DE102004053709A1

DE102004053709A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher

Info

Publication number: DE102004053709A1
Application number: DE102004053709A
Authority: DE
Inventors: Katrin Schneck; Jurai Matus
Original assignee: Schneck Katrin Dr
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher (4, 4', 4'') mit einem Rundsteuerempfänger (2, 2', 2''), der ein Eingangsteil, ein Auswerteteil und ein Ausgangsteil aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher, wobei mit einem Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') Steuersignale empfangen werden. Um eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine Fernsteuerung eines elektrischen Verbrauchers mit Hilfe eines Rundsteuerempfängers ermöglicht, während sie gleichzeitig die Abfrage von Zustandsinformationen über den Zustand des Energieverbrauchers ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Vorrichtung zusätzlich ein Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') mit einem Sendeteil aufweist. Hinsichtlich des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß mit Hilfe eines Kommunikationsmoduls (3, 3', 3'', 9) Signale über den Zustand des Energieverbrauchers (4, 4', 4'') gesendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher mit einem Rundsteuerempfänger, der ein Eingangsteil, ein Auswerteteil und ein Ausgangsteil aufweist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher, wobei mit einem Rundsteuerempfänger Steuersignale empfangen werden.
Aus dem Stand der Technik sind Rundsteueranlagen bekannt, die im wesentlichen aus einem zentralen Rundsteuersender und dezentralen Rundsteuerempfängern vor den einzelnen elektrischen Energieverbrauchern bestehen. Die Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger erfolgt dabei entweder über den Leistungsanschluß des Verbrauchers, beispielsweise eine Niederspannungsleitung mit 230 V, oder über ein Funkstrecke.
Mit Hilfe von Rundsteueranlagen können einzelne Energieverbraucher an-, aus- oder umgeschaltet werden. Solche Fernsteuerungen werden beispielsweise in großen Energieverteilungssystemen verwendet, in denen bestimmte Verbraucher während Lastspitzen ausgeschaltet werden, während andere Verbraucher erst während der Lasttäler, z.B. in der Nacht, eingeschaltet werden. Darüber hinaus werden mit Hilfe der Rundsteuertechnik Verbraucher, wie z.B. Straßenlaternen, in Abhängigkeit von bestimmten Umgebungsparametern, z.B. der Tageshelligkeit oder der Tageszeit, ein-, aus- und umgeschaltet.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Rundsteueranlagen erfolgt die Übertragung der Steuerbefehle durch Impulsfolgen mit einer Trägerfrequenz im Bereich von 167 bis ca. 2000 Hz. Die Steuerbefehle sind dabei der 50 Hz-Wechselspannung mit einer Amplitude von ca. 1–8% der jeweiligen Netzspannung überlagert. Die sogenannte Tonfrequenz wird zur Übertragung eines Steuersignals nach einem Code (Impulsraster) ein- und ausgeschaltet, wodurch ein Telegramm entsteht.
Jedem fernzusteuernden Verbraucher ist ein spezieller Rundsteuerempfänger vorgeschaltet, der die Impulstelegramme wieder aus der Netzspannung oder dem Funksignal ausfiltert und daraus die gewünschte Steuerinformation ableitet.
In den vergangenen fünfzig Jahren hat die Rundsteuertechnik, insbesondere in den Netzen der großen Energieversorger, eine fast flächendeckende Verbreitung gefunden. Im Anwendungsbereich der Straßenbeleuchtung ist in der Bundesrepublik Deutschland eine Abdeckung mit Rundsteuertechnik von fast 100% gegeben.
Ein gravierender Nachteil der Rundsteuertechnik ist, daß sie die Signalübertragung ähnlich wie die Rundfunktechnik nur in einer Richtung von einem zentralen Sender zu den mit den jeweiligen Verbrauchern verbundenen dezentralen Rundsteuerempfängern ermöglicht.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine Fernsteuerung eines elektrischen Verbrauchers mit Hilfe eines Rundsteuerempfängers ermöglicht, während sie gleichzeitig die Abfrage von Zustandsinformationen über den Zustand des Energieverbrauchers ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher mit einem Rundsteuerempfänger, der ein Eingangsteil, ein Auswerteteil und ein Ausgangsteil aufweist, bereitgestellt wird, wobei die Vorrichtung zusätzlich ein Kommunikationsmodul mit einem Sendeteil aufweist.
Auf diese Weise läßt sich das Schalten eines Energieverbrauchers weiterhin mit der weitverbreiteten Rundsteuertechnik und mit den zumeist in den Verbrauchern bereits vorgesehenen Rundsteuerempfängern erreichen, während ein weiteres Kommunikationsmodul mit einem Sendeteil vorgesehen ist, um Informationen über den Betriebszustand des Verbrauchers von dem Verbraucher an eine zentrale Steuereinheit oder aber an andere Verbraucher zu übermitteln.
Dabei wird hier und im folgenden unter der Fernsteuerung eines elektrischen Energieverbrauchers jede Art von ferngesteuertem Schaltvorgang bezeichnet. Solche Schaltvorgänge können das An-, Aus- oder Umschalten eines Verbrauchers, beispielsweise einer Straßenlaterne, sein. Ein weiteres Beispiel für eine solche Steuerung ist das Umschalten eines Verbrauchszählers zwischen verschiedenen Tarifstufen. Auch die Fernparametrierung einer mit dem Energieverbraucher verbundenen Schaltuhr ist eine Fernsteuerung im Sinne dieser Erfindung. Dabei können auf die Schaltuhr nicht nur Taktsignale, z.B. eine Referenzzeit, sondern komplette Programmfolgen für den Betrieb des Verbrauchers übertragen werden.
Die Information über den Betriebszustand des Verbrauchers, welche von dem Kommunikationsmodul übertragen wird, ist beispielsweise der Zustand des Beleuchtungsmittels in einer Straßenlaterne.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Rundsteuerempfänger ein Netzleitungs-Rundsteuerempfänger ist. Solche Rundsteuerempfänger werden über die Leistungsversorgung des Energieverbrauchers mit dem Steuersignal beaufschlagt.
Dabei ist der Rundsteuerempfänger vorzugsweise für Trägerfrequenzen zwischen 50 Hz und 5 kHz und vorzugsweise zwischen 110 Hz und 1,6 kHz vorgesehen. In diesen Bereichen liegen typischerweise die Frequenzen der Steuersignale, welche der Versorgungsspannung überlagert sind.
Der erfindungsgemäße Rundsteuerempfänger ist so ausgestaltet, daß er alle von der Sendezentrale übermittelten Impulstelegramme auswertet und nur die an ihn gerichteten als Schaltbefehl an seinen Leistungsausgängen ausführt. Er ist darüber hinaus weitgehend unempfindlich gegenüber Spannungen, Störspannungen, Netzoberschwingungen sowie Temperaturschwankungen.
Funktionell gliedert sich der Rundsteuerempfänger in ein Eingangsteil, Auswerteteil und Ausgangsteil.
Bei dem erfindungsgemäßen Netzleitungs-Rundsteuerempfänger ist das Eingangsteil vorzugsweise so eingerichtet, daß aus der angelegten Netzspannung die Rundsteuerfrequenz mit aktiven Filtern herausgefiltert und nachfolgend verstärkt wird. Bei dem in einer alternativen Ausführungsform be vorzugten Funkrundsteuerempfänger ist das Eingangsteil für den Empfang eines Funksignals und die Filterung des Rundsteuersignals aus dem Trägersignal vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform beginnt mit einem Startimpuls des Rundsteuersignals in dem Auswerteteil des Rundsteuerempfängers ein Decodierzyklus, bei dem die empfangene Impulsfolge mit im Empfänger programmierten Impulsmustern verglichen wird. Den abgespeicherten Impulsmustern sind bestimmte Schaltfunktionen zugeordnet. Darüber hinaus kann eine bestimmte Impulsfolge als Kennung des jeweiligen Rundsteuerempfängers abgespeichert sein, so daß eine individuelle Ansteuerung eines jeden Empfängers möglich ist. Bei Übereinstimmung der empfangenen Impulsfolge mit einem programmierten Impulsmuster schaltet das Ausgangsteil, beispielsweise ein Befehlsrelais, die Steuerobjekte, d.h. die Energieverbraucher, ein, aus oder zwischen sonstigen Betriebszuständen um. Der Auswerteteil des Rundsteuerempfängers kann abhängig von der Art des Verbrauchers ein elektromechanisches, elektronisches oder vorzugsweise ein Mikroprozessor-Element sein. Bei den erstgenannten Typen erfolgt die Programmierung mit Steckern, Relais und Kippschaltern, während in mikroprozessorgesteuerten Systemen die Programme in EEPROMs oder steckbaren PROMs erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rundsteuerempfänger fernparametrierbar ist. Auf diese Weise lassen sich alle Einstellungen des Rundsteuerempfängers einschließlich der Abspeicherung von Impulsfolgen ferngesteuert vornehmen. Dabei ist es unerheblich, ob die Fernparametrierung unmittelbar über ein an den Rundsteuerempfänger übertragenes Signal erfolgt oder über ein an das Kommunikationsmodul übertragenes Signal, das über eine Schnittstelle an den Rundsteuerempfänger weitergeleitet wird.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn als Zeitmaßstab für den Rundsteuerempfänger die Netzfrequenz der Leistungsversorgung dient. Auf diese Weise sind alle Empfänger sowie der Sender des jeweiligen Rundsteuersystems miteinander synchronisiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kommunikationsmodul ein Empfangsteil und/oder ein Auswerteteil auf, so daß auch das Kommunikationsmodul Steuersignale empfangen und verarbeiten kann.
In bestimmten Ausführungsformen ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das Kommunikationsmodul für eine Übersteuerung des Rundsteuerempfängers eingerichtet ist, d.h. daß das Kommunikationsmodul so ausgelegt und beschaltet ist, daß es einen einmal von dem Rundsteuerempfänger gegebenen Steuerimpuls rückgängig macht oder abändert.
Zweckmäßig ist es, wenn das Kommunikationsmodul über einen Programmspeicher verfügt. Auf diese Weise können bestimmte Schaltsequenzen und Programme abgespeichert werden. Der Ablauf der Programme kann dabei beispielsweise durch ein an das Kommunikationsmodul oder den Rundsteuerempfänger übertragenes Signal gestartet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul fernparametrierbar und/oder fernüberwachbar. Auf diese Weise kann beispielsweise die Übertragung von Programmsequenzen oder ganzen Programmen in den Speicher des Kommunikationsmoduls von einer zentralen Steuereinheit aus vorgenommen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kommunikationsmodul ein Powerline-Kommunikationsmodul. Solche Kommunikationsmodule senden und/oder empfangen die entsprechenden Steuersignale ähnlich wie ein Rundsteuerempfänger über die Leitung der Spannungsversorgung des Verbrauchers. Auf diese Weise werden bei einem mit einem Rundsteuerempfänger ausgestatteten Energieverbraucher auch zur Übertragung von Informationen über den Betriebszustand des Verbrauchers keine weiteren Anschlüsse und Zuleitungen zu dem Verbraucher benötigt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Powerline-Kommunikationsmodul für einen Betrieb bei Trägerfrequenzen zwischen 9 und 95 kHz und/oder zwischen 95 und 125 kHz und/oder zwischen 125 und 140 kHz und/oder zwischen 140 und 148,5 kHz vorgesehen ist. Diese vier Bänder werden als A-, B-, C- und D-Cenelec-Bänder bezeichnet. Dabei handelt es sich um Übertragungsbänder zur Übertragung von Informationssignalen über Spannungs- bzw. Energieversorgungsleitungen. Das jeweils verwendete Band richtet sich nach der entsprechenden Anwendung. So wird beispielsweise das A-Band vorzugsweise für die Übertragung von Informationen über die Hochspannungsleitungen der Energieversorger benutzt.
Ein bevorzugtes Powerline-Kommunikationsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die bidirektionale Übertragung von Informationen von und zu dem Energieverbraucher, wobei die Informationen als Digitalsignale mit einer Trägerfrequenz der Versorgungsspannung überlagert werden. Ein solches bevorzugtes Powerline-Kommunikationsmodul weist ein Empfangsteil, ein Auswerteteil, ein Ausgangsteil und ein Sendeteil auf. Dabei sind die einzelnen Teile vorzugsweise als Mikroprozessor-Einrichtungen realisiert.
Mit dem Auswerteteil des Powerline-Kommunikationsmoduls können sowohl vom Eingangsteil über die Leistungsversorgung des Verbrauchers empfangene Signale verarbeitet werden als auch solche Signale, die über weitere Schnittstellen von dem Verbraucher selbst oder mit ihm verbundenen Elementen, beispielsweise dem Rundsteuerempfänger, empfangen werden.
Alternativ zu den zuvor genannten Cenelec-Bändern kann das Powerline-Kommunikationsmodul auch für einen Betrieb bei Trägerfrequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 3 und 30 MHz vorgesehen sein. Dies entspricht dem d-LAN-Standard zu Übertragung von Datennetzwerksignalen über die Hausstromnetz (Steckdose zu Steckdose).
Zweckmäßig ist es, wenn das Powerline-Kommunikationsmodul Einrichtungen aufweist, die eine Abfrage der Zustandsinformationen bei Bedarf ermöglichen. Empfängt das Powerline-Kommunikationsmodul ein Abfragesignal, so sendet es die angeforderte Information an einen in dem Abfragesignal vorgegebenen oder auch an einen fest voreingestellten Empfänger.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kommunikationsmodul Einrichtungen aufweist, die eine Datenübertragung von und gegebenenfalls zu dem Kommunikationsmodul mit Hilfe eines Protokolls ermöglichen, welches zumindest kompatibel mit einem Standard Übertragungsprotokoll für Datennetzwerke, beispielsweise Ethernet, ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kommunikationsmodul ein Funkkommunikationsmodul. Auf diese Weise erfolgt das Versenden und gegebenenfalls das Empfangen der Signale mit Hilfe eines Funksignals. Typische Beispiele für solche Funkkommunikationsmodule sind ein W-LAN-Modul (Wireless Local Area Network-Modul, Funkdatennetzwerk-Modul) oder ein Bluetooth-Modul. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Kommunikationsmodul für Trägerfrequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 500 MHz und 600 GHz, vorzugsweise zwischen 900 MHz und 100 GHz, besonders bevorzugt zwischen 1 GHz und 5 GHz, vorgesehen ist.
Solche Funkkommunikationsmodule lassen sich leicht in bestehende Datennetze, beispielsweise innerhalb eines Unternehmens, integrieren, wobei weiterhin die Schaltung mit Hilfe des Rundsteuerempfängers erfolgt und darüber hinaus weitere Daten, z.B. Schaltsequenzen und Zustandsinformationen, in beiden Richtungen mit Hilfe des Kommunikationsmoduls übertragbar sind.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kommunikationsmodul eine Schnittstelle zum Erfassen eines Signals von dem Verbraucher, dem Rundsteuerempfänger und/oder einem dem Verbraucher oder dem Rundsteuerempfänger zugeordneten Element aufweist. Auf diese Weise können Informationen über den Betriebszustand des Verbrauchers erfaßt und von dem Verbraucher zu einer zentralen Steuerung oder auch an andere Verbraucher gesendet werden. Mögliche solche Schnittstellen sind Stromwandler, welche den Betriebsstrom durch den Verbraucher stromlos erfassen, Temperatursensoren oder auch Helligkeitssensoren.
Zweckmäßig ist es, wenn der Rundsteuerempfänger und das Kommunikationsmodul über eine bidirektionale Schnittstelle miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann der Betriebszustand des Rundsteuerempfängers von dem Kommunikationsmodul erfaßt und als Information gesendet werden. Beispielsweise läßt sich auf diese Weise ermitteln, ob das Ausgangsteil des Rundsteuerempfängers den Verbraucher eingeschaltet hat oder nicht. In der anderen Richtung ist es möglich, Steuersignale, welche von dem Kommunikationsmodul über die Spannungsversorgung oder über ein Funksignal empfangen werden an den Rundsteuerempfänger zu übertragen und diesen auf diese Weise anzusteuern. Schnittstellen, die verwendet werden können sind RS232- oder RS485-Schnittstellen, aber auch Schnittstellen mit den I²C-Standard, irgendeine andere elektrische, optische oder Funk-Schnittstelle oder ein Bussystem.
Je nach Anwendung ist es möglich, den Rundsteuerempfänger und das Kommunikationsmodul in Reihe oder parallel zu schalten.
Darüber hinaus ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei der die Vorrichtung eine Schaltuhr oder einen Daten- bzw. Programmspeicher aufweist. Diese sind vorzugsweise fernparametrierbar. Dabei kann eine Fernparametrierung auch die Übertragung eines vollständigen Programms bedeuten. Eine solche Schaltuhr kann über den Rundsteuerempfänger und/oder das Kommunikationsmodul mit Programmen, d.h. abspeicherbaren Schaltsequenzen, versorgt werden, deren Ablauf sie selbständig steuert. Informationen über den Betriebszustand der Schaltuhr können dann wieder mit Hilfe des Kommunikationsmoduls von dem Verbraucher zu einer zentralen Steuerung oder zu anderen Verbrauchern gesendet werden.
Auch sind Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft, bei denen mehr als ein Kommunikationsmodul vorgesehen ist. Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform ist die Kombination aus einem Rundsteuerempfänger, einem Powerline-Kommunikationsmodul und einem Funk-Kommunikationsmodul. Auf diese Weise können Schaltvorgänge über den Rundsteuerempfänger gesteuert werden, die einen Verbraucher schalten. Diese Schaltvorgänge werden über das Funk-kommunikationsmodul auch an andere Verbraucher weitergegeben, so daß es möglich ist, über einen einzigen Rundsteuerempfänger eine Gruppe von Verbrauchern, selektiv oder alle gemeinsam, anzusteuern. Über das Powerline-Kommunikationsmodul werden die Zustandsinformationen sowohl von dem unmittelbar mit dem Rundsteuerempfänger verbundenen Verbraucher als auch von den über das Funkmodul gesteuerten weiteren Verbrauchern an die zentrale Steuerung oder an andere Verbraucher übertragen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Rundsteuerempfänger und die Kommunikationsmodule jeweils über bidirektionale Schnittstellen oder ein Bus-System miteinander verbunden sind.
Auch sind Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen der Rundsteuerempfänger nicht unmittelbar mit einem Verbraucher verbunden ist, sondern die Verbindung zwischen dem Rundsteuerempfänger und einem oder mehreren Verbrauchern ausschließlich über ein oder mehrere Kommunikationsmodule erfolgt. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise eine einzige Vorrichtung in einem Straßenzug mit Hilfe eines Rundsteuerempfängers ansteuern, während die Unter-Verteilung des oder der Steuersignale an die jeweiligen Verbraucher über die Kommunikationsmodule erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Rundsteuerempfänger mit einem Verbrauchszähler verbunden bzw. er ist ein Teil desselben. Über eine Schnittstelle und das Kommunikationsmodul können auf diese Weise weitere Verbraucher, beispielsweise eine Waschmaschine in dem zum Zähler gehörenden Gebäude, als Reaktion auf bestimmte an den Rundsteuerempfänger übertragene Signale, z.B. Tarifinformationen, ein-, aus- oder umgeschaltet werden. In solch einem Fall ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das Kommunikationsmodul ein Powerline-Kommunikationsmodul ist, so wie es viele elektrische Energieverbraucher, insbesondere Haushaltsgeräten, heute schon aufweisen.
Bezüglich des Verfahrens zur Steuerung elektrischer Energieverbraucher wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines Kommunikationsmoduls Signale über den Zustand des Energieverbrauchers gesendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft, da sie es bei Beibehaltung der Steuerung der Verbraucher über die häufig vorhandene Rundsteuertechnik ermöglicht, Informationen über den Betriebszustand der Verbraucher an andere Verbraucher oder eine zentrale Steuerung zu übermitteln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen weiterhin es, einzelne Verbraucher sukzessive mit der neuen Technik auszustatten und von dem Zusatznutzen Gebrauch zu machen, während andere Verbraucher aus Kostengründen erst zu einem späteren Zeitpunkt auf die neue Technik umgestellt werden, wobei sie nach wie vor über die Rundsteuertechnik schaltbar sind.
Ist die neue Technik zu einem bestimmten Zeitpunkt flächendeckend eingeführt, so kann in bestimmten Ausführungsformen durch die Möglichkeit zur Übersteuerung des Rundsteuerempfängers durch das Kommunikationsmodul auf die Verwendung der Rundsteuertechnik vollständig verzichtet werden. Neue Verbraucher können dann ausschließlich mit Kommunikationsmodulen im Sinne dieser Erfindung ausgestattet werden. Auf diese Weise ermöglicht es die vorliegende Erfindung, kostengünstig auf die bidirektionale Steuerungstechnik umzusteigen.
Weitere Merkmale, Vorzüge und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren deutlich.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei Kommunikationsmodulen.
In 1 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 50 Hz/230 V-Spannungsversorgung 1 ist über einen Rundsteuerempfänger 2 mit einem Verbraucher 4 verbunden. In dem im folgenden diskutierten Beispiel ist der Verbraucher 4 das Beleuchtungsmittel einer Straßenbeleuchtung.
Der Rundsteuerempfänger 2 verbindet die Spannungsversorgung 1 mit dem Beleuchtungsmittel 4 der Straßenbeleuchtung. Der Rundsteuerempfänger 2 weist ein Eingangsteil, ein Auswerteteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil verfügt über ein aktives Filter, welches das Tonfrequenzsignal von der 50 Hz-Spannungsmodulation der Leistungsversorgung zu trennen vermag. In der dargestellten Ausführungsform hat das Rundsteuersignal eine Frequenz von 267 Hz und einen Einspeisepegel von 1,7% der 50 Hz-Nenn-Netzspannung.
Das am Ausgangsteil herausgefilterte Rundsteuersignal, welches aus einer Impulsfolge besteht, wird im Auswerteteil mit programmierten Impulsmustern, welche bestimmten Schaltvorgängen zugeordnet sind, verglichen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Rundsteuerempfänger 2 ein mikroprozessorgesteuertes System, bei dem die programmierten Impulsmuster in einem EEPROM abgespeichert sind.
Das Beleuchtungsmittel 4 weist drei Soll-Zustände auf. Während des Tages ist das Beleuchtungsmittel 4 ausgeschaltet, während der Dämmerung wird das Beleuchtungsmittel 4 mit reduzierter Leistung betrieben und bei vollständiger Dunkelheit mit voller Leistung. Je nach Anforderung kann die volle Leistung zur Energieeinsparung, beispielsweise zu einer vorbestimmten Nachtzeit, abgesenkt werden. Jedem der drei Soll-Zustände der Straßenbeleuchtung 4 ist ein bestimmtes Impulsmuster, d.h. ein Rundsteuerbefehl, zugeordnet. Wird der entsprechende Befehl in dem Eingangsteil herausgefiltert und im Auswerteteil als solcher identifiziert, so schaltet das Ausgangsteil des Rundsteuerempfängers die Leistungsversorgung der Last 4 entsprechend. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung des Verbrauchers 4 ausschließlich über den Rundsteuerempfänger 2.
Im Auswerteteil wird darüber hinaus der erste Block der eingehenden Impulsfolge mit einer individuellen Adresse des Verbrauchers 4 verglichen, welche ebenfalls in dem EPROM abgelegt ist. Es werden nur solche Impulsfolgen als Steuersignale verarbeitet, deren Adreßblock auch mit der Adresse des Verbrauchers übereinstimmt. Auf diese Weise lassen sich einzelne Verbraucher oder Gruppen von Verbrauchern, z.B. die Beleuchtung einzelner Straßenzüge, individuell ansteuern.
Zusätzlich zu dem Rundsteuerempfänger weist die dargestellte Ausführungsform der Erfindung ein Powerline-Kommunikationsmodul 3 auf, welches ebenfalls mit der Spannungsversorgung 1 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform dient das Powerline-Kommunikationsmodul der Überwachung und Rückmeldung des Ist-Zustands des Verbrauchers 4. Bei dem dargestellten Powerline-Kommunikationsmodul handelt es sich im wesentlichen um ein Sendeteil, welches mit einem Auswerteteil und der Spannungsversorgung 1 verbunden ist. Das dargestellte Powerline-Kommunikationsmodul sendet Informationen über die Leitungen der Spannungsversorgung 1 im Cenelec-A-Band bei 90 kHz. Auf diese Weise wird die Spannungsversorgung 1 sowohl zur Leistungsversorgung des Beleuchtungsmittels 4 als auch zur Übertragung der Rundsteuersignalfolge an den Rundsteuerempfänger 2 sowie zur Übertragung des Cenelec-Signals von dem Powerline-Kommunikationsmodul 3 zu einer zentralen Steuereinheit verwendet. Zur Erfassung des Ist-Zustands des Beleuchtungsmittels 4 ist das Auswerteteil des Kommunikationsmoduls 3 mit einem Stromwandler 5 verbunden, welcher induktiv an die Leitung 6 zwischen Rundsteuerempfänger 2 und Verbraucher 4 gekoppelt ist. Auf diese Weise läßt sich der Ist-Betriebszustand des Beleuchtungsmittels 4 ohne direkten Eingriff in den Leistungskreis des Beleuchtungsmittels 4 erfassen. Fließt durch das Beleuchtungsmittel 4 ein Strom, so wird dieser Stromfluß über den Stromwandler 5 von dem Auswerteteil des Powerline-Kommunikationsmoduls 3 erfaßt. Dieser Ist-Betriebszustand wird vom Sendeteil des Powerline-Kommunikationsmoduls codiert und bei Bedarf über die Spannungsversorgung 1 an eine zentrale Steuerungseinheit übertragen.
Auf diese Weise läßt sich der Ist-Zustand der einzelnen Verbraucher bzw. Beleuchtungsmittel 4 erfassen, ohne daß wie bis zum heutigen Tage üblich ein Techniker sämtliche Straßenbeleuchtungen im eingeschalteten Zustand inspiziert.
Sind beispielsweise alle Beleuchtungsmittel eines Straßenzuges mit unterschiedlichen Adressierungen der Rundsteuerempfänger 2 versehen, so läßt sich beim Ausfall eines Beleuchtungsmittels 4 die benachbarte Straßenbeleuchtung über ihren entsprechenden Rundsteuerempfänger so schalten, daß sie eine höhere Leistung aufnimmt, d.h. heller leuchtet. Auf diese Weise können nicht nur defekte Beleuchtungsmittel 4 erfaßt werden, sondern es können bis zur Reparatur des Beleuchtungsmittels 4 automatisch Gegenmaßnahmen getroffen werden, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Straßenzuges zu gewährleisten.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform weist gegenüber der in 1 gezeigten Vorrichtung zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher eine bidirektionale Schnittstelle 7' zwischen dem Rundsteuerempfänger 2' und dem Powerline-Kommunikationsmodul 3' auf.
Darüber hinaus ist das Powerline-Kommunikationsmodul 3' mit einem zusätzlichen Empfangsteil ausgestattet. Mit dem Empfangsteil kann das Powerline-Kommunikationsmodul Daten, insbesondere Steuerbefehle, über die Spannungsversorgung 1' empfangen.
Wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Kommunikationsmodul 3' eine Stromwandlerschnittstelle 5' auf, welche es ermöglicht, Ist-Betriebszustandsinformationen über das Beleuchtungsmittel 4' zu gewinnen und über die Spannungsversorgung 1' an eine andere Komponente im Netzwerk zu übertragen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die bidirektionale Schnittstelle 7' eine RS232-Schnittstelle. Über die bidirektionale Schnittstelle 7' können Daten zwischen dem Rundsteuerempfänger 2' und dem Powerline-Kommunikationsmodul 3' in beiden Richtungen übertragen werden. Auf diese Weise lassen sich die Ist-Zustandsinformationen über den Schaltzustand des Rundsteuerempfängers an das Powerline-Kommunikationsmodul 3' übertragen. Die Zustandsinformation des Rundsteuerempfängers 2' kann dann ebenfalls von dem Powerline-Kommunikationsmodul 3' über die Spannungsversorgung 1' an eine Steuerungszentrale zurückgemeldet werden. Neben dem Ist-Betriebszustand des Beleuchtungsmittels 4' ist somit auch eine Ist-Zustandsinformation des Rundsteuerempfängers 2' verfügbar. Da das Powerline-Kommunikationsmodul 3' auch über ein Empfangsteil verfügt, können Steuerbefehle als Signal im Cenelec-A-Band von einer Datenquelle über die Spannungsversorgung 1' an das Powerline-Kommunikationsmodul 3' gesendet werden. Dies können beispielsweise Schaltbefehle für das Beleuchtungsmittel 4' sein. Über die bidirektionale Schnittstelle 7' werden diese Schaltbefehle auf den Rundsteuerempfänger 2' übertragen, dessen Schaltverhalten dann von den an das Powerline-Kommunikationsmodul 3' übertragenen Befehlen bestimmt wird. Es besteht somit die Möglichkeit, die zuvor durch den Rundsteuerempfänger empfangenen Schaltsignale mit den vom Kommunikationsmodul 3' empfangenen und über die bidirektionale Schnittstelle 7' an den Rundsteuerempfänger 2' weitergeleiteten Powerline-Befehlen zu übersteuern.
Mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine redundante Fernsteuerung aufzubauen, wobei die Steuerbefehle wahlweise an den Rundsteuerempfänger oder das Kommunikationsmodul übertragen werden. Darüber hinaus ermöglicht es die dargestellte Ausführungsform in bestehenden Rundsteueranlagen weiterhin die Rundsteuerempfänger zur Übertragung der Steuersignale an die Verbraucher zu verwenden und den zusätzlichen Nutzen durch die Zustandsrückmeldung mit Hilfe des Powerline-Kommunikationsmoduls 3' zu erzielen.
Bestehende Beleuchtungsmittel 4' bzw. Verbraucher können sukzessive mit der neuen kombinierten Technik ausgestattet werden, wobei nach flächendeckender Einführung sogar auf das Aussenden eines Rundsteuersignals verzichtet werden kann und der gesamte Informationsfluß zu und von den Verbrauchern 4' über das Powerline-Kommunikationsmodul 3', die Stromwandlerschnittstelle 5' und die bidirektionale Schnittstelle 7' erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der dargestellten Ausführungsform ergibt sich daraus, daß es das vorgesehene Powerline-Kommunikationsmodul 3' ermöglicht, daß ein Datenaustausch nicht nur zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer zentralen Steuerung erfolgen kann, sondern auch zwischen mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Fällt beispielsweise ein Beleuchtungsmittel 4' innerhalb eines Straßenzuges aus, so kann die entsprechende Information an die benachbarten Beleuchtungen übertragen werden, die ihre Beleuchtungscharakteristik ändern, um den Ausfall bis zur Behebung des Schadens auszugleichen.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
Die in 3 dargestellte alternative Ausführungsform der Erfindung weist zwei Kommunikationsmodule 3'', 9'' auf. Das Kommunikationsmodul 3'' ist wie zuvor ein Powerline-Kommunikationsmodul, während das zweite Kommunikationsmodul 9'' ein W-LAN Modul zur kabellosen Einbindung in ein Datennetzwerk ist. Der Rundsteuerempfänger 2'' und die beiden Kommunikationsmodule 3'', 9'' sind über eine Bus-System 8'' miteinander verbunden. Das Bus-System 8'' ermöglicht einen Signal- bzw. Datenaustausch zwischen den einzelnen Einrichtungen 2'', 3'', 9''. Auf diese Weise können Steuersignale, welche über die Netzleitung 1'' an den Rundsteuerempfänger 2'' oder das Powerline-Kommunikationsmodul 3'' übertragen werden, mit Hilfe des W-LAN-Moduls an einen oder mehrere weitere Verbraucher weitergegeben werden. So lassen sich Lücken in der Spannungsversorgung bzw. der Netzleitung überbrücken. Die dargestellte Ausführungsform wird zum Schalten der Beleuchtung eines Straßenzugs verwendet, dessen Beleuchtungsmittel über zwei voneinander vollständig unabhängige Spannungsversorgungen bzw. Netzanschlüsse mit Strom versorgt werden. Zur Überbrücken der Lücke im Stromnetz zwischen den Netzanschlüssen, werden die Schaltsignale zum Steuern der Beleuchtung über den ersten Netzanschluß 1'' an den Rundsteuerempfänger 2'' übertragen. Um gleichzeitig auch die Beleuchtungen, welche mit dem zweiten Netzanschluß verbunden sind, schalten zu können, ohne auch über den zweiten Netzanschluß ein Rundsteuersignal übertragen zu müssen, wird das Schaltsignal über das Bus-System 8'' an das W-LAN-Modul 9'' übertragen. Vom W-LAN-Modul 9'' wird das Schaltsignal zum Empfang durch Beleuchtungen, die mit dem zweiten Netzanschluß verbunden sind, ausgesendet. Diese Ausgestaltung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn nur die mit dem ersten Netzanschluß verbundenen Beleuchtungen über Rundsteuerempfänger verfügen, während die anderen Beleuchtungen lediglich mit der neuen W-LAN-Technik oder einer Kombination aus W-LAN- und Powerline-Technik ausgestattet sind. Gleichzeitig lassen sich Informationen über den Ist-Betriebszustand des Beleuchtungsmittels 4'', der weiteren, über W-LAN verbundenen Beleuchtungsmittel sowie über den Rundsteuerempfänger 2'' mit Hilfe des Powerline-Kommunikationsmoduls 3'' an eine zentrale Steuerung übertragen. Dies kann beispielsweise als Reaktion auf ein von dem Powerline-Modul 3'' oder dem Rundsteuerempfänger 2'' empfangenes Abfragesignal erfolgen.

1, 1', 1'': Spannungsversorgung
2, 2', 2'': Rundsteuerempfänger
3, 3', 3'': Powerline-Kommunikationsmodul
4, 4', 4'': Beleuchtungsmittel
5, 5', 5'': Stromwandler
6, 6'; 6'': Leitung
7': bidirektionale Schnittstelle
8'': Bus-System
9'': W-LAN-Kommunikationsmodul

Claims

Vorrichtung zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher (4, 4', 4'') mit einem Rundsteuerempfänger (2, 2', 2''), der ein Eingangsteil, ein Auswerteteil und ein Ausgangsteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich ein Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') mit einem Sendeteil aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger ein Netzleitungsrundsteuerempfänger (2, 2', 2'') ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') für Trägerfrequenzen zwischen 50 Hz und 5 kHz und vorzugsweise zwischen 110 Hz und 1,6 kHz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger ein Funkrundsteuerempfänger ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funkrundsteuerempfänger ein Langwellenempfänger ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') ein Empfangsteil aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') ein Auswerteteil aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteteile elektromechanische, elektronische oder Mikroprozessor-Einrichtungen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul ein Powerline-Kommunikationsmodul (3, 3', 3'') ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Powerline-Kommunikationsmodul (3, 3', 3'') für einen Betrieb mit Trägerfrequenzen zwischen 9 und 95 kHz und/oder zwischen 95 und 125 kHz und/oder zwischen 125 und 140 kHz und/oder zwischen 140 und 148,5 kHz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Powerline-Kommunikationsmodul (3, 3', 3'') für einen Betrieb bei Trägerfrequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 3 und 30 MHz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul ein Funkkommunikationsmodul (9'') ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (9'') für Trägerfrequenzen in einem Frequenzbereich zwischen 500 MHz und 600 GHz, vorzugsweise zwischen 900 MHz und 100 GHz, besonders bevorzugt zwischen 1 GHz und 5 GHz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') eine Schnittstelle zum Erfassen eines Signals von dem Verbraucher und/oder dem Rundsteuerempfänger aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle einen Stromwandler (5, 5', 5'') aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle einen Temperatursensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle einen Helligkeitssensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') und das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') über eine bidirektionale Schnittstelle (7') miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') und das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') und das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') parallel geschaltet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltuhr oder einen Daten- und Programmspeicher aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie fernparametrierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Powerline-Kommunikationsmodul (3, 3', 3'') und ein Funkkommunikationsmodul (9'') aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') Einrichtungen aufweist, die eine Datenübertragung mit Hilfe eines Protokolls ermöglichen, welches kompatibel mit einem Standard-Übertragungsprotokoll für Datennetzwerke ist.
Straßenlaterne mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24.
Verfahren zur Fernsteuerung elektrischer Energieverbraucher, wobei mit einem Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') Steuersignale empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Kommunikationsmoduls (3, 3', 3'', 9'') Signale über den Zustand des Energieverbrauchers (4, 4', 4'') gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandssignale zum Empfang durch weitere Energieverbraucher (4, 4', 4'') adressiert und ausgesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandssignale zum Empfang durch eine zentrale Steuerung adressiert und ausgesendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kommunikationsmodul (3, 3', 3'', 9'') Steuersignale empfangen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Steuersignalen Funktionen des Energieverbrauchers (4, 4', 4'') geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundsteuerempfänger (2, 2', 2'') mit Hilfe des Kommunikationsmoduls (3, 3', 3'', 9'') übersteuert wird.