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Beleuchtungssteuernetze,
welche in verschiedenen Moden betrieben werden können, sind in US-A-5 357 170
und WO 00/54557A offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des DALI-Protokolls, wobei
zudem die manuelle Steuerung digitaler Vorschaltgeräte in einem
Beleuchtungssteuernetz ermöglicht
wird, sowie auf ein DALI-fähiges
Kommunikationsgerät, um
das verbesserte Protokoll zu interpretieren. Die Erfindung eignet
sich insbesondere zur Anwendung in einem Beleuchtungssteuernetz,
welches dem DALI-(Digital Addressable Lighting Interface)-Standard entspricht.
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DALI (Digital Addressable
Lighting Interface)
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Das
DALI-Protokoll ist ein Verfahren, wodurch elektronische Vorschaltgeräte, Steuereinheiten und
Sensoren, welche zu dem System eines Beleuchtungsnetzes gehören, über Digitalsignale
gesteuert werden. Jede Systemkomponente weist ihre eigene, gerätespezifische
Adresse auf, und diese macht es möglich, eine individuelle Gerätesteuerung von
einem Zentralrechner zu realisieren.
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Geschichte des DALI-Protokolls
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Mit
dem DALI-Projekt verbundene Forschungsarbeiten begannen Mitte 1990.
Jedoch wurde die Entwicklung kommerzieller Anwendungen etwas später, im
Sommer 1998, in die Wege geleitet. Zu dieser Zeit war DALI unter
dem Namen DBI (Digital Ballast Interface) bekannt. Eine Schnittstellenvorrichtung
(oder Vorschaltgerät)
ist ein elektronischer Induktor, welcher die Steuerung von Fluoreszenzlampen
ermöglicht.
Der DALI-Standard war das Thema von zahlreichen europäischen Vorschaltgeräteherstellern
von R&D, wie
zum Beispiel Helvar, Hüco, Philips,
Osram, Tridonic, Trilux und Vossloh-Schwabe. Der DALI-Standard soll zu dem
Europäischen Standard „EN60929
Annex E" für elektronische
Vorschaltgeräte
hinzugesetzt werden und wurde zuerst in einem Änderungsentwurf an International
Electrotechnical Commission 929 („IEC929") mit dem Titel „Control by Digital Signals" beschrieben. DALI
ist Fachkundigen somit wohlbekannt. Durch diese Standardisierung
können
Produkte verschiedener Hersteller zusammengeschaltet werden, vorausgesetzt,
dass sich die Hersteller an den DALI-Standard halten. Der Standard
realisiert eine individuelle Adressierbarkeit des Vorschaltgeräts, d.h.
die Vorschaltgeräte
können,
wenn erforderlich, einzeln gesteuert werden. Bis dato wurden Vorschaltgeräte, welche
mit einem analogen 1–10
V DC Niederspannungssteuerbus verbunden waren, einer gleichzeitigen
Steuerung unterworfen. Ein weiterer, durch den DALI-Standard ermöglichter
Vorteil ist die Übertragung
des Zustands von Vorschaltgeräten
zurück
zu der zentralen Steuereinheit des Beleuchtungsnetzes. Dieses ist
bei teuren Installationen, bei denen die Beleuchtungskörper weit
verteilt sind, besonders hilfreich. Die Ausführung von Befehlen in Übereinstimmung
mit dem DALI-Standard und das Erhalten von Statusdaten setzt Intelligenz
von Seiten des Vorschaltgeräts
voraus. Diese wird im Allgemeinen durch Montieren eines Mikroprozessors
innerhalb eines DALI-fähigen
Vorschaltgeräts
vorgesehen; der Mikroprozessor führt
ebenfalls weitere Steueraufgaben aus. Alternativ können zwei
Mikroprozessoren eingesetzt werden; einer, um die DALI-Kommunikationen
zu interpretieren und durchzuführen,
und der andere, um die Lampensteuerung und Diagnose vorzusehen.
Die ersten, auf der DALI-Technik basierenden Produkte waren Ende
1999 im Handel erhältlich.
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Digitalsteuerung
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Das
Wort ,digital' ist
ein Begriff, mit welchem wir alle im Laufe dieses Jahrzehnts in
Verbindung mit der in Haushaltsgeräte sowie industrielle Verfahren integrierten
Steuerungstechnik vertraut wurden. Nun wird die digitale Steuerung
auf Grund des neuen DALI-Standards in der Beleuchtungsindustrie
immer gebräuchlicher.
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DALI-Nachrichtenaufbau
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DALI-Nachrichten
entsprechen dem Biphase (Zweiphasen) – oder Manchester-Codierschema,
bei welchem die Bitwerte ,1' und
,0' jeweils als
zwei verschiedene Spannungspegel dargestellt sind, so dass der Wechsel
von der logischen Stufe ,LOW' zu ,HIGH' (d.h. ein ansteigender
Impuls) Bitwert ,1' und der
Wechsel von der logischen Stufe ,HIGH' zu ,LOW' (d.h. abfallender Impuls) dem Bitwert
,0' entspricht.
Das Codierschema umfasst Fehlererkennung und ermöglicht eine Energieversorgung
für die Steuereinheiten,
selbst wenn keine Nachrichten übertragen
werden oder der gleiche Bitwert mehrere Male hintereinander wiederholt
wird. Der Forward-Frame des Busses (bei Übertragungen von der zentralen
Steuereinheit zu dem lokalen Vorschaltgerät verwendet) setzt sich aus
1 START- Bit, 8 Adressbits,
8 Daten/Befehlsbits sowie 2 STOPP-Bits, insgesamt 19 Bits, zusammen.
Der Backward-Frame (von dem lokalen Vorschaltgerät zu der zentralen Steuereinheit
zurück)
setzt sich aus 1 START-Bit, 8 Datenbits sowie 2 STOPP-Bits, insgesamt
11 Bits, zusammen. Die festgelegte Baud-Rate ist 2400.
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DALI-Nachrichten
bestehen aus einem Adressteil und einem Befehlsteil. Der Adressteil
ermittelt, für
welches DALI-Modul die Nachricht bestimmt ist. Alle Module führen Befehle
mit ,Broadcast'-Adressen
aus. Es stehen vierundsechzig eindeutig bestimmte Adressen plus
sechzehn Gruppenadressen zur Verfügung. Ein einzelnes Modul kann zur
gleichen Zeit mehr als einer Gruppe angehören.
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Die
Lichtstärke
wird in DALI-Nachrichten unter Verwendung einer 8-Bit-Zahl definiert, was
in 128 Gesamtbeleuchtungsstärken
resultiert. Der Wert ,0' (Null),
d.h. binär
0000 0000, heißt,
dass die Lampe nicht leuchtet. Die verbleibenden 127 Intensitäten entsprechen
den verschiedenen, zur Verfügung
stehenden Dimmungsstärken.
Der DALI-Standard
bestimmt die Lichtstärken,
so dass diese der logarithmischen Regelkurve entsprechen; in diesem
Fall beobachtet das menschliche Auge, dass sich das Licht linear ändert. Alle
DALI-Vorschaltgeräte
und Steuereinheiten halten, ungeachtet ihrer absoluten Mindeststufe,
die gleiche logarithmische Kurve ein. Der DALI-Standard bestimmt
die Lichtstärken über einen Bereich
von 0,1% bis 100%. Stufe 1 des DALI-Standards, d.h. binär 0000 0001,
entspricht einer Lichtstärke
von 0,1 %.
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Typische DALI-Nachrichten
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- Auf Lichtstärke
xx gehen.
- Auf Mindeststärke
gehen.
- Wert xx als Regelgeschwindigkeit einstellen.
- Auf Stärke
entsprechend Zustand xx gehen.
- Lampe ausschalten.
- Frage: welche Lichtstärke
ist eingeschaltet?
- Frage: wie ist Ihr Status?
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Von analog auf digital
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Der
Gedanke in Bezug auf das DALI-Protokoll kam auf, als die führenden
Hersteller von Vorschaltgeräten
für Fluoreszenzlampen
bei der Entwicklung eines Protokolls mit dem Leitgedanken, die Vorteile
digitaler Steuerung so vielen Benutzern wie mög lich zugänglich zu machen, zusammenarbeiteten.
Des Weiteren war es das Ziel, den Gedanken einer ,offenen Architektur' zu unterstützen, so
dass Geräte
irgendeines Herstellers in einem System zusammengeschaltet werden
können.
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Neben
der Steuerung können
durch das digitale Protokoll Rückkopplungsinformationen
von dem Beleuchtungskörper
in Bezug auf dessen Einstellhöhe
und den Zustand der Lampe und deren Vorschaltgerät erhalten werden.
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Beispiele
typischer Anwendungen für
Systeme unter Verwendung des DALI-Protokolls sind Büro- und
Konferenzeinrichtungen, Unterrichtsräume sowie Einrichtungen, bei
welchen eine flexible Beleuchtungseinstellung erforderlich ist.
Das auf der DALI-Technik basierende Beleuchtungssteuersegment besteht
aus maximal 64 einzelnen Adressen, welche durch ein paarverseiltes
Kabel untereinander verbunden sind. Die DALI-Technik ermöglicht eine kosteneffektive
Realisierung einer Beleuchtungssteuerung sowohl von intelligenten,
einzelnen Beleuchtungskörpern
als auch von zahlreichen, mit dem Automatisierungsbus eines Gebäudes verbundenen Segmenten.
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Da
der DALI-Standard voraussetzt, dass das lokale, elektronische Vorschaltgerät ständig der Steuerung
des Zentralrechners unterliegt, welcher das Netzwerk oder die Reihe
von Netzwerken steuert (erinnern Sie sich daran, dass nach dem DALI-Standard 64 eindeutig
bestimmte Adressen zur Verfügung stehen,
sich jedoch durch Einstellen einer oder mehrerer dieser eindeutig
bestimmten, einem anderen Netzwerk zuzuweisenden Adressen eine Verkettung von
Netzwerken ergeben kann und zahlreiche einzelne Leuchten gesteuert
werden können),
besteht bei DALI keine Möglichkeit,
ein bestimmtes Vorschaltgerät
,off line' zu schalten,
dieses einer rein manuellen Steuerung zu unterwerfen und es dann
wieder ,on line' zu
schalten. Folglich wäre,
um durch eine Person in dem Raum bzw. dem Büro, in dem das Vorschaltgerät platziert
ist, die manuelle Steuerung eines lokalen Vorschaltgeräts zu ermöglichen,
bei dem jetzigen Stand der Technik eine zusätzliche Schaltung oder Verdrahtung
erforderlich, um zu bewirken, dass die manuelle Einstellung von
Befehlen über
einen bestimmten Zeitraum von dem Beleuchtungsnetz aus geht. Eine
solche zusätzliche
Schaltung oder Verdrahtung würde
zusätzlich
zu der bereits vorhandenen Schaltung in dem elektronischen Vorschaltgerät vorgesehen,
was in einer Erhöhung
der Kosten und Zunahme seiner Komplexität resultieren würde. Alternativ
könnte
eine zusätzliche
Schaltung und Verdrahtung vorgesehen werden, um das Vorschaltgerät durch
Gleichstromregelung oder durch eine Impulsbreitenmodulation zu steuern;
jedoch würde
diese Wahlmöglichkeit
die Kosten und Komplexität
ebenfalls erhöhen.
Was wün schenswert
ist, ist ein Protokoll, welches den DALI-Standard verbessert und
von DALI-fähigen Vorschaltgeräten ohne
zusätzliche
Schaltung oder Pins leicht decodierbar ist, oder aber ein Wechsel
des Signaltyps (wie z.B. zu DC- oder impulsmoduliertem Signal),
um über
einen Zeitraum die Aussetzung der Netzwerkbefehle zu ermöglichen,
damit die Person in dem Raum die Dimmungsstärke manuell einstellen oder
die Lampe ausschalten kann.
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Darüber hinaus
wird nach dem momentanen Stand der Technik das Vorschaltgerät mit Hilfe
eines Mikroprozessors mit der durch den DALI-Standard erforderlichen
Intelligenz ausgestattet. Jedoch müssen die Lampensteuerung und
Diagnose in einem elektronischen Vorschaltgerät ebenfalls durch einen Mikroprozessor
vorgenommen werden. Wie oben beschrieben, sind zur maximalen Nutzbarkeit
des Mikrocontrollers, um Lampensteuerung und Diagnose vorzunehmen,
zwei Mikroprozessoren je Vorschaltgerät erforderlich. Alternativ
könnte
ein Mikroprozessor verwendet werden, und dieser wäre sowohl
für die
DALI-Nachrichtenverbindung als auch die Steuerung der Lampe zuständig. Diese
zuletzt genannte Lösung
ist zum Preise eines zusätzlichen
Mikroprozessors effizienter. Was in der Tat wünschenswert wäre, ist
eine separate ASIC (anwendungsspezifische, integrierte Schaltung),
welche zweckbestimmt so ausgelegt ist, dass sie die DALI-Kommunikationen und
Mitteilungsübermittlungen
abwickelt.
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Die
oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik werden gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein verbessertes Protokoll,
um eine manuelle Steuerung von elektronischen Vorschaltgeräten in Beleuchtungssteuernetzen,
die dem DALI-Standard entsprechen, zu ermöglichen, sowie auf die Konstruktion
eines Kommunikationsgeräts
zur Decodierung von sowohl DALI-Standardnachrichten als auch Nachrichten
zur lokalen, manuellen Steuerung bezieht, überwunden. Wie unten beschrieben,
ist die Signalübertragung
so vorgesehen, dass bestimmte Signallängen unterhalb einer vorgegebenen
Schwelle als DALI-Befehle und Längen
oberhalb einer Schwelle als manuelle Übersteuerungen interpretiert
werden. Darüber
hinaus werden die Steuerinformationen bei der manuellen Übersteuerung
durch Messen der Länge
eines solchen Signals ebenfalls übertragen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Lampe durch einen Mikrocontroller gesteuert, und die DALI-Befehle werden
durch einen Spezialprozessor interpretiert.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 – ein exemplarisches
Ausführungsbeispiel
der Kommunikationsschnittstellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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2 – eine detailliertere
Darstellung der in der Vorrichtung von 1 dargestellten
Register;
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2A – eine erweiterte
Ansicht des Cpcm_Con-Registers;
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2B – eine erweiterte
Ansicht des Cpcm_Dia-Registers;
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3 – ein exemplarisches
Zustandsdiagramm der Steuerlogik für die Kommunikationsschnittstellenvorrichtung;
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4 – ein exemplarisches
Zustandsdiagramm des Fehlerdetektors und der Parallel-Seriell-Schiebesteuerung
der Kommunikationsschnittstellenvorrichtung;
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5 – ein exemplarisches
Zustandsdiagramm des Blocks zur manuellen Betriebssteuerung; sowie
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6 – ein exemplarisches
Ablaufdiagramm für
das verbesserte Protokoll der vorliegenden Erfindung.
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Die DALI-Kommunikationsschnittstelle
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird im
Folgenden der Aufbau und der Betrieb des Übertragungskanal-Steuermoduls
(CPCM) beschrieben. Das CPCP ist eine, auf dem Vorschaltgerät vorgesehene
Kommunikationsschnittstelle ASIC, welche, zusammen mit dem zentralen
Netzwerk, einer lokalen, manuellen Bedienschnittstelle und dem Mikrocontroller,
welcher die Lampe steuert, Signale senden und empfangen kann. Der
Einsatz einer ASIC, um die DALI-erforderliche Intelligenz zur Bearbeitung
der Kommunikationen Netzwerk/Vorschaltgerät – sowie der Kommunikationen
manuelle Schnittstelle/Vorschaltgerät gemäß der vorliegenden Erfindung – vorzusehen,
gewährleistet
die Effektivität eines
zusätzlichen
Mikroprozessors zu einem Bruchteil der Kosten.
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Das
CPCM des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben,
wobei wir uns auf die Verarbeitung von DALI-Standardnetzsignalen konzentrieren.
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Nach
Einschalten des CPCMs oder nach Stattfinden einer Rücksetzung
befindet sich das CPCM in einem Empfangszustand und wartet auf ein Startbit,
welches eine DALI-Kommunikation signalisiert. Das CPCM erkennt das
Startbit und überprüft die Zweiphasenpegel-Signale.
Wie oben beschrieben, schreibt der DALI-Standard vor, dass die meisten,
in dem DALI-Kommunikationsprotokoll verwendeten Signale zweiphasig
sind. Sollte das Datenformat falsch sein oder ein Fehler beim Empfang
der Daten auftreten, ignoriert das CPCM die Daten und beginnt, neue
Daten zu empfangen. Diese Aktivität wird von dem Parallel/Seriell-Steuerungs-
und Fehlererkennungsmodul 1009 ausgeführt. Sollten die empfangenen
Daten korrekt sein, werden die Daten zu den Registern Cpcm_Abx 1010 und
Cpcm_Dcx 1011 übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Unterbrechungssignal, Daten bereit,
auf High gesetzt, und das CPCM unterbricht den Empfang neuer Daten,
bis der Mikrocontroller 1003 ein Bestätigungssignal übermittelt.
Diese Bestätigung
wird als eines der Bits in dem Cpcm_Con-Register, Mcu_Nack, wie
in 2A in der 7. Bitposition zu sehen, oder MSB gespeichert.
Sobald dieses signifikanteste Bit von Cpcm_Con auf High gesetzt
wird, d.h. einen logischen Wert „1" hat, bestätigt der Mikrocontroller 1003 den
Empfang der Daten. Sobald der Mikrocontroller 1003 das
Signal ,Daten bereit" (der
Einfachheit halber ist der Signalweg dieses Signals in 1 nicht dargestellt,
ist jedoch in der parallelen Schnittstelle zwischen dem CPCM und
dem Mikrocontroller 1003 vorgesehen) empfängt, liest
er die Daten aus den Registern Cpcm_Abx 1010 und Cpcm_Dcx 1011 (1)
aus. Je nach empfangenem Befehl kann das CPCM aufgefordert werden,
Daten zu dem Netzwerk zurückzusenden
oder weiterhin neue Daten von dem Netzwerk zu empfangen. Es ist
nahe liegend, dass die Netzwerksignale in das CPCM über den
RxD-Pin 1002 eintreten. Sollte es erforderlich sein, dass
das CPCM Daten zu dem Netzwerk zurücksendet, schreibt der Mikrocontroller 1003 diese
Daten zuerst in das Cpcm_Bwx Register 1012 ein, setzt dann
das „1" Bit des Cpcm_Con
Registers „MODE", 2A01 in 2A,
auf High oder gleich logisch „1", womit der Übertragungszustand
signalisiert wird, und das Cpcm_Con „7" Bit, 2A07 in 2A,
ebenfalls auf logisch „1" oder High. Cpcm_Con
(7) 2A01 ist das Rückmeldebit,
welches signalisiert, dass Daten bereitgestellt sind. Das CPCM würde dann
die von dem Netzwerk angeforderten Daten zu diesem übertragen,
indem es die Inhalte von Cpcm_Bwx 1012 (1)
entlang dem TxD-Pin 1001 zu dem Netzwerk überträgt. Sobald
das CPCM seine Datenübertragung
beendet hat, wird das Signal ,Daten_bereit' erneut auf High gesetzt, und das CPCM
wartet auf die Bestätigung
des Mikrocontrollers 1003. Sollte es erforderlich sein,
dass mehr Daten zu übertragen
sind, schreibt der Mikrocontroller 1003 erneut neue Daten in
das Cpcm_Bwx Register 1012 und setzt Cpcm_Con(7) 2A07 (2)
erneut auf High. Wenn keine weiteren Daten zu übertragen sind, setzt der Mikrocontroller 1003 Cpcm_Con(1) 2A01 (2)
auf Low und Cpcm_Con(7) 2A07 auf High. Das CPCM kehrt dann
zu dem Empfangszustand zurück,
in welchem es wieder Befehle von dem Netzwerk empfangen kann. Wenn
das Cpcm_Con(2) Testbit, in 2A als 2A02 darge stellt,
auf High gesetzt wird, wird das CPCM zwangsläufig in einen Übergangszustand
versetzt und kann keine weiteren Anweisungen von dem Netzwerk empfangen.
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Nachfolgend
eine vollständige
Beschreibung der CPCM-Funktionsregister unter Bezugnahme auf 1.
Das Cpcm_Clk 1006 Register ist das Register zur Steuerung
der Datenübertragungsgeschwindigkeit.
Es berechnet die Sende-/Empfangsdatenflussrate mit Hilfe der folgenden
Formel: die Datenfrequenz entspricht der Systemfrequenz, dividiert
durch [32 mal (N + 1)], wobei N den ganzzahligen Wert der Cpcm_Con(6:4)
Bits, hinzugerechnet zu Cpcm_Clk (7:0), darstellt. Das Cpcm_Abx
Register 1010 ist ein Nurlese-Adressregister. Das Cpcm_Dcx Register 1011 ist
ein Nurlese-Datenregister. Das Cpcm_Bwx 1012 ist das Backward-Register,
welches von dem Mikrocontroller 1003 beschrieben wird,
wenn, wie oben erwähnt,
Daten auf Anweisung zu dem Netzwerk zurückzusenden sind. Das Cpcm_Mop-Register 1013 ist
das Dimmungsdatenregister für
den manuellen Betrieb. Es speichert, wie unten in Bezug auf das
verbesserte Protokoll beschrieben, die zu dem CPCM manuell übertragene
8-Bit-Dimmungsstärke in
dem Manuellbetriebsmodus. Schließlich ist das Cpcm_Dia Register 1014 ein
Diagnoseregister, in dem alle Bits, wie in 2B dargestellt,
eine getrennte Funktion haben. Das siebte Bit bzw. das signifikanteste
Bit ist das NIRQ-Bit 2B07, welches das Netzwerksteuerungs-Unterbrechungsflag
darstellt. Das sechste Bit ist das MIRQ-Bit 2B06, welches
das Manuellsteuerungs-Unterbrechungsflag
darstellt. Das fünfte
Bit ist das ERROR-Bit 2B05, welches ein Empfangs-Fehlerflag
darstellt. Das Empfangs-Fehlerflag wird auf 1 gesetzt, wenn ein
Fehler vorliegt, und auf 0 gesetzt, wenn kein Fehler vorliegt. Das
vierte Bit 2B04 ist das Empfangs- bzw. Übertragungsbit, welches wie
folgt codiert wird: das vierte Bit wird auf 1 gesetzt, um einen
Empfangszustand zu kennzeichnen, oder auf 0 gesetzt, um einen Übertragungszustand
zu kennzeichnen. Bits 3:2 sind die PSTATE-Bits 2B02; zusammen
speichern sie den CPCM-Port-Zustand. Bits 1:0 sind die CSTATE-Bits 2B01,
welche zusammen die CPCM-Steueranweisung speichern.
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2 zeigt
die Adressierung der CPCM-Register, wobei alle 8-Bit-Adressen aufweisen. 2A offenbart
die einzelnen Bit-Zuweisungen in dem 8-Bit Cpcm_Con Register, welches
zur Zustandssignalisierung verwendet wird. Das Bit 0 wird zur Software-Rücksetzung und das Bit 1 zur
Anzeige des Zustands des Kommunikationsmodus des CPCMs gegenüber dem
Netzwerk eingesetzt, wobei „1" den Übertragungsmodus
und „0" den Empfangsmodus kennzeichnet.
Bit 3 wird verwendet, um das CPCM zu Testzwecken in den Übertragungsmodus
zu versetzen, und Bit 4 ist reserviert. Bits 5–7 werden einge setzt, um anzuzeigen,
ob der Mikrocontroller einer Netzwerksteuerung oder manuellen Steuerung
unterliegt, wobei im letztgenannten Fall das verbesserte Protokoll
der vorliegenden Erfindung zum Einsatz käme. Bit 7 bestätigt, dass
der Mikrocontroller durch das Netzwerk gesteuert wird, während Bit
6 bestätigt, dass
der Mikrocontroller manuell gesteuert wird. Bit 5 wird durch Interpretieren
der verschiedenen, empfangenen Spannungssignale, wie unten beschrieben, zur
Aktivierung bzw. Deaktivierung der manuellen Steuerung verwendet.
Es ist nahe liegend, dass Bits 6 und 7 immer entgegengesetzte Werte,
Bits 5 und 6 dagegen im Allgemeinen den gleichen Wert aufweisen,
mit der Ausnahme, dass dem CPCM mittels Signal die Anweisung zu
dem Intervall zwischen der manuellen Steuerung erteilt und die Realisierung derselben
von dem Mikrocontroller bestätigt
wird.
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3 zeigt
ein Zustandsdiagramm des Steuerlogik-Entscheidungsblocks des MOC/Steuerlogik-Entscheidungsmoduls 1007 (1)
des CPCMs, welches anzeigt, wie die Sende- und Empfangs-Flags in
dem P/S-Steuer- und Fehlererkennungsmodul 3004 gesetzt
sind. In 4 ist ein Zustandsdiagramm des
P/S-Steuer- und Fehlererkennungsmodul dargestellt, welches den Dialogverkehr mit
dem Steuerlogikmodul 4020 zeigt. Die 3 und 4 zeigen
den Betrieb im Netzwerkmodus, wobei regelmäßige, DALI-Protokoll konforme
Signale verwendet werden.
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Das
CPCM interpretiert jedoch ebenfalls die bei manueller Übersteuerung
abgegebenen Signale des verbesserten Protokolls der vorliegenden
Erfindung wie unten beschrieben. Bei dieser Aktivität wird das
MOC-Teilmodul des MOC/Steuerlogik-Entscheidungsmoduls 1007 (1)
eingesetzt. 5 zeigt somit ein Zustandsdiagramm
des Blocks zur manuellen Betriebssteuerung (MOC) des MOC/Steuerlogik-Entscheidungsmoduls 1007 (1).
In 5 ist dargestellt, wie das CPCM das verbesserte
DALI-Protokoll zur manuellen Steuerung von Beleuchtungsnetzen der
vorliegenden Erfindung, wie unten beschrieben, ausführt.
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In
den in den 3 bis 5 gezeigten
Zustandsdiagrammen ist ebenfalls der Datenfluss dargestellt.
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Manuelle Steuerung – das verbesserte
Protokoll
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird nun der genaue Ablauf
des Protokolls zum manuellen Betrieb beschrieben. 6 zeigt
die Spannungssignale, wie an dem RxD-Pin des CPCM 1002, wie in 1 dargestellt,
ersichtlich. Der manuelle Betrieb bezieht sich auf die Übersteuerung
der Computersteuerung der Beleuchtungseinrichtung, zum Bei spiel
bei Steuersignalen von einem manuellen Wanddimmerschalter. Wie in 6 dargestellt,
geht es bei der sich auf den manuellen Modus beziehenden Signalisierung um
drei getrennte Zeitintervalle. Diese Intervalle werden als 602, 603 und 604 bezeichnet,
und ihre Bedeutung wird nachfolgend erläutert. Wie vom Stand der Technik
her bekannt, sieht das DALI-Standard-Protokoll vor, dass, wenn keine
Netzwerk-Vorschaltgerät-Kommunikationen stattfinden,
die Busspannung hochgesetzt bleibt. Hier geht es nicht um einen
ständig
ansteigenden Höchstwert,
wie bei der Manchester-Codierung oder Biphase-Codierung, sondern lediglich darum,
den Bus konstant auf dem hohen Spannungspegel zu halten. Unter Zunutzemachung
dieses Vorteils schreibt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung vor, dass zum Schalten des CPCMs und damit der Steuerung
des elektronischen Vorschaltgeräts
vom Netzbetriebsmodus auf manuellen Betriebsmodus (d.h. lokale,
manuelle Steuerung des Vorschaltgeräts und der an dieses angeschlossenen
und durch dieses gesteuerten Lampe) der RxD-Pin 1002 (1) über ein Zeitintervall,
welches größer als
4Te 602 ist, ein schwaches Signal empfängt, wobei Te eine halbe Bitlänge (zeitlich),
wie in dem DALI-Protokoll definiert, darstellt. Faktisch ist dieser
Wert etwas arbiträr;
er ist so bemessen, dass er größer als
das Zeitintervall 2Te in DALI ist, für welches ein schwaches Signal
mit einem Sicherheitsspielraum vorliegen könnte (d.h. Biphase „0", gefolgt von Biphase „1"). Die Länge könnte, in
Abhängigkeit
des gewünschten
Sicherheitsspielraums und der Rauschverhältnisse, somit auf verschiedene
Werte eingestellt werden. Sobald somit das CPCM das schwache Signale
an dem RxD-Pin länger
als 4Te sieht, wird der Betriebsmodus umgeschaltet, und das CPCM
beginnt, die Dauer des schwachen Signals zu messen, um die Länge des
Intervalls 603 zu berechnen. Zu diesem Zeitpunkt wird das
Vorschaltgerät
manuell gesteuert, und die Länge des
Intervalls 603 bestimmt die Dimmungsstärke der Lampe. Dieses manuelle
Datensignal 603 ist eine konstante Spannung variabler Länge im L-Bereich bzw.
liegt auf logisch „0" und kann eine Länge bis
zu, jedoch nicht einschließlich,
127Te aufweisen. Wie erwähnt,
stellt dieses Datensignal die Dimmungsstärke der Lampe auf Grund der
Tatsache ein, dass das CPCM die Intervalle Te zählt, in welchen das Signal auf
logisch „0" gehalten wird und
jeden als Dimmungspegel von 0 bis 126 interpretiert, der dann in dem
Dimmungsdatenregister Cpcm_Mop 1013 (1)
für den
manuellen Betrieb gespeichert und zu dem Mikrocontroller 1003 (1)
zur entsprechenden Dimmung der Lampe übertragen wird. Liegt das Signal
länger
als 127Te konstant auf logisch „0", ist dieses ein Extremzustand und kann
von dem Systemplaner so gesetzt werden, dass es als Abschaltsignal,
als Einschaltsignal oder als ein anderer nutzba rer, ausgewählter Lampenzustand
interpretiert wird. Dieses ist darauf zurückzuführen, dass in einem 8-Bit-Datenwortsystem,
nämlich
dieses, welches der DALI-Standard vorsieht, und welches das CPCM
seiner Konstruktion entsprechend somit einsetzt (obgleich, sobald
man sich im Manuellmodus befindet, ebenfalls ein anderes Datenwort
verwendet werden könnte),
ein Überlaufzustand
herrscht, wenn Zeitintervall 603 127Te überschreitet; es kann somit
der Wahl des Systemplaners entsprechend gesetzt werden; der Einfachheit
halber wird hier davon ausgegangen, dass es den Abschaltzustand
signalisiert. Im Falle eines manuellen Dimmungsbefehls oder eines solchen
manuellen Abschaltbefehls verbleibt die Lampe in einem solchen Zustand,
und es können
bei der Lampe keine weiteren Änderungen
erfolgen, bis das RxD-Eingangssignal 1002 (1)
in das CPCM über
eine Zeitspanne 604 auf dem hohen Spannungspegel, d.h.
logisch „1 ", gehalten wird.
Zu beachten ist, dass dieses Zeitintervall 604 4Te (oder
ein anderes angemessenes Zeitintervall) überschreiten muss. Liegt dieses
unter 4Te, tritt bei der Lampe keine Änderung ein, da kein Befehl
erkannt wird. Wenn somit das Signal einen Impuls mit einer solchen
Periodendauer und einem solchen Tastverhältnis darstellt, dass das hohe
Intervall stets geringer als 4Te ist, wird nichts weiter geschehen.
Sollte eine weitere Eingabe in das CPCM gewünscht werden, entweder über einen
weiteren manuellen Befehl oder indem das CPCM einfach zurück in den
Netzwerksteuermodus versetzt wird, wird das RxD-Signal über ein
größeres Zeitintervall als 4Te auf High gehalten. Wird
es über
ein größeres Zeitintervall 604 als
4Te, jedoch ein geringeres Zeitintervall als 127Te auf High gehalten, verbleibt
das CPCM im Manuellmodus und beginnt einen anderen Dimmungs-/Abschalt-Zyklus
nach manuellem Befehl, indem es die Zeitspanne 603 (welche
nun auf das Intervall 604 folgt), über die RxD auf Low gehalten
wird, misst. Sollte das Intervall 604 127Te überschreiten
(in einem 8-Bit-System wiederum der offensichtliche Überlaufpunkt),
wird das CPCM sodann in den Netzwerksteuermodus zurückversetzt.
Wenn die Lampe in Intervall 603 abgeschaltet (oder sonst
in den Definitionszustand als Extremzustand versetzt) wurde, kann
darüber
hinaus ebenfalls ein größeres Intervall 604 als
127Te das Einschalten des Lichts (oder einen anderen, von dem System
festlegbaren Zustand) bewirken.
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Aus
dem zuvor Erwähnten
geht hervor, dass, wenn gewünscht
wird, das CPCM in dem manuellen Betriebsmodus und die Lampe über einen
ausgedehnten Zeitraum in einer bestimmten, manuell vorgenommenen
Dimmungs- oder Abschalteinstellung zu halten, in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung verhindert werden muss, dass der RxD-Eingang 1002 (1)
des CPCMs über
ein größeres Intervall als
127Te auf ,High' gehalten
wird, da ein ,High'-Zustand über ein
größeres Zeitintervall
als 127Te in einer Rücksetzung
aus dem manuellen Modus resultiert. Diese Aufgabe wird erfüllt, indem
das Signal in Bereich 604 einfach so gewechselt wird, dass
es zu keiner Zeit über
einen längeren
Zeitraum als 4Te auf High bleibt. Wenn gewünscht wird, das System zurück in den
Netzwerkmodus zu versetzen, wird das Signal über ein Zeitintervall, welches
127Te überschreitet,
einfach hochgesetzt. Alternativ wird das Signal, wenn der Wunsch besteht,
das System in einen anderen manuellen Betriebsmodus zu versetzen, über ein
größeres Zeitintervall
als 4Te einfach hochgesetzt. Diese Überlegungen sowie die Konstruktion
einer manuellen Schnittstelle für
das CPCM zur Erzeugung der gewünschten Signale
zum lokalen, manuellen Betrieb machen lediglich eine grundlegende
Entwicklungstechnik erforderlich und können von Personen mit durchschnittlichem
Fachwissen durchgeführt
werden.
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Obgleich
zuvor das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ergeben sich für Fachkundige
verschiedene Modifikationen und Variationen. Es versteht sich von
selbst, dass Modifikationen unter den Schutzumfang der nachfolgenden
Ansprüche
fallen.
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1
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1005
- SYSTEM CLK
-
1004
- P/S-SCHIEBEREGISTER
-
1009
- P/S-STEUERUNGS- & FEHLERERKENNUNGSMODUL
- RECEIVE
- EMPFANG
- DATA
- DATEN
- TRANSMIT
- ÜBERTRAGUNG
-
1007
- STEUERLOGIK-ENTSCHEIDUNGSMODUL
- HOST INTERFACE
- HOST-SCHNITTSTELLE
-
2A
-
- RESERVED
- RESERVIERT
-
2A02
- TEST
-
2A01
- MODUS
-
2B
-
-
3
-
- 00
- AUSGANGSZUSTAND
- WARTEN AUF START-BIT
- 01
- EMPFANGSZUSTAND
- EMPFANG DALI-DATEN
- 10
- WARTEZUSTAND
- WARTEN AUF MCU_ACK
- 11
- ÜBERTRAGUNGSZUSTAND
- ÜBERTRAGUNG
RÜCKDATEN
- RECEIVE_FLAG
- EMPFANGS_FLAG
- TRANSMIT_FLAG
- ÜBERTRAGUNGS_FLAG
- TEST_MODE
- TEST_MODUS
-
3004
- STEUERUNGS- u. FEHLERERKENNUNGSBLOCK z. PARALLEL/SERIELLVERSCHIEBUNG
-
4
-
-
4020
- FEHLERDETEKTOR u. PARALLEL/SERIELL-SCHIEBESTEUERUNG
- RECEIVE_FLAG
- EMPFANGS_FLAG
- INITIAL START BIT CHECK
- STARTBIT-AUSGANGSCHECK „00"
- START BIT CHECK
- STARTBIT-CHECK
- DATA_ERROR
- DATEN_FEHLER
- RECEIVING & ERROR
DETECTION „01"
- EMPFANGS- & FEHLERERKENNUNG „01"
- DATA_CORRECT
- DATEN_KORREKT
- STOP BITS CHECK „10"
- STOPPBITS-CHECK „10"
- STOP BITS CORRECT
- STOPPBITS KORREKT
- FINISH DATA RECEIVING "11"
- DATENEMPFANG BEENDEN "11"
- STOP_BITS_ERROR
- STOPPBITS_FEHLER
- TRANSMIT_FLAG
- ÜBERTRAGUNGS_FLAG
- INITIAL DATA TRANSMISSION "00"
- ERSTE DATENÜBERTRAGUNG "00"
- CREATE AND SEND START BIT „01"
- STARTBIT FESTLEGEN UND SENDEN "01"
- START BIT DONE
- STARTBIT ABGESCHLOSSEN
- CONVERT DATE TO BI-PHASE FORMAT & TRANSMITTING "10"
- DATEN IN BIPHASE-FORMAT UMWANDELN & ÜBERTRAGUNG "10"
- BACKWARD DATA HAVE BEEN TRANSMITTED
- RÜCKDATEN
WURDEN ÜBERTRAGEN
- FINISH „11"
- BEENDEN „11"
-
5
-
- 00
- AUSGANGSZUSTAND
- WARTEN AUF STARTBIT
- 01
- BEGINN MANUELLE STEUERUNGSOPERATION
- 10
- WARTEZUSTAND
- WARTEN AUF MCU_ACK
- 11
- ÜBERTRAGUNGSZUSTAND
- ÜBERTRAGUNG
RÜCKDATEN
-
6
-
- NETWORK OPERATION MODE
- NETZWERKBETRIEBSMODUS
- CDO STOPBITS
- CDO STOPPBITS
- MANUAL OPERATION MODE
- (DIMMING/TURN OFF)
- MANUELLBETRIEBSMODUS
- (DIMMUNG/ABSCHALTEN)
- NEXT CYCLE OF MANUAL OPERATION
- NÄCHSTER
ZYKLUS IM MANUELLBETRIEB