-
Fachgebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses Automationssystem
mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer großen Vielfalt
von Funktionen über
Zweiwege-Kommunikation mit mehreren Vorrichtungen. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine neue und flexible Art und Weise, unter
Verwendung von Vorrichtungen, die sowohl als Eingabe-/Ausgabevorrichtungen
als auch als Zwischenverstärker
bzw. Repeater arbeiten, ein drahtloses Netzwerk aufzubauen. Durch
Aufbauen einer gleichmäßigen Verteilung
dieser Vorrichtungen mit dualer bzw. zweifacher Funktionalität kann der
Benutzer jede Vorrichtung ohne die Verwendung dedizierter Zwischenverstärkerstationen
erreichen.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Haushaltsautomationssysteme
zur Steuerung von Vorrichtungen mit verschiedenen Funktionen, wie etwa
Beleuchtungs- und Audioanlagen innerhalb eines Gebäudes haben
sich in Richtung eines "Smart
Home"-Konzepts entwickelt,
wobei verschiedene Eingabe-/Ausgabevorrichtungen (I/O-Vorrichtungen)
mit einem weiten Bereich an Funktionen von einer zentralen Steuereinrichtung
ferngesteuert werden. Derartige Systeme sind als Netzwerke mit mehreren
Knoten, wie etwa Steuereinrichtungen, I/O-Vorrichtungen, dedizierten
Signalzwischenverstärkern
oder Verstärkern
aufgebaut.
-
Die
Qualität
derartiger Systeme kann typischerweise durch eine Anzahl von Parametern
definiert werden:
- – Zuverlässigkeit. Wie oft ein Signal
von dem vorgesehenen Empfänger
fehlerhaft empfangen oder überhaupt
nicht empfangen wird. Die Zuverlässigkeit
kann auf etliche Arten, wie etwa durch den mittleren Ausfallabstand
oder die Bitfehlerrate, quantifiziert werden, und viele Fehlerarten
können
durch das System automatisch erkannt und korrigiert werden. Zuverlässigkeit
als ein Qualitätsparameter
wird am besten dadurch beschrieben, ob der Benutzer regelmäßig die
Erfahrung macht, daß das
System die gewünschte
Aufgabe nicht erfüllt.
- – Reichweite/Abdeckung.
Wie groß ein
durch das System unterstütztes
Netzwerk sein kann und ob es eine erforderliche minimale Dichte
von Signalzwischenverstärkern
oder Verstärkern
gibt. Kann ein Knoten auch mit dem Netzwerk verbunden werden, um überall innerhalb
des Bereichs des Netzwerks Signale zu senden und zu empfangen, oder
gibt es irgendwelche "Funkschatten".
- – Vielseitigkeit.
Welche Arten von I/O-Vorrichtungen und Funktionen können von
dem System gesteuert werden, und kann das Netzwerk die für diese
Anwendungen benötigten
Signale unterstützen.
Kann die Netzwerktopologie ohne übermäßige Gemeinkosten
um neue Funktionalitäten
erweitert werden und unterstützt
das System/Netzwerk eine große
Anzahl von Knoten. Diese Überlegungen
sind häufig
auf ein Kommunikationsprotokoll des Systems bezogen und davon abhängig, ob
das Kommunikationsprotokoll mit dem Gedanken an eine spezifische
Anwendung aufgebaut oder auf eine spezifische Art von I/O-Vorrichtungen optimiert
ist.
- – Flexibilität. Das System
sollte leicht zu installieren, einzurichten, zu ändern und zu verwenden sein.
Somit sollte das Erlernen neuer Knoten und das Konfigurieren von
Leitwegen für
die Signalübertragung
zumindest in gewissem Ausmaß automatisiert
sein. Auch sollte die Programmierung und Verwendung von Funktionen ebenso
wie die Erweiterung des Systems für den Benutzer eine einfache
und unkomplizierte Aufgabe sein. Dies gilt umso mehr in Haushaltsautomationssystemen
für die
Verwendung in Privathaushalten.
-
Automationssysteme,
die auf verdrahteten Netzwerken basieren, stellen in den ersten
drei Qualitätsparametern,
aber nur selten in dem vierten Parameter, eine hohe Qualität zur Verfügung und
sind oft die erste Wahl bei Systemen mit hoher Kapazität und hoher
Sicherheit, wenn eine hohe Qualität erforderlich ist. Jedoch haben
festverdrahtete Netzwerke eine Anzahl offensichtlicher Nachteile:
- – Abhängigkeit
vom Medium: Die Trennung eines wichtigen Leitungsabschnitts kann
das ganze Netzwerk blockieren.
- – Geringe
Flexibilität.
Verdrahtete Netzwerke sind sehr unflexibel; wenn ein Knoten an einer
Position außerhalb
des vorhandenen Netzwerks oder an einer Position innerhalb des Netzwerks,
die gerade nicht mit dem verdrahteten Netzwerk verbunden ist, gewünscht wird,
muß ein
neuer Leitungszweig gezogen und mit dem Netzwerk verbunden werden.
- – Installation.
Die Erstinstallation des Netzwerks, das Ziehen und Verbinden der
Leitung ebenso wie die Erweiterung eines vorhandenen Netzwerks sind
aufwendig und erfordern häufig
die Mithilfe von qualifiziertem Personal.
- – Preis.
Die Kosten in Verbindung mit der Installation und Erweiterung von
verdrahteten Netzwerken sind äußerst hoch.
Wenn ein verdrahtetes Netzwerk für
ein Automationssystem in einem Einfamilien-Privathaushalt installiert
werden soll, können
die Ausgaben, um die Leitungen ziehen und anschließen zu lassen, 10000
US-Dollar ausmachen, wenn die Installation während des Hausbaus durchgeführt wird,
und 25000 US-Dollar, wenn es in einem vorhandenen Haus installiert
werden soll. Dazu kommen die Preise für Steuereinrichtungen, I/O-Vorrichtungen
und Signalzwischenverstärker
oder Verstärker.
-
Obwohl
verdrahtete Netzwerke im allgemeinen eine bessere Qualität bereitstellen,
sind drahtlose Netzwerke als billige und leicht erreichbare Netzwerklösungen immer
beliebter geworden. Drahtlose Netzwerke überwinden die weiter oben erwähnten Nachteile
von verdrahteten Netzwerken. Die meisten vorhandenen billigen drahtlosen
Automationssysteme haben jedoch eine niedrige Qualität in den
meisten erwähnten
Parametern. Drahtlose Automationssysteme mit höherer Bandbreite sind typischerweise
sehr komplex und erfordern höhere Verarbeitungsleistung,
wodurch de Preis nahe an den Preis für ein verdrahtetes Netzwerk
kommt.
-
US-A-5
905 442 offenbart ein drahtloses Automationssystem mit einer zentralisieren
Fernsteuerung, die I/O-Vorrichtungen steuert, um von Netzsteckdosen
des Stromnetzes im Gebäude
elektrische Leistung an Geräte
zu liefern. Die Fernsteuerung und die I/O-Vorrichtungen weisen HF-Transceiver
auf, und das System umfaßt
dedizierte Zwischenverstärkereinheiten
zur Zwischenverstärkung
von Signalen für
I/O-Vorrichtungen außerhalb
des Bereichs der Fernsteuerung.
-
US-A-5
875 179 beschreibt ein Verfahren zur Synchronisierung von Kommunikationen über die
Haupttrassenarchitektur in einem drahtlosen Netzwerk. Das System
ruft zwei Steuereinrichtungen auf, von denen eine die Haupt- und
die andere eine alternative Hauptsteuereinrichtung ist, die nur
betätigt
wird, wenn die Hauptsteuereinrichtung außer Betrieb ist. Dedizierte
Zwischenverstärker
und I/O-Vorrichtungen in dem System werden allgemein als Knoten
bezeichnet, es ist jedoch aus dem Zusammenhang klar, daß es deutliche
funktionale Unterschiede zwischen Zwischenverstärkerknoten und End-(I/O-)Knoten
gibt.
-
US-A-4
427 968 offenbart ein drahtloses Automationssystem mit flexibler
Nachrichten-Leitweglenkung. Eine zentrale Station erzeugt ein Signal
für eine
I/O-Vorrichtung, das Signal enthält
einen Leitwegcode, einen Adreßcode,
einen Kennungscode und einen Nachrichtencode. Dedizierte Zwischenverstärker in
der Architektur empfangen die Signale und folgen einem genau angegebenen
Verfahren für
die Zwischenverstärkung
des Signals. Zwischenverstärker
können,
z.B. damit die Steuereinrichtung Leitwegtabellen herunterlädt, auch
als Endknoten adressiert werden.
-
US-A-4
250 489 beschriebt ein Kommunikationssystem mit dedizierten Zwischenverstärkern, die
in einem pyramidenförmigen
Aufbau organisiert sind. Die Zwischenverstärker sind bidirektional adressierbar
und können
Abfragesignale empfangen, die einem Zwischenverstärker sagen,
daß er
der letzte Zwischenverstärker
in der Kette ist. Die Zwischenver stärker sind nicht mit Geräten verbunden
und führen
neben der Zwischenverstärkung
und Leitweglenkung von Signalen keine Funktionen aus.
-
WO
97/32419 offenbart ein Automationssystem zum Steuern und Überwachen
von Vorrichtungen über
Funkfrequenzen, das eine Steuerung und mehrere Vorrichtungen, die
gesteuert werden sollen, aufweist. Einige der Vorrichtung sind einzelne
Knoten, die auch als Zwischenverstärker dienen können. Eine
Teilleitweglenkungstabelle ist in einem Speicherabschnitt jedes
Zwischenverstärkerknotens
gespeichert. Jeder Zwischenverstärkerknoten
hält daher
Leitweglenkungsinformationen und benötigt eine Aktualisierung, wenn
sich die Topologie des Systems ändert.
-
US-A-5
479 400 offenbart ein mikrozellulares digitales Paketkommunikationssystem
mit mehreren zwischenverstärkenden
paketorientierten Transceivern mit festem Standort. Es offenbart
keine kombinierten Zwischenverstärker-
und Zielvorrichtungen.
-
WO
00/50971 offenbart ein drahtloses verteiltes Mehrkanal-Zwischenverstärkernetzwerk,
das für
eine gleichmäßige Abdeckung über das
Netzwerk hinweg mit Kanalverschiebungs-Zwischenverstärkern versehen ist.
Die Zwischenverstärker
nehmen ein gesendetes Signal auf einem Kanal auf, verschieben es
auf einen im wesentlichen nicht interferierenden Kanal und senden
das Signal erneut. Das Dokument offenbart keine kombinierten Zwischenverstärker- und
Zielvorrichtungen.
-
US-A-5
247 380 offenbart ein Netzwerk für
die Datenübertragung
zwischen Computerendgeräten
und Peripheriegeräten über eine
Anzahl von IR-Transceivern. Die Peripheriegeräte sind nicht geeignet, als
Zwischenverstärkervorrichtungen
zu arbeiten, und die Akte offenbart ferner keine Vorrichtungen,
die sowohl zur Verarbeitung von Informationen, welche den Betrieb
der Geräte
betreffen, als auch zum Arbeiten als Zwischenverstärker fähig sind.
-
Der
Artikel "Bluetooth – the universal
radio interface for ad hoc, wireless connectivity", Jaap Haartsen, ver öffentlicht
in Ericsson Review Nr. 3, 1998 (XP Nr. 002901994), beschreibt die
Grundprinzipien der Bluetooth-Technologie,
d.h. eine universelle Funkfrequenzschnittstelle, die ermöglicht,
daß sich
tragbare elektronische Vorrichtungen über Ad-hoc-Netzwerke mit kurzer
Reichweite drahtlos verbinden und kommunizieren.
-
Der
Artikel "Requirements
for wireless extensions of a FIP fieldbus", Morel et al., veröffentlicht in IEEE Xplore,
Bd. 1, 18. November 1996–21.
November 1996, Seiten 116–122
(XP Nr. 002902016), betrifft drahtlose Kommunikationen in industriellen
Anwendungen, insbesondere, ob drahtlose Verbindungen verwendet werden
können,
um über
einen Feldbus auf entfernte Sensoren und Aktuatoren zuzugreifen
oder nicht. Der Artikel beschreibt ein Zwischenverstärkerkonzept
für die
Erweiterung eines Standard-FIP-Feldbusses.
-
US-A-6
275 166 offenbart ein System zum Verwalten einer verteilten Anordnung
von Geräten,
das eine Eingangssteuerstation (HCS) mit einem Schwachstrom-Haupttransceiver
und eine verteilten Anordnung von universellen Weiterleitungseinheite
(URUs) umfaßt.
Die Weiterleitungseinheiten können
lediglich als Zwischenverstärker
verwendet werden, um die Reichweite der Eingangssteuerstation zu
vergrößern, oder
als Geräteverwaltungsstationen
(AMS), wenn sie an ein oder mehrere Geräte angekoppelt sind. Dies impliziert,
daß alle
AMS eine URU umfassen, und im Hinblick auf die HF-Netzwerkfunktionalität und Protokollbeschreibung kann
das Netzwerk als ein Sternnetzwerk mit Zwischenverstärkern, einer
einzigen Steuerung, der HCS, und mehreren Netzelementen, AMS, verstanden
werden.
-
US-A-6
192 282 offenbart ein Automationssystem, bei dem ein Benutzer eine
Anzahl von Teilsystemen mit I/O-Vorrichtungen über eine
Steuerung steuern kann. Die Kommunikation zwischen der Steuerung
und den Teilsystemen basiert auf seriellen oder parallelen Datenleitungen.
Der Benutzer steuert das Teilsystem, indem er unter Verwendung einer
Anzahl verschiedener Benutzerschnittstellen, siehe Spalte 8, Z.
14–18,
Steuerbefehle an die Steuerung ausgibt. Die Be nutzerschnittstelle
kann verdrahtete Verbindungen und drahtlose Verbindungen, wie etwa
Funkfrequenzverbindungen (HF-Verbindungen),
zu der Steuerung verwenden. Das Dokument offenbart nur die Verwendung
von HF-Verbindungen in Bezug auf die Benutzerschnittstelle und nicht als
eine Verbindung zwischen der Steuerung und den Teilsystemen. Die
Akte offenbart daher keine
-
US-A-5
544 036 beschreibt ein System mit einer oder mehreren Steuerungen,
die eine oder mehrere energieverbrauchende Vorrichtungen steuern.
Jede Steuerung antwortet auf ein Signal, das von einem zentralen
Befehlszentrum empfangen wird, welches einen Zeitplan für Ereignisse
aufstellt, die den Betrieb jeder Vorrichtung bewirken, und die Steuerung
plant derart, daß jede
Vorrichtung entsprechend dem programmierten Zeitplan betrieben wird.
-
US-A-5
101 191 offenbart ein automatisiertes System, das mehrere Netzwerkschnittstellen
aufweist, von denen jede über
Ausgänge
mit mehreren Geräten
verbunden ist. Das Dokument schlägt
vor, daß eine Netzwerk-Kommunikationssteuerung
eine Gerätesteuerung
steuert, welche ihrerseits den Stromfluß durch die Stromsperren steuert,
und daß ein
Gerät einen
minimalen und maximalen Durchsatz (oder einen Pegel) für den elektrischen
Strom angibt, wenn das Gerät
Energie anfordert.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein drahtloses Automationssystem mit
hoher Qualität
und niedrigen Kosten unter Verwendung von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen)
zur Verfügung.
Um den Preis zu verringern, arbeitet das System gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt bei einer Bandbreite, die fest für Steuerbefehle
zugeordnet ist, d.h. bei einer Bandbreite um 10 KBit/s. Eine derartig
niedrige Bandbreite ermöglicht, daß Chips
zu niedrigeren Preisen im Massen hergestellt werden können als
Chips für
Systeme mit großer Bandbreite.
Ebenso arbeiten HF-Sender und Empfänger des Systems bevorzugt
innerhalb eines "öffentlichen" Fre quenzbereichs,
in dem keine Lizenz erforderlich ist, wodurch die Kosten weiter
verringert werden.
-
Die
Wahl eines Betriebs mit niedriger Bandbreite in einem öffentlichen
Frequenzbereich bringt jedoch eine Anzahl von Problemen ein, welche
die Qualität
des Systems vermindern können:
- – Eine
niedrige Bandbreite ergibt eine niedrige Kapazität für die Menge an Daten, die in
Signalen enthalten sein können.
- – Eine
große
Anzahl von Vorrichtungen arbeitet in öffentlichen Frequenzbereichen,
was zu einer großen Menge
an Hochfrequenzinterferenz führt.
- – Die
erlaubte Sendeleistung von HF-Sendern ist beschränkt, was zu einer begrenzten
Signalreichweite führt.
-
Um
diese Probleme zu überwinden,
ist das System gemäß der vorliegenden
Erfindung optimiert, um eine hohe Zuverlässigkeit, Reichweite/Abdeckung,
Vielseitigkeit und Flexibilität
sicherzustellen.
-
Um
eine hohe Zuverlässigkeit,
Reichweite/Abdeckung, Vielseitigkeit und Flexibilität sicherzustellen, stellt
das System gemäß der vorliegenden
Erfindung ein System mit einer neuen und erfinderischen Leitweglenkungsarchitektur
für drahtlose
Netzwerke zur Verfügung,
die im Vergleich zu Systemen nach bisherigem Stand der Technik weitaus
komplettere und flexiblere Leitweglenkungsmodelle ermöglicht.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses Haushaltsautomationssystem
zur Verfügung
zu stellen, das die Qualität
von drahtlosen Netzwerken im Sinne von Zuverlässigkeit, Reichweite/Abdeckung,
Vielseitigkeit und Flexibilität
erheblich verbessert.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses
Haushaltsautomationssystem zur Verfügung zu stellen, das ein Netzwerk
von Steuereinrichtungen und Vorrichtungen mit einem verbesserten
Leitweglenkungsmodell bereitstellt, das äußerst flexibel und dynamisch
ist, um das Hinzufügen
und Entfernen von Vorrichtungen ebenso wie Vorrichtungen und Steuerungen,
die ihren Standort wechseln, zu berücksichtigen.
-
Es
ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses
Haushaltsautomationssystem zur Verfügung zu stellen, mit einer
hohen und dynamischen Reichweite und einer verbesserten Abdeckung,
wobei keine dedizierten Zwischenverstärkerstationen in dem Netzwerk
erforderlich sind.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses
Haushaltsautomationssystem unter Verwendung von Hochfrequenzsignalen
zur Verfügung
zu stellen, wobei Flexibilität
im Sinne der physikalischen Anordnung von Steuereinrichtungen und
Vorrichtungen bereitgestellt wird und dennoch Fehlertoleranz oder
Benutzerrückmeldung
im Fall von Funktionsstörungen
bereitgestellt wird.
-
Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses
Haushaltsautomationssystem zur Verfügung zu stellen, das in der
Hinsicht flexibel für
eine sich dynamisch ändernde
Topologie ist, in der Hinsicht, daß das System die physikalische
Erweiterung des Netzwerks ohne die Verwendung dedizierter Zwischenverstärkerstationen
ermöglicht.
-
In
einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Automationssystem zur
Steuerung und Überwachung eines
Netzwerks von Vorrichtungen zur Verfügung, wobei das Automationssystem
aufweist:
mehrere Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen,
wobei jede Vorrichtung aufweist:
einen Hochfrequenzempfänger zum
Empfangen von Signalen,
einen Hochfrequenzsender zum Senden
von Signalen,
einen Prozessor zum Verwalten des Empfangs und
des Sendens von Signalen,
einen ersten Speicher, der dafür angepaßt ist,
eine Vorrichtungskennung zu halten, welche die Vorrichtung kennzeichnet,
und
eine Einrichtung zum Liefern eines Ausgangssignals an ein
mit der Vorrichtung betriebsbereit verbundenes Gerät oder zum
Empfangen eines Eingangssignals davon,
eine erste Steuerung,
die aufweist:
einen Hochfrequenzsender zum Senden von Signalen,
einen
Hochfrequenzempfänger
zum Empfangen von Signalen,
einen ersten Speicher, der eine
erste Kennung hält,
einen
zweiten Speicher, der ausgebildet ist, mehrere Vorrichtungskennungen
zu halten, und
einen Prozessor zum Verwalten des Empfangs und
des Sendens von Signalen und welcher zum Speichern von einer oder
mehreren Vorrichtungskennungen in dem zweiten Speicher angepaßt ist,
wobei der Prozessor eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals
aufweist, das aufweist: eine oder mehrere Zielkennungen, die Vorrichtungskennungen
von einer oder mehreren Zielvorrichtungen entsprechen, Informationen,
die den Betrieb der mit den Zielvorrichtungen verbundenen Geräte betreffen,
und gegebenenfalls Repeaterkennungen, die einer oder mehreren Signal-Repeatervorrichtungen
entsprechen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der mehreren
Vorrichtungen daran angepaßt
sind
- • insofern
als Signal-Repeatervorrichtungen zu arbeiten, als die Prozessoren
jeder der einen oder mehreren Vorrichtungen aufweisen: eine Einrichtung,
um nach Empfang eines ersten Signals die Informationen in ihrem
Prozessor zu verarbeiten, wenn die eine oder mehreren Zielkennungen
der Vorrichtungskennung der Vorrichtung entsprechen, und eine Einrichtung,
um nach Empfang eines ersten Signals ein zweites Signal zu senden,
welches zumindest die Zielkennungen und die Informationen hält, wenn
eine oder mehrere Repeaterkennungen der Vorrichtungskennung der
Vorrichtung entsprechen, und
- • insofern
als E/A-Vorrichtungen zu arbeiten, als die Prozessoren jeder der
einen oder mehreren Vorrichtungen eine Einrichtung aufweisen, um
ansprechend auf ein von einem Gerät oder einem Benutzer empfangenes
Eingangssignal ein Signal zu erzeugen und an die Steuerung oder
eine andere Vorrichtung zu senden.
-
Ein
erstes Signal ist bevorzugt ein Signal, das aufweist:
- – Zielkennungen,
welche die Kennungen von Steuerungen oder Vorrichtungen sind, an
die das Signal adressiert ist, die folglich Zielsteuerungen/Vorrichtungen
genannt werden.
- – Informationen,
die den Betrieb eines mit einer Vorrichtung verbundenen Geräts betreffen,
und
- – Zwischenverstärkerkennungen,
die Kennungen von Vorrichtungen sind, die das Signal zwischenverstärken sollten,
die folglich Signalzwischenverstärkungsvorrichtungen
genannt werden.
-
Bevorzugt
weisen die Prozessoren jeder der mehreren Vorrichtungen auch eine
Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals auf, das eine oder
mehr Zielkennungen, Informationen, die den Betrieb des mit der Vorrichtung
verbundenen Geräts
betreffen, und Zwischenverstärkerkennungen
aufweist.
-
Um
Vorrichtungen oder Steuerungen außerhalb der Signalreichweite
eines Senders zu erreichen, stellt der erste Aspekt der vorliegenden
Erfindung daher eine oder mehr Vorrichtungen mit einer dualen Funktionalität in der
Hinsicht zur Verfügung,
daß sie
als I/O-Vorrichtungen ebenso wie als Zwischenverstärker arbeiten
können.
Die Signalreichweite eines Senders ist die physikalische Reichweite,
innerhalb der eine Vorrichtung/Steuerung ein an diese Vorrichtung/Steuerung
adressiertes Signal empfangen wird, wenn das Signal von dem Sender
gesendet wird. Wenn eine Vorrichtung ein Signal empfängt, das
Informationen transportiert und die Kennung der Vorrichtung als
eine Zwischenverstärkerkennung
bezeichnet, wird die Vorrichtung das Signal zwischenverstärken, das
heißt,
ein Signal senden, das zumindest einen Teil der Informationen transportiert,
die auch von dem empfangenen Signal transportiert wurden. Dadurch
können
Vorrichtungen oder Steuerungen innerhalb der Signalreichweite der
Zwi schenverstärkungsvorrichtung,
aber außerhalb
der Signalreichweite des ursprünglichen
Senders, das von der Zwischenverstärkungsvorrichtung gesendete
Signal empfangen. Bevorzugt können
alle Vorrichtungen in einem System als Zwischenverstärkungsvorrichtungen
arbeiten.
-
Bevorzugt
kann das System eine Leitweglenkungstabelle aufbauen, die in dem
zweiten Speicher der ersten Steuerung gehalten wird, wobei die Leitweglenkungstabelle
für jede
Vorrichtung andere Vorrichtungen anzeigt, die ein von dieser Vorrichtung
gesendetes Signal empfangen und verarbeiten können, und umgekehrt. In diesem
Fall weist der Prozessor der ersten Steuerung bevorzugt eine Einrichtung
auf, um Vorrichtungskennungen von Vorrichtungen zum Wiederholen
eines ersten Signals mit einer vorbestimmten Zielkennung in der Leitweglenkungstabelle
zu identifizieren und um diese Vorrichtungskennungen als Zwischenverstärkerkennungen
in das erste Signal aufzunehmen.
-
Alternativ
ist das System bevorzugt daran angepaßt, auf einer provisorischen
Basis Vorrichtungen zu bezeichnen, die Zwischenverstärker sein
sollen. Bevorzugt weist jede Steuerung ein Programm auf, um systematisch
Vorrichtungen zu bezeichnen, die als Zwischenverstärkervorrichtungen
arbeiten sollen. Wahlweise baut das Programm auch eine Datentabelle
auf, welche die Kennungen der Vorrichtungen, die als Zwischenverstärker bezeichnet
sind, und die Kennungen zumindest einiger Vorrichtungen, die innerhalb
der Signalreichweite jedes Zwischenverstärkers sind, aufweist.
-
Vorrichtungen
werden nur auf einer provisorischen Basis Zwischenverstärker sein,
da die Steuerung die Vorrichtungskennung einer Zwischenverstärkervorrichtung
zu jedem beliebigen Zeitpunkt aus der Zwischenverstärkertabelle
entfernen kann, z.B., wenn sie an einer anderen Position in dem
Netzwerk angeordnet wird. Alternativ baut das Programm eine Datentabelle
auf, welche die Kennungen aller von der ersten Steuerung gesteuerten
Vorrichtungen und die Kennung des einen oder der mehreren Zwischenverstärker aufweist, die
verwendet werden müssen,
um jede Vorrichtung zu erreichen.
-
Die
Zweifachfunktionalität
von Vorrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung hat eine Anzahl von wesentlichen Vorteilen:
- – Es
besteht keine Notwendigkeit für
dedizierte Zwischenverstärkerstationen,
was zu den folgenden Vorteilen führt:
Das System weist weniger Knoten auf als Systeme gemäß des bisherigen
Stands der Technik, das System wird billiger, das System wird einfacher
zu installieren, da der Benutzer keine gleichmäßige Verteilung dedizierter
Zwischenverstärkerstationen
aufstellen muß.
Daher verbessert die vorliegende Erfindung den Preis und die Flexibilität kabelloser
Netzwerke.
- – Das
System hat ein Netzwerk mit so vielen möglichen Zwischenverstärkern wie
es Vorrichtungen gibt, was zu den folgenden Vorteilen führt: Die
Anzahl möglicher
Wege zu jeder gegebenen Vorrichtung wird in Bezug auf Netzwerke
nach bisherigem Stand der Technik gewaltig vergrößert. Die Anzahl möglicher
Wege zu einer Vorrichtung ist ein äußerst wichtiger Parameter in
HF-Netzwerken, da viele Umgebungsmerkmale Signale, die aus gewissen
Richtungen kommen, blockieren können.
Einer der am meisten angetroffenen Gründe für Signalübertragungsfehler in HF-Systemen
sind Metallobjekte, die entweder den Weg zu einer Vorrichtung entweder
blockieren oder die in der Nachbarschaft der Vorrichtung angeordnet
sind und das Signal so reflektieren, daß es mit dem ursprünglichen
nichtreflektierten Signal interferiert. Wenn man einem Signalübertragungsfehler
begegnet, kann das System gemäß der vorliegenden
Erfindung folglich zwischen einer großen Anzahl von alternativen
Wegen zu der Zielvorrichtung wählen,
wobei die Wege einfach eine höhere
Erfolgsaussicht haben, weil sie aus einer anderen Richtung/Position
senden. Auf diese Weise verbessert die Zweifachfunktionalität die Zuverlässigkeit,
die Reichweite und die Abdeckung von HF-Netzwerken erheblich. Auch verbessert
sie erheblich die Vielseitigkeit, Erweiterbarkeit und die Flexibilität des
-
Netzwerks,
da die Netzwerktopologie ohne übermäßige Gemeinkosten
geändert
werden kann.
-
Bevorzugt
stellen die Vorrichtungen ein Netzwerk her, das alle Vorrichtungen
in dem System erreichen kann. In Fällen, in denen eine Vorrichtung
oder eine Gruppe von Vorrichtungen weit weg von dem restlichen Teil
des Netzwerks angeordnet ist, kann es jedoch bevorzugt notwendig
sein, eine oder mehrere Vorrichtungen zwischen dem Restsystem und
der entfernten Vorrichtung/Gruppe mit dem einzigen Zweck aufzunehmen,
Signale zu der entfernten Vorrichtung/Gruppe zu wiederholen. Die
eingeführten
Vorrichtungen können
natürlich mit
einem Gerät
verbunden sein und später
auch als normale Eingabe/Ausgabevorrichtungen wirken. Um ein Netzwerk
mit guter Abdeckung einzurichten, kann es bevorzugt sein, ein Netzwerk
mit im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung
von Vorrichtungen und mit einer minimalen Dichte von Vorrichtungen
aufzubauen. Dies stellt sicher, daß alle Vorrichtungen erreicht
werden können.
Eine derartige minimale Dichte von Vorrichtungen sollte an die mittlere
Reichweite der Sender angepaßt
werden, die jedoch stark von der Umgebung abhängt.
-
In
der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen bezeichnet der Begriff „Prozessor" jeden herkömmlichen
oder herstellerspezifischen Prozessor oder Mikroprozessor, wie etwa
einen festverdrahteten herstellerspezifischen Prozessor oder einen
endlichen Automaten, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder einen mit
Software programmierbaren Mikroprozessor ebenso wie Kombinationen
daraus, die fähig
sind, die erforderliche Verwaltung empfangener und gesendeter Daten
bereitzustellen.
-
Der
Begriff "Speicher" bezeichnet einen
oder mehrere Speicherbereiche, die angepaßt sind, digitale Information
zu speichern. Bevorzugt ist es möglich,
Daten in dem Speicher zu lesen, zu schreiben und zu löschen. Der
Speicher könnte
in einer größeren Speicherstruktur
zugeteilt sein, die mehrere Speicher aufweist, welche von einem
Prozessor z.B. für
die Anwendungsprogrammspeicherung und/oder die Datenspeicherung verwendet
werden.
-
Der
Begriff "Signal" bezeichnet ein Transportmittel
für Information,
wie etwa eine Reihe von Impulsen elektromagnetischer (HF-) Strahlung.
Bevorzugt wird das Signal durch eine Modulation einer Trägerwellenform gebildet
und während
des Empfangs durch Demodulation wiederhergestellt. Die Modulationen
können
digitale Modulationen sein, um digitale Information zu transportieren.
Die Information in einem Signal gemäß der vorliegenden Erfindung
ist bevorzugt in einem digitalen Kommunikationsrahmen enthalten,
der eine Anzahl von Bits enthält,
die den Rahmen identifizieren, und eine Anzahl von Bits, die die
gesendete Information oder Daten transportieren.
-
Eine
Kennung ist eine Datenkette, die eine Steuereinrichtung oder eine
Vorrichtung oder einen Teil einer Vorrichtung identifiziert. Eine
Kennung kann auch eine Datenstruktur, wie etwa eine Tabelle oder
einen fest zugeordneten Speicherbereich, identifizieren. Eine Kennung
kann ein Name, ein Code oder eine Zahl sein.
-
Steuereinrichtungs-
und Vorrichtungskennungen sind Datenketten, die die einzelne Steuereinrichtung oder
Vorrichtung als einzelne spezifische Steuereinrichtung oder Vorrichtungen
innerhalb eines Netzwerks identifizieren. Steuereinrichtungs- oder
Vorrichtungskennungen werden bevorzugt verwendet, um die spezifische
Steuereinrichtung oder Vorrichtung in der Kommunikation innerhalb
eines Netzwerks zu adressieren. Bevorzugt werden die Steuereinrichtungs- oder Vorrichtungskennungen
verwendet, um die spezifische Steuereinrichtung oder Vorrichtung
innerhalb eines Kommunikationsprotokolls zu bezeichnen, das ein
vereinbarter Satz von Betriebsverfahren ist, um zu ermöglichen,
daß Daten
zwischen Steuereinrichtungen und Vorrichtungen übertragen werden. Eine eindeutige
Kennung ist eine Datenzeichenfolge, die eine einzelne bestimmte Steuerung
oder eine Vorrichtung kennzeichnet, wobei die Datenzeichenfolge
nicht identisch zu irgendeiner Datenzeichenfolge ist, die verwendet
wird, um irgendeine andere bestimmte Steuerung oder Vorrichtung
zu kennzeichnen. Eine eindeutige Kennung wird bevorzugt während der
Herstellung festgelegt.
-
In
dem Automationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Netzwerk bevorzugt durch eine eindeutige Systemkennung
gekennzeichnet, die in jeder Kommunikation innerhalb des Systems
verwendet wird. Folglich können
Kennungen für
Steuereinrichtungen und Vorrichtungen einen ersten und einen zweiten Teil
aufweisen, wobei der erste Teil die eindeutige Systemkennung ist
und der zweite Teil die Kennung für jede spezifische Steuereinrichtung
oder Vorrichtung innerhalb des Systems ist. In diesem Fall ist die
zweiteilige Kennung, die eine Steuereinrichtung oder Vorrichtung
identifiziert, eindeutig, wenn die Systemkennung eindeutig ist.
Bevorzugt haben die Steuereinrichtungen während der Herstellung festgelegte
eindeutige Kennungen, und die Verarbeitungseinheit der in dem System
implementierten Steuereinrichtung ist angepaßt, ihre eindeutige Kennung
zur eindeutigen Systemkennung zu machen.
-
Alternativ
haben alle Steuerungen und Vorrichtungen in dem System eine eindeutige
Kennung, so daß keine
zwei Steuerungen oder Vorrichtungen identisch adressiert werden.
-
Bevorzugt
ist der Prozessor einer Steuerung daran angepaßt, Signale zu erzeugen, die
mindestens eine Vorrichtungskennung und mindestens eine vorbestimmte
Einstellung in Bezug auf die Vorrichtungskennung aufweisen. Auch
ist der erste Prozessor daran angepaßt, Signale zu erzeugen, die
Befehle für
Vorrichtungen aufweisen, und das Signal an eine oder mehrere Vorrichtungen
zu adressieren. Ein Befehl ist ein Kode, Wort oder Satz, auf den
der empfangende Prozessor in einer vorbestimmten Weise antwortet.
Eine Antwort ist jede von der Steuerung oder der Vorrichtung ausgeführte Aktion,
die durch den Empfang des Befehls ausgelöst wird.
-
Wahlweise
können
Signale, die Befehle für
Vorrichtungen aufweisen, an alle Vorrichtungen adressiert werden,
ohne daß jede
Vorrichtung einzeln adressiert wird, statt dessen wird eine allgemeine
Bezeichnung verwendet, auf die alle Signale angepaßt sind,
anzusprechen. Derartige Signale werden als Rundrufsignale bezeichnet.
Aus diesem Grund weisen die Vorrichtungen ferner eine Statuseinstellung
auf, um zu bestimmen, ob die Vorrichtung auf Befehle in einem an
alle Vorrichtungen adressierten Rundrufsignal antworten sollte.
-
Die
erste Vorrichtung des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung
kann in der Hinsicht eine Ausgabevorrichtung sein, daß sie daran
angepaßt
ist, ansprechend auf ein empfangenes Signal eine Ausgabe zu erzeugen.
Bevorzugt wird die von der ersten Vorrichtung erzeugte Ausgabe ansprechend
auf ein von der ersten Steuerung gesendetes Signal eingestellt.
Auf diese Weise kann der Benutzer die Ausgabe von der ersten Vorrichtung
steuern.
-
Die
Ausgabe ist ein Signal an ein Gerät, das betriebsfähig mit
der ersten Vorrichtung verbunden ist und eine oder mehr Anweisungen
bezüglich
des Betriebszustands des Geräts
aufweist. Das mit einer Ausgabevorrichtung verbundene Gerät kann mit
der Ausgabevorrichtung integriert werden, so daß das Gerät und die Ausgabevorrichtung
Teile der gleichen Einheit bilden. Dadurch kann der Benutzer den
Betrieb des Geräts
durch Steuern der ersten Vorrichtung steuern. Folglich kann der
Benutzer das Gerät
fernsteuern.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Ausgabe der ersten Vorrichtung elektrische Leistung in der
Form von elektrischem Strom oder eines elektrischen Potentials.
In diesem Fall kann die erste Vorrichtung die Ausgangsleistung auf
einen Pegel einstellen, der einem in einem empfangenen Signal enthaltenen
Pegel entspricht, das heißt,
der Benutzer kann die Ausgabe ein- oder ausschalten oder den Ausgangspegel
auf jede gewünschte
Leistung einstellen.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann der Benutzer den Betrieb und folglich die Ausgabe der ersten
Vorrichtung einschränken,
und diese Einschränkung
schützen,
indem ein Code oder eine vorbestimmte Aktion erforderlich sind,
bevor die Einschränkung
aufgehoben wird. Dadurch kann der Benutzer verhindern, daß andere
Benutzer den Betriebszustand der Vorrichtung ändern. Die Einschränkung kann
auch ein fester Betriebszustand der Vorrichtung sein. Dies kann
z.B. ein "Aus-"Zustand sein, in
dem die Vorrichtung keine Ausgabe bereitstellt, ein Zustand, in
dem die Vorrichtung eine gewisse Art von Ausgabe, wie etwa ein gewisses
Signal an ein mit dem Ausgang verbundenes Gerät, bereitstellt, ein Zustand,
in dem die Ausgabe nur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs oder
innerhalb einer vorbestimmten Zeit oder beidem eingestellt werden
darf, ein Zustand, in dem die Ausgabe gemäß einem vorbestimmten Programm,
etc. eingestellt wird. In diesem Fall schränkt die erste Vorrichtung die
Ausgabe ansprechend auf einen ersten Satz empfangener Anweisungen
ein, und die Einschränkung
kann nur entweder ansprechend auf einen zweiten Satz empfangener Anweisungen
oder einen Code oder eine von dem Benutzer direkt an der Vorrichtung
vorgenommene Aktion aufgehoben werden. Auch ist die erste Steuerung
bevorzugt daran angepaßt,
den zweiten Satz von Anweisungen nur zu erzeugen, wenn sie mit dem
vorbestimmten Code, dem Kennwort oder etwas ähnlichem versorgt wird.
-
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Vorrichtung daran angepaßt, eine Eingabe von dem damit
verbundenen Gerät
zu empfangen: In diesem Fall ist der Prozessor einer Vorrichtung
bevorzugt daran angepaßt,
ansprechend auf die empfangene Eingabe ein erstes Signal an eine
Steuerung oder eine andere Vorrichtung zu erzeugen und zu senden.
Das mit einer Eingabevorrichtung verbundene Gerät kann mit der Eingabevorrichtung
integriert werden, so daß das
Gerät und
die Eingabevorrichtung Teile der gleichen Einheit bilden. Bevorzugt
ist das betriebsfähig
mit der Eingabevorrichtung verbundene Gerät ein Sensor, und der Sensor
bildet nach Abtasten eines Signals ein Signal, das von dem Prozessor
der Eingabevorrichtung als eine Eingabe empfangen wird. Bevorzugt
ist das Signal von dem Sensor ein elektrisches Signal.
-
Der
Prozessor kann die empfangene Eingabe verarbeiten, z.B. die Eingabe
in den zweiten Speicher der ersten Vorrichtung speichern, ein Signal,
das die Eingabe aufweist, erzeugen und senden, die Eingabe in den
zweiten Speicher der ersten Vorrichtung speichern und zu einem späteren Zeitpunkt
ein Signal, das die Eingabe aufweist, erzeugen und senden, ansprechend
auf die empfangene Eingabe ein Signal erzeugen und senden, etc.
-
Der
erste Sensor kann jeder Sensor sein, der aus der Gruppe ausgewählt wird,
die besteht aus: einem elektromagnetischen Strahlungssensor, einem
Leuchtdichtesensor, einem Feuchtigkeitssensor, einem Bewegungssensor,
einem Temperatursensor, einem mechanischen Aktuatorkontakt, einem
Schallsensor, einem Drucksensor, einem elektrischen Signalsensor,
einem Rauchmelder, einer Sprachmustererkennungseinrichtung, einer
Bildmustererkennungseinrichtung und einer Analyseeinrichtung für die molekulare
Zusammensetzung und weiteren ebenso wie jegliche Kombinationen davon.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
mißt der
Sensor die Impedanz eines elektrischen Signals, die Kapazität, den Widerstand,
die Induktivität.
-
Das
System gemäß der vorliegenden
Erfindung weist bevorzugt ein Protokoll auf. Ein Protokoll ist ein beliebiger
Satz von Betriebsverfahren, die ermöglichen, daß Daten, wie etwa Kennungen,
Einstellungen und Rahmen und jegliche in einem Rahmen enthaltene
Daten ebenso wie gespeicherte Daten, in dem System übertragen
und verwaltet werden. Somit sind die Einrichtungen zum Erzeugen
eines ersten Signals und verschiedene in diesen Einrichtungen enthaltene
Einrichtungen typischerweise Programme oder Routinen, die einen
Teil des Protokolls bilden. Bevorzugt ist es das Protokoll der sendenden
Steuerung/Vorrichtung, das Rahmen erzeugt, die in einem Signal gesendet
werden sollen. Ein derartiger Rahmen bezeichnet bevorzugt das System,
die Quellsteuerung/Vorrichtung und die Zielsteuerung/Vorrichtung
durch ihre Kennungen und ein oder mehrere Signalzwischenverstärkungsvorrichtungen
durch ihre Kennungen. Auch umfaßt
das Protokoll die von dem Rahmen übertragenen Befehle, Informationen
oder Daten. Ebenso ist es bevorzugt das Protokoll in dem Empfangsteil,
das den empfangenen Rahmen liest und dem Empfangsteil ermöglicht,
auf das Signal zu antworten.
-
Um
die Menge der in jedem Rahmen übertragenen
Daten zu verringern, weist das Systemprotokoll bevorzugt Betriebsverfahren
auf, um die Kennungen von Vorrichtung, die von einem Rahmen adressiert
werden, zu maskieren. Das Maskierungsverfahren ist ein Arbeitsgang,
der ein Register aufbaut, wobei jeder Eintrag einer Vorrichtung
entspricht und wobei der Wert jedes Eintrags anzeigt, ob die entsprechenden
Vorrichtungen auf einen Befehl in dem Rahmen antworten sollten oder
nicht. Anstatt alle Kennungen für
die Vorrichtungen aufzunehmen, die auf einen Befehl in einem Rahmen
antworten sollten, nimmt man das Maskierungsregister auf, wodurch
eine Kurzbezeichnung für
Vorrichtungen erzielt wird. Auf diese Weise weist das Systemprotokoll
bevorzugt Betriebsverfahren zum Erzeugen eines ersten Rahmentyps
auf, der einen oder mehr Befehle aufweist. Das Protokoll weist ein
Verfahren zum Maskieren einer ersten Gruppe von Vorrichtungskennungen
in einer Tabelle einer Steuerung auf, um eine Bitkette zu erzeugen,
die einen Teil des Rahmens bildet, so daß jedes Bit eine Vorrichtungskennung
und einer Vorrichtung der ersten Gruppe entspricht, wobei der Wert jedes
Bits bestimmt, ob das eine oder die mehreren Befehle für die entsprechende
Vorrichtung gelten. Gemäß dem ersten
Aspekt können
die in einem Signal enthaltenen Zielkennungen folglich nicht identisch
mit den Kennungen der adressierten Vorrichtungen sein; wenn die
Zielkennungen (oder entsprechend die Zwischenverstärkerkennungen)
maskiert sind, entsprechen die Zielkennungen lediglich den Kennungen
der adressierten Vorrichtungen.
-
Ebenso
weist das Systemprotokoll bevorzugt Betriebsverfahren auf, um ein
Maskierungsverfahren auf die in einem Rahmen ausgegebenen Befehle
anzuwenden. Typischerweise sind eine beträchtliche Menge der Befehle,
Statusnachrichten, Informationen, Daten, etc., die in dem System
verteilt werden, Standardbefehle. Folglich können die Vorrichtungen diese
bereits kennen, und die Datenübertragung
kann verringert werden, indem ein Maskierungsverfahren auf diese
verschiedenen Arten von Standardanweisungen angewendet wird. Auf
diese Weise weist das System bevorzugt Betriebsverfahren auf, die geeignet
sind, einen Rahmen eines zweiten Typs zu erzeugen und zu senden,
der zwei oder mehr Anweisungen aus einer zweiten Anweisungstabelle
aufweist, die im Speicher einer Steuerung enthalten ist. Das Protokoll
weist ein Verfahren zum Maskieren einer ersten Gruppe von Anweisungen
in der Tabelle der Steuerung auf, um eine Bitkette zu erzeugen,
die einen Teil des Rahmens bildet, so daß jedes Bit einer Anweisung
der ersten Gruppe entspricht, wobei der Wert dieses Bits bestimmt,
ob die eine oder die mehreren entsprechenden Anweisungen für Vorrichtungen,
die den Rahmen empfangen, gelten.
-
Wenn
das System daran angepaßt
ist, eine spezifizierte Funktion auszuführen, wird das Protokoll häufig, aber
nicht immer, einen oder mehrere Befehle aufweisen, um die spezifizierte
Funktion auszuführen.
-
Die
Prozessoren der ersten und zweiten Steuerungen weisen bevorzugt
ferner eine Einrichtung auf, um nach der Einführung der Steuerung oder der
Vorrichtung in das System Steuerungskennungen an eine Steuerung
oder eine Vorrichtung dynamisch zuzuweisen. Diese Einrichtung weist
unter Verwendung einer vorbestimmten Abfolge von Steuerungs- oder
Vorrichtungskennungen Kennungen zu.
-
Gemäß dem ersten
Aspekt weisen die Steuerungen des Systems bevorzugt auf: eine Anzeige,
eine Einrichtung zum Anzeigen mehrerer Menüs mit zwei oder mehr Einträgen auf
der Anzeige, zwei oder mehr Auslöser
zum Navigieren in diesen Menüs
und zum Auswählen
dieser Einträge,
und in dem Prozessor gespeicherte Routinen oder Programme, die betätigt werden
können,
indem geeignete Einträge
in geeigneten Menüs ausgewählt werden.
Bevorzugt sind diese Routinen oder Programme betriebsfähig mit
der Einrichtung zum Erzeugen eines an eine oder mehrere Vorrichtungen
oder an eine Steuerung adressierten Signals verbunden, so daß der Benutzer
das System steuern kann, indem er unter Verwendung der Auslöser Einträge auswählt.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Aufbauen eines HF- Automatisierungssystemnetzwerks
zum Steuern und Überwachen
von Vorrichtungen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen
einer ersten Steuerung, die aufweist:
einen Hochfrequenzsender
zum Senden von Signalen,
einen Hochfrequenzempfänger zum
Empfangen von Signalen,
einen ersten Speicher, der eine Steuerungskennung
hält,
einen
zweiten Speicher, der ausgebildet ist, mehrere Vorrichtungskennungen
zu halten, und
einen Prozessor zum Verwalten des Empfangs und
des Sendens von Signalen und welcher zum Speichern von einer oder
mehreren Vorrichtungskennungen in dem zweiten Speicher angepaßt ist,
Bereitstellen
von mehreren Vorrichtungen, die von der ersten Steuerung gesteuert
werden sollen, wobei jede Vorrichtung aufweist:
einen Hochfrequenzempfänger zum
Empfangen von Signalen,
einen Hochfrequenzsender zum Senden
von Signalen,
einen Prozessor zum Verwalten des Empfangs und
des Sendens von Signalen,
einen ersten Speicher, der dafür angepaßt ist,
eine Vorrichtungskennung zu halten, welche die Vorrichtung kennzeichnet,
und
einen Prozessor zum Verwalten des Empfangs und des Sendens
von Signalen, der für
das Liefern eines Ausgangssignals an, oder das Empfangen eines Eingangssignals
von einem mit der Vorrichtung betriebsbereit verbundenen Gerät angepaßt ist,
wobei
ein oder mehrere der Vorrichtungen dafür angepaßt sind, insofern als E/A-Vorrichtungen
zu arbeiten, als die Prozessoren jeder der einen oder mehreren Vorrichtungen
eine Einrichtung aufweisen, um ansprechend auf ein von einem Gerät oder einem
Benutzer empfangenes Eingangssignal ein Signal zu erzeu gen und an die
Steuerung einer anderen Vorrichtung zu senden,
Erzeugen eines
ersten Signals, das aufweist:
eine oder mehrere Zielkennungen,
die Kennungen von einer oder mehreren Zielvorrichtungen oder Zielsteuerungen
entsprechen, Informationen, die den Betrieb des mit einer Vorrichtung
verbundenen Geräts
betreffen, und eine oder mehrere Repeaterkennungen, die einer oder
mehreren Signal-Repeatervorrichtungen entsprechen,
Senden des
ersten Signals,
Empfangen des ersten Signals an einer der mehreren
Vorrichtungen,
Verarbeiten der Informationen in dem Prozessor
der Vorrichtung, wenn eine der einen oder mehreren Zielkennungen
der Vorrichtungskennung der Empfängervorrichtung
entspricht, und
Senden eines zweiten Signals, das zumindest
die eine oder mehreren Zielkennungen und die Informationen hält, wenn
eine der einen oder mehreren Repeaterkennungen der Vorrichtungskennung
der Empfängervorrichtung
entspricht.
-
Bevorzugt
wird das erste Signal von der ersten Steuerung gesendet, und die
eine oder mehreren in dem ersten Signal enthaltenen Zielkennungen
ist/sind (eine) Vorrichtungskennung/en. Auch weisen die in dem ersten
Signal enthaltenen Informationen bevorzugt Anweisungen für einen
Prozessor der Zielvorrichtung auf, um eine Ausgabe an das mit der
Zielvorrichtung verbundene Gerät
bereitzustellen oder eine Eingabe von ihm zu empfangen.
-
Alternativ
wird das erste Signal von einer Vorrichtung gesendet und die in
dem ersten Signal enthaltene Zielkennung ist bevorzugt eine Steuerungskennung.
In diesem Fall betreffen die in dem ersten Signal enthaltenen Informationen
bevorzugt einen Zustand oder einen Ablesewert der Vorrichtung, die
das erste Signal sendet.
-
Um
Vorrichtungen als Signalzwischenverstärkervorrichtungen zu bezeichnen,
indem ihre Kennungen als Zwischen verstärkerkennungen in das erste
Signal aufgenommen werden, hält
die erste Steuerung bevorzugt eine Leitweglenkungstabelle, die für jede Vorrichtung
andere Vorrichtungen anzeigt, die ein von der Vorrichtung gesendetes
Signal empfangen und verarbeiten können. Somit weist das Verfahren
gemäß dem zweiten
Aspekt bevorzugt die Schritte Aufbauen einer Leitweglenkungstabelle
und Speichern der Leitweglenkungstabelle in den zweiten Speicher
der ersten Steuerung auf.
-
Ferner
führt der
Prozessor der ersten Steuerung bevorzugt die Schritte Erkennen von
Vorrichtungskennungen in der Leitweglenkungstabelle von Vorrichtungen
aus, um ein erstes Signal mit einer vorbestimmten Zielkennung zwischenzuverstärken und
die Vorrichtungskennungen als Zwischenverstärkerkennungen in das erste
Signal aufzunehmen.
-
Bevorzugt
sind alle Vorrichtungen in dem System daran angepaßt, auf
alle an sie adressierten empfangenen Signale mit einem Quittungssignal
zu antworten. Folglich weist das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung bevorzugt ferner den Schritt auf, nach dem Empfang eines
ersten oder eines zweiten Signals an einer Vorrichtung ein Quittungssignal
zu erzeugen und zu senden, das die Kennung der Vorrichtung oder
der Steuerung, die das erste oder zweite Signal sendet, als Zielkennung
hat.
-
Wenn
die Vorrichtung ein zweites Signal empfangen hat, welches ein wiederholtes
Signal ist, sollte sie bevorzugt sowohl an die Steuerung, die das
erste Signal sendet, als auch an die Zwischenverstärkervorrichtung,
die das zweite Signal sendet, ein Quittungssignal senden. Das Quittungssignal
an die Steuerung, die das erste Signal sendet, weist bevorzugt eine
Zielkennung und eine oder mehrere Zwischenverstärkerkennungen auf; folglich
weist das Verfahren bevorzugt ferner die Schritte auf: Empfangen
des Quittungssignals an einer Vorrichtung, und wenn ein oder mehrere
der Zwischenverstärkerkennungen
der Vorrichtungskennung dieser Vorrichtung entsprechen, dann Senden
eines Signals, das die Zielkennungen enthält, und der Quittung.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
1 und 2 sind
Diagramme, welche die Kennungen für Steuerungen und Vorrichtungen
darstellen, welche verwendet werden, um Signale gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu adressieren.
-
3 ist
ein Flußdiagramm,
welches das Senden und Bestätigen
eines Befehls gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
4 bis 12 zeigen
ein Beispiel einer Topologiekarte eines Systemnetzwerks, wobei die
Figuren ein automatisiertes Repeater-Erkennungsverfahren gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen.
-
13 bis 18 zeigen
ein Systemnetzwerk mit Repeatern, wobei die Figuren die bevorzugte
Kommunikationsprozedur für
Steuerungen mit kleiner Kapazität
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
19 zeigt
eine Steuerung gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
-
20 ist
ein Flußdiagramm,
welches das Verfahren zum Entfernen einer Vorrichtung aus einer
Gruppe auf einer Steuerung gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
21 ist
ein Flußdiagramm,
welches das Verfahren zum Erzeugen eines Modus auf der Steuerung gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
22 ist
ein Flußdiagramm,
das die Lernprozedur einer Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
23 zeigt
ein Beispiel für
ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung zum Messen der von einer
Vorrichtung gelieferten Leistung gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
24 stellt
eine Implementierung eines Systems gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein HF-Hausautomatisierungssystem
mit einer Steuerung zum Steuern einer breiten Vielfalt an Funktionen über eine
Zwei-Richtungs-Kommunikation mit mehreren Vorrichtungen.
-
Eine
Steuerung ermöglicht
dem Benutzer, die Vorrichtungen und die von den Vorrichtungen ausgeführten Funktionen
zu steuern. Steuerungen sind typischerweise klein und batteriebetrieben,
um sie zu einer tragbaren in der Hand gehaltenen Vorrichtung zu
machen.
-
Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das System ein Kommunikationsprotokoll
auf, das für
eine einfache Adressierung von Vorrichtungen und Steuerungen sorgt. Zuerst
werden die Steuerungen und Vorrichtungen in einem Gebäude zu einem
eindeutigen logischen System kombiniert, das durch eine eindeutige
Systemkennung gekennzeichnet ist, welche in fast allen Kommunikationssignalen
innerhalb des Systems enthalten ist. Die Steuerungen und die Vorrichtungen
in dem System werden durch Kennungen einzeln gekennzeichnet und
adressiert. 1 zeigt Beispiele für derartige
zweiteilige Kennungen 101 und 102 zum jeweiligen
Adressieren einer Steuerung und einer Vorrichtung in einem Signal.
-
Jede
Steuerung hat eine voreingestellte eindeutige Kennung, die ab Fabrik
in einen Speicher in den Steuerungen geschrieben wird und die nicht
verändert
werden kann. Dies stellt die Eindeutigkeit der Steuerungskennungen
sicher.
-
Damit
stört sich
ein System nicht gegenseitig mit einem benachbarten System, weil
Steuerungen und Vorrichtungen in den jeweiligen Systemen nur auf
Signale antworten, welche die eindeutige Systemkennung der jeweiligen
Systeme aufweisen. Die Systemkennung wird im folgenden Haus-ID genannt.
-
In
einer in 2 dargestellten alternativen
Ausführungsform
haben alle Steuerungen und alle Vorrichtungen voreingestellte eindeutige
Kennungen 201 und 202, die während der Herstellung in einen
Speicher geschrieben werden und die nicht verändert werden können. Die
Steuerungen des Systems müssen
die eindeutigen Kennungen aller Vorrichtungen lernen, die von der
Steuerung gesteuert werden sollen. Da alle dieser einteiligen Kennungen
eindeutig sind, besteht kein Bedarf für eine Systemkennung.
-
In
der ersten bevorzugten Ausführungsform
ist die eindeutige Haus-ID die Kennung der ersten in einem System
verwendeten Steuerung und wird dem System zugewiesen, wenn das System
aufgebaut wird. Da die Steuerungskennung eindeutig ist, ist es auch
die zugewiesene Haus-ID. Es ist ein Vorteil, daß das System von Natur aus
eine eindeutige Haus-ID
hat, dadurch braucht der Benutzer beim Aufbau des Systems keine Haus-ID
anzugeben. Dies vereinfacht die Funktionalität des Systems erheblich.
-
Da
eine Vorrichtung immer zusammen mit der Bezeichnung des Systems
adressiert wird, ist die Vorrichtungskennung eine Erweiterung der
Haus-ID des Systems zum Erkennen der Vorrichtung innerhalb des Systems.
Die Vorrichtungskennungen, hier im weiteren Vorrichtungs-IDs, werden
den Vorrichtungen durch die Steuerung zugewiesen, wenn eine Vorrichtung
zum ersten Mal in das System eingebaut wird. Die Vorrichtungskennung
wird in der Steuerung und in der Vorrichtung selbst gespeichert.
Um die Verwendung des Rahmenraums zu minimieren und auch um die
Speicherung auf der Steuerung zu verringern, müssen die Vorrichtungskennungen,
welche die Vorrichtungen kennzeichnen, so klein wie möglich gehalten
werden. Folglich kann eine Vorrichtung nichteindeutig adressiert
werden, indem lediglich ihre Vorrichtungs-ID angegeben wird, oder sie kann eindeutig
adressiert werden, indem ihre Haus-ID plus ihre Vorrichtungs-ID
angegeben wird.
-
Kommunikationsprotokoll
-
Alle
Steuerungen und Vorrichtungen weisen zumindest Teile eines gemeinsamen
Protokolls zum Übertragen
und Verwalten von Daten in dem System auf. Das Protokoll ist ein
Software-Protokoll, wahlweise weisen Teile des Protokolls festverdrahtete
Einheiten, wie etwa integrierte Schaltungen und Mikroprozessoren, auf.
Das Protokoll verwaltet Kennungen und regelt die Adressierung von
Rahmen für
die Kommunikation innerhalb des Systems.
-
In
der ersten bevorzugten Ausführungsform
ist eine Vorrichtungs-ID ein 8-Bit-Wert. Wie weiter oben erwähnt, wird
die Vorrichtungs-ID in einem Rahmen des Kommunikationsprotokolls
immer in Bezug auf eine Haus-ID verwendet, wodurch die ganzflächige Eindeutigkeit
einer Vorrichtung bewahrt bleibt. Die Größe der eindeutigen Steuerungskennung
und damit der Haus-ID muß eine
derartige Größe haben,
daß uns
niemals die eindeutigen Adressen ausgehen würden. Die Steuerungskennung
ist daher ein 32-Bit-Wert, was bis zu 4294967295 eindeutige Haus-IDs
ergibt.
-
Das
Kommunikationsprotokoll wurde entworfen, um die üblichen in HF-Kommunikationsanwendungen erfahrenen
Probleme zu überwinden.
Das häufigste
Problem ist Rauschen, das bewirken kann, daß die zwischen zwei Vorrichtungen
kommunizierten Daten verloren gehen oder verfälscht werden. Die allgemeine
Regel ist, daß die
Chance für
eine erfolgreiche Übertragung
umso größer ist,
je weniger Daten übertragen
werden.
-
Im
bisherigen Stand der Technik ist die Größe des Rahmenformats, das die
zu sendenden Daten enthält,
von keiner großen
Bedeutung, weil es typischerweise nur einen sehr kleinen Teil der
Gesamtmenge an Datenbits einnimmt. In der vorliegenden Erfindung
jedoch, in der das System verwendet wird, um kurze Befehle und Instruktionen
zu senden, macht das Rahmenformat häufig eine beträchtliche
Menge der zu sendenden Datenbits aus. Daher ist das allgemeine Format
von Rahmen, die in dem Kommunikationsprotokoll einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, so entworfen, daß es die
Datenmenge verringert, d.h., daß es
einen kurzen Rahmen erzielt, so daß es in der Lage ist, Befehle
in einem einzigen Rahmen an mehr als eine Vorrichtung zu senden
und diese Vorrichtungen in einer exakten Notation zu adressieren.
Ebenso sollten auch die in dem Rahmen ent haltenen Befehle minimiert
werden. Das für
die vorliegende Erfindung entworfene Protokoll berücksichtigt
diese Überlegungen
dadurch, daß es
das Maskieren von Vorrichtungskennungen und Befehlen ebenso wie
die Komprimierung von Daten zur Verfügung stellt.
-
Steuerungen
und Vorrichtungen in der ersten bevorzugten Ausführungsform weisen bestimmte
Elemente auf:
-
Steuerungen:
-
Einen
HF-Sender und einen HF-Empfänger,
einen Speicher, der die Steuerungskennung und die Haus-ID enthält, einen
Speicher, der die Vorrichtungs-IDs von Vorrichtungen enthält, welche
von der Steuerung gesteuert werden, einen Prozessor zum Durchführen der
Speicherung und Verwalten von Informationen und zum Erzeugen und
Verarbeiten der Kommunikationsrahmen.
-
Vorrichtungen:
-
Einen
HF-Sender und einen HF-Empfänger,
einen Speicher, der die Vorrichtungskennung der Vorrichtung enthält, einen
Speicher, der die Haus-ID enthält,
einen Prozessor zum Durchführen
der Speicherung und Verwaltung von Informationen.
-
Die
zu steuernden Vorrichtungen können
mehrere Funktionen ausführen,
die in Funktionsarten unterteilt werden können:
- – Ausgabe:
ein Ausgangssignal, wie etwa einen Befehl, eine Instruktion, eine
Nachricht oder elektrische Leistung, an ein damit verbundenes elektrisches
Gerät,
z.B. eine Kaffeemaschine, einen Ofen, ein Überwachungssystem, ein Türschloß, Audiogeräte, etc.,
bereitstellen.
- – Eingabe:
ein Eingangssignal von einem Gerät,
wie etwa einem Sensor, oder einer Eingabeeinheit, wie etwa einer
Tastatur oder einer damit verbundenen Zeigervorrichtung, empfangen
und das Eingangssignal speichern, verarbeiten und/oder senden. Die
Steuerungen des Systems können
programmiert werden, so daß sie
auf ein Signal von einer Vorrichtung, welche ein Eingangssignal
empfängt,
ansprechen, z.B. durch Auslösen
eines Tonsignals und Anrufen des Sicherheitspersonals im Fall eines
festgestellten Einbruchs.
- – Wiederholen:
Wiederholen von Signalen von einer Steuerung oder von einer Vorrichtung,
um Vorrichtungen zu erreichen, die außerhalb der Signalreichweite
der sendenden Steuerung oder Vorrichtung sind.
-
Eine
Vorrichtung kann eine mit dem Gerät verbundene getrennte Einheit
sein, oder eine Vorrichtung kann ein integraler Teil des Geräts sein.
Eine Vorrichtung kann selbst eine Funktion ausführen, oder sie kann einem mit
der Vorrichtung verbundenen Gerät
ermöglichen,
es anweisen oder es befähigen,
eine Funktion auszuführen.
-
Die
Benutzerschnittstelle einer Steuerung ermöglicht dem Benutzer, jede Vorrichtung,
die von der Steuerung gesteuert wird, zu steuern. Die von der Steuerung
gesteuerten Vorrichtungen können
in verschiedene Ausgangssignalklassen sortiert werden, so daß zwei oder
mehrere Vorrichtungen gemeinsam gesteuert werden können. Derartige
Ausgangssignalklassen können
durch einen Variablensatz gekennzeichnet werden, wie zum Beispiel:
-
-
Gruppen
sind eine Ausgangssignalklasse, die aus mehreren Vorrichtungen besteht.
Diese Ausgangssignalklasse wird zum Steuern mehrerer Ausgabevorrichtungen
mit einem einzigen Befehl verwendet. Modi sind im wesentlichen „Gruppen
von Gruppen" und/oder „Gruppen
von Vorrichtungen",
wobei jede Gruppe und/oder Vorrichtung spezifische Einstellungen
hat, welche den Betrieb der Vorrichtungen und Gruppen kennzeichnen.
Zum Beispiel kann ein Modus aus Vorrichtungen bestehen, die mit
Lampen im Wohnzimmer verbunden sind, und die Einstellungen könnten ein
Helligkeitsregelungspegel der Leistung sein, die jeder Lampe von jeder
Vorrichtung zugeführt
wird. Durch Auswählen
dieses Modus können
alle Lampen im Wohnzimmer auf einen vorbestimmten Helligkeitspegel
geregelt werden, wobei der gewünschte
Beleuchtungspegel, z.B. zum Fernsehen, erzeugt wird. Die Einstellungen
von Vorrichtungen oder Gruppen hängen
von der durch jede Vorrichtung ausgeführten Funktion ab und werden
für Vorrichtungen
und Gruppen einzeln eingestellt. Eine Vorrichtung kann zu einer
oder mehreren Gruppen gehören,
und jede Gruppe kann zu einer oder mehr Modi gehören.
-
Rahmen
-
Das
Kommunikationsprotokoll der ersten Ausführungsform hat ein allgemeines
Format für
die Rahmen, welche die Anweisungen und Informationen zwischen den
Vorrichtungen des Systems befördern.
-
Das
Rahmenformat gemäß der ersten
Ausführungsform
kann beschrieben werden als:
Tabelle
1 wobei:
- – Die Zahlen 0 bis 15 eine
Bit-Skala darstellen, welche die Reihenfolge und Größen jedes
Teils des Rahmens angibt. Die Reihenfolge, in der die Teile erscheinen,
ist nicht einschränkend,
und es können
andere Reihenfolgen verwendet werden.
- – Haus-ID
(32-Bit): Die Haus-ID des Systems, in dem dieser Rahmen ausgeführt/empfangen
werden sollte.
- – Quellen-ID
(8-Bit): Kennung (zweiter Teil der zweiteiligen Kennung) der sendenden
Steuerung oder Vorrichtung.
- – Version
(3 Bit): Protokoll-/Rahmenformatversion. Dies verleiht die Freiheit,
das Rahmenformat gemäß einer
Aktualisierung des Software-Protokolls oder anderen Infrastrukturverbesserungen
zu verbessern.
- – R
(1 Bit): Richtung des Befehls; 0 wenn ein Befehl ausgegeben wird,
1, wenn ein Befehl bestätigt
wird.
- – Typ
(4 Bit): Der Rahmentyp entscheidet über die Inhalte des Rests des
Rahmens, ob der Rahmen einen Befehl oder z.B. eine Status enthält, und
wie die Bezeichnung der Vorrichtungen ausgeführt wird. Die Bezeichnung hängt davon
ab, welche und wie viele Geräte
adressiert werden sollten. Einige Beispiele für mögliche Rahmentypen sind:
-
-
-
- *) Jeder Maskenbereich ist Schritten von 8 aufeinander folgenden
Vorrichtungen. Bsp. Bereich 0 = 1 – 8, Bereich 1: 9 – 16
-
- – Länge (8 Bit):
Menge an Bytes in dem Rahmen, beginnend von dem ersten Haus-ID-Wort
bis zum letzten Datenbyte ohne Prüfsummenfeld.
- – Befehl
(8 Bit): Der Befehl, der ausgeführt
werden sollte. Siehe Beispiele für
Befehle in Tabelle 3.
- – Befehlswert
(8 Bit): Aktueller Wert des ausgegebenen Befehls. Typischerweise
ein 8-Bit-Wert, kann aber abhängig
von dem Befehl länger
sein.
- – Datenbyte
(0 – n):
Die in dem Rahmen enthaltenen Daten.
- – Prüfsumme (8
Bit): Prüfsumme,
die zwischen der Haus-ID und dem letzten Byte des Rahmens berechnet wird.
Das Prüfsummenfeld
selbst wird nicht berechnet.
-
Im
folgenden werden einige Beispiele für das allgemeinen Rahmenformat überschreitende
Informationen gegeben, die in einem Rahmen enthalten sein können.
-
Die
folgende Tabelle zeigt einige Beispiele für Befehle und Befehlswerte,
die in einem Rahmen ausgegeben werden können:
-
-
-
Mindestens
die Befehlswerte der Befehle 22, 24, 25 und 26 sind länger als
8 Bit. Das Kommunikationsprotokoll bestimmt die Länge von
Befehlswerten für
jeden Befehl.
-
Wenn
Befehle ausgegeben werden, ist es natürlich wichtig, anzugeben, an
welche Vorrichtungen der Befehl adressiert ist. Abhängig von
der Anzahl von Vorrichtungen, die in einem Rahmen adressiert werden
sollen, können
unter Bezug auf Tabelle 2 verschiedene Rahmentypen verwendet werden.
Der folgende Rahmentyp weist den Befehl und die einzelnen Adressen,
d.h. Vorrichtungs-IDs einer Gruppe von Empfängervorrichtungen, auf.
-
-
- – Zielvorrichtungs-ID
(8 Bit): Feld von 8-Bit-Zielvorrichtungs-IDs, die anzeigen, ob die
Empfängervorrichtung
auf den Befehl reagieren sollte oder nicht.
-
Maskierung
-
Wie
aus dem obigen Rahmenformat zu erkennen, macht die Adressierung
von Vorrichtungen eine beträchtliche
Menge der gesamten zu sendenden Datenbits aus. Es ist ein wichtiges
Merkmal des Kommunikationsprotokolls der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, daß es
einen Weg zur Verfügung
stellt, die Adressierungsdatenbits zu verringern. Durch Verwendung
einer Zielvorrichtungs-ID-Maske in dem Rahmenformat können die
Adressierungsdaten drastisch verringert werden. Das Maskieren von
Vorrichtungs-IDs ist eine Operation, die anzeigt, ob bestimmte der
Empfängervorrichtungen
auf den Befehl reagieren sollten oder nicht. Ein Register mit Einträgen, von
denen jeder Eintrag der Numerierung von Vorrichtungs-Ids entspricht,
enthält
ein Bitmuster, das als Maske bezeichnet wird, wobei jedes Bit, wenn
eine entsprechende Vorrichtungs-ID selektiert werden soll, auf '1' und andernfalls auf '0' gesetzt ist. Durch Senden eines Rahmens,
bei dem der Rahmentyp den Maskierungsbereich definiert, vgl.
-
Tabelle
2, zusammen mit der „Zielvorrichtungs-ID-Maske" (wobei jedes Bit
anzeigt, ob die Empfängervorrichtung
auf den Befehl reagieren sollte oder nicht), nimmt die Adressierung
jeder weiteren Vorrichtung nur 1 Bit in Anspruch.
-
Drei
Beispiele für
das Maskieren von Vorichtungs-IDs werden im folgenden gegeben. Die
Beispiele verwenden Maskengrößen, Typen,
Indexierung und Layout gemäß dem Rahmenformat
der ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Maskierung kann unter
Verwendung anderer Layouts und Formate durchgeführt werden, und die erste Ausführungsform
beschränkt
nicht die Idee, daß in der
Bezeichnung von Vorrichtungen Maskierungen verwendet werden, um
Gruppen von Vorrichtungen innerhalb eines beliebigen Kommunikationsnetzwerks
zu adressieren.
-
Zuerst
können
mit einer 8-Bit-Zielvorrichtungs-ID-Maske bis zu acht Vorrichtungen mit
Vorrichtungs-IDs von 1–8
in einem einzigen Byte adressiert werden, was die Datenmenge drastisch
verringert. Wenn mit dem unmaskierten Rahmenformat acht Vorrichtungen
adressiert werden sollten (Befehl für eine Gruppe von Vorrichtungen),
würde die
Datenmenge um 8 Byte (8 Vorrichtungs-IDs und das „Anzahl
von Vorrichtungen"-Feld
statt die „Zielvorrichtungs-ID-Maske") erhöht.
-
-
- – Zielvorrichtungs-ID-Maske
(8 Bit): 1-Byte-Zielvorrichtungs-ID-Maske, wobei jedes Bit anzeigt,
ob die Empfän gervorrichtung
auf den Befehl reagieren sollte oder nicht. Das niederwertigste
Bit (LSB) stellt die Vorrichtung 1 dar.
-
Wenn
wir Vorrichtungen im Bereich von 9–16 adressieren wollten, wäre die einzige Änderung
in dem Rahmenformat ein anderer Wert n dem Rahmentypfeld des allgemeinen
Rahmenformats, nämlich
0100 von Tabelle 2, das LSB in der Maske wäre nun die Vorrichtungs-ID
9.
-
Wenn
die Vorrichtungen, die adressiert werden sollen, alle Vorrichtungs-IDs
im Intervall 1 bis 16 haben, sollte das Rahmenformat vom Rahmentyp „maskierte
Vorrichtungs-ID 1–16" sein. Damit können, wie
in Tabelle 6 gezeigt, einige oder alle der ersten 16 Vorrichtungs-IDs
in zwei Bytes adressiert werden.
-
-
- – Zielvorrichtungs-ID-Maske
(16 Bit): 2 Byte Zielvorrichtungs-ID-Maske, wobei jedes Bit anzeigt,
ob die Empfängervorrichtung
auf den Befehl reagieren sollte oder nicht. Das niederwertigste
Bit (LSB) stellt die Vorrichtung 1 dar.
-
Viele
Systeme in kleinen Haushalten werden das meiste ihrer Kapazität durch
die 8- und 16-Bit-Masken, welche 16 Vorrichtungen abdecken, abgedeckt
haben. In großen
Systemen haben die zu adressierenden Vorrichtungen jedoch Vorrichtungs-IDs über 16,
und abhängig
von der Anzahl der Vorrichtungen, kann vorteilhaft ein flexibleres
Maskierungsverfahren angewendet werden. Während das Rahmentypenfeld ty pischerweise
die der Maske entsprechenden Vorrichtungen definiert, kann der Rahmentyp
auch einen Maskenzeigerbereich berücksichtigen, der definiert,
welche 8 (oder Anzahl von) Vorrichtungen durch die folgende Zielvorrichtungs-ID-Maske
abgedeckt werden.
-
Jeder
Maskenbereich (mit Ausnahme des Rahmentyps 5) deckt 8 aufeinander
folgende Vorrichtungs-IDs in Schritten von 8 ab. In dem Rahmenformat
des Rahmentyps 6 zeigt ein Maskenzeiger (ein 8-Bit-Wert) an, welcher
Maskenbereich die folgende Zielvorrichtungs-ID-Maske abdeckt. Die
Maskenbereiche werden fortlaufend nummeriert, folglich zeigt der
Maskenzeiger '0' eine Zielvorrichtungs-ID-Maske
an, die von der Vorrichtungs-ID 1 bis 8 reicht. Der Maskenzeiger '1' zeigt eine Zielvorrichtungs-ID-Maske
an, die von 9 bis 16 reicht. Unter Verwendung dieses Verfahrens
können
Vorrichtungs-ID-Bereiche
bis zur Vorrichtungs-ID 2040 (255·8) adressiert werden.
-
-
- – Maskenzeiger
(8 Bit): Der Maskenzeiger zeigt an, auf welche Vorrichtungs-ID-Bereiche
sich die Zielvorrichtungs-ID-Maske bezieht.
- – Zielvorrichtungs-ID-Maske
(8 Bit): 1-Byte-Zielvorrichtungs-ID-Maske, wobei jedes Bit anzeigt,
ob die Empfängervorrichtung
auf den Befehl reagieren sollte oder nicht. Das niederwertigste
Bit (LSB) stellt die Vorrichtungs-ID = Maskenzeiger·8 + 1
dar.
-
Ein
Maskierungsverfahren ähnlich
dem weiter oben beschriebenen kann auf die Befehle angewendet werden,
die an verschiedene Vorrichtungen ausgegeben werden. Dabei können einige
Befehle aus einem Satz vorbestimmter Befehle ausgegeben werden,
ohne die Befehle an sich in dem Rahmen zur Verfügung zu stellen.
-
Durch
Bereitstellen von Tabellen mit vorbestimmten Befehlen, wie etwa
Tabelle 3, in dem Protokoll sowohl auf den Steuerungen als auch
auf den Vorrichtungen ist die Maske ein Register aus Einträgen, wobei
jeder Eintrag der Numerierung der Befehle entspricht, wobei ein
Bitmuster gebildet wird, bei dem jedes Bit, wenn ein entsprechender
Befehl ausgewählt
werden soll, auf '1' und andernfalls
auf '0' gesetzt ist. Die
Befehlswerte von Tabelle 3 können
einer ähnlichen
Maskierung unterzogen werden.
-
Um
die Rahmengröße weiter
zu verringern, können
Daten, wie etwa Felder mit gemessenen Eingabewerten, Bilder oder
Textfolgen, wie etwa Programmfolgen, einer Datenkomprimierung unterzogen
werden. Das Protokoll kann typische Software-Komprimierungsarchivformate
für digitale
Daten, wie etwa Zip, gzip, CAB, ARJ, ARC und LZH, anwenden.
-
Bestätigung
-
Die
Datenübertragung
in einer typischen häuslichen
Umgebung unter Verwendung einer HF-Trägerfrequenz erzeugt die Möglichkeit
des Scheiterns der Übertragung
und des Einbringens von Zufallsfehlern. Die Quellen für das Einführen von
Fehlern umfassen HF-Rauschen von anderen HF-Transceivern und elektrischen Vorrichtungen
im allgemeinen. Das System der vorliegenden Erfindung verwendet
Zwei-Richtungs-HF-Komponenten, was es ermöglicht, von Vorrichtungen Bestätigungen
zurück
zu erhalten, nachdem ein gesendeter Befehl empfangen und ausgeführt wurde.
Dieses Verfahren ist in dem Flußdiagramm
von 3 skizziert. Nachdem die Vorrichtung den Rahmen
erzeugt und gesendet hat, wartet sie auf eine Bestätigung von
der/den Vorrichtung(en), die den Rahmen empfängt/empfangen. Wenn die Sendervorrichtung
innerhalb einer spezifizierten Zeit keine Bestätigung empfängt, versucht sie die Datenübertragung
erneut, bis die Daten erfolgreich übertragen wurden oder ein Maximum
an erneuten Versuchen erreicht wurde.
-
Wenn
ein Rahmen empfangen wurde, wird der empfangende Teil durch das
Kommunikationsprotokoll aufgefordert, den Empfang zu bestätigen. Die
Zielvorrichtung, die den Befehl empfangen hat, schickt den Rahmen
zurück,
wobei das D-Bit
und die Vorrichtungs-ID der empfangenden Teile als einzige Vorrichtungs-ID
in dem Rahmen gesetzt sind. Das Befehlswertfeld wird verwendet,
um den Befehlsrückgabewert
(Erfolg, Scheitern, etc.) weiterzugeben. Wenn das D-Bit gesetzt
ist, lesen alle Vorrichtungen den Rahmen, so daß die Quellen-ID als Zielvorriehtungs-ID
betrachtet wird.
-
-
Die
Steuerung sammelt die Bestätigungsantworten
und zeigt eine „Befehl
erfolgreich ausgeführt"-Meldung an, wenn
alle Vorrichtungen den ausgegebenen Befehl empfangen und ausgeführt haben.
Wenn die Steuerung nach einer maximalen Anzahl erneuter Versuche
von einer oder mehreren Vorrichtungen keine Bestätigungsantworten erhalten hat,
oder wenn sie andere Rückgabebefehle
als „Erfolg" empfängt, kann
sie eine Fehler- oder Warnmeldung anzeigen. Die Einzelheiten einer
derartigen Fehlermeldung hängen
von der Kapazität
des Systems ab.
-
Abhängig von
der Kapazität
der Steuerung kann das System eine Topologiekarte des Systemnetzwerks
aufbauen.
-
Diese
Topologiekarte weist einen Plan des Gebäudes oder Standorts auf, wo
das System installiert ist, wobei die Position der einzelnen Vorrichtungen
auf dem Plan markiert ist. Dadurch wird es möglich, einzelne Vorrichtungen
betreffende Informationen anzugeben, wie etwa, welche Vorrichtungen
einen ausgegebenen Befehl nicht bestätigen, oder welche Eingabevorrichtung
was wo festgestellt hat. Wenn die Steuerung keine große Kapazität hat, kann
jede Vorrichtung immer noch benannt werden (z.B. „Flurkuppellampe"), damit der Benutzer
eine Vorrichtung mit einer Fehlfunktion ausfindig machen kann.
-
Wiederholen
-
Aufgrund
der begrenzten Reichweite von HF-Signalen werden in dem System Signal-Repeater
eingesetzt, um die physikalische Abdeckung des Systems zu vergrößern. Repeater
sind nach bisherigem Stand der Technik bekannt, aber das System
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
mehrere neue Merkmale, die im folgenden beschrieben werden.
-
In
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind alle Vorrichtungen, welche Funktion sie
auch immer ausführen,
darauf angepaßt,
als ein Repeater zu arbeiten, wenn sie von einer Steuerung dazu angewiesen
werden.
-
Wenn
Vorrichtungen adressiert werden, ist es wichtig, zu berücksichtigen,
daß es
sein kann, daß der Rahmen
ein oder mehrmals wiederholt werden muß. Der folgende Rahmentyp weist
den Befehl, die Zielkennung der adressierten Vorrichtung und die
Repeaterkennungen auf, welche die Vorrichtungskennungen der Vorrichtungen
sind, die verwendet werden, um das Signal zu wiederholen, damit
es die Zielvorrichtung erreicht.
-
-
-
- – Anzahl
von Repeatern (8 Bit): Die Menge an Repeater-IDs in dem Rahmen.
- – Sprünge (8 Bit):
1-Byte-Feld, das anzeigt, wie viele Repeater der Rahmen durchlaufen
hat. Dies könnte von
den Repeatern als ein Zeiger auf die Repeaterkennung verwendet werden
und um zu erkennen, ob sie diesen Rahmen weiterleiten müssen oder
nicht.
- – Repeater-ID
(8 Bit): 1-Byte-Repeater-ID, die anzeigt, welchen Weg der Rahmen
durchlaufen sollte. Das Sprüngefeld
kann als ein Zeiger auf die Repeater-ID-Liste verwendet werden.
-
Die
Repeater-spezifischen Felder (Anzahl von Repeatern, Sprüngen oder
Repeater-IDs) können
auf alle weiter oben erwähnten
Rahmentypen, die in Tabelle 2 spezifiziert sind, angewendet werden
und werden auch in der Bestätigung
von empfangenen Rahmen verwendet.
-
Das
in Bezug auf die Tabellen 5 bis 7 beschriebene Maskierungsverfahren
kann auch angewendet werden, wenn in einem Rahmen eine große Anzahl
von Repeaterkennungen enthalten ist.
-
Bestimmen von Repeatern
-
Um
in der Lage zu sein, Signale unter Verwendung von Repeatern zu übertragen,
wird ein automatisiertes Verfahren durchgeführt, um Vorrichtungen als Repeater
zu bestimmen. Es ist wichtig, daß die Menge an Repeatern in
einem gegebenen System auf einem Minimum gehalten wird, damit die
Antwortzeit so gering wie möglich
ist. Es ist wünschenswert,
das automatisierte Repeater-Ortungsverfahren nicht zu häufig durchzuführen, da
es Zeit benötigt
und Energie und dadurch Batterielebensdauer verbraucht.
-
4 bis 12 stellen
die Schritte des automatisierten Repeater-Erkennungsverfahrens dar,
die verwendet werden, um gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
Vorrichtungen als Repeater zu bestimmen. 4 zeigt
eine Topologiekarte für
das ganze System. Vorrichtungen innerhalb der gegenseitigen Signalreichweite
sind mit Linien verbunden. Die Ellipse zeigt die Reichweite der
Steuerung.
-
In 5 fragt
die Steuerung alle Vorrichtungen innerhalb der Reichweite der Steuerung,
die Vorrichtungen 20, 21, 22, 23 und 24, wie viele andere Vorrichtungen
innerhalb ihrer Reichweite sind. Die Vorrichtungen 20, 21, 22 und
24 können
drei andere Vorrichtungen erreichen, und die Vorrichtung 23 kann
vier erreichen.
-
6 zeigt,
daß die
Vorrichtung, welche die meisten neuen Vorrichtungen erreichen könnte, hier
Vorrichtung 23, nun als Repeater bestimmt wird. Nun wird jede einzelne
Vorrichtung innerhalb der Reichweite der Steuerung gefragt, wie
viele Vorrichtungen keine neuen Vorrichtungen erreichen können. Die
Vorrichtungen 20, 21 und 22 in der linken oberen Ecke können keine,
aber die Vorrichtung 24 kann zwei neue erreichen.
-
7 zeigt,
daß zwei
Vorrichtungen, nämlich
23 und 24 als Repeater bestimmt wurden, während drei Vorrichtungen, nämlich 20,
21 und 22 als Repeater für
ungeeignet erklärt
wurden. Der neu bestimmte Repeater 24 kann zwei neue Vorrichtungen
25 und 26 erreichen. Die Vorrichtung 25 kann drei neue Vorrichtungen
erreichen, während
die Vorrichtung 26 eine neue Vorrichtung erreichen kann.
-
8 zeigt,
daß die
Vorrichtung 25, die drei neue Vorrichtungen erreichen könnte, nun
als Repeater bestimmt wurde. Zwei dieser drei Vorrichtungen, nämlich 27
und 30, können
drei neue Vorrichtungen erreichen, und eine, nämlich 32, kann eine neue Vorrichtung
erreichen.
-
9 zeigt,
daß von
den zwei Vorrichtungen 27 und 30, welche die gleichen 3 neuen Vorrichtungen erreichen
könnten,
eine (27) willkürlich
als Repeater bestimmt wird. Es ist zu erkennen, daß die vier
Vorrichtungen, 28, 29, 30 und 31 keine neuen Vorrichtungen erreichen
können,
während
die zwei Vorrichtungen 26 und 32 jeweils eine neue Vorrichtung erreichen
können.
-
10 zeigt,
daß die
Vorrichtung 26 willkürlich
als Repeater bestimmt wird. Es gibt nun zwei mögliche Repeater, einen (Vorrichtung
32), der keine neuen Vorrichtungen erreichen kann, und einen (Vorrichtung
33), der zwei neue Vorrichtungen erreichen kann.
-
11 zeigt,
daß die
Vorrichtung 33, welche die letzten zwei Vorrichtungen 34 und 35
erreichen kann, als Repeater bestimmt ist.
-
Das
schließlich
mit den notwendigen 6 Repeatern konfigurierte System ist in 12 vorgestellt.
Wir haben erreicht, daß es
möglich
ist, jeden Schalter von jedem Repeater aus zu erreichen. Es ist
wichtig, zu verstehen, daß,
obwohl eine Vorrichtung bestimmt wurde, sie immer noch als eine
normale Eingabe/Ausgabevorrichtung arbeitet, wenn sie ein Signal
empfängt,
das ihre Kennung als Zielkennung hat.
-
Nachdem
für die
aktuelle Position der Steuerung Repeater in dem System bestimmt
wurden, können alle
Vorrichtungen adressiert werden, wobei das in 13 bis 18 skizzierte
Verfahren verwendet werden kann. Die Topologie des Systems ist in 13 gezeigt,
wo Kreise Vorrichtungen anzeigen, die als Repeater Nummer Rn arbeiten,
und die Dreiecke Vorrichtungen mit den angezeigten Nummern sind.
Nachdem dieses Verfahren durchgeführt wurde, weiß die Steuerung,
welche Repeater sie verwenden soll, um jede Vorrichtung in dem System
zu erreichen.
-
14 zeigt,
daß die
Steuerung zuerst herausfindet, welche der Vorrichtungen und Repeater
sie direkt adressieren kann, indem sie ein Vielfachadressen-Telegramm
sendet, das eine Liste aller Vorrichtungen und Repeater in dem System
enthält.
Zeitscheiben werden zugewiesen, so daß alle Vorrichtungen Zeit haben, den
Befehl der Steuerung zu bestätigen.
Welche Zeitscheibe in jeder einzelnen Vorrichtung gelten kann, hängt von
der Position der Vorrichtung auf der Liste ab.
-
15 zeigt,
daß die
Steuerung Bestätigungsantworten
erhalten hat und dadurch weiß,
daß sie
mit den Vorrichtungen 1–7
und dem Repeater 1 (R1) kommunizieren kann. Sie fordert dann R1
auf, ein Vielfachadressen-Telegramm weiterzuleiten, welches eine
Liste der fehlenden Vorrichtungen (8–10) und ihren Befehl enthält. Sie
sendet auch eine Liste aller nicht verwendeten Repeater (R2–R4). Sie
erreicht die Vorrichtungen (8) und die Repeater (R2, R3).
-
16 zeigt,
daß die
Steuerung nun weiß,
daß sie
mit dem Repeater (R2) über
den Repeater (R1) kommunizieren kann. Sie fordert dann R2 auf, ein
Vielfachadressen-Telegramm zu senden, welches eine Liste der fehlenden
Vorrichtungen (9–10)
und ihren Befehl enthält.
Sie sendet auch eine Liste aller nicht verwendeten Repeater (R2–R4). Sie
findet die Vorrichtungen (9) und Repeater (R4).
-
17 zeigt,
daß der
Repeater (R1) R3 auffordert, ein Vielfachadressen-Telegramm weiterzuleiten, welches
die fehlende Vorriichtung (10) und ihren Befehl enthält. R3 antwortet über R1,
daß er
die Vorrichtung 10 nicht erkennen kann.
-
18 zeigt,
daß die
Steuerung weiß,
daß sie
mit dem Repeater (R4) über
den Repeater (R1 und R2) kommunizieren kann. Sie fordert dann R4
auf, ein Vielfachadressen-Telegramm
weiterzuleiten, das die fehlende Vorrichtung (10) und ihren Befehl
enthält.
R4 antwortet über
R2 und R1, daß er
die Vorrichtung 10 erreichen kann.
-
Nun
weiß die
Steuerung, welche Repeater sie verwenden muß, um jede Vorrichtung in dem
System zu erreichen, und kann einen Rahmen vom Rahmentyp 7, wie
in Tabelle 9 gezeigt, erzeugen, welcher die korrekten Repeaterkennungen
für die
Repeater aufweist, um eine gegebene Zielvorrichtung zu erreichen.
-
Leitwegtabelle
-
Als
eine Alternative zu dem obigen Ansatz, der verwendet wird, um Vorrichtungen
als Repeater zu bestimmen und zu adressieren, kann das automatisierte
Repeater-Erkennungsverfahren, das in Bezug auf 4 bis 12 beschrieben
ist, verwendet werden, um eine Leitwegtabelle oder eine Topologietabelle
aufzubauen, aus der ein Repeater-Leitweg extrahiert werden kann,
um eine gegebene Vorrichtung zu erreichen. In der Tabelle bezeichnet
eine „1", daß die Vorrichtung
der Spalte verwendet werden kann, um ein an die Vorrichtung der
Reihe adressiertes Signal zu wiederholen. Eine „0" bezeichnet, daß die entsprechenden Vorrichtungen sich
gegenseitig nicht direkt erreichen können. In der Topologie des
in 4 bis 12 gezeigten
Systems ist die Leitwegtabelle:
-
-
In
diesem alternativen Ansatz wird das folgende Verfahren verwendet,
um zu bestimmen, welche Vorrichtungen in einem Rahmen des Rahmentyps
7, wie in Tabele 9 gezeigt, als Repeater bestimmt werden sollen.
- 1. Signal direkt an die Zielvorrichtung senden
und auf Bestätigung
warten.
- 2. Wenn keine Bestätigung
empfangen wird, die erste Vorrichtung mit einer "1" in
der Reihe der Zielvorrichtung in der Leitwegtabelle finden, die
Kennung dieser Vorrichtung als eine Repeaterkennung in das Signal aufnehmen
und Signal wieder senden.
- 3. Wenn keine Bestätigung
empfangen wird, Schritt 2 für
die nächsten
Vorrichtungen mit einer "1" in der Reihe der
Zielvorrichtung in der Leitwegtabelle wiederholen.
- 4. Wenn keine Bestätigung
empfangen wird, die erste Vorrichtung mit einer "1" in
der Reihe der Repeatervorrichtung von Schritt 2 in der Leitwegtabelle
finden, die Kennung dieser Vorrichtung und der Repeatervorrichtung
von Schritt 2 als Repeaterkennungen in das Signal aufnehmen und
Signal wieder senden.
- 5. Wenn keine Bestätigung
empfangen wird, Schritt 5 für
die nächsten
Vorrichtungen mit einer "1" in der Reihe der
Repeatervorrichtung von Schritt 2 in der Leitwegtabelle wiederholen.
- 6. Wenn keine Bestätigung
empfangen wird, Schritt 5 für
die erste Repeatervorrichtung von Schritt 3 wiederholen.
- 7. etc.
-
Die
Benutzerschnittstelle verwaltet den Aufbau des Systems durch den
Benutzer und ermöglicht
es dem Benutzer folglich, Funktionen, wie etwa den Lernvorgang für neue Vorrichtungen,
den Aufbau von Gruppen und Modi, das Aktualisieren von zwischen
den Steuerungen gemeinsam genutzten Informationen, etc. durchzuführen, wobei
davon einige im folgenden beschrieben werden. Diese Funktionen werden
durch Programme oder Routinen durchgeführt, die in dem Prozessor der
Steuerung gespeichert sind.
-
Steuerungsreplikation/Aktualisierung
-
Da
eine Vorrichtung auf alle Steuerungen in einem Haushalt ansprechen
sollte, werden alle Steuerungen mit der Haus-ID (d.h, der eindeutigen
Kennung der ersten Steuerung, die verwendet wird, um eine Vorrichtung
zu programmieren) programmiert. Auch können einige Funktionen, Gruppen,
Modi oder andere Tabellen in dem System „universell" in dem Sinn sein,
daß bevorzugt
wird, die gleichen Tabellen auf allen Steuerungen in dem System
zu haben, selbst wenn sie ursprünglich
auf einer bestimmten Steuerung erlernt wurden. Dies ist in dem System
der vorliegenden Erfindung möglich,
da Steuerungen, ob neu oder bereits in Verwendung, voneinander lernen
können,
um Informationen, etwa durch Kopieren von einer Steuerung auf eine andere
oder durch Aktualisieren von Änderungen
in den gemeinsam genutzten Informationen einer Steuerung, gemeinsam
zu nutzen.
-
Dies
wird bewerkstelligt, indem die erste Steuerung in den „Lehrmodus" und die zweite Steuerung
in den „Lernmodus" gebracht wird und
die Übertragung
von der sendenden ersten Steuerung begonnen wird. Es ist möglich, den
Speicher der lernenden Steuerung zu einer vollständigen Kopie/Replikation des
entsprechenden Speichers der lehrenden Steuerung zu machen. Auch
kann die lernende Steuerung mit Daten von der ersten Steuerung,
typischerweise lediglich der Haus-ID, der Vorrichtungstabelle und
der Leitwegtabelle, aktualisiert werden, damit die Steuerung die
Vorrichtungen lernt, die neu in das System eingeführt wurden.
-
Die Übertragung
von Daten wird in einer Folge von Signalen mit dem Rahmentyp 1 (siehe
Tabelle 2) durchgeführt,
weil sie nur eine einzige Vorrichtung, die lernende Steuerung, adressiert.
Der Befehlstyp (siehe Tabelle 3) des ersten Signals bestimmt die
Art des Lernvorgangs, vollständige
Kopie (Befehl 21) oder Aktualisierung (Befehl 20), die stattfinden
soll. In den folgenden Signalen werden unter Verwendung der Befehlstypen 22–26 von
Tabelle 3 die Haus-ID,
die Vorrichtungs-ID-Tabelle, die Gruppentabelle, etc. übertragen.
Ein typischer Rahmen für
die Übertragung
der Vorrichtungs-ID-Tabelle, die drei Vorrichtungen aufweist, ist:
-
-
Es
ist im Fall der Übertragung
größerer Tabellen,
wie etwa der Leitwegtabelle, möglich,
die Befehlswerte zu maskieren.
-
Lernvorgang für neue Vorrichtungen
-
Das
System ist sehr flexibel, und zusätzliche Vorrichtungen können mit
der Zeit einfach hinzugefügt werden.
Wenn dem System eine neue Vorrichtung hinzugefügt wird, muß es wissen, welche Haus-ID
und individuelle Vorrichtungs-ID verwendet werden soll. Dieses Verfahren
erfordert nur drei Aktionen durch den Benutzer, wobei nur die zu
installierende Vorrichtung und eine beliebige Steuerung verwendet
werden. Um alles andere kümmert
sich das System, und es betrifft oder beeinflußt keine andere Steuerung oder
Vorrichtung in dem System. In der ersten bevorzugten Ausführungsform
erfährt
das System die Anwesenheit der neuen Vorrichtung und weist eine
Vorrichtungs-ID in einem automatisierten Verfahren zu, welches den
Verfahrenschritten folgt:
- 1. Der Benutzer stellt
die Steuerung in einen Lernprogrammierungszustand ein, in dem sie
auf alle Signale, nicht nur auf die mit der richtigen Haus-ID, hört.
- 2. Der Benutzer drückt
und hält
einen Knopf auf der Vorrichtung.
- 3. Die Vorrichtung sendet eine Frage nach der Haus-ID und Vorrichtungs-ID
an die, wie in 1 erwähnt,
mithörende
Steuerung.
- 4. Die Vorrichtung wartet auf einen Rahmen mit der Haus-ID und
der Vorrichtungs-ID von der Steuerung.
- 5. Die Steuerung schlägt
die nächste
verfügbare
Vorrichtungs-ID nach und sendet die Haus-ID und die zugewiesene
Vorrichtungs-ID an die Vorrichtung.
- 6. Die Vorrichtung speichert die empfangene Haus-ID und Vorrichtungs-ID
in einem nichtflüchtigen
Speicher.
- 7. Die neue Vorrichtung wird in der Vorrichtungstabelle hinzugefügt und kann
der Gruppentabelle hinzugefügt
werden und kann benannt werden.
-
Das
Signal zum Zuweisen der Vorrichtungs- (oder Steuerungs-) ID an eine
neue Vorrichtung (oder Steuerung) hat den Rahmentyp 1 (siehe Tabelle
2), weil es nur eine einzige Vorrichtung adressiert. Die verwendeten
Befehle sind der Befehl 27 (Zuweisen der Vorrichtungs-ID) und der
Befehl 28 (Zuweisen der Steuerungs-ID), ein typischer Rahmen, der
die Vorrichtungs-ID zuweist, ist:
-
-
In
der Alternative, in der die Vorrichtung ab Fabrik mit einer eindeutigen
Vorrichtungs-ID programmiert ist, ist das Verfahren etwas einfacher:
- 1. Der Benutzer stellt die Steuerung in den
Vorrichtungsprogrammierungszustand ein und wird aufgefordert, anzugeben,
in welcher Gruppe die neue Vorrichtung plaziert werden soll.
- 2. Der Benutzer drückt
und hält
einen Knopf auf der Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ihre Vorrichtungs-ID an
die, wie in 1 erwähnt,
mithörende
Steuerung sendet.
- 3. Die Vorrichtung wartet auf einen Rahmen mit der Haus-ID von
der Steuerung.
- 4. Die Steuerung sendet die Haus-ID an die Vorrichtung.
- 5. Die Vorrichtung speichert die empfangene Haus-ID in einem
nichtflüchtigen
Speicher.
- 6. Die Gruppentabelle in dem nichtflüchtigen Speicher auf der Steuerung
wird mit der neuen Vorrichtungs-ID aktualisiert.
-
Die
Einfachheit dieses Verfahrens liegt an den eindeutigen Adressen
aller Vorrichtungen in dem System. Da alle Vorrichtungen einzeln
adressiert werden können
und aufgrund der Funktionalität
des Protokolls kann jede Vorrichtung einzeln aufgebaut und aufgenommen/herausgenommen
werden.
-
Wenn
die Vorrichtung bereits in der Vorrichtungstabelle der Steuerung
ist, aber zu einer neuen oder vorhandenen Gruppe hinzugefügt werden
soll, weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
- 1. Der Benutzer stellt die Steuerung in den Gruppenprogrammierungszustand
ein, und der Benutzer wird aufgefordert, anzugeben, in welcher Gruppe
die neue Vorrichtung plaziert werden soll.
- 2. Der Benutzer drückt
und hält
einen Knopf auf der Vorrichtung.
- 3. Die Vorrichtung sendet ihre Vorrichtungs-ID an die mithörende Steuerung.
- 4. Die Steuerung speichert die empfangene Vorrichtungs-ID in
die ausgewählte
Gruppentabelle.
-
Wenn
die Steuerung eine große
Kapazität
hat und fähig
ist, Topologiekarten aufzubauen und zu verwalten, kann das Verfahren
anders durchgeführt
werden, z.B. indem die Vorrichtung einfach physikalisch installiert
wird und danach eine neue Vorrichtung auf der entsprechenden Position
in der Topologiekarte auf der Steuerung positioniert wird. Das Sys tem
kann nun selbst herausfinden, welche (vorhandenen oder neuen) Repeater
verwendet werden sollten, um mit der neuen Vorrichtung zu kommunizieren,
und kann die Vorrichtung selbst darauf vorbereiten, die Haus- und
die Vorrichtungs-ID zu empfangen.
-
Die
weiter oben skizzierten Lernvorgänge
können
anders organisiert werden, es ist jedoch für die Gesamtfunktionalität des Systems
wichtig, daß die
Vorrichtung und die Steuerung selbst gegenseitig ihre IDs (zuweisen
und) lernen. Vorrichtungen können
zu mehreren Gruppen gehören,
und eine einzelne Vorrichtung wird in eine Gruppe eingeführt, indem
ihre Vorrichtungs-ID in die relevante Gruppentabelle in dem Steuerungsspeicher
hinzugefügt
wird, und ist folglich zu jeder Zeit ohne Einfluß auf irgendwelche anderen
Vorrichtungen.
-
Datenstruktur in der Steuerung
-
Um
die Signale so kurz und so wenig zu halten, ist das System gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
optimiert, um so einfach wie möglich
zu arbeiten, ohne Qualität
im Sinne von Zuverlässigkeit, Reichweite/Abdeckung,
Vielseitigkeit und Flexibilität
einzubüßen. Im
folgenden wird die Datenstruktur der Steuerung, welche die gemeinsame
Nutzung von Informationen und Ausführung von Funktionen in der
geeignetsten Art und Weise ermöglicht,
beschrieben,
-
Vorrichtungstabelle
-
Die
Tabelle enthält
Informationen über
alle Vorrichtungen, die aktuell in dem ganzen System installiert sind.
Diese Tabelle wird auch verwendet, um Vorrichtungskennungen an neue
Vorrichtungen in dem System zuzuweisen. Diese Tabelle kann auch
Informationen über
die wesentlichen Eigenschaften oder feste Einstellungen der verschiedenen
Vorrichtungen enthalten. Die Tabelle kann auch die Kindersicherheitsfunktion
betreffende Informationen, wie etwa den Kode, enthalten.
-
Gruppentabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen darüber,
welche Vorrichtungen aus der Vorrichtungstabelle in welcher Gruppe
zusammengruppiert sind. Diese Tabelle enthält auch Informationen über die
aktuelle Einstellung der bestimmten Gruppe.
-
Modustabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen darüber,
welche Gruppen und Vorrichtungen Mitglieder des bestimmten Modus
sind, und sie enthält
auch die spezifischen Einstellungen jeder Vorrichtung in dem Modus.
-
Gruppen- und Modusnamentabelle
-
Diese
beiden Tabellen enthalten die benutzerdefinierten alphanumerischen
Namen für
die verschiedenen Gruppen und Modi.
-
Steuerungstabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen über
alle Steuerungen, die gegenwärtig
in dem System sind und wahlweise auch das Datum und die Zeit des
letzten Lernvorgangs von einer anderen Steuerung. Diese Tabelle könnte auch
Informationen über
die wesentlichen Eigenschaften der verschiedenen Steuerungen enthalten.
-
Repeatertabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen über
(die Kennungen aller) alle Vorrichtungen, die als Repeater arbeiten,
und Informationen darüber,
welche Vorrichtungen von jedem Repeater erreicht werden können.
-
Topologiekartentabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen über
alle bekannten Vorrichtungen in dem System und ihre Position in
dem System. Diese Tabelle enthält
auch Informationen über
die einzelnen Vorrichtungen, wie etwa alphanumerische Namen, wesentliche
Eigenschaften und ihre aktuellen Einstellungen.
-
In
dem früher
beschriebenen alternativen Ansatz kann eine Leitwegtabelle, wie
etwa Tabelle 10, die Repeatertabelle und die Topologiekarte ersetzten.
-
Auslösemaßnahmentabelle
-
Diese
Tabelle enthält
Informationen darüber,
welche Maßnahmen
zu treffen sind, wenn auf einer oder mehreren der Eingabevorrichtungen
ein Auslösepegel
erreicht wurde.
-
Ereignistabelle
-
Diese
Tabelle ist ähnlich
der Auslösemaßnahmentabelle.
Sie enthält
bestimmte Ereignisse in der Form von kleinen Programmen, die ausgeführt werden,
wenn vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind. Beispiele sind das
Einschalten der Kaffeemaschine oder der Autoheizung, wenn eine bestimmte
Zeit von der Zeitschaltuhr abgelesen wurde.
-
Programmtabelle
-
Diese
Tabelle enthält
große
Programme, Makros oder Routinen, die auf Befehl ausgeführt werden.
-
Das
System gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
kann an einer breiten Vielfalt an Stellen verwendet werden, um eine
breite Vielfalt an Funktionen zu steuern. Das System kann in Privathäusern, Hotels,
Konferenzzentren, Büros
in Betrieben, Lagerhäusern,
verschiedenen Institutionen, wie etwa Kindergärten, Schulen, Altenheimen,
Behindertenheimen, etc., installiert werden. Im folgenden werden
Beispiele für
in das System der ersten bevorzugten Ausführungsform eingebaute Funktionen
beschrieben.
-
Kinderschutzfunktion
-
Eine
der Funktionen ist die Kinderschutzfunktion. Diese ermöglicht dem
Benutzer, die Verwendung einer oder mehrerer Vorrichtungen durch
Verwendung eines Kodes oder einer Aktion zu beschränken. Die
Beschränkung
kann mehrere Auswirkungen haben, d.h.:
- – Die Vorrichtung
oder das damit verbundene Gerät
sind ausgeschaltet und können
nicht eingeschaltet werden, bis ein gültiger Kode eingegeben wurde
oder eine vorbestimmte Aktion durchgeführt wurde. In der ersten bevorzugten
Ausführungsform
hebt das dreimalige Drücken
eines Bedienelements auf der jeweiligen Vorrichtung den Schutz auf.
Wird z.B. verwendet, um Kinder vor Haushaltsgeräten, wie etwa Öfen, Toastern oder
Kochplatten, zu schützen.
- – Die
Vorrichtung oder das damit verbundene Gerät können nur auf einem bestimmten
Pegel, für
eine spezifizierte Zeitdauer oder innerhalb einer bestimmten Zeitdauer
arbeiten, es sei denn, ein gültiger
Kode wurde angegeben. Wird z.B, verwendet, um den Ausgangssignalpegel
einer Audioanlage zu beschränken,
die Menge des Fernsehschauens der Kinder zu beschränken, wenn
die Eltern nicht da sind, oder die Betriebsdauern des Solariums
auf die zu beschränken,
die vom Kunden tatsächlich
bezahlt wurden.
- – Der
Zustand oder Betriebspegel der Vorrichtung oder des damit verbundenen
Geräts
können
nicht verändert
werden, bis ein gültiger
Kode angegeben wurde. Wird z.B. verwendet, um die Heißwassertemperatur
auf einer konstanten Temperatur fest einzustellen, oder den Thermostat
für die
Klimaanlage fest einzustellen.
-
Zeitschaltung
-
Jede
Steuerung kann eine Uhr aufweisen, die das Datum und die Zeit angibt.
Diese Uhr wird für
Zeitschaltungsfunktionen, wie etwa zur Ausführung vorprogrammierter Ereignisse,
verwendet und kann von verschiedenen Teilen von in der Steuerung
enthaltenen Programmen gelesen werden.
-
Leistung und Beleuchtung
-
In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
auch Leistung- & Beleuchtungssteuerung
genannt, weist das System eine Reihe von Produkten zur Steuerung
des Leistungspegels von mit den Vorrichtungen verbundenen elektrischen
Geräten,
wie etwa Lampen, Klimaanlage und Küchengeräten, auf.
-
Abgesehen
davon, daß es
ein dem Leistungs- & Beleuchtungssteuerungssystem
ist, dient das System der zweiten bevorzugten Ausführungsform
dazu, eine Grundlage für
ein komplettes Haussteuerungssystem einschließlich anderer Teilsystemen,
wie etwa Hochspannungswechselstromsteuerung, Alarmsystemsteuerung,
Zugangssteuerung, etc., zu bilden.
-
Das
Automatisierungssystem der zweiten bevorzugten Ausführungsform
ist auf der gleichen Plattform aufgebaut wie das Automatisierungssystem
der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Folglich ist die Beschreibung der zweiten bevorzugten Ausführungsform
eine detailliertere Beschreibung einiger der Funktionen, die in
Bezug auf die erste bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurden,
und es wird vorausgesetzt, daß die
in Bezug auf die erste bevorzugte Ausführungsform beschriebenen Merkmale
auch in der zweiten Ausführungsform
gültig
sind.
-
24 zeigt
eine Implementierung eines Systems gemäß der bevorzugten Ausführungsform. 24 zeigt
einen Grundrißplan
eines Hauses 18 mit mehreren Räumen. Das Haus hat ein innen
verlegtes Elektrizitätsversorgungsnetz,
das aus leitenden Drähten 40 (dicke
Linien) besteht, die zu einer Anzahl von elektrischen Steckdosen 19 (graue
Quadrate) führen.
Dies ist mit dem Elektrizitätsnetz
für ein
typisches Gebäude
zu vergleichen. Eine Anzahl von verschiedenen mit elektrischen Steckdosen
verbundenen elektrischen Geräten
sind im Haus herum positioniert, dies sind Lampen 11, der
Fernseher 12, der Rasierapparat 13, der Toaster 14 und der
Thermostat 15 für
den Heizkörper.
Jedes Gerät
ist mit einer Vorrichtung 41 verbunden, die über HF-Signale 16 durch
eine Steuerung 17 ferngesteuert werden kann.
-
Die
Vorrichtungen 41 können,
wie im Fall des Toasters 14, zwischen dem Gerät und der
elektrischen Steckdose 19 angeschlossen werden oder, wie
im Fall des Fernsehers 12, ein integraler Teil der Geräte sein. Dadurch
kann die Steuerung der damit verbundenen Vorrichtung die Stromversorgung
und/oder die Funktion eines Geräts
steuern. Beispiele für
diese Steuerung sind das Ein- und Ausschalten der Lampen 11, das Ändern des
Betriebszustands, wie etwa des Kanals, des Fernsehers, das Einstellen
einer anderen Temperatur auf dem Thermostat 15 oder das
Auslösen
des Einbruchalarms 39. Auch kann eine Vorrichtung der Steuerung
einen Zustand eines Geräts,
wie etwa die Temperatur in dem Raum des Thermostats 15 oder
den Zustand des Alarms 39, berichten.
-
In
der in Bezug auf 24 beschriebenen Ausführungsform
kann ein Modus alle Vorrichtungen aufweisen, die mit Lampen 11 im
Wohnzimmer verbunden sind, und die Einstellungen könnten die
Leistungsmengen sein, die der Lampe von jeder Vorrichtung zugeführt werden.
Durch Auswählen
dieses Modus würden
alle Lampen in dem Wohnzimmer auf einen vorbestimmten Helligkeitspegel
geregelt, der die gewünschte
Beleuchtung erzeugt. In einem anderen Beispiel weist der Modus alle
Thermostate 15 in dem Haus auf, und die Einstellungen sind
die gewünschten
Raumtemperaturen in jedem Raum. Folglich kann durch Auswählen des
Modus die Einstellung einer vorbestimmten Temperatur im Haus herum
eingestellt werden.
-
Die
folgende Beschreibung des Leistungs- & Beleuchtungssteuerungssystems beschäftigt sich
hauptsächlich
mit den Aspekten, die in der Beschreibung von allgemeinen Teilen
des begrifflichen skalierbaren Systems, die in der Beschreibung
der ersten bevorzugten Ausführungsform
des Automatisierungssystems auf hoher Ebene gegeben wurde, nicht
enthalten sind. Jedoch sind Details und Merkmale, die nur in Bezug
auf die zweite Ausführungsform
beschrieben werden, auch in Bezug auf die erste bevorzugte Ausführungsform
gültig.
-
Das
Leistungs- & Beleuchtungssteuerungssystem
besteht aus den folgenden Elementen.
-
Steuerungen
-
In
der Leistungs- & Beleuchtungsausführungsform
ist die Steuerung ein mobiles Steuerpult, wie etwa eine Fernsteuerung,
so daß die
Verwendung oder Programmierung des Systems nicht auf bestimmte Orte
beschränkt
ist. Steuerungen haben eine Anzeige, wie etwa eine LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige).
Die Steuerungen können
wahlweise an einen Com puter anschließen; überdies kann ein Computer auch
als eine Steuerung in dem System arbeiten. Die erste Implementierung
und häufig
auch die spätere
Einstellung einer Vorrichtung werden in der Nähe der Vorrichtung durchgeführt. Obwohl
die Datenprotokolle die Adressierung von Vorrichtungen unter Verwendung
der Vorrichtungskennungen nutzen, kann sich die Person, die die
Programmierung durchführt,
auf ihre visuelle Bestätigung
der Verbindung eines Geräts
mit einer gegebenen Vorrichtung verlassen. Folglich ist die Programmierschnittstelle
nicht auf die Fähigkeit
des Benutzers angewiesen, sich Vorrichtungskennungen, zugewiesene
Nummern oder ähnliches
zu merken.
-
19 skizziert
eine Steuerung gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform.
Die Steuerung hat die folgenden Knöpfe:
- – Den Ein-/Aus-Knopf
für alles,
der entweder alle Ausgabevorrichtungen, abgesehen von den Vorrichtungen,
die als nicht eingeschlossen konfiguriert wurden, ein- oder ausschaltet.
Die Einrichtung dieser Funktion wird später spezifiziert.
- – Die
acht Geschwindigkeitsknöpfe
für den
schnellen Zugang zu den am häufigsten
verwendeten Gruppen oder Modi.
- – Den
Gruppenknopf, der den Status der Geschwindigkeitsknöpfe als
Gruppen einstellt.
- – Den
Modenknopf, der den Status der Geschwindigkeitsknöpfe als
Modi einstellt.
- – Den
OK-Knopf, der hauptsächlich
in dem Menüsystem
verwendet wird.
- – Die
Links- und Rechtsknöpfe,
die unter anderem verwendet werden, um in dem Menüsystem zu
manövrieren.
-
Unter
anderem können
mit der Steuerung die folgenden Aktionen durchgeführt werden:
- – Vorrichtungen
so programmieren, daß sie
zu dem System gehören
(d.h. sie mit der eindeutigen Haus-ID-Nummer zu programmieren)
- – Kennungen
an neue Vorrichtungen zuweisen
- – Vorrichtungen
so programmieren, daß sie
zu einer oder mehreren Gruppen gehören
- – Ein-/Ausfunktion
für eine
gegebene Gruppe ausführen
- – Intensitätsregelungsfunktion
für eine
gegebene Gruppe ausführen
- – Vorrichtungen
so programmieren, daß sie
zu einer oder mehreren Modi gehören
- – Einen
gegebenen Modus ausführen
- – Benennen
einer gegebenen Gruppe mit alphanumerischen Zeichen
- – Benennen
eines gegebenen Modus mit alphanumerischen Zeichen
- – Einstellen
eines Kinderschutzes auf einer Vorrichtung
- – Programmieren
der Zeitschaltung
- – Auslösen und
Unterbrechen der Tastensperrfunktion
- – Etc.
-
Innerhalb
eines Systems können
mehrere Steuerungen verwendet werden, und Signale von einer ersten
zu einer zweiten Steuerung können
betreffen:
- – das Lernen der Haus-ID und
das Zuweisen der Steuerungs-ID
- – die
Replikation oder Aktualisierung verschiedener Daten auf Steuerungen.
-
Ausgabevorrichtungen
-
Die
Ausgabevorrichtungen sind betriebsbereit zwischen eine Stromquelle
und ein elektrisches Gerät, typischerweise
in der Form einer mit einer Stromversorgungssteckdose verbundenen
Anschlußdose,
geschaltet. Die Ausgabevorrichtungen können das Umschalten, die Intensitätsregelung
und wahlweise das Messen der an das elektrische Gerät zugeführten Leistung
oder des Stroms durchführen.
Auch sind die Ausgabevorrichtungen fähig, in dem System als Repeater
zu arbeiten.
-
Es
ist eine Anzahl verschiedener Arten von Ausgabevorrichtungen machbar,
die von Niederspannungsschaltern bis zu Hochspannungswechselstrom-Ausgabevorrichtungen,
etc. reicht. Jede Ausgabevorrichtung hat nur einen Bedienknopf.
Dieser Knopf wird jedes Mal verwendet, wenn die Vorrichtung während Programmierungsprozeduren
einer Steuerung ihre Vorrichtungs-ID mitteilen sollte. Der Knopf
kann auch verwendet werden, um die von der Vorrichtung gelieferte
Leistung ein-/auszuschalten
und die Intensität
zu regeln, ohne daß eine
Steuerung verwendet wird. Diese Funktion kann jedoch durch die Kinderschutzfunktion
außer Kraft
gesetzt werden, indem der Knopf für Leistungseinstellungszwecke
inaktiv gemacht wird. Die verschiedenen Funktionen des Knopfes werden
genutzt, indem der Knopf für
verschiedene Zeitdauern gedrückt
wird, z.B. eine kurze Dauer zum Ein-/Ausschalten und zum Hoch- und
Runterregeln der Intensität,
wenn der Knopf fortlaufend gedrückt
wird.
-
Unter
anderem können
die Ausgabevorrichtungen die folgenden Tätigkeiten durchführen:
- – Eine
Steuerung über
ihr Vorhandensein informieren und sich darauf einstellen, die Haus-ID
und die Vorrichtungs-ID zu empfangen
- – Durch
Verwendung eines Knopfes auf der Vorrichtung zwischen Ein und Aus
hin- und herschalten
- – Die
Stromintensität
durch Verwendung eines Knopfes auf der Vorrichtung regeln
- – Von
einer Steuerung empfangene Befehle ausführen
- – Stromintensität regeln
- – Den
empfangenen Befehl für
andere Ausgabevorrichtungen wiederholen
- – Den
Strom ein-/ausschalten
- – Empfangene
und ausgeführte
Befehle bestätigen
- – Mit
dem Vorrichtungsstatus antworten
- – Messen
der an das elektrische Gerät,
das mit der Vorrichtung verbunden ist, zugeführten Leistung oder des Stroms
und Speichern, Verarbeiten und Senden der gemessenen Informationen.
-
Die
folgenden Abschnitte beschreiben einige der in dem Beleuchtungssystem
enthaltenen Funktionalitäten.
-
Umschalten von Gruppen
oder Modi
-
Durch
Drücken
des „Gruppenknopfes" gibt der Benutzer
Funktionen ein, die mit einem einzelnen oder einer Gruppe von Geräten, wie
etwa Lampen, zu tun haben. Durch Drücken des „Modusknopfes" gibt der Benutzer
Funktionen ein, die mit Modi (z.B. Einstellen einer vorbestimmten
Beleuchtung für
den Raum) zu tun haben.
-
Ein-/Ausschalten von Gruppen
-
Ein
Benutzer kann ein einzelnes Gerät
oder eine Gruppe davon ein- oder ausschalten, indem er entweder
die Geschwindigkeitsknöpfe
1–8 verwendet
oder indem er den Verschiebungsknopf verwendet. Wenn der Benutzer
den Knopf 1–8
benutzt, ist nur eine kurzes Drücken
erforderlich. Der Knopf wirkt als ein Umschalter. Wenn der Verschiebungsknopf
benutzt wird, muß der
Benutzer bis zur gewünschten
Gruppe schieben und einen OK-Knopf drücken.
-
Intensitätseinstellung
für Gruppen
-
Ein
Benutzer kann die Intensität
des Stroms für
ein einzelnes Gerät
oder eine Gruppe davon, wie etwa Lampen (gleiche Gruppe wie die
Ein-/Ausfunktion) regeln, indem er entweder die Geschwindigkeitsknöpfe 1–8 verwendet
oder indem er den Verschiebungsknopf verwendet. Wenn die Knöpfe 1–8 verwendet
werden, wird die Intensitätsregelung
ausgelöst,
wenn der Knopf fortlaufend gedrückt
wird. Wenn der richtige Intensitätspegel
erreicht ist, wird der Knopf losgelassen. Wenn der Verschiebungsknopf
benutzt wird, muß der
Benutzer bis zur gewünschten
Gruppe schieben und zusätzliche
Knöpfe
drücken,
um die Intensität
herauf-/herunter zu regeln.
-
Befehlsbestätigung auf
einer Anzeige
-
Jeder
von einem Benutzer ausgelöste
Befehl wird über
die Anzeige bestätigt.
Eine typische Bestätigung
könnte
zum Beispiel „Alle
Lichter sind jetzt aus." sein.
Nach dem Betätigen
einer Vorrichtung erwartet das Steuerpult den Empfang einer Bestätigung von
der Vorrichtung, die den Befehl ausgeführt hat. Zwei Ereignisse können auftreten:
- – Die
Vorrichtung antwortet nicht mit einer Bestätigung: Die Steuerung zeigt
z.B. an: „außer Reichweite
oder Vorrichtung defekt".
- – Die
Vorrichtung antwortet mit einer Fehlermeldung, wie etwa daß im Stromnetz
kein Strom festgestellt wurde: Die Steuerung zeigt z.B. an: „Birne
oder Lampe defekt".
- – Die
Vorrichtung antwortet, daß der
Befehl ausgeführt
wurde: Die Steuerung zeigt z.B. an: „Alles OK".
-
Modus-Programmierfunktion
-
Modi
können
in dem Steuerpult programmiert werden, indem die verschiedenen Vorrichtungen
auf den gewünschten
Strompegel voreingestellt werden und dieser Pegel danach in dem
Steuerpult gespeichert wird. Modi können unter Verwendung der Knöpfe 1–8 oder
unter Verwendung des Verschiebungsknopfes für eine zusätzliche Speicherung gespeichert
werden.
-
Modus-Einstellfunktion
-
Ein
Benutzer kann unter Verwendung der 1–8 Knöpfe des Steuerpults voreingestellte
Modi (z.B. Fernsehmodus oder Arbeitsmodus) aktivieren. Wenn der
Verschiebungsknopf verwendet wird, muß der Benutzer bis zur gewünschten
Gruppe schieben und einen OK-Knopf drücken.
-
Alles Ein-/Ausschalten
-
Ein
Benutzer kann alle Schalter ein- oder ausschalten, indem er den „Alles
Ein/Aus"-Knopf drückt. Eine Vorrichtung
wird als Voreinstellung so programmiert, daß sie auf den „Alles
Ein/Aus"-Knopf anspricht,
aber sie kann auch programmiert werden, es nicht zu tun.
-
Alles Ein-/Aus-Programmieren
-
Sollte
es für
einen Benutzer erforderlich sein, daß ein bestimmtes Gerät nicht
auf „Alles
Ein/Aus" anspricht,
kann dies erledigt werden, indem dies auf dem Steuerpult eingestellt
wird. Dies könnte
z.B. vorteilhaft für
das Aquarium oder die Außenlichter
sein,
-
Zufällige Ein-/Aus-Einstellungen
-
Der
Benutzer kann das Steuerpult verwenden, um einzustellen, daß eine Vorrichtung
sich zufällig
ein- und ausschaltet (wird z.B. verwendet, um Einbrecher fernzuhalten).
Die Vorrichtung wird sich z.B. mit einem 3-Stunden-Intervall weiter
ein- und ausschalten und diese Aktion abbrechen, wenn sie das nächste Mal
eine Instruktion von dem Steuerpult empfängt. Das Zeitintervall, in
dem das Steuerpult zufällig
ein- und ausschalten sollte, kann auch eingestellt werden (z.B.
von 18:00 bis 23:00).
-
Zufälliges Ein-/Aus-Programmieren
-
Sollte
es für
einen Benutzer erforderlich sein, daß ein bestimmtes Gerät nicht
auf „Zufälliges Ein/Aus" anspricht, kann
dies erledigt werden, indem dies auf dem Steuerpult eingestellt
wird. Dies könnte
z.B, vorteilhaft für
das Aquarium oder die Außenlichter
sein.
-
Zurücksetzen von Vorrichtungen
-
Alle
Vorrichtungen können
zurückgesetzt
werden, wobei die Haus-ID und die Vorrichtungs-ID, die in der Vorrichtung
enthalten sind, gelöscht
werden und alle Bezüge
auf die Vorrichtungs-ID in der Steuerung gelöscht werden. In der Leistung- & Beleuchtungsausführungsform
wird das Zurücksetzen
durchgeführt,
indem die Steuerung in den „Vorrichtungsrücksetzungs-"Modus eingestellt
wird und der Bedienknopf auf der Vorrichtung gedrückt wird.
Dies veranlaßt
die Vorrichtung dazu, Informationen an die Steuerung zu senden,
welche dann das Zurücksetzen
durchführt.
-
Programmieren und Lernen
-
Im
folgenden werden die Verfahren zum Durchführen einiger der Programmierungs-
und Lernfunktionen in den Systemen unter Bezug auf 20 bis 22 skizziert.
Auf der Benutzerschnittstelle werden die Auswahlen als Menüs auf der
LCD-Anzeige der Steuerung dargestellt und können unter Verwendung von Knöpfen unter
der Anzeige selektiert werden.
-
Gruppenmenü
-
Wenn
im Hauptmenü das
Gruppenmenü selektiert
wird, können
die folgenden drei Dinge für
die Gruppen erledigt werden, nachdem diese an sich während des
Hinzufügens
neuer Vorrichtungen erzeugt wurden:
- – Die Gruppe
benennen: Jede Gruppe kann mit alphanumerischen Zeichen benannt
werden, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
- – Einen
Schalter von einer Gruppe entfernen: Wenn die verschiedenen Vorrichtungen
zu einer bestimmten Gruppe hinzugefügt wurden, dann ermöglicht es
diese Menüfunktionalität dem Benutzer,
einzelne Schalter von einer bestimmten Gruppe zu entfernen. Das
Verfahren, wie dies gemacht wird, ist in 20 gezeigt. Zuerst
selektiert der Benutzer die Menüoption „Schalter
von Gruppe entfernen" und
wird nach der Gruppennummer gefragt, in der die Vorrichtung entfernt
werden soll. Dann muß der
Benutzer einen Knopf auf der Ausgabevorrichtung drücken, damit
die Steuerung die zu entfernende Vorrichtungs-ID erhält. Wenn
der Knopf auf der Ausgabevorrichtung gedrückt wurde, wird die bestimmte
Vorrichtung aus der Gruppentabelle entfernt, und das Menüsystem kehrt
ins Hauptmenü zurück.
- – Eine
Gruppe löschen:
Dieser Menüpunkt
ermöglicht
es dem Benutzer, eine Gruppe vollständig zu löschen.
-
Modusmenü
-
Modi
sind Gruppen von Vorrichtungen, bei denen die Einstellung jeder
Vorrichtung auf einen gewünschten
Intensitätspegel
oder Strom eingestellt ist. Wenn in dem Hauptmenü das Modusmenü selektiert wird,
sind in dem Modusmenüabschnitt
die folgenden Optionen verfügbar:
- – Einen
Modus erzeugen: Dieser Menüpunkt
ermöglicht
es dem Benutzer, Vorrichtungen zu einem Modus zusammenzufügen. Das
Verfahren ist in 21 skizziert. Der Benutzer selektiert
zuerst die Menüoption „Modus erzeugen" und
wird aufgefordert, Vorrichtungen zu selektieren, die in dem Modus
enthalten sein sollen. Der Benutzer drückt dann einen Knopf auf allen
Ausgabevorrichtungen, die in den Modus aufgenommen werden sollen,
und drückt
OK, wenn er fertig ist. Die Ausgabevorrichtungen senden dann ihren
aktuellen Intensitätsregelungspegel
an die Steuerung. Dann wird der Benutzer nach einer Modusnummer
gefragt, um die bereits selektierten Vorrichtungen hinzuzufügen. Wenn
der Modus bereits verwendet wird, muß der Benutzer bestimmen, ob
der Modus durch die ausgewählten
Vorrichtungen ersetzt werden soll oder eine andere Modusnummer gewählt wird.
Der Benutzer hat dann die Möglichkeit,
den Modus zu benennen. Der Benutzer kann nun in einem Umschaltmenü unter Verwendung
der Links-/Rechts- und OK-Knöpfe
alphanumerische Zeichen selektieren. Wenn der Name eingetippt ist,
drückt
der Benutzer den OK-Knopf für
mehr als 2 Sekunden, wodurch die Steuerung den Modusname speichert
und zum Hauptmenü zurückkehrt.
- – Einen
Modus benennen: Jeder Modus kann mit alphanumerischen Zeichen benannt
werden, um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.
- – Schalter
von Modus entfernen: Wenn die verschiedenen Vorrichtungen zu einem
bestimmten Modus zusammengefügt
wurden, dann ermöglicht
es diese Menüfunktionalität dem Benutzer,
einzelne Schalter wieder von einem bestimmten Modus zu entfernen.
Dieses Verfahren ist äquivalent
zu dem Verfahren, das beim Entfernen von Schaltern von Gruppen verwendet
wird.
- – Einen
Modus löschen:
Dieser Menüpunkt
ermöglicht
es dem Benutzer, einen Modus vollständig zu löschen.
-
Die „Alles
Ein/Aus-" Funktionalität wird voreingestellt
für alle
Vorrichtungen, welche die Steuerung kennt.
-
Einzelne
Schalter können
wiederholbar von dieser Funktion entfernt oder hinzugefügt werden.
Es besteht auch eine Möglichkeit,
kundenspezifisch anzupassen, ob der Knopf ein Ein- /Aus-Wechselschalter
ist oder ob dieser Knopf nur als Ausschalter zu verwenden ist.
-
Steuerungsreplikation
-
Um
die Verwendung mehrerer Steuerungen, die innerhalb der gleichen
Haus-ID arbeiten, zu erleichtern, hat das Produkt das Merkmal, daß sie sich
gegenseitig mit den verschiedenen Tabellen und Einstellungen aktualisieren.
Das Aktualisierungsverfahren ist in 22 gezeigt.
Der Benutzer wird zuerst abgefragt, ob die aktuelle Steuerung Daten
an die andere Steuerung senden oder Daten von der anderen Steuerung
empfangen sollte. Wenn der Benutzer Daten empfangen selektiert,
tritt die Steuerung in einen Lernprogrammodus ein und kehrt in das
Hauptmenü zurück, wenn
die Aktualisierungen empfangen wurden. Wenn der Benutzer die Option Daten
senden selektiert, wird der Benutzer gefragt, ob er/sie die andere
Steuerung aktualisieren möchte
oder eine identische Kopie/Replikation der aktuellen Steuerung machen
möchte.
Wenn die Aktualisierung gewählt wird,
werden nur bestimmte Daten gesendet. Wenn identische Kopie/Replikation
gewählt
wird, werden die Haus-ID und alle Tabellen, die Gruppen, Modi, etc.
enthalten, gesendet. Wenn die Aktualisierung oder identische Kopie/Replikation
beendet ist, kehrt das System ins Hauptmenü zurück.
-
Hardware
-
Leistungsmesser
-
Einige
oder alle Ausgabevorrichtungen können
Einrichtungen umfassen, um die an das eine oder die mehreren Geräte, die
mit jeder Vorrichtung verbunden sind, zugeführte Leistung zu messen. Die
Leistungsmessungseinrichtungen sind Einrichtungen zum Messen des
bei konstanter Spannung an das Gerät zugeführten Stroms, um die Bestimmung
der Leistung, z.B. in kW/h oder Volt Ampere/h zu ermöglichen,
die von dem einen oder den mehreren Geräten erhalten wurden, die mit
der Vorrichtung verbunden sind. Ein möglicher Weg, Leistungsmessungsfunktionalität in die
vorhandenen Schalter zu implementieren, ist in 23 skizziert. Diese
Implementierung erfordert, daß das
Verbrauchergerät
seinen Strom in einer Sinusform zieht, was für gewöhnliche Lampen der Fall wäre. Der
Leistungsmesser wäre
dann in der Lage, Volt-Ampere, was identisch mit Watt wäre, zu messen.
-
Diese
Leistungsmessungsfunktion ermöglicht
der Steuerung, den Energieverbrauch von einzelnen Geräten, allen
Geräten
in einer gegebenen Gruppe, allen Geräten in einem gegebenen Modus
und aller mit dem System verbundenen Geräte zu überwachen. Somit kann man eine
totale Leistungsmessung praktizieren, welche detaillierte Informationen über bestimmte
Geräte
oder Abschnitte in dem Gebäude
erkennen läßt. Die
Vorrichtungen sind geeignet, den Energieverbrauch für eine gegebene
Zeitdauer aufzusummieren und den Energieverbrauch entweder ansprechend
auf eine Aufforderung von einer Steuerung, dies zu tun, oder aus eigenem
Antrieb, z.B. zu einer vorbestimmten Zeit oder bei einem Gesamtenergieverbrauch,
an eine Steuerung zu berichten.
-
Die
Steuerungen und Vorrichtungen gemäß der ersten und/oder zweiten
Ausführungsform
haben einige gemeinsame Hardware, wie etwa:
- – HF-Transceiver
mit den folgenden wesentlichen Eigenschaften:
- – Sehr
flexibles Frequenzband
- – Programmierbare
Ausgangsleistung
- – Datenrate
bis zu 9600 Bit/s
- – FSK-Modulation
- – Geeignete
Frequenzsprungprotokolle
- – Niedriger
Energieverbrauch
- – Mikroprozessor
mit den folgenden wesentlichen Eigenschaften:
- – Hochgeschwindigkeits-RISC-Architektur
- – Sehr
geringer Energieverbrauch
- – Integrierter
RAM, EEPROM und Flasch-Speicher
-
In
der zweiten Ausführungsform,
dem Leistung- & Beleuchtungssystem,
weisen das Steuerpult und die Ausgabevorrichtungen ferner auf:
Das
Steuerpult:
- – Zweizeilige LCD-Anzeige
- – Programmierbares
13-Knöpfe-Tastaturfeld
- – Batteriehalterung
für drei
AAA-Batterien
- – Zeitschaltungschip,
der verwendet wird, um die Zeit anzuzeigen und Zeitschaltungen für die Einbrecherabschreckungsfunktion
einzustellen.
-
Die Ausgabevorrichtungen:
-
Die
Komponenten auf den Vorrichtungen werden von 220/110-Volt-Spannungssteckdosen
in der Wand versorgt, nachdem diese auf 3,3 V herunter transformiert
wurden. Die Intensitätsregelungs-
und die Ein-/Ausfunktion werden durch einen sehr leistungsstarken
Tiac gesteuert. Die Ausgabevorrichtungen haben einen Bedienknopf,
der in Programmierungsprozeduren verwendet wird und um die Leistung
einzustellen, die von der Vorrichtung zugeführt wird.