NO303200B1 - Bygningsteknisk styringsenhet med totrÕds data- og kraftforsyningslinje - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en bygningsteknisk styreenhet med en rekke moduler for mottagning og sending av data, plassert overalt i bygningen, spesielt sensor-og/eller pådragsmoduler og en sentralmodul, forbundet med et symmetrisk totråds nettverk for binær dataoverføring i asynkron mode.

Det tekniske utstyr i bygninger blir mer og mer komplisert, og styring av en rekke funksjoner såsom oppvarming og belysning blir ofte automatisert. Nåværende, kjente styreenheter er ofte utført for en spesiell anvendelse eller installasjon, og det er vanskelig å tilpasse eller utvide dem. De krever flere elektriske tilkoblinger, hvilket ofte forårsaker problemer.

Det har tidligere vært foreslått å benytte standard programmerbare styreenheter for styring i bygninger, men disse omfattende og kostbare systemer er bare berettiget i den tertiære sektor og i visse spesialtilfeller.

Det oppstår dermed behov for et bygningsstyresystem som er lett å installere, selv i eksisterende bygninger, og som kan utføre alle automatiske kontroll-funksjoner med stor tilpasningsfieksibilitet, uten å måtte implementere kompliserte, kostbare innretninger og mange faste ledningsforbindelser.

Styreenheten i henhold til den foreliggende oppfinnelse imøtekommer dette krav og erkarakterisert vedat hver modul omfatter en datasender og - mottager, en strømforsyningsenhet forbundet med nevnte totråds-nettverk for å forsyne modulene forbundet til nettverket med strøm, idet strøm-forsyningsenheten omfatter en strømbegrenset spenningsgenerator, at de ' binære data som overføres via nettverket er modulert på to elektriske spen-nings-nivåer mellom de to tråder, at lavspenningsnivået svarer til kortslutning av nettverket av en av sendemodulene og høynivået svarer til en avbruddsstatus for den asynkrone transmisjonsstandard, slik at modulene kan forsynes med strøm, idet hver modul har en strømlagringsinnretning som er tilstrekkelig til å forsyne modulen i de perioder hvor nettverket er kortsluttet, og at hver modul omfatter en kontroll-mikroprosessor forbundet med modulens sender og mottager slik at de kontinuerlig lytter til meldingene overført via det totråds nettverk og innrettet til å forhindre en eventuell overføring når nettverket ikke er fritt.

Sensor- og styreinnretningene som er plassert på forskjellige steder i bygningen er bare forbundet med et totråds nettverk eller linje som benyttes både til dataoverføring og strømforsyning av modulene. Hver modul er tilordnet en adresse for åsende og motta meldinger. En temperatursensormodul er f.eks. anordnet for å indikere at et forhåndsinnstilt temperaturnivå er overskredet, mens en fjernstyringsmodul for belysningen mottar instruksjoner om å slå lampene på eller av. Hver modul overvåker kontinuerlig signalene eller bitene som overføres av det totråds nettverk eller buss og velger de meldinger som angår den. Den totråds forbindelse er lett å tilveiebringe selv i gamle bygninger, og når den elektriske strømforsyning til modulene i henhold til oppfinnelsen skaffes av samme totråds nettverk, byr ikke installasjonen av styreenheten på noen problemer.

Avbruddstilstanden er den hyppigste, normale tilstand for nettverket, og den valgte overføringsstandard velges slik at den i avbruddstilstanden gir et strømnivå som gjør at modulene kan forsynes med strøm. Denne strømforsyning avbrytes i det øyeblikk nettverket er kortsluttet, og for å opprettholde strømforsyningen til de elektroniske koblinger i modulene, har de siste en strømreserve til rådighet, f.eks. skaffet av en kondensator.

Strømforsyningen til styreenheten er innbefattet i den sentrale styreenhet eller kontrollpanelet, men adskillelse av de to funksjoner er mulig i visse spesielle anvendelser. Denne strømforsyning er en strømbegrenset spenningsgenerator, f.eks. begrenset til det dobbelte av det totale forbruk av modulene for å gi et passende spenningsfall når det finner sted en kortslutning i nettverket. Forsyningsspenningen er f.eks. 15 volt med kortslut-ningsstrømmen begrenset til 300 mA. Nettverket er anordnet på en slik måte at når kortslutning forekommer ved et hvilket som helst punkt, fås et spenningsfall ved alle punkter som høyst er lik en fjerdedel av forsyningsspenningen. Generelt er lengden av nettverket tilstrekkelig liten og denne begrensning forårsaker neppe noen problemer.

I henhold til en utvikling av oppfinnelsen reduseres strømforbruket ved bruk av komponenter med lavt forbruk og ved at modulene har en beredskapstilstand under avbruddsperioden. Denne beredskapstilstand avbrytes ved mottagelse av et signal, f.eks. et startsignal for en melding, og syklisk for å utføre oppgavene tilordnet modulene, spesielt sending av meldinger. Utgangsinstruksjoner blir fordelaktig gitt ved hjelp av pulser og sensorene befinner seg i en forbrukstilstand bare under leseperiodene. Disse opplegg, som ikke nødvendigvis alle benyttes i kombinasjon, bidrar til å redusere styreenhetens strømforbruk og tillater en forenklet nettverkstruktur. Oppfinnelsen kan anvendes på et nettverk hvor modulene eller noen av modulene har en lokal strømforsyning og derfor ikke mates av det totråds nettverk. Modulens overføringsfunksjon blir gitt av det totråds nettverk, men andre funksjoner, f.eks. måling, skaffes uavhengig med galvanisk skille, spesielt optoelektronisk, fra det totråds nettverk.

Modulasjon oppnås ved å benytte kraftledningen som utgjøres av det totråds nettverk, fordelaktig i samsvar med den asynkrone overføringsstandard ved standard hastighet. Denne standard velges på grunn av sin allmenne art, og dens avbruddstilstand svarer til strømforsyningsnivået for en modul. Dens behov for grensesnitt blir redusert.

Hver modul kan bare svitsjes til overføring når linjen er fri, hvilket involverer jevnlig avlytting og overførings stans hvis en annen modul allerede sender en melding. Når to moduler påbegynner en melding samtidig, må en av dem stanse, og i henhold til oppfinnelsen er det den modul som først sender en bit på 0 svarende til kortslutning av linjen, mens den andre sender en bit på 1, som gis prioritet. Prioriteten etableres således av den første byte i meldingen. Når den sender eller i det minste når den begynner å sende, overvåker modulen linjetilstanden når den sender en bit på 1. Hvis den på det tidspunkt registrerer at linjen tvinges til null av en kortslutning, betyr det at en annen sender har startet å sende samtidig som den selv, og den stopper for ikke å forstyrre meldingen fra senderen som sendte 0. Senderen som trekkes tilbake fortsetter å avlytte linjen slik at den kan vite når denne igjen blir fri og for å sende sin melding på dette tidspunkt. Meldingen som har fått prioritet forstyrres ikke av den annen melding, og det er ikke nødvendig å gjenta den, selv om den var ment for modulen som startet å sende samtidig.

Styremodulene er standard og individualiseres når de forbindes med en sensor eller et pådragsorgan ved spesiell programmering. Disse programmer kan være mer eller mindre standard, idet samme program er i stand til å benyttes for alle temperatursensorene eller innbruddsdetektorene i bygningen. Sentralenheten eller kontrollpanelet aktiverer hele systemet som skal overvåkes og styres, og omfatter spesielt display-, indikator-, programmerings- og/eller fjernstyringsinnretninger.

En av de vesentlige betingelser for de automatiske kontrollkretser og deres korrekte virkemåte er indikasjon av enhver feil, fortrinnsvis før slike feil kan påvirke korrekt drift av installasjonen. For å tillate at et avbrudd i den totråds ledning kan detekteres samtidig som tjenestens kontinuitet kan opprettholdes, er i henhold til en videreutvikling av oppfinnelsen linjen sløyfeforbundet ved hjelp av sentralenheten som omfatter utgangsklemmene og inngangsklemmene til linjen. Ved normal drift blir linjeutgang og -inngang parallellkoblet ved hjelp av en bryter, og når avbruddsdeteksjonsoperasjonen finner sted, kobles inngangen fra utgangen og forbindes med en mottager, og signalene som mottas av inngangen og signalene som befinner seg på linjeutgangen, sammenlignes for å detektere en eventuell forskjell.

Ved sløyfekobling av linjen til sentralenheten som styrer operasjonen av styreenheten, sendes signalene fra de to ender på linjen og et avbrudd av den siste ved et hvilket som helst punkt påvirker ikke meldingene som overføres langs den totråds linje. Tjenestens kontinuitet blir derfor sikret, men en annen feil kan forekomme, spesielt et annet avbrudd av linjen, hvilket naturligvis ville isolere modulene som befinner seg mellom de to brudd. Ved periodisk å kjøre en bruddeteksjonsprosedyre angis et brudd generelt før et annet brudd finner sted og gjør at reparasjoner kan utføres før styreenheten svikter.

Totråds-linjen er sløyfeforbundet med sentralenheten og linjeutgangen og - inngangen er normalt parallellkoblet ved hjelp av en bryter, fordelaktig av elektronisk art, som tillater at signaler kan sendes fra de to ender av linjen. Med regelmessige mellomrom åpner sentralenheten bryteren som forbinder de to ender av linjen og sender et testsignal til utgangsklemmene på linjen. I tilfelle av kontinuitet av den totråds linje fås dette signal på inngangsklemmene til sentralenheten og overføres ved hjelp av en mottager og en opto-elektronisk forbindelse til komparatoren. Denne komparator sjekker identiteten til signalene sendt på linjeutgangen og til signalene mottatt på linjeinngangen, og angir i det tilfelle at signalene ikke mottas på inngangen når et signal sendes på utgangen, feilen som generelt består i avbrudd av en av trådene i linjen. Denne testprosedyre kjøres med den normale driftssyklus for styreenheten som ikke forstyrres. Meldingen eller testsignalene kan ha et passende format, men utførelse av testeoperasjonen når en standardmelding overføres av sentralenheten ville ikke falle utenfor rammen av oppfinnelsen.

I henhold til en utvikling av oppfinnelsen kan deteksjon eller lokalisering av linjebruddet lettes ved suksessiv avspørring av forskjellige moduler og ved å avlytte svarene fra de siste. Et manglende svar fra en av modulene bekrefter manglende mottagning av meldingen på grunn av et brudd i linjen som befinner seg bortenfor denne modul.

Bruddeteksjonsinnretningen gjør bruk av de vanlige komponenter i modulene, spesielt av sentralenheten hvor det er tilstrekkelig å anordne en bryterinnretning og en ytterligere mottager. Disse modifikasjoner er spesielt enkle og gir mer enn tilstrekkelig driftssikkerhet for denne art av styreenhet.

Modulene kan bestå av kontrollinnretninger som er utført for via data-overføringsnettverket å styre andre moduler som utgjør forbundne, fjernt-liggende pådragsorganer, idet ett enkelt pådragsorgan er i stand til å forbindes med en rekke kontrollinnretninger.

I henhold til en utvikling av oppfinnelsen omfatter en kontrollinnretning en indikatoranordning for pådragsorganets status, styrt av kontrollinnretningens mikroprosessor som overvåker meldingene som overføres over nettverket og bestemmer pådragsorganets status ved hjelp av disse meldinger. Disse organer består fortrinnsvis av lysemitterende dioder.

Pådragsorganets status blir således angitt på hver av kontrollinnretningene forbundet med den, uansett hvor kontrollinstruksjonen kommer fra.

I henhold til en utvikling av oppfinnelsen omfatter mikroprosessoren en inngang og en utgang forbundet med et grensesnitt, idet den selv er forbundet med overføringsnettverket, en kontrollinngang som mottar kontroll- eller målesignaler og minst én kontrollutgang for indikatororganet for pådragsorganets status.

I en spesiell utførelse dannes kontrollinnretningen av en trykknappmodul og mikroprosessorens kontrollinngang forbindes med en spenningskilde ved hjelp av en trykknapp, idet et trykk på knappen gjør at en kontrollmelding sendes av mikroprosessoren til det forbundne pådragsorgan. I en trykknappmodul av denne art kan en 3-veis velgerbryter anordnes, hvis kodede utganger er forbundet med mikroprosessoren, slik at et trykk på trykknappen resulterer i en PÅ-instruksjon for det forbundne pådragsorgan i en første stilling av velgerbryteren og i en AV-instruksjon i den annen stilling og i en instruksjon om en forandring av en tilstand i den tredje stilling.

I henhold til en annen spesiell utførelse dannes kontrollinnretningen av en målemodul og mikroprosessorkontrollinngangen er forbundet med en målesensor, idet mikroprosessoren sammenligner målesensorens utgangssignaler med forhåndsinnstilte nivåer og sender kontrollinstruksjoner for pådragsorganet i henhold til de relative verdier av målesignalene og -nivåene.

Andre fordeler og trekk vil fremgå tydeligere av den etterfølgende beskrivelse av en rekke forklarende utførelser av oppfinnelsen, gitt som ikke-begrensende eksempler og vist på tegningen. Fig. 1 viser et blokkdiagram av en teknisk styreenhet i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en meldingsbyte for styreenheten på fig 1.

Fig. 3 viser meldinger sendt samtidig av to forskjellige moduler.

Fig. 4 viser et utsnitt av fig. 1 med strømforsyningen til en sensor.

Fig. 5 viser et blokkdiagram av en system-matet sensor for en styreenhet i henhold til fig. 1. Fig. 6 viser en spesiell utførelse av strømforsyningsenheten for styreenheten på fig. 1. Fig. 7 viser blokkdiagrammet for en bygningsteknisk styreenhet, forsynt med en linjebrudd-deteksjonsinnretning.

Fig. 8 viser en spesiell utførelse av en trykknappmodul.

Fig. 9 viser en spesiell utførelse av et grensesnitt for en modul i henhold til fig. 8.

På fig. 1 er det vist en bygningsteknisk styreenhet som omfatter et dataoverføringsnettverk med to tråder 10, 12 som forbinder forskjellige moduler 14, 16, 18 og en sentralenhetmodul 15. Modulene 14-18, som naturligvis kan være et hvilket som helst antall, er plassert på forskjellige steder i bygningen og består f.eks. av temperatursensorer som styrer oppvarmingen av bygningen, pådragsorganer eller kontaktorer som styrer motorer, f.eks. for å åpne og lukke persienner eller dører, nærværs- eller innbruddsdetektorer etc. Sentralenheten 15 omfatter en strømforsyningsenhet 19 som forsyner de forskjellige moduler 14, 16, 18 via ledere 10, 12. Strømforsyningsenheten består av en spenningsgenerator som gir en forhåndsinnstilt likespenning U, f.eks. 15 volt,dg er strømbegrenset slik at den begrenser kortslutningsstrømmen i nettverket 10, 12 til en verdi nær to ganger den totale forsyningsstrøm til modulene 14, 16, 18. Kortslutnings-strømmen er f.eks. nær 300 milliampere, men avhengig av karakteristikkene til styreenheten kan den være vesentlig høyere eller lavere. Strøm-begrensningen av strømforsyningsenheten 19 oppnås med ethvert passende middel.

En spesiell utførelse av strømforsyningsenheten 19 er vist på fig. 6. Enheten 19 omfatter en spenningsregulator 84 matet med ethvert passende middel på en måte som er kjent i teknikken, og en strømbegrenser 86 som er forbundet på den andre side av spenningsregulatoren 84 og utført for å begrense kortslutningsstrømmen til en forhåndsinnstilt verdi. Strømforsyningsenheten oppfører seg derfor som en spenningsgenerator som forsyner nettverket med en fast likespenning U så lenge strømmen ikke overskrider en bestemt verdi, f.eks. 250 mA. Når nettverket kortsluttes, faller den regulerte spenning plutselig, men strømbegrenseren 86 trer i'aksjon og begrenser strømmen, idet anordningen da virker som en strømgenerator.

Modulene 14, 16, 18 er alle identiske, og bare én av dem, nemlig 16, skal beskrives mer detaljert i det følgende. Modulen 16 er forbundet med en kobling 20 til lederen 10 og med en kobling 22 til lederen 12. Koblingen 20 mater via en diode 24 både en forsterker 26 og en mikroprosessor 28 via en tilpasningsenhet 30. Koblingen 22 er jordet ved 32 og en strømlagrings-kondensator 34 er forbundet med utgangen på dioden 24 og med jord. Koblingen 20 er i tillegg forbundet med inngangen 36 på forsterkeren 26 som virker som en mottager, og hvis utgang er forbundet med en port 38 på mikroprosessoren 28. En bryter 40, f.eks. en halvleder forbundet med en port 42 på mikroprosessoren 28, forbinder i lukket stilling koblingene 20 og 22 og kortslutter lederne 10 og 12. Mikroprosessoren 28 omfatter en eller flere utganger 44 og en eller flere innganger 46 henholdsvis for styring av pådragsorganer såsom fjernstyrte brytere og for mottagelse av målesignaler, f.eks. levert av sensorene. Portene 38 og 42 på mikroprosessoren 28 er forbundet med en komparatorenhet 48 som i hvert øyeblikk sammenligner signalene som foreligger på de to porter og sender et kollisjonssignal til en inngangsport 50 på mikroprosessoren 28. Hver modul 16 er i stand til å sende signaler ved å slutte bryteren 40 og kortslutte lederne 10, 12, hvilket forårsaker en modulasjon på linjen dannet av disse to ledere og et fall i spenningen til et lavt nivå. Modulasjon oppnås i henhold til den asynkrone overføringsstandard ved en standardisert hastighet, idet dennes bruddstatus svarer til det høye forsyningsnivå for modulene 14, 16, 18. Kondensatoren 34 er i stand til åforsyne modulen under det tidsrom linjen 10, 12 tvinges til 0 av en av modulene 14, 16, 18.

Styreenheten virker som følger:

I bruddstillingen opprettholder strømforsyningsenheten 19 linjen 10, 12 på et høyt spenningsnivå, f.eks. 15 volt, svarende til en 1 -bit av digitalsignalene overført av linjen eller nettverket 10, 12. Modulene 14, 16, 18 forsynes av denne linje 10, 12 og kondensatorene 34 lades. Overføringen av en melding, f.eks. av modulen 16, styres via dens mikroprosessor 28 som får bryteren 40 til å lukkes for å kortslutte linjen 10, 12 og tvinge den til et spenningsnivå nær 0 volt, svarende til en 0-bit. Hvert budskap overført via linjen 10, 12 består av en adresse som svarer til den involverte modul 14, 16, 18, og hver modul lytter permanent til meldingene overført via linjen 10, 12. Når mikroprosessoren 28 gjenkjenner adressen forbundet med dens modul, utfører den operasjonene svarende til den mottatte melding. Disse operasjoner overføres via utgangene 44 til pådragsorganene eller sensorene styrt av modulen. Sentralenhetsmodulen 15 eller kontrollpanelet kan overvåke driften av styreenheten og aktivere sentralisert fjernstyring med visning eller mottagelse av meldinger fra de forskjellige moduler. Til dette formål er sentralenheten 15 forsynt med en sender/mottager svarende til den for modulene 14, 16, 18.

Hver modul 14, 16, 18 overvåker linjen kontinuerlig og sender bare en melding hvis linjen 10, 12 er fri. En bit på 0 svarende til en kortslutning av linjen 10, 12 har prioritet over en bit på 1 som svarer til modulenes strøm-forsyningsnivå. Ved åforhindre samtidig overføring fra en rekke moduler forbundet via linjen 10, 12 unngås forringelse av meldingene. Når to sendere forvisser seg om at linjen 10, 12 er fri og bestemmer seg for å sende samtidig, forstyrrer kollisjonen av to meldinger overføringen. Overførings-protokollen gir i dette tilfelle prioritet til en av meldingene, og denne prioritet gis til meldingen som først sender 0 på linjen, mens den andre sender en bit på 1. Dette betyr at en modul som sender, kontinuerlig må overvåke linjens status, spesielt når den sender en bit på 1. Hvis den i dette øyeblikk ser at linjen 10, 12 tvinges til tilstanden 0, skyldes dette at en annen sender har startet samtidig som den selv. Den som først sender en 1, trekker seg i dette tilfelle, slik at den ikke forstyrrer meldingen fra modulen som samtidig sender en 0. Modulen som trekker seg fortsetter å lytte på linjen, og når den siste er fri, sender den sitt budskap. På fig. 3 kan det ses at meldingen 52 sendt av en av modulene, først sender et null-signal 54, mens meldingen 56 sendt av en annen modul samtidig sender et høyt signal 58. Når den siste modul først sender et 1-signal, stopper den å sende og meldingen 60 som overføres, svarer til den som er vist som 52. Prioritetssignalet 52 blir ikke forstyrret av denne kollisjon, og det er unødvendig å gjenta det. Kollisjonen detekteres av komparatoren 48 som på sine innganger mottar signalene mottatt på porten 38, og signalene sendt av porten 42 på mikroprosessoren 28. Når komparatoren 48 detekterer en forskjell mellom de mottatte og sendte signaler, overfører den et kollisjonssignal til porten 50, og mikroprosessoren bestemmer prioriteten og avgjør om nødvendig hvorvidt sendingen skal fortsette eller avbrytes.

Sensorene eller pådragsorganene som skjematisk er vist med en kontakt 62 på fig. 4, kan mates via overføringslinjen 10, 12, i hvilket tilfelle det er fordelaktig å redusere deres strømforbruk for ikke å overdimensjonere overføringsnettverket. Kontakten 62 er på den ene side forbundet med tilpasningsenheten 30 og på den annen side via en resistor 66 til en utgang 64 på mikroprosessoren 28. Inngangen 46 på mikroprosessoren er forbundet med koblingspunktet mellom resistoren 66 og kontakten 62.1 den åpne stilling av kontakten 62 mottar inngangen 46 et null-signal, mens slutning av kontakten 62 svitsjer inngangen til et høyere potensial. Normalt befinner utgangsporten 64 seg på et høyt potensial, f.eks. +5 volt, og slutning eller åpning av kontakten 62 gir ikke noen strømgjennomgang, og effektforbruket til sensoren er derfor null. Når mikroprosessoren bestemmer seg for å avlese sensoren 62, svitsjer den potensialet på utgangen 64 til nivå 0 og får en strøm til ågå gjennom resistoren 66 når kontakten 62 er lukket. Dette strømforbruk finner bare sted i avlesningsintervallet, og mikroprosessoren svitsjer utgangen 64 tilbake til høyt potensial straks den har registrert signalet mottatt på inngangen 46. Effektforbruket blir derfor betydelig redusert.

Sensorene eller pådragsorganene kan naturligvis innbefatte sin egen strømforsyningskilde, f.eks. en hjelpekilde, og denne løsning er egnet for sensorer eller pådragsorganer som arbeider i forbindelse med det elektriske forsyningsnettet. Pådragsorganet kan være en kontaktor som styrer en motor hvis elektromagnet forsynes av forsyningsnettet, samtidig som den styres av strømstyreenheten. Fig. 5 viser en sensor med en hjelpestrømkilde, mer spesielt en strømmåleinnretning for et trefasesystem R,S,V. En ringformet strømtransformator 68, 70, 72 er forbundet med hver fase R,S,V for å levere et signal proporsjonalt med strømmen som går i den tilsvarende faseleder. Signalene som leveres av ringene 68, 70, 72 overføres av lederne 74 (tre ganger to tråder) til en mikroprosessor-basert prosessorinnretning 76. En strømforsyningsenhet 78 i prosessorinnretningen 76 får sin strøm fra strømtransformatorene 68, 70, 72 via en forbindelse 80 (sekstråds). Utgangen på prosessorenheten 76 er forbundet via en opto-elektronisk seriekobling 82 til inngangen 46 på mikroprosessoren i modulen 16. Denne modul 16 overfører data svarende til strømmene som går i fasene R,S,V via det totråds nettverk 10, 12 til de andre moduler forbundet med dette nettverk.

Strømmen for signalbehandling trekkes således fra det trefase-forsyningsnett R,S,V, mens dataoverføringsmodulen 16 mates av det totråds nettverk 10, 12 på den ovenfor beskrevne måte. Den opto-elektroniske kobling 82 isolerer måledelen forbundet med trefase-forsyningsnettet R,S,V fra overføringsdelen forbundet med det totråds nettverk 10, 12. Dataoverføringen arbeider selv om forsyningsnettet R,S,V, faller ut. Den systemmatede tilførsel til måleinn-retningen kompliserer ikke installasjonen og tillater en besparelse av den effekt som overføres av det totråds nettverk 10, 12. En sensor av den art som er vist på fig. 5, kan fjernstyre et pådragsorgan, f.eks. en vernekontaktor for en motor matet av trefase-nettet R,S,V. Målinger og/eller instruksjoner overføres av det totråds nettverk 10, 12 som utgjør forbindelsen mellom sensoren og pådragsorganet.

Modulene 14, 16, 18 er fortrinnsvis av en standardtype, idet individualisering oppnås på styreenhetnivå, mer spesielt når en modul er tilordnet en bestemt funksjon. Hver modul programmeres for å utføre funksjonen som er den tilordnet, og den er gitt en viss autonomi. Sentralenheten 15 i styreenheten innbefatter ytterligere funksjoner, f.eks. datavisning eller sentralisering for å styre hele installasjonen. Strømforsyningsenheten 19 kan naturligvis være adskilt fra sentralenheten 15, eller visse funksjoner av sentralenheten kan være skilt ut fra denne, f.eks. i displayinnretningen. Forbindelsen via et totråds nettverk 10, 12 er spesielt fleksibel og tillater at modulene kan plasseres på en hvilken som helst måte i bygningen.

På fig. 7 er linjen 10, 12 forbundet med utgangssiden til et par klemmer 114 på en sentralenhet 116. De motsatte ender av totråds-linjen 10, 12 er forbundet til et annet par inngangsklemmer 118 på sentralenheten 116. Moduler 120 av samme art som modulen 16 beskrevet med henvisning til fig. 1, er anordnet langs den totråds linje 10, 12. De forskjellige moduler 120 mates med strøm av en strømforsyningsenhet 122 som tilhører sentralenheten 116. De to par klemmer 114, 118 er forbundet i sentralenheten 116 med en sløyfe 124, hvori der er innsatt en bryter 126, fortrinnsvis av elektronisk art, som er i stand til å bryte forbindelsen. I den sluttede stilling av bryteren 126 mater strømforsyningsenheten 122 den totråds linje 10, 12 ved dens to ender, hvilket gjør at den tilsynelatende elektriske motstand for linjen kan minskes. Sentralenheten omfatter en sender/mottager-innretning av den samme art som modulen 16 på fig. 1, parallellkoblet til strømforsyningsenheten 122, og i

stand til å sende og motta meldinger overført på den totråds linje 10, 12.

Komparatorenhet-inngangen forbundet med mottagerporten 38 (R) på mikroprosessoren er forbundet med en vendebryter 136, sikkert forbundet med bryteren 126 og som åpnes sammen med den siste for å avbryte overføring til komparatoren og til mikroprosessoren av signalene mottatt av forsterkeren 24 under avbruddsdeteksjonsfasen, svarende til åpning av bryteren 126, og for å forbindes med en mottager 140. Mottageren 140 er forbundet med inngangsklemmene 118, og signalene som mottas, overføres via en opto-elektronisk kobling 142 til vendebryteren 136.

Bruddeteksjonsinnretningen virker som følger:

Under normal drift er bryteren 126 sluttet, og kontakten 136 forbinder forsterkeren 26 med mottagerporten "R". Styreenheten arbeider normalt, effekten levert av enheten 122 og signalene sendt av sentralenheten overføres både på inngangen og utgangen til den totråds linje. Denne strømforsyning og overføring fra de to ender modifiserer ikke virkemåten, men tillater tvertimot at tapene i den totråds linje kan reduseres. Med regelmessige mellomrom kjører mikroprosessoren i sentralenheten 116 en linjedeteksjons-prosedyre ved å åpne bryteren 126 og sende en kontrollmelding ved å åpne og lukke overføringsbryteren 40. Samtidig som bryteren 126 som isolerer inngangsklemmene 118 fra utgangsklemmene 114 åpner seg, forandrer vendebryteren 136 stilling for å svitsje mottagelsen fra mottageren 140 til mottagerinngangen 38 på mikroprosessoren. Overføringen av disse signaler skjer via den opto-elektroniske kobling 142 til mikroprosessorens mottagerport og til komparatorenheten som sjekker overensstemmelsen mellom signalene sendt på utgangsklemmene 114 og signalene mottatt på inngangsklemmene 118. Manglende mottagelse av signalene på inngangsklemmene 118 svarer til et avbrudd eller brudd i linjen, dvs. en av de to tråder 10, 12. Når signalene stemmer overens, bekreftes linjens kontinuitet og innretningen vender tilbake til sin opprinnelige normale arbeidsstilling. Kontrollprosedyren er relativt kortvarig og kan kjøres under normal drift av styreenheten som ikke forstyrres. Kontrollfrekvensen avhenger innlysende av kontrollkvaliteten og av risikoen for brudd i forsyningsnettet eller den totråds linje 10, 12.

Når det detekteres et brudd i den totråds linje 10, 12, kan det være nyttig å lokalisere feilen og i henhold til en utvikling av oppfinnelsen oppnås denne lokalisering ved hjelp av meldinger sendt av sentralenheten 116 til de forskjellige moduler 120. Den siste avspørres etter informasjon og må svare, og rekkefølgen av spørsmål og svar svarer fortrinnsvis til anordningen av modulene 120 langs den totråds linje 10, 12. Ikke noe svar svarer til at det ikke er mottatt noen melding, dvs. et brudd i linjen foran modulen som ikke svarte. Avspørringsprosedyren kan kjøres når bryteren 126 er åpen for åunngå interferens mellom signalene som overføres på inngangen og utgangen på sentralenheten 116.

Den totråds linjebruddsdeteksjonsprosedyre og -innretning er spesielt enkel og velegnet for en bygningsteknisk styreenhet, hvis struktur forblir praktisk talt umodifisert.

Fig. 8 viser mer detaljert en kontrollinnretning bestående av en trykknappmodul 218. Modulen 218 er forbundet med nettverket 10, 12 og innrettet til å styre et forbundet pådragsorgan (ikke vist), som selv er forbundet med nettverket. Dette pådragsorgan kan styres av sentralenheten 15 og av en rekke forbundne kontrollinnretninger, herunder trykknappmodulen 218.

Modulen 218 kan f.eks. benyttes til å styre en lampe eller en husholdnings-maskin plassert i et annet rom i bygningen under styring av styreenheten. I henhold til en utvikling av oppfinnelsen skaffes en statusangivelse for det forbundne pådragsorgan på modulen 218.

Trykknappmodulen 218 omfatter en mikroprosessor 220, hvor en inngangsport Pl og en utgangsport P2 er forbundet via et grensesnitt 222 til nettverket. Modulen 218 kan således sende meldinger som overføres av nettverket til det forbundne pådragsorgan og overvåker alle meldinger overført av nettverket.

En mikroprosessor-kontrollinngangsport P3 er normalt jordet via en resistor

RO. En trykknapp 224 gjør at denne inngang P3 kan temporært forbindes med modulens forsyningsspenning (5V). Slutning av trykknappen 224 resulterer i at en melding eller en kontrollinstruksjon sendes av mikroprosessoren 220 til pådragsorganet som er forbundet med modulen.

En adresse kan tilordnes modulen 218 ved hjelp av et adresseringssystem 226, f.eks. bestående av et tommelhjul. I den viste utførelse forsyner adresseringssystemet som tillater dens fire utganger å forbindes selektivt med forsyningsspenningen, mikroprosessoren med en kodet adresse på 4 bit. I en foretrukket utførelse blir den samme adresse tilordnet et pådragsorgan og de forskjellige kontrollinnretninger som er forbundet med denne.

Meldingen sendt av modulen 218 når trykknappen 224 pådras, inneholder denne adresse og indikerer således for mikroprosessoren til det forbundne pådragsorgan at denne melding er adressert til den.

En indikatorlampe 228, som kan bestå av en lysemitterende diode, er forbundet mellom en utgang P4 på mikroprosessoren og jord. Denne indikatorlampe er innrettet til å angi status for pådragsorganet forbundet med modulen 218. Mikroprosessoren 220 i modulen 218 overvåker permanent meldingen overført over nettverket. Den detekterer ved hjelp av deres adresser alle meldinger som er ment for det forbundne pådragsorgan og ved således å kjenne de suksessive instruksjoner, f.eks. PÅ, AV eller forandring av tilstand, som adresseres til pådragsorganet, slutter den fra disse om sistnevntes tilstand og styrer sin utgang P4 slik at indikatorlampen 228 gir en indikasjon på pådragsorganets tilstand. For eksempel kan indikatorlampen 228 tennes idet mikroprosessorutgangen P4 svitsjes til matespenningen, for å angi PÅ-tilstanden for pådragsorganet, og slukkes idet utgangen P4 jordes, for å angi at pådragsorganet er slått av.

I henhold til en utførelse som ikke er vist består indikatoren av en tofarget, lysemitterende diode, f.eks. grønn og rød, som styres av mikroprosessoren på en slik måte at den blinker grønt når den forbundne aktuator er PÅ og rødt når pådragsorganet er AV.

I den viste utførelse omfatter trykknappmodulen 218 en velgerbryter 230 som gjør at driftsmoden for modulen kan velges.

Den siste kan i realiteten, hver gang trykknappen 224 pådras, sende det forbundne pådragsorgan enten en innkoblings- eller utkoblingsinstruksjon, eller en instruksjon om tilstandsendring via nettverket. Driftsmoden som velges kan forhåndsprogrammeres i mikroprosessoren. I den foretrukne utførelse kan imidlertid den nødvendige driftsmode velges manuelt av operatøren ved hjelp av velgerbryteren 230. På figuren omfatter den treveis velgerbryter 230 to utganger forbundet med mikroprosessoren, idet disse to utganger er i stand til å kobles selektivt til forsyningsspenningen. I en første stilling av velgerbryteren er ingen av utgangene forbundet med matespenningen. I den annen stilling av velgerbryteren er en første utgang forbundet med matespenningen, mens i den tredje stilling er bare den annen utgang forbundet med matespenningen. Hver av stillingene svarer til en av de tre driftsmoder som tidligere er omtalt.

Fig. 9 viser en spesiell utførelse av et grensesnitt 222.

En spenningsdeler dannet av to resistorer RI og R2 koblet i serie mellom de to tråder i nettverket gjør at meldinger sendt over nettverket kan overvåkes, idet resistorenes fellespunkt er forbundet med mikroprosessorinngangen Pl. En transistor T, hvis emitter-kollektorovergang er koblet mellom nettverkets to tråder og hvis basis er forbundet med mikroprosessor-utgangen P2, skaffer utgangs-grensesnittet mellom mikroprosessoren og nettverket. En melding sendt av mikroprosessoren i form av suksessive pulser gitt til transistorbasis forårsaker en sekvens av kortslutninger i nettverkstrådene. Nettverket mater også modulstrømforsyningen: en diode D er koblet i serie med en kondensator C mellom nettverkstrådene, idet kondensatoren er parallellkoblet med en resistor R3 og en seriekoblet zenerdiode. Modulens forsyningsspenning er da tiløgjengelig på klemmene til zenerdioden.

Statusangivelse for en pådratt pådragsorgan er ikke begrenset til en trykknappmodul, men kan benyttes på enhver mikroprosessorbasert kontrollinnretning innrettet til å styre et pådragsorgan via et data-transmisjonsnettverk. Kontrollinstruksjonen kan gis manuelt til kontrollinnretningen av en trykknapp, en bryter eller en annen mekanisk anordning montert i kontrollinnretningen, automatisk ved sammenligning av en målt størrelse med et nivå, eller ved programmering. For eksempel kan en automatisk kontrollinnretning dannes av en temperatursensor som består av en temperatursonde hvis målesignaler gis til kontrollinngangen P3 på mikroprosessoren. Den siste sammenligner amplituden til disse signaler med minst ett forhåndsbestemt nivå og sender instruksjoner om inn- eller utkobling til pådragsorganet innrettet til å åpne eller lukke en varmeventil.

De ovenfor omtalte eksempler refererer bare til kontrollinstruksjoner av typen alt eller ingenting, som får det forbundne pådragsorgan til å slås av eller på. Det samme prinsipp kan også benyttes til kontrollinnretninger og til et forbundet pådragsorgan som arbeider i analog mode eller med en rekke arbeidsnivåer. I dette tilfelle kan det tilføyes en analog signalskaleringskrets og en analog/digital-omformer eller komparatorer. For eksempel kan en temperatursensor sammenligne de temperatursignaler den mottar med en rekke nivåer som er adskilt ved forhåndsinnstilte intervaller og sende passende instruksjoner for styring av det forbundne pådragsorgan, f.eks. lukking, full åpning, 60% åpning, 50% åpning etc. I dette tilfelle må indikatoren innrettes til å tillate differensiert angivelse av pådragsorganets tilstand. Antallet og plasseringen av lysinnretningene kan innrettes i henhold til behov. En indikatorlampe kan tillate angivelse av to tilstander, på eller av, uten å skille mellom tilstandene som svarer til drift med en redusert rate. Den kan også tillate angivelse av tre tilstander, idet drift med redusert rate angis ved blinking med indikatorlampen. En rekke indikatorlamper kan anordnes og svarer til antallet forskjellige tilstander som pådragsorganet kan innta, slik at de forskjellige pådragsorgan-tilstandene angis nøyaktig på kontroll-innretningsnivå.

I den beskrevne utførelse har pådragsorganet og den forbundne kontrollinnretning samme adresse, hvilket gjør det lett for de forskjellige kontrollinnretninger å gjenkjenne meldingene som er ment for det forbundne pådragsorgan. Imidlertid kan hver kontrollinnretning og hvert pådragsorgan tilordnes en forskjellig adresse. I dette tilfelle må hver kontrollinnretning programmeres slik at den kjenner adressen til det forbundne pådragsorgan. Alle meldinger sendt til pådragsorganet inneholder dets adresse, bestemmelsesadressen, og kontrollinnretningene er programmert til ved hjelp av denne bestemmelsesadresse ådetektere alle meldinger ment for pådragsorganet uansett hvor de kommer fra og kan følgelig bestemme pådragsorganets tilstand.

I de hittil beskrevne utførelser bestemmes pådragsorganets tilstand fra analyse av instruksjoner som sendes til det og som overføres via nettverket. Indikatoren angir derfor den status som pådragsorganet normalt skulle ha eller den nødvendige tilstand. Denne tilstand kan i tilfelle av feil i pådragsorganet f.eks., være forskjellig fra den virkelige tilstand for pådragsorganet. For å gi en indikasjon på den virkelige tilstand for pådragsorganet kan en svarmelding sendt av pådragsorganet som svar på en kontrollinstruksjon og som angir hvorvidt instruksjonen har blitt tatt hensyn til eller ikke, innbefattes. Mikroprosessorene til kontrollinnretningene forbundet med pådragsorganet kan ta hensyn til disse svarmeldinger for åbestemme den virkelige tilstand for pådragsorganet indikert i kontrollinnretningene.

Claims (12)

1. Bygningsteknisk styreenhet med en rekke moduler (14, 16, 18) plassert overalt i bygningen, spesielt sensor- og/eller pådragsmoduler (16,18) og en sentralenhetsmodul, forbundet med et symmetrisk totråds nettverk (10, 12) for binær dataoverføring i asynkron mode, hvor styreenheten erkarakterisert vedat hver modul omfatter en datasender og - mottager, en strømforsyningsenhet (19) forbundet med nevnte totråds-nettverk (10, 12) for å forsyne modulene (14, 16, 18) forbundet til nettverket med strøm, idet strømforsyningsenheten (19) omfatter en strømbegrenset spenningsgenerator, at de binære data som overføres via nettverket er modulert på to elektriske spenningsnivåer mellom de to tråder, at lavspenningsnivået svarer til kortslutning av nettverket av en av sendemodulene (14, 16, 18) og høynivået svarer til en avbruddsstatus for den asynkrone transmisjonsstandard, slik at modulene kan forsynes med strøm, idet hver modul har en strømlagringsinnretning (34) som er tilstrekkelig til å forsyne modulen i de perioder hvor nettverket (10, 12) er kortsluttet, og at hver modul (14, 16, 18) omfatter en kontroll-mikroprosessor (28) forbundet med modulens sender og mottager slik at de kontinuerlig lytter til meldingene overført via det totråds nettverk (10, 12) og innrettet til å forhindre en eventuell overføring når nettverket ikke er fritt.

2. Styreenhet i henhold til krav 1, karakterisert vedat sentralenheten (15) omfatter strømfor-syningsenheten (19).

3. Styreenhet i henhold til krav 2, karakterisert vedat hver modul (14, 16, 18) omfatter en komparator (48) for å sammenligne signaler utsendt av dens sender (42) og signaler mottatt av dens mottager (26, 38), idet komparatoren styrer øyeblikkelig stans av overføringen når signalet som sendes er på høyt nivå og det mottatte signal på lavt nivå, slik at overføringen til modulen som befinner seg på det lave nivå, ikke forstyrres.

4. Styreenhet i henhold til krav 2, karakterisert vedat modulen omfatter en sensor og/eller et pådragsorgan (62) matet med strøm fra nettverket (10, 12), idet mikroprosessoren (28) til modulen har en utgang (64) forbundet med sensoren og/eller pådragsorganet for å forsyne den siste bare i perioder da sensoren avleses eller pådragsorganet styres av mikroprosessoren.

5. Styreenhet i henhold til krav 1, karakterisert vedat styreenhetens sentralenhet (116) omfatter et par koblingsklemmer for kobling til nettverksutgangen (114), et par koblingsklemmer som kan kobles til nettverksinngangen (118) og en bryter (126) som forbinder klemmeparene i parallell ved normaldrift og kobler dem ut i brudd-deteksjonsfasen, at senderen og mottageren i sentralenheten er forbundet med utgangen (114), at sentralenheten omfatter en annen mottager (140) forbundet med inngangen (118) og en komparator som i normal drift sammenligner signalene mottatt av mottageren med signalene sendt fra nevnte utgang, en deaktiveringsinnretning (136) som kobler ut mottageren forbundet med utgangen (114) fra komparatoren under brudddeteksjonsfasen og forbinder den annen mottager (140) med komparatoren, slik at signalene som sendes på utgangen og signalene som mottas på inngangen, kan sammenlignes.

6. Styreenhet i henhold til krav 5, karakterisert vedat sentralenheten (116) er innrettet til å kjøre bruddlokaliseringssyklus ved suksessiv avspørring i koblingsrekkefølgen av de forskjellige moduler (120) til nettverket etter at et brudd er blitt detektert.

7. Styreenhet i henhold til krav 1, karakterisert vedat den omfatter en rekke moduler bestående av kontrollinnretninger (218) og pådragsorganer, idet et enkelt pådragsorgan kan forbindes med en rekke kontrollinnretninger, at kontrollinnretningen omfatter en mikroprosessor (220), adresseringsorganer (226) innrettet til å tilordne den en adresse, at mikroprosessoren genererer og sender meldinger for styring av det forbundne pådragsorgan over nettverket, at kontrollinnretningen omfatter et organ (228) for å angi tilstanden for pådragsorganet, og som styres av mikroprosessoren som overvåker meldingene som sendes over nettverket og bestemmer pådragsorganets tilstand fra disse meldinger.

8. Styreenhet i henhold til krav 7, karakterisert vedat kontrollinnretningens mikroprosessor omfatter en inngang (Pl) og en utgang (P2) forbundet med et grensesnitt (222), som selv er forbundet med et overføringsnettverk, en kontrollinngang (P3) som mottar kontroll- eller målesignaler og minst én kontrollinngang (P4) på organet (228) for indikering av det forbundne pådragsorgans tilstand.

9. Styreenhet i henhold til krav 8, karakterisert vedat kontrollinngangen (P3) på kontrollinnretningens mikroprosessor er forbundet med en spenningskilde ved hjelp av en trykknapp (224), idet trykk på trykknappen får en kontrollmelding til å sendes fra mikroprosessoren til det forbundne pådragsorgan.

10. Styreenhet i henhold til krav 8, karakterisert vedat kontrollinngangen (P3) på kontrollinnretningens mikroprosessor er forbundet med en målesensor, og at mikroprosessoren sammenligner målesensorens utgangssignaler med forhåndsinnstilte nivåer og sender kontrollinstruksjoner for pådragsorganene i henhold til relative verdier av målesignalene og nivåene.

11. Styreenhet i henhold til krav 7, karakterisert vedat en enkelt adresse er tilordnet et pådragsorgan og alle kontrollinnretningene forbundet med dette.

12. Styreenhet i henhold til krav 7, karakterisert vedat organet for angivelse av pådragsorganets tilstand består av lysemitterende dioder.