NO890236L

NO890236L - Elektrisk styringssystem.

Info

Publication number: NO890236L
Application number: NO89890236A
Authority: NO
Inventors: Ola Loekberg
Original assignee: Sinvent As
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-20
Also published as: NO890236D0; AU4838890A; WO1990008418A1

Description

Oppfinnelsen gjelder en framgangsmåte for et styringssystem for elektriske anordninger, som beskrevet i patentkrav 1.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Det finnes på markedet forskjellige systemer for styring av lys, varme og alarmer. Disse systemene er realisert på ulike måter. Noen benytter svakstrøms signalering over egne signalkabler, andre signalerer over kraftforsyningsnettet. Effektbryterne er ofte plassert sentralt i sikringsskapet, en både kostbar og lite fleksibel løsning da dette fører til et stort antall effekt-kurser samt at nye kraftforsyningskabler må trekkes ved eventuelle senere endringer. De systemer som finnes er i praksis dedikerte styrings-systemer for enten lys, varme eller alarm.

Fra US patentskrift 4 429 299 er kjent et alarm/overvåkningssystem med givere og mottakere som nytter kraftforsyningsnettet til signalering. Dette baserer seg på et rom som en enhet, og har ikke individuell adressering av givere/mottakere. I nevnte kjente system skjer all signalering over kraftforsyningsnettet, også for enheter som ikke har behov for 110/230V kraftforsyning. Videre skjer kommunikasjonen gjennom sentral spørring ("polling"), noe som gir en relativt lav båndbredde og dårlig responstid. Systemet vil derfor være uegnet til f.eks. styring av lys.

Formål med oppfinnelsen

Hovedformålet med oppfinnelsen er å komme fram til et styringssystem for elektriske anordninger der det gis muligheter for å behandle opplysninger fra individuelle givere i den hensikt å kunne styre individuelle effektuttak.

Et videre formål med oppfinnelsen er å tilfredsstille de krav som stilles til både sikkerhet og hastighet ved styring av såvel lys, varme, som alarm, slik at alle disse tre funksjoner kan integreres i ett og samme system.

Et annet formål med oppfinnelsen er å være mest mulig fleksibel med hensyn til medium for signalering, slik at det gis anledning til å anvende oppfinnelsen på den beste måten både for nye og gamle bygninger og anlegg.

Ytterligere et formål med oppfinnelsen er å framskaffe et konsept som er økonomisk i såvel installasjon som drift, samt ved senere endringer og vedlikehold.

De overnevnte formål oppnås gjennom en framgangsmåte i samsvar med foreliggende oppfinnelse, beskrevet i de karakteriserende deler av vedlagte patentkrav.

Beskrivelse av tegninger

I det følgende skal eksempler på utførelse av oppfinnelsen beskrives under henvisning til vedlagte tegninger, der

figur 1 viser et eksempel på kabelføring i en installasjon i samsvar med oppfinnelsen.

figur 2 viser en matrise for logisk kopling mellom givere og effektuttak i samsvar med oppfinnelsen.

figur 3 viser en utførelse i samsvar med oppfinnelsen der givernett og uttaksnett er koplet sammen gjennom ei koplingsbru i sentralenheten.

Beskrivelse av utføringsformer

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen inngår tre hovedkomponenter: Effektuttak, givere og en eller flere sentralenheter som knytter et antall av de to førstnevnte komponenter sammen.

Med effektuttak menes alle punkter i en installasjon, utenfor sikringsskapet, hvor man kan ta ut effekt for et eller annet formål. Eksempler på effektuttak vil i en bolig være stikk-kontakter, lysarmaturer, tilkoplingsbokser for

varmekabler/varmefolier, klima-anlegg etc).

Hvert effektuttak gis sin unike adresse i systemet. Tilordningen av adresse kan for eksempel gjøres ved mikro-brytere ("dip-switcher"), eller ved hjelp av annen kjent teknikk på en måte som i seg selv er kjent, og ikke utgjør en del av foreliggende oppfinnelse. Dersom en nå utstyrer hvert effektuttak med elektronikk for å kunne kjenne igjen sin egen adresse samt enkle kommandoer (AV, PÅ etc), vil effektuttakene kunne fjernstyres. Denne fjernstyringen skjer fortrinnsvis ved signalering over kraftforsyningsnettet (230V), en unngår på den måten å trekke en egen signalkabel. Det er imidlertid innenfor oppfinnelsens rekkevidde å anvende annen form for signalering til effektuttakene, f.eks. ved hjelp av et separat nett. Effektuttakenes signaleringsnett vil heretter bli kalt "uttaksnett". Navnet beskriver kun funksjon og tar ikke standpunkt til hvordan og ved hjelp av hvilket medium nettet er realisert.

Effektbryterne er innebygget lokalt i de enkelte effektuttak. Med betegnelsen "brytere" er en ikke begrenset til av/på-innretninger, men også koplingselementer med muligheter for regulering innenfor et intervall. Slik regulering kan skje i trinn, i glidende overganger, eller på andre måter som er vel kjent. Da effektbryterne ikke er sentralt plassert i sikringsskapet, men distribuert rundt om i installasjonen innebygget i de enkelte effektuttakene, vil en hensiktsmessig oppdeling av totalsystemet i effektkurser utelukkende bestemmes ut ifra hvilken belastning de enkelte effektuttak representerer samt hvor de forskjellige uttak fysisk er plassert i forhold til hverandre. Hvordan de enkelte effektuttak skal styres og hvilke uttak som eventuelt skal styres sammen, er helt uten betydning for kursoppdelingen.

Fjernstyringen av de enkelte effektuttak over uttaks-nettet skjer på basis av meldinger gitt av ulike givere distribuert rundt om i installasjonen. Med givere menes i denne forbindelse enheter som på et eller annet vis skal kunne påvirke eller gi opplysninger om systemets tilstand, definert som tilstanden til det totale sett av styrbare effektuttak koplet med parametre som temperatur ute og i de enkelte rom, tid på døgnet, hverdag eller helg etc. Aktivisering av en giver (med derpå følgende sending av melding til sentralenheten) kan enten utløses manuelt (trykk på lysbryter), eller automatisk (røykdetektor, termostat etc). Eksempler på slike givere vil være brytere og regulatorer for lys og varme, temperaturtølere, ulike detektorer for alarm og overvåking etc. Ved å inkludere en eller flere infrarøde mottakere kan også installasjonen, helt eller delvis, fjernstyres ved hjelp av fjernkontroll av samme type som en for eksempel bruker mot TV. Dette er fra før kjent f.eks. fra tysk patent DE 3 035 965.

Giverne er koplet sammen i en eller et antall sløyfer, heretter kalt "givernettet". For nybygg vil det sannsynligvis være mest økonomisk å knytte giverne sammen ved en egen, svakstrøm sløyfe. Dette kan realiseres på forskjellige måter. Ett eksempel fins i patentskriftet GB 2 123 589 som beskriver en feiltolerant tre-tråds forbindelse, to andre er Phillips' I 2 C og D 2B serielle busser. For enkelt å kunne installere systemet i eksisterende anlegg, bør imidlertid sentralenheten også kunne benytte kraft-for syningsnettet som givernett. Dette vil også være hensiktsmessig i de tilfeller hvor en giver ligger langt fra de andre (eks. lysbryter i garasje), en slipper da å dra en egen signaleringssløyfe lange omveier bare for denne giverens skyld.

Selv om giverog uttaksnett er realisert ved forskjellige kabelsystemer, benytter begge nett den samme signaleringsprotokollen. Det er da mulig for en giver å sende melding til et effektuttak direkte, uten å gå om sentralenheten. Om de to nett er implementert på hvert sitt kabelsystem, vil grensesnittet mellom dem foreta nødvendig signalkonvertering. Ved å utnytte denne muligheten for direkteforbindelse giver - effektuttak, kan systemet dermed gjøres tolerant overfor feil i sentralenheten.

Som senere vil bli beskrevet, er den logiske koplingen mellom givere og effektuttak definert gjennom en koplingsmatrise i sentralenheten. I tillegg har imidlertid hver giver tilordnet sitt (sine) standard effektuttak. Dette ligger definert i givernes elektronikk ved hjelp av mikro-brytere, programparametre, eller ved hjelp av annen kjent teknikk. En giver av type lysbryter kan for eksempel som standard være koplet mot et bestemt lampepunkt med en gitt adresse, en giver av type termostat kan være koplet mot et eller flere effektuttak for panelovner med andre adresser, osv.

Hver gang en giver aktiveres, sendes alltid minst to meldinger, heretter nummerert l-n, ut på givernettet: Melding nr. 1 er adressert til sentralenheten, meldinger 2-n direkte til de tilordnete standard effektuttak. Grensesnittet mellom giverog uttaks-nett inneholder ei koplingsbru. Denne koplingsbrua fungerer som et meldingsfilter, styrt av en vakthund-mekanisme i sentralenheten: Så lenge sentralenheten fungerer, vil koplingsbrua rute melding nr. 1, adressert til sentralenheten, til denne. Sentralenheten mottar meldingen, dekoder den ved hjelp av koplingsmatrisen for deretter å sende en (eller flere) kommandoer ut til det (de) berørte effektuttak over uttaks-nettet. Meldinger 2-n, adressert direkte til de tilordnete standard effektuttak blir fjernet av koplingsbrua og når aldri fram til de adresserte effektuttak.

Dersom sentralenheten av en eller annen grunn går ned, vil dette detekteres av koplingsbrua ved at

vakthund-signalet uteblir. Koblingsbrua kopler da ut sentralenheten (melding nr. 1 adressert til sentralenheten fjernes) og etablerer direkteforbindelsen giver - standard effektuttak. Meldinger 2-n (adressert til de tilordnete standard effektuttak) sendes da videre, etter eventuell signalkonvertering, ut på uttaksnettet til de adresserte effektuttak. Giveren signaliserer nå i prinsippet mot sitt (sine) standard effektuttak direkte. Dette er illustrert i figur 3.

På samme måte som effektuttakene vil alle giverne ha sin egen, unike adresse. Når en giver aktiveres (manuelt eller automatisk), vil den sende to eller flere meldinger ut på givernettet, den første meldingen er adressert til sentralenheten, de etterfølgende er adressert til giverens standard effektuttak. Meldingen til sentralenheten inneholder giverens adresse samt aktiviseringsårsaken (trykk på lysbryter, røyk detektert etc). Meldingen(e) til standard effektuttak inneholder kommandoer til disse (AV, PÅ etc). For å underlette og sikre kommunikasjonen (muligheter for feils jekk, sjekksum), kan meldingene også inkludere data for dette formål.

Når sentralenheten mottar en melding fra en giver, vil sentralenheten ta aksjon. Sammenhengen mellom melding (påvirkning) og aksjon (respons), kan illustreres ved hjelp av en "koplingsmatrise". Eksempel på en modell av en slik matrise er vist i fig. 2. Koblingsmatrisen inneholder en fullstendig beskrivelse av koplingen mellom de enkelte givere og effektuttak. Denne koplingen kan enten være gitt av den mottatte meldingen alene (inneholdende giverens adresse, aktiveringsårsak, etc), eller den kan i tillegg være en funksjon av (deler av) systemets totale tilstand i øyeblikket, eventuelt også forhistorien til nåtilstanden. Systemets tilstand omfatter parametre som hvilke effektuttak som er innkoplet, temperatur ute og i de forskjellige rom, tid på døgnet, hverdag eller helg, osv. På grunnlag av dette blir det så truffet en avgjørelse om hvilken aksjon den mottatte meldingen skal medføre. Det kan også være en mulighet at det ikke skal skje noe som respons til enkelte meldinger, men at meldingene skal lagres og senere gi respons f.eks. sammen med andre meldinger gjennom en logisk OG-funksjon eller liknende. Alle tilstandsparametre er selvfølgelig ikke relevante for alle giverog effektuttaks-kombinasjoner (hvordan lysbryterne virker vil for eksempel neppe være en funksjon av temperaturen). Oppfinnelsen i seg selv legger imidlertid ingen begrensning på sammenhengen mellom givere, effektuttak og tilstands parametre, denne bestemmes ene og alene av hvordan man ønsker at systemet skal fungere.

Merk at fig. 2 er ment å gi et eksempel på hvordan en slik koplingsmatrise prinsippielt vil kunne bygges opp, den sier ingenting om hvordan den er realisert i praksis.

Med aksjon/respons forstås i denne forbindelse inn/ut-kopling eller regulering av ett eller flere effektuttak. I motsetning til dagens installasjons-systemer hvor giverne (eks. lysbryterne) er fysisk koplet til ett eller flere effektuttak (lyspunkter), vil man ifølge oppfinnelsen ha en ren logisk kopling mellom giver og effektuttak via programmet i sentralenheten.

Oppfinnelsen gir, sammenliknet med dagens installasjonssystemer, en rekke fordeler for såvel produsent og installatør som for byggherre: -Økonomi. Konseptet er modulært, sammen med integrasjonsgevinsten og betydelig reduksjon av nødvendig kabeltrekking gir dette et system som vil være kostnads-effektivt i såvel boliger som kontorer, institusjoner og næringsbygg. -Nye/gamle anlegg. Systemet kan installeres både i nye og eksisterende anlegg. -Fleksibelt. Giverne plasseres der hvor de ut fra betjeningshensyn/komfort bør stå, uten hensyn til hvor effektuttakene er plassert. Endring av kopling giver/effektuttak (eks. lysbryter/lyspunkt) gjøres enkelt i sentralen. -Nye funksjoner. Mulighetene er mange, for eksempel: gruppelys - sammenhørende lyspunkter, eks. pyntelys, styres av samme bryter.

nattlys - ved hjelp av en lysbryter ved senga slukkes alle lys som skal slukkes og tennes alle lys som skal tennes når en går til ro for natten.

bortreist - automatikk sørger for at lys naturlig slukkes og tennes når man er bortreist.

-Fjernstyring. Anlegget kan enkelt fjernstyres, f.eks. ved hjelp av en TV-liknende infrarød fjernkontroll, ved å

inkludere en mottaker for infrarød signalering i givernettet. -Energistyring. Ved å kople alle elektriske varmekilder via adresserbare effektuttak kan disse tids(dagog nattsenking) og temperaturstyres fra sentralenheten. Temperaturen avleses fra temperaturgivere tilknyttet givernettet, alternativt kan også temperaturstyr ing skje ved hjelp av en lokal termostat plassert ved den enkelte varme-kilde. Mulighet for lokal overstyring av systemet (med automatisk tilbakestilling etter en viss tid) kan meget enkelt legges inn. -Stor grad av integrasjon åpner for nye muligheter. Eksempler på dette: de samme temperaturtølerne benyttes både av alarm-funksjoner og varmestyringen.

dersom ingen brytere er rørt på f.eks. 24 timer, kan dette brukes som indikasjon på at noe er galt (trygghets-alarm for eldre).

Claims

1. Framgangsmåte for styring av elektriske anordninger som omfatter et antall distribuerte effektuttak som er i stand til å utføre forskjellige aksjoner, så som innog utkopling av lys, regulering av varme, utløsing av brannslokkingsanlegg osv., et antall distribuerte givere og en sentralenhet, karakterisert ved at effektuttakene gis sin unike adresse, giverne gis sin unike adresse, og at det i sentralenheten gis en beskrivelse av en logisk kopling mellom giverne og effektuttakene, slik at aktivisering av en giver og/eller respons fra en giver på et spørsmål fra sentralenheten, gir et signal til sentralenheten, som i sin tur behandler signalet, og på grunnlag av den logiske kobling gir beskjed videre til de berørte effektuttakene om å iverksette de nødvendige aksjoner, og at styring av en eller flere av objektgruppene lys, varme, alarmer osv. kan skje innenfor ett og samme system.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det for overføring av signaler fra giverne brukes samme fysiske kabelsystem som effektuttakene.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det for overføring av signaler fra giverne brukes annet fysisk kabelsystem enn effektuttakene.

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 1-2, karakterisert ved at sentralenheten kan kombinere opplysningene fra giverne med opplysninger om systemets tilstand forøvrig (tidspunkt o.l.) for igang-setting av aksjoner.

5. Framgangsmåte i samsvar med ett eller flere av de foregående krav karakterisert ved at effektuttakene kan styres som av/på-brytere, og/eller regulatorer der spenningen kan endres jevnt og/eller i trinn innenfor intervallet helt av og helt på.

6. Framgangsmåte i samsvar med ett eller flere av de foregående krav karakterisert ved at giverne selv kan iverksette aksjoner hos sine definerte standard effektuttak dersom sentralenheten skulle falle ut.

7. Framgangsmåte i samsvar med ett eller flere av de foregående krav karakterisert ved at flere systemer kontrollert av hver sin sentralenhet kan samkjøres, ved direkte kommunikasjon seg imellom og/eller via en over-ordnet styringsenhet.

8. Anordning ved elektrisk system, særlig for boliger, kontor og liknende for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med krav 1-7, hvor det fins et ledningsnett til minst ett effektuttak, og hvor det dessuten fins en eller flere signalgivere for brytertilstand osv., og/eller en eller flere signalgivere for å avgi signal om temperatur eller liknende i rommet, til en sentralenhet, karakterisert ved at alle giveruttak og effektuttak er individuelt adresserbare, og at sentralenheten omfatter kretser både for interruptdrevet og pollet signalering mot giverne, og at denne signaleringen går på felles signalkanal, videre fins i sentralenheten kretser som gjør at signalering til sentralenheten fra givere og fra sentralenheten til effektuttak kan foregå over eget signalnett og/eller over kraftforsyningsnettet.