DE4312615B4 - Steuereinrichtung zur Erzeugung eines variablen Ausgangssignals - Google Patents

Steuereinrichtung zur Erzeugung eines variablen Ausgangssignals Download PDF

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Abstract

Steuereinrichtung, insbesondere für Beleuchtungsanlagen, mit einem Steuergerät (S) zur Erzeugung eines variablen Ausgangssignals (UA) zur Steuerung mindestens eines Gerätes oder Verbrauchers in Abhängigkeit von den Stellbefehlen mehrerer, parallel über einer Steuerleitung (SL) mit dem Steuergerät (S) verbundener Bedienelemente (B1...Bn), wobei alle Bedienelemente (B1...Bn) mit einem Wandler (W) mit Impulsgeber ausgerüstet sind, der den jeweiligen Stellbefehl in von der Stellrichtung abhängige elektrische Impulse umwandelt, dadurch gekennzeichnet,
– dass der Impulsgeber des Wandlers (W) die Stellbefehle des Bedienelementes (B1...Bn) in richtungsspezifische positive oder negative Impulse umsetzt, welche einem Zähler zuführbar sind,
– dass die Steuerleitung (SL) mindestens zweiadrig ausgelegt ist und auch zur Stromversorgung der Bedienelemente (B1...Bn) vom Steuergerät (S) aus dient, das hierzu ein eigenes Netzgerät (NE) besitzt,
– dass der Zähler (Z) den jeweiligen Stellbefehl bewertet, indem er positive Impulse addiert und negative Impulse subtrahiert,
– dass ein dem Zähler (Z) nachgeschalteter DA-Wandler (DA) den...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Um bestimmte Einrichtungen im Bereich der Installationstechnik, wie z. B. Beleuchtungseinrichtungen, Jalousien,, Rollos usw. relativ bequem steuern zu können, verwendet man in zunehmendem Umfang sowohl drahtgebundene, als auch drahtlose Fernsteuereinrichtungen. Doch nicht immer bieten diese Einrichtungen das erwünschte Optimum an Bequemlichkeit. So befindet sich der als Bedienelement benötigte IR-Sender einer Infrarot-Steuereinrichtung keineswegs immer dort, wo er gerade benötigt wird. Die feste Installation mehrerer Bedienelemente, die dann jeweils dort angebracht sind, wo sie erfahrungsgemäß häufig benötigt werden, z. B. an verschiedenen Arbeitsplätzen eines Konstruktionsbüros, ist deshalb bisweilen vorzuziehen. Dies setzt allerdings voraus, dass mehrere Bedienelemente an einer gemeinsamen Steuerleitung parallel angeschlossen werden können, da anderenfalls ein unangemessener Verkabelungsaufwand entstehen würde.
  • Zumindest für die Steuerung der Helligkeit bei Beleuchtungsanlagen erfreuen sich Bedienelemente mit einem Drehknopf besonderer Beliebtheit. Dies beruht zum einen auf einem Gewöhnungseffekt, da die meisten Dimmer auf diese Weise bedient werden, zum anderen aber auch auf grundsätzlichen Vorteilen gegenüber Tastern, da durch die Drehrichtung immer eindeutig vorgege ben werden kann, ob es heller oder dunkler werden soll. Einfache Schließertaster bieten diese Möglichkeit nicht, da erst nach einer gewissen Bedienzeit die Stellrichtung sichtbar wird. Leider aber lassen sich gerade übliche Potentiometer, wie sie bei Dimmern verwendet werden, nicht an einer gemeinsamen Steuerleitung parallel schalten. Dies ist leicht verständlich, da mit jedem Parallelschalten eines Potentiometers das über die Steuerleitung zu übertragende Steuersignal einen anderen Wert erhielte.
  • Aus der WO 91/12599 A1 sind Bediengeräte zur Übertragung von Steuerdaten eines Gebäude-Steuer/Überwachungssystems (beispielsweise für Beleuchtung und Heizung) bekannt, wobei in den einzelnen Räumen des Gebäudes Bediengeräte vorgesehen sind, welchen jeweils eine Adresse zugeordnet ist und welche jeweils einen Steuer-Drehknopf aufweisen, mit dessen Hilfe Steuerdaten in Form elektrischer Impulse generiert werden. Diese Steuerdaten werden zu raumspezifischen Teilnehmern geleitet (optische oder galvanische digitale Zweiweg-Verbindungen), welche wiederum über Leiter mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind.
  • Aus der DE 27 06 425 A1 ist ein Zahnbehandlungsgerät mit in der Leistung bzw. der Drehzahl steuerbarem Elektromotor bekannt, wobei zur Steuerung des Motors zwei Betätigungshandhaben am Gerät vorgesehen sind, welche bei Betätigung einen Vorwärtszähler bzw. einen Rückwärtszähler beaufschlagen. Abhängig von der Zeitdauer des Niederdrückens einer Betätigungshandhabe wird eine Anzahl von Steuersignal-Impulsen in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung generiert. Nach Auswertung von digitalen Summensignalen ergibt sich die gewünschte Spannung bzw. Leistung des Elektromotors.
  • Aus der DE 35 40 945 A1 ist eine elektrische Schaltung zur Versorgung mehrerer unabhängiger elektrischer Verbraucher mit gemeinsamen Versorgungsleitungen bekannt, wobei Bedienungsschalter für die einzelnen Verbraucher mit einer elektrischen Zentraleinheit verbunden sind und von dieser Zentraleinheit eine oder mehrere Signalübermittlungsleitungen zu in der Nähe der Verbraucher angeordneten Dekodern führen, welche abhängig von den übermittelten Signalen die gewünschten Verbraucher eventuell mit Hilfe geeig neter Schaltelemente mit den Versorgungsleitungen verbinden. Jeder Dekoder enthält mindestens einen logischen Binärzähler. Jedes Bitmuster an den binären Ausgängen der Binärzähler entspricht einer bestimmten Kombination von Schaltzuständen der Bedienungsschalter und einer bestimmten Kombination von Schaltzuständen der Verbraucher. Zum Erreichen einer durch die Bedienungsschalter bestimmten Kombination von Schaltzuständen der Verbraucher gelangt eine Anzahl von Zählimpulsen von der Zentraleinheit über mindestens eine Signalübermittlungsleitung an die Zähleingänge der Binärzähler in den Dekodern, bis die Ausgänge der Binärzähler ein der Stellung der Bedienungsschalter entsprechendes Bitmuster erreichen und so die gewünschte Kombination von Verbraucherschaltzuständen erzeugen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der eine beliebige Anzahl unterschiedlicher oder gleichartiger Bedienelemente auch solche mit Drehknopf über eine gemeinsame Steuerleitung parallel miteinander verbunden werden können, ohne dass es hierdurch zu einer Befehlsverfälschung kommt und von jedem Bedienelement aus gleichwertige Bedienbefehle gegeben werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass nicht nur mehrere Taster, sondern auch mehrere mit einem Drehknopf versehene Bedienelemente zueinander parallel mit einer Steuerleitung verbunden werden können, da mit Hilfe eines Wandlers unabhängig von der Bedienart von allen Bedienelementen jeweils elektrische Impulse erzeugt werden, die sich entsprechend der am Bedienelement vorgegebenen Stellrichtung unterscheiden und dadurch mit Hilfe eines Steuergerätes so ausgewertet werden können, daß diese ein die Stellrichtung repräsentierendes ansteigendes oder abfallendes Ausgangssignal erzeugt.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß der Wandler jedes der parallelangeschlossenen Bedienelemente einen der Bedienart entsprechenden Aufbau besitzt. Hierdurch kann er Bedienbefehle unterschiedlicher Ausprägung, wie sie bei Drehverstellungen oder Tasterbetätigungen entstehen, in gleichwertige elektrische Impulse umsetzen. Bei der Auswertung der Impulse wird somit ein Unterschied zwischen Taster- und Drehbetätigungen nicht erkennbar.
  • Eine besonders einfache richtungspezifische Ausprägung der Impulse wird dadurch erzielt, daß die eine Richtung durch positive und die andere Richtung durch negative Impulse repräsentiert wird und ein zum Wandler gehöriger Impulsgeber für eine entsprechende Umsetzung sorgt. Mit Hilfe einer Aufnahmeeinheit kann nun wiederum zwischen den verschiedenen Impulsarten unterschieden werden, so daß ein Zähler entsprechend der jeweiligen Impulsart die hinzukommenden Impulse addiert oder subtrahiert. Dem Zähler sind bestimmte Grenzen vorgegeben, so daß über einen oberer Zählwert hinausgehende positive Impulse keine weitere Erhöhung und über einen unteren Zählwert hinausgehende negative Impulse keine weitere Verminderung des Ausgangssignals bewirken.
  • In zweckmäßiger Weise ist innerhalb des Steuergerätes dem Zähler ein DA-Wandler nachgeschaltet, der die Impulse in ein analoges Ausgangssignal umwandelt und ein nachgeschalteter Treiber bringt diese auf einen Wert, der sich zur Steuerung weiterer Geräte oder Verbraucher eignet.
  • Das Ausgangssignal des Zählers kann auch unmittelbar zur Steuerung eines potentialfreien Relaiskontakts dienen, der einen schaltenden Ausgang bildet und so gesteuert wird, daß die beiden zugehörigen Ausgangsklemmen kurzgeschlossen sind, solange das Ausgangssignal größer als Null ist.
  • Eine wesentliche Aufgabe der Steuerleitung besteht darin, die Stromversorgung der Bedienelemente mit Hilfe eines im Steuergerät vorgesehenen Netzgerätes sicherzustellen.
  • Hierzu ist eine zweiadrige Steuerleitung erforderlich. Im Prinzip ist es möglich, diese beiden Adern auch als Datenleitungen zur Übertragung der Steuerbefehle zu verwenden. Technisch einfacher ist es jedoch, eine dreiadrige Steuerleitung zu verwenden, wobei dann eine der Adern, ggf. in Verbindung mit den beiden anderen, die Datenübertragung gewährleisten kann.
  • Mit einem Bedienelement, das einen Drehknopf besitzt, lassen sich besonders einfach dadurch Impulse erzeugen, daß der Drehknopf mit einem Drehimpulsgeber gekoppelt ist, durch dessen Drehbewegungen jeweils Impulse entstehen. Jede erneute Drehbewegung erzeugt neue Impulse, die erneut bewertet werden. Eine Nullstellung gibt es hierbei nicht.
  • Damit die jeweils eingestellten Werte nach einem Netzausfall oder dem Abschalten eines Hauptschalters nicht verlorengehen, ist es vorteilhaft, wenn das Steuergeräte eine Speichereinheit besitzt, die einen dem jeweils zu letzt eingestellten Ausgangssignal entsprechenden Wert reproduzierbar abspeichert.
  • Eine logisch sinnvolle Zuordnung zwischen der Bedienrichtung und ihrer Auswirkung wird dadurch erreicht, daß bei einer Beleuchtungsanlage ein nach oben weisender Pfeil auf einem als Taster ausgebildeten Bedienelement, sowie ein im Uhrzeigersinn weisender Pfeil auf einem Bedienelement mit Drehknopf von der Steuereinrichtung als "heller" bewertet wird.
  • Mit Hilfe des DA-Wandlers und dem nachgeschaltenen Treiber kann im Prinzip jedes gewünschte Ausgangssignal bereitgestellt werden. Ein übliches auch für elektrische Vorschaltgeräte von Leuchtstofflampen benötigtes Ausgangssignal liegt im Bereich von Null bis 10 Volt, wobei ein Wert von 0 Volt "dunkel" und eine Wert von 10 Volt "hell" entspricht.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Steuergerät mit einer Steuerleitung, an der verschiedene Bedienelment angeschlossen sind,
  • 2 ein Bedienelement mit einem Drehknopf,
  • 3 ein Bedienelement mit zwei Tastern,
  • 4 ein Bedienelement mit einem Taster,
  • 5 das Blockschaltbild eines Steuergerätes nach 1.
  • Wie 1 erkennen läßt, gehören zu der Steuereinrichtung ein Steuergerät S mit einer Elektronik E und einem an Phase L und Nulleiter N eines Wechselstromnetzes liegendes Netzgerät NE zur Stromversorgung sowie eine Steuerleitung SL, an der verschiedene Bedienelemente B1 bis Bn angeschlossen sind. Durch Betätigung der Bedienelemente B1 bis Bn ausgelöste Steuersignale werden von der Elektronik E des Steuergerätes S in ein Ausgangssignal UA mit einem Wert von Null bis 10 Volt umgesetzt. Sofern das Ausgangssignal UA zur Steuerung einer Beleuchtungsanlage dient, entspricht der Wert von 0 Volt der Einstellung "dunkel" und ein Wert von 10 Volt der Einstellung "hell".
  • Als Bedienelemente gelangen vorzugsweise drei Arten zum Einsatz. Ein erstes in 2 dargestelltes Bedienelement D besitzt einen Drehknopf, der mit einem Drehimpulsgeber verbunden ist, und mit Hilfe eines ersten Wandlers W1 an seinen drei Ausgängen UV, DT, G Impulse abgibt, die sich je nach Drehrichtung des Drehknopfes unterscheiden und deren Zahl dem jeweiligen Drehwinkel entspricht. Ein in 3 dargestelltes weiteres Bedienelement T2 ist ähnlich aufgebaut, jedoch mit zwei Tastern versehen, so daß ein vorgesehener zweiter Wandler W2 auf andere Weise ein dem Bedienbefehl entsprechendes Ausgangssignal erzeugen muß, das aber dem Ausgangssignal des Bedienelementes nach 2 entspricht und ebenfalls an den Ausgängen UV, DT und G bereitgestllt wird. Schließlich ist in 4 ein drittes Bedienelement T1 mit nur einem Taster dargestellt, für das ein dritter Wandler W3 zur Umformung des Bedienbefehls in ein geeignetes Ausgangssignal benötigt wird. Im Unterschied zu den Bedienelementen nach den 2 und 3 läßt sich mit nur einem Taster nach 4 keine definierte Stellrichtung vorgeben. Ein solches Bedienelement kann jedoch ebenfalls an der gemeinsamen Steuerleitung SL betrieben werden.
  • Das in 5 dargestellte Steuergerät S kann entsprechend 1 über eine Steuerleitung SL mit den Ausgängen UV, DT, G verschiedener Bedienelemente verbunden werden. Die Ausgänge W und G dienen primär zur Stromversorgung mit Hilfe des Netzgerätes NE, während der Ausgang DT der Bedienelemente nach den 2 bis 4 beim Steuergerät S einen Dateneingang für die Elektronik E bildet. Letztere besteht im wesentlichen aus vier Funktionseinheiten. Zunächst gelangen die als Befehlsimpulse vorliegenden Daten zu einer Aufnahmeeinheit A, die eine Unterscheidung unterschiedlicher Impulse derart. vornimmt, daß sie je nach Bedienrichtung positive oder negative Impulse einem Zähler Z zuführt. Positive Impulse werden vom Zähler Z addiert und führen damit zu einer Vergrößerung des Ausgangssignals UA, während negative Impulse subtrahiert werden und damit das Ausgangssignal UA vermindern. Ein Digitalanalogwandler sorgt dafür, daß der jeweilige Zählerstand in ein entsprechendes analoges Signal umgeformt wird, und mit Hilfe eines Treibers TR wird der gewünschte Bereich für das Ausgangssignal definiert. Dieser liegt beim vorliegenden Beispiel im Bereich von Null bis 10 Volt. Zum Ein- und Ausschalten eines angeschlossenen Gerätes stellt das Steuergerät S zwischen den Anschlüssen A1 und A2 noch einen potentialfreien Relaiskontakt RK zur Verfügung. Dieser wird unmittelbar vom Zähler Z gesteuert, der ihn öffnet, sobald das Ausgangssignal UA einen unteren Grenzwert, im allgemeinen Null Volt erreicht.
  • Da das Steuergerät S nicht bestimmte Stellwerte erfaßt, sondern immer nur Stellimpulse zählt, diese Impulse aber von jedem beliebigen der drei beschriebenen Bedienelemente kommen können, ist eine Steuerung von verschiedenen Stellen aus möglich, ohne daß es hierbei zu Fehler kommt. Wird z. B. ein mit einem Drehknopf versehenes Bedienelement etwa um 45° im Uhrzeigersinn gedreht, so werden beispielsweise 90 Impulse erzeugt und vom Zähler Z registriert. Wird an einem gleichen zweiten Bedienelement der Drehknopf in gleicher Richtung um den gleichen Winkel verstellt, so addiert der Zähler Z 90 weitere Impulse und das Ausgangssignal UA steigt entsprechend an. Bei einer Drehung des zweiten Bedienelementes in entgegengesetzter Richtung, würden 90 Impulse subtrahiert und das Ausgangssignal UA auf den Anfangswert zurückgestellt. Entsprechende Verhältnisse stellen sich ein, falls das Bedienelement mit einem Taster versehen ist.

Claims (9)

  1. Steuereinrichtung, insbesondere für Beleuchtungsanlagen, mit einem Steuergerät (S) zur Erzeugung eines variablen Ausgangssignals (UA) zur Steuerung mindestens eines Gerätes oder Verbrauchers in Abhängigkeit von den Stellbefehlen mehrerer, parallel über einer Steuerleitung (SL) mit dem Steuergerät (S) verbundener Bedienelemente (B1...Bn), wobei alle Bedienelemente (B1...Bn) mit einem Wandler (W) mit Impulsgeber ausgerüstet sind, der den jeweiligen Stellbefehl in von der Stellrichtung abhängige elektrische Impulse umwandelt, dadurch gekennzeichnet, – dass der Impulsgeber des Wandlers (W) die Stellbefehle des Bedienelementes (B1...Bn) in richtungsspezifische positive oder negative Impulse umsetzt, welche einem Zähler zuführbar sind, – dass die Steuerleitung (SL) mindestens zweiadrig ausgelegt ist und auch zur Stromversorgung der Bedienelemente (B1...Bn) vom Steuergerät (S) aus dient, das hierzu ein eigenes Netzgerät (NE) besitzt, – dass der Zähler (Z) den jeweiligen Stellbefehl bewertet, indem er positive Impulse addiert und negative Impulse subtrahiert, – dass ein dem Zähler (Z) nachgeschalteter DA-Wandler (DA) den Zählerstand in ein entsprechendes analoges Ausgangssignal umwandelt, – dass ein dem DA-Wandler (DA) nachgeschalteter Treiber (TR) das Ausgangssignal (UA) abgibt, so dass das Steuergerät (S) nach Erfassung und Auswertung der richtungsspezifischen positiven und negativen Impulse entsprechend der jeweiligen Stellrichtung ein ansteigendes oder abfallendes Ausgangsignal (UA) bereitstellt.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen oberen Zählwert hinausgehende positive Impulse keine weitere Erhöhung und über einen unteren Zählwert hinausgehende negative Impulse keine weitere Verminderung des Ausgangssignals (UA) bewirken.
  3. Steuereinrichtung dass das Steuergerät (S) eine Speichereinheit besitzt, die einen dem jeweils zuletzt eingestellten Ausgangssignal (UA) entsprechenden Wert reproduzierbar abspeichert.
  4. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (S) einen schaltenden Ausgang (SA) besitzt, der vorzugsweise als potentialfreier Relaiskontakt (RK) ausgebildet ist, wobei die beiden zugehörigen Ausgangsklemmen (A1, A2) kurzgeschlossen sind, solange das Ausgangssignal (UA) einen Mindestwert, vorzugsweise den Wert Null, nicht unterschreitet.
  5. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (SL) dreiadrig ausgelegt ist und zwei Adern zur Stromversorgung (UV) und eine Ader zur Datenübertragung (DT) dienen.
  6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement mit Drehknopf (D) einen Drehimpulsgeber besitzt, durch dessen Drehbewegung Impulse erzeugt werden.
  7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (W) jedes der parallel angeschlossenen Bedienelemente (B1...Bn) die Stellbefehle sowohl bei Drehverstellung als auch bei Tasterbetätigung in gleichwertige elektrische Impulse umsetzt.
  8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Beleuchtungsanlage ein nach oben weisender Pfeil auf einem als Taster ausgebildeten Bedienelement, sowie ein im Uhrzeigersinn weisender Pfeil auf einem Bedienelement mit Drehknopf die Bedienrichtung für "heller" anzeigt.
  9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangssignal (UA) eine Spannung dient, vorzugsweise mit einem Wert von 0 V für "dunkel" bis 10 V für "hell".
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