determined and so is saved that it for later comparison measurements is available.

3. Method according to one of the preceding claims che, characterized in that for controlling the one individual phase angle a digital step is provided is sufficient within the dimming range appropriate resolution.

4. The method according to any one of the preceding claims che, characterized in that the distance between successive phase angles is set so that there are approximately equal power levels.

5. Method according to one of the preceding An sayings, characterized in that the calibration process is initiated by a suitable trigger signal and the All phase angles are calibrated automatically.

6. Device for dimming to carry out the Ver driving according to one of the preceding claims, with egg nem Transforma lying on the primary side in the mains circuit gate (Tr), which together with a secondary side closed consumer (V) for the network as load (R) acts and with one in the primary circuit of the transformer (Tr) lying switching element (S) and one in series switched current measuring element (M) and with a control circuit (C) for controlling the switching element (S) and egg nem power supply (Q) for power supply, thereby identified records that the control circuit (C) an additional scarf device (Z) with an EEPROM (E) and programmed in this way is that only certain phase angles are adjustable, and that for each adjustable phase angle the respective conditions corresponding to the current (I) pro proportional signal can be read in as calibration value and after reading in all values the EEPROM (E) these values saves.

7. The device according to claim 6, characterized in net that the control circuit (C) is constructed so that they each successively each adjustable phase angle itself constantly activated and the associated calibration signal reads as soon as the current has settled.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized ge indicates that the control circuit (C) before spitting chern the calibration signal with the respective current signal the associated voltage (U).

9. Device according to one of claims 6 to 8, there characterized in that the control circuit (C) so is built that the control of the different phases angle using a potentiometer (P) or a Ta sters (T) can be performed and a calibration ste (CAL) is provided with which the control circuit (C) can be put into calibration mode.

10. The device according to one of claims 6 to 9, characterized in that they also use two-wire technology can be built up such that the power supply input side a voltage drop is supplied to the switch divided by a minimum value of the remaining phase gating or residual phase section is generated.