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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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1 ein
Schaltbild einer Stromversorgung mit Steuergeräten und übergeordnetem Steuergerät,
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2 ein
Schaltbild eines Steuergeräts,
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3 ein
Schaltbild für
ein übergeordnetes Steuergerät.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
erste Verbindungspunkt 21a des Ausgangsschalters 21 weist
keinen weiteren Anschluss auf, öffnet
also den Ausgangsschalter 21.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.