WO2011041820A1 - Schnittstelle für ein betriebsgerät für leuchtmittel - Google Patents

Schnittstelle für ein betriebsgerät für leuchtmittel Download PDF

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WO2011041820A1
WO2011041820A1 PCT/AT2010/000383 AT2010000383W WO2011041820A1 WO 2011041820 A1 WO2011041820 A1 WO 2011041820A1 AT 2010000383 W AT2010000383 W AT 2010000383W WO 2011041820 A1 WO2011041820 A1 WO 2011041820A1
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WO
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interface
signals
control
discrete
operating device
Prior art date
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PCT/AT2010/000383
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard BÖCKLE
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/18—Controlling the light source by remote control via data-bus transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/19—Controlling the light source by remote control via wireless transmission

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling at least one operating device for lighting means
  • Patent claim 12 and an interface for receiving control commands via a control line according to the
  • Control units are controlled. With the term
  • Illuminants are both gas discharge lamps as well as halogen lamps or light emitting diodes (LED). Such a light source can be arranged individually or together with other light sources in a luminaire, which may also contain the operating device.
  • LED light emitting diodes
  • the operating devices may be provided with an address in order to enable a single or group-wide control by the central control unit.
  • DALI Digital Addressable Lighting Interface
  • Brightness can be controlled, also a special operating condition such as an emergency lighting state can be initiated and error messages are queried.
  • the DALI standard is 16 bit Manchester code, which allows a maximum dimming speed with a brightness change from 1% to 100% in just 0.7 seconds.
  • the high level is in the region of about 16V, the low level at a voltage of about 0 volts.
  • Control according to the DALI standard limits the number of possible addresses within a lighting system to a defined value (65 addresses for one area). This number is especially for
  • Lighting can be the light of different colors
  • different colored light can be done in particular in a lamp or by the combination of several lights. Such color changes may require adjusting the rate of brightness change.
  • the 1-10V interface There are other control systems on the market, such as the 1-10V interface.
  • Control gear A change or adaptation of such a standardized method means a great effort in the implementation by the user. Both the manufacturers of the relevant control gear and the manufacturers of the control units must have their corresponding ones
  • Analog signals via a second input terminal wherein both signals are transmitted via at least one existing Galvanische separation, and wherein the interface on the side remote from the external terminals
  • Connection of a sensor is designed.
  • Interface transmits, wherein the transformer is loaded when receiving discrete-time signals, due to the concern of discrete-time signals
  • the interface can distinguish between different time-discrete signals, for example between digital and probe signals.
  • the interface may also be in a transmit mode signals
  • a control command according to the invention is not just an ON command, OFF command or newer
  • Brightness value that can be transmitted to an operating device may also contain advanced information.
  • a color information or a color command, an address, a state information or an error signal can be transmitted as a control command.
  • the user in the bus system can choose the transmission. He can do that
  • the invention also relates to a lighting system with a control device and at least one operating device for operating light sources, wherein at least one
  • the invention also relates to a device for receiving control commands by an operating device of lighting devices.
  • the operating device has a
  • the operating device For receiving and evaluating the control commands, the operating device has an interface. According to the
  • Control light source can monitor the transmission via its interface and analyze the transmission based on the received control commands. According to the recognized
  • the operating device can adapt its interface to this transmission.
  • the detection of the transmission can advantageously take place on the basis of the evaluation of the transmission rate of the received control commands.
  • a control device for a lighting system can also digital control commands for at least two different parameters
  • the invention also relates to an interface with two external terminals for selectively receiving
  • the invention also relates to a control gear for
  • Light source which can receive both time-discrete signals and analog signals. In the discrete-time ones
  • Signals may be, for example, probe signals and / or digital signals.
  • Fig. 1 shows schematically the embodiment of a
  • Fig. 2 shows schematically the embodiment of a
  • Fig. 3 shows a first embodiment of
  • Fig. 4 shows a second embodiment of
  • Fig. 5 shows a third embodiment of
  • Fig. 6 shows a fourth embodiment of
  • inventive interface Fig. 7 shows a fifth embodiment of the interface according to the invention
  • Fig. 8 shows a sixth embodiment of
  • Fig. 9 shows various driving modes of the internal interface circuits
  • Embodiment of an operating device for an LED explained.
  • the present invention can be applied to all types of lighting apparatus.
  • Gas discharge lamps halogen lamps or inorganic or organic light-emitting diodes can be used.
  • a control circuit 2 which controls and monitors all functions of the components of the operating device 1.
  • the operation of the converter 3 is controlled and monitored, in particular also regulated.
  • the converter 3 is connected via connections to the power supply network 20 and receives the energy required to operate the lamp.
  • Illuminant is a lamp LED connected to the converter 3 of the operating device 1.
  • the converter 3 assumes both the task of correct power consumption from the Power supply network 20, which may be predetermined by the provisions of the energy supplier. Above all, this task can involve a sinusoidal current consumption with as few high-frequency disturbances as possible.
  • the converter 3 can therefore contain a so-called filter for avoiding high-frequency disturbances, which can either come from the power supply network 20 or were generated by the converter 3, as well as a circuit for active power factor correction.
  • the converter 3 ensures the proper operation of the lamp LED. In particular, he can adjust the current and / or the voltage through the lamp LED or regulate.
  • the converter 3 can also be designed as a multi-stage converter in order to divide the various tasks of the individual stages of the converter 3.
  • Power supply network 20 may be a low-frequency
  • the converter 3 may be designed as a DC-DC converter or as an AC-DC converter.
  • the converter 3 may contain an energy store (Cbus), this may be a storage capacitor or a
  • Rechargeable battery can be formed.
  • the operating device 1 and the control unit 10 are identical to The operating device 1 and the control unit 10 .
  • the control circuit 2 is further connected to the interface 4.
  • the interface 4 is with the
  • control commands sent by the control unit 10 are transmitted.
  • Control commands are received by the interface 4 and forwarded to the control circuit 2.
  • Control circuit 2 can evaluate and store the control commands.
  • Control circuit 2 control the operation of the lamp LED by the converter 3.
  • the control circuit 2 can also monitor the operation of the lamp LED and the converter 3 and in the event of a fault or special event of this detection and via the interface 4 and the control line 21 a
  • Control line 21 may be connected.
  • the various controllers 10 and 11 can be any controllers 10 and 11.
  • controllable actuators such as switches, buttons or touch-sensitive screens with a user interface for lighting control.
  • the control circuit 2 may include a memory 8 or drive an external memory 8, which in the
  • control line 21 is advantageously as
  • discrete-time signals preferably digital signals or probe signals can be transmitted.
  • control line 21 can also be suitable for transmission of other signals which are based on the mains voltage or for analog control signals (the information is contained in the amplitude of the transmitted voltage), such as for a 1-10V interface.
  • a digital signal can be transmitted, for example, with a low DC voltage.
  • Control line 21 is transmitted, for example, a data transfer according to DALI standard.
  • the interface 4 and the controller 10 are capable of receiving control commands according to the DALI standard. According to the invention, however, it is possible, alternatively to the data transmission according to the standardized
  • digital control commands may be in accordance with another digital protocol, such as DSI
  • time-discrete signals such as probe signals can be transmitted.
  • a push-button can be connected to the interface 4 via the control line 21. By pressing the button discrete-time signals can be generated, which can be received and evaluated by the interface 4.
  • the control line 21 can be fed for example by the interface 4 or via an external voltage such as a mains voltage. In the case of this embodiment, the
  • Control circuit 2 the control commands issued by the
  • Control unit 10 are transmitted via the control line 21, from the interface 4. It can the
  • Control circuit 2 the received control commands in the memory 8 cache and based on their
  • the transmission rate is determined by the bit length of the individual components of the
  • the control circuit 2 analyzes the control commands and can then the transmission rate for later
  • control circuit 2 detects in the operating device 1 based on the changed transmission that the Transmission format for transmission of the digital
  • Control commands was changed by means of a special control command, the control circuit 2 in the memory 8 information about the last selected
  • This storage of information can also be done at regular intervals or after every first receipt of a control command after switching on the operating device by switching on the power supply.
  • FIG. 1 can be extended to the effect that three operating devices 1 a, 1 b and 1 c each having a differently colored LED (for example red, green and blue) are controlled via a control device 10.
  • the three operating devices la, lb and lc, each with a different colored LED (for example, red, green and blue) are combined in a luminaire to achieve a color illumination.
  • a control device 10 for example, a control device 10.
  • Control of the three converters 3a, 3b and 3c is performed by the common control circuit. 2
  • FIG. 2 shows an example in which at least one
  • Control unit 10 an operating device 1 'for a
  • Gas discharge lamp LA as a light source via a
  • Control line 21 drives. At this control line 21, a further control unit 11 is connected.
  • the operating device 1 ' has a rectifier 14, which is connected to the power supply network 20.
  • the energy absorbed by the rectifier 14 is transmitted to a DC link circuit 15, which includes an active power factor correction circuit (PFC) and a
  • the intermediate circuit 15 is followed by an inverter 16, which activates the gas discharge lamp LA via a load circuit 17.
  • the inverter 16 may be formed by a half bridge, which the load circuit 17 with a clocked
  • the load circuit 17 may be formed by a series resonant circuit of inductance and capacitance.
  • the control circuit 2 is connected via the interface 4 to the control line 21 and can thus receive the control commands sent by the control unit 10.
  • the control unit 11 can monitor and analyze the data transmission via the control line 21. If it detects a change in the transmission rate by the controller 10, it may also adjust its transmission rate for the control commands to be sent and received. In the same way, the operating device 1 'its transmission rate for the sent and to
  • Fig. 3 shows an interface with two external ones
  • Terminals for selectively receiving discrete-time signals (ZT) via a first input terminal or analog signals (AI) via a second (further)
  • Input terminal where both signals are internal merging, comprising a transformer (LI, L2), which transmits energy in the receive mode for the supply of the interface, wherein the transformer is loaded when receiving discrete-time signals (ZT) by by controlling the concern of time-discrete signals (ZT) a switching element and thus the
  • the interface has a further connection in the
  • a 'common clamp' This is the ground connection, with the
  • Control line 21 can be connected.
  • This connection 'common terminal' serves as a ground connection for both connection options.
  • the control unit 11 can be connected for data transmission or for transmission of the control signals via the control line 21 either to the first input terminal for receiving discrete-time signals (ZT) via or via a further (second) input terminal for receiving analog signals (AI).
  • ZT discrete-time signals
  • AI analog signals
  • the interface is constructed in such a way that both signals are combined (typically only one signal is applied at a time and not both
  • Transmission type available The user can therefore choose between different types of transmission,
  • it can be a time-discrete transmission Select signals (ZT) or analog signals.
  • ZT discrete-time signals
  • he can also choose between different signal types. So he can different digital signals (according to different
  • the interface can monitor the load of the transformer in the receive mode for signal evaluation (by means of
  • the control circuit 2 can receive and evaluate the signals via the signal evaluation by means of a signal evaluation. In this case, in particular by means of the voltage drop across the primary winding LI (or, for example, via the current flowing through the primary winding LI) current monitoring of the load
  • the interface can evaluate the discrete-time signal (ZT) based on the sequence of exceeding or falling below a certain voltage.
  • Digital control commands when transmitting digital signals
  • ZT discrete-time signals
  • the digital control commands can be transmitted, for example, according to an established standard such as DALI or DMX.
  • the button signals can, for example be generated by a button between the
  • Mains voltage and the connection for discrete-time signals is connected.
  • several mains half-waves of the mains voltage eg with 50Hz
  • ZT discrete-time signals
  • buttons can be received as discrete-time signals (ZT).
  • the interface evaluates the time discrete signal (ZT) based on the sequence of exceeding or falling below a certain voltage.
  • a motion detector or a switching relay
  • the operating device can also switch on the
  • the control circuit 2 may have a generator FG1, which clocked the transformer with a corresponding
  • the transformer is dependent on the signals applied to the input terminals, in particular depending on the amplitude of the signals on the
  • the energy that is transmitted by the control by the generator FG1 via the transformer can also be used to supply the interface.
  • Interface 4 can be supplied. So it will be the power to supply the interface to the
  • Terminals (input terminals) provided for the bus line.
  • a bus system for controlling lighting systems can be constructed, wherein a control gear transmits power to supply the interface and this operating device to all others
  • the interfaces of the further operating devices and also of the external control devices 11 can be designed in such a way that they can also transmit signals when an external supply of the bus system and thus of the interface takes place.
  • FIGS. 1 and 1 An operating device for lighting means, as shown in FIGS. 1 and 1
  • the digital control unit may be an ASIC.
  • FIG. 4 shows an extended interface, which can transmit signals and also energy for supplying the interface via the transformer in a receive mode.
  • the filter Frl corresponds to the filter 1-10V in the
  • Input terminal or analogue signals (AI) via one another input terminal does not necessarily have to be designed with two terminals, but it may be the interface either only one connection to
  • Receiving discrete-time signals ZT or have an input terminal for receiving analog signals (AI).
  • the operating device according to may be formed as described in Fig. 2 as an electronic ballast.
  • a bus system for controlling lighting systems comprising an interface according to the invention can be constructed.
  • the transformer can be loaded when receiving discrete-time signals (ZT), due to the
  • the discrete-time signal (ZT) can be evaluated on the basis of the time sequence of the overshoot or undershoot of a certain voltage at the input terminal.
  • the transformer may be connected on the output side to a second filter circuit FR2 whose output is connected to a switch T2 which selectively short-circuits the external terminal.
  • the power supply to the interface can supply the voltage on the input terminal for the analog signal (AI) and thus the control line 21 connected thereto.
  • the energy for supplying the interface can also feed the voltage on the input terminal for the time-discrete signal (ZT) and thus the control line 21 connected thereto via a coupling element (not shown).
  • FIG. 4 shows a further variant of an extended interface
  • Transformer in a receive mode signals and also energy to supply the interface.
  • the transformer can be loaded when receiving discrete-time signals (ZT), due to the
  • Fig. 5 and Fig. 6 show further variants of a
  • this can transmit signals and energy to supply the interface via the transformer in a receive mode and / or transmit mode.
  • the transformer may be connected on the output side to a second filter circuit (FR2) whose output is connected to a switch which selectively short-circuits the external terminal.
  • FR2 second filter circuit
  • the transformer can do this with different
  • Frequencies are controlled in the receive mode or transmit mode, and the signals are coupled out accordingly by filtering.
  • this can transmit signals and also energy to supply the interface via the transformer in a receive mode and / or transmit mode.
  • the filter Frl corresponds to the filter 1-10V in FIG.
  • the transformer can do this with different
  • Voltages are activated in the receive mode or transmit mode, and the signals correspondingly decoupled by evaluating the output voltage.
  • transformer can also be provided with a tap of the primary winding, wherein both terminals can be controlled with the same or different voltage and the same or different currents.
  • Fig. 7 shows a further variant of an extended
  • the time-discrete signals (ZT) and the analog signals (AI) via two separate interface circuits.
  • the time-discrete signals (ZT) are transmitted via a first interface circuit, which is referred to below as ZT interface, and the analog signals (AI) via a second interface circuit, hereinafter referred to as AI interface
  • Each of the two interface circuits is followed by at least one
  • the ZT interface is coupled to the two galvanic separations G1 and G2.
  • the ZT interface may contain a switch (T2) for the transmission channel ZT, via which the signal on the
  • the receiving channel ZT may include a power source.
  • the receiving channel ZT may alternatively or additionally include a switch, depending on the received
  • the AI interface. for receiving analog signals is connected to the galvanic isolation G3 (for example, a
  • Separations Gl, G2 and G3 can be formed, for example, by a transformer or optocoupler.
  • the voltage applied to PI in the ZT input channel is used for switching depending on the time discrete signal type to be transmitted. If a DALI bus is connected (quiescent potential 9, 5 ... 22.5V), the voltage applied to PI is due to the inversion by the galvanic Separation (for example, an optocoupler) Low ( ⁇ 0.5V). If a DSI device or button signal is used, it is high in the idle state (supply voltage). In other words, if a low appears on PI, the switch S2 must close and the switch S1 open; if high, the switch S1 must close and the switch S2 must open. Temporary switching when a DALI / DSI or push button signal is received does not disturb the function.
  • control circuit must hold its output pin (generator FG2 (transmit)) low to keep the ZT transmit channel off. Only when the user used
  • the control circuit may switch the output pin (generator FG2 (send)) to high. In this case, for the operation of the ZT transmission channel in each case a high bit as quasi
  • the generator FG2 (transmit) (for example formed by an output pin of the control circuit 2) can thus serve for the transmission of signals via the interface, on the other hand it can transmit the energy for the supply of the interface via a permanently pulsed signal (this can be used for the reception of analog signals AI via the AI interface may be required).
  • the generator FG2 (Send) thus take over the function of the generator FG1 (receive). But there can also be two generators FG1
  • FG2 (Receive) and FG2 (Send), which are linked similarly to the Examples of FIGS. 5 and 6.
  • FG2 (common) generator FG2 present, which is linked to both interface circuits (ZT interface, AI interface) and which can serve for both interface circuits via a galvanic isolation for emitting signals and / or energy for the supply of the interface.
  • At least the signal evaluation AI, signal evaluation AI and / or parts of the generator FG2 (send) can in the
  • Control circuit 2 to be integrated.
  • the AI interface is driven by the control circuit with a pulsed signal and thus supplied, wherein a defined by resistors maximum current occurs. Will now be a changing load by an analog signal control unit (1-10V control unit)
  • Fig. 8 shows a further variant of an extended
  • This variant extends that in FIG. 7 shown interface to the possibility that in addition a sensor for lighting control can be connected directly to the operating device.
  • this may be a passive brightness sensor, preferably an LDR (light-dependent resistor).
  • G3 galvanic isolation
  • the function of the directly connected sensor is made possible, if the AI interface is not used by the user.
  • the sensor terminal and the AI interface are decoupled by the transistor Tl, wherein the transistor
  • the two different digital transmission formats (as discrete-time signals) can also be characterized by their
  • the first transmission format is a so-called, Active Low '
  • Uses transmission i. it is permanently a level of, for example, 12V, as long as no data is transmitted.
  • the level for transmitting a bit is pulled to a level below 2V, for example.
  • the second transmission format can use a signal with a so-called 'Active High' transmission.
  • a level of, for example, 0 V would be permanently present as long as no data is being transmitted.
  • the level for transmitting a bit is increased to, for example, 12V.
  • Terminals for selectively receiving discrete-time signals (ZT) via a first input terminal or analog signals (AI) via a second input terminal, wherein both signals are internally merged offers the advantage that the two input terminals internally match with the filter to be received ( Frl, Fr2) can be connected, and thus an optimal suppression and protection circuit of the interface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei beide Signale über zumindest eine vorhandene Galvanische Trennung (G1, G2, G3) übertragen werden, wobei die Schnittstelle auf der den externen Anschlüssen abgewandten Seite zumindest einer Galvanischen Trennung (G3) zusätzlich zum Anschluß eines Sensors ausgelegt ist.

Description

Schnittstelle für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung für mindestens ein Betriebsgerät für Leuchtmittel,
insbesondere LED, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 12 und eine Schnittstelle zum Empfang von Steuerbefehlen über eine Steuerleitung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Technisches Gebiet
Derartige Verfahren werden zur Ansteuerung von
Betriebsgeräten für Leuchtmittel genutzt und werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um Leuchtmittel mit Hilfe einer zentralen Steuereinheit ein- und auszuschalten und in der Helligkeit einzustellen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert. Die Betriebsgeräte werden in Gruppen zusammengefasst und können von einer oder auch mehreren zentralen
Steuereinheiten gesteuert werden. Mit dem Begriff
Leuchtmittel werden sowohl Gasentladungslampen als auch Halogehlampen oder Leuchtdioden (LED) bezeichnet. Ein derartiges Leuchtmittel kann einzeln oder gemeinsam mit weiteren Leuchtmitteln in einer Leuchte angeordnet sein, die auch das Betriebsgerät enthalten kann.
Stand der Technik Bei modernen Beleuchtungssystemen werden oftmals durch die zentrale Steuereinheit digitale Steuerbefehle an die
Betriebsgeräte übersendet. Durch diese externen Steuerbefehle lassen sich
insbesondere Helligkeitswerte vorgeben, um verschiedene Beleuchtungszustände zu erreichen. Die Betriebsgeräte können mit einer Adresse versehen sein, um eine einzelne oder auch gruppenweite Ansteuerung durch die zentrale Steuereinheit zu ermöglichen.
Ein weit verbreitetes Steuerungsverfahren ist die
Ansteuerung von Beleuchtungssystemen gemäß DALI (Digital Adressable Lighting Interface) Standard. Dieser Standard definiert eine Schnittstelle und ein Übertragungsformat zur digitalen Ansteuerung von Betriebsgeräten, wobei für die einzelnen Betriebsgeräte Adressen vergeben werden können. Die Betriebsgeräte können über die externen
Steuerbefehle ein- und ausgeschaltet oder in der
Helligkeit gesteuert werden, zudem kann eine spezielle Betriebsbedingung wie ein Notbeleuchtungszustand initiiert werden und Fehlermeldungen abgefragt werden. Der DALI Standard ist 16 Bit Manchester-Code , der eine maximale Dimmgeschwindigkeit bei einer Helligkeitsänderung von 1% bis 100% in knapp 0,7 Sekunden ermöglicht.
Der Hochpegel liegt im Bereich von ungefähr 16V, der niedrige Pegel bei einer Spannung von ungefähr 0 Volt.
Die Steuerung gemäß dem DALI Standard schränkt der Anzahl von möglichen Adressen innerhalb eines Beleuchtungssystems auf einen definierten Wert ein (65 Adressen für einen Bereich) . Diese Anzahl ist insbesondere für
Beleuchtungssysteme mit Leuchtmitteln verschiedener Farbe oftmals nicht ausreichend. Deshalb wird bei heutigen Beleuchtungssystemen mit einem höheren Bedarf an Adressen eine Unterteilung des
Beleuchtungssystems auf mehrere Untersysteme vorgenommen, diese Aufteilung erfordert jedoch eine erhöhte Anzahl an Steuergeräten und erhöht somit sowohl den Aufwand bei der Installation eines solchen Beleuchtungssystems als auch die Komplexität der Steuergeräte, die in diesem Fall ein mehrstufiges Beleuchtungssystem steuern und überwachen müssen .
Durch den Einsatz neuer Leuchtmittel wie Leuchtdioden ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von Beleuchtungssystemen, insbesondere ein Mischen von Farben und eine Änderung der Farbe des Beleuchtungssystems kann ermöglicht werden. Durch die Anwendung von
verschiedenfarbigen Leuchtmitteln können anhand eines solchen Steuerungsverfahrens farbliche Veränderungen realisiert werden. Bei einer solchen farblichen
Beleuchtung kann das Licht der verschiedenfarbigen
Leuchtmittel mit Hilfe einer entsprechenden Optik
gekoppelt und gemischt werden. Die Mischung des
verschiedenfarbigen Lichtes kann insbesondere in einer Leuchte oder durch die Kombination von mehreren Leuchten erfolgen. Derartige farbliche Veränderungen können eine Anpassung der Geschwindigkeit der Helligkeitsänderung erfordern.
Es gibt auf dem Markt aber auch andere Steuersysteme wie beispielsweise die 1-10V Schnittstelle. Die 1-10V
Schnittstelle ist zwar in ihren Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt, in bestehenden Beleuchtungsanlagen wird diese aber nach wie vor verwendet und es besteht deshalb nach wie vor der Bedarf an Betriebsgeräten, welche über eine solche Schnittstelle ansteuerbar sind.
Heutige Beleuchtungssysteme erfordern die Nutzung eines weit verbreiteten Standards als Verfahren zur Ansteuerung des Beleuchtungssystems und der darin enthaltenen
Betriebsgeräte. Eine Änderung oder Anpassung eines solchen standardisierten Verfahrens bedeutet einen großen Aufwand bei der Umsetzung durch die Anwender. Es müssen sowohl die Hersteller der entsprechenden Betriebsgeräten und die Hersteller der Steuereinheiten ihre entsprechenden
Produkte an den vereinbarten Standard anpassen als auch die Abnehmer, insbesondere die Leuchtenhersteller und die Fachleute, die solche Beleuchtungssysteme installieren und in Betrieb nehmen, auf den entsprechenden Standard
eingeschult sein und die entsprechenden Anforderungen einhalten.
Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
bereitzustellen, welches die Ansteuerung von
Betriebsgeräten durch eine Steuereinheit ohne die oben genannten Nachteile bzw. unter einer deutlichen
Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 12 und für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. 'Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle mit zwei
externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten
Signalen über einen ersten Eingangsanschluss oder
Analogsignalen über einen zweiten Eingangsanschluss, wobei beide Signale über zumindest eine vorhandene Galvanische Trennung übertragen werden, und wobei die Schnittstelle auf der den externen Anschlüssen abgewandten Seite
zumindest einer Galvanischen Trennung zusätzlich zum
Anschluß eines Sensors ausgelegt ist .
Die erfindungsgemäße Lösung zur Steuerung von
Betriebsgeräten beruht auf dem Gedanken, dass eine
Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum wahlweisen Empfangen von zeitdiskreten Signalen über einen ersten Eingangsanschluss oder Analogsignalen über einen zweiten Eingangsanschluss gegeben ist, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator, der im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der
Schnittstelle überträgt, wobei der Transformator beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des zeitdiskreten Signalen ein
Schaltelement durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl zeitdiskrete
Signale über einen ersten Eingangsanschluss als auch
Analogsignale über einen zweiten Eingangsanschluss über eine Schnittstelle zu empfangen. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Schnittstelle zwischen verschiedenen zeitdiskreten Signalen unterscheiden, beispielsweise zwischen digitalen und Tastersignalen. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Schnittstelle auch in einem Sendemodus Signale
übertragen . Ein Steuerbefehl ist gemäß der Erfindung nicht nur ein Einschaltbefehl, Ausschaltbefehl oder neuer
Helligkeitswert, der an ein Betriebsgerät übertragen werden kann, sondern kann auch erweiterte Informationen enthalten. Insbesondere kann eine Farbinformation bzw. ein Farbbefehl, eine Adresse, eine Zustandsinformation oder ein Fehlersignal als Steuerbefehl übertragen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei der Benutzer in dem Bussystem die Übertragung wählen. Er kann die
Übertragung gemäß einem etablierten Standard wie DALI wählen oder aber eine zweite Übertragung wie eine
Steuerung mittels Taster vorgeben.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungssystem mit einem Steuergerät sowie mindestens einem Betriebsgerät zum Betreiben von Leuchtmitteln, wobei zumindest ein
Betriebsgerät eine erfindungsgemäße Schnittstelle
aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Empfangen von Steuerbefehlen durch ein Betriebsgerät von Leuchtmitteln. Das Betriebsgerät weist eine
Treiberschaltung zum Betreiben des Leuchtmittels auf. Zum Empfang und zur Auswertung der Steuerbefehle weist das Betriebsgerät eine Schnittstelle auf. Gemäß den
empfangenen Steuerbefehlen kann das Betriebsgerät über die Treiberschaltung den Betrieb und die Helligkeit des
Leuchtmittels steuern. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Betriebsgerät über seine Schnittstelle die Übertragung überwachen und anhand der empfangenen Steuerbefehle die Übertragung analysieren. Entsprechend der erkannten
Übertragung kann das Betriebsgerät seine Schnittstelle auf diese Übertragung anpassen.
Die Erkennung der Übertragung kann Vorteilhafterweise anhand der Auswertung der Übertragungsrate der empfangenen Steuerbefehle erfolgen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auch ein Steuergerät für ein Beleuchtungssystem digitale Steuerbefehle nach mindestens zwei verschiedenen
Übertragungsformaten empfangen, wobei das Steuergerät anhand der empfangenen digitalen Steuerbefehle
selbstständig erkennen kann, nach welchem
Übertragungsformat die Steuerbefehle gesendet werden. Die Erfindung betrifft auch eine Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum wahlweisen Empfangen von
zeitdiskreten Signalen über einen ersten Eingangsanschluss oder Analogsignalen über einen zweiten Eingangsanschluss, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator, der im Empfangsmodus
Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt, wobei der Transformator beim Empfangen von zeitdiskreten
Signalen belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des zeitdiskreten Signalen ein Schaltelement durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. Die Erfindung betrifft auch ein Betriebsgerät für
Leuchtmittel, welches sowohl zeitdiskrete Signale als auch Analogsignale empfangen kann. Bei den zeitdiskreten
Signale kann es sich beispielsweise um Tastersignale und /oder digitale Signale handeln.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Betriebsgerätes für eine LED als
Leuchtmittel
Fig. 2 schematisch die Ausgestaltung einer
Beleuchtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät und einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät für eine
Gasentladungslampe als Leuchtmittel
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schnittstelle
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schnittstelle
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schnittstelle
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schnittstelle Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstelle
Fig. 8 zeigt eine sechste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schnittstelle
Fig. 9 zeigt verschiedene Ansteuerarten der internen Schnittstellenschaltungen Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes für eine LED erläutert. Die vorliegende Erfindung kann allerdings bei sämtlichen Arten von Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt werden.
Dabei ist die Anwendung von ganz verschiedenen
Leuchtmitteln möglich, es können insbesondere
Gasentladungslampen, Halogenlampen oder auch anorganische oder organische Leuchtdioden eingesetzt werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebsgerät 1 weist als zentrale Komponente eine Steuerschaltung 2 auf, welche alle Funktionen der Komponenten des Betriebsgerätes 1 steuert und überwacht. Insbesondere wird der Betrieb des Konverters 3 gesteuert und überwacht, insbesondere auch geregelt . Der Konverter 3 ist über Anschlüsse an das Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen und nimmt die zum Betrieb des Leuchtmittels erforderliche Energie auf.
Weiterhin steuert er auch den Betrieb des Leuchtmittels, insbesondere die Helligkeit des Leuchtmittels. Als
Leuchtmittel ist eine Lampe LED an den Konverter 3 des Betriebsgeräts 1 angeschlossen. Der Konverter 3 übernimmt sowohl die Aufgabe der korrekten Stromaufnahme aus dem Stromversorgungsnetz 20, welche durch die Bestimmungen des Energieversorgers vorgegeben sein kann. Diese Aufgabe kann vor allem eine möglichst sinusförmige Stromaufnahme mit möglichst wenigen hochfrequenten Störungen betreffen.
Der Konverter 3 kann daher ein sogenanntes Filter zum Vermeiden von hochfrequenten Störungen, die entweder aus dem Stromversorgungsnetz 20 kommen können oder aber durch den Konverter 3 erzeugt wurden, sowie eine Schaltung zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur enthalten. Außerdem stellt der Konverter 3 den ordnungsgemäßen Betrieb der Lampe LED sicher. Insbesondere kann er den Strom und / oder die Spannung durch die Lampe LED einstellen oder auch regeln. In einer besonderen Ausführungsform kann der Konverter 3 auch als mehrstufiger Konverter ausgeführt werden, um die verschiedenen Aufgaben der auf die einzelnen Stufen des Konverters 3 aufzuteilen. Vorteilhafterweise wird durch eine Stufe die korrekte Stromaufnahme aus dem
Stromversorgungsnetz 20 sichergestellt, eine nachfolgende Stufe steuert den Betrieb der Lampe LED. Das
Stromversorgungsnetz 20 kann eine niederfrequente
Wechselspannung mit einer Spannung von 230V oder eine Gleichspannung von 24V sein. Abhängig von der Art des Stromversorgungsnetzes 20 kann der Konverter 3 als DC-DC- Wandler oder als AC-DC-Wandler ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Konverter 3 einen Energiespeicher (Cbus) enthalten, dieser kann durch einen Speicherkondensator oder auch eine
wiederaufladbare Batterie gebildet werden.
Das Betriebsgerät 1 und das Steuergerät 10 sind
Bestandteil eines Beleuchtungssystems A. Die Steuerschaltung 2 ist weiterhin mit der Schnittstelle 4 verbunden. Die Schnittstelle 4 ist mit der
Steuerleitung 21 verbunden.
Über die Steuerleitung 21 werden die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle übertragen. Diese
Steuerbefehle werden von der Schnittstelle 4 empfangen und an die Steuerschaltung 2 weitergeleitet. Die
Steuerschaltung 2 kann die Steuerbefehle auswerten und abspeichern .
Gemäß der übermittelten Steuerbefehle kann die
Steuerschaltung 2 den Betrieb der Lampe LED durch den Konverter 3 steuern.
Die Steuerschaltung 2 kann auch den Betrieb der Lampe LED und des Konverters 3 überwachen und im Falle eines Fehlers oder besonderen Ereignisses dieses Erkennen und über die Schnittstelle 4 und die Steuerleitung 21 einen
entsprechenden Steuerbefehl an das Steuergerät 10 senden. Zusätzlich können weitere Steuergeräte 11 an die
Steuerleitung 21 angeschlossen sein.
Die verschiedenen Steuergeräte 10 und 11 können
verschiedene Sensoren wie beispielsweise Bewegungs- oder Helligkeitssensoren aber auch durch einen Benutzer
steuerbare Aktoren wie beispielsweise Schalter, Taster oder auch berührungsempfindliche Bildschirme mit einem Benutzerinterface zur Beleuchtungssteuerung sein.
Die Steuerschaltung 2 kann einen Speicher 8 enthalten oder einen externen Speicher 8 ansteuern, der in dem
Betriebsgerät 1 vorhanden ist. Die Steuerleitung 21 ist vorteilhafterweise als
zweidrahtige Datenleitung ausgebildet, auf der
zeitdiskrete Signale, vorzugsweise digitale Signale oder Tastersignale übertragen werden können.
Die Steuerleitung 21 kann aber auch für eine Übertragung von anderen Signalen, die auf die Netzspannung aufsetzen oder für analoge Steuersignale (die Information ist in der Amplitude der übertragenen Spannung enthalten) , wie beispielsweise für eine 1-10V Schnittstelle, geeignet sein. Ein Digitalsignal kann beispielsweise mit einer niedrigen Gleichspannung übertragen werden. Über die
Steuerleitung 21 wird beispielweise eine Datenübertragung gemäß DALI Standard übertragen.
Die Schnittstelle 4 und das Steuergerät 10 sind in der Lage, Steuerbefehle gemäß dem DALI Standard zu empfangen. Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, alternativ zu der Datenübertragung gemäß der standardisierten
Übertragung eine Übertragung mit anderen Parametern zu wählen. Durch die Fähigkeit zur Datenübertragung gemäß DALI Standard sowohl des Betriebsgerätes 1 als auch des Steuergerätes 10 kann eine sehr hohe Kompatibilität für die Komponenten des Beleuchtungssystems erzielt werden. Dadurch steht dem Benutzer eine große Anzahl an
verschiedenen Steuer- und Betriebsgeräten von
verschiedenen Anbietern und für verschiedene
Anwendungszwecke zur Verfügung, die je nach Bedarf durch den Benutzer für ein entsprechendes . Beleuchtungssystem ausgewählt werden können. Entsprechend der Erfindung kann über die Steuerleitung 21 eine weitere, von dem DALI Standard abweichende
Übertragungsart übertragen werden. Beispielweise können digitale Steuerbefehle gemäß einem anderen digitalen Protokoll wie beispielsweise DSI
übertragen werden, es können aber auch andere zeitdiskrete Signale wie beispielsweise Tastersignale übertragen werden.
In einer einfachen Ausführungsform kann ein Taster über die Steuerleitung 21 an die Schnittstelle 4 angeschlossen werden. Durch Betätigung des Tasters können zeitdiskrete Signale erzeugt werden, welche von der Schnittstelle 4 empfangen und ausgewertet werden können. Die Steuerleitung 21 kann dabei beispielsweise durch die Schnittstelle 4 oder über eine externe Spannung wie beispielsweise wie eine Netzspannung gespeist werden. Im Falle dieses Ausführungsbeispiels liest die
Steuerschaltung 2 die Steuerbefehle, die von dem
Steuergerät 10 über die Steuerleitung 21 übertragen werden, aus der Schnittstelle 4 aus. Dabei kann die
Steuerschaltung 2 die empfangenen Steuerbefehle in dem Speicher 8 Zwischenspeichern und anhand ihrer
Übertragungsrate analysieren. Die Übertragungsrate wird durch die Bitlänge der einzelnen Bestandteile der
Steuerbefehle definiert., Ein Beispiel für eine solche Übertragung wird später anhand der Fig. 3 erläutert.
Die Steuerschaltung 2 analysiert die Steuerbefehle und kann daraufhin die Übertragungsrate für später zu
empfangende oder zu sendende Steuerbefehle anpassen.
Wenn die Steuerschaltung 2 in dem Betriebsgerät 1 anhand der geänderten Übertragung feststellt, dass das Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen
Steuerbefehle geändert wurde, oder wenn das
Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen
Steuerbefehle mittels eines speziellen Steuerbefehls geändert wurde, kann die Steuerschaltung 2 in dem Speicher 8 eine Information über das zuletzt gewählte
Übertragungsformat zur Übertragung der digitalen
Steuerbefehle ablegen. Dieses Abspeichern der Information kann auch in regelmäßigen Zeitabständen oder nach bei jedem ersten Empfang eines Steuerbefehls nach Einschalten des Betriebsgerätes durch Zuschalten der Netzversorgung erfolgen.
Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel kann dahingehend erweitert werden, dass drei Betriebsgeräte la, lb und lc mit jeweils einer andersfarbigen LED (beispielsweise rot, grün und blau) über ein Steuergerät 10 angesteuert werden. Die drei Betriebsgeräte la, lb und lc mit jeweils einer andersfarbigen LED (beispielsweise rot, grün und blau) sind in einer Leuchte kombiniert, um eine Farbbeleuchtung zu erreichen. Alternativ können aber auch in einem
Betriebsgerät 1 mehrere Konverter 3a, 3b und 3c vorhanden sein, die jeweils mindestens eine LED einer Farbe
(beispielsweise rot, grün und blau) ansteuern. Die
Ansteuerung der drei Konverter 3a, 3b und 3c erfolgt durch die gemeinsame Steuerschaltung 2.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem zumindest ein
Steuergerät 10 ein Betriebsgerät 1' für eine
Gasentladungslampe LA als Leuchtmittel über eine
Steuerleitung 21 ansteuert. An dieser Steuerleitung 21 ist ein weiteres Steuergerät 11 angeschlossen. Das Betriebsgerät 1' weist einen Gleichrichter 14 auf, der an das Stromversorgungsnetz 20 angeschlossen ist.
Die vom Gleichrichter 14 aufgenommene Energie wird an eine Zwischenkreisschaltung 15 übertragen, welche eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC) und einen
Energiespeicher enthalten kann. Auf die Zwischenkreisschaltung 15 folgt ein Wechselrichter 16, der über einen Lastkreis 17 die Gasentladungslampe LA ansteuert. Der Wechselrichter 16 kann durch eine Halbbrücke gebildet werden, welche den Lastkreis 17 mit einer getakteten
Gleichspannung speist.
Der Lastkreis 17 kann durch einen Serienresonanzkreis aus einer Induktivität und einer Kapazität gebildet werden.
Die Steuerschaltung 2 ist über die Schnittstelle 4 an die Steuerleitung 21 angeschlossen und kann somit die von dem Steuergerät 10 gesendeten Steuerbefehle empfangen. Das Steuergerät 11 kann die Datenübertragung über die Steuerleitung 21 überwachen und analysieren. Sofern es eine Änderung der Übertragungsrate durch das Steuergerät 10 feststellt, kann es auch seine Übertragungsrate für die auszusendenden und zu empfangenden Steuerbefehle anpassen. In der gleichen Weise kann das Betriebsgerät 1' seine Übertragungsrate für die auszusendenden und zu
empfangenden Steuerbefehle anpassen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittstelle mit zwei externen
Anschlüssen zum wahlweisen Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen ersten Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen zweiten (weiteren)
Eingangsanschluss, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, aufweisend einen Transformator (LI, L2), der im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt, wobei der Transformator beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) belastet wird, indem aufgrund des Anliegen des zeitdiskreten Signalen (ZT) ein Schaltelement durchsteuert und somit die
Belastung des Transformators auslöst. Weiterhin weist die Schnittstelle einen weiteren Anschluß auf, der im
Folgenden als , Gemeinsame Klemme' bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um den Masseanschluß, der mit der
Steuerleitung 21 verbunden werden kann. Dieser Anschluß , Gemeinsame Klemme' dient für beide Anschlußmöglichkeiten als Masseanschluß.
Das Steuergerät 11 kann zur Datenübertragung bzw. zur Übertragung der Steuersignale über die Steuerleitung 21 entweder mit dem ersten Eingangsanschluss zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen oder über einen weiteren (zweiten) Eingangsanschluss zum Empfangen von Analogsignalen (AI) verbunden werden.
Intern sind ist die Schnittstelle derart aufgebaut, dass beide Signale zusammengeführt werden (wobei typischerweise jeweils nur ein Signal anliegt und nicht beide
gleichzeitig) .
Es ist anzumerken, dass die beiden Signalpfade zwar zusammengeführt sind, die Signale aber vorzugsweise alternativ empfangen werden. Dadurch steht dem Anwender eine Wahlmöglichkeit für die Art der zu verwendenden
Übertragungsart zur Verfügung. Der Anwender kann daher zwischen verschiedenen Übertragungsarten wählen,
beispielsweise kann er eine Übertragung zeitdiskreter Signale (ZT) oder auch von Analogsignalen wählen. Für die Übertragung zeitdiskreter Signale (ZT) kann er auch zwischen verschiedenen Signalarten wählen. So kann er verschiedene digitale Signale (nach verschiedenen
Übertragungsprotokollen) oder auch Tastersignale
übertragen. Es ist also auch eine Auswahl des
Übertragungsformätes möglich.
Die Schnittstelle kann die Belastung des Transformators im Empfangsmodus zur Signalauswertung überwachen (mittels
Signalbewertung) . Die Steuerschaltung 2 kann mittels einer Signalbewertung die Signale über die Signalauswertung empfangen und auswerten. Dabei wird insbesondere anhand der über der Primärwicklung LI abfallenden Spannung (oder beispielsweise über den durch die Primärwicklung LI fließenden Strom) eine Überwachung der Belastung des
Transformators und somit eine Signalauswertung erfolgen. Vorzugsweise können alle empfangenen Signale über einen einzigen Eingang der SteuerSchaltung 2 empfangen und ausgewertet werden.
Die Schnittstelle kann das zeitdiskrete Signal (ZT) anhand der Abfolge des Über- bzw. Unterschreitens einer gewissen Spannung auswerten.
Es können digitale Steuerbefehle (bei einer Übertragung digitaler Signale) als zeitdiskrete Signale (ZT)
übertragen werden. Die digitalen Steuerbefehle können beispielsweise gemäß einem etablierten Standard wie DALI oder DMX übertragen werden.
Es können Tastersignale als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden. Die Tastersignale können beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass ein Taster zwischen die
Netzspannung und den Anschluß für zeitdiskrete Signale (ZT) angeschlossen wird. Wenn der Taster betätigt wird, werden mehrere Netzhalbwellen der Netzspannung (bspw. mit 50Hz) durchgelassen und liegen so am Anschluß für
zeitdiskrete Signale (ZT) an. Die interne Schaltung der Schnittstelle ist derart ausgebildet, dass die vom Taster durchgelassene Netzspannung nur oberhalb einer bestimmten Amplitude durch die Schnittstelle als High-Signal erkannt wird. Somit ergeben sich mehrere aufeinanderfolgende
Pakete von High-Signalen, wobei die Länge der
aufeinanderfolgenden Signalpakete gemessen wird. Diese Länge kann als Information für die gewünschte Helligkeit ausgewertet werden. Somit können die Tastersignale als zeitdiskrete Signale (ZT) empfangen werden. Dabei wertet die Schnittstelle das zeitdiskrete Signal (ZT) anhand der Abfolge des Über- bzw. Unterschreitens einer gewissen Spannung aus . Es kann anstelle eines Tasters aber auch beispielsweise ein Bewegungsmelder (oder auch ein Schaltrelais)
angeschlossen werden, der bei Erkennung einer Bewegung oder Anwesenheit für eine bestimmte Zeit die Netzspannung durchläset .
Ähnlich wie bei einer Auswertung eines Tastersignals kann das Betriebsgerät auch das Einschalten des
Bewegungsmelders erkennen und auswerten.
Die Steuerschaltung 2 kann einen Generator FG1 aufweisen, der den Transformator mit einer entsprechend getakteten
Spannung im Empfangsmodus ansteuert. Durch die Taktung des Transformators wird Energie über den Transformator
übertragen, und abhängig von dem auf den Eingangsanschlüssen anliegenden Signalen wird auf der Sekundärseite eine Last oder ein Kurzschluß gebildet.
Dabei wird der Transformator abhängig von dem auf den Eingangsanschlüssen anliegenden Signalen, insbesondere abhängig von der Amplitude der Signale, über die
zwischengeschalteten Filterschaltungen (FR 1-10V oder FR2) auf der Sekundärseite unterschiedlich belastet. Diese Belastung ist aufgrund der transformatorischen Kopplung auch auf der Primärseite des Transformators erfassbar.
Die Energie, die durch die Ansteuerung durch den Generator FG1 über den Transformator übertragen wird, kann auch zur Versorgung der Schnittstelle genutzt werden. Unter
Versorgung der Schnittstelle ist dabei zu verstehen, dass auch externe Steuergeräte 11, die an die Steuerleitung 21 und somit die Schnittstelle 4 angeschlossen sind, mit Energie über die Steuerleitung 21 und somit die
Schnittstelle 4 versorgt werden können. Es wird also die Energie zur Versorgung der Schnittstelle an den
Anschlußklemmen (Eingangsanschlüssen) für die Busleitung bereitgestellt .
Somit kann unter Nutzung der Erfindung auch ein Bussystem zur Steuerung von Lichtanlagen aufgebaut werden, wobe ein Betriebsgerät Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt und dieses Betriebsgerät an alle anderen
angeschlossenen Betriebsgeräte signalisiert, dass diese die Übertragung der Energie zur Versorgung der
Schnittstelle abschalten sollen. Unter Abschaltung der
Versorgung der Energie ist dabei zu verstehen, dass keine Energie mehr an die Busleitung 21 übertragen wird (über die Eingangsanschlüsse) , es kann aber weiterhin der Transformator der Schnittstelle getaktet werden, um
Signale empfangen und auswerten zu können.
Dies kann aber beispielsweise mit einer geringeren
Taktrate erfolgen, um den Energiebedarf zu minimieren. Auf diese Weise kann die Versorgung der Busleitung mit Energie auf einzelne (insbesondere ein einziges) Betriebsgerät Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen, wobei die weiteren am Bussystem angeschlossenen Betriebsgeräte keine Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen müssen und somit bei einer höheren Effizienz arbeiten können.
Die Schnittstellen der weiteren Betriebsgeräte und auch der externen Steuergeräte 11 können derart ausgelegt sein, dass sie auch Signale senden können, wenn eine externe Versorgung des Bussystems und somit der Schnittstelle erfolgt.
Ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, wie in den Fig. 1 und
2 beschrieben, kann eine digitale Steuereinheit und eine erfindungsgemäße Schnittstelle aufweisen.
Die digitale Steuereinheit kann ein ASIC sein.
Fig. 4 zeigt eine erweiterte Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen.
Der Filter Frl entspricht dabei dem Filter 1-10V in der
Fig.3. Es soll hierbei angemerkt werden, dass die Ausführung der Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum wahlweisen Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen
Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss nicht zwingend mit beiden Anschlüssen ausgeführt sein muß, sondern es kann die Schnittstelle auch entweder nur einen Anschluß zum
Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) oder einen Eingangsanschluss zum Empfangen von Analogsignalen (AI) aufweisen.
Das Betriebsgerät nach kann wie in Fig. 2 beschrieben als elektronisches Vorschaltgerät ausgebildet sein. Das
Betriebsgerät nach kann wie in Fig. 1 beschrieben einen
Konverter enthalten, um LEDs anzusteuern. Somit kann auch ein Bussystem zur Steuerung von Lichtanlagen aufweisend eine erfindungsgemäße Schnittstelle aufgebaut werden. Es wird ein Verfahren zum Betrieben einer Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von
zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren
Eingangsanschluss ermöglicht, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, wobei ein Transformator (LI, L2) im Empfangsmodus Energie zur Versorgung der Schnittstelle überträgt .
Der Transformator kann beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) belastet werden, indem aufgrund des
Anliegens des zeitdiskreten Signalen (ZT) ein
Schaltelement (ZI) durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst. Das zeitdiskrete Signal (ZT) kann anhand der zeitlichen Abfolge des Über- bzw. Unterschreitens einer gewissen Spannung an dem Einganganschluss ausgewertet werden. Der Transformator kann ausgangsseitig mit einer zweiten Filterschaltung FR2 verbunden sein, dessen Ausgang mit einem Schalter T2 verbunden ist, der selektiv den externen Anschluss kurzschließt.
Die Energie zur Versorgung der Schnittstelle kann die Spannung auf dem Eingangsanschluss für das Analogsignal (AI) und somit die daran angeschlossene Steuerleitung 21 speisen.
Die Energie zur Versorgung der Schnittstelle kann über ein (nicht dargestelltes) Einkoppelglied auch die Spannung auf dem Eingangsanschluss für das zeitdiskrete Signal (ZT) und somit die daran angeschlossene Steuerleitung 21 speisen.
Fig. 4 zeigt wie bereits erwähnt eine weitere Variante einer erweiterten Schnittstelle, diese kann über den
Transformator in einem Empfangsmodus Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen.
Der Transformator kann beim Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) belastet werden, indem aufgrund des
Anliegens des zeitdiskreten Signalen (ZT) ein
Schaltelement (Ql) durchsteuert und somit die Belastung des Transformators auslöst.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen weitere Varianten einer
erweiterten Schnittstelle 4, die über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder Sendemodus Signale und auch • Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen kann. Fig. 5 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten
Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder Sendemodus Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen.
Der Transformator kann ausgangsseitig mit einer zweiten Filterschaltung (FR2) verbunden sein, deren Ausgang mit einem Schalter verbunden ist, der selektiv den externen Anschluss kurzschließt.
Der Transformator kann dazu mit unterschiedlichen
Frequenzen im Empfangsmodus bzw. Sendemodus angesteuert werden, und die Signale mittels Filtern entsprechend ausgekoppelt werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten
Schnittstelle, diese kann über den Transformator in einem Empfangsmodus und/oder auch Sendemodus Signale und auch Energie zur Versorgung der Schnittstelle übertragen. Der Filter Frl entspricht dabei dem Filter 1-10V in der Fig .5.
Der Transformator kann dazu mit unterschiedlichen
Spannungen (Strömen) im Empfangsmodus bzw. Sendemodus angesteuert werden, und die Signale mittels Bewertung der AusgangsSpannung entsprechend ausgekoppelt. Der
Transformator kann natürlich auch mit einer Anzapfung der Primärwicklung versehen sein, wobei beide Anschlüsse mit gleicher oder unterschiedlicher Spannung und gleichen oder unterschiedlichen Strömen angesteuert werden können.
Fig. 7 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten
Schnittstelle. Bei dieser Schnittstelle werden die zeitdiskreten Signale (ZT) und die Analogsignale (AI) über zwei voneinander getrennte Schnittstellenschaltungen übertragen. Die zeitdiskreten Signale (ZT) werden über eine erste Schnittstellenschaltung, die im folgenden als ZT Schnittstelle bezeichnet wird, übertragen, und die Analogsignale (AI) über eine zweite Schnittstellenschaltung, die im folgenden als AI Schnittstelle
bezeichnet wird, übertragen. An beide Schnittstellenschaltungen schließt sich jeweils zumindest eine
Galvanische Trennung zu potentialgetrennten Übertragung der Signale an.
Da über die ZT Schnittstelle die zeitdiskreten Signale sowohl gesendet als auch empfangen werden können, ist die ZT Schnittstelle an die beiden Galvanischen Trennungen Gl und G2 gekoppelt.
Die ZT Schnittstelle kann für den Sendekanal ZT einen Schalter (T2) enthalten, über den das Signal auf der
Steuerleitung beeinflusst werden kann. Der Empfangskanal ZT kann eine Stromquelle enthalten. Der Empfangskanal ZT kann alternativ oder zusätzlich einen Schalter enthalten, der je nach empfangenen
Die AI Schnittstelle. zum Empfang von analogen Signalen ist an die Galvanische Trennung G3 (beispielsweise ein
Transformator LI, L2) gekoppelt. Die Galvanischen
Trennungen Gl, G2 und G3 können beispielsweise durch einen Transformator oder Optokoppler gebildet werden.
Die im ZT Eingangskanal an PI anliegende Spannung wird für die Umschaltung je nach der zu übertragenden zeitdiskreten Signalart verwendet. Wenn ein DALI Bus angeschlossen ist (Ruhepotenzial 9 , 5...22.5V) , ist die an PI anliegende Spannung in Folge der Invertierung durch die galvanische Trennung (beispielsweise ein Optokoppler) Low (<0,5V). Im Falle, dass ein DSI Gerät oder Tastersignal verwendet wird, ist sie im Ruhezustand High ( -VersorgungsSpannung) . Das heißt, erscheint ein Low an PI muss sich der Schalter S2 schließen und der Schalter Sl öffnen, bei High muss sich der Schalter Sl schließen und der Schalter S2 öffnen. Das kurzzeitige Umschalten, wenn ein DALI- / DSI- oder Taster-Signal empfangen wird stört dabei die Funktion nicht .
Damit die ZT Schnittstelle geschützt bleibt, muss die Steuerschaltung ihren Ausgangspin (Generator FG2 (Senden) ) auf Low halten, damit der ZT Sendekanal abgeschaltet bleibt. Erst wenn die vom Benutzer verwendete
Schnittstelle von der Steuerschaltung erkannt wurde oder beispielsweise durch einen Steuerbefehl definiert wurde, darf die Steuerschaltung den Ausgangspin (Generator FG2 (Senden) ) auf High schalten. Dabei wird für den Betrieb des ZT Sendekanals jeweils ein High bit als quasi
statisches Signal mit Unterbrechungen oder als gepulstes Signal mit Unterbrechungen verwendet.
Für die AI Schnittstelle wird ein dauerhaft gepulstes Signal verwendet. Die verschiedenen Signalformen sind in Fig. 9 dargestellt.
Der Generator FG2 (Senden) (beispielsweise gebildet durch ein Ausgangspin der Steuerschaltung 2) kann somit zum einen zur Aussendung von Signalen über die Schnittstelle dienen, zum anderen kann er über ein dauerhaft gepulstes Signal die Energie für die Versorgung der Schnittstelle übertragen (dies kann für den Empfang von Analogsignalen AI über die AI Schnittstelle erforderlich sein) . Für den Empfang von Analogsignalen AI kann der Generator FG2 (Senden) somit die Funktion des Generators FG1 (Empfangen) übernehmen. Es können aber auch zwei Generatoren FG1
(Empfangen) und FG2 (Senden) vorhanden sein, die ähnlich wie bei den Beispielen zu den Fig. 5 und 6 verknüpft werden. Es ist somit ein (gemeinsamer) Generator FG2 vorhanden, der mit beiden Schnittstellenschaltungen (ZT Schnittstelle, AI Schnittstelle) verknüpft ist und der für beide Schnittstellenschaltungen über eine Galvanische Trennung zum Aussenden von Signalen und / oder Energie für die Versorgung der Schnittstelle dienen kann.
Zumindest die Signalbewertung AI, Signalbewertung AI und / oder Teile des Generators FG2 (Senden) können in die
Steuerschaltung 2 integriert sein.
Die AI Schnittstelle wird von der Steuerschaltung mit einem gepulsten Signal angesteuert und somit versorgt, wobei ein durch Widerstände definierter maximaler Strom auftritt. Wird nun eine sich ändernde Belastung durch ein Analogsignal-Steuergerät (1-10V Steuergerät)
hervorgerufen, ändert sich auch die primärseitige Impedanz des Transformators in der Galvanischen Trennung G3
entsprechend der Belastung. Die daraus resultierende
Spannungsänderung in Folge des sich ändernden Stroms im Primärkreis wird über die Diode Dl ausgekoppelt.
Nach Filterung des Signals mittels eines Filters 3
(beispielsweise einem Tiefpass) kann es mittels
Spannungsmessung durch die Signalbewertung AI erfasst und zur Stellung oder Regelung des Lichtes
(Helligkeitssteuerung) genutzt werden.
Fig. 8 zeigt eine weitere Variante einer erweiterten
Schnittstelle. Diese Variante erweitert die in Fig. 7 gezeigte Schnittstelle um die Möglichkeit, dass zusätzlich ein Sensor zur Lichtsteuerung direkt an das Betriebsgerät angeschlossen werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen passiven Helligkeitssensor, vorzugsweise um einen LDR (lichtabhängiger Widerstand) , handeln.
Es wird dabei eine Schnittstelle mit zwei externen
Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen ersten Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen zweiten Eingangsanschluss gebildet. Beide Signale werden über zumindest eine vorhandene Galvanische Trennung (Gl, G2 , G3) übertragen. Die Schnittstelle ist auf der den externen Anschlüssen abgewandten Seite
zumindest einer Galvanischen Trennung (G3) zusätzlich zum Anschluß eines Sensors ausgelegt.
Hinzu kommt also bei dieser Variante, dass die Funktion des direkt anzuschließenden Sensors ermöglicht wird, wenn nicht die AI Schnittstelle vom Benutzer verwendet wird. Der Sensor Anschluß und die AI Schnittstelle werden durch den Transistor Tl entkoppelt, wobei der Transistor
gleichzeitig auch als Verstärker für das AI Signal genutzt werden kann. Wenn also die AI Schnittstelle nicht benutzt wird, ist die Basis von Tl gegen 0V und der Transistor damit gesperrt. Das bedeutet, dass am Eingang Signalbewertung AI
Versorgungsspannung anliegt. Der Ausgang ZT und AI
(Generator FG2 (Senden) ) muss dabei aber auf Low gehalten werden. Wird nun ein Sensor angeschlossen, ändert sich die Spannung am Eingang Signalbewertung AI entsprechend der Widerstandsänderung des Sensors, welche durch eine Änderung in der Helligkeit des Umgebungslichts
hervorgerufen wird.
Eine Ausnahme ist aber nötig, um eine ZT Antwort über den ZT Sendekanal zu senden. Dies erfordert, dass der Sensor für die Zeit, während die ZT Antwort gesendet wird, nicht ausgewertet wird. Das bringt aber keinerlei Einschränkung der Sensor Funktionalität mit sich.
Die zwei verschiedenen digitalen Übertragungsformate (als zeitdiskrete Signale) können sich auch durch ihre
Übertragung dahingehend unterscheiden, dass das erste Übertragungsformat eine sogenannte , Active Low'
Übertragung nutzt, d.h. es liegt dauerhaft ein Pegel von beispielweise 12V an, solange keine Daten übertragen werden. Im Fall einer Datenübertragung wird der Pegel zum Übertragen eines Bit auf einen Pegel unter beispielsweise 2V gezogen wird. Das zweite Übertragungsformat kann dagegen ein Signal mit einer sogenannten , Active High' Übertragung nutzen. In diesem Fall würde dauerhaft ein Pegel von beispielsweise 0V anliegen, solange keine Daten übertragen werden. Im Fall einer Datenübertragung wird der Pegel zum Übertragen eines Bit auf beispielsweise 12V erhöht .
Auf diese Weise ist die Wahl zwischen einer
Datenübertragung, bei der durch die , Active Low'
Übertragung eine dauerhafte Spannung auf der Steuerleitung 21 anliegt und somit eine Versorgung von Steuergeräten 10 über die Steuerleitung 21 möglich ist, und einer
Datenübertragung mit einer , Active High' Übertragung möglich. Die , Active High' Übertragung bietet den Vorteil, dass keine dauerhafte Speisung der Steuerleitung 21
erforderlich ist und somit die Steuergeräte 10 bei
fehlender Busaktivität komplett abgeschaltet werden können .
Die Aufteilung der Schnittstelle auf zwei externe
Anschlüssen zum wahlweisen Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen ersten Eingangsanschluss oder von Analogsignalen (AI) über einen zweiten Eingangsanschluss, wobei beide Signale intern zusammengeführt werden, bietet den Vorteil, dass die beiden Eingangsanschlüsse intern mit auf die zu empfangene Signalart abgestimmte Filter (Frl, Fr2) beschaltet werden können, und somit eine optimale Entstörung und Schutzbeschaltung der Schnittstelle
ermöglicht wird, wobei trotzdem nur eine interne
Potentialtrennung (also ein Transformator) zum sicheren Übertragen der empfangenen Signale erforderlich ist.

Claims

Ansprüche :
1. Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum
Empfangen von zeitdiskreten Signalen (ZT) über einen Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen weiteren Eingangsanschluss, wobei beide Signale über zumindest eine vorhandene Galvanische Trennung (Gl, G2 , G3) übertragen werden,
gekennzeichnet dadurch, daß die Schnittstelle auf der den externen Anschlüssen abgewandten Seite zumindest einer
Galvanischen Trennung (G3) zusätzlich zum Anschluß eines Sensors ausgelegt ist.
2. Schnittstelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschluß des Sensors an die für die Übertragung der Analogsignale (AI) genutzte Galvanische Trennung (G3) erfolgt .
3. Schnittstelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass wahlweise entweder Analogsignale (AI) über die
Schnittstelle empfangen werden können oder ein Sensor angeschlossen und ausgewertet werden kann.
4. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor ein passiver Helligkeitssensor, vorzugsweise ein LDR (lichtabhängiger Widerstand), ist.
5. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß digitale Steuerbefehle als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden können.
6. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Tastersignale als zeitdiskrete Signale (ZT) übertragen werden können.
7. Betriebsgerät für Leuchtmittel,
aufweisend eine digitale Steuereinheit und eine
Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Betriebsgerät nach Anspruch 7,
bei dem die digitale Steuereinheit ein ASIC ist.
9. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 7 oder 8, das als elektronisches Vorschaltgerät ausgebildet ist.
10. Betriebsgerät (1) einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Betriebsgerät (1) einen Konverter enthält, um LEDs anzusteuern.
11. Bussystem zur Steuerung von Lichtanlagen aufweisend eine Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
12. Verfahren zum Betrieben einer Schnittstelle mit zwei externen Anschlüssen zum Empfangen von zeitdiskreten
Signalen (ZT) über einen ersten Eingangsanschluss oder Analogsignalen (AI) über einen zweiten Eingangsanschluss, wobei die beiden Signale über getrennte
Schnittstellenschaltungen empfangen oder gesendet werden können,
wobei je nach Ansteuersignal durch einen Generator (FG2, Senden) jeweils nur über eine Schnittstellenschaltung Signale empfangen oder gesendet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei für die Übertragung mittels Anschlüssen für zeitdiskrete Signale (ZT) ein quasi statisches Signal mit Unterbrechungen oder gepulstes Signal mit Unterbrechungen verwendet wird und für die Übertragung von Analogsignalen ein dauerhaft gepulstes Signal verwendet wird.
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