EP3672375A1 - Dimmer - Google Patents

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Publication number
EP3672375A1
EP3672375A1 EP19209893.7A EP19209893A EP3672375A1 EP 3672375 A1 EP3672375 A1 EP 3672375A1 EP 19209893 A EP19209893 A EP 19209893A EP 3672375 A1 EP3672375 A1 EP 3672375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dimmer
channel
control device
channels
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19209893.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Mensch
Jakob Reislhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP3672375A1 publication Critical patent/EP3672375A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/31—Phase-control circuits

Definitions

  • the invention relates to a dimmer, namely a device for controlling the electrical power consumption of an electrical load, in particular an integrated or connectable lighting device. Dimmers are well known and are used to vary electrical power.
  • the invention further relates to a method for recognizing the correct wiring of at least two electrically isolated dimmer channels of a dimmer connected in parallel.
  • a power variation in dimmers can preferably be carried out by leading edge control or by leading edge control.
  • phase control the current is switched on with a delay after the AC voltage has passed zero and flows until the next current zero crossing. It is preferred for inductive load behavior. With phase control, however, the current is switched on immediately after the zero crossing and switched off again before the next zero crossing. This is preferred for capacitive load behavior.
  • the dimmer In order to generate the control commands required for this on its switching components, the dimmer has a main control device.
  • the invention relates to so-called multi-channel dimmers. These have several individual dimmers, each of which controls part of the electrical load. To increase performance, these so-called dimmer channels can be switched in parallel, sequentially or mixed on the output side. Several physical channels are interconnected and a powerful logical channel is created. The dimmer channels can be in one device or in multiple devices.
  • each dimmer channel has its own channel control device, advantageously a simple processor, and a measuring device for measuring the electricity in the channel, which in some cases can also be formed by this processor. Thanks to the measuring device, the channel control device receives the information about the periodic behavior of the electricity in the channel, which is necessary for the detection of the phase gating or the phase section.
  • the control commands generated by the main control device are each transmitted via a communication link to the channel control devices of the dimmer channels and implemented on site in accordance with the information about the periodic behavior of the electricity in the channel.
  • the complexity of the measuring equipment leads to high development costs and production costs.
  • Component tolerances or aging of the components can also result in inaccuracies in the zero crossing detection.
  • the resulting time differences then lead to a non-synchronous switching of the dimmer channels and to the problems described above.
  • a device replacement or a recalibration of its components is possible, but not without costs and possibly consequential damage due to malfunction.
  • German patent specification DE102017213888B3 discloses a dimmer for controlling the power consumption of a connectable load, with at least two dimmer channels, at least one dimmer channel being designed as a measuring dimmer channel for detecting the behavior of the electricity. For the synchronization of the dimmer channels, starting from the measuring dimmer channel, a channel communication connection leads from one dimmer channel to the next dimmer channel.
  • German patent specification DE102016209278B3 discloses a dimmer system for controlling the power consumption of a connectable load and a method for controlling the power consumption of a connectable load in a dimmer system, with a master control device and with at least two slave dimmers, the master control device synchronization signals for synchronizing the respective outputs of the slave - Outputs the dimmer via a suitable communication link to the respective slave dimmer, and the slave dimmers are connected in parallel in order to provide a common controlled output for the connectable load.
  • State-of-the-art dimmers and dimmer systems are suitable for phase-synchronous switching of several parallel physical channels or of slave dimmers, but they still require a manual check whether the parallel connection of the dimmer channels has been wired correctly.
  • a dimmer for controlling the power consumption of a connectable load, in particular an LED light, with at least two electrically isolated dimmer channels connected in parallel, each with a channel control device, of which dimmer channels at least one dimmer channel is designed as a measuring dimmer channel, which is a measuring device, which at least is suitable for generating information about the behavior of electricity at a point in the measuring dimmer channel, a main control device which is at least suitable for generating control commands for the dimmer channels, and a communication link which is at least suitable for receiving such control commands from the To transmit main control device to the channel control device of a dimmer channel, the dimmer comprising at least one channel communication connection, which is at least suitable to transmit information from a first dimmer channel to a second dimmer channel, and wherein the channel communication connection is at least suitable to transmit information about the behavior of electricity at the point in the measuring dimmer channel, with a channel communication connection starting from the measuring dimmer channel in each case from one dimmer
  • each channel can only control a certain load (e.g. 300W). If you want to control a higher load (e.g. 1000W), this is not possible with a single channel. For this reason, several channels are connected in parallel and thus jointly control a larger load. These parallel channels must therefore be controlled in parallel by the internal software and wired in parallel. Failure to perform either of these two actions could damage the universal dimmer and load.
  • the present invention ensures that the parallel dimmer channels are controlled in parallel and are also correctly wired in parallel. Furthermore, the fault case of incorrect wiring of the channels is recognized immediately, so that no consequential damage occurs.
  • Each channel of the dimmer has information about the times of the zero crossings of the sinusoidal AC voltage of the conductor connected to it as well as the zero crossings of the adjacent channel connected in parallel.
  • the invention reduces the likelihood of incorrect wiring or incorrect parameterization in parallel operation.
  • the Errors are automatically recognized and reported by the dimmer (e.g. by an optical or acoustic signal, or by an appropriate error message on a display of the dimmer, or by an appropriate message to a central point (e.g. control center). Damage to the dimmer and the load due to incorrect wiring / This makes parameterization of parallel operation more difficult.
  • the dimmer according to the invention comprises at least two dimmer channels, each with a channel control device. At least one of the dimmer channels is a measuring dimmer channel because it comprises a measuring device for measuring the electricity in the channel. Your information about the behavior of electricity in the measuring dimmer channel is transmitted to the channel control device of the measuring dimmer channel.
  • the dimmer further comprises a main control device which can generate at least control commands for the dimmer channels, and a main communication connection which is at least suitable for transmitting such control commands from the main control device to the channel control device of a dimmer channel.
  • the dimmer comprises at least one channel communication connection from a first dimmer channel to a second dimmer channel, preferably with an element for the electrical isolation of the first dimmer channel from the second dimmer channel, preferably with an opto-coupler or alternatively with a transformer circuit.
  • This channel communication connection can transmit information, at least about the behavior, preferably the periodic behavior, of the electricity in the measuring dimmer channel, from the measuring device or from the channel control device of a first dimmer channel to a second dimmer channel, preferably to the channel control device of the second dimmer channel.
  • the channel communication connection is preferably also suitable for transmitting information in the opposite direction.
  • the information about the periodic behavior of the electricity in a measuring dimmer channel is preferably an indication of the time when the information is sent by the channel control device of the first dimmer channel, or preferably an indication of the time of at least one zero crossing of the voltage in the measuring dimmer channel.
  • the channel control device of the second dimmer channel can use the information about the periodic behavior of the electricity in the measuring dimmer channel to generate information about the periodic behavior of the electricity on site, with which it can switch the electricity in the channel precisely and synchronously with the other dimmer channels.
  • These stored data preferably contain a time value which is similar to an estimate of the time for the processing and transmission of the information from the measuring dimmer channel to the control device of the second dimmer channel.
  • the time value is a constant for each dimmer channel and may contain values over the time for the generation of the information by the measuring device, its transmission through the channel communication connection or through the channel communication connections from the measuring dimmer channel to the second dimmer channel and their processing in the dimmer channels. It can be determined for each dimmer channel, namely from a calibration with measurements on the dimmer or to other dimmers from the same series or in a simulation using a computer. The data have preferably been permanently stored in the channel control devices.
  • the signal is transmitted over a short distance without complex processing, the information about the periodic behavior of the electricity in the measuring dimmer channel comes with less, but especially when it is repeated and despite aging of the components with almost the same delay in the channel control device of the second dimmer channel. It is noteworthy that this also applies to the overall transmission delay if the signal is transmitted from the original channel control device of the measurement dimmer channel via some channel control devices and via the channel communication connections in between. Accordingly, the first dimmer channel to a channel communication connection can be different from the measurement dimmer channel.
  • the channel communication connection can at least also transmit control commands from the main control device from the channel control device of the first dimmer channel to the channel control device of the second dimmer channel.
  • the instructions for switching behavior are distributed to several dimmer channels in the same way, which makes direct communication connections to the main control device of the dimmer unnecessary. This can also be done unidirectionally for cost reasons, although bidirectional communication has advantages.
  • the at least one channel communication connection between the channel control device of the measuring dimmer channel and each channel control device of at least two dimmer channels.
  • the measuring dimmer channel thus has a direct channel communication connection with several control devices of other dimmer channels. This may be implemented as as many individual channel communication connections, or as a single channel communication connection for bus communication or the like, according to which telegrams are received at the destination thanks to a single address or a group address.
  • the main control device is a channel control device.
  • the dimmer is equipped with a suitable evaluation unit (e.g. microcontroller with appropriate software or firmware) to evaluate the information about the behavior of electricity in the dimmer channels.
  • the evaluation unit is advantageously arranged or integrated in the measuring dimmer channel and / or in the main control device.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the measuring dimmer channel is set up to recognize whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltages applied to the respective dimmer channels are essentially synchronous. If the sinusoidal AC voltages run essentially synchronously, synchronous switching of the dimmer channels is ensured and correct parallel wiring of the dimmer channels is recognized.
  • one of the dimmer channels can be equipped as a measuring dimmer channel with the corresponding measuring and evaluation means.
  • the measuring dimmer channel is in a channel communication connection with the other parallel dimmer channels.
  • each dimmer channel is set up to recognize whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltages applied to the respective dimmer channels are essentially synchronous. If the sinusoidal AC voltages run essentially synchronously, synchronous switching of the dimmer channels is ensured and correct parallel wiring of the dimmer channels is recognized.
  • each of the parallel dimmer channels can be equipped as a measuring dimmer channel with the corresponding measuring and evaluation means.
  • each dimmer channel is designed as a measuring dimmer channel with a respective measuring device and a respective communication connection to the main control device, the main control device being set up to recognize whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltage present at the respective dimmer channel are essentially synchronous. Based on the information provided by the dimmer channels on the respective periodic behavior of the electricity on site, the main control device recognizes whether there is a synchronous switching of the dimmer channels and a correct parallel wiring of the dimmer channels. For this purpose, the main control device is equipped with corresponding evaluation means (for example means for comparing the information supplied). Eg microprocessor with appropriate software or firmware.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that when it detects whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal alternating voltages applied to the respective dimmer channels are not synchronous, a corresponding indicator (red LED, buzzer sound, output of a message on a display, Etc.). This immediately notifies a user (e.g. installer) of an error or a fault when connecting the dimmer.
  • a corresponding indicator red LED, buzzer sound, output of a message on a display, Etc.
  • a dimmer for controlling the power consumption of a connectable load, in particular an LED light, with at least two electrically isolated dimmer channels connected in parallel, each with a channel control device, each of the dimmer channels being designed as a measuring dimmer channel, each with a measuring device, which is at least suitable for the detection of the zero crossing of the current and / or the voltage present at the respective dimmer channel; a main control device which is set up to receive information about the zero crossings of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages applied to the respective dimmer channels from the respective channel control devices via suitable communication connections, and which is further configured to communicate the information about the zero crossings of the respective dimmer channels with one another compare, and which is further set up to generate control commands for the dimmer channels, using the appropriate communication links the control commands can be transmitted from the main control device to the channel control devices of the dimmer channels, the main control device being set up to recognize whether the zero crossings of the dimmer channels assigned for parallel operation are
  • the main control device in the dimmer is designed as a separate component (e.g. microcontroller).
  • the channel control units or the channel control devices can be designed very inexpensively (lean). This configuration enables simple command communication and a simple voltage supply for the main control device and the channel control devices.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the main control device is integrated in a correspondingly configured channel control device of a dimmer channel.
  • a microcontroller can be dispensed with.
  • this configuration enables direct and thus fast communication between the dimmer channels.
  • a channel control device of a dimmer channel is designed as a main control device as a master.
  • the channel control devices of the dimmer channels are essentially the same. It is negotiated which of the channel control devices is the master (e.g. depending on the production number or ID number). The master is advantageously determined automatically when commissioning or loading the firmware.
  • Another advantageous embodiment of the invention is that the detection of whether the respective zero crossings of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages applied to the respective dimmer channels are essentially synchronous, by comparing the respective times of the zero crossings or by comparing the respective phase angles. This is advantageously done by measuring the time difference between the zero crossings.
  • a 50 Hz system for example, there is a time difference of approximately 6.67 ms between two phases of a three-phase three-phase system, which corresponds to a phase angle of 120 degrees.
  • a 60 Hz system for example, there is a time difference of approx. 5.55 ms.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that when it is recognized that the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages present on the respective dimmer channels are not synchronous, a corresponding indicator (red LED, buzzing noise, output of a message) is present on the dimmer can be activated on a display, etc.).
  • a secure message can e.g. are output if the measured time difference or a measured phase angle differ by the above-mentioned values by +/- 5%.
  • Figure 1 shows the division of functions of a first exemplary multi-channel dimmer D on the supply network N, L1.
  • the multi-channel dimmer D has a plurality of dimmer channels K1, K2, Kx, which are electrically isolated from one another, each with a channel control device S1, S2, Sx.
  • the dimmer channels K1, K2, Kx are connected in parallel to the load L on the output side via terminals A1, A2, Ax so that everyone can supply them with part of the current.
  • the dimmer D starts on the basis of an external command B.
  • a main control device H generates control commands which reach the channel control device S1 of the dimmer channel K1 via a communication connection V.
  • the dimmer channel K1 contains a measuring device M1 which is suitable for generating information about the behavior of electricity at one point in the channel, in particular information about the zero crossing of the voltage.
  • the dimmer channel K1 is therefore also called the measuring dimmer channel.
  • a communication link transmits such information from the measuring device M1 to the channel control device S1.
  • a channel communication connection V12, V23, V (x-1) x leads from one dimmer channel to the next dimmer channel.
  • These channel communication connections V12, V23, V (x-1) x are preferably suitable for transmitting information about the behavior of the electricity in the measuring dimmer channel K1 to the channel control device S2, Sx of the next dimmer channel K2, Kx, specifically here from the channel control device S1, S2 of the one dimmer channel K1, K2 to the channel control device S2, Sx of the other dimmer channel K2, Kx.
  • these channel communication connections V12, V23, V (x-1) x can also transmit the control commands from the main control device H.
  • the communication connections V, V12, V23, V (x-1) x between the electrically isolated main control device H and the dimmer channels K1, K2, Kx each contain an optocoupler on both sides.
  • Figure 2 shows a second exemplary multi-channel dimmer.
  • the channel communication connections V12, V23, V (x-1) x between the dimmer channels K1, K2, Kx the measuring device M with the respective channel control devices S1, S2, Sx for a very timely transmission.
  • the channel communication connections V12, V23, V (x-1) x are unidirectional, which is why separate communication connections V supply the control commands from the main control device H to each dimmer channel K1, K2, Kx and return any feedback.
  • Figure 3 shows measuring dimmer channel K1, dimmer channel K2 and their channel communication connection V12 of the second exemplary multi-channel dimmer in detail Figure 2 , the circuits of the measuring device M1, the channel communication link V12 and the dimmer channel K2 being simplified.
  • a Operational amplifier N11 of the measuring device M1 converts the mains voltage of 230 volts into a signal that is easier to process.
  • a comparator N12 of the measuring device M1 analyzes this signal for zero crossings. The zero crossings are passed on directly to the channel control device S1 but also to an optocoupler in the channel communication connection V12.
  • the optocoupler contains a light-emitting diode and a light-sensitive resistor, which switches a current via the resistor R in the dimmer channel K2.
  • the optocoupler thus transmits the information about the zero crossings with a small delay to the channel control device S2 and to the next channel communication connection.
  • the measuring device M1 itself can also act as an evaluation unit, i.e. Take over or provide evaluation functionality, such as comparison of the phase angles and / or comparison of the times of the zero crossings.
  • the functionalities of the measuring device M1 and the evaluation unit AE1 can be integrated in one component or in one component. However, the evaluation functionalities can also be implemented in a separate evaluation unit AE1.
  • the control commands of the main control device H arrive in a manner similar to the variant of FIG Figure 1 via a single communication connection V to the channel control device S1 of the dimmer channel K1.
  • the channel control device S1 passes them on to the next dimmer channel K2 via the channel communication connections V12, as in the variant of FIG Figure 2 .
  • the switch for example a transistor, is switched between conducting and blocking by an output of the respective channel control device Sx.
  • the switch When the respective comparator Nx2 energizes the light-emitting diode, the switch can thus impose small voltage steps on the signal, which result in small intensity steps in the light the LED.
  • a simple voltmeter can detect the corresponding resistance steps in the light-sensitive resistor on the receiver side. However, they do not trigger a zero crossing detection there. These steps thus encode the control commands of the main control device H and are passed on to the respective channel control device Sx + 1 by the voltmeter.
  • the exemplary dimmers D according to Figure 1 or according to Figure 2 Equipped with a suitable evaluation unit AE1, AE2 (eg microcontroller with appropriate software or firmware) for evaluating the information about the behavior of electricity in the dimmer channels K1, K2, Kx.
  • the evaluation is carried out, for example, by comparing the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal alternating voltages present at the respective dimmer channels K1, K2, Kx or by analyzing the respective phase shift angle or the phase difference.
  • the evaluation unit AE1, AE2 is advantageously arranged or integrated in the measuring dimmer channel M1 and / or in the main control device H.
  • each dimmer channel K1, K2, Kx is designed as a measuring dimmer channel M1 with a respective measuring device M1 and a respective communication link V to the main control device H, the main control device H being set up to recognize whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltage present at the respective dimmer channel K1, K2, Kx are essentially synchronous. Based on the information provided by the parallel dimmer channels K1, K2, Kx about the respective periodic behavior of the electricity on site, the main control device H recognizes whether a synchronous switching of the Dimmer channels K1, K2, Kx and correct parallel wiring of dimmer channels K1, K2, Kx are available.
  • the main control device H is equipped with corresponding evaluation means AE2 (for example means for comparing the information supplied).
  • evaluation means AE2 for example means for comparing the information supplied.
  • Eg microprocessor with appropriate software or firmware.
  • each dimmer channel K1, K2, Kx can therefore have an evaluation unit AE1.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that when it detects whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal alternating voltages present at the respective dimmer channels K1, K2, Kx are not synchronous, a corresponding indicator I (red LED, buzzer sound, Output of a message on a display, etc.). This immediately notifies a user (e.g. installer) of an error or a fault when connecting the dimmer D.
  • a user e.g. installer
  • FIG 4 shows an arrangement for a third exemplary multi-channel dimmer D.
  • the exemplary multi-channel dimmer D according to Figure 4 it is a universal dimmer.
  • each channel can only control a certain load LA1 - LAn (eg 300W). If you want to control a higher load (e.g. 1000W), this is not possible with a single channel. For this reason, several channels DK1 - DKn are connected in parallel and thus jointly control a larger load.
  • These parallel channels DK1 - DKn must therefore be controlled in parallel by the internal software on the one hand and wired in parallel on the other. Failure to perform either of these two actions could damage the universal dimmer and load.
  • the universal dimmer D comprises a main control device H (advantageously a suitably equipped microcontroller), which is at least suitable for generating control commands for the dimmer channels DK1-DKn. Control commands can be sent from the main control device H to the corresponding channel control devices via the communication link V. of the respective dimmer channels DK1 - DKn are transmitted.
  • the galvanically isolated (GT) dimmer channels DK1 - DKn connected in parallel are each advantageously equipped with a channel control device (simple processor or appropriately equipped microprocessor). Information can be transmitted between the dimmer channels DK1-DKn, in particular between two adjacent dimmer channels, via channel communication connections KV.
  • At least one dimmer channel DK1 comprises a corresponding measuring device M1 and a corresponding evaluation unit AE1.
  • the evaluation unit AE1 is set up to recognize whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltage present at the respective dimmer channel DK1-DKn are essentially synchronous.
  • further or also all dimmer channels DK1 - DKn can be equipped with a measuring device M1 and an evaluation unit AE1.
  • the main control device H can also include an appropriately configured evaluation unit AE2 for recognizing whether the respective times of the respective zero crossings of the sinusoidal AC voltage present at the respective dimmer channel DK1-DKn are essentially synchronous.
  • the dimmer channels DK1 - DKn are connected on the output side for power supply via terminals AK1 - AKn to the corresponding load LA1 - LAn.
  • GT galvanically isolated
  • Different phases L1, L2, L3 can of course be connected to these (e.g. L1 on channel DK1, L2 on channel DK2 etc.) in order to control independent loads LA1, LA2, LAn.
  • Each channel DK1 - DKn can control a certain maximum load (e.g. 300W).
  • Figure 5 shows an arrangement for a fourth exemplary multi-channel dimmer D in which all channels DK1 - DKn are connected to the same phase L1.
  • On the software side (by means of corresponding phase or zero crossing synchronization, for example by means of corresponding synchronization signals from the control unit H to the channels DK1-DKn) it is possible to bundle two or more channels DK1-DKn in order to jointly control a load L which is greater than the maximum load of a single channel DK1 - DKn.
  • both the dimmer and the load can be damaged.
  • Figure 6 shows an arrangement for a fifth exemplary multi-channel dimmer D, different phases L1, L2, L3 being connected to bundled channels DK1-DKn.
  • the dimmer D and the load L e.g. a lamp
  • the present invention detects and reports such faulty wiring.
  • Figure 7 shows an arrangement for a sixth exemplary multi-channel dimmer.
  • the exemplary multi-channel dimmer D according to Figure 7 it is also a universal dimmer.
  • each channel can only control a certain load (e.g. 300W).
  • the main control device H in the dimmer D is the main control device H in the dimmer D as a separate component (e.g. Microcontroller).
  • the channel control units SE1-SEx or the channel control devices can be designed very inexpensively (lean). This configuration enables simple command communication and a simple power supply for the main control device H and the channel control devices SE1-SEx.
  • the respective zero crossings ND of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages present at the respective dimmer channels DKa-DKx are essentially synchronous by comparing the respective times of the zero crossings ND or by comparing the respective phase angles in the main control device H.
  • this is done by measuring the time difference of the zero crossings.
  • a 50 Hz system for example, there is a time difference of approximately 6.67 ms between two phases of a three-phase three-phase system, which corresponds to a phase angle of 120 degrees.
  • a 60 Hz system for example, there is a time difference of approx. 5.55 ms.
  • a corresponding indicator I red LED, buzzing sound, output of a message on a Display, etc.
  • a reliable message by indicator I can be output, for example, if the measured time difference or a measured phase angle differ by +/- 10%, in particular +/- 5%, by the above-mentioned values.
  • FIG 8 shows an arrangement for a seventh exemplary multi-channel dimmer D.
  • the exemplary multi-channel dimmer D according to Figure 8 it is also a universal dimmer.
  • each channel can only control a certain load (e.g. 300W). If you want to control a higher load L (e.g. 1000W), this is not possible with a single channel. For this reason, several channels DKa - DKx are connected in parallel and thus jointly control a larger load L (eg a lamp).
  • L e.g. 1000W
  • the exemplary dimmer D for controlling the power consumption of a connectable load L, in particular an LED light, according to Figure 8 includes: At least two dimmer channels DKa - DKx connected in parallel, galvanically GT, each with a channel control device SE1 - SEx, each of the dimmer channels DKa - DKx being designed as a measuring dimmer channel, each with a measuring device M1, which is at least suitable for the zero-crossing detection NDE of the respective dimmer channel DKa - DKx current and / or the voltage present; a main control device H, which is set up to receive information about the zero crossings ND of the sinusoidal alternating currents and / or AC voltages present at the respective dimmer channels DKa - DKx from the respective channel control devices SE1 - SEx via suitable communication connections KV, and which is further set up, which To compare information about the zero crossings (ND) of the respective dimmer channels DKa - DKx with one another, and which is
  • the functionality of the main control device can be integrated into a correspondingly configured channel control device SE1-SEx of a dimmer channel DKa-DKx.
  • a microcontroller can be dispensed with.
  • this configuration enables a direct and therefore fast Communication between the channel control devices SE1 - SEx of the dimmer channels DKa - DKx.
  • a channel control device SE1-SEx of one of the dimmer channels DKa-DKx can be designed as a main control device, ie as a master.
  • the channel control devices SE1-SEx of the dimmer channels DKa-DKx are essentially the same. It is negotiated which of the channel control devices SE1 - SEx is the master (master dimmer channel) (e.g. depending on the production number or ID number). The master is advantageously determined automatically when commissioning or loading the firmware.
  • the master dimmer channel detects whether the respective zero crossings ND of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages present at the respective dimmer channels DKa - DKx are essentially synchronous, by comparing the respective times of the zero crossings ND or by comparing the respective phase angles. If it is recognized that the respective times of the respective zero crossings ND of the sinusoidal alternating currents and / or alternating voltages present at the respective dimmer channels DKa-DKx are not synchronous, a corresponding indicator I can be activated on the dimmer D. In principle, a corresponding message can also be output to a central location within a building automation system.
  • Each channel of the dimmer has information about the times of the zero crossings of the sinusoidal AC voltage of the conductor connected to it as well as the zero crossings of the adjacent channel connected in parallel. By measuring the phase shift of the two voltages, it is possible to determine whether there is a significant phase shift. (Error: Different conductors connected) or not (No error: Same conductor connected).
  • the invention reduces the likelihood of incorrect wiring or incorrect parameterization in parallel operation of a dimmer. In the event of an error, the error is automatically recognized and reported by the dimmer. Damage to the dimmer and the load due to incorrect wiring / parameterization of parallel operation is made more difficult or even prevented.
  • Method and correspondingly set up dimmer for recognizing the correct wiring of at least two galvanically isolated dimmer channels of a dimmer, in particular a universal dimmer, for each dimmer channel information about the times of the zero crossings of the sinusoidal AC voltage of the conductor connected to it as well as information about the zero crossings of the parallel adjacent channels are provided; and whereby it is determined by measuring the phase shift of the two voltages whether there is a significant phase shift or not, a detected phase shift representing faulty wiring.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Verfahren und entsprechend eingerichteter Dimmer zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers, wobei für jeden Dimmerkanal Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch Informationen über die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals bereitgestellt werden; und wobei durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen festzustellt wird, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt oder nicht, wobei eine erkannte Phasenverschiebung eine fehlerhafte Verdrahtung darstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Dimmer, nämlich ein Gerät zur Steuerung der elektrischen Leistungsaufnahme einer elektrischen Last, insbesondere einer integrierten oder anschliessbaren Leuchteinrichtung. Dimmer sind allgemein bekannt und sie dienen dazu, elektrische Leistung zu variieren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers.
  • Eine Leistungsvariation bei Dimmern kann bevorzugt durch Phasenanschnittsteuerung oder durch Phasenabschnittsteuerung erfolgen. Bei der Phasenanschnittsteuerung wird der Strom verzögert nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung eingeschaltet und fließt bis zum nächsten Stromnulldurchgang. Sie ist bevorzugt bei eineminduktiven Lastverhalten. Bei der Phasenabschnittsteuerung hingegen wird der Strom nach dem Nulldurchgang sofort eingeschaltet und vor dem nächsten Nulldurchgang wieder ausgeschaltet. Diese ist bevorzugt bei einem kapazitiven Lastverhalten. Um die dazu benötigten Steuerbefehle an seine Schaltkomponenten zu erzeugen, weist der Dimmer eine Hauptsteuereinrichtung auf.
  • Mehr spezifisch betrifft die Erfindung sogenannte Mehrkanaldimmer. Diese weisen mehrere einzelne Dimmer auf, welche je ein Teil der elektrischen Last steuern. Für eine Leistungssteigerung sind diese so-genannten Dimmerkanäle ausgangsseitig parallel, sequentiell oder gemischt schaltbar. Es werden mehrere physikalische Kanäle zusammengeschaltet und es entsteht ein leistungsstarker logischer Kanal. Die Dimmerkanäle können dabei in einem Gerät sein, oder aber in mehreren Geräten.
  • Es ist jedoch wichtig, eben wegen dieser Zusammenschaltung, dass die Ausgänge der Dimmerkanäle weitgehend synchronisiert sind. Wenn beispielsweise zwei Kanäle parallel geschaltet wurden und der zweite Kanal zu spät (bei Phasenanschnitt) oder zu früh (bei Phasenabschnitt) schaltet, wird der erste Kanal mehr überlastet, als wenn beide synchron falsch schalten. Dies kann zu einer übermäßigen Erwärmung oder einem Ausfall des ersten Dimmerkanals, oder sogar zum Abschalten des Dimmers führen.
  • In bekannten Mehrkanaldimmern weist jeder Dimmerkanal eine eigene Kanalsteuereinrichtung auf, mit Vorteil einen einfachen Prozessor, sowie eine Messeinrichtung für das Messen der Elektrizität im Kanal, welche teilweise eben auch durch diesen Prozessors gebildet sein kann. Dank der Messeinrichtung bekommt die Kanalsteuereinrichtung die für die Erkennung des Phasenanschnitts oder des Phasenabschnitts nötigen Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität im Kanal. Die von der Hauptsteuereinrichtung erzeugten Steuerbefehle werden über je eine Kommunikationsverbindung zu den Kanalsteuereinrichtungen der Dimmerkanäle übertragen und Vorort im Einklang mit den Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität im Kanal umgesetzt.
  • Insbesondere die Komplexität der Messeinrichtungen führt zu hohen Entwicklungskosten und Produktionskosten. Auch können durch Bauteiletoleranzen oder durch Alterung der Bauteile Ungenauigkeiten bei der Nulldurchgangserkennung entstehen. Die daraus folgenden zeitlichen Unterschiede führen dann zu einem nicht synchronen Schalten der Dimmerkanäle und zu den oben beschriebenen Problemen. Ein Geräteaustausch oder eine Neukalibrierung dessen Bauteile ist zwar möglich, jedoch nicht ohne Kosten und gegebenenfalls Folgeschaden wegen Betriebsstörung.
  • Die deutsche Patentschrift DE102017213888B3 offenbart einen Dimmer zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last, mit mindestens zwei Dimmerkanälen, wobei zumindest ein Dimmerkanal als Messdimmerkanal zum Erkennen des Verhaltens der Elektrizität ausgebildet ist. Zur Synchronisation der Dimmerkanäle führt ausgehend vom Messdimmerkanal eine Kanalkommunikationsverbindung jeweils von einem Dimmerkanal zum nächsten Dimmerkanal.
  • Die deutsche Patentschrift DE102016209278B3 offenbart ein Dimmersystem zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last und ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last in einem Dimmersystem, mit einer Master-Steuereinrichtung und mit mindestens zwei Slave-Dimmern, wobei die Master-Steuereinrichtung Synchronisationssignale zur Synchronisierung der jeweiligen Ausgänge der Slave-Dimmer über eine geeignete Kommunikationsverbindung an die jeweiligen Slave-Dimmer ausgibt, und wobei die Slave-Dimmer parallel geschaltet sind, um einen gemeinsamen gesteuerten Ausgang für die anschliessbare Last bereitzustellen.
  • Dimmer und Dimmersystem aus dem Stand der Technik sind zwar geeignet zur phasensynchronen Schaltung mehrerer paralleler physikalischer Kanäle bzw. von Slave-Dimmer, aber sie erfordern aber immer noch eine manuelle Überprüfung, ob die Parallelschaltung der Dimmerkanäle korrekt verdrahtet wurde.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Dimmer, insbesondere einen Mehrkanaldimmer, und ein Verfahren bereitzustellen, um auf einfache Weise Verdrahtungsfehler beim Anschluss der Kanäle des Dimmers zu erkennen.
  • Die Aufgabe wird durch einen Dimmer zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last, insbesondere einer LED-Leuchte, mit mindestens zwei parallel geschalteten, galvanisch getrennten Dimmerkanälen mit je einer Kanalsteuereinrichtung von welchen Dimmerkanälen zumindest ein Dimmerkanal als Messdimmerkanal ausgebildet ist, welcher eine Messeinrichtung, die zumindest geeignet ist, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität an einer Stelle im Messdimmerkanal zu erzeugen, umfasst, einer Hauptsteuereinrichtung, die zumindest geeignet ist, um Steuerbefehle für die Dimmerkanäle zu erzeugen, und einer Kommunikationsverbindung, die zumindest geeignet ist, um solche Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung an die Kanalsteuereinrichtung eines Dimmerkanals zu übertragen, wobei der Dimmer mindestens eine Kanalkommunikationsverbindung umfasst, die zumindest geeignet ist, um Informationen von einem ersten Dimmerkanal an einen zweiten Dimmerkanal zu übertragen, und wobei die Kanalkommunikationsverbindung zumindest geeignet ist, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität an der Stelle im Messdimmerkanal zu übertragen, wobei ausgehend vom Mess-dimmerkanal eine Kanalkommunikationsverbindung jeweils von einem Dimmerkanal zum nächsten Dimmerkanal führt, und wobei der Dimmer eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind.
  • Bei einem Universaldimmer mit mehreren Kanälen kann jeder Kanal nur eine bestimmte Last (z.B. 300W) ansteuern. Möchte man eine höhere Last (z.B. 1000W) ansteuern, so ist das mit einem einzelnen Kanal nicht möglich. Aus diesem Grund werden mehrere Kanäle parallel geschaltet und steuern somit gemeinsam eine größere Last. Diese parallelen Kanäle müssen deswegen zum einen durch die interne Software parallel gesteuert werden und zum anderen parallel verdrahtet werden. Wird eine dieser beiden Aktionen nicht ausgeführt, kann es zu Schäden am Universaldimmer und der Last kommen. Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass die parallelen Dimmerkanäle parallel gesteuert werden und zum anderen auch korrekt parallel verdrahtet werden. Weiterhin wird der Fehlerfall einer unkorrekten Verdrahtung der Kanäle sofort erkannt, so dass keine Folgeschäden erfolgen.
  • Jeder Kanal des Dimmers hat sowohl Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals. Durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannung ist es möglich, festzustellen, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt (Fehler: Unterschiedliche Leiter angeschlossen) oder nicht (Kein Fehler: Gleicher Leiter angeschlossen). Durch die Erfindung wird die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Verdrahtung bzw. fehlerhaften Parametrierung im Parallelbetrieb verringert. Im beschriebenen Fehlerfall wird der Fehler automatisch vom Dimmer erkannt und gemeldet (z.B. durch ein optisches oder akustisches Signal, oder durch eine entsprechende Fehlermeldung an einem Display des Dimmers, oder durch entsprechende Meldung an eine zentrale Stelle (z.B. Leitstelle). Eine Beschädigung des Dimmers und der Last durch fehlerhafte Verdrahtung/Parametrierung eines Parallelbetriebs wird dadurch erschwert.
  • Dementsprechend umfasst der erfindungsgemässe Dimmer mindestens zwei Dimmerkanäle mit je einer Kanalsteuereinrichtung. Zumindest einer der Dimmerkanäle ist ein Messdimmerkanal, weil er eine Messeinrichtung für das Messen der Elektrizität im Kanal umfasst. Ihre Informationen über das Verhalten der Elektrizität im Messdimmerkanal werden zur Kanalsteuereinrichtung des Messdimmerkanals übertragen. Der Dimmer umfasst weiter eine Hauptsteuereinrichtung die zumindest Steuerbefehle für die Dimmerkanäle erzeugen kann, sowie eine Hauptkommunikationsverbindung die zumindest geeignet ist, um solche Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung an die Kanalsteuereinrichtung eines Dimmerkanals zu übertragen. Weiter umfasst der Dimmer mindestens eine Kanalkommunikationsverbindung von einem ersten Dimmerkanal zu einem zweiten Dimmerkanal, bevorzugt mit einem Element zur galvanischen Trennung des ersten Dimmerkanals vom zweiten Dimmerkanal, bevorzugt mit einem Opto-Koppler oder alternativ mit einer Transformatorschaltung. Diese Kanalkommunikationsverbindung kann Informationen, und zwar zumindest über das Verhalten, bevorzugt das periodische Verhalten, der Elektrizität im Messdimmerkanal, von der Messeinrichtung oder aber von der Kanalsteuereinrichtung eines ersten Dimmerkanals an einen zweiten Dimmerkanal, vorzugsweise an die Kanalsteuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals, übertragen. Bevorzugt ist die Kanalkommunikationsverbindung auch geeignet, in umgekehrter Richtung Informationen zu übertragen.
  • Weil eine Kommunikationsverbindung zwischen jeder Kanalsteuereinrichtung der Dimmerkanäle und einer Hauptsteuereinrichtung des Dimmers ohnehin benötigt ist, bevorzugt inklusive galvanischer Trennung, kann man mit geringfügigem Mehraufwand Kanalkommunikationsverbindungen zwischen den Kanalsteuereinrichtungen untereinander aufnehmen, welche sogar ein Teil der Kommunikationsverbindungen zwischen den Kanalsteuereinrichtungen und der Hauptsteuereinrichtung des Dimmers ersetzen können.
  • Die Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität in einem Messdimmerkanal sind bevorzugt eine Angabe über die Zeit des Absendens der Informationen durch die Kanalsteuereinrichtung des ersten Dimmerkanals, oder bevorzugt eine Angabe über die Zeit von zumindest einem Nulldurchgang der Spannung im Messdimmerkanal. Aufgrund gespeicherter Daten kann die Kanalsteuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals anhand der Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität im Messdimmerkanal Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität Vorort erzeugen, mit denen sie die Elektrizität im Kanal genau und synchron zu den übrigen Dimmerkanälen schalten kann. Diese gespeicherten Daten enthalten bevorzugt einen Zeitwert, welcher eine Abschätzung der Zeit für die Verarbeitung und die Übertragung der Informationen vom Messdimmerkanal bis zur Steuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals gleicht. Der Zeitwert ist für jedes Dimmerkanal eine Konstante und mag Werte über die Zeit für das Erzeugen der Informationen durch die Messeinrichtung, deren Übertragung durch die Kanalkommunikationsverbindung oder durch die Kanalkommunikationsverbindungen vom Messdimmerkanal bis zum zweiten Dimmerkanal und deren Verarbeitung in den Dimmerkanälen enthalten. Man kann ihn für jeden Dimmerkanal ermitteln, nämlich aus einer Kalibrierung mit Messungen am Dimmer oder an sonstige Dimmer aus derselben Baureihe oder in einer Simulierung mittels eines Rechners. Bevorzugt sind die Daten in den Kanalsteuereinrichtungen fest abgespeichert worden.
  • Dadurch, dass das Signal ohne aufwendige Verarbeitung über eine kurze Distanz übertragen wird, kommen die Informationen über das periodische Verhalten der Elektrizität im Messdimmerkanal mit geringer, aber vor allem bei Wiederholung und trotz Alterung der Komponenten mit nahezu gleicher Verzögerung bei der Kanalsteuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals an. Es ist bemerkenswert, dass dies sogar auch für die Gesamtübertragungsverzögerung gilt, wenn das Signal von der ursprünglichen Kanalsteuereinrichtung des Messdimmerkanals via einige Kanalsteuereinrichtungen und über die Kanalkommunikationsverbindungen dazwischen übertragen wird. Dementsprechend kann der erste Dimmerkanal zu einer Kanalkommunikationsverbindung ein anderer als der Messdimmerkanal sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Kanalkommunikationsverbindung zumindest auch Steuerbefehle aus der Hauptsteuereinrichtung von der Kanalsteuereinrichtung des ersten Dimmerkanals an die Kanalsteuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals übertragen. Somit werden auf demselben Weg gleich auch die Instruktionen zum Schaltverhalten an mehrere Dimmerkanäle verteilt, was direkte Kommunikationsverbindungen zur Hauptsteuereinrichtung des Dimmers erübrigt. Auch dies kann aus Kostengründen unidirektional stattfinden, obwohl eine bidirektionale Kommunikation Vorteile bringt.
  • In einer Variante der Erfindung gibt es die mindestens eine Kanalkommunikationsverbindung zwischen der Kanalsteuereinrichtung des Messdimmerkanals und jeder Kanalsteuereinrichtung von zumindest zwei Dimmerkanälen. Somit hat der Messdimmerkanal eine direkte Kanalkommunikationsverbindung mit mehreren Steuereinrichtungen von sonstigen Dimmerkanälen. Dies mag als ebenso viele einzelne Kanalkommunikationsverbindungen ausgeführt sein, oder aber als eine einzige Kanalkommunikationsverbindung für eine Buskommunikation oder Ähnliches, gemäss welcher Telegramme dank einer Einzeladresse oder einer Gruppenadresse am Ziel empfangen werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist sogar die Hauptsteuereinrichtung eine Kanalsteuereinrichtung.
  • Zum Erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind, ist der Dimmer mit einer geeigneten Auswerteeinheit (z.B. Mikrokontroller mit entsprechender Software oder Firmware) ausgestattet, zur Auswertung der Informationen über das Verhalten der Elektrizität in den Dimmerkanälen. Mit Vorteil ist die Auswerteeinheit im Messdimmerkanal und/oder in der Hauptsteuereinrichtung angeordnet bzw. integriert.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Messdimmerkanal eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind. Wenn die sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron verlaufen wird ein synchrones Schalten der Dimmerkanäle sichergestellt und eine korrekte parallele Verdrahtung der Dimmerkanäle wird erkannt. Um dies zu erkennen, kann einer der Dimmerkanäle als Messdimmerkanal mit den entsprechenden Messmittel und Auswertemittel ausgestattet sein. Der Messdimmerkanal ist mit den weiteren parallelen Dimmerkanälen dabei in einer Kanalkommunikationsverbindung.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass jeder Dimmerkanal eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind. Wenn die sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron verlaufen wird ein synchrones Schalten der Dimmerkanäle sichergestellt und eine korrekte parallele Verdrahtung der Dimmerkanäle wird erkannt. Um dies zu erkennen, kann jeder der parallelen Dimmerkanäle als Messdimmerkanal mit den entsprechenden Messmittel und Auswertemittel ausgestattet sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass jeder Dimmerkanal als Messdimmerkanal mit einer jeweiligen Messeinrichtung und einer jeweiligen Kommunikationsverbindung an die Hauptsteuereinrichtung ausgebildet ist, wobei die Hauptsteuereinrichtung eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind. Basierend auf den von den Dimmerkanälen bereitgestellten Informationen über das jeweilige periodische Verhalten der Elektrizität Vorort erkennt die Hauptsteuereinrichtung, ob ein synchrones Schalten der Dimmerkanäle und eine korrekte parallele Verdrahtung der Dimmerkanäle vorliegen. Die Hauptsteuereinrichtung ist dazu mit entsprechenden Auswertemittel (z.B. Mittel zum Vergleichen der gelieferten Informationen) ausgestattet. Z.B. Mikroprozessor mit entsprechender Software oder Firmware.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass beim Erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen nicht synchron sind, am Dimmer ein entsprechender Indikator (rote LED, Summgeräusch, Ausgabe einer Meldung an einem Display, etc.). Dadurch wird einem Benutzer (z.B. Installateur) ein Fehler oder eine Störung beim Anschliessen des Dimmers sofort mitgeteilt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Dimmer zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last, insbesondere einer LED-Leuchte, mit mindestens zwei parallel geschalteten, galvanisch getrennten Dimmerkanälen mit je einer Kanalsteuereinrichtung, wobei jeder der Dimmerkanäle als Messdimmerkanal ausgebildet ist, mit jeweils einer Messeinrichtung, die zumindest geeignet ist zur Nulldurchgangserkennung des am jeweiligen Dimmerkanal anliegenden Stroms und/oder der jeweils anliegenden Spannung; einer Hauptsteuereinrichtung, die eingerichtet ist, um Informationen über die Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen von den jeweiligen Kanalsteuereinrichtungen über geeignete Kommunikationsverbindungen zu erhalten, und die weiter eingerichtet ist, die Informationen über die Nulldurchgänge der jeweiligen Dimmerkanäle miteinander zu vergleichen, und die weiter eingerichtet ist, Steuerbefehle für die Dimmerkanäle zu erzeugen, wobei über die geeigneten Kommunikationsverbindungen die Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung an die Kanalsteuereinrichtungen der Dimmerkanäle übertragbar sind, wobei die Hauptsteuereinrichtung eingerichtet ist zu erkennen, ob die Nulldurchgänge der für einen Parallelbetrieb zugeordneten Dimmerkanäle im Wesentlichen synchron sind. Parallelbetrieb von Dimmerkanälen bedeutet, dass die Dimmerkanäle elektrisch auf eine gemeinsame Last schalten und dafür entsprechend verschaltet sind. Deswegen müssen die parallelen Dimmerkanäle zeitsynchron schalten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Hauptsteuereinrichtung im Dimmer als eigenes Bauelement (z.B. Mikrocontroller) ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung können z.B. die Kanalsteuereinheiten bzw. die Kanalsteuereinrichtungen sehr kostengünstig (lean) ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Befehlskommunikation und eine einfache Spannungsversorgung von Hauptsteuereinrichtung und den Kanalsteuereinrichtungen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Hauptsteuereinrichtung in eine entsprechend eingerichtete Kanalsteuereinrichtung eines Dimmerkanals integriert ist. Bei dieser Ausgestaltung kann auf einen Mikrocontroller verzichtet werden. Weiterhin ermöglicht diese Ausgestaltung eine direkte und somit schnelle Kommunikation zwischen den Dimmerkanälen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine Kanalsteuereinrichtung eines Dimmerkanals als Hauptsteuereinrichtung als Master ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung sind die Kanalsteuereinrichtungen der Dimmerkanäle im Wesentlichen gleich. Es wird ausgehandelt, welche der Kanalsteuereinrichtungen der Master ist (z.B. abh. von der Produktionsnummer oder IdNr.). Mit Vorteil erfolgt die Bestimmung des Masters automatisch bei der Inbetriebsetzung bzw. beim Laden der Firmware.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Erkennen, ob die jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselströmen und/oder Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind, durch Vergleich der jeweiligen Zeitpunkte der Nulldurchgänge oder durch Vergleich der jeweiligen Phasenwinkel erfolgt. Mit Vorteil erfolgt dies durch Messung der Zeitdifferenz zwischen den Nulldurchgängen. Bei einem 50 Hz System liegt z.B. eine Zeitdifferenz von ca. 6,67 ms zwischen zwei Phasen eines Dreiphasen-Drehstromsystems vor, was einem Phasenwinkel von 120 Grad entspricht. Bei einem 60 Hz System liegt z.B. eine Zeitdifferenz von ca. 5,55 ms vor.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass beim Erkennen, das die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen nicht synchron sind, am Dimmer ein entsprechender Indikator (rote LED, Summgeräusch, Ausgabe einer Meldung an einem Display, etc.) aktivierbar ist. Eine sichere Meldung kann z.B. ausgegeben werden, wenn die gemessene Zeitdifferenz oder ein gemessener Phasenwinkel sich um die oben genannten Werte um +/- 5% unterscheiden.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers,
    • wobei für jeden Dimmerkanal Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch Informationen über die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals bereitgestellt werden;
    • wobei durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen festzustellt wird, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt oder nicht, wobei eine erkannte Phasenverschiebung eine fehlerhafte Verdrahtung darstellt. Das Verfahren kann z.B. bei der Inbetriebnahme des Dimmers durchgeführt werden. Mit Vorteil wird das Verfahren bei der Inbetriebnahme des Dimmers automatisch (oder zwingend) als Qualitätssicherungsmassnahme durchgeführt.
  • Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    die Funktionsaufteilung von einem ersten beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 2
    die Funktionsaufteilung von einem zweiten beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 3
    vereinfachte Schaltkreise zweier Dimmerkanäle und die dazugehörige Kanalkommunikationsverbindung für den zweiten beispielhaften Mehrkanaldimmer aus Figur 2,
    FIG 4
    eine Anordnung für einen dritten beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 5
    eine Anordnung für einen vierten beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 6
    eine Anordnung für einen fünften beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 7
    eine Anordnung für einen sechsten beispielhaften Mehrkanaldimmer,
    FIG 8
    eine Anordnung für einen siebten beispielhaften Mehrkanaldimmer, und
    FIG 9
    ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers.
  • Figur 1 zeigt die Funktionsaufteilung eines ersten beispielhaften Mehrkanaldimmers D am Versorgungsnetz N, L1. Der Mehrkanaldimmer D weist mehrere, von einander galvanisch getrennte Dimmerkanäle K1, K2, Kx mit je einer Kanalsteuereinrichtung S1, S2, Sx auf. Die Dimmerkanäle K1, K2, Kx sind über Anschlussklemmen A1, A2, Ax zur Last L ausgangsseitig parallel geschaltet, damit jeder ihr ein Teil des Stroms zuführen kann.
  • Der Dimmer D startet aufgrund eines externen Befehls B. Eine Hauptsteuereinrichtung H erzeugt Steuerbefehle, welche via eine Kommunikationsverbindung V an die Kanalsteuereinrichtung S1 des Dimmerkanals K1 gelangen.
  • Der Dimmerkanal K1 enthält eine Messeinrichtung M1 die geeignet ist, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität an einer Stelle im Kanal zu erzeugen, und zwar insbesondere Informationen über den Nulldurchgang der Spannung. Der Dimmerkanal K1 heisst deshalb auch Messdimmerkanal. In Betrieb überträgt eine Kommunikationsverbindung solche Informationen von der Messeinrichtung M1 zur Kanalsteuereinrichtung S1.
  • Ausgehend vom Messdimmerkanal K1 führt eine Kanalkommunikationsverbindung V12, V23, V(x-1)x jeweils von einem Dimmerkanal zum nächsten Dimmerkanal. In bevorzugter Weise sind diese Kanalkommunikationsverbindungen V12, V23, V(x-1)x geeignet, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität im Messdimmerkanal K1 an die Kanalsteuereinrichtung S2, Sx des nächsten Dimmerkanals K2, Kx zu übertragen, und zwar hier von der Kanalsteuereinrichtung S1, S2 des einen Dimmerkanals K1, K2 an die Kanalsteuereinrichtung S2, Sx des anderen Dimmerkanals K2, Kx. Darüber hinaus können diese Kanalkommunikationsverbindungen V12, V23, V(x-1)x auch die Steuerbefehle der Hauptsteuereinrichtung H weitertragen.
  • Die Kommunikationsverbindungen V, V12, V23, V(x-1)x zwischen den galvanisch getrennten Hauptsteuereinrichtung H und den Dimmerkanälen K1, K2, Kx enthalten je beidseitig einen Optokoppler.
  • Figur 2 zeigt einen zweiten beispielhaften Mehrkanaldimmer. In der Variante in der Figur 2 verknüpfen die Kanalkommunikationsverbindungen V12, V23, V(x-1)x zwischen den Dimmerkanälen K1, K2, Kx die Messeinrichtung M mit den jeweiligen Kanalsteuereinrichtungen S1, S2, Sx für eine sehr zeitnahe Übertragung. Die Kanalkommunikationsverbindungen V12, V23, V(x-1)x sind unidirektional ausgeführt, weshalb separate Kommunikationsverbindungen V die Steuerbefehle der Hauptsteuereinrichtung H zu jedem Dimmerkanal K1, K2, Kx liefern und etwaige Rückmeldungen retournieren.
  • Figur 3 zeigt Messdimmerkanal K1, Dimmerkanal K2 und deren Kanalkommunikationsverbindung V12 des zweiten beispielhaften Mehrkanaldimmers genäss Figur 2, wobei vereinfacht die Schaltkreise der Messeinrichtung M1, der Kanalkommunikationsverbindung V12 und des Dimmerkanals K2 dagestellt sind. Ein Operationsverstärker N11 der Messeinrichtung M1 verwandelt die Netzspannung von 230 Volt in ein besser zu verarbeitendes Signal. Ein Komparator N12 der Messeinrichtung M1 analysiert dieses Signal auf Nulldurchgänge. Die Nulldurchgänge werden direkt an die Kanalsteuereinrichtung S1 aber auch an einen Optokoppler in der Kanalkommunikationsverbindung V12 weiter gegeben. Zwecks galvanischer Trennung enthält der Optokoppler eine Leuchtdiode und einen lichtempfindlichen Widerstand, welche einen Strom via den Widerstand R im Dimmerkanal K2 schaltet. Somit überträgt der Optokoppler die Information zu den Nulldurchgängen mit geringer Verzögerung an die Kanalsteuereinrichtung S2 und zur nächsten Kanalkommunikationsverbindung.
  • Die Messeinrichtung M1 kann selbst auch als Auswerteeinheit agieren, d.h. Auswertefunktionalität übernehmen oder bereitstellen, wie Vergleich der Phasenwinkel und/oder Vergleich der Zeitpunkte der Nulldurchgänge. D.h. die Funktionalitäten der Messeinrichtung M1 und der Auswerteeinheit AE1 können in einer Komponenete oder in einem Bauteil integriert sein. Die Auswertefunktionalitäten können aber auch in einer separaten Auswerteeinheit AE1 realisiert sein.
  • In einer weiteren, nicht dargestellten Variante der Erfindung gelangen die Steuerbefehle der Hauptsteuereinrichtung H ähnlich wie in der Variante von Figur 1 über einen einzigen Kommunikationsverbindung V an die Kanalsteuereinrichtung S1 des Dimmerkanals K1. Die Kanalsteuereinrichtung S1 gibt sie jedoch am nächsten Dimmerkanal K2 weiter über die Kanalkommunikationsverbindungen V12, wie in der Variante der Figur 2. Dazu sind aber solche, in der Figur 3 skizzierten Kanalkommunikationsverbindungen V12, V23, V(x-1)x beispielsweise vor der Leuchtdiode mit einem Schalter und einem Widerstand in einer Reihe zur Erde ergänzt. Der Schalter, zum Beispiel ein Transistor, wird durch einen Ausgang der jeweiligen Kanalsteuereinrichtung Sx zwischen leitend und sperrend geschaltet. Wann der jeweilige Komparator Nx2 die Leuchtdiode bestromt, kann somit der Schalter kleine Spannungsschritte auf das Signal auferlegen, welche zu kleinen Intensitätsschritten im Licht der Leuchtdiode führen. Die entsprechenden Widerstandschritte im lichtempfindlichen Widerstand an der Empfängerseite kann ein einfacher Spannungsmesser wahrnehmen. Sie lösen jedoch dort nicht eine Nulldurchgangdetektion aus. Diese Schritte kodieren somit die Steuerbefehle der Hauptsteuereinrichtung H und werden durch den Spannungsmesser an die jeweilige Kanalsteuereinrichtung Sx+1 weitergegeben.
  • Zum Erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal K1, K2, Kx anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind, sind die beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 1 bzw. gemäss Figur 2 mit einer geeigneten Auswerteeinheit AE1, AE2 (z.B. Mikrokontroller mit entsprechender Software oder Firmware) ausgestattet, zur Auswertung der Informationen über das Verhalten der Elektrizität in den Dimmerkanälen K1, K2, Kx. Die Auswertung erfolgt z.B. durch Vergleich der jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen K1, K2, Kx anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen bzw. durch Analyse der jeweiligen Phasenverschiebungswinkel bzw. der Phasendifferenz.
  • Mit Vorteil ist die Auswerteeinheit AE1, AE2 im Messdimmerkanal M1 und/oder in der Hauptsteuereinrichtung H angeordnet bzw. integriert.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass jeder Dimmerkanal K1, K2, Kx als Messdimmerkanal M1 mit einer jeweiligen Messeinrichtung M1 und einer jeweiligen Kommunikationsverbindung V an die Hauptsteuereinrichtung H ausgebildet ist, wobei die Hauptsteuereinrichtung H eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal K1, K2, Kx anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind. Basierend auf den von den parallelen Dimmerkanälen K1, K2, Kx bereitgestellten Informationen über das jeweilige periodische Verhalten der Elektrizität Vorort erkennt die Hauptsteuereinrichtung H, ob ein synchrones Schalten der Dimmerkanäle K1, K2, Kx und eine korrekte parallele Verdrahtung der Dimmerkanäle K1, K2, Kx vorliegen. Die Hauptsteuereinrichtung H ist dazu mit entsprechenden Auswertemittel AE2 (z.B. Mittel zum Vergleichen der gelieferten Informationen) ausgestattet. Z.B. Mikroprozessor mit entsprechender Software oder Firmware. Prinzipiell kann somit jeder Dimmerkanal K1, K2, Kx eine Auswerteeinheit AE1 aufweisen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass beim Erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen K1, K2, Kx anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen nicht synchron sind, am Dimmer D ein entsprechender Indikator I (rote LED, Summgeräusch, Ausgabe einer Meldung an einem Display, etc.). Dadurch wird einem Benutzer (z.B. Installateur) ein Fehler oder eine Störung beim Anschliessen des Dimmers D sofort mitgeteilt.
  • Figur 4 zeigt eine Anordnung für einen dritten beispielhaften Mehrkanaldimmer D. Beim beispielhaften Mehrkanaldimmer D gemäss Figur 4 handelt es sich um einen Universaldimmer. Bei einem Universaldimmer mit mehreren Kanälen DK1 - DKn kann jeder Kanal nur eine bestimmte Last LA1 - LAn (z.B. 300W) ansteuern. Möchte man eine höhere Last (z.B. 1000W) ansteuern, so ist das mit einem einzelnen Kanal nicht möglich. Aus diesem Grund werden mehrere Kanäle DK1 - DKn parallel geschaltet und steuern somit gemeinsam eine größere Last. Diese parallelen Kanäle DK1 - DKn müssen deswegen zum einen durch die interne Software parallel gesteuert werden und zum anderen parallel verdrahtet werden. Wird eine dieser beiden Aktionen nicht ausgeführt, kann es zu Schäden am Universaldimmer und der Last kommen. Der Universaldimmer D umfasst eine Hauptsteuereinrichtung H (mit Vorteil ein geeignet eingerichteter Microcontroller), die zumindest geeignet ist, um Steuerbefehle für die Dimmerkanäle DK1 - DKn zu erzeugen. Über die Kommunikationsverbindung V können Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung H an die entsprechenden Kanalsteuereinrichtungen der jeweiligen Dimmerkanäle DK1 - DKn übertragen werden. Die parallel geschalteten, galvanisch getrennten (GT) Dimmerkanälen DK1 - DKn sind mit Vorteil mit je einer Kanalsteuereinrichtung (einfacher Prozessor oder entsprechend eingerichteter Mikroprozessor) ausgestattet. Über Kanalkommunikationsverbindungen KV können Informationen zwischen den Dimmerkanälen DK1 - DKn übertragen werden, insbesondere zwischen zwei benachbarten Dimmerkanälen. Mindestens ein Dimmerkanal DK1 umfasst eine entsprechende Messeinrichtung M1 und eine entsprechende Auswerteeinheit AE1. Die Auswerteeinheit AE1 ist eingerichtet, zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal DK1 - DKn anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind. Optional können weitere oder auch alle Dimmerkanäle DK1 - DKn mit einer Messeinrichtung M1 und einer Auswerteeinheit AE1 ausgestattet sein. Auch die Hauptsteuereinrichtung H kann eine entsprechend eingerichtete Auswerteeinheit AE2, zum Erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal DK1 - DKn anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind, umfassen. Die Dimmerkanäle DK1 - DKn sind zur Stromzufuhr über Anschlussklemmen AK1 - AKn zur entsprechenden Last LA1 - LAn ausgangsseitig geschaltet.
  • Der Dimmer D ist zwar ein komplettes Gerät, hat aber eigenständige und galvanisch getrennte (GT) Kanäle DK1 - DKn (= Lastausgänge). An diese können deshalb natürlich unterschiedliche Phasen L1, L2, L3 angeschlossen werden (z.B. L1 an Kanal DK1, L2 an Kanal DK2 etc.), um jeweils unabhängige Lasten LA1, LA2, LAn anzusteuern. Jeder Kanal DK1 - DKn kann eine bestimmte Maximallast ansteuern (z.B. 300W).
  • Es ist softwareseitig aber auch möglich, zwei oder mehrere Kanäle zu bündeln, um gemeinsam eine Last anzusteuern, die größer als die Maximallast eines einzelnen Kanals DK1 - DKn ist (z.B. 1000W). Ist dies der Fall, müssen natürlich alle Kanäle DK1 - DKn an dieselbe Phase angeschlossen werden (siehe Dimmeranordnung gemäss Figur 5).
  • Figur 5 zeigt eine Anordnung für einen vierten beispielhaften Mehrkanaldimmer D bei dem alle Kanäle DK1 - DKn an dieselbe Phase L1 angeschlossen sind. Es ist somit softwareseitig (durch entsprechende Phasen- oder Nulldurchgangssynchronisation. Z.B. durch entsprechende Synchronisationssignale der Steuereinheit H an die Kanäle DK1 - DKn) möglich, zwei oder mehrere Kanäle DK1 - DKn zu bündeln, um gemeinsam eine Last L anzusteuern, die größer als die Maximallast eines einzelnen Kanals DK1 - DKn ist.
  • Werden dagegen unterschiedliche Phasen an gebündelte Kanäle angeschlossen (siehe Dimmeranordnung gemäss Figur 6), können sowohl der Dimmer als auch die Last beschädigt werden.
  • Figur 6 zeigt eine Anordnung für einen fünften beispielhaften Mehrkanaldimmer D, wobei unterschiedliche Phasen L1, L2, L3 an gebündelte Kanäle DK1 - DKn angeschlossen sind. Bei der Anschlussanordnung gemäss Figur 6 können sowohl der Dimmer D als auch die Last L (z.B. eine Lampe) beschädigt werden.
  • Deshalb ist es notwendig eine fehlerhafte Verdrahtung (= unterschiedliche Phasen L1, L2, L3 an gebündelten Kanälen DK1 - DKn) zu erkennen und zu melden.
  • Die vorliegende Erfindung erkennt und meldet solche fehlerhaften Verdrahtungen.
  • Bis auf den Lastanschluss (Verdrahtung) zeigen die Figuren 4 bis 6 den gleichen beispielhaften Mehrkanaldimmer D, der auch als Universaldimmer verwendet werden kann.
  • Figur 7 zeigt eine Anordnung für einen sechsten beispielhaften Mehrkanaldimmer. Beim beispielhaften Mehrkanaldimmer D gemäss Figur 7 handelt es sich auch um einen Universaldimmer. Bei einem Universaldimmer mit mehreren Kanälen DKa - DKx kann jeder Kanal nur eine bestimmte Last (z.B. 300W) ansteuern.
  • Möchte man eine höhere Last L (z.B. 1000W) ansteuern, so ist das mit einem einzelnen Kanal nicht möglich. Aus diesem Grund werden mehrere Kanäle DKa - DKx parallel geschaltet und steuern somit gemeinsam eine größere Last L (z.B. eine Leuchte). Diese parallelen Kanäle DKa - DKx müssen deswegen zum einen durch die interne Software parallel gesteuert werden und zum anderen parallel verdrahtet werden. Wird eine dieser beiden Aktionen nicht ausgeführt, kann es zu Schäden am Universaldimmer D und der Last L kommen.
  • Der beispielhafte Dimmer D zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last L, insbesondere einer LED-Leuchte, gemäss Figur 7 umfasst:
    • mindestens zwei parallel geschaltete, galvanisch GT getrennte Dimmerkanäle DKa - DKx mit je einer Kanalsteuereinrichtung SE1 - SEx, wobei jeder der Dimmerkanäle DKa - DKx als Messdimmerkanal ausgebildet ist, mit jeweils einer Messeinrichtung M1, die zumindest geeignet ist zur Nulldurchgangserkennung NDE des am jeweiligen Dimmerkanal DKa - DKx anliegenden Stroms und/oder der jeweils anliegenden Spannung;
    • einer Hauptsteuereinrichtung H, die eingerichtet ist, um Informationen über die Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen von den jeweiligen Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx über geeignete Kommunikationsverbindungen V zu erhalten, und die weiter eingerichtet ist, die Informationen über die Nulldurchgänge (ND) der jeweiligen Dimmerkanäle DKa - DKx miteinander zu vergleichen, und die weiter eingerichtet ist, Steuerbefehle für die Dimmerkanäle DKa - DKx zu erzeugen, wobei über die geeigneten Kommunikationsverbindungen V die Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung H an die Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx der Dimmerkanäle DKa - DKx übertragbar sind; wobei die Hauptsteuereinrichtung H eingerichtet ist zu erkennen, ob die Nulldurchgänge der für einen Parallelbetrieb zugeordneten Dimmerkanäle DKa - DKx im Wesentlichen synchron sind.
  • Beim beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 7 ist die Hauptsteuereinrichtung H im Dimmer D als eigenes Bauelement (z.B. Mikrocontroller) ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung können z.B. die Kanalsteuereinheiten SE1 - SEx bzw. die Kanalsteuereinrichtungen sehr kostengünstig (lean) ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Befehlskommunikation und eine einfache Spannungsversorgung von Hauptsteuereinrichtung H und den Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx.
  • Beim beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 7 erfolgt das Erkennen, ob die jeweiligen Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströmen und/oder Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind, durch Vergleich der jeweiligen Zeitpunkte der Nulldurchgänge ND oder durch Vergleich der jeweiligen Phasenwinkel in der Hauptsteuereinrichtung H. Mit Vorteil erfolgt dies durch Messung der Zeitdifferenz der Nulldurchgänge. Bei einem 50 Hz System liegt z.B. eine Zeitdifferenz von ca. 6,67 ms zwischen zwei Phasen eines Dreiphasen-Drehstromsystems vor, was einem Phasenwinkel von 120 Grad entspricht. Bei einem 60 Hz System liegt z.B. eine Zeitdifferenz von ca. 5,55 ms vor. Bei einem Erkennen, dass die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen nicht synchron sind, ist am Dimmer D ein entsprechender Indikator I (rote LED, Summgeräusch, Ausgabe einer Meldung an einem Display, etc.) aktivierbar. Eine sichere Meldung durch den Indikator I kann z.B. ausgegeben werden, wenn die gemessene Zeitdifferenz oder ein gemessener Phasenwinkel sich um die oben genannten Werte um +/-10%, insbesondere um +/- 5% unterscheiden.
  • Figur 8 zeigt eine Anordnung für einen siebten beispielhaften Mehrkanaldimmer D. Beim beispielhaften Mehrkanaldimmer D gemäss Figur 8 handelt es sich auch um einen Universaldimmer. Bei einem Universaldimmer mit mehreren Kanälen DKa - DKx kann jeder Kanal nur eine bestimmte Last (z.B. 300W) ansteuern. Möchte man eine höhere Last L (z.B. 1000W) ansteuern, so ist das mit einem einzelnen Kanal nicht möglich. Aus diesem Grund werden mehrere Kanäle DKa - DKx parallel geschaltet und steuern somit gemeinsam eine größere Last L (z.B. eine Leuchte).
  • Diese parallelen Kanäle DKa - DKx müssen deswegen zum einen durch die interne Software parallel gesteuert werden und zum anderen parallel verdrahtet werden. Wird eine dieser beiden Aktionen nicht ausgeführt, kann es zu Schäden am Universaldimmer D und der Last L kommen.
  • Der beispielhafte Dimmer D zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last L, insbesondere einer LED-Leuchte, gemäss Figur 8 umfasst:
    mindestens zwei parallel geschaltete, galvanisch GT getrennte Dimmerkanäle DKa - DKx mit je einer Kanalsteuereinrichtung SE1 - SEx, wobei jeder der Dimmerkanäle DKa - DKx als Messdimmerkanal ausgebildet ist, mit jeweils einer Messeinrichtung M1, die zumindest geeignet ist zur Nulldurchgangserkennung NDE des am jeweiligen Dimmerkanal DKa - DKx anliegenden Stroms und/oder der jeweils anliegenden Spannung; einer Hauptsteuereinrichtung H, die eingerichtet ist, um Informationen über die Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen von den jeweiligen Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx über geeignete Kommunikationsverbindungen KV zu erhalten, und die weiter eingerichtet ist, die Informationen über die Nulldurchgänge (ND) der jeweiligen Dimmerkanäle DKa - DKx miteinander zu vergleichen, und die weiter eingerichtet ist, Steuerbefehle für die Dimmerkanäle DKa - DKx zu erzeugen, wobei über die geeigneten Kommunikationsverbindungen KV die Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung H an die Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx der Dimmerkanäle DKa - DKx übertragbar sind; wobei die Hauptsteuereinrichtung H eingerichtet ist zu erkennen, ob die Nulldurchgänge der für einen Parallelbetrieb zugeordneten Dimmerkanäle DKa - DKx im Wesentlichen synchron sind.
  • Beim beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 8 kann die Funktionalität der Hauptsteuereinrichtung in eine entsprechend eingerichtete Kanalsteuereinrichtung SE1 - SEx eines Dimmerkanals DKa - DKx integriert sein. Bei dieser Ausgestaltung kann auf einen Mikrocontroller verzichtet werden. Weiterhin ermöglicht diese Ausgestaltung eine direkte und somit schnelle Kommunikation zwischen den Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx der Dimmerkanäle DKa - DKx.
  • Beim beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 8 kann eine Kanalsteuereinrichtung SE1 - SEx eines der Dimmerkanäle DKa - DKx als Hauptsteuereinrichtung, d.h. als Master ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung sind die Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx der Dimmerkanäle DKa - DKx im Wesentlichen gleich. Es wird ausgehandelt, welche der Kanalsteuereinrichtungen SE1 - SEx der Master (Master-Dimmerkanal) ist (z.B. abh. von der Produktionsnummer oder IdNr.). Mit Vorteil erfolgt die Bestimmung des Masters automatisch bei der Inbetriebsetzung bzw. beim Laden der Firmware.
  • Beim beispielhaften Dimmer D gemäss Figur 8 erfolgt im Master-Dimmerkanal das Erkennen, ob die jeweiligen Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströmen und/oder Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind, durch Vergleich der jeweiligen Zeitpunkte der Nulldurchgänge ND oder durch Vergleich der jeweiligen Phasenwinkel. Bei einem Erkennen, dass die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge ND der an den jeweiligen Dimmerkanälen DKa - DKx anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen nicht synchron sind, ist am Dimmer D ein entsprechender Indikator I aktivierbar. Prinzipiell kann auch eine entsprechende Meldung an eine zentrale Stelle innerhalb eines Gebäudeautomatisierungssystems ausgegeben werden.
  • Figur 9 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers,
    • (VS1) wobei für jeden Dimmerkanal Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch Informationen über die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals bereitgestellt werden; und
    • (VS2) wobei durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen festzustellt wird, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt oder nicht, wobei eine erkannte Phasenverschiebung eine fehlerhafte Verdrahtung darstellt. Mit Vorteil wird eine erkannte fehlerhafte Verdrahtung optisch (Blinklicht und/oder Meldetextausgabe an einem Display am Dimmergehäuse) und/oder akustisch (z.B. Warnton)durch den Dimmer angezeigt oder gemeldet.
  • Durch das Verfahren gemäss Figur 9 können sowohl beim Dimmer D als auch bei der Last (z.B. eine Lampe) Beschädigungen durch fehlerhafte Verdrahtung vermieden werden.
  • Jeder Kanal des Dimmers hat sowohl Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals. Durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen ist es möglich, festzustellen, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt. (Fehler: Unterschiedliche Leiter angeschlossen) oder nicht (Kein Fehler: Gleicher Leiter angeschlossen).
  • Durch die Erfindung wird die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Verdrahtung bzw. fehlerhaften Parametrierung im Parallelbetrieb eines Dimmers verringert. Im beschriebenen Fehlerfall wird der Fehler automatisch vom Dimmer erkannt und gemeldet. Eine Beschädigung des Dimmers und der Last durch fehlerhafte Verdrahtung/Parametrierung eines Parallelbetriebs wird dadurch erschwert oder sogar verhindert.
  • Verfahren und entsprechend eingerichteter Dimmer zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers, wobei für jeden Dimmerkanal Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch Informationen über die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals bereitgestellt werden; und wobei durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen festzustellt wird, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt oder nicht, wobei eine erkannte Phasenverschiebung eine fehlerhafte Verdrahtung darstellt.
    • Bezugszeichen
    • D
    Dimmer
    B
    Befehl
    H
    Hauptsteuereinrichtung
    V
    Kommunikationsverbindung
    K1 - Kx, DK1 - DKn, DKa - DKx
    Dimmerkanal
    S1 - Sx, SE1 - SEx
    Kanalsteuereinrichtung
    M1
    Messeinrichtung
    N11
    Operationsverstärker
    N12
    Komparator
    AE1, AE2
    Auswerteeinheit
    R
    Widerstand
    V12, V23, V(x-1)x, KV
    Kanalkommunikationsverbindung
    A1 - Ax, AK1 - Akn, ASK1 - ASKx
    Anschlussklemme
    L, LA1 - LAn
    Last
    N
    Neutralleiter
    L1, L2, L3, LT
    Aussenleiter (Phase)
    L_Dimm
    Dimmlast
    GT
    Galvanische Trennung
    NDE
    Nulldurchgangserkennung
    ND
    Nulldurchgang
    I
    Indikator
    VS1 - VS2
    Verfahrensschritt

Claims (22)

  1. Dimmer (D) zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last, insbesondere einer LED-Leuchte, mit mindestens
    zwei parallel geschalteten, galvanisch getrennten Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) mit je einer Kanalsteuereinrichtung (S1, S2, Sx),
    von welchen Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) zumindest ein Dimmerkanal (K1) als Messdimmerkanal (K1) ausgebildet ist, welcher eine Messeinrichtung (M1), die zumindest geeignet ist, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität an einer Stelle im Messdimmerkanal zu erzeugen, umfasst,
    einer Hauptsteuereinrichtung (H), die zumindest geeignet ist, um Steuerbefehle für die Dimmerkanäle (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) zu erzeugen, und
    einer Kommunikationsverbindung (V), die zumindest geeignet ist, um solche Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung (H) an die Kanalsteuereinrichtung (S1) eines Dimmerkanals (K1) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dimmer (D) mindestens eine Kanalkommunikationsverbindung (V12, V23, V(x-1)x), die zumindest geeignet ist, um Informationen von einem ersten Dimmerkanal (K1, K2) an einen zweiten Dimmerkanal (K2, Kx) zu übertragen, umfasst, und
    dass die Kanalkommunikationsverbindung (V12, V23, V(x-1)x) zumindest geeignet ist, um Informationen über das Verhalten der Elektrizität an der Stelle im Messdimmerkanal (K1) zu übertragen,
    wobei ausgehend vom Messdimmerkanal (K1) eine Kanalkommunikationsverbindung (V12, V23, V(x-1)x) jeweils von einem Dimmerkanal zum nächsten Dimmerkanal führt,
    wobei der Dimmer (D) eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind.
  2. Dimmer nach Anspruch 1,
    wobei die Kanalkommunikationsverbindung (V12, V23, V(x-1)x) zumindest geeignet ist, um diese Informationen an die Kanalsteuereinrichtung (S2, Sx) des zweiten Dimmerkanals (K2, Kx, DK1 - DKn) zu übertragen.
  3. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei diese Informationen eine Angabe über die Zeit von zumindest einem Nulldurchgang der Spannung an der Stelle im Messdimmerkanal (K1) enthalten.
  4. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Kanalsteuereinrichtung (S2, Sx) des zweiten Dimmerkanals (K2, Kx) aufgrund gespeicherter Daten geeignet ist, anhand dieser Informationen Informationen über das Verhalten der Elektrizität an einer Stelle im zweiten Dimmerkanal (K2, Kx) zu erzeugen.
  5. Dimmer nach Anspruch 4,
    wobei die Daten einen Zeitwert enthalten, welcher eine Abschätzung der Zeit für die Verarbeitung und die Übertragung der Informationen vom Messdimmerkanal (K1) bis zur Steuereinrichtung des zweiten Dimmerkanals (K2, Kx) gleicht.
  6. Dimmer nach einem der Ansprüche 4 und 5,
    wobei die Informationen über das Verhalten der Elektrizität an der Stelle im zweiten Dimmerkanal (K2, Kx) eine Angabe über die Zeit von zumindest einem Nulldurchgang der Spannung enthalten.
  7. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Kanalkommunikationsverbindung (V12, V23, V(x-1)x) zumindest auch geeignet ist, um Steuerbefehle aus der Hauptsteuereinrichtung (H) von der Kanalsteuereinrichtung (S1, S2) des ersten Dimmerkanals (K1, K2) an die Kanalsteuereinrichtung (S2, Sx) des zweiten Dimmerkanals (K2, Kx) zu übertragen.
  8. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Kanalkommunikationsverbindung (V1, V2, V(x-1)x) ein Element zur galvanischen Trennung des ersten Dimmerkanals (K1, K2) vom zweiten Dimmerkanal (K2, Kx) umfasst.
  9. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Hauptsteuereinrichtung (H) eine Kanalsteuereinrichtung ist.
  10. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der erste Dimmerkanal ein anderer als der Messdimmerkanal (K1) ist.
  11. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei mindestens zwei Kanalkommunikationsverbindungen geeignet sind, um je Informationen über das Verhalten der Elektrizität im Messdimmerkanal (K1) vom Messdimmerkanal (K1) an mindestens zwei andere Dimmerkanäle zu übertragen.
  12. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Messdimmerkanal (K1) eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind.
  13. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei jeder Dimmerkanal (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind.
  14. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei jeder Dimmerkanal (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) als Messdimmerkanal (K1) mit einer jeweiligen Messeinrichtung (M1) und einer jeweiligen Kommunikationsverbindung (V) an die Hauptsteuereinrichtung (H) ausgebildet ist, wobei die Hauptsteuereinrichtung (H) eingerichtet ist zu erkennen, ob die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der am jeweiligen Dimmerkanal (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) anliegenden sinusförmigen Wechselspannung im Wesentlichen synchron sind.
  15. Dimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erkennen, dass die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge der an den jeweiligen Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) anliegenden sinusförmigen Wechselspannungen nicht synchron sind, am Dimmer ein entsprechender Indikator (I) aktivierbar ist.
  16. Dimmer (D) zur Steuerung der Leistungsaufnahme einer anschliessbaren Last (L), insbesondere einer LED-Leuchte, mit mindestens
    zwei parallel geschalteten, galvanisch getrennten Dimmerkanälen (DKa - DKx) mit je einer Kanalsteuereinrichtung (SE1 - SEx), wobei jeder der Dimmerkanäle (DKa - DKx) als Messdimmerkanal ausgebildet ist, mit jeweils einer Messeinrichtung (M1), die zumindest geeignet ist zur Nulldurchgangserkennung (NDE) des am jeweiligen Dimmerkanal (DKa - DKx) anliegenden Stroms und/oder der jeweils anliegenden Spannung;
    einer Hauptsteuereinrichtung (H), die eingerichtet ist, um Informationen über die Nulldurchgänge (ND) der an den jeweiligen Dimmerkanälen (DKa - DKx) anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen von den jeweiligen Kanalsteuereinrichtungen (SE1 - SEx) über geeignete Kommunikationsverbindungen (V, KV) zu erhalten, und die weiter eingerichtet ist, die Informationen über die Nulldurchgänge (ND) der jeweiligen Dimmerkanäle (DKa - DKx) miteinander zu vergleichen, und die weiter eingerichtet ist, Steuerbefehle für die Dimmerkanäle (DKa - DKx) zu erzeugen, wobei über die geeigneten Kommunikationsverbindungen (V, KV) die Steuerbefehle von der Hauptsteuereinrichtung (H) an die Kanalsteuereinrichtungen (SE1 - SEx) der Dimmerkanäle (DKa - DKx) übertragbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hauptsteuereinrichtung (H) eingerichtet ist zu erkennen, ob die Nulldurchgänge der für einen Parallelbetrieb zugeordneten Dimmerkanäle (DKa - DKx) im Wesentlichen synchron sind.
  17. Dimmer (D) nach Anspruch 16, wobei die Hauptsteuereinrichtung (H) im Dimmer (D) als eigenes Bauelement (z.B. Mikrocontroller) ausgebildet ist.
  18. Dimmer (D) nach Anspruch 16, wobei die Hauptsteuereinrichtung (H) in eine entsprechend eingerichtete Kanalsteuereinrichtung (SE1 - SEx) eines Dimmerkanals (DKa - DKx) integriert ist.
  19. Dimmer (D) nach Anspruch 16, wobei eine Kanalsteuereinrichtung (SE1 - SEx) eines Dimmerkanals (DKa - DKx) als Hauptsteuereinrichtung (H) als Master ausgebildet ist.
  20. Dimmer (D) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Erkennen, ob die jeweiligen Nulldurchgänge (ND) der an den jeweiligen Dimmerkanälen (DKa - DKx) anliegenden sinusförmigen Wechselströmen und/oder Wechselspannungen im Wesentlichen synchron sind, durch Vergleich der jeweiligen Zeitpunkte der Nulldurchgänge (ND) oder durch Vergleich der jeweiligen Phasenwinkel erfolgt.
  21. Dimmer (D) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei beim Erkennen, dass die jeweiligen Zeitpunkte der jeweiligen Nulldurchgänge (ND) der an den jeweiligen Dimmerkanälen (DKa - DKx) anliegenden sinusförmigen Wechselströme und/oder Wechselspannungen nicht synchron sind, am Dimmer (D) ein entsprechender Indikator (I) aktivierbar ist.
  22. Verfahren zum Erkennen der korrekten Verdrahtung von mindestens zwei parallel geschalteten galvanisch getrennten Dimmerkanälen (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) eines Dimmers, insbesondere eines Universaldimmers,
    wobei für jeden Dimmerkanal (K1, K2, Kx, DK1 - DKn) Informationen über die Zeitpunkte der Nulldurchgänge der sinusförmigen Wechselspannung des an ihn angeschlossenen Leiters als auch Informationen über die Nulldurchgänge des parallelgeschalteten Nachbarkanals bereitgestellt werden;
    wobei durch Messung der Phasenverschiebung der beiden Spannungen festzustellt wird, ob eine nennenswerte Phasenverschiebung vorliegt oder nicht, wobei eine erkannte Phasenverschiebung eine fehlerhafte Verdrahtung darstellt.
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