NL1020378C2 - Werkwijze en systeem voor het elektrisch voeden van en gegevens sturen naar een elektrisch toestel, alsmede elektrisch toestel ten gebruike in een dergelijk systeem. - Google Patents

Description

V

Korte aanduiding: Werkwijze en systeem voor het elektrisch voeden van en gegevens sturen naar een elektrisch toestel, alsmede elektrisch toestel ten gebruike in een dergelijk systeem.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het elektrisch voeden van en gegevens versturen naar een elektrisch toestel over een en dezelfde voedingskabel.

US octrooinr. 4992774 beschrijft een werkwijze en systeem voor 5 het voeden van op afstand gelegen beeldschermen en het mogelijk maken van gegevens uitwisseling over hetzelfde stel draden. Hierbij wordt de netwisselspanning als voedingsspanning gebruikt. De gegevens worden verstuurd in de vorm van breedte-gemoduleerde pulsen. De pulsen worden gesynchroniseerd ten opzichte van de nul-doorgangen van 10 de voedingsspanning en worden verstuurd wanneer de aangeboden voedingsspanning voldoende hoog is, dat wil zeggen rond het midden van de spanningspieken. De energie voor de beeldschermen en desgewenst andere gekoppelde inrichtingen, wordt alleen uit de pulsen betrokken.

15 Genoemde werkwijze en systeem kennen een aantal nadelen. De werkfrequentie is de dubbele frequentie van het lichtnet, dat wil zeggen 100Hz (bijvoorbeeld Europa) of 120Hz (Angelsaksisch). Dit beperkt de mogelijke aanstuurfrequentie. Daarnaast wordt de voeding voor de aan te sturen inrichting alleen betrokken uit de energie van 20 de pulsen. Niet alleen is dit minder betrouwbaar omdat immers de breedte van de pulsen, en dus de energie ervan, zal variëren, maar bovendien is deze methode minder geschikt voor voortdurend gebruik van de elektrische inrichting. Er moeten dan immers voortdurend gegevens worden verstuurd met kans op verstoring. Verstoring van het 25 signaal kan bijvoorbeeld optreden door aanwezig parasitaire capaciteiten, die invloed uitoefenen op de breedte van de puls, en dus ook de informatie. Anderzijds is er nog geen energie aanwezig voordat gegevens worden verstuurd, zodat ook het gegevensverwerkende gedeelte nog niet kan werken.

30 De onderhavige uitvinding heeft ten doel om de genoemde nadelen althans ten dele op te heffen.

102Λ<H

- 2-

De uitvinding bereikt dit doel met een werkwijze volgens de in de aanhef genoemde soort, waarbij deze omvat - het aanbieden van een voedingsspanning die nul wordt gemaakt gedurende een tijdsduur waarin gegevens verstuurd dienen te worden, 5 en - het tijdens genoemde tijdsduur versturen van gegevens naar het toestel, waarbij de voedingsspanning een gelijkspanning is, die in hoofdzaak constant is buiten de tijdsduur waarin gegevens worden verstuurd.

10 Met genoemde werkwijze wordt bereikt dat de voedingsfunctie en de gegevensverstuurfunctie min of meer ontkoppeld zijn, waardoor deze optimaal geconfigureerd kunnen worden met zo weinig mogelijk onderlinge beïnvloeding. Het gebruik van een gelijkspanning als voedingsspanning heeft het voordeel dat deze voortdurend het 15 elektrische toestel kan voeden zonder dat het versturen van gegevens nodig is. Het is aldus veel eenvoudiger om verscheidene elektrische toestellen onafhankelijk van elkaar aan te sturen en toch te voeden met dezelfde voeding. Daarnaast is men volkomen vrij bij het kiezen van de frequentie voor het versturen van gegevens. Er is geen invloed 20 van nul-doorgangen van de voeding. Daarenboven kan de wijze van versturen van gegevens ook vrij gekozen worden, waardoor een wijze gekozen kan worden die niet of althans veel minder beïnvloed wordt door parasitaire capaciteiten.

25 In het kader van de onderhavige uitvinding wordt bedoeld met het nul maken van de voedingsspanning dat de voedingspanning effectief wordt verwijderd van de voedingskabel, met andere woorden worden de elektrische geleiders van de voedingskabel wat betreft het voedingsspanningsgedeelte op dezelfde spanning gebracht. Hierbij zal 30 de voedingskabel uit in beginsel twee elektrische geleiders bestaan.

Met een gelijkspanning die in hoofdzaak constant is wordt een spanning bedoeld die voortdurend hetzelfde voorteken heeft ten opzicht van de "aarde" en bovendien relatief weinig varieert, bijvoorbeeld minder dan 15% doch bij voorkeur minder dan 5%. De te 35 bereiken variatie hangt onder andere af van de kwaliteit van de voeding en van de relatieve belasting van de aangesloten elektrische toestellen. Het gaat er echter om dat de voedingsspanning geen nul-doorgangen kent, zoals een gelijkgerichte wisselspanning. Hierdoor kan de voedingsspanning aldoor zijn voedende werking uitoefenen.

’ } C ' ' ! - 3-

In dit kader dient men te bedenken dat een gelijkspanning waarover een geringe wisselspanning is gesuperponeerd, bijvoorbeeld met een waarde van maximaal 15% van die van de gelijkspanning, nog steeds als in hoofdzaak een gelijkspanning wordt beschouwd.

5 In een aantal gevallen zal het besturingsgedeelte meest bij eenvoudige, passieve of ROM-schakelingen van het elektrische toestel geen voeding van buitenaf nodig hebben. Het besturingsgedeelte wordt dan eenvoudig "geset" (ingesteld) door de aangeboden gegevens. In de praktijk zal echter vaak ook het besturingsgedeelte van het 10 elektrisch toestel een voedingsspanning vereisen om correct te kunnen werken. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat gedurende de tijd dat de voedingsspanning aangeboden wordt er energie ten behoeve van het toestel wordt gebufferd in een energiebuffermiddel. Uiteraard dient 15 dan een energiebuffermiddel verschaft te zijn, bijvoorbeeld in de vorm van een condensator, doch bij voorkeur in de vorm van een batterij. De in het energiebuffermiddel gebufferde energie kan dan worden gebruikt voor het besturingsgedeelte of ook een functioneel gedeelte van het elektrisch toestel. Het functionele gedeelte van het 20 elektrische toestel betreft bijvoorbeeld een beeldscherm, lamp, of enige ander gewenste inrichting. In feite is bij genoemde voorkeursuitvoeringsvorm ervoor gezorgd dat er een nagenoeg constante voedingsspanning verschaft wordt.

Met voordeel worden de gegevens verstuurd als een digitaal 25 signaal in de vorm van tenminste één signaalpuls. Met een digitaal signaal wordt in dit verband bedoeld een signaal in de vorm van "nullen" en "enen", dat wil zeggen signaalpulsen die logisch laag respectievelijk logisch hoog ten opzichte van een van tevoren gekozen referentiewaarde zijn. Hoewel het ook mogelijk is om de gegevens in 30 enige andere vorm te versturen, bijvoorbeeld als analoog signaal in de vorm van een amplitude- of frequentiegemoduleerd signaal, heeft het versturen als een digitaal signaal diverse op zich bekende voordelen. Met name de grotere ongevoeligheid voor storingen van buitenaf, die de absolute grootte van het spanningssignaal kunnen 35 beïnvloeden, kan hier worden genoemd.

De van tevoren gekozen referentiewaarde is in beginsel niet bijzonder beperkt. Bij voorkeur is de spanning van de signaalpuls tenminste half zo groot als de voedingsspanning. De referentiewaarde dient dan te worden gekozen als een waarde met een ruim verschil tot - 4- zowel de "nul" als de spanning van de signaalpuls, bijvoorbeeld een kwart van de voedingsspanning. Een voordeel van een dergelijke grootte van de spanning van de signaalpuls is dat het signaal groot is ten opzichte van de voedingsspanning, en aldus ongevoeliger is 5 voor storingen, bijvoorbeeld spanningsrimpels.

Een ander voordeel van het gebruik van een grotere spanning van de signaalpuls is dat dergelijke signaalpulsen tevens aanvullende energie bevatten die gebruikt kan worden om het elektrische toestel of althans een gegevens ontvangend gedeelte daarvan te voeden, danwel 10 om een energiebuffermiddel extra te voeden. Daarnaast kan een signaal met een hogere spanning meestal over grotere afstanden worden vervoerd zonder gevoelig te worden voor storingen door spanningsafval onderweg.

Op zich is het in de stand van de techniek bekend om 15 gegevenssignalen te versturen als gesuperponeerd signaal op een gelijk- of wisselspanning. Dit heeft echter onder andere het nadeel dat de signaalsterkte veelal veel kleiner moet worden gekozen dan de voedingsspanning, zodat storingen veel vaker aanwezig zullen zijn.

Met nog meer voordeel is de spanning van de signaalpuls in 20 hoofdzaak gelijk aan de voedingsspanning. In dit geval is er binnen de mogelijkheden van de voedingsspanning de grootst mogelijke signaalpulsspanning beschikbaar, en derhalve de grootst mogelijke ongevoeligheid. Uiteraard is echter elke andere grootte van de spanning van de signaalpuls die voldoende groter is dan de te 25 verwachten storingssignalen ook geschikt. Ook is het mogelijk om de gegevens te versturen in de vorm van een combinatie van een analoog en een digitaal signaal, enzovoort.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden tijdens de tijdsduur waarin de voedingsspanning nul 30 is gemaakt tevens gegevens verstuurd vanuit genoemd toestel. Deze uitvoeringsvorm beschrijft communicatie tussen het elektrische toestel en het besturingsgedeelte dat gegevens verstuurd via de voedingskabel naar het elektrische toestel. Dit biedt voordelen bij bijvoorbeeld statusherkenning ten behoeve van onderhoud, en om 35 bijvoorbeeld verschillende aangesloten elektrische toestellen op elkaar af te stemmen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem voor toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, omvattende een elektrische voeding, een daarmee gekoppelde besturingsinrichting voor 1C Γ ^3 i ^ - 5- het versturen van gegevens, een elektrisch toestel en een voedingskabel die de elektrische voeding en het elektrische toestel elektrisch verbindt, waarbij de elektrische voeding een gelijkspanning kan aanbieden en de besturingsinrichting is ingericht 5 om de voedingsspanning van de voeding naar nul te brengen teneinde gegevens te versturen. Een dergelijk systeem incorporeert op doeltreffende wijzen de voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding. Het systeem kan bijvoorbeeld een schakelbare voeding omvatten, een computer waarvan de uitgangssignaalpulsen worden 10 versterkt tot op bijvoorbeeld de voedingsspanning, een geschikte voedingskabel zoals een zogenaamde coaxkabel en een te voeden en te besturen elektrisch toestel zoals een beeldscherminrichting.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het elektrische toestel een energiebuffermiddel. Zoals boven besproken biedt dit voordelen 15 wanneer het elektrische toestel een gegevensontvangend gedeelte heeft dat correct of ook betrouwbaarder werkt indien dit gevoed wordt, en het biedt tevens voordelen voor een ononderbroken bedrijf van het elektrische toestel zelf. Het energiebuffermiddel is bijvoorbeeld een condensator, doch bij voorkeur een batterij of een accu. Een batterij 20 of accu heeft een constantere spanning en veelal een veel groter energiebufferend vermogen dan een condensator.

In het systeem volgens de uitvinding omvat het elektrische toestel bij voorkeur een verkeersverlichtingsinrichting. Hoewel in beginsel elk gewenst elektrisch toestel toegepast kan worden biedt 25 vooral het gebruik van een verkeersverlichtingsinrichting vele voordelen. Met een verkeersverlichtingsinrichting wordt in dit verband met name bedoeld een inrichting die een of meer lichtbronnen omvat die langs, boven of op het wegdek worden aangebracht, en die wordt gebruikt om informatie te verschaffen aan de weggebruiker. In 30 het bijzonder omvat de verkeersverlichtingsinrichting een strook in doorzichtige kunststof opgenomen lichtbronnen, welke strook is aangebracht in een uitsparing in het wegdek. Dergelijke verkeersverlichtingsinrichtingen hebben vaak een grote afstand tot een voedingsbron en/of besturingsinrichting, zoals een 35 verkeersinformatiecentrale, en dienen vaak lang en zo ongestoord mogelijk te werken. In de figuurbeschrijving zal een nadere toelichting worden gegeven met betrekking tot met name het voorbeeld van een systeem omvattende een verkeersverlichtingsinrichting.

i m :: - 6-

Bij voorkeur omvat het systeem volgens de uitvinding tevens een meetinrichting voor het meten van een op verkeer betrekking hebbende grootheid. Door aldus een meetinrichting, bijvoorbeeld een of meer meetsensoren te incorporeren in het systeem kan dit gebruikmaken van 5 de gemeten grootheden. Dergelijke grootheden kunnen bijvoorbeeld omvatten de temperatuur van het wegdek, de stand van de zon of van andere verlichtingsbronnen, snelheid en/of intensiteit van het passerende verkeer. De gemeten grootheden kunnen hetzij lokaal worden verwerkt wanneer de meetinrichting direct is gekoppeld met een 10 elektrisch toestel van het systeem, dan wel via de besturingsinrichting indien de meetinrichting niet direct is gekoppeld met een elektrisch toestel. De verwerking van de gegevens kan dan plaatsvinden door en/of via de besturingsinrichting.

Tot slot heeft de uitvinding betrekking op een elektrisch 15 toestel ten gebruike in een systeem volgens de uitvinding, omvattende een ingang voor de elektrische voeding en een ingang voor te ontvangen besturingssignalen, waarbij genoemde ingangen elektrisch met elkaar verbonden zijn via een voedingskabel. Hiermee wordt bedoeld dat zowel de voedingsspanning als de te ontvangen 20 besturingssignalen het elektrische toestel binnengaan via een en dezelfde voedingskabel. Beide genoemde ingangen zijn dus niet galvanisch gescheiden.

Bij voorkeur omvat het elektrische toestel een verkeersverlichtingsinrichting.

25 In de nu volgende figuurbeschrijving zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Daarin is:

Fig. 1 een schematische weergave van de werkwijze volgens de uitvinding, 30 Fig. 2 een schematische weergave van een systeem volgens de uitvinding,

Fig. 3 een schematische weergave van een systeem omvattende een verkeersverlichtingsinrichting bestuurd met een systeem volgens de uitvinding, 35 Fig. 4 een toepassingsvoorbeeld in een dynamische wegdekmarkering, en Fig. 5 een weergave van enkele achtereenvolgende helderheidsinstellingen van een groep lichtbronnen voor het "flimmeren".

- 7-

Fig. 1 toont een schematisch diagram van een voorbeeld van een verloop van een spanning die wordt aangeboden aan een elektrisch toestel, volgens de werkwijze volgens de uitvinding.

In het diagram wordt van t = 0 tot t() de voedingsspanning Vv 5 aangeboden. Vervolgens wordt op tijdstip tg de voedingsspanning naar 0 gebracht. Tussen tijdstip tg en tijdstip t^ worden gegevens aangeboden in de vorm van een digitaal signaal dat is opgedeeld in zeven eenheden of bits. Het aangeboden signaal heeft een signaalspanning Vlf die hoog is ten opzichte van de referentiewaarde 10 vrefi- Digitaal uitgedrukt kan het aangeboden signaal worden gelezen als 0101101. Dit signaal staat bijvoorbeeld voor een genummerd commando. Ook kan bijvoorbeeld de eerste bit (of puls) als een trekkersignaal worden gebruikt.

De gegevens kunnen ook op een andere wijze worden aangeboden, 15 zoals te zien in het signaal dat wordt aangeboden tussen tijdstip t^ en tijdstip t2. Hier wordt een signaalspanning gebruikt die gelijk is aan de voedingsspanning, en die dus hoog is ten opzichte van de hierbij behorende referentiewaarde V^. Het betreft hier een 4-bits signaal, dat digitaal kan worden weergegeven als 1101.

20 Uiteraard kan elk andere gewenste spannings-referentiewaarde worden gekozen, waarbij deze meestal echter kleiner dan of gelijk zal zijn aan de voedingsspanning Vv. Eveneens is duidelijk dat de zogenaamde woordlengte vrij kan worden gekozen. Bovendien is ook mogelijk om de gekozen signaalfrequentie, dat wil zeggen in de figuur 25 aangeduid als de lengte van het tijdsinterval van 1 bit, vrij te kiezen.

Vervolgens wordt tussen tijdstip t2 en t3 een analoog signaal aangeboden. Ook dit signaal kan op doelmatige wijze door het elektrische toestel worden gebruikt om gegevens te verwerken, al dan 30 niet onder gebruikmaking van een analoog-digitaalomzetter. Ook combinaties van voornoemde signaalvormen zijn mogelijk.

Tot slot wordt op tijdstip de voedingsspanning Vv wederom ingeschakeld, omdat de gegevensversturing beëindigd is en het elektrische toestel weer met de nieuwe instelling kan werken.

35 Fig. 2 toont een schematische weergave van een systeem volgens de uitvinding. Hierin is 1 een gelijkspanningsvoedingsbron, 2a een eerste voedingskabel die de bron 1 verbindt met besturingsinrichting 3.

[' -J 9 S

- 8-

Besturingsinrichting 3 omvat een voedingsspanningsafschakelinrichting 4 en gegevensverzendmiddelen 5.

Via tweede voedingskabel 2b is de besturingsinrichting 3 verbonden met het elektrische toestel 6.

5 Het elektrische toestel 6 omvat een optioneel energiebuffermiddel 7 en een verwerkingsinrichting 8. De verwerkingsinrichting 8 kent een voedingsontvangende ingang 9 en een gegevensontvangende ingang 10, die elektrisch met elkaar zijn verbonden. Door middel van verbindingskabels 11 zijn functionele 10 elektrische toestellen 12, in dit geval zes lampjes, verbonden met de verwerkingseenheid 8.

De gelijkspanningsvoeding 1 kan bijvoorbeeld een accu zijn, of een gelijkgerichte en voldoende afgevlakte wisselspanning. Ook batterijen, zonnecellen enz. zouden dienst kunnen doen.

15 Eerste en tweede voedingskabels 2a en 2b omvatten in beginsel twee elektrische geleiders. Functioneel zouden aanvullende elektrische geleiders kunnen zijn ingebouwd, bijvoorbeeld als reservegeleiders.

De besturingsinrichting 3 omvat zoals gezegd een 20 voedingsspanningsafschakelinrichting 4. In de figuur is deze schematisch weergegeven als een relais, doch elke andere wijze van afschakelen, bijvoorbeeld en bij voorkeur door middel van transistortechnologie, kan toegepast worden.

De gegevensverzendmiddelen 5 kunnen bijvoorbeeld een 25 microcomputer omvatten, waarvan de uitgangssignalen desgewenst omhoog worden getransformeerd naar de gewenste spanningswaarde. In de figuur zijn de voedingsspanningsafschakelinrichting 4 en de gegevensverzendmiddelen 5 geïntegreerd tot één eenheid. Het is echter ook mogelijk om de voedingsspanningsafschakelinrichting 4 los te 30 koppelen van de gegevensverzendmiddelen 5 en bijvoorbeeld te integreren met de gelijkspanningsvoeding 1. Dit is bijvoorbeeld het geval indien de gegevensverzendmiddelen 5 zijn voorzien van een eigen voeding, bijvoorbeeld indien gegevens van buitenaf, zoals uit een verkeersinformatiecentrum worden betrokken. Niettemin zal bij 35 voorkeur op basis van deze gegevens de voedingsspanningsafschakelinrichting moeten kunnen worden bestuurd.

Het energiebuffermiddel 7 kan bijvoorbeeld een condensator of bij voorkeur een batterij omvatten. De opslagcapaciteit van het energiebuffermiddel 7 hoeft niet groot te zijn indien de gegevens in / ' O ' - 9- de periode dat de voedingsspanning is afgeschakeld, ook wel de communicatiemode genoemd, relatief kort is. In een praktijkvoorbeeld kunnen bijvoorbeeld berichten van 6 bytes worden verstuurd met een communicatiesnelheid van 9600 baud. Niettemin kan elke andere 5 berichtgrootte en communicatiesnelheid worden toegepast, mits zonodig de energiebuffercapaciteit van het middel 7 is aangepast. Bij voorkeur is het van gegevens te voorziene elektrische toestel 6 voorzien van een verwerkingseenheid 8 die op basis van eenvoudige besturingspulsen vele opdrachten kan verwerken. Daartoe is de 10 verwerkingseenheid 8 bij voorkeur een microprocessor. Andere programmeerbare inrichtingen zijn echter ook toepasbaar. De voedingsontvangende ingang 9 en de gegevensontvangende ingang 10 zijn beide verbonden met de tweede voedingskabel 2b. De voedingsontvangende ingang 9 is binnen verwerkingseenheid 8 intern 15 verbonden met een niet weergegeven voedingsgedeelte en tevens doorverbonden met de functionele elektrische toestellen 12 via verbindingskabels 11. De gegevensontvangende ingang 10 is intern verbonden met de eveneens niet weergegeven microprocessor of andere eenheid die ontvangen gegevens kan verwerken. De hier beschreven 20 uitvoeringsvorm, waarbij binnen het elektrische toestel 6 gegevens worden ontvangen en verwerkt, is niet de enig mogelijke. Het is voorts mogelijk dat de functionele elektrische toestellen 12 direct, dat wil zeggen zonder tussenkomst van een verwerkingseenheid 8, worden bediend door gegevens die vanaf besturingsinrichting 3 worden 25 verstuurd. Op deze mogelijkheid wordt hier echter niet nader ingegaan.

Fig. 3 toont een een schematische weergave van een systeem omvattende een verkeersverlichtingsinrichting bestuurd met een systeem volgens de uitvinding. Het betreft hier een 30 verkeersverlichtingsinrichting, in het bijzonder een inrichting om dynamisch een wegmarkering te besturen.

Hierin is 1 wederom een gelijkspanningsvoeding, en 2a zijn eerste voedingskabels. 13 zijn lijnbesturingseenheden (LBE) die door middel van lijn-verbindingskabels 14 onderling zijn verbonden en 35 tevens zijn verbonden met verkeersinformatiecentrale (VIC) 15. Door middel van secundaire voedingskabels 2b zijn LED-unit-besturingseenheden 16 verbonden met LBE 13.

- 10-

Meetsensor 17 is via eerste sensorkabel 18 verbonden met een LED-unitbesturingseenheid 16, en optioneel tevens of uitsluitend via een tweede sensorkabel 19 met de VIC 15.

Door middel van derde voedingskabel 2c is een LED-lijn 20 met 5 een achttal LED's 21, verbonden met een LED-unitbesturingseenheid 16.

In fig. 3 zijn twee lijnbesturingseenheden 13 getoond, doch dit kan elk gewenst aantal zijn, zoals 1, maar ook 3, 4 enz. De lijnbesturingseenheid 13 is bijvoorbeeld bestemd om de verlichting van een rijstrookmarkeringslijn op het wegdek te besturen. Bij 10 sommige wegen is dit er slechts 1, doch vooral bij grote autowegen kan dit aantal oplopen.

De lijnverbindingskabels 14 verbinden de LBE's 13 onderling en tevens met de VIC 15. De VIC 15 is bestemd om de regelgegevens in de vorm van signalen toe te voeren aan de LED-unitbesturingseenheden 16 15 via de LBE's 13. De VIC 15 kan bijvoorbeeld een landelijke centrale zijn, doch ook een commandocentrum van een lokale wegbeheerder of zelfs een autonoom systeem dat uitgaat van een ingebouwd programma, al dan niet met behulp van aanvullende gemeten gegevens.

Elke LBE 13 is door middel van secundaire voedingskabels 2b 20 verbonden met een of meer LED-unitbesturingseenheden 16. In de figuur zijn er drie getekend, doch dit kan elk gewenst aantal bedragen. In een praktijkuitvoeringsvorm is elk aantal tussen 1 en 300 eenvoudig aan te sluiten. Een LED-unitbesturingseenheid 16 is bestemd om een gedeelte van de verlichting van een rijstrookmarkeringslijn te 25 verzorgen. Om te grote signaalwegen te voorkomen is genoemde markeringsverlichting opgedeeld in handzame gedeelten, de eenheden 16.

In de figuur is een dergelijk gedeelte van een rijstrookmarkeringsverlichting weergegeven als LED-lijn 20, die is 30 voorzien van 8 LED's. Ook hier kan weer elk gewenst aantal LED's of ook andere lichtbronnen, gebruikt worden. De verbinding met de eenheid 16 geschiedt via derde voedingskabel 2c.

Voorts is getoond meetsensor 17, die is ingericht voor het meten van een aan het verkeer gerelateerde grootheid. Hierbij kan 35 worden gedacht aan de temperatuur van het wegdek, de aanwezigheid van regen, sneeuw enz., maar ook aan intensiteit en snelheid van voorbijrijdende verkeersdeelnemers. De door de meetsensor 17 vastgestelde meetgegevens kunnen bijvoorbeeld via eerste sensorkabel 18 worden toegevoerd aan LED-unitbesturingseenheid 16, die deze i02 'j: ,·> - 11- hetzij direct verwerkt, hetzij via de tweede voedingskabels 2b, de LBE 13 en lijnverbindingskabels 14 terugvoert naar de VIC 15. Een andere mogelijkheid is dat de meetsensor 17 direct, dat wil zeggen via tweede sensorkabel 19 is verbonden met de VIC 15. Dit heeft 5 echter niet de voorkeur, zodat kabel 19 met een streeplijn is weergegeven, omdat het aanbrenegen van "lokale intelligentie" bepaalde voordelen biedt. Dit wordt verderop besproken.

De werkwijze volgens de uitvinding, dat wil zeggen aanbieden van voedingsspanning en gegevens, geschiedt over tweede 10 voedingskabels 2b, aangeduid via kabel 2a, 2c, 14, 18 en/of 19.

Voorts zal hieronder bij wijze van niet-beperkend voorbeeld nader worden toegelicht hoe een dergelijk systeem goed en snel bestuurd kan worden.

Elke LED-besturingseenheid 16 kan in beginsel naar bijvoorbeeld 15 drie verschillende soorten berichten luisteren. Hiertoe zijn twee configureerbare identiteitstoestanden (ID) opgenomen in de LED-unitbesturingseenheid 16. De eerste ID is een voor elke eenheid 16 unieke eenheids-ID, en de tweede is een groep-ID, die telkens voor een groep eenheden 16 dezelfde is. Het systeem kan nu drie soorten 20 commando's/berichten versturen. Ten eerste is er een gemeenschappelijk commando, dat door elke eenheid 16 wordt "beluisterd", ongeacht groep-ID of eenheids-ID. Daarnaast zijn er de zogenaamde groep-commando's. Dit zijn commando's of berichten, die alleen bestemd zijn voor de eenheden 16 met dezelfde groep-ID als die 25 welke in het commando wordt genoemd. Tot slot zijn er de eenheidscommando's. Dit zijn commando's die alleen aan een bepaalde eenheid 16 worden verzonden, danwel daardoor worden "beluisterd". Het commando is voorzien van een eenheids-ID, en alleen de eenheid 16 met het bijbehorende specifieke eenheids-ID zal hierop reageren.

30 In het systeem kan de mogelijkheid zijn ingebouwd dat ook gegevens worden teruggestuurd. De eerste twee soorten commando's of berichten (de termen zullen in dit verband door elkaar en naast elkaar worden gebruikt) kunnen niet specifiek respons geven als dit gewenst is, daar er bij deze berichtsoorten niet bekend is wie er 35 respons geeft, maar het wel van belang is dat er respons wordt gegeven. Hiervoor kan bijvoorbeeld een zogenaamde NACK-terugmeldingsboodschap worden toegepast. Indien de responslijn gedurende de tijd van één byte wordt laaggehouden, betekent dit dat één van de eenheden 16 een boodschap te melden heeft. Als de LBE 13 ! - 12- deze NACK-terugmelding krijgt, zal iedere eenheid 16 in deze groep (of lijn) afzonderlijk worden afgetast wat betreft de status ervan op basis van eenheidscommando's.

Op deze wijze kunnen bijvoorbeeld sensorgegevens worden 5 verwerkt. Dit geschiedt bij voorkeur lokaal, dus bij de eenheden 16, of via tweede voedingskabels 2b bij de LBE 13. Indien het systeem direct, d.w.z. zonder vereiste terugkoppeling met een VIC, kan reageren op gemeten omstandigheden kan handelingssnelheid worden gewonnen.

10 In vroegere omstandigheden zou een gemeten waarde, bijvoorbeeld een cameraopname van een snelweg, kunnen worden teruggevoerd naar een VIC 15. Aldaar wordt de opname bekeken door een wegbeheerder die een beslissing neemt en bijvoorbeeld rijstrooksignaleringsborden inschakelt. Door nu in de LBE 13 of zelfs bij voorkeur in de LED-15 unitbesturingseenheid 16 een microprocessor te integreren die kan reageren op gemeten waarden, is menselijk ingrijpen overbodig, en kan het systeem veel sneller ingrijpen in de verkeersverlichtingssituatie of dergelijke.

Een praktisch voorbeeld zou kunnen zijn het inbouwen van een 20 meetsensor 17 die temperatuur (geval 1), of verkeerssnelheid (geval 2) meet. Stel dat in geval 1 een lokale sensor vorst vaststelt. De aan die sensor gekoppelde eenheid 16 (of de LBE 13) kan dan direct, zonder tussenkomst van een verkeerscentrale aan wie een meteorologisch meetstation de temperatuur moet doorgeven, lokaal de 25 verlichting laten reageren. Hierbij kan worden gedacht aan het van kleur laten veranderen van de verlichting of een knipperpatroon laten ontstaan. Dit geschiedt door lokaal in de LBE 13 of eenheid 16 aanwezige commando's. Ook kan zo preciezer worden gewaarschuwd voor gladheid.

30 In geval 2 kan bijvoorbeeld veel tijdiger worden gewaarschuwd voor files, en wat nog veel belangrijker is, er kunnen bijvoorbeeld (ketting)botsingen worden voorkomen. Stel dat een verkeerssnelheidssensor vaststelt dat een verkeersdeelnemer een lage snelheid heeft of zelfs stilstaat, terwijl een andere nabij en 35 daarmee gekoppelde sensor juist een normale of zelfs hoge snelheid vaststelt van achteropkomend verkeer. Een botsing dreigt, doch door de lokaal ingebouwde intelligentie kan direct een signaal aan de verlichting worden afgegeven die bijvoorbeeld gaat knipperen, of een meelopende, maar vertragende lichtvlek vormt. Aldus kan direct, dus - 13- zonder tussenkomst van bijvoorbeeld verkeerspolitie e.d., worden gereageerd op gevaar.

Een LBE 13 van het systeem volgens de uitvinding is bijvoorbeeld opgebouwd uit vier sub-eenheden, te weten een 5 voedingscommunicatie-eenheid, een communicatie-eenheid, een besturingseenheid en verschillende meetsensoren. Dit laaste duidt op de mogelijkheid om de meetsensor 17 uit fig. 3 ook te verbinden met de lijnbesturingseenheid 13.

De voedingscommunicatie-eenheid zorgt ervoor dat de 10 voedingskabels geschikt worden gemaakt om in voedingsmode, dat wil zeggen de voedingsspanning wordt doorgegeven, of in de communicatiemode, dat wil zeggen gegevens kunnen worden verstuurd, te kunnen werken. In de voedingsmode wordt de spanning van de voedingskabels 2b doorverbonden met de hoofdvoedingskabels, in dit 15 geval eerste voedingskabels 2a. Als de LBE 13 de communicatiemode activeert, dan zal de signaalspanning (bijvoorbeeld betrokken van of in grootte gelijk aan die van de hoofdvoedingskabel) worden aangeboden in het gewenste ritme en overeenkomstig de gewenste besturingscommando's. Bijvoorbeeld wordt een ritme van 9600 Baud 20 gekozen, doch dit kan ook een andere frequentie zijn.

Daarnaast heeft deze eenheid nog twee functies. Ten eerste zorgt deze eenheid ervoor dat de spanning op een correcte manier wordt aangeboden op de tweede voedingskabels 2b, dat wil zeggen zonder inschakeleffecten enz. Dit is vereist om de LED-25 unitbesturingseenheden 16 correct en goed functionerend op te laten starten. Vervolgens moet de LBE 13 worden beschermd tegen storingen en andere problemen op de hoofdvoedingskabel 2a, en moeten de eenheden 16 kunnen worden beschermd tegen problemen met de LBE 13. Daartoe kunnen diverse beschermingsschakelingen zijn opgenomen in de 30 voedingscommunicatie-eenheid.

De communicatie-eenheid verzorgt de verbinding met de VIC 15. Deze verbinding verloopt bijvoorbeeld via een "openbaar" serieel netwerk. De verbinding is uitgevoerd als een communicatielijn die grote afstanden moet kunnen overbruggen, bijvoorbeeld RS485. De 35 communicatie-eenheid is als het ware een interface tussen het bestaande VIC-netwerk en het systeem volgens de uitvinding. Eveneens kunnen in de communicatie-eenheid beschermingsschakelingen zijn opgenomen om problemen aan elk van beide zijden van de interface niet te laten doorwerken naar de andere zijde.

t 0 ? 3 3 ij - 14-

De besturingseenheid kan gezien worden als een "slaaf" van de VIC 15. De eenheid ontvangt eenvoudige danwel complexe commando's van de VIC en vertaalt deze desgewenst in besturingscommando's voor de eenheden 16. Daarnaast kan bijvoorbeeld de configuratie van de 5 "lijn", dat wil zeggen voornamelijk de configuratie van de eenheids-ID's en groep-lD's door de besturingseenheid van de LBE 13 worden geregeld. Daartoe kan bijvoorbeeld RAM- en/of ROM-geheugen worden gebruikt voor opslag van commando's en/of gegevens.

Meetsensoren, bijvoorbeeld meetsensor 17, kunnen zorgen voor 10 aanvullende gegevens die benodigd kunnen zijn voor de regeling van het systeem. Bijvoorbeeld kan een lichtmeter worden toegepast die het omgevingslicht meet, afkomstig van bijvoorbeeld de zon. Mede aan de hand van dit meetresultaat wordt bijvoorbeeld de lichtsterkte van de lijn bepaald. Dit bepalen kan geschieden door terugkoppeling met de 15 VIC 15 en/of met de LBE 13 en/of met de eenheden 16. Daarnaast kunnen andere sensoren gegevens toevoegen, zoals wegdektemperatuur, omgevingstemperatuur enz.

Op een soortgelijke wijze kunnen de LED-unitbesturingseenheden 16 zijn opgebouwd, dat wil zeggen met een eigen voedingscommunicatie-20 eenheid, een besturingseenheid, een communieatietrap en een directe LED-besturingstrap. Deze hebben in hoofdzaak dezelfde werking als die van de lijnbesturingseenheid 13, en zullen niet nader worden toegelicht. De LED-besturingstrap heeft bijvoorbeeld drie gescheiden LED-uitgangstrappen, die afzonderlijk kunnen worden geregeld.

25 Hierdoor is de mogelijkheid ontstaan om RGB-LED-reeksen te kunnen regelen. Deze reeksen worden op stroom geregeld, zodat de lichtintensiteit spanningsonafhankelijk, dus constant is geworden.

Een LED-cluster is bijvoorbeeld een cluster van drie reeksen, waarbij iedere reeks een willekeurig aantal in serie geschakelde 30 LED's heeft. Iedere LED is voorzien van een overneemcontact, dat op het moment dat een LED defect zou raken de stroomverbinding doorschakelt, waardoor de reeks blijft werken bij een of meer defecte LED's in die reeks.

Aan de hand van fig. 4 kan een toepassing van het systeem 35 volgens de uitvinding worden beschreven. Hierin zijn BI t/m B5 gedeelten van rijstrookmarkeringsverlichtingen. Deze bestaan uit LED-lijnen 20 volgens fig. 3. De linkerzijde van de figuur toont de situatie bij normale verkeersdrukte, de rechterzijde toont de situatie bij grote verkeersdrukte.

'Z

- 15-

Bij normale verkeersdrukte geeft de verkeersinformatiecentrale aan dat de markeringen B2 en B3 uitgeschakeld moeten zijn, weergegeven als dunne getrokken lijn, en de lijnen BI, B4, B5 en B6 ingeschakeld moeten zijn, weergegeven als dikke getrokken lijn, 5 waardoor de eerste drie genoemde een doorgetrokken lichtmarkeringslijn vormen. Hiertoe stuurt de verkeersinformatiecentrale naar de bij de markeringsgedeelten horende lijnbesturingseenheden de commando's "B2 en B3 uit" en "BI, B4, B5, b6 aan". De vakman kan deze commando's eenvoudig opstellen aan de 10 hand van de gebruikte configuratie in het systeem. De lijnbesturingseenheid ontvangt de commando's en vertaalt deze voor elke LED-unitbesturingseenheid afzonderlijk of voor een groep van dergelijke LED-unitbesturingseenheden. Bij deze toepassing kunnen eenvoudig gemeenschappelijke commando's naar iedere lijn 15 (markeringsgedeelte) worden gestuurd. Desgewenst kan de intensiteit van de markering worden aangepast aan de omgevingsverlichting. Zolang er geen nieuwe commando's van de verkeersinformatiecentrale worden ontvangen, zal de situatie nu niet meer wijzigen. Een reden om nieuwe commando's te sturen kan bijvoorbeeld een gewijzigde 20 omgevingsverlichting zijn.

Bij het rechtergedeelte van Fig. 4: Wanneer vervolgens moet worden omgeschakeld bij grote verkeersdrukte, die bijvoorbeeld door de verkeersinformatiecentrale of met behulp van een meetsensor is geconstateerd, kan het verkeer tot stilstand komen. Dit zou opgeheven 25 kunnen worden door een extra rijstrook te vormen. Daartoe stuurt de verkeersinformatiecentrale naar de correcte lijnbesturingseenheden de commando's "BI, B3, b6 aan", "b5 uit" en "B2, B4 stippelen". Met "stippelen" wordt een lopende of stilstaande stippellijn bedoeld, dat wil zeggen dat opeenvolgende LED's aan en uitgeschakeld worden.

30 Aldus is het aantal rijstroken met één toegenomen, welke weliswaar smaller zijn, maar dat is bij de lagere verkeerssnelheid geen probleem. De veiligheid bij de overgang van één naar twee rijstroken kan verder worden verhoogd door de stippels op de gestippelde markeringsgedeelten te laten lopen met de door de 35 wegbeheerder gewenste veilige snelheid. De weggebruikers dienen dan zoveel mogelijk hun snelheid aan die van de stippels aan te passen. Het is eenvoudig om de daartoe benodigde commando's aan de LED-unitbesturingseenheden toe te voeren.

- 16-

In fig. 5 wordt een bijzondere schakelwijze toegelicht die de zichtbaarheid van de markeringsverlichting kan vergroten. In fig. 5 zijn zes naast elkaar liggende lichtbronnen getoond in vier opeenvolgende toestanden.

5 R staat voor een lichtbron op 80% van de maximale intensiteit, G voor een lichtbron op 20% van de maximale intensiteit en B voor een lichtbron op 10% van de maximale intensiteit. De tijd tussen twee onder elkaar gelegen figuren is V15e seconde. Het is gebleken dat schakelen met grote verschillen van lichtintensiteiten en posities en 10 met een bepaalde frequentie, te weten ongeveer 5 Hz, een optimale zichtbaarheid van de lichtbron verschaft. Dit biedt grote voordelen voor de zichtbaarheid van de wegmarkeringsverlichting bij bijvoorbeeld een laagstaande zon. Een passieve wegmarkering, bijvoorbeeld witte verf, is dan vrijwel niet zichtbaar. Ook een 15 eenvoudige constante wegverlichting zal niet kunnen concurreren met de lichtsterkte van de zon. Door echter gebruik te maken van verlichting in combinatie met beweging wordt een extra opmerkzaamheid van de waarnemer verschaft. Deze is verder geoptimaliseerd door de gekozen herhalingsfrequentie van 5Hz. Deze blijkt een optimale 20 opmerkzaamheid te waarborgen. Opgemerkt wordt dat de aangegeven intensiteiten uiteraard binnen bepaalde grenzen gewijzigd kunnen worden, bijvoorbeeld een relatieve verandering van 20% ten opzichte van de gegeven intensiteitswaarde. Het is vooral van belang dat de verschillende naast elkaar gelegen lichtbronnen sterk verschillen in 25 intensiteit, zodat een lopend lichtpunt kan worden waargenomen. Bij de schakeling kan ofwel worden gekozen voor een als het ware voortdurend van links naar rechts of van rechts naar links lopend lichtpunt, ofwel voor een heen en weer gaand lichtpunt.

Het aansturen van een dergelijke groep lichtbronnen is met 30 behulp van het systeem en met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding eenvoudig te verwezenlijken. Hiertoe kan bijvoorbeeld vanuit de verkeersinformatiecentrale een opdracht "flimmeren" verstuurd worden, waarbij de lijnbesturingseenheid, en/of de LED-unitbesturingseenheid dit commando omzet in het gericht aansturen van 35 de betreffende lichtbronnen, bijvoorbeeld LED's.

Een ander voorbeeld van een uitvoeringsvorm van een werkwijze en systeem volgens de uitvinding betreft de volgende besturing van een reeks lichtbronnen. De communicatie geschiedt hier door middel van korte onderbrekingen van de voedingsspanning, van bijv. 42 V

- 17- gelijkspanning. Deze onderbreking mag niet zichtbaar zijn voor waarnemers van de lichtbronnen. Daarom is een buffercondensator ingebouwd bij de lichtbron, of bij de directe aansturing daarvan. Hoe korter de relatieve onderbreking van de voedingsspanning, hoe kleiner 5 de capaciteit van de condenstaor kan zijn. In een praktijkvoorbeeld is gekozen voor 100 ps, hoewel kleinere of ook grotere waarden ook mogelijk zijn.

Door de tijd tussen twee opeenvolgende onderbrekingen, oftewel de pulsen, te variëren is het mogelijk om gegevens naar de 10 lichtbronnen te sturen. Een tijd van bv. 3ms tussen twee pulsen komt overeen met een "nul" en 1 ms komt overeen met een "een". Bij de lichtbron of de directe besturing daarvan is voorts een pulsdetectie-inrichting ingebouwd. Bij detecteren van de pulsen is gezorgd voor een tolerantie ten behoeve van kabelcapaciteit enz., van bijvoorbeeld 15 van ±0,5 ms. De pulsdetectie-inrichting kijkt dan dus naar een "een" binnen een tijdsvenster van 0,5 tot 1,5 ms en naar een "nul" binnen 2,5 tot 3,5 ms. Uiteraard zijn andere getallen voor "nul", "een" en tolerantie mogelijk.

Door bijvoorbeeld vijf bits gegevens in een frame te plaatsen 20 is het mogelijk om een groot aantal lichtbronnen aan te sturen, maximaal 32, of ook een groot aantal verschillende commando's te verschaffen.

De scheiding tussen de frames, die tevens dienst doet als synchronisatie-"een", wordt gemaakt door de tijd tussen twee pulsen 25 groter te maken dan 5 ms. Ook zou een ander protocol gekozen kunnen worden, waarin bijvoorbeeld pas begonnen wordt met detecteren na een eerste "een".

In het gekozen voorbeeld kan er voor gekozen worden om de binaire code 0,0,0,0,0 niet te gebruiken, omdat alleen die code de 30 langste tijdsduur van 15 ms vergt. De op-een-na langstdurende code is dan groep van 4 keer een "een" en een keer een "nul". De maximale duur tussen twee frames wordt dan 4 x 3 ms ("nul") plus 1 x 1 ms ("een") plus 6 x 100 ps (pulsduur) plus 5 ms (framekloof), in totaal 18,6 ms, maar wel nog afhankelijk van de gekozen framekloof. Dit 35 betekent dat, door de tijdsduur tussen twee opeenvolgende gegevensframes niet kleiner te maken dan 18,6 ms, de maximale aanstuurfrequentie van de lichtbronnen 53 Hertz bedraagt.

Een groot voordeel van deze beschreven uitvoeringsvorm is de zeer eenvoudige wijze waarop gegevens kunnen worden overgebracht. 1 f } Λ l \ .\J- ί $ - 18-

Uiteraard zijn de beschreven voorbeelden van de lichtbronnen en de verkeersverlichtingsinrichting slechts een voorbeeld. Er zou ook gedacht kunnen worden aan noodverlichtingen of geleidingssystemen voor personen in grote gebouwen, waar bijvoorbeeld een lichtpunt met 5 de persoon "meeloopt".

Een ander voorbeeld is een alarminstallatie. Deze is bijvoorbeeld voorzien van een DC-voeding, een meldkamer als besturingsinrichting, diverse meetsensoren zoals rookmelders, die alle onderling zijn verbonden. Als elektrische toestellen kan gedacht 10 worden aan brandalarmen, blusinstallaties, deurslotontgrendelaars, noodverlichting, enzovoort. Bij een door een rookmelder geconstateerde alarm wordt door de meldkamers annex alarmcentrale een reeks signalen verstuurd naar de toestellen, zodat bijvoorbeeld de deuren worden ontgrendeld, een alarm afgaat, noodverlichting wordt 15 ingeschakeld en eventueel de brand geblust kan wordt. Een voordeel van een energiebuffermiddel is evident, daar dan tenminste enige toestellen nog enige tijd zullen werken.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het elektrisch voeden van en gegevens versturen naar een elektrisch toestel (6) over een en dezelfde voedingskabel (2a, 2b), omvattende - het aanbieden van een voedingsspanning die nul wordt gemaakt 5 gedurende een tijdsduur waarin gegevens verstuurd dienen te worden, en - het tijdens genoemde tijdsduur versturen van gegevens naar het toestel, waarbij 10 de voedingsspanning een gelijkspanning is, die in hoofdzaak constant is buiten de tijdsduur waarin gegevens worden verstuurd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gedurende de tijd dat de voedingsspanning aangeboden wordt er energie ten 15 behoeve van het toestel wordt gebufferd in een energiebuffermiddel (7)·

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gegevens worden verstuurd als een digitaal signaal in 20 de vorm van ten minste een signaalpuls.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spanning van de signaalpuls tenminste half zo groot is als de voedings spanning. 25

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de spanning van de signaalpuls in hoofdzaak gelijk is aan de voedingsspanning.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk, dat er tijdens de tijdsduur waarin de voedingsspanning nul is gemaakt tevens gegevens worden verstuurd vanuit genoemd toestel (6). 1 Systeem voor toepassing van de werkwijze volgens een der 35 voorgaande conclusies, omvattende een elektrische voeding (1), een daarmee gekoppelde besturingsinrichting (3; 14, 15, 16) voor het versturen van gegevens, een elektrisch toestel (6) en een - 20- voedingskabel (2a) die de elektrische voeding (1) en het elektrische toestel (6) elektrisch verbindt, waarbij - de elektrische voeding (1) een gelijkspanning kan aanbieden, en - de bestuderingsinrichting (3) is ingericht om de voedingsspanning 5 van de voeding (1) naar nul te brengen teneinde gegevens te versturen.

8. Systeem volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het elektrische toestel (6) een energiebuffermiddel (7) omvat. 10

9. Systeem volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het elektrische toestel (6) een verkeersverlichtingsinrichting (20, 21) omvat.

10. Systeem volgens een der conclusies 7-9, met het kenmerk, dat dit tevens een meetinrichting (17) omvat voor het meten van een op verkeer betrekking hebbende grootheid.

11. Elektrisch toestel (6) ten gebruike in een systeem volgens een 20 der conclusies 7-10, omvattende een ingang (9) voor de elektrische voedingsspanning en een ingang (10) voor te ontvangen besturingssignalen, met het kenmerk, dat genoemde ingangen (9, 10) elektrisch met elkaar verbonden zijn via een voedingskabel (2b).

12. Elektrisch toestel (6) volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat dit een verkeersverlichtingsinrichting (20, 21) bevat. ώ o '· C tl· *1 . Ö