WO2007082692A2 - Schaltungsanordnung und verfahren zur ansteuerung einer elektrischen last - Google Patents

Schaltungsanordnung und verfahren zur ansteuerung einer elektrischen last Download PDF

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Peter Trattler
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Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for controlling an electrical load, a power supply arrangement, a use of the power supply arrangement and a method for controlling an electrical load.
  • Power supply arrangements can be used not only to supply power to electrical loads, but also to control electrical loads. In English, such arrangements are called the Powerline system and, in American terms, the Carrier Current system. Such arrangements can be used for switching on or off of lamps and for adjusting lamps. In homes, such an energy supply arrangement can be provided for the intelligent support of an automation.
  • the object of the present invention is to provide a circuit arrangement for driving an electrical load, a power supply arrangement and a method for controlling an electrical load, which can be implemented cost-effectively.
  • a circuit arrangement for controlling an electrical load comprises an input, an output, a frequency conditioning circuit and a demodulator.
  • the frequency conditioning circuit is coupled on the input side to the input of the circuit arrangement.
  • the frequency conditioning circuit is connected to a first input of the demodulator.
  • a second input of the demodulator is coupled to the input of the circuitry and an output of the demodulator is coupled to the output of the circuit arrangement.
  • the input of the circuit arrangement is used to supply a supply voltage with an alternating component.
  • the frequency conditioning circuit is designed to provide a reference frequency as a function of the alternating component.
  • the demodulator is supplied with the reference frequency at the first input.
  • a signal applied to the second input of the demodulator is demodulated by means of the reference frequency.
  • a first control signal is provided at the output of the demodulator.
  • the output signal provided at the output of the circuit arrangement is used to control an electrical load which can be coupled.
  • the reference frequency is provided using the alternating component of the supply voltage.
  • no quartz oscillator is used.
  • the circuit arrangement is thus inexpensive and can be realized with a small space requirement.
  • the circuit arrangement is designed for a supply voltage, which is designed as an alternating voltage.
  • the AC voltage is a data signal with superimposed on a carrier frequency.
  • the reference frequency may approximately correspond to the value of the carrier frequency.
  • the Wegungsan- order for a supply voltage which is designed as a DC voltage designed.
  • the DC voltage is superimposed on a data signal with a carrier frequency.
  • the reference frequency may approximately correspond to the value of the carrier frequency.
  • the frequency conditioning circuit may comprise a phase locked loop, abbreviated to PLL.
  • the phase locked loop can be coupled on the input side to the input of the circuit arrangement and on the output side to the first input of the demodulator. On the output side, the reference frequency is provided on the phase locked loop.
  • the phase-locked loop comprises a phase detector, an amplifier and a tracking oscillator.
  • the phase detector is coupled at a first input to the input of the phase-locked loop and on the output side via the amplifier and the tracking oscillator to a second input of the phase detector.
  • An oscillator signal with the reference frequency is provided on the output side of the tracking oscillator. It is an advantage of the phase locked loop that the reference frequency can be provided by means of the AC component of the supply voltage.
  • the phase locked loop comprises a first counter which is designed for frequency division. It can be connected between the tracking oscillator and the second input of the phase detector. It is an advantage of the phase locked loop with a first counter that has a value of Reference frequency may be a multiple of a value of a frequency of the alternating component of the supply voltage.
  • the tracking oscillator comprises a capacitor and an inductance and is designed as an LC oscillator.
  • the follower oscillator comprises a resistor and a capacitor and is thus designed as an RC oscillator.
  • the frequency conditioning circuit may comprise a filter device which is coupled on the input side to the input of the circuit arrangement and on the output side to the first input of the demodulator.
  • the frequency conditioning circuit comprises the filter device and has no phase-locked loop.
  • the frequency conditioning circuit comprises the phase locked loop and has no filter means which is connected between the input of the circuit arrangement and the input of the phase locked loop.
  • the frequency conditioning circuit comprises the filter device and the phase locked loop, wherein the filter device is connected between the input of the circuit arrangement and the input of the phase locked loop. It is an advantage of the third embodiment that with the filter arrangement undesirable spurious signals can be kept away from the phase-locked loop and by means of the phase-locked loop the reference frequency can be generated with a value which is higher than a value of a frequency of the supply voltage.
  • the output signal for the power supply of the coupling electrical load is designed. In an alternative embodiment, the output signal is designed such that it can be used as a control signal for controlling the power supply of the coupling-on electrical load.
  • the circuit arrangement has an interpretation circuit.
  • the interpretation circuit may be arranged between the demodulator and the output of the circuit arrangement.
  • the interpretation circuit is used for further processing of the first control signal, which is provided on the output side of the demodulator. From the interpretation circuit, the second control signal can be provided on the output side.
  • the interpretation circuit may include an error detection means for detecting an error in the first control signal supplied on the input side of the interpretation circuit. It may additionally include error correction means.
  • the interpretation circuit can be designed to detect an error and for error correction according to the cyclic redundancy check method and to have a feedback shift register.
  • the circuit arrangement has a register for storing an identification code.
  • the identification code may be a binary coded number.
  • the register may be connected to the interpretation circuit.
  • the interpretation circuit may include a first comparing means for comparing the first control signal and the identification code.
  • the second control signal is provided by the interpretation circuit according to a comparison result of the first comparison means.
  • the interpretation circuit has a second comparison means, which is used for comparing the first control signal and a command code from a set of command codes.
  • the second control signal is provided by the interpretation circuit according to a comparison result of the second comparison means.
  • An instruction code from the set of instruction codes may correspond to the instruction "turn on" of the electrical load.
  • Another command code may correspond to an "off" command.
  • Another command code may be provided for adjusting an electric power supplied to the electric load.
  • the electrical load may include multiple part loads.
  • another command code can be used with which the ratio of the electrical power consumption of the plurality of partial loads to one another can be set. This can be used with advantage for example in a RGB lighting with three LEDs for adjusting the color mixture.
  • the interpretation circuit can be designed as a computer unit, by means of which the error detection, the error correction and the comparisons can be performed.
  • a power supply arrangement can be provided, which is designed for the combined supply of an electrical load with electrical energy and with control data.
  • the power supply arrangement may comprise at least one circuit arrangement for controlling an electrical load, as described above.
  • the power supply arrangement can have an input circuit arrangement which is provided for supplying the control data and which can be connected to the at least one circuit arrangement. coupled. Through the coupling, data is transferred from the input circuitry to the at least one circuit. In a further development, data can also be transmitted from the at least one circuit arrangement to the input arrangement.
  • the input circuitry may include another phase locked loop.
  • the further phase-locked loop advantageously has an approximately identical construction and approximately the same dimensions as the phase locked loop. Due to the approximately equal dimensioning and approximately the same construction, the reference frequency, which is provided by the phase locked loop, and a further reference frequency, which is output from the other phase locked loop, an approximately equal value.
  • the input circuit arrangement may comprise a modulator which is designed to modulate an AC voltage provided by the further phase-locked loop.
  • An analog modulation type can be used.
  • the modulator may be provided for modulation by means of the frequency shift keying method.
  • the input circuitry may be connected to a switch, a keyboard, or a knob for manually entering settings for the power supply arrangement.
  • the input circuit arrangement can be connected via an interface to a computer or a remote control for input of default values.
  • the calculator can be used as a personal computer, as a staff
  • the input circuitry may alternatively or additionally be connected to an installation bus via the Be coupled interface.
  • the installation bus can be realized as a European installation bus, abbreviated to EIB.
  • the interface may include a plug and at least one wire.
  • the interface can be implemented wirelessly and configured as an infrared interface or as a radio receiving device.
  • the circuit arrangement can be used to drive an electrical load. It can be used for driving a plurality of electrical loads that are realized differently or approximately the same.
  • An electrical load may include a light source such as a halogen light source or a light emitting diode.
  • An electrical load can also comprise three different light-emitting diodes for realizing a red-green-blue illumination, abbreviated RGB lighting.
  • the power supply arrangement can have a plurality of circuit arrangements and can therefore be designed to control a plurality of electrical loads.
  • the power supply arrangement may also include multiple input circuitry.
  • an electrical load can thus be controlled by input circuitry in close proximity to space.
  • the power supply can be provided in buildings, such as residential buildings.
  • the power supply arrangement can be used within an apartment.
  • the energy supply arrangement can also be used in office buildings.
  • the power supply arrangement is also in
  • the circuit arrangement can be realized on a semiconductor body.
  • the semiconductor body may additionally comprise a voltage converter or voltage regulator.
  • the input circuit arrangement can be realized on a further semiconductor body.
  • the further semiconductor body may have, in addition to the input circuit arrangement, a further voltage converter or further voltage regulator.
  • a method for driving an electrical load provides the following steps: a supply voltage is supplied to a frequency conditioning circuit.
  • the supply voltage has an alternating component.
  • a reference frequency is generated as a function of the alternating component of the supply voltage from the frequency conditioning circuit and output on the output side of the frequency conditioning circuit.
  • the AC supply voltage is demodulated using the reference frequency by means of a demodulator, and a demodulated signal is output on the output side as a first control signal.
  • An output signal which is generated as a function of the first control signal, is provided for driving a coupling-on electrical load.
  • a method for determining whether a circuit arrangement for controlling an electrical load, which has a first identification code has arranged in a power supply arrangement o- is not arranged.
  • the method provides the following steps: a first value of an energy consumption of the energy supply arrangement is determined.
  • a power-on command is sent to an electrical load with a first identification code from the set of possible identification codes.
  • a second value of the power consumption of the power supply arrangement is determined.
  • the information as to whether a circuit arrangement with the first identification code is arranged in the power supply arrangement is determined and provided from a comparison of the first value and the second value of the energy consumption.
  • the central location may be an input circuitry that is configured to determine the power consumption of the power supply arrangement.
  • the change in power consumption can be detected by measuring the current consumed by the power supply assembly.
  • the change can be determined by a voltage measurement, for example a supply voltage.
  • the electrical load may include a light source.
  • the change in energy consumption can be indirectly detected by changing the illuminance.
  • the input circuit arrangement may comprise a photodetector or be coupled to a photodetector.
  • the above method is performed with a further identification code from the set of possible identification codes. If each of the identification codes is used from the set of possible identification codes, then all the circuit arrangements which are arranged in the energy supply arrangement can be determined.
  • a switch-off command is sent to the electrical load with the first identification code.
  • Value of the power consumption of the power supply arrangement a power-on command sent to circuitry with identification codes from a subset of the set of possible identification codes.
  • the presence of at least one circuit arrangement or no circuit arrangement with an identification code from the partial quantity can be determined and provided from the comparison of the first value and the second value of the energy consumption. It can therefore advantageously be determined, with a few method steps, whether a circuit arrangement which has such an identification code from the subset of identification codes can be used in the power supply system. Order is.
  • further method steps can be used to determine whether a circuit arrangement having an identification code from a further subset is used in the energy supply arrangement. If it is determined by means of this method that at least one circuit arrangement having an identification code from the subset in the energy supply arrangement is arranged, the subset can be divided into subdivided subset sets and the method continued until an identification code of a circuit arrangement used in the energy supply arrangement or several Identification codes of a plurality of circuit arrangements are determined. It is an advantage of this method that it is effective and time-saving feasible.
  • a method for providing the information of the presence of a circuit arrangement for driving an electrical load with a first identification code comprises the following steps: Determining a first value of a power consumption of the power supply arrangement,
  • the identification codes of circuit arrangements can be determined by providing the information of the presence of a circuit arrangement with an identification code.
  • the presence of the circuit arrangement indicates that the circuit arrangement is included in the power supply arrangement.
  • the existing circuit arrangement is integrated in the power supply arrangement.
  • the circuit receives energy from the power supply arrangement.
  • the circuit arrangement is in an active operating state.
  • the electrical load actuated by the circuit arrangement can also draw electrical energy from the power supply arrangement if the circuit arrangement has accepted a connection command with the first identification code.
  • the first value and the second value of the energy consumption can be detected by means of a current measurement of the current consumed by the energy supply arrangement.
  • the first value and the second value of the energy Consumption can be determined by a voltage measurement, for example, a supply voltage.
  • a change of the energy consumption can be determined.
  • the electrical load may include a light source.
  • the first value and the second value and thus the change in the energy consumption can be detected indirectly via a change in the illuminance.
  • the input circuit arrangement may comprise a photodetector or be coupled to a photodetector.
  • a switch-off command with the first identification code is sent to the circuit arrangement. It is an advantage of this development that the presence of a circuit arrangement can also be determined correctly if the circuit arrangement and the electric load driven by it are already in a switched-on operating state before the method is carried out.
  • the information of the presence of at least one further circuit arrangement for controlling at least one further electrical load with at least one further identification code is provided, wherein the at least one further circuit arrangement comprises the energy supply arrangement.
  • the at least one further circuit arrangement can be connected to the at least one further electrical load.
  • at least one further first value of the energy consumption of the energy supply arrangement can be determined.
  • An Anschaltbetation can with at least one other identification code from a Set of possible identification codes are sent to the circuit arrangement and the at least one further circuit arrangement.
  • At least one more second value of the energy consumption of the power supply arrangement can be determined.
  • the information of the presence of a circuit arrangement with the at least one further identification code can be provided as a function of a comparison of the at least one further first value and the at least one further second value of the energy consumption.
  • the method can advantageously be carried out with a further identification code from the set of possible identification codes. If each of the identification codes is used from the set of possible identification codes, then all the circuit arrangements which are arranged in the energy supply arrangement can be determined.
  • Value of the power consumption of the power supply arrangement a power-on command sent to circuitry with identification codes from a subset of the set of possible identification codes.
  • the information of the presence of at least one circuit arrangement or no circuit arrangement with an identification code from the subset can be determined and provided from the comparison of the first value and the second value of the energy consumption.
  • the information is determined by means of this method that there is no circuit arrangement with an identification code from this subset in the energy supply arrangement, it can be determined with further method steps whether a circuit arrangement having an identification code from a further subset is used in the energy supply arrangement. If the information is determined by means of this method that at least one circuit arrangement with an identification code from the subset in the power supply arrangement is arranged, the subset can be divided into subdivided subset sets and the method continued until an identification code of a circuit arrangement used in the power supply arrangement or a plurality of identification codes of a plurality of circuit arrangements are determined. It is an advantage of this method that it is effective and time-saving feasible.
  • a power supply arrangement comprises a circuit arrangement for driving an electrical load, which is connected to the electrical load and has a first identification code.
  • the power supply arrangement may comprise an input circuit arrangement. This can be designed to determine the energy consumption of the energy supply arrangement or alternatively be coupled to a unit for determining the energy consumption of the energy supply arrangement.
  • the input circuitry can automatically identify the identification codes of circuitry that is connected to the power supply arrangement are connected, determine.
  • the identification code of each individual installed circuit arrangement does not necessarily have to be provided by means of an external interface of the input circuit arrangement.
  • the input circuitry is preferably coupled to the circuitry.
  • the input circuitry may be configured to determine a first value of power consumption of the power supply assembly, send a power-on command with a first identification code of a set of possible identification codes to the circuitry, determine a second power consumption value of the power supply assembly, and the presence information Circuit arrangement with the first identification code in response to a comparison of the first value and the second value of the energy consumption to provide.
  • the circuitry is designed as a receiver of data from the input circuitry and not as a transmitter of data to the input circuitry.
  • the circuit arrangement can thus be realized as a passive communication subscriber.
  • the energy supply arrangement may comprise at least one further circuit arrangement with at least one further identification code, which is provided for controlling at least one further electrical load.
  • FIGS. 1A and 1B show exemplary embodiments of a circuit arrangement for controlling an electrical load
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a phase locked loop
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a demodulator.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an interpretation circuit
  • FIGS. 5A to 5D show exemplary embodiments of a filter device
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an electrical load
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of an input circuit arrangement and Figures 8A and 8B show exemplary embodiments of a power supply arrangement.
  • the circuit arrangement 10 comprises a frequency conditioning circuit 20, comprising a filter device 30 and a phase locked loop 40, a demodulator 60, an interpretation circuit 70, a driver circuit 80 and an input 11, a reference potential terminal 8 and an output 13. Between the output 13 and the reference potential terminal 8, an electrical load 2 is connected.
  • the electrical load 2 may comprise a light emitting diode.
  • the filter device 30 is connected via an input 31 to the input 11 of the circuit arrangement 10.
  • the filter device 30 is connected at an output 32 to an input 41 of the phase locked loop 40.
  • the phase-locked loop 40 is connected at an output 42 to a first input 61 of the demodulator 60.
  • a second input 62 of the demodulator 60 is coupled to the input 11 of the circuit arrangement 10.
  • the demodulator 60 is connected to the interpretation circuit 70.
  • the interpretation circuit 70 is connected on the output side to a first input 81 of the driver circuit 80.
  • a second input 82 of the driver circuit 80 is coupled to the input 11 of the circuit 10.
  • An output 83 of the driver circuit 80 is connected to the output 13 of the circuit 10.
  • the filter device 30 and the demodulator 60 are connected to the reference potential terminal 8.
  • a supply voltage Vs and a data signal Vl is supplied to the circuit 10 at the input 11.
  • the data signal Vl has a carrier frequency f2.
  • a first AC voltage VP can be tapped, which comprises a reference frequency fl.
  • the first alternating voltage VP is generated by means of the frequency conditioning circuit 20 from the signal applied to the input 11 of the circuit 10 signal, ie the sum of the supply voltage Vs and the data signal Vl.
  • the demodulator 60 is designed to provide the first control signal S 1 by means of the reference frequency f 1 and the signal present at the input 11 of the circuit arrangement 10 on the output side.
  • a second control signal S2 is provided, which is determined from the first control signal Sl.
  • an output signal Sout can be tapped. With the output signal Sout, the electrical load 2 is operated.
  • a data signal Vl can be transported and used to control the energy flow to the electrical load 2 without complex components.
  • the energy supply to the electrical load can be adjusted by means of a pulse width-modulated, a linear or a pulse density-modulated output signal Sout.
  • the circuit arrangement 10 comprises a register 73.
  • the register 73 is connected on the output side to an input of the interpretation circuit 70.
  • a second control signal S2 is provided on the output side, which is dependent on is determined from the information in the register 73 from the first control signal Sl.
  • a single one of a plurality of circuit arrangements can be specifically addressed and their data or a command transmitted.
  • the supply voltage Vs may be a DC voltage and the data signal Vl may have a carrier frequency f2.
  • the reference frequency fl can be generated with a value which is approximately the value of the carrier frequency f2.
  • the supply voltage Vs may be an AC voltage with a mains frequency fn of 50 Hz and the data signal Vl may have a carrier frequency f2 of 10 kHz.
  • the reference frequency fl can be generated with a value which is the two hundred times the value of the network frequency fn and thus approximately corresponds to the value of the carrier frequency f2.
  • the grid frequency 60 Hz and the carrier frequency 12 kHz are arranged in the grid frequency 60 Hz and the carrier frequency 12 kHz.
  • FIG. 1B shows an alternative embodiment of a circuit arrangement 10.
  • a voltage converter 14 is provided in the circuit arrangement 10 according to FIG. 1B, which is connected on the input side to the input 11 of the circuit arrangement 10 and to the reference potential connection 8 ,
  • the voltage converter 14 is connected to the input 31 of the filter device 30 and the second input 62 of the demodulator 60 for supplying a second AC voltage V2 to the filter device 30 and the demodulator 60.
  • the second change Voltage V2 is generated by the voltage converter 14 from the alternating component of the supply voltage Vs and the data signal Vl.
  • an internal supply voltage Vcc can also be tapped off at the voltage converter 14.
  • the internal supply voltage Vcc is supplied by the voltage converter as a DC voltage and is used to supply the analog and digital circuit parts of the circuit 10. For reasons of clarity, the supply of the internal supply voltage Vcc is located exclusively at the second input 82 of the driver circuit 80.
  • the electrical load 2 in FIG. 1B comprises a switch 3 and a light-emitting diode circuit 4, which are connected between the input 11 and the reference potential terminal 8.
  • the output 13 of the circuit 10 is designed as a bus output and is used to forward the output signal Sout to a control input of the switch 3 and a control input of the LED circuit. 4
  • the frequency conditioning circuit 20, the demodulator 60, the interpretation circuit 70 and the driver circuit 80 only voltages are supplied, which can be processed in height on a semiconductor body.
  • the energy required by the electrical load 2 flows via the input 11 of the circuit arrangement 10 to the output 13 of the circuit arrangement 10 to the electrical load 2 and thus advantageously via the circuit arrangement 10.
  • a circuit arrangement 10 according to FIG IB at a Supply voltage Vs such as 230 volts can be used.
  • Vs such as 230 volts
  • the supply voltage Vs is a mains voltage of, for example, 230 volts and the Netzfreguenz example, 50 Hz.
  • the data signal Vl has in this embodiment, a carrier frequency f2 with a value of 100 kHz.
  • the voltage converter 14 may comprise a rectifier.
  • a reference frequency f1 having a value of 100 kHz can be generated from the mains frequency fn of 50 Hz.
  • the supply voltage Vs may be a DC voltage.
  • the data signal V1 can have a carrier frequency f2 of, for example, 10 kHz.
  • the frequency conditioning circuit 20 is used to generate the reference frequency fl with a value of also approximately 10 kHz.
  • the voltage converter 14 may have a DC-DC down converter.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a phase-locked loop 40, as it can be used in the circuit arrangement 10 according to FIG. 1A and in accordance with FIG. 1B.
  • the phase-locked loop 40 comprises a phase detector 44, a Amplifier 46, a tracking oscillator 43, a first counter 45 and a buffer 48.
  • the input 41 of the phase locked loop 40 is coupled to a first input of the phase detector 44.
  • An output of the phase detector 44 is coupled to the tracking oscillator 43 via the amplifier 46.
  • An output of the tracking oscillator 43 is coupled via the first counter 45 to a second input of the phase detector 44.
  • the output of the tracking oscillator 43 is coupled via the buffer 48 to the output 42 of the phase locked loop 40.
  • An oscillator signal at the output of the tracking oscillator 43 has the reference frequency fl.
  • the reference frequency fl is divided by the first counter 45 by a first divider factor Nl and fed to the second input of the phase detector 44.
  • the phase detector 44 detects a phase difference between a signal which is applied to the input 41 of the phase locked loop 40, and a signal which is generated from the oscillator signal by frequency division with the divider factor Nl.
  • a phase difference is provided on the output side by the phase detector 44 and amplified by means of the amplifier 46.
  • the amplified signal is provided to control the tracking oscillator 43.
  • the first alternating signal VP with the reference frequency fl can be tapped.
  • the phase locked loop 40 comprises a filter 49 connected between the amplifier 46 and the tracking oscillator 43.
  • a second counter 47 may be connected between the input 41 of the phase locked loop 40 and the first input of the phase detector 44.
  • the signal applied to the input 41 of the phase-locked loop 40 is divided down by a second divider factor N2.
  • the value of the reference frequency fl is thus a frequency value of the signal applied to the input 41 of the phase locked loop 40, multiplied by the ratio of the first divider factor Nl and the second divider factor N2.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a demodulator 60, as can be used in the circuit arrangement 10 according to FIG. 1A and in accordance with FIG.
  • the demodulator 60 includes a multiplier 65 and a filter 64.
  • the first input 61 of the demodulator is connected to a first input of the multiplier 65 and the second input 62 of the demodulator is connected to a second input of the multiplier 65.
  • the multiplier 65 is coupled via the filter 64 to the output 63 of the demodulator.
  • the first input 61 of the demodulator 60 has the first alternating voltage VP required for the demodulation, comprising the reference frequency f1.
  • the multiplier 65 mixes the first AC voltage VP, which has the reference frequency fl, with the signal applied to the second input 62 of the demodulator 60. That provided by the multiplier 65 Signal is then filtered by means of the filter 64, so that the first control signal Sl is generated.
  • the filter 64 is designed as a low-pass filter.
  • the first control signal Sl is provided.
  • the signal applied to the second input 62 of the demodulator 60 is derived from the signal comprising the supply voltage Vs and the data signal Vl.
  • the supply voltage Vs and the data signal Vl are supplied to the second input 62 of the demodulator 60.
  • the second alternating voltage V2 which is generated from the supply voltage Vs and the data signal Vl, is fed to the second input 62 of the demodulator 60.
  • the multiplier 65 is implemented as a mixer.
  • the mixer is designed as a down mixer.
  • the mixer can be realized as an additive mixer.
  • the mixer may be a single-ended mixer or a ring mixer, which is also referred to as a ring modulator.
  • the mixer is a push-pull mixer, English single balanced mixer, or as a double balanced mixer, also called Gilbert mixer, English double balanced mixer, executed.
  • the mixer comprises a transconductance amplifier. conductance amplifier.
  • the mixer can be designed as a four-quadrant mixer.
  • the filter 64 is formed as a bandpass filter.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an interpretation circuit 70 that can be used in the circuit arrangement 10 according to FIGS. 1A and 1B.
  • the interpretation circuit 70 comprises an error detection means 71 and a second comparison means 75, which may be arranged in series between an input of the interpretation circuit 70 and an output of the interpretation circuit 70.
  • the interpretation circuit 70 becomes the first control signal
  • the interpretation circuit 70 is provided to detect errors in the first control signal Sl.
  • the interpretation circuit is designed to compare the first control signal with a predetermined set of instruction codes by means of the second comparison means 75 and to provide the second control signal S2 on the output side in accordance with the recognized instruction code.
  • the output of the interpretation circuit 70 may be formed as a bus output and be provided for the delivery of the second control signal S2 and other control signals.
  • Interpretation circuit 70 may include a computing circuit for performing error detection, correction, identification verification, and command translation.
  • the computer circuit can have a Microprocessor include.
  • the computer circuit may alternatively comprise a microcontroller.
  • the interpretation circuit 70 additionally comprises an error correction means 72 and / or a first comparison means 74.
  • the first comparison means 74 is connected via a further input of the interpretation circuit 70 to a register 73 which is designed to provide a first identification code ID is.
  • the interpretation circuit 70 is provided according to the alternative embodiment, not only to detect errors in the first control signal Sl, but also to correct. Further, the interpretation circuit 70 is adapted to determine by comparing the first control signal after the error correction and the identification code ID, whether the data in the control signal for setting this copy of the circuit arrangement 10 and thus the second control signal S2 are provided.
  • FIGS. 5A to 5D show exemplary embodiments of a filter device 30 as can be used in the circuit arrangement 10 according to FIGS. 1A and 1B.
  • the output 32 of the filter device 30 can be connected directly to the first input 61 of the demodulator 60.
  • the phase-locked loop 40 is connected between the output 32 of the filter device 30 and the first input 61 of the demodulator 60.
  • FIG. 5A shows an exemplary filter device 30 which comprises a filter 33 and a comparator 37.
  • the filter 33 is designed as a low-pass filter.
  • the filter 33 has a resistor 34 and a capacitor 35, which are connected in series. are connected to each other.
  • the input 31 of the filter device 30 is connected to a first input of the comparator 37 and coupled via the resistor 34 to a second input of the comparator 37.
  • a node between the resistor 34 and the second input of the comparator 37 is coupled to a reference potential terminal 8 via the capacitor 35.
  • An output of the comparator 37 is connected to the output 32 of the filter device 30.
  • a DC signal which is applied to the input 31 of the filter device 30, is supplied to both the first and the second input of the comparator 37 and has approximately no effect on a signal at the output of the comparator 37. Due to the filter 33 passes an alternating signal above a cut-off frequency exclusively to the first input of the comparator 37. Thus, depending on an alternating signal at the input 31 of the filter device 30, a digital signal is output at the output 32 of the filter device 30.
  • FIG. 5B shows a further exemplary embodiment of a filter device 30 '.
  • the filter device 30 ' has the first filter 33, a second filter 36 and the comparator 37.
  • the input 31 of the filter device 30 is coupled via the second filter 36 to a first input and via the first filter 33 to a second input of the comparator 37.
  • the first filter 33 designed as a low-pass filter, comprises the resistor 34 and the capacitor 35.
  • FIG. 5C shows a further exemplary embodiment of a filter device 30 "comprising the second filter 36 and the comparator 37.
  • the input 31 of the filter arrangement 30 is connected via the second filter 36 to a first input coupled to the comparator 37.
  • a second input of the comparator 37 is connected to the reference potential terminal 8.
  • the filter device 30 can advantageously be used with signals at the input 31 which comprise no or only a very small DC component.
  • Figure 5D shows a further exemplary embodiment of a filter device 30 ' ⁇ ' comprising the second filter 36.
  • the input 31 of the filter device 30 ''' is via the second filter 36 with the output 32 of filter unit 30' coupled ' ⁇ .
  • an analog signal including an AC component provided at the output 32 of the filter device 30 ' ⁇ '.
  • the output 32 of the filter device 30 ''' can be connected either directly or via the phase locked loop 40 to the input 61 of the demodulator 60.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an electrical load 2, as it can be used in the arrangement of Figure IB.
  • the electrical load 2 comprises a light emitting diode 9, a switch 3, a current source 5 and a voltage converter 7.
  • An input of the voltage converter 7 is connected to the input 11 of the circuit 10 and a further input of the voltage converter 7 to the reference potential terminal 8.
  • the light emitting diode 9, the switch 3 and the current source 5 are connected in series with each other and connected to two outputs of the voltage converter 7.
  • the output 83 of the driver circuit 80 which is connected to the output 13 of the circuit arrangement 10, is designed as a bus-capable output.
  • a control input of the switch 3 and a control input of the power source 5 is connected.
  • the voltage converter 7 is designed to form a DC voltage from the supply voltage applied on the input side.
  • the output signal Sout can be tapped.
  • the switch 3 the light emitting diode 9 can be switched on or off. The current flowing through the light emitting diode 9 and thus the luminous intensity of the light emitting diode 9 is set by the driver circuit 80 by the control of the power source 5.
  • the electrical load comprises a capacitor 6 for smoothing the voltage provided by the voltage converter 7.
  • the circuit arrangement 10 likewise comprises the voltage converter 7 and / or the switch 3 and / or the current source 5.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the input circuit arrangement 100.
  • the input circuit arrangement 100 comprises a further frequency conditioning circuit 120, a modulator 150, a computing unit 170 and an input circuit 180.
  • the further frequency conditioning circuit 120 has a further filter device 130 and a further phase locked loop 140 ,
  • the input circuit arrangement 100 has a first and second connection 110, 108 as well as an input 113.
  • a further switch 102 is connected, which can be switched by a user in an open or in a closed operating state.
  • the input 113 is connected to a terminal 183 of the input circuit 180.
  • the input Circuit 180 is connected to the arithmetic unit 170.
  • the input 113 may be formed with a plurality of lines.
  • the further filter device 130 is connected on the input side to the first connection 110 of the input circuit arrangement 100. On the output side, the further filter device 130 is connected to an input 141 of the further phase-locked loop 140. An output 142 of the further phase locked loop 140 is connected to a first input 151 of the modulator 150. An output 153 of the modulator 150 is coupled to the first terminal 110.
  • the further frequency conditioning circuit 120 is provided for generating the first AC voltage VP at the reference frequency fl.
  • the reference frequency fl is supplied to the modulator 150.
  • Information about the state of the further switch 102 is fed to the arithmetic unit 170 by means of the input circuit 180.
  • a first input signal D1 is thus present at the input circuit 180, and at the output side, a second input signal D2 can be tapped off at the arithmetic unit 170.
  • the second input signal D2 is provided to the modulator 150.
  • the modulator 150 is designed to output a data signal V1 at its output 153 by means of the reference frequency f1 and the second input signal D2. Due to the connection of the output 153 of the modulator 150 to the first terminal 110 of the input circuit arrangement 100, both the supply voltage VS and the first data signal V1 can be tapped off at the first terminal 110.
  • the further frequency conditioning circuit 120 may be designed to be as advantageous as the frequency conditioning circuit 20.
  • the frequency conditioning circuit 20 in the input circuitry 100, near-by Approximately the same value for the reference frequency f 1 provided by the frequency conditioning circuit 20 in the circuit 10 is provided.
  • the input circuit arrangement 100 may additionally comprise an identification code determination means 171, which is connected to the arithmetic unit 170. Between the second terminal 108 and not shown in Figure 7 terminals 8 of the circuit 10 and other circuit arrangements is another
  • the identification code determination means 171 is connected on the input side to a connection which is located between the further resistor 98 and the connection 8 of the circuit arrangement or further connections of further circuit arrangements and to the second connection 108 of the input circuit arrangement 100.
  • the voltage dropping across the further resistor 98 is applied to the identification code determination means 171. From the voltage, a value of an energy consumption and thus an energy consumption of the circuit arrangement 10 or of the further circuit arrangements can be determined.
  • the value of the power consumption and thus the change in power consumption can be determined with a Hall sensor 93 located in the magnetic field B of a line carrying the current I consumed by the power supply arrangement.
  • the input circuitry 100 may be coupled to the Hall sensor 93 or alternatively include the Hall sensor 93.
  • the electrical load may include a light source.
  • the change of Energy consumption can be detected indirectly via a change in the illuminance.
  • the input circuitry 100 may include a photodetector 94 or may be coupled to a photodetector 94.
  • the photodetector 94 may be formed as a photodiode or photoresistor.
  • the photodetector 94 is designed to detect a value of illuminance. Illuminance is an indirect measure of energy consumption.
  • a touch panel instead of or in addition to the further switch 102, a touch panel, a rotary signal transmitter or an interface to a personal computer or a remote control or an installation bus may be provided.
  • FIG. 8A shows an exemplary embodiment of a power supply arrangement, comprising the input circuit arrangement 100 and two circuit arrangements.
  • the input circuit arrangement 100 may be designed in accordance with the input circuit arrangement 100 according to FIG.
  • the two circuit arrangements 10 can be designed like the circuit arrangement according to FIG. 1A and according to FIG. In FIG. 8A, therefore, the input circuit arrangement 100 and the circuit arrangements 10 are sketched only schematically.
  • the input circuit arrangement 100 has an adjustable resistor 103.
  • the adjustable resistor can be manually adjustable and provided for the realization of a dimmer.
  • the power supply arrangement according to FIG. 8A has the further resistor 98.
  • the current flowing through the circuit 10 current I flows through the further resistor 98.
  • the energy supply arrangement has a further circuit arrangement 10. Additional circuitry may be provided.
  • the power supply arrangement has a transformer 99, which is connected on the input side to the terminals 96, 97 and on the output side to the terminals 108, 110, 8, 11.
  • the transformer 99 may be formed as an electronic transformer.
  • the transformer 99 may be used to advantage to transform a mains voltage into a lower voltage.
  • FIG. 8B shows a further exemplary embodiment of a power supply arrangement.
  • the energy supply arrangement shows an electrical load 2 'of the circuit arrangements 10', which in each case comprises three light-emitting diodes.
  • the input circuit arrangement 100 comprises an oscillator circuit 141 for generating an alternating voltage, which is fed to the modulator 150 directly or alternatively after a frequency division or multiplication.
  • the power supply arrangement according to FIG. 8B shows a Rectifier circuit 95, which is connected between the transformer 99 and the terminals 108, 110, 8, 11.
  • a mains voltage applied between the terminals 96, 97 can be converted into a lower AC voltage and, by means of the rectifier circuit 95, into a DC voltage representing the supply voltage Vs, which can be used to operate the input circuit arrangement 100, the circuit arrangements 10 'with the associated electrical loads 2' can be used.

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Abstract

Eine Schaltungsanordnung (10) zur Ansteuerung einer elektrischen Last (2) umfasst einen Eingang (11) zum Zuführen einer Versorgungsspannung (Vs) mit einem Wechselanteil und einen Ausgang (13) zum Bereitstellen eines Ausgangssignals (Sout) zur Ansteuerung einer ankoppelbaren elektrischen Last (2). Weiter umfasst die Schaltungsanordnung (10) eine Frequenzaufbereitungsschaltung (20) zum Bereitstellen einer Bezugsfrequenz (f1) in Abhängigkeit von dem Wechselanteil und einen Demodulator (60) mit einem ersten Eingang (61) zur Zuführung der Bezugsfrequenz (f1), mit einem zweiten Eingang (62), der mit dem Eingang (11) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist, und mit einem Ausgang (63), der mit dem Ausgang (13) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last, eine Energieversorgungsanordnung, eine Verwendung der Energieversorgungsanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last.
Energieversorgungsanordnungen sind nicht nur zur Energieversorgung von elektrischen Lasten, sondern auch zur Steuerung elektrischer Lasten einsetzbar. Auf Englisch werden derartige Anordnungen Powerline-Systems und im Amerikanischen als Car- rier-Current-Systems bezeichnet. Derartige Anordnungen können zum An- oder Abschalten von Lampen und zum Einstellen von Lampen eingesetzt werden. In Häusern kann eine derartige E- nergieversorgungsanordnung zur intelligenten Unterstützung einer Automatisierung vorgesehen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last, eine Energieversorgungsanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung ei- ner elektrischen Last bereitzustellen, die kostengünstig realisiert werden können.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der Patentansprüche 1 und 17 sowie dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 24 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß umfasst eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last einen Eingang, einen Ausgang, eine Frequenzaufbereitungsschaltung und einen Demodulator . Die Frequenzaufbereitungsschaltung ist eingangsseitig mit dem Eingang der Schaltungsanordnung gekoppelt. Ausgangsseitig ist die Frequenzaufbereitungsschaltung mit einem ersten Eingang des Demodulators verbunden. Ein zweiter Eingang des Demodula- tors ist mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und ein Ausgang des Demodulators ist mit dem Ausgang der Schaltungsan- Ordnung gekoppelt.
Der Eingang der Schaltungsanordnung dient zum Zuführen einer Versorgungsspannung mit einem Wechselanteil. Die Frequenzaufbereitungsschaltung ist ausgelegt, eine Bezugsfrequenz in Ab- hängigkeit von dem Wechselanteil bereitzustellen. Dem Demodulator wird an dem ersten Eingang die Bezugsfrequenz zugeführt. Ein an dem zweiten Eingang des Demodulators anliegendes Signal wird mittels der Bezugsfrequenz demoduliert. An dem Ausgang des Demodulators wird ein erstes Steuersignal be- reitgestellt. Das an dem Ausgang der Schaltungsanordnung bereitgestellte Ausgangssignal dient der Ansteuerung einer ankoppelbaren elektrischen Last.
Es ist ein Vorteil der Schaltungsanordnung, dass die Bezugs- frequenz unter Verwendung des Wechselanteils der Versorgungsspannung bereitgestellt wird. Mit Vorteil wird kein Quarzoszillator eingesetzt. Die Schaltungsanordnung ist somit kostengünstig und mit kleinem Flächenaufwand realisierbar.
In einer Ausführungsform ist die Schaltungsanordnung für eine VersorgungsSpannung, welche als Wechselspannung ausgebildet ist, ausgelegt. Der WechselSpannung ist ein Datensignal mit einer Trägerfrequenz überlagert. Die Bezugsfrequenz kann näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz entsprechen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Schaltungsan- Ordnung für eine Versorgungsspannung, welche als Gleichspannung ausgebildet ist, ausgelegt. Der Gleichspannung ist ein Datensignal mit einer Trägerfrequenz überlagert. Auch in der alternativen Ausführungsform kann die Bezugsfrequenz näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz entsprechen.
Die Frequenzaufbereitungsschaltung kann einen Phasenregelkreis, abgekürzt PLL, umfassen. Der Phasenregelkreis kann eingangsseitig mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und ausgangsseitig mit dem ersten Eingang des Demodulators gekop- pelt sein. Ausgangsseitig ist an dem Phasenregelkreis die Bezugsfrequenz bereitgestellt.
In einer Ausführungsform umfasst der Phasenregelkreis einen Phasendetektor, einen Verstärker und einen Nachlaufoszilla- tor. Der Phasendetektor ist an einem ersten Eingang mit dem Eingang des Phasenregelkreises und ausgangsseitig über den Verstärker und den Nachlaufoszillator mit einem zweiten Eingang des Phasendetektors gekoppelt. An dem NachlaufOszillator ist ausgangsseitig ein Oszillatorsignal mit der Bezugsfre- quenz bereitgestellt. Es ist ein Vorteil des Phasenregelkreises, dass die Bezugsfrequenz mit Hilfe des Wechselanteils der VersorgungsSpannung bereitgestellt werden kann.
In einer Weiterbildung umfasst der Phasenregelkreis einen ersten Zähler, der zur Frequenzteilung ausgelegt ist. Er kann zwischen den NachlaufOszillator und den zweiten Eingang des Phasendetektors geschaltet sein. Es ist ein Vorteil des Phasenregelkreises mit einem ersten Zähler, dass ein Wert der Bezugsfrequenz ein Vielfaches eines Wertes einer Frequenz des Wechselanteils der VersorgungsSpannung betragen kann.
In einer Ausführungsform umfasst der Nachlaufoszillator einen Kondensator und eine Induktivität und ist als LC-Oszillator ausgebildet.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Nachlaufos- zillator einen Widerstand und einen Kondensator und ist somit als RC-Oszillator ausgebildet.
In einer Ausführungsform kann die Frequenzaufbereitungsschaltung eine Filtereinrichtung umfassen, die eingangsseitig mit dem Eingang der Schaltungsanordnung und ausgangsseitig mit dem ersten Eingang des Demodulators gekoppelt ist.
In einer ersten Ausführungsform umfasst die Frequenzaufbereitungsschaltung die Filtereinrichtung und weist keinen Phasenregelkreis auf. In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Frequenzaufbereitungsschaltung den Phasenregelkreis und weist keine Filtereinrichtung auf, die zwischen dem Eingang der Schaltungsanordnung und dem Eingang des Phasenregelkreises geschaltet ist. In einer dritten und bevorzugten Ausführungsform umfasst die Frequenzaufbereitungsschaltung die Filter- einrichtung und den Phasenregelkreis, wobei die Filtereinrichtung zwischen den Eingang der Schaltungsanordnung und den Eingang des Phasenregelkreises geschaltet ist. Es ist ein Vorteil der dritten Ausführungsform, dass mit der Filteranordnung unerwünschte Störsignale von dem Phasenregelkreis ferngehalten werden können und mittels des Phasenregelkreises die Bezugsfrequenz mit einem Wert erzeugbar ist, der höher als ein Wert einer Frequenz der Versorgungsspannung ist. In einer Ausführungsform ist das Ausgangssignal zur Energieversorgung der ankoppelbaren elektrischen Last ausgelegt. In einer alternativen Ausführungsform ist das Ausgangssignal derart ausgelegt, dass es als ein Steuersignal zur Steuerung der Energieversorgung der ankoppelbaren elektrischen Last einsetzbar ist.
In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung eine Interpretationsschaltung auf. Die Interpretationsschaltung kann zwischen den Demodulator und den Ausgang der Schaltungsanordnung angeordnet sein. Die Interpretationsschaltung dient der Weiterverarbeitung des ersten Steuersignals, welches aus- gangsseitig an dem Demodulator bereitgestellt ist. Von der Interpretationsschaltung kann ausgangsseitig das zweite Steu- ersignal bereitgestellt werden. Die Interpretationsschaltung kann ein Fehlererkennungsmittel zum Erkennen eines Fehlers in dem eingangsseitig der Interpretationsschaltung zugeführten ersten Steuersignals umfassen. Sie kann zusätzlich ein Fehlerkorrekturmittel umfassen. Die Interpretationsschaltung kann zur Erkennung eines Fehlers und zur Fehlerkorrektur gemäß dem Cyclic-Redundancy-Check-Verfahren ausgebildet sein und dazu ein rückgekoppeltes Schieberegister aufweisen.
In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung ein Re- gister zur Speicherung eines Identifikationscodes auf. Der Identifikationscode kann eine binär kodierte Zahl sein. Das Register kann mit der Interpretationsschaltung verbunden sein. Die Interpretationsschaltung kann ein erstes Vergleichsmittel zum Vergleich des ersten Steuersignals und des Identifikationscodes aufweisen. Das zweite Steuersignal wird von der Interpretationsschaltung entsprechend einem Vergleichsergebnis des ersten Vergleichsmittels bereitgestellt. In einer Weiterbildung weist die Interpretationsschaltung ein zweites Vergleichsmittel auf, welches zum Vergleichen des ersten Steuersignals und eines Befehlscodes aus einer Menge von Befehlscodes dient. Das zweite Steuersignal wird von der Interpretationsschaltung entsprechend einem Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichsmittels bereitgestellt. Ein Befehlscode aus der Menge der Befehlscodes kann dem Befehl "Einschalten" der elektrischen Last entsprechen. Ein weiterer Befehlscode kann einem Befehl "Ausschalten" entsprechen. Ein weiterer Befehlscode kann zur Einstellung einer der elektrischen Last zugeführten elektrischen Leistung vorgesehen sein. Die elektrische Last kann mehrere Teillasten umfassen. Ein weiterer Befehlscode kann beispielsweise vorhanden sein, mit dem das Verhältnis der elektrischen Leistungsaufnahme der mehreren Teillasten zueinander eingestellt werden kann. Dies kann mit Vorteil beispielsweise bei einer RGB-Beleuchtung mit drei Leuchtdioden zur Einstellung der Farbmischung verwendet werden.
Die Interpretationsschaltung kann als Rechnereinheit ausgebildet sein, mittels der die Fehlererkennung, die Fehlerkorrektur und die Vergleiche durchgeführt werden können.
In einer Ausführungsform nach dem vorgeschlagenen Prinzip kann eine Energieversorgungsanordnung vorgesehen sein, die zur kombinierten Versorgung einer elektrischen Last mit e- lektrischer Energie und mit Steuerdaten ausgelegt ist. In einer Ausführungsform kann die Energieversorgungsanordnung mindestens eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elekt- rischen Last, wie sie oben beschrieben ist, aufweisen. Weiter kann die Energieversorgungsanordnung eine Eingabeschaltungs- anordnung aufweisen, die zur Zuführung der Steuerdaten vorgesehen ist und die mit der mindestens einen Schaltungsanord- nung gekoppelt ist. Über die Kopplung werden Daten von der Eingabeschaltungsanordnung zu der mindestens einen Schaltungsanordnung übertragen. In einer Weiterbildung können auch Daten von der mindestens einen Schaltungsanordnung zur Einga- beschaltungsanordnung übermittelt werden.
Die Eingabeschaltungsanordnung kann einen weiteren Phasenregelkreis aufweisen. Der weitere Phasenregelkreis weist mit Vorteil einen näherungsweise gleichen Aufbau und eine nähe- rungsweise gleiche Dimensionierung wie der Phasenregelkreis auf . Aufgrund der näherungsweise gleichen Dimensionierung und dem näherungsweise gleichen Aufbau weist die Bezugsfrequenz, welche von dem Phasenregelkreis bereitgestellt wird, und eine weitere Bezugsfrequenz, welche von dem weiteren Phasenregel- kreis abgegeben wird, einen näherungsweise gleichen Wert auf.
Die Eingabeschaltungsanordnung kann einen Modulator aufweisen, welcher zur Modulation einer von dem weiteren Phasenregelkreis bereitgestellten Wechselspannung ausgelegt ist. Es kann eine analoge Modulationsart verwendet werden. Der Modulator kann zur Modulation mittels des Frequency-Shift-Keying- Verfahrens vorgesehen sein.
Die Eingabeschaltungsanordnung kann mit einem Schalter, einer Tastatur oder einem Drehknopf zur manuellen Eingabe von Einstellwerten für die Energieversorgungsanordnung verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Eingabeschaltungs- anordnung über eine Schnittstelle mit einem Rechner oder einer Fernbedienung zur Eingabe von Vorgabewerten verbunden sein. Der Rechner kann als Personal Computer, als Personal
Digital Assistent oder als Steuerrechner in einer Leitzentrale ausgebildet sein. Die Eingabeschaltungsanordnung kann alternativ oder zusätzlich mit einem Installationsbus über die Schnittstelle gekoppelt sein. Der Installationsbus kann als Europäischer Installationsbus, abgekürzt EIB, realisiert sein.
Die Schnittstelle kann einen Stecker und mindestens eine Ader umfassen. Alternativ kann die Schnittstelle drahtlos realisiert und als Infrarot-Schnittstelle oder als Funkempfangsvorrichtung ausgebildet sein.
Die Schaltungsanordnung kann zum Ansteuern einer elektrischen Last eingesetzt werden. Sie kann zum Ansteuern mehrerer e- lektrischen Lasten eingesetzt sein, die unterschiedlich oder näherungsweise gleich realisiert sind. Eine elektrische Last kann ein Leuchtmittel wie eine Halogenlichtquelle oder eine Leuchtdiode aufweisen. Eine elektrische Last kann auch drei verschiedene Leuchtdioden zur Realisierung einer Rot-Grün- Blau-Beleuchtung, abgekürzt RGB-Beleuchtung, umfassen.
Die Energieversorgungsanordnung kann mehrere Schaltungsanord- nungen aufweisen und kann daher zur Steuerung mehrerer elektrischer Lasten ausgelegt sein. Die Energieversorgungsanordnung kann auch mehrere Eingabeschaltungsanordnungen umfassen. Mit Vorteil ist somit eine elektrische Last von einer Eingabeschaltungsanordnung in räumlicher Nähe steuerbar.
Die Energieversorgung kann in Gebäuden, wie etwa Wohnhäusern vorgesehen sein. Die Energieversorgungsanordnung kann innerhalb einer Wohnung verwendet werden. Alternativ kann die E- nergieversorgungsanordnung auch in Bürogebäuden eingesetzt sein. Alternativ ist die Energieversorgungsanordnung auch in
Kraftfahrzeugen verwendbar. Zum Betrieb der Energieversorgungsanordnung können mit Vorteil bestehende Verdrahtungen oder Installationsnetzwerke verwendet werden. Die Schaltungsanordnung kann auf einem Halbleiterkörper realisiert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Halbleiterkörper zusätzlich auch einen Spannungswandler oder Spannungsregler umfassen. Die Eingabeschaltungsanordnung kann auf einem weiteren Halbleiterkörper realisiert sein. Der weitere Halbleiterkörper kann zusätzlich zu der Eingabeschaltungsanordnung einen weiteren Spannungswandler oder weiteren Spannungsregler aufweisen.
Erfindungsgemäß sieht ein Verfahren zur Ansteuerung einer e- lektrischen Last folgende Schritte vor: eine Versorgungsspannung wird einer Frequenzaufbereitungsschaltung zugeführt. Die Versorgungsspannung weist einen Wechselanteil auf. Eine Be- zugsfrequenz wird in Abhängigkeit von dem Wechselanteil der VersorgungsSpannung von der Frequenzaufbereitungsschaltung erzeugt und ausgangsseitig der Frequenzaufbereitungsschaltung abgegeben. Die VersorgungsSpannung mit Wechselanteil wird unter Verwendung der Bezugsfrequenz mittels eines Demodulators demoduliert und ein demoduliertes Signal wird als ein erstes Steuersignal ausgangsseitig abgegeben. Ein Ausgangssignal, das in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal generiert wird, wird zur Ansteuerung einer ankoppelbaren elektrischen Last bereitgestellt.
Es ist ein Vorteil des Verfahrens, dass die zur Demodulation benötigte Bezugsfrequenz aus dem Wechselanteil der Versorgungsspannung erzeugt wird. Somit kann auf aufwändige Bauteile wie etwa Quarzoszillatoren verzichtet werden.
In einer Weiterbildung ist ein Verfahren vorgesehen, um zu ermitteln, ob eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last, welche einen ersten Identifikationscode aufweist, in einer Energieversorgungsanordnung angeordnet o- der nicht angeordnet ist. Das Verfahren sieht folgende Schritte vor: ein erster Wert eines Energieverbrauchs der E- nergieversorgungsanordnung wird bestimmt. Ein Anschaltbefehl wird an eine elektrische Last mit einem ersten Identifikationscode aus der Menge der möglichen Identifikationscodes gesandt. Ein zweiter Wert des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung wird bestimmt. Die Information, ob eine Schaltungsanordnung mit dem ersten Identifikationscode in der Energieversorgungsanordnung angeordnet ist, wird aus einem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs ermittelt und bereitgestellt. Es ist ein Vorteil des Verfahrens, dass von einer zentralen Stelle der E- nergieversorgungsanordnung aus ermittelbar ist, ob eine Schaltungsanordnung mit einem ersten Identifikationscode in die Energieversorgungsanordnung eingebaut ist. Mit Vorteil ist dazu eine unidirektionale Kommunikation ausreichend. Die zentrale Stelle kann eine Eingabeschaltungsanordnung sein, die zur Ermittlung des Energieverbrauchs der Energieversor- gungsanordnung ausgelegt ist.
Die Änderung des Energieverbrauchs kann mit einer Strommessung des von der Energieversorgungsanordnung verbrauchten Stromes detektiert werden. Alternativ kann die Änderung durch eine Spannungsmessung, beispielsweise einer Versorgungsspannung, ermittelt werden.
Die elektrische Last kann ein Leuchtmittel aufweisen. Mit Vorteil kann daher die Änderung des Energieverbrauchs indi- rekt über eine Änderung der Beleuchtungsstärke detektiert werden. Dazu kann die Eingabeschaltungsanordnung einen Photodetektor aufweisen oder mit einem Photodetektor gekoppelt sein. In einer Weiterbildung wird obiges Verfahren mit einem weiteren Identifikationscode aus der Menge der möglichen Identifikationscodes durchgeführt. Wird jeder der Identifikationsco- des aus der Menge der möglichen Identifikationscodes eingesetzt, so können somit alle Schaltungsanordnungen, welche in der Energieversorgungsanordnung angeordnet sind, ermittelt werden .
In einer Weiterbildung wird vor der Bestimmung des ersten Wertes eines Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung ein Ausschaltbefehl an die elektrische Last mit dem ersten Identifikationscode gesendet. Es ist ein Vorteil dieser Weiterbildung, dass das Vorhandensein einer Schaltungsanord- nung auch dann korrekt ermittelt werden kann, wenn die Schaltungsanordnung und die angesteuerte elektrische Last vor der Durchführung des Verfahrens bereits in einem eingeschalteten Betriebszustand sind.
In einer Weiterbildung wird nach dem Bestimmen des ersten
Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung ein Anschaltbefehl an Schaltungsanordnungen mit Identifikationscodes aus einer Teilmenge der Menge möglicher Identifikationscodes gesandt. Nach dem Bestimmen des zweiten Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung kann aus dem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs das Vorhandensein mindestens einer Schaltungsanordnung oder keiner Schaltungsanordnung mit einem I- dentifikationscode aus der Teilmenge ermittelt und bereitge- stellt werden. Mit Vorteil ist somit mit wenigen Verfahrens- schritten ermittelbar, ob sich eine Schaltungsanordnung, die einen derartigen Identifikationscode aus der Teilmenge von Identifikationscodes aufweist, in der Energieversorgungsan- Ordnung befindet. Wird mittels dieses Verfahrens ermittelt, dass sich keine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus dieser Teilmenge in der Energieversorgungsanordnung befindet, so kann mit weiteren Verfahrensschritten er- mittelt werden, ob eine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus einer weiteren Teilmenge in der Energieversorgungsanordnung eingesetzt ist. Wird mittels dieses Verfahrens ermittelt, dass mindestens eine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus der Teilmenge in der Energie- Versorgungsanordnung angeordnet ist, so kann die Teilmenge in nochmals unterteilten Unterteilmengen aufgeteilt und das Verfahren fortgesetzt werden, bis ein Identifikationscode einer in der Energieversorgungsanordnung eingesetzten Schaltungsanordnung oder mehrere Identifikationscodes von mehreren Schal- tungsanordnungen ermittelt sind. Es ist ein Vorteil dieses Verfahrens, dass es effektiv und zeitsparend durchführbar ist.
Das Verfahren zur Ermittlung von Identifikationscodes von Schaltungsanordnungen, welche in der Energieversorgungsanordnung eingesetzt sind, und die aufgeführten Weiterbildungen sind generell bei Energieversorgungsanordnungen und unabhängig von der Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit Frequenzaufbereitungsschaltung und Demodulator einsetzbar.
Erfindungsgemäß umfasst in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Bereitstellen der Information des Vorhandenseins einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last mit einem ersten Identifikationscode, wobei die Schal- tungsanordnung von einer Energieversorgungsanordnung umfasst und mit der elektrischen Last verbunden ist, folgende Schritte: - Bestimmen eines ersten Wertes eines Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung,
- Senden eines Anschaltbefehls mit einem ersten Identifikationscode aus einer Menge möglicher Identifikationscodes an die Schaltungsanordnung,
- Bestimmen eines zweiten Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung,
- Bereitstellen der Information des Vorhandenseins einer Schaltungsanordnung mit dem ersten Identifikationscode in Abhängigkeit von einem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs.
Mit Vorteil können die Identifikationscodes von Schaltungsanordnungen durch das Bereitstellen der Information des Vorhan- denseins einer Schaltungsanordnung mit einem Identifikations- code ermittelt werden.
Mit Vorhandensein der Schaltungsanordnung ist bezeichnet, dass die Schaltungsanordnung von der Energieversorgungsanord- nung umfasst ist. Die vorhandene Schaltungsanordnung ist in die Energieversorgungsanordnung integriert. Die Schaltungsanordnung bezieht dabei Energie von der Energieversorgungsanordnung. Die Schaltungsanordnung ist dazu in einem aktiven Betriebszustand. Die von der Schaltungsanordnung angesteuerte elektrische Last kann ebenfalls elektrische Energie von der Energieversorgungsanordnung beziehen, sofern die Schaltungsanordnung einen Anschaltbefehl mit dem ersten Identifikationscode entgegengenommen hat .
Der erste Wert und der zweite Wert des Energieverbrauchs können mittels einer Strommessung des von der Energieversorgungsanordnung verbrauchten Stromes detektiert werden. Alternativ können der erste Wert und der zweite Wert des Energie- Verbrauchs durch eine Spannungsmessung, beispielsweise einer VersorgungsSpannung, ermittelt werden. Mittels der Strommessung oder der Spannungsmessung kann eine Änderung des Energieverbrauches bestimmt werden.
Die elektrische Last kann ein Leuchtmittel aufweisen. Mit Vorteil können daher der erste Wert und der zweite Wert und damit die Änderung des Energieverbrauchs indirekt über eine Änderung der Beleuchtungsstärke detektiert werden. Dazu kann die Eingabeschaltungsanordnung einen Photodetektor aufweisen oder mit einem Photodetektor gekoppelt sein.
In einer Weiterbildung wird vor der Bestimmung des ersten Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung ein Ausschaltbefehl mit dem ersten Identifikationscode an die Schaltungsanordnung gesendet. Es ist ein Vorteil dieser Weiterbildung, dass das Vorhandensein einer Schaltungsanordnung auch dann korrekt ermittelt werden kann, wenn die Schaltungs- anordnung und die von ihr angesteuerte elektrische Last vor der Durchführung des Verfahrens bereits in einem eingeschalteten Betriebszustand sind.
In einer Weiterbildung wird die Information des Vorhandenseins mindestens einer weiteren Schaltungsanordnung zur An- Steuerung mindestens einer weiteren elektrischen Last mit mindestens einem weiteren Identifikationscode bereitgestellt, wobei die mindestens eine weitere Schaltungsanordnung von der Energieversorgungsanordnung umfasst. Die mindestens eine weitere Schaltungsanordnung kann mit der mindestens einen weite- ren elektrischen Last verbunden sein. Dazu kann mindestens ein weiterer erster Wert des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung bestimmt werden. Ein Anschaltbefehl kann mit mindestens einem weiteren Identifikationscode aus einer Menge möglicher Identifikationscodes an die Schaltungsanordnung und die mindestens eine weitere Schaltungsanordnung gesendet werden. Mindestens ein weiterer zweiter Wert des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung kann bestimmt werden. Die Information des Vorhandenseins einer Schaltungs- anordnung mit dem mindestens einen weiteren Identifikations- code kann in Abhängigkeit von einem Vergleich des mindestens einen weiteren ersten Wertes und des mindestens einen weiteren zweiten Wertes des Energieverbrauchs bereitgestellt wer- den.
Somit kann mit Vorteil das Verfahren mit einem weiteren Identifikationscode aus der Menge der möglichen Identifikations- codes durchgeführt werden. Wird jeder der Identifikationsco- des aus der Menge der möglichen Identifikationscodes eingesetzt, so können somit alle Schaltungsanordnungen, welche in der Energieversorgungsanordnung angeordnet sind, ermittelt werden.
In einer Weiterbildung wird nach dem Bestimmen des ersten
Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung ein Anschaltbefehl an Schaltungsanordnungen mit Identifikationscodes aus einer Teilmenge der Menge möglicher Identifikationscodes gesandt. Nach dem Bestimmen des zweiten Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung kann aus dem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs die Information des Vorhandenseins mindestens einer Schaltungsanordnung oder keiner Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus der Teilmenge ermit- telt und bereitgestellt werden. Mit Vorteil ist somit mit wenigen Verfahrensschritten ermittelbar, ob sich eine Schaltungsanordnung, die einen derartigen Identifikationscode aus der Teilmenge von Identifikationscodes aufweist, in der Energieversorgungsanordnung befindet .
Wird mittels dieses Verfahrens die Information ermittelt, dass sich keine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus dieser Teilmenge in der Energieversorgungsanordnung befindet, so kann mit weiteren Verfahrensschritten ermittelt werden, ob eine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus einer weiteren Teilmenge in der Energiever- sorgungsanordnung eingesetzt ist. Wird mittels dieses Verfahrens die Information ermittelt, dass mindestens eine Schaltungsanordnung mit einem Identifikationscode aus der Teilmenge in der Energieversorgungsanordnung angeordnet ist, so kann die Teilmenge in nochmals unterteilten Unterteilmengen aufge- teilt und das Verfahren fortgesetzt werden, bis ein Identifikationscode einer in der Energieversorgungsanordnung eingesetzten Schaltungsanordnung oder mehrere Identifikationscodes von mehreren Schaltungsanordnungen ermittelt sind. Es ist ein Vorteil dieses Verfahrens, dass es effektiv und zeitsparend durchführbar ist.
Erfindungsgemäß umfasst in einer Ausführungsform eine Energieversorgungsanordnung eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last, die mit der elektrischen Last verbunden ist und einen ersten Identifikationscode aufweist. Die Energieversorgungsanordnung kann eine Eingabeschaltungs- anordnung umfassen. Diese kann zur Ermittlung des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung ausgelegt sein o- der alternativ mit einer Einheit zur Ermittlung des Energie- Verbrauches der Energieversorgungsanordnung gekoppelt sein.
Mit Vorteil kann die Eingabeschaltungsanordnung selbsttätig die Identifikationscodes von Schaltungsanordnungen, die an die Energieversorgungsanordnung angeschlossen sind, ermitteln. In einer Installationsphase der Energieversorgungsanordnung muss mit Vorteil nicht notwendigerweise der Identifikationscode jeder einzelnen installierten Schaltungsanordnung mittels einer Schnittstelle von extern der Eingabeschaltungs- anordnung bereitgestellt werden.
Die Eingabeschaltungsanordnung ist bevorzugt mit der Schaltungsanordnung gekoppelt.
Die Eingabeschaltungsanordnung kann ausgelegt sein, einen ersten Wert eines Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung zu bestimmen, einen Anschaltbefehls mit einem ersten Identifikationscode aus einer Menge möglicher Identifikati- onscodes an die Schaltungsanordnung zu senden, einen zweiten Wert des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung zu bestimmen und die Information des Vorhandenseins einer Schaltungsanordnung mit dem ersten Identifikationscode in Abhängigkeit von einem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs bereitzustellen.
Mit Vorteil ist eine unidirektionale Kommunikation zwischen der Eingabeschaltungsanordnung und der Schaltungsanordnung ausreichend, welche von der Eingabeschaltungsanordnung zu der Schaltungsanordnung gerichtet ist.
In einer Ausführungsform ist die Schaltungsanordnung als Empfänger von Daten von der Eingabeschaltungsanordnung und nicht auch als Sender von Daten an die Eingabeschaltungsanordnung ausgelegt. Die Schaltungsanordnung kann somit als passiver Kommunikationsteilnehmer realisiert sein. Die Energieversorgungsanordnung kann mindestens eine weitere Schaltungsanordnung mit mindestens einem weiteren Identifikationscode umfassen, welche zur Ansteuerung mindestens einer weiteren elektrischen Last vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugs- zeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
Figuren IA und IB zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last,
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Phasenregelkreises,
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Demodulators,
Figur 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Interpretationsschaltung,
Figuren 5A bis 5D zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Filtereinrichtung,
Figur 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Last,
Figur 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Eingabeschaltungsanordnung und Figuren 8A und 8B zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Energieversorgungsanordnung .
Figur IA zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last. Die Schaltungsanordnung 10 umfasst eine Frequenzaufbereitungsschaltung 20, aufweisend eine Filtereinrichtung 30 und einen Phasenregelkreis 40, einen Demodulator 60, eine Inter- pretationsschaltung 70, eine Treiberschaltung 80 sowie einen Eingang 11, einen Bezugspotenzialanschluss 8 und einen Ausgang 13. Zwischen dem Ausgang 13 und dem Bezugspotenzialanschluss 8 ist eine elektrische Last 2 geschaltet. Die elektrische Last 2 kann eine Leuchtdiode umfassen.
Die Filtereinrichtung 30 ist über einen Eingang 31 mit dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Die Filtereinrichtung 30 ist an einem Ausgang 32 mit einem Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 verbunden. Der Phasenregelkreis 40 ist an einem Ausgang 42 mit einem ersten Eingang 61 des Demo- dulators 60 verbunden. Ein zweiter Eingang 62 des Demodula- tors 60 ist mit dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 gekoppelt. An einem Ausgang 63 ist der Demodulator 60 an der Interpretationsschaltung 70 angeschlossen. Die Interpretati- onsschaltung 70 ist ausgangsseitig an einen ersten Eingang 81 der Treiberschaltung 80 angeschlossen. Ein zweiter Eingang 82 der Treiberschaltung 80 ist mit dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 gekoppelt. Ein Ausgang 83 der Treiberschaltung 80 ist mit dem Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Die Filtereinrichtung 30 und der Demodulator 60 sind mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Eine Versorgungsspannung Vs und ein Datensignal Vl wird der Schaltungsanordnung 10 an dem Eingang 11 zugeführt. Das Datensignal Vl weist eine Trägerfrequenz f2 auf. Ausgangsseitig ist an dem Phasenregelkreis 40 und damit an der Frequenzauf- bereitungsschaltung 20 eine erste Wechselspannung VP abgreifbar, die eine Bezugsfrequenz fl umfasst. Die erste Wechselspannung VP wird mittels der Frequenzaufbereitungsschaltung 20 aus dem an dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 anliegenden Signal, also der Summe aus der VersorgungsSpannung Vs und dem Datensignal Vl, generiert. Der Demodulator 60 ist dazu ausgelegt, das erste Steuersignal Sl mittels der Bezugsfrequenz fl und dem Signal, das an dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 anliegt, ausgangsseitig bereitzustellen. Ausgangsseitig ist an der Interpretationsschaltung 70 ein zweites Steuersignal S2 bereitgestellt, das aus dem ersten Steuersignal Sl ermittelt wird. An dem Ausgang 83 der Treiberschaltung und damit an dem Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 ist ein Ausgangssignal Sout abgreifbar. Mit dem Ausgangssignal Sout wird die elektrische Last 2 betrieben.
Mit Vorteil kann somit ohne aufwändige Bauelemente ein Datensignal Vl transportiert und zur Steuerung des Energieflusses zu der elektrischen Last 2 herangezogen werden. Mit Vorteil kann in einer Ausführungsform mittels einem pulsweiten- modulierten, einem linearen oder einem pulsdichten- modulierten Ausgangssignal Sout die Energiezufuhr zur elektrischen Last einstellbar sein.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Schaltungs- anordnung 10 ein Register 73. Das Register 73 ist ausgangsseitig mit einem Eingang der Interpretationsschaltung 70 verbunden. An der Interpretationsschaltung 70 wird ausgangsseitig ein zweites Steuersignal S2 bereitgestellt, das in Abhän- gigkeit von der Information in dem Register 73 aus dem ersten Steuersignal Sl ermittelt wird. Mit Vorteil kann eine einzelne von mehreren Schaltungsanordnungen gezielt adressiert werden und ihr Daten oder ein Befehl übermittelt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die VersorgungsSpannung Vs eine Gleichspannung sein und das Datensignal Vl eine Trägerfrequenz f2 aufweisen. Mit der Frequenzaufbereitungsschaltung 20 kann die Bezugsfrequenz fl mit einem Wert generiert wer- den, der näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz f2 ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Versorgungsspannung Vs eine Wechselspannung mit einer Netzfrequenz fn von 50Hz sein und das Datensignal Vl eine Trägerfrequenz f2 von 1OkHz aufweisen. Mit der Frequenzaufbereitungsschaltung 20 kann die Bezugsfrequenz fl mit einem Wert generiert werden, welcher der zweihundertfache Wert der Netzfrequenz fn ist und damit näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz f2 entspricht .
Alternativ kann beispielsweise die Netzfrequenz 60 Hz und die Trägerfrequenz 12 kHz betragen.
Figur IB zeigt eine alternative Ausführungsform einer Schal- tungsanordnung 10. Im Unterschied zur Schaltungsanordnung gemäß Figur IA ist in der Schaltungsanordnung 10 gemäß Figur IB ein Spannungswandler 14 vorgesehen, der eingangsseitig an dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 und an dem Bezugspoten- zialanschluss 8 angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist der Spannungswandler 14 mit dem Eingang 31 der Filtereinrichtung 30 und dem zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 zur Zuführung einer zweiten Wechselspannung V2 an die Filtereinrichtung 30 und den Demodulator 60 verbunden. Die zweite Wechsel- Spannung V2 wird von dem Spannungswandler 14 aus dem Wechsel- anteil der VersorgungsSpannung Vs und des Datensignals Vl generiert. Ausgangsseitig ist darüber hinaus an dem Spannungswandler 14 eine interne Versorgungsspannung Vcc abgreifbar. Die interne VersorgungsSpannung Vcc wird von dem Spannungs- wandler als Gleichspannung abgegeben und dient zur Versorgung der analogen und digitalen Schaltungsteile der Schaltungsanordnung 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Zuführung der internen VersorgungsSpannung Vcc ausschließlich bei dem zweiten Eingang 82 der Treiberschaltung 80 eingezeichnet.
Im Unterschied zur Figur IA umfasst die elektrische Last 2 in Figur IB einen Schalter 3 und eine Leuchtdiodenschaltung 4 , die zwischen den Eingang 11 und den Bezugspotentialanschluss 8 geschaltet sind. Der Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 ist als Busausgang ausgeführt und dient zur Weiterleitung des Ausgangssignals Sout an einen Steuereingang des Schalters 3 und einen Steuereingang der Leuchtdiodenschaltung 4.
Es ist ein Vorteil der Ausführungsform der Schaltungsanordnung 10 mit dem Spannungswandlers 14, dass der Frequenzaufbereitungsschaltung 20, dem Demodulator 60, der Interpretationsschaltung 70 und der Treiberschaltung 80 ausschließlich Spannungen zugeführt werden, die in ihrer Höhe auf einem Halbleiterkörper verarbeitet werden können. Die von der e- lektrischen Last 2 benötigte Energie fließt über den Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 zu dem Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 zur elektrischen Last 2 und somit mit Vorteil nicht über die Schaltungsanordnung 10. Mit Vorteil ist eine Schaltungsanordnung 10 gemäß Figur IB bei einer Versorgungsspannung Vs wie beispielsweise 230 Volt einsetzbar. Mit Vorteil sind mittels des Steuersignals Sout das Ein- und Ausschalten der elektrischen Last unter Verwendung des Schalters 3 und eine Feineinstellung der elektrischen Last wie der gezeigten Leuchtdiodenschaltung 4 realisierbar. Es ist ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung 10 gemäß Figur IB, dass an dem Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 ausschließlich ein Steuersignal oder mehrere Steuersignale bereitgestellt werden, so dass der elektrischen Last 2 Spannungen zuführbar sind, die höher als die auf einem Halbleiterkörper verarbeitbaren Spannungen sind.
In einer Ausführungsform ist die VersorgungsSpannung Vs eine Netzspannung von beispielsweise 230 Volt und beträgt die Netzfreguenz beispielsweise 50 Hz. Das Datensignal Vl weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Trägerfrequenz f2 mit einem Wert von 100 kHz auf. Der Spannungswandler 14 kann dabei einen Gleichrichter umfassen. Mittels der Frequenzaufbereitungsschaltung 20 kann aus der Netzfrequenz fn von 50 Hz eine Bezugsfrequenz fl mit einem Wert von 100 kHz generiert wer- den.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Versorgungsspannung Vs eine Gleichspannung sein. Das Datensignal Vl kann eine Trägerfrequenz f2 von beispielsweise 10 kHz aufwei- sen. Die Frequenzaufbereitungsschaltung 20 dient zur Erzeugung der Bezugsfrequenz fl mit einem Wert von ebenfalls näherungsweise 10 kHz. Der Spannungswandler 14 kann einen Abwärtswandler für Gleichspannungen aufweisen.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Phasenregelkreises 40, wie er in der Schaltungsanordnung 10 gemäß Figur IA und gemäß Figur IB eingesetzt werden kann. Der Phasenregelkreis 40 umfasst einen Phasendetektor 44, einen Verstärker 46, einen NachlaufOszillator 43, einen ersten Zähler 45 und einen Puffer 48.
Der Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 ist mit einem ersten Eingang des Phasendetektors 44 gekoppelt. Ein Ausgang des Phasendetektors 44 ist über den Verstärker 46 mit dem Nachlaufoszillator 43 gekoppelt. Ein Ausgang des Nachlaufoszilla- tor 43 ist über den ersten Zähler 45 mit einem zweiten Eingang des Phasendetektors 44 gekoppelt. Der Ausgang des Nach- laufoszillators 43 ist über den Puffer 48 mit dem Ausgang 42 des Phasenregelkreises 40 gekoppelt.
Ein Oszillatorsignal an dem Ausgang des NachlaufOszillators 43 weist die Bezugsfrequenz fl auf. Die Bezugsfrequenz fl wird mittels des ersten Zählers 45 durch einen ersten Teilerfaktor Nl dividiert und dem zweiten Eingang des Phasendetektors 44 zugeführt. Der Phasendetektor 44 ermittelt eine Phasendifferenz zwischen einem Signal, das an dem Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 anliegt, und einem Signal, welches aus dem Oszillatorsignal durch Frequenzteilung mit dem Teilerfaktors Nl generiert wird. Eine Phasendifferenz wird ausgangs- seitig von dem Phasendetektor 44 bereitgestellt und mittels des Verstärkers 46 verstärkt. Das verstärkte Signal wird zur Steuerung des NachlaufOszillators 43 bereitgestellt. An dem Ausgang 42 des Phasenregelkreises 40 ist das erste Wechselsignal VP mit der Bezugsfrequenz fl abgreifbar.
Es ist ein Vorteil der Schaltungsanordnung, dass zur Generierung der Bezugsfrequenz fl das in dem Eingang 41 des Phasen- regelkreises 40 anliegende Signal und kein von einem Schwingquarz-Oszillator abgegebenes Referenzsignal eingesetzt wird. Alternativ umfasst der Phasenregelkreis 40 ein Filter 49, das zwischen den Verstärker 46 und den Nachlaufoszillator 43 geschaltet ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann zwischen den Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 und den ersten Eingang des Phasendetektors 44 ein zweiter Zähler 47 geschaltet sein. Mittels des zweiten Zählers 47 wird das an dem Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 anliegende Signal mit einem zweiten Teilerfaktor N2 heruntergeteilt. Der Wert der Bezugsfrequenz fl ist somit ein Frequenzwert des an dem Eingang 41 des Phasenregelkreises 40 anliegenden Signals, multipliziert mit dem Verhältnis aus dem ersten Teilerfaktor Nl und dem zweiten Teilerfaktor N2.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Demo- dulators 60, wie er in der Schaltungsanordnung 10 gemäß Figur IA und gemäß Figur IB einsetzbar ist. Der Demodulator 60 weist einen Multiplizierer 65 und ein Filter 64 auf. Der ers- te Eingang 61 des Demodulators ist mit einem ersten Eingang des Multiplizierers 65 und der zweite Eingang 62 des Demodulators ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 65 verbunden. Ausgangsseitig ist der Multiplizierer 65 über das Filter 64 mit dem Ausgang 63 des Demodulators gekoppelt.
Am ersten Eingang 61 des Demodulators 60 liegt die für die Demodulation benötigte erste Wechselspannung VP an, aufweisend die Bezugsfrequenz fl. Mittels der Bezugsfrequenz fl wird ein an dem zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 anlie- gendes Signal demoduliert. Der Multiplizierer 65 mischt die erste Wechselspannung VP, welche die Bezugsfrequenz fl aufweist, mit dem am zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 anliegenden Signal. Das vom Multiplizierer 65 bereitgestellte Signal wird anschließend mittels des Filters 64 gefiltert, so dass das erste Steuersignal Sl erzeugt wird. Das Filter 64 ist als Tiefpassfilter ausgebildet. An dem Ausgang 63 des De- modulators 60 wird das erste Steuersignal Sl bereitgestellt. Mit Vorteil können somit Signale mit einer höheren Frequenz, die bei dem Multipliziervorgang generiert werden, herausgefiltert werden.
Das am zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 anliegende Sig- nal ist aus dem Signal, das die Versorgungsspannung Vs und das Datensignal Vl umfasst, abgeleitet. Gemäß der in Figur IA gezeigten Ausführungsform wird die VersorgungsSpannung Vs und das Datensignal Vl dem zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 zugeführt. Gemäß der in Figur IB gezeigten Ausführungsform wird die zweite Wechselspannung V2, die aus der Versorgungs- Spannung Vs und dem Datensignal Vl erzeugt wird, dem zweiten Eingang 62 des Demodulators 60 zugeleitet.
In einer Ausführungsform ist der Multiplizierer 65 als Mi- scher realisiert. Bevorzugt ist der Mischer als Abwärtsmischer ausgeführt.
Der Mischer kann als additiver Mischer realisiert sein. Der Mischer kann ein Eintaktmischer oder ein Ringmischer sein, welcher auch als Ringmodulator bezeichnet wird. Bevorzugt ist der Mischer als Gegentaktmischer, englisch Single balanced mixer, oder als Doppelgegentaktmischer, auch als Gilbert- Mischer, englisch double balanced mixer bezeichnet, ausgeführt .
In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst der Mischer einen Transkonduktanz-Verstärker, englisch operational trans- conductance amplifier. Der Mischer kann als Vierquadrantenmi- scher ausgebildet sein.
In einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform ist das Filter 64 als Bandpassfilter ausgebildet.
Figur 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Interpretationsschaltung 70, wie sie in der Schaltungsanordnung 10 gemäß den Figuren IA und IB einsetzbar ist. Die Interpretati- onsschaltung 70 umfasst ein Fehlererkennungsmittel 71 und ein zweites Vergleichsmittel 75, die seriell zwischen einem Eingang der Interpretationsschaltung 70 und einem Ausgang der Interpretationsschaltung 70 angeordnet sein können.
Der Interpretationsschaltung 70 wird das erste Steuersignal
Sl eingangsseitig zugeführt. Ausgangsseitig der Interpretationsschaltung 70 ist das zweite Steuersignal S2 abgreifbar. Die Interpretationsschaltung 70 ist dazu vorgesehen, Fehler im ersten Steuersignal Sl zu erkennen. Die Interpretations- schaltung ist dazu ausgelegt, mittels des zweiten Vergleichmittels 75 das erste Steuersignal mit einem vorbestimmten Satz von Befehlscodes zu vergleichen und entsprechend dem erkannten Befehlscode das zweite Steuersignal S2 ausgangsseitig bereitzustellen. Der Ausgang der Interpretationsschaltung 70 kann als Busausgang ausgebildet sein und zur Abgabe des zweiten Steuersignals S2 und weiterer Steuersignale vorgesehen sein. •
Die Interpretationsschaltung 70 kann in einer beispielhaften Ausführungsform eine Rechnerschaltung zur Durchführung der Fehlererkennung, -korrektur, Identifikationsüberprüfung und Befehlsumsetzung aufweisen. Die Rechnerschaltung kann einen Mikroprozessor umfassen. Die Rechnerschaltung kann alternativ einen Mikrocontroller umfassen.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Interpreta- tionsschaltung 70 zusätzlich ein Fehlerkorrekturmittel 72 und/oder ein erstes Vergleichsmittel 74. Das erste Vergleichsmittel 74 ist über einen weiteren Eingang der Interpretationsschaltung 70 mit einem Register 73 verbunden, das zum Bereitstellen eines ersten Identifikationscodes ID ausge- legt ist. Die Interpretationsschaltung 70 ist gemäß der alternativen Ausführungsform dazu vorgesehen, Fehler im ersten Steuersignal Sl nicht nur zu erkennen, sondern auch zu korrigieren. Weiter ist die Interpretationsschaltung 70 dazu ausgebildet, durch einen Vergleich des ersten Steuersignals nach der Fehlerkorrektur und des Identifikationscodes ID festzustellen, ob die Daten im Steuersignal zur Einstellung dieses Exemplars der Schaltungsanordnung 10 und damit des zweiten Steuersignals S2 vorgesehen sind.
Figuren 5A bis 5D zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Filtereinrichtung 30, wie sie in der Schaltungsanordnung 10 gemäß den Figuren IA und IB einsetzbar ist. Der Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30 kann direkt mit dem ersten Eingang 61 des Demodulators 60 verbunden sein. In den in den Figuren 5A bis 5D gezeigten alternativen Ausführungsformen ist jedoch zwischen den Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30 und den ersten Eingang 61 des Demodulators 60 der Phasenregelkreis 40 geschaltet .
Figur 5A zeigt eine beispielhafte Filtereinrichtung 30, die ein Filter 33 und einen Komparator 37 umfasst. Das Filter 33 ist als Tiefpassfilter ausgebildet. Das Filter 33 weist einen Widerstand 34 und einen Kondensator 35 auf, die seriell zu- einander geschaltet sind. Der Eingang 31 der Filtereinrichtung 30 ist mit einem ersten Eingang des Komparators 37 verbunden und über den Widerstand 34 mit einem zweiten Eingang des Komparators 37 gekoppelt. Ein Knoten zwischen dem Wider- stand 34 und dem zweiten Eingang des Komparators 37 ist über den Kondensator 35 mit einem Bezugspotenzialanschluss 8 gekoppelt. Ein Ausgang des Komparators 37 ist mit dem Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30 verbunden.
Ein Gleichsignal, welches an dem Eingang 31 der Filtereinrichtung 30 anliegt, wird sowohl dem ersten wie auch dem zweiten Eingang des Komparators 37 zugeleitet und hat näherungsweise keinen Einfluss auf ein Signal an dem Ausgang des Komparators 37. Aufgrund des Filters 33 gelangt ein Wechsel- Signal über einer Grenzfrequenz ausschließlich zu dem ersten Eingang des Komparators 37. Somit wird in Abhängigkeit von einem Wechselsignal an dem Eingang 31 der Filtereinrichtung 30 ein Digitalsignal an dem Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30 abgegeben.
Figur 5B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Filtereinrichtung 30'. Die Filtereinrichtung 30' weist das erste Filter 33, ein zweites Filter 36 sowie den Kompara- tor 37 auf. Der Eingang 31 der Filtereinrichtung 30 ist über das zweite Filter 36 mit einem ersten Eingang und über das erste Filter 33 mit einem zweiten Eingang des Komparators 37 gekoppelt. Das erste Filter 33, ausgebildet als Tiefpassfilter, umfasst den Widerstand 34 und den Kondensator 35.
Figur 5C zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Filtereinrichtung 30' ', die das zweite Filter 36 und den Komparator 37 umfasst. Der Eingang 31 der Filteranordnung 30' ' ist über das zweite Filter 36 mit einem ersten Eingang des Komparators 37 gekoppelt. Ein zweiter Eingang des Kompa- rators 37 ist mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Die Filtereinrichtung 30' ' kann mit Vorteil bei Signalen an dem Eingang 31 eingesetzt werden, welche keinen oder nur ei- nen sehr geringen Gleichanteil umfassen.
Figur 5D zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Filtereinrichtung 30' ■ ', umfassend das zweite Filter 36. Der Eingang 31 der Filtereinrichtung 30' ' ' ist über das zwei- te Filter 36 mit dem Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30' ' ■ gekoppelt. Mit Vorteil wird ein Analogsignal, das einen Wechselanteil umfasst, an dem Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30' ■' bereitgestellt. Der Ausgang 32 der Filtereinrichtung 30' ' ' kann entweder direkt oder über den Phasenregelkreis 40 mit dem Eingang 61 des Demodulators 60 verbunden sein.
Figur 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Last 2, wie sie in der Anordnung gemäß Figur IB eingesetzt werden kann. Die elektrische Last 2 umfasst eine Leuchtdiode 9, einen Schalter 3, eine Stromquelle 5 und einen Spannungswandler 7. Ein Eingang des Spannungswandlers 7 ist mit dem Eingang 11 der Schaltungsanordnung 10 sowie ein weiterer Eingang des Spannungswandlers 7 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Die Leuchtdiode 9, der Schalter 3 und die Stromquelle 5 sind seriell zueinander geschaltet und mit zwei Ausgängen des Spannungswandlers 7 verbunden. Von der Schaltungsanordnung 10 ist in Figur 6 ausschließlich die Treiberschaltung 80 gezeigt. Der Ausgang 83 der Treiberschaltung 80, der mit dem Ausgang 13 der Schaltungsanordnung 10 verbunden ist, ist als busfähiger Ausgang ausgebildet. An dem Ausgang 13 ist ein Steuereingang des Schalters 3 und ein Steuereingang der Stromquelle 5 angeschlossen. Der Spannungswandler 7 ist zur Bildung einer Gleichspannung aus der eingangsseitig angelegten Versorgungsspannung ausgelegt. An dem Ausgang 83 der Treiberschaltung 80 ist das Ausgangssignal Sout abgreifbar. Mittels des Schalters 3 kann die Leuchtdiode 9 ein- beziehungsweise ausgeschaltet werden. Der durch die Leuchtdiode 9 fließende Strom und damit die Leuchtstärke der Leuchtdiode 9 wird von der Treiberschaltung 80 durch die Steuerung der Stromquelle 5 eingestellt.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die elektrische Last einen Kondensator 6 zur Glättung der von dem Spannungs- wandler 7 bereitgestellten Spannung.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Schaltungs- anordnung 10 ebenfalls den Spannungswandler 7 und/oder den Schalter 3 und/oder die Stromquelle 5.
Figur 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Eingabe- Schaltungsanordnung 100. Die Eingabeschaltungsanordnung 100 umfasst eine weitere Frequenzaufbereitungsschaltung 120, einen Modulator 150, eine Recheneinheit 170 und eine Eingabe- Schaltung 180. Die weitere Frequenzaufbereitungsschaltung 120 weist eine weitere Filtereinrichtung 130 und einen weiteren Phasenregelkreis 140 auf. Weiter weist die Eingabeschaltungs- anordnung 100 einen ersten und zweiten Anschluss 110, 108 sowie einen Eingang 113 auf.
Zwischen dem Eingang 113 der Eingabeschaltungsanordnung 100 und dem zweiten Anschluss 108 ist ein weiterer Schalter 102 geschaltet, welcher von einem Benutzer in einen offenen oder in einen geschlossenen Betriebszustand geschaltet werden kann. Der Eingang 113 ist an einem Anschluss 183 der Eingabeschaltung 180 angeschlossen. Ausgangsseitig ist die Eingabe- Schaltung 180 mit der Recheneinheit 170 verbunden. Gemäß dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Eingang 113 mit mehreren Leitungen ausgebildet sein.
Die weitere Filtereinrichtung 130 ist eingangsseitig mit dem ersten Anschluss 110 der Eingabeschaltungsanordnung 100 verbunden. Ausgangsseitig ist die weitere Filtereinrichtung 130 mit einem Eingang 141 des weiteren Phasenregelkreises 140 verbunden. Ein Ausgang 142 des weiteren Phasenregelkreises 140 ist an einem ersten Eingang 151 des Modulators 150 angeschlossen. Ein Ausgang 153 des Modulators 150 ist mit dem ersten Anschluss 110 gekoppelt.
Die weitere Frequenzaufbereitungsschaltung 120 ist zur Erzeu- gung der ersten Wechselspannung VP mit der Bezugsfrequenz fl vorgesehen. Die Bezugsfrequenz fl wird dem Modulator 150 zugeleitet. Eine Information über den Zustand des weiteren Schalters 102 wird mittels der Eingabeschaltung 180 der Recheneinheit 170 zugeleitet. Ausgangsseitig ist an der Einga- beschaltung 180 somit ein erstes Eingabesignal Dl und ausgangsseitig ist an der Recheneinheit 170 ein zweites Eingabesignal D2 abgreifbar. Das zweite Eingabesignal D2 wird dem Modulator 150 bereitgestellt. Der Modulator 150 ist ausgelegt, mittels der Bezugsfrequenz fl und dem zweiten Eingabe- signal D2 ein Datensignal Vl an seinem Ausgang 153 abzugeben. Aufgrund der Verbindung des Ausgangs 153 des Modulators 150 mit dem ersten Anschluss 110 der Eingabeschaltungsanordnung 100 ist an dem ersten Anschluss 110 sowohl die Versorgungs- spannung VS als auch das erste Datensignal Vl abgreifbar.
Die weitere Frequenzaufbereitungsschaltung 120 kann mit Vorteil wie die Frequenzaufbereitungsschaltung 20 ausgelegt sein. Somit wird in der Eingabeschaltungsanordnung 100 nähe- rungsweise der gleiche Wert für die Bezugsfrequenz fl bereitgestellt, wie er durch die Frequenzaufbereitungsschaltung 20 in der Schaltungsanordnung 10 bereitgestellt wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Eingabeschaltungsanordnung 100 zusätzlich ein Mittel 171 zur Identifikationscodeermittlung aufweisen, welches mit der Recheneinheit 170 verbunden ist. Zwischen dem zweiten Anschluss 108 und nicht in Figur 7 gezeigten Anschlüssen 8 der Schaltungsanord- nung 10 und weiterer Schaltungsanordnungen ist ein weiterer
Widerstand 98 geschaltet. Das Mittel zur Identifikationscodeermittlung 171 ist eingangsseitig mit einem Anschluss, der zwischen dem weiteren Widerstand 98 und dem Anschluss 8 der Schaltungsanordnung beziehungsweise weiteren Anschlüssen wei- terer Schaltungsanordnungen liegt, und mit dem zweiten Anschluss 108 der Eingabeschaltungsanordnung 100 verbunden. Eingangsseitig liegt an dem Mittel 171 zur Identifikationscodeermittlung die über dem weiteren Widerstand 98 abfallende Spannung an. Aus der Spannung kann ein Wert eines Energie- Verbrauchs und damit eine Energieaufnahme der Schaltungsanordnung 10 beziehungsweise der weiteren Schaltungsanordnungen bestimmt werden.
Alternativ kann der Wert des Energieverbrauchs und damit die Änderung des Energieverbrauchs mit einem Hallsensor 93 bestimmt werden, der im Magnetfeld B einer Leitung angeordnet ist, welche den von der Energieversorgungsanordnung verbrauchten Stromes I führt. Die Eingabeschaltungsanordnung 100 kann mit dem Hallsensor 93 gekoppelt sein oder alternativ den Hallsensor 93 umfassen.
Die elektrische Last kann ein Leuchtmittel aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform kann daher die Änderung des Energieverbrauchs indirekt über eine Änderung der Beleuchtungsstärke detektiert werden. Dazu kann die Eingabeschaltungsanordnung 100 einen Photodetektor 94 aufweisen oder kann mit einem Photodetektor 94 gekoppelt sein. Der Photodetektor 94 kann als Photodiode oder Photowiderstand ausgebildet sein. Der Photodetektor 94 ist zur Detektion eines Wertes der Beleuchtungsstärke ausgelegt. Die Beleuchtungsstärke ist ein indirektes Maß für den Energieverbrauch.
In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle oder zusätzlich zu dem weiteren Schalter 102 ein Tastfeld, ein Drehsignalgeber oder eine Schnittstelle zu einem Personal Computer oder einer Fernbedienung oder einem Installationsbus vorgesehen sein.
Figur 8A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Energieversorgungsanordnung, umfassend die Eingabeschaltungsanordnung 100 und zwei Schaltungsanordnungen 10. Die Eingabeschaltungsanordnung 100 kann entsprechend der Eingabeschal- tungsanordnung 100 gemäß Figur 7 ausgebildet sein. Die beiden Schaltungsanordnungen 10 können wie die Schaltungsanordnung gemäß Figur IA und gemäß Figur IB ausgebildet sein. In Figur 8A sind daher die Eingabeschaltungsanordnung 100 und die Schaltungsanordnungen 10 nur schematisch skizziert.
Gemäß der in Figur 8A gezeigten beispielhaften Ausführungs- form umfassen die elektrische Lasten 2, deren Energiezufuhr von den Schaltungsanordnungen 10 gesteuert wird, jeweils eine Leuchtdiode. Die Eingabeschaltungsanordnung 100 weist einen einstellbaren Widerstand 103 auf. Der einstellbare Widerstand kann per Hand einstellbar sein und für die Realisierung eines Dimmers vorgesehen sein. In einer alternativen Ausführungsform weist die Energieversorgungsanordnung gemäß Figur 8A den weiteren Widerstand 98 auf. Der durch die Schaltungsanordnungen 10 fließende Strom I fließt über den weiteren Widerstand 98. Somit ist der Ener- gieverbrauch und vor allem eine Änderung des Energieverbrauchs der Schaltungsanordnungen 10 durch das in der alternativen Ausführungsform vorgesehene Mittel 171 zur Identifikationscodeermittlung feststellbar .
In einer alternativen Ausführungsform weist die Energieversorgungsanordnung eine weitere Schaltungsanordnung 10 auf. Zusätzliche Schaltungsanordnungen können vorgesehen sein.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Energiever- sorgungsanordnung einen Transformator 99 auf, der eingangs- seitig mit den Anschlüssen 96, 97 und ausgangsseitig mit den Anschlüssen 108, 110, 8, 11 verbunden ist. Der Transformator 99 kann als elektronischer Transformator ausgebildet sein. Der Transformator 99 kann mit Vorteil dazu eingesetzt sein, eine Netzspannung in eine niedrigere Spannung zu transformieren.
Figur 8B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Energieversorgungsanordnung. Gemäß Figur 8B zeigt die E- nergieversorgungsanordnung im Unterschied zu der Energieversorgungsanordnung gemäß Figur 8A eine elektrische Last 2 ' der Schaltungsanordnungen 10', die jeweils drei Leuchtdioden um- fasst. Die Eingabeschaltungsanordnung 100 weist eine Oszillatorschaltung 141 zur Generierung einer Wechselspannung auf, die dem Modulator 150 direkt oder alternativ nach einer Frequenzteilung oder -multiplikation zugeleitet wird. Weiter zeigt die Energieversorgungsanordnung gemäß Figur 8B eine Gleichrichterschaltung 95, die zwischen dem Transformator 99 und den Anschlüssen 108, 110, 8, 11 geschaltet ist.
Somit kann mit Vorteil mittels des Transformators 99 eine zwischen den Anschlüssen 96, 97 anliegende Netzspannung in eine niedrigere Wechselspannung und mittels der Gleichrichterschaltung 95 in eine Gleichspannung, welche die Versorgungsspannung Vs darstellt, umgewandelt werden, die zum Betrieb der Eingabeschaltungsanordnung 100, den Schaltungsan- Ordnungen 10' mit den dazugehörigen elektrischen Lasten 2' einsetzbar ist.
Bezugszeichenliste
2, 2' elektrische Last
3 Schalter 4 Leuchtdiodenschaltung
5 Stromquelle
6 Kondensator
7 Spannungswandler
8 Bezugspotentialanschluss 9 Leuchtdiode
10, 10' Schaltungsanordnung
11 Eingang
13 Ausgang
14 Spannungswandler 20 Frequenzaufbereitungsschaltung
30, 30', 30' ', 30' '• Filtereinrichtung
31 Eingang
32 Ausgang
33 erstes Filter 34 Widerstand
35 Kondensator
36 zweites Filter
37 Komparator
40 Phasenregelkreis 41 Eingang
42 Ausgang
43 Nachlaufoszillator
44 Phasendetektor
45 erster Zähler 46 Verstärker
47 zweiter Zähler
48 Puffer
49 Filter 60 Demodulator
61 erster Eingang
62 zweiter Eingang
63 Ausgang 64 Filter
65 Multiplizierer
70 Interpretationsschaltung
71 Fehlererkennungsmittel
72 Fehlerkorrekturmittel 73 Register
74 erstes Vergleichsmittel
75 zweites Vergleichsmittel
80 Treiberschaltung
81 erster Eingang 82 zweiter Eingang
83 Ausgang
93 Hallsensor
94 Photodetektor
95 Gleichrichterschaltung 96, 97 Anschluss
98 weiterer Widerstand
99 Transformator
100, 100' Eingabeschaltungsanordnung
102 weiterer Schalter 103 einstellbarer Widerstand
108 zweiter Anschluss
110 erster Anschluss
113 Eingang
120 weitere Frequenzermittlungsschaltung 130 weitere Filtereinrichtung
140 weiterer Phasenregelkreis
141 Oszillatorschaltung 150 Modulator 151 erster Eingang
152 zweiter Eingang
153 Ausgang
170 Recheneinheit 171 Mittel zur Identifikationscode- Ermittlung
180 Eingabeschaltung
181 Ausgang
182 Eingang 183 Anschluss
B Magnetfeld
Dl erstes Eingabesignal
D2 zweites Eingabesignal fl Bezugsfrequenz f2 Trägerfrequenz fn Netzfrequenz
I Strom
ID Identifikationscode
Nl erster Teilerfaktor N2 zweiter Teilerfaktor
51 erstes Steuersignal
52 zweites Steuersignal Sout Ausgangssignal
Vl Datensignal V2 zweite Wechselspannung
Vcc interne VersorgungsSpannung
Vp erste Wechselspannung
Vs VersorgungsSpannung

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer elektrischen Last, umfassend - einen Eingang (11) zum Zuführen einer Versorgungsspannung (Vs) mit einem Wechselanteil,
- einen Ausgang (13) zum Bereitstellen eines Ausgangssignals (Sout) zur Ansteuerung einer ankoppelbaren elektrischen
Last (2) , - eine Frequenzaufbereitungsschaltung (20) zum Bereitstellen einer Bezugsfrequenz (fl) in Abhängigkeit von dem Wechsel- anteil,
- einen Demodulator (60), umfassend
- einen ersten Eingang (61) , der mit einem Ausgang der Fre- quenzaufbereitungsschaltung (20) zur Zuführung der Bezugsfrequenz (fl) gekoppelt ist,
- einen zweiten Eingang (62), der mit dem Eingang (11) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist,
- einen Ausgang (63) , der mit dem Ausgang (13) der Schal- tungsanordnung (10) gekoppelt ist,
- einen Multiplizierer (65) und
- ein Filter (64), wobei der Multiplizierer (65) eingangs- seitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang (61, 62) des Demodulators (60) und ausgangsseitig über das Filter (64) mit dem Ausgang (63) des Demodulators (60) gekoppelt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die VersorgungsSpannung (Vs) als Wechselspannung mit einer Netzfrequenz (fn) ausgebildet ist, der ein Datensignal (Vl) mit einer Trägerfrequenz (f2) überlagert ist, wobei die Be- zugsfrequenz (fl) näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz (f2) entspricht.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung (Vs) als Gleichspannung ausgebildet ist, der ein Datensignal (Vl) mit einer Trägerfrequenz (f2) überlagert ist, wobei die Bezugsfrequenz (fl) näherungsweise dem Wert der Trägerfrequenz (f2) entspricht.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzaufbereitungsschaltung (20) einen Phasenregelkreis (40) umfasst mit - einem Eingang (41) , der mit dem Eingang (11) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist, und
- einem Ausgang (42) , der mit dem ersten Eingang (61) des De- modulators gekoppelt ist und an dem die Bezugsfrequenz (fl) abgreifbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenregelkreis (40) einen Verstärker (46) , einen Nachlaufoszillator (43) und einen Phasendetektor (44) umfasst, wobei der Phasendetektor (44)
- an einem ersten Eingang mit dem Eingang (41) des Phasenregelkreises (40) und
- an einem Ausgang über den Verstärker (46) und den Nachlauf- Oszillator (43) , an dem ausgangsseitig ein Oszillatorsignal mit der Bezugsfrequenz (fl) abgreifbar ist, mit einem zweiten Eingang des Phasendetektors (44) gekoppelt ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenregelkreis (40) einen ersten Zähler (45) zur Frequenzteilung umfasst, der zwischen den NachlaufOszillator (43) und den zweiten Eingang des Phasendetektors (44) ge- schaltet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzaufbereitungsschaltung (20) eine Filtereinrich- tung (30, 30', 30'1, 301 1 1) umfasst, die an einem Eingang
(31) mit dem Eingang (11) der Schaltungsanordnung (1) und an einem Ausgang (32) mit dem ersten Eingang (61) des Demodula- tors (60) gekoppelt ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (30, 30', 30") ein Filter (33, 36) und einen Komparator (37) umfasst, wobei der Komparator (37)
- an einem ersten Eingang über das Filter (33, 36) mit dem Eingang (31) der Filtereinrichtung (30, 30', 30' ', 301 1 1),
- an einem zweiten Eingang mit dem Eingang (31) der Filtereinrichtung (30, 30', 30", 301 1 1) oder einem Bezugspoten- tialanschluss (8) und
- an einem Ausgang mit dem Ausgang (32) der Filtereinrichtung (30, 30', 30' ', 301 1 1) gekoppelt ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) eine Treiberschaltung (80) um- fasst mit
- einem ersten Eingang (81) , der mit dem Ausgang (63) des Demodulators (60) gekoppelt ist, - einem zweiten Eingang (82) , der mit dem Eingang (11) der Schaltungsanordnung (1) gekoppelt ist, und
- einem Ausgang (83), der mit dem Ausgang (13) der Schaltungsanordnung (1) zur Abgabe des Ausgangssignals (Sout) zur Energieversorgung oder zur Steuerung der Energieversorgung der ankoppelbaren elektrischen Last (2) in Abhängigkeit von einem an dem ersten Eingang (81) der Treiberschaltung (80) anliegenden Steuersignal verbunden ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (1) eine Interpretationsschaltung
(70) umfasst, die dem Demodulator (60) nachgeschaltet ist und ausgangsseitig zur Abgabe eines zweiten Steuersignals (S2) in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal (Sl) ausgelegt ist, das an dem Ausgang (63) des Demodulators (60) abgreifbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Interpretationsschaltung (70) ein Fehlererkennungsmittel
(71) zum Erkennen eines Fehlers in dem ersten Steuersignal (Sl) und ein Fehlerkorrekturmittel (72) zur Fehlerkorrektur des Fehlers in dem ersten Steuersignal (Sl) umfasst.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlererkennungsmittel (71) zur Fehlerprüfung gemäß dem Cyclic-Redundancy-Check Verfahren ausgelegt ist.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) ein Register (73) umfasst, das einen Identifikationskode (ID) umfasst und das mit der Interpretationsschaltung (70) verbunden ist, wobei die Interpretationsschaltung (70) ein erstes Vergleichsmittel (74) zum Ver- gleichen des ersten Steuersignals (Sl) und des Identifikationscodes (ID) umfasst und zur Abgabe des zweiten Steuersignals (S2) in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis des ersten Vergleichsmittels (74) ausgelegt ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Interpretationsschaltung (70) ein zweites Vergleichsmittel (75) zum Vergleichen des ersten Steuersignals (Sl) und eines Befehlscodes aus einer Menge von vorbestimmten Befehls- codes umfasst und zur Abgabe des zweiten Steuersignals (S2) in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichsmittels (75) ausgelegt ist.
15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) zur Ansteuerung einer ankoppel- baren elektrischen Last (21), die als RGB-Leuchtdioden- Anordnung ausgebildet ist, ausgelegt ist.
16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) mindestens einen weiteren Ausgang zur Ansteuerung mindestens einer weiteren ankoppelbaren elektrischen Last umfasst.
17. Energieversorgungsanordnung zur kombinierten Versorgung einer elektrischen Last (2) mit elektrischer Energie und mit Steuerdaten, umfassend zumindest eine Schaltungsanordnung (10) zur Ansteuerung einer elektrischen Last (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und eine Eingabeschaltungsanordnung (100) zur Zuführung der Steuerdaten, die mit der zumindest einen Schaltungs- anordnung (10) zur Datenübertragung gekoppelt ist.
18. Energieversorgungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeschaltungsanordnung (100) einen weiteren Phasenre- gelkreis (140) und einen Modulator (150) umfasst, der dem Phasenregelkreis (140) nachgeschaltet ist.
19. Energieversorgungsanordnung nach Anspruch 18, falls rückbezogen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Phasenregelkreis (140) einen näherungsweise gleichen Aufbau und eine näherungsweise gleiche Dimensionierung wie der Phasenregelkreis (40) aufweist.
20. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (150) zur Modulation gemäß einem analogen Modulationsverfahren ausgelegt ist.
21. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (150) zur Modulation gemäß dem Frequency-Shift- Keying Verfahren ausgelegt ist.
22. Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeschaltungsanordnung (100) eine weitere Filtereinrichtung (130) umfasst, die dem weiteren Phasenregelkreis (140) vorgeschaltet ist.
23. Verwendung der Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 22 zum Ansteuern einer elektrischen Last (2), insbesondere eines Leuchtmittels (22) .
24. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Last, umfassend folgende Schritte,
- Zuführen einer Versorgungsspannung (Vs) mit einem Wechsel- anteil an eine Frequenzaufbereitungsschaltung (20) ,
- Bereitstellen einer Bezugsfrequenz (fl) ausgangsseitig der Frequenzaufbereitungsschaltung (20) in Abhängigkeit von dem
Wechselanteil ,
- Demodulieren der Versorgungsspannung (Vs) mittels der Bezugsfrequenz (fl) und Bereitstellen eines erstes Steuersignals (Sl) mittels eines Demodulators (60) , in welchem die VersorgungsSpannung (VS) mittels der Bezugsfrequenz (fl) von einem Multiplizierer (65) gemischt wird und durch Filterung eines von dem Multiplizierer (65) bereitgestellten Signals das erste Steuersignal (Sl) generiert wird, und
- Bereitstellen eines Ausgangssignals (Sout) zur Ansteuerung mindestens einer ankoppelbaren elektrischen Last (2) in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal (Sl) .
25. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Information des Vorhandenseins einer Schaltungsanordnung (10) zur Ansteuerung einer elektrischen Last (2) mit einem ersten Identifikationscode (ID) , wobei die Schaltungsanordnung (10) von einer Energieversorgungsanord- nung umfasst ist und die Frequenzaufbereitungsschaltung (20) und den Demodulator (60) aufweist, mit folgenden Schritten:
- Bestimmen eines ersten Wertes eines Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung, - Senden eines Anschaltbefehls an die Schaltungsanordnung (10) , verbunden mit der elektrischen Last (2) , mit einem ersten Identifikationscode (ID) aus einer Menge möglicher Identifikationscodes ,
- Bestimmen eines zweiten Wertes des Energieverbrauchs der Energieversorgungsanordnung,
- Bereitstellen der Information des Vorhandenseins einer Schaltungsanordnung (10) mit dem ersten Identifikationscode (ID) in Abhängigkeit von einem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs.
26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch
- Senden eines Anschaltbefehls mit einer Teilmenge, umfassend den ersten Identifikationscode (ID) und mindestens einen weiteren Identifikationscode, aus einer Menge möglicher I- dentifikationscodes ,
- Bereitstellen der Information des Vorhandenseins mindestens einer Schaltungsanordnung (10) mit einem Identifikationscode aus der Teilmenge in Abhängigkeit von einem Vergleich des ersten Wertes und des zweiten Wertes des Energieverbrauchs .
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