DE102008025949A1 - Steuerung für elektrische Verbraucher - Google Patents

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Jochen Grimmiger
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Abstract

Für die Steuerung eines elektrischen Verbrauchers wird ein Steuergerät angegeben, das in Reihe vor dtnimmt der Speisespannung, beispielsweise 230V AC, Steuersignale für die Ab- und Anschaltung des Verne niedere Spannung, beispielsweise 5V DC, weiter. Das Steuergerät kann auch einer Speisespannung von 5V DC Steuersignale entnehmen. Die Steuersignale werden vom Steuergerät bidirektional weitergegeben. Es wird weiterhin ein Steuergerät für die Steuergeräte angegeben, das neben der Abgabe von Steuersignalen in die Speisespannung auch die Speisespannung durch eine verringerte Spannung, beispielsweise 5V DC, ersetzen kann.

Description

  • Steigende Energiepreise erfordern eine zunehmende Energieeffizienz bei elektrischen Verbrauchern. Dies kann beispielsweise durch eine verbesserte Steuerung der elektrischen Verbraucher erreicht werden. Eine solche Steuerung kann auf bekannter Weise dadurch realisiert werden, dass elektrische Verbraucher über eine abschaltbare Steckdose oder einen fernsteuerbaren Steckdosenadapter direkt ein- und ausgeschaltet werden. Nachteilig ist hieran, dass diese Methode eine unmittelbare menschliche Handlung erfordert.
  • Es ist weiterhin bekannt, zur Steuerung eines elektrischen Verbrauchers ein Steuergerät zu verwenden, das analog zu Steckdosenadaptern in Reihe vor den Verbraucher geschaltet ist. Das Steuergerät kann den elektrischen Verbraucher auf intelligente oder zumindest vorprogrammierte Weise an- und abschalten. Automatisierte Steuerungen erfordern dabei nur geringe menschliche Eingriffe und erreichen daher zuverlässiger eine Verringerung des Stromverbrauchs.
  • Ebenfalls bekannt ist es, solche Steuergeräte durch ein übergeordnetes Steuergerät zu steuern, indem Steuersignale in die Speisespannung abgegeben werden. Die Steuersignale wiederum werden von den Steuergeräten aufgenommen und interpretiert und führen so beispielsweise zu einer selektiven Ab- und Anschaltung eines Verbrauchers durch ein Steuergerät.
  • Nachteilig an den beschriebenen Steuergeräten ist, dass sie keine Kaskadierung erlauben, also nicht in Reihe geschaltet werden können, da bei einer Abschaltung des ersten Geräts nachfolgende Steuergeräte keine Spannung mehr bekommen. Anders formuliert, benötigt jedes Steuergerät immer die Speisespannung, um Steuersignale überhaupt zu bekommen und auswerten zu können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät für elektrische Verbraucher anzugeben, das die angegebenen Nachteile überwindet. Weiterhin soll ein Steuergerät angegeben werden, das einen Betrieb mit geringerer elektrischer Umweltbelastung und besserer EMV-Verträglichkeit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verbraucher-Steuergerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Daneben wird ein Steuergerät zur Steuerung von Verbraucher-Steuergeräten mit den Merkmalen von Anspruch 10 angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verbraucher-Steuergerät weist die folgenden Komponenten auf:
    • – erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss wenigstens eines elektrischen Verbrauchers,
    • – zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss einer elektrischen Versorgung mit einer ersten Versorgungsspannung,
    • – Mittel zur Entnahme von Steuersignalen aus der ersten Versorgungsspannung,
    • – eine über die Steuersignale steuerbare Schalteinrichtung zur elektrischen Verbindung und Trennung der ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen voneinander,
    • – Mittel zur Entnahme der Steuersignale aus einer zweiten, von der ersten verschiedenen Versorgungsspannung, die an den zweiten Anschlusseinrichtungen anliegt.
  • Bei den Anschlusseinrichtungen kann es sich beispielsweise um 2-polige Kontakte für eine 220 V-Wechselspannung handeln, es sind aber auch andere Anschlussformen denkbar. Die Anschlusseinrichtungen können in Steckerform oder zur Verdrahtung vorgesehen sein. Bei der elektrischen Versorgungsspannung handelt es sich bevorzugt um 220 V Wechselspannung mit 50 Hz, aber auch andere Versorgungsspannungen sind anschließbar, beispielsweise 110 V bei 60 Hz.
  • Bei den Mitteln zur Entnahme von Steuersignalen kann es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor oder Mikrochip handeln. Auch analoge Lösungen sind denkbar. Die Schalteinrich tung wird bevorzugt von den Mitteln zu Entnahme gesteuert und es handelt sich dabei beispielsweise um einen oder mehrere Halbleiterschalter, beispielsweise aus SiC oder um einen oder mehrere mechanische Schalter.
  • Bei den Mitteln zur Entnahme der Steuersignale aus einer zweiten, von der ersten verschiedenen Versorgungsspannung kann es sich um die gleichen Mitteln handeln wie bei den Mitteln zur Entnahme von Steuersignalen aus der ersten Versorgungsspannung, d. h. beide Mittel können beispielsweise im gleichen Mikrochip realisiert sein. Es ist aber auch möglich, die Mittel separat zu realisieren. Bei der zweiten Versorgungsspannung, die zweckmäßig alternativ zur ersten Versorgungsspannung an den zweiten Anschlusseinrichtungen anliegt oder aber auch an den ersten Anschlusseinrichtungen anliegen kann, handelt es sich bevorzugt um eine Gleichstrom-Niederspannung wie beispielsweise 5 V DC.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät zur Steuerung von Verbraucher-Steuergeräten weist die folgenden Komponenten auf:
    • – erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss wenigstens eines elektrischen Verbrauchers,
    • – zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an eine elektrische Versorgung mit einer ersten Versorgungsspannung,
    • – Mittel zur alternativen Weitergabe der ersten Versorgungsspannung oder einer dritten Spannung an,
    • – Mittel zur Abgabe von Steuersignalen über die ersten Anschlusseinrichtungen.
  • Die erfindungsgemäßen Geräte erreichen, wenn sie zweckmäßig zusammen verwendet werden, dass eine Kommunikation untereinander auch bei Anliegen der zweiten Versorgungsspannung möglich ist. So kann beispielsweise ein Stromnetz mit Steuergeräten und/oder Steuergeräten zur Steuerung von Verbraucher-Steuergeräten vollständig bei 5 V DC betrieben werden und die Kommunikationsfähigkeit unter den Steuergeräten bleibt erhalten.
  • Bevorzugt sind bei dem Verbraucher-Steuergerät Mittel zur Ausgabe einer dritten Spannung über die ersten Anschlusseinrichtungen vorgesehen. Hierdurch wird es dem Verbraucher-Steuergerät ermöglicht, selbst mit der ersten Versorgungsspannung versorgt zu werden und selbst beispielsweise die 5 V DC-Spannung an daran angeschlossene Steuergeräte und Verbraucher weiterzugeben. Dies erlaubt also die Kaskadierung von Steuergeräten, bei der trotz An- und Abschaltung eines einzelnen der Steuergeräte die Kommunikationsfähigkeit aller Steuergeräte erhalten bleibt. Bevorzugt geschieht dies durch ein Mittel zur Umwandlung der ersten Versorgungsspannung in die dritte Spannung, beispielsweise in Form eines Netzteils.
  • Dabei ist es zweckmäßig, wenn im Steuergerät Mittel zur Weitergabe der Steuersignale aus der ersten Versorgungsspannung in der dritten Spannung vorgesehen sind. Diese Mittel können beispielsweise im Netzteil selbst gegeben sein, indem dieses die Steuersignale automatisch mittransformiert oder aber in eigenen elektronischen Bauelementen, die entnommene Signale in die jeweils andere Spannung übertragen. Zweckmäßig ist es auch, wenn weiterhin Mittel zur Abgabe von Informationssignalen in die erste Versorgungsspannung vorgesehen sind, um in alle Richtungen Informationen weiterzugeben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbraucher-Steuergerät derart ausgestaltet, dass an den ersten Anschlusseinrichtungen die erste Versorgungsspannung oder die dritte Spannung anlegbar ist. Das Verbraucher-Steuergerät kann also die erste Versorgungsspannung weitergeben oder die dritte Spannung weitergeben, beispielsweise 5 V DC. Eine völlige Abschaltung kann nicht vorgenommen werden. In dieser Ausgestaltung bleibt die Kommunikation und Verbindung mit nachgeschalteten Steuergeräten immer erhalten.
  • In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbraucher-Steuergerät derart ausgestaltet, dass an den ersten Anschlusseinrichtungen die erste Versorgungsspannung oder die dritte Spannung oder keine Spannung anlegbar ist. Das Verbraucher-Steuergerät kann also die erste Versorgungsspannung weitergeben, die dritte Spannung weitergeben, beispielsweise 5 V DC, oder eine völlige Abschaltung vornehmen. Hierdurch kann der Stromverbrauch nachgeschalteter Geräte vermindert werden.
  • Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin sind gewisse Merkmale sind nur schematisiert dargestellt und einander entsprechende Teile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen dabei im Einzelnen
  • 1 ein Schaltbild einer Stromversorgung mit Steuergeräten und übergeordnetem Steuergerät,
  • 2 ein Schaltbild eines Steuergeräts,
  • 3 ein Schaltbild für ein übergeordnetes Steuergerät.
  • 1 zeigt schematisch ein Versorgungsnetzwerk für eine Reihe von elektrischen Verbrauchern 10a ... d, die hier der Einfachheit halber sämtlich mit dem Symbol für eine Glühbirne dargestellt sind. Selbstverständlich kann es sich dabei um jede Art von Verbraucher handeln, also beispielsweise um einen Kühlschrank, eine elektrische Heizung, eine Pumpe, Lampen jeder Art, Computer, Fernseher oder andere elektrische Geräte.
  • Die elektrischen Verbraucher 10a ... d sind über Zweidrahtleitungen 12 mit einem Schaltkasten 15 verbunden, der eine einphasige Spannung von beispielsweise 220 V AC aus einer übergeordneten 3-phasigen Versorgung abzweigt. In den parallel liegenden Abzweigen von der Hauptleitung 17 ist jeweils eine Sicherung 13 vorgesehen.
  • Einer der elektrischen Verbraucher 10b ist mit der Hauptleitung 17 direkt verbunden, also ohne ein Steuergerät 11. Ein weiterer elektrischer Verbraucher 10a ist über ein Steuergerät 11a mit der Hauptleitung 17 verbunden. Ein dritter Verbraucher 10c ist ebenfalls über ein Steuergerät 11c mit der Hauptleitung 17 verbunden. Zwischen Steuergerät 11c und diesem Verbraucher 10c ist jedoch ein Abzweig vorgesehen, an dem ein weiteres Steuergerät 11d mit einem dahinter angeschlossenen weiteren Verbraucher 10d angeschlossen ist. Das letzte Steuergerät 11d ist also in Reihe mit dem vorletzten Steuergerät 11c geschlossen. Für die Kontrolle der Steuergeräte 11a ... d ist ein Hauptsteuergerät 14 im Bereich des Schaltkastens 15 vorgesehen.
  • 2 zeigt schematisch den Aufbau der Steuergeräte 11a ... d. So weist ein solches Steuergerät 11a ... d zwei Eingangsanschlüsse 18 auf. Einer davon, mit einem Minuszeichen gekennzeichnet, ist für den Nullleiter. Der Eingangsanschluss 18 für den Nulleiter ist direkt mit dem Ausgangsanschluss 19 für den Nullleiter verbunden. Der Eingangsanschluss 18 für den Phasenleiter, mit einem Plus-Zeichen gekennzeichnet, ist direkt mit einem Eingangschalter 20 verbunden. Der Ausgangskontakt 19 für den Phasenleiter ist mit einem Ausgangsschalter 21 verbunden. Der Eingangsschalter 20 weist zwei Schalterstellungen mit einem ersten und zweiten Verbindungspunkt 20a, b auf. Der Ausgangsschalter 21 weist drei Schalterstellungen mit einem ersten bis dritten Verbindungspunkt 21a ... c auf. Der erste Verbindungspunkt 20a des Eingangsschalters 20 ist direkt über eine Durchschleifleitung 27 mit dem zweiten Verbindungspunkt 21b des Ausgangsschalters 21 verbunden, die entsprechende Schalterstellung der beiden Schalter 20, 21 führt also zu einer direkten Verbindung der beiden Schalter 20, 21 und damit von Eingangsanschluss 18 und Ausgangsanschluss 19 für den Phasenleiter.
  • Weiterhin weist das Steuergerät 11a ... d einen Steuerbaustein 28 auf, der die beiden Schalter 20, 21 steuert, was als gestrichelte Linien in 2 angedeutet ist. Der Steuerbaustein enthält einen 5 V-Modulator 25, einen 5 V-Demodulator 23, einen 220 V-Modulator 22 und einen 220 V-Demodulator 24. Der Steuerbaustein 28 ist verbunden mit der Durchschleifleitung 27, dem zweiten Verbindungspunkt 20b des Eingangsschalters 20, dem dritten Verbindungspunkt 21c des Ausgangsschalters 21 sowie den Anschlüssen 18, 19 für den Nullleiter.
  • Schließlich weist das Steuergerät 11a ... d noch ein Netzteil 26 zur Umwandlung von 220 V AC in 5 V DC auf. Das Netzteil 26 ist eingangsseitig mit dem zweiten Verbindungspunkt 20b des Eingangsschalters 20 sowie den Anschlüssen 18, 19 für den Nullleiter verbunden. Ausgangsseitig ist das Netzteil 26 mit dem dritten Verbindungspunkt 21c des Ausgangsschalters 21 verbunden.
  • Der erste Verbindungspunkt 21a des Ausgangsschalters 21 weist keinen weiteren Anschluss auf, öffnet also den Ausgangsschalter 21.
  • Der Aufbau des Hauptsteuergeräts 14 wird mit Bezug auf 3 erläutert. Das Hauptsteuergerät 14 weist ebenso wie die Steuergeräte 11a ... d Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 18, 19 auf. Weiterhin weist das Hauptsteuergerät 14 einen Steuerbaustein 28 auf. Der Steuerbaustein enthält ebenso wie das analoge Element aus den Steuergeräten 111a ... d einen 5 V-Modulator 25, einen 5 V-Demodulator 23, einen 220 V-Modulator 22 und einen 220 V-Demodulator 24. Der Steuerbaustein 28 steht in direkter Verbindung mit einer Steuerlogik 30, die beispielsweise eine programmierbare Schnittstelle, beispielsweise ein Bedienfeld, aufweisen kann.
  • Weiterhin weist das Steuergerät 11a ... d noch ein Netzteil 26 zur Umwandlung von 220 V AC in 5 V DC auf. Schließlich weist das Hauptsteuergerät 14 noch einen ersten und zweiten gekoppelten Schalter 31, 32 auf. Jeder der Schalter 31, 32 hat einen ersten und zweiten Verbindungspunkt 31a, b, 32a, b. Die Schalter 31, 32 stehen entweder beide auf dem ersten Verbindungspunkt 31a, 32a oder beide auf dem zweiten Verbindungspunkt 31b, 32b.
  • Es besteht eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss 18 für den Phasenleiter und dem Steuerbau stein 28 sowie dem ersten Verbindungspunkt 31a des ersten Schalters 31. Eine weitere direkte elektrische Verbindung besteht zwischen dem Steuerbaustein 28, dem zweiten Verbindungspunkt 31b des ersten Schalters 31 und der Ausgangsseite, d. h. 5 V DC-Seite, des Netzteils 26. Eingangsseitig ist das Netzteil 26 mit den Anschlüssen 18, 19 für den Nullleiter und dem zweiten Verbindungspunkt 32b des zweiten Schalters 32 verbunden. Der Steuerbaustein 28 weist eine Verbindung mit den Anschlüssen 18, 19 für den Nullleiter auf und steuert weiterhin die beiden Schalter 31, 32. Schließlich ist der erste Verbindungspunkt 31a des ersten Schalters 31 mit dem Eingangspunkt des zweiten Schalters 32 verbunden. Der Eingangspunkt des ersten Schalters 31 ist mit dem Ausgangsanschluss 19 für den Phasenleiter verbunden. Der erste Verbindungspunkt 32a des zweiten Schalters 32 weist keine elektrische Verbindung auf, öffnet also den zweiten Schalter 32.
  • In diesem Beispiel sind die Schalter 20, 21, 31, 32 in den Geräten 11a ... d, 14 als mechanische Schalter realisiert, um einen möglichst geringen Durchgangswiderstand zu bieten.
  • Der beschriebene Aufbau der Geräte 11a ... d, 14 ist nur beispielhaft und es ist klar, dass es gerade für die elektronischen und elektrischen Komponenten eine Vielzahl von analogen Aufbaumöglichkeiten gibt. Insbesondere ist es auch möglich, die Geräte 11a ... d, 14 bzgl. der Anschlüsse 18, 19 symmetrisch zu konstruieren, d. h. so, dass die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 18, 19 vertauschbar sind und/oder so, dass auch Phasen- und Nulleiter im Anschluss miteinander vertauschbar sind. Weiterhin kann der Steuerbaustein 18 mit seinen Komponenten 22 ... 25 auf verschiedene Arten realisiert sein, beispielsweise als gemeinsamer oder geteilter Schaltkreis, digital oder analog. Im Folgenden soll nun anhand eines Ablaufbeispiels die Funktion der beschriebenen Geräte 11a ... d, 14 erläutert werden.
  • Eine erster Betriebsmodus für die elektrischen Verbraucher 10a ... d besteht darin, eine Betriebsform zu erzeugen, die auch ohne jegliche Steuergeräte 11a ... d, 14 gegeben wäre. Dabei würde über die gesamte Leitung 12 eine Spannung von 220 V AC herrschen und alle elektrischen Verbraucher 10a ... d wären versorgt. In den Steuergeräten, die gemäß 1 im Stromnetz vorhanden sind, wird diese erste Betriebsvariante durch bestimmte Schalterstellungen realisiert.
  • So sind im Hauptsteuergerät 14 beide Schalter 31, 32 mit ihrem jeweiligen ersten Verbindungspunkt 31a, 32a verbunden. Hierdurch wird die 220 V AC-Spannung, die an den Eingangsanschlüssen 18 anliegt, zu den Ausgangsanschlüssen 19 durchgeschleift. Das Netzteil 26 im Hauptsteuergerät 14 ist stromlos. In den Steuergeräten 11a ... d ist der Eingangsschalter 20 auf seinen ersten Verbindungspunkt 20a geschaltet und der Ausgangsschalter 21 auf seinen zweiten Verbindungspunkt 21b. Da diese Verbindungspunkte 20a, 21b elektrische direkt durch die Durchschleifleitung 27 verbunden sind, wird hier ebenfalls die eingangsseitig anliegende Spannung von 220 V AC einfach weitergegeben an die Ausgangsanschlüsse 19. Auch hier ist das Netzteil 26 in den Steuergeräten 11a ... d stromlos.
  • Im ersten Betriebsmodus ist ein Austausch von Informationen und Steuersignalen zwischen den Steuergeräten 11a ... d und dem Hauptsteuergerät 14 direkt möglich, indem diese auf die 220 V AC-Spannung aufmoduliert werden. Hierzu kommt in den jeweiligen Geräten 11a ... d, 14 der 220 V-Modulator 22 zum Aussenden der Informationen und Steuersignale zum Einsatz. Ein Empfang wird über den 220 V-Demodulator 24 durchgeführt. Da die Steuergeräte eine direkte Durchschleifung der 220 V AC-Spannung durchführen, kann auch ein in Serie geschaltetes Steuergerät 11d beispielsweise die Steuersignale des Hauptsteuergeräts 14 empfangen. Umgekehrt kann das Hauptsteuergerät 14 Informationen, beispielsweise Statusdaten eines Steuergeräts 11d, das in Serie mit einem anderen Steuergerät 11c geschaltet ist, empfangen.
  • Ein typisches Steuersignal, das vom Hauptsteuergerät 14 an ein Steuergerät 11a ... d gesendet wird, ist das Signal zum Ab schalten der Stromversorgung der jeweilig betroffenen elektrischen Verbraucher 10a ... d. Ein solches Signal wird dabei üblicherweise, aber nicht notwendigerweise mit einer Zieladresse versehen, anhand derer die Steuergeräte 11a ... d identifizieren können, welches Steuergerät 11a ... d eine Abschaltung vornehmen soll. Ein solches Signal ohne Adressierung dient beispielsweise der Abschaltung aller Steuergeräte 11a ... d. Das Signal zur Abschaltung für wenigstens eines der Steuergeräte 11a ... d führt zu einem zweiten Betriebsmodus.
  • Als Beispiel für den zweiten Betriebsmodus soll beispielsweise das dritte Steuergerät 11c ein Signal vom Hauptsteuergerät 14 zur Abschaltung der Stromversorgung für den dritten Verbraucher 10c erhalten haben. Das Steuersignal wird über den 220 V-Demodulator 24 vom Steuerbaustein 28 erkannt und dieser bewirkt eine Änderung der Schalterstellung von Eingangs- und Ausgangsschalter 20, 21. So wird der Eingangsschalter 20 auf seinen zweiten Verbindungspunkt 20b geschaltet und der Ausgangsschalter 21 auf seinen dritten Verbindungspunkt 21c. Hierdurch ist die direkte Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschluss 18, 19 für den Phasenleiter unterbrochen. Das Netzteil 26 ist nun mit der 220 V AC-Spannung verbunden und erzeigt eine 5 V DC-Spannung, die wiederum auf den Ausgangsanschluss 19 für den Phasenleiter gegeben wird. Das dritte Steuergerät 11c gibt also an seinen Ausgangsanschlüssen 19 eine 5 V DC-Spannung aus. Der elektrische Verbraucher 10c, der direkt an das dritte Steuergerät 11c angeschlossen ist, wird dadurch effektiv ausgeschaltet. Der Steuerbaustein 28 ist weiterhin direkt mit der 220 V AC-Spannung verbunden und kann daher weiterhin wie im ersten Betriebsmodus mit dem Hauptsteuergerät 14 kommunizieren. Analog das Gleiche gilt auch bei einem entsprechenden Steuersignal an das erste Steuergerät 11a.
  • Interessant ist im zweiten Betriebsmodus das vierte Steuergerät 11d, das in Reihe hinter das dritte Steuergerät 11c geschaltet ist. Bei einem dritten Steuergerät 11c gemäß dem Stand der Technik, das eine völlige ausgangsseitige Abschal tung der Spannung vornehmen würde, wäre das vierte Steuergerät 11d völlig von der Kommunikation mit dem Hauptsteuergerät 14 abgeschnitten. Bei einem dritten Steuergerät 11c gemäß der Erfindung wird jedoch wie beschrieben eine 5 V DC-Spannung weitergegeben. Diese ermöglicht es dem vierten Steuergerät 11d, weiterhin Informationen mit dem Hauptsteuergerät 14 oder anderen Elementen auszutauschen. Hierzu wird im vierten Steuergerät 11d eine Ansteuerung der dortigen Schalter 20, 21 vorgenommen wie im ersten Betriebsmodus, d. h. der Eingangsschalter 20 ist mit seinem ersten Verbindungspunkt 20a verbunden und der Ausgangsschalter 21 ist mit seinem zweiten Verbindungspunkt 21b verbunden. Die 5 V DC-Spannung wird also wie im ersten Betriebsmodus die 220 V AC-Spannung durchgeschleift und weitergegeben an die elektrischen Verbraucher 10a ... d und ggfs. weitere Steuergeräte 11a ... d, die in Reihe zum vierten Steuergerät 11d geschaltet sind.
  • Für die Weitergabe von Informationen und Steuersignalen im dritten Steuergerät 11c, d. h. bei der Umsetzung der Spannung von 220 V AC zu 5 V DC gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten. Zum Einen ist es möglich, die Steuersignale und Informationen derart auf die Spannungen aufzumodulieren, dass sie durch das Netzteil 26 im dritten Steuergerät 11c bidirektional weitergegeben werden unter einer entsprechenden Änderung der Amplitude. Wenn die Demodulatoren 23, 24 mit einer solchen ggfs. transformierten Modulation umgehen können, so ist keine gesonderte Umsetzung der Steuersignale und Informationen nötig. In diesem Beispiel wird aber davon ausgegangen, dass eine solche Weitergabe durch das Netzteil 26 nicht möglich ist. Dann ist es nötig, dass das dritte Steuergerät 11c Steuersignale vom Hauptsteuergerät 14 aus der 220 V-Spannung aufnimmt, was ohnehin geschieht, und wiederum auf die vom Netzteil 26 erzeugte 5 V DC-Spannung aufmoduliert mit dem 5 V-Modulator 25. Informationen vom vierten Steuergerät 11d müssen ebenfalls aufgenommen und wieder auf die eingangsseitig anliegende 220 V-Spannung aufmoduliert werden.
  • Durch die Umschaltung von der 220 V-Spannung zu einer ausgangsseitigen 5 V-Spannung und die Signalweitergabe wird also eine Kommunikation zwischen allen Steuergeräten 11a ... d, insbesondere in Reihe geschalteten, auch bei Abschaltung einzelner Verbraucher 10a ... d aufrechterhalten. Natürlich sind bei einer Abschaltung des dritten Steuergeräts 11c trotzdem alle hinter diesem Steuergerät 11c angeschlossenen Verbraucher 10c, d effektiv abgeschaltet, solange diese nicht in irgendeiner Weise einen Betrieb mit 5 V DC vorsehen.
  • Ein dritter, besonders vorteilhafter Betriebsmodus ergibt sich, wenn beispielsweise das Hauptsteuergerät 14 erkennt, dass alle Steuergeräte abgeschaltet haben oder abschalten sollen. In diesem Fall schaltet das Hauptsteuergerät 14 selbst auf eine Versorgung der gesamten Leitungen 12 mit einer 5 V DC-Spannung. Hierzu werden die beiden Schalter 31, 32 im Hauptsteuergerät 14 auf ihren jeweiligen zweiten Verbindungspunkt 31b, 32b geschaltet. Hierdurch erhält das Netzteil 26 im Hauptsteuergerät 14 seine Stromanbindung und gibt eine 5 V DC-Spannung am Ausgangsanschluss 19 für den Phasenleiter aus. Für die Steuergeräte 11a ... d bedeutet das, dass sie sämtlich die Beschaltung gemäß dem ersten Betriebsmodus verwenden können. D. h., der Eingangs- und Ausgangsschalter 20, 21 können auf die Durchschleifleitung 27 geschaltet werden und die 5 V DC-Spannung direkt durchverbunden werden. Eine Umkodierung von Steuersignalen und Informationen entfällt. In diesem dritten Betriebsmodus ist also die gesamte 220 V-Versorgung durch die 5 V DC-Versorgung ersetzt. Dies ist vorteilhaft, da in diesem Fall für die Kommunikation der Steuergeräte 11a ... d mit dem Hauptsteuergerät 14 nur eine geringe Leistung benötigt wird. Weiterhin erzeugt die 5 V DC-Spannung so gut wie keine elektromagnetische Abstrahlung, ist also in Bezug auf EMV-Verträglichkeit wesentlich besser als die 220 V Wechselspannung. Auch in diesem dritten Betriebsmodus ist die Kommunikation zwischen allen Steuergeräten 11a ... d und dem Hauptsteuergerät 14 gewährleistet. Eine Versorgung von Verbrauchern 10a ... d ist in diesem Betriebsmodus nur insoweit möglich, als diese 5 V nutzen können. Durch den dritten Be triebsmodus sind vorteilhaft auch solche Verbraucher 10b abschaltbar, denen gar kein eigenes Steuergerät zugeordnet ist.
  • Soll vom dritten Betriebsmodus wieder in den ersten oder zweiten Betriebsmodus gewechselt werden, beispielsweise weil ein Verbraucher 10a ... d eingeschaltet werden soll, so muss das Hauptsteuergerät 14 wieder auf die 220 V-Versorgung durch Schaltung der Schalter 31, 32 wechseln. Die weiteren Steuergeräte müssen bei angeschaltetem Zustand ihre Einstellung beibehalten und bei abgeschaltetem Zustand ihre Einstellung gemäß zweitem Betriebsmodus ändern.
  • Ein vierter Betriebsmodus ergibt sich optional für ein Steuergerät 11a ... d, wenn der Eingangsschalter 20 auf den ersten Verbindungspunkt 20a und der Ausgangsschalter 21 auf den ersten Verbindungspunkt 21a geschaltet wird. Der Ausgangsschalter 21 ist dadurch geöffnet und der Ausgangsanschluss 19 für den Phasenleiter geräteseitig offen. Das Netzteil 26 im Steuergerät 11a ... d ist stromlos und lediglich der Steuerbaustein 28 mit der eingangsseitig anliegenden Spannung verbunden. In diesem Betriebsmodus ist also eine Totalabschaltung durch das Steuergerät 11a ... d vorgenommen. Dies verhindert eine Kommunikation mit weiteren Steuergeräten 11a ... d, die hinter dem jeweiligen Steuergerät 11a ... d angeschlossen sind, verhindert jedoch jeglichen Verbrauch von elektrischer Leistung hinter dem abschaltenden Steuergerät 11a ... d.
  • In einer tatsächlichen Anwendung ist es generell unschädlich, wenn erfindungsgemäß ausgestaltete Steuergeräte 11a ... d und Hauptsteuergerät 14 zusammen mit bekannten Geräten eingesetzt werden. So könnte im Aufbau gemäß 1 das erste Steuergerät 11a auch ohne die Fähigkeit zur Kommunikation bei 5 V und zur Umsetzung der Spannung ausgestaltet werden. Die vollen Vorteile der Erfindung werden jedoch im Zusammenspiel der beschriebenen Steuergeräte 11a ... d und Hauptsteuergerät 14 erzielt.

Claims (10)

  1. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) mit – ersten Anschlusseinrichtungen (19) zum Anschluss wenigstens eines elektrischen Verbrauchers (10a ... d), – zweiten Anschlusseinrichtungen (18) zum Anschluss einer elektrischen Versorgung mit einer ersten Versorgungsspannung, – Mitteln (24) zur Entnahme von Steuersignalen aus der ersten Versorgungsspannung, – einer über die Steuersignale steuerbaren Schalteinrichtung (28, 20, 21) zur elektrischen Verbindung und Trennung der ersten und zweiten Anschlusseinrichtungen (18, 19), – Mitteln (23) zur Entnahme der Steuersignale aus einer zweiten, von der ersten verschiedenen Versorgungsspannung, die an den zweiten Anschlusseinrichtungen (18) anliegt.
  2. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß Anspruch 1, bei dem Mittel (26, 21) zur Ausgabe einer dritten Spannung über die ersten Anschlusseinrichtungen (19) vorgesehen sind.
  3. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß Anspruch 2, bei dem Mittel (26) zur Umwandlung der ersten Versorgungsspannung in die dritte Spannung vorgesehen sind.
  4. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem Mittel (25, 26) zur Weitergabe der Steuersignale aus der ersten Versorgungsspannung in der dritten Spannung vorgesehen sind.
  5. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das Mittel (22, 26) zur Abgabe von Informationssignalen in die erste Versorgungsspannung aufweist.
  6. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß Anspruch 5, bei dem Mittel (22, 23, 26) zur Weitergabe von Informationssignalen aus der dritten Spannung in die erste Versorgungsspannung vorgesehen sind.
  7. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass an den ersten Anschlusseinrichtungen (19) entweder die erste Versorgungsspannung oder die dritte Spannung anlegbar ist.
  8. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, derart ausgestaltet, dass an den ersten Anschlusseinrichtungen (19) die erste Versorgungsspannung oder die dritte Spannung oder keine Spannung anlegbar ist.
  9. Verbraucher-Steuergerät (11a ... d) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schalteinrichtung (28, 20, 21) zwei mechanische Schalter (20, 21) aufweist.
  10. Steuergerät (14) zur Steuerung von Verbraucher-Steuergeräten (11a ... d) mit – ersten Anschlusseinrichtungen (19) zum Anschluss wenigstens eines elektrischen Verbrauchers (10a ... d) und/oder wenigstens eines Verbraucher-Steuergeräts (11a ... d), – zweiten Anschlusseinrichtungen (18) zum Anschluss an eine elektrische Versorgung mit einer ersten Versorgungsspannung, – Mitteln (26, 31, 32) zur alternativen Weitergabe der ersten Versorgungsspannung oder einer dritten Spannung an die ersten Anschlusseinrichtungen (19), – Mitteln (22, 25) zur Abgabe von Steuersignalen über die ersten Anschlusseinrichtungen (19).
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