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Für
Häuser oder größere Gebäude
ist es erforderlich, dass in mehreren Räumen angeordnete Aktoren
nicht nur über die in den jeweiligen Räumen angeordneten
Schalter und/oder Dimmer ein- und ausgeschaltet bzw. gesteuert werden
können, sondern es besteht das Bedürfnis, diese
Funktionen von einer zentralen Steuereinheit aus vornehmen zu können,
die mit den Aktoren über eine Steuerleitung, vorzugsweise
ein Bussystem, verbunden ist.
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Unter
Aktoren sollen alle steuer- oder schaltbaren elektrischen Bauelemente
verstanden werden, beispielsweise Leuchten, Notleuchten, Elektromotoren
für Jalousien, Türöffnung- und Schließmechanismen
oder Heizeinrichtungen.
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Um
die Aktoren individuell oder in Gruppen ansteuern zu können,
ist es erforderlich, jedem Aktor eine Adresse zuzuordnen, die der
zentralen Steuereinheit bekannt ist. Für eine solche Adressierung
ist es notwendig, zunächst einen Montageplan zu erstellen,
in dem der Ort und der Typ des Aktors verzeichnet sind. Die Adressierung
selbst kann dann vor Ort im Rahmen der Installierung erfolgen, beispielsweise dadurch,
dass an dem Aktor vorgesehene Adressen-Einstellelemente von dem
Monteur eingestellt werden. Ein Steuersystem dieser Art ist unter
der Bezeichnung "Timac X-10" bekannt. Bei diesem System weist jeder
Aktor zwei Stellräder auf, wovon das erste Stellrad 16
Zahlen aufweist und das zweite Stellrad mit Buchstaben von A bis
P bezeichnet ist. Mit dem zweiten Stellrad wird für die
Adresse ein Hauscode (A–P) eingestellt, mit dem ersten
Stellrad wird die Gerätestellennummer (1...16) für
die Adresse eingestellt. Die Kombinationen bilden die Betriebsadresse für
den jeweiligen Aktor. Auf diese Weise kann nach Installation bzw.
Anbringung des Aktors eine eindeutig bestimmte Adresse für
jeden Aktor vor Ort eingestellt werden, die sich aus den genannten
zwei Komponenten zusammensetzt.
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Die
Betriebsadressen werden dann auch in die zentrale Steuereinheit
eingegeben, so dass dieser die einzelnen Aktoren unter ihrer Betriebsadresse individuell
oder in Gruppen anwählen kann.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, dass eine derartige Adressierung
vor Ort zeitaufwändig und teuer ist. Dies deshalb, weil
der Monteur in der Regel die Adressierung des Aktors im montierten
Zustand vornehmen muss, was bei Leuchten bedeutet, dass diese an
der Decke hängen und der Monteur die Arbeit auf einer Leiter
stehend vornehmen muss. Hinzu kommt, dass eine solche Adressierung
nur von Fachpersonal durchgeführt werden kann, wodurch
die Montage weiterhin verteuert wird.
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Man
ist deshalb dazu übergegangen, die Aktoren vor der Montage
mit einer Ursprungsadresse zu versehen und ihnen anhand des Montageplanes
bereits vorab eine bestimmte Position zuzuweisen. Auch diese Möglichkeit
ist jedoch teuer und kostenaufwändig, weil der Monteur
ständig darauf achten muss, dass er den für einen
bestimmten Montageplatz vorbestimmten Aktor zu Hand hat. Auch dadurch
entstehen Zeitverluste und Fehlerquellen.
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In
der
EP 0433 527 B1 wurde
deshalb vorgeschlagen, die Aktoren vor der Montage mit einer Ursprungsadresse
zu versehen, die Montage aber selbst ohne Rücksicht auf
die Ursprungsadresse vorzunehmen. In diesem Fall ist es erforderlich,
den Aktoren nach der Montage eine Betriebsadresse zuzuordnen, unter
der sie von der zentralen Steuereinheit aus individuell oder in
Gruppen angewählt werden können. Die Aktoren werden
dazu nacheinander von der zentralen Steuereinheit aus unter ihrer
Ursprungsadresse angewählt, und es wird Ihnen der Befehl
erteilt, sich zu identifizieren. Das kann bei einer Leuchte beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass der Leuchte der Befehl erteilt wird,
mit 100% Leuchtkraft zu leuchten. Vor Ort muss sich dann eine Kontrollperson
befinden, die den Ort und den Typ des sich jeweils identifizierenden
Aktors registriert, die registrierten Daten werden dann der zentralen
Steuereinheit mitgeteilt Auf diese Weise werden die Ursprungsadressen
sukzessive durch die Betriebsadressen ersetzt.
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Wenn
die Aktoren über große Entfernungen verteilt sind,
muss die Kontrollperson allerdings weite Wege zurücklegen,
um von einem sich identifizierenden Aktor zum nächsten
zu gelangen.
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Um
diesem Nachteil zu begegnen, wurde in der
EP 0766881 B1 vorgeschlagen,
von einer zentralen Steuereinheit aus nacheinander alle Aktoren
unter ihrer Ursprungsadresse aufzurufen. Jeder aufgerufene Aktor
gibt dann vor Ort ein von außen wahrnehmbares Identifizierungssignal
ab. Eine Überwachungsperson sucht sich dann vor Ort einen
Aktor aus und richtet einen mobilen Lichtsensor auf diesen. Wenn
der Lichtsensor die Abgabe eines Identifizierungssignals von dem überwachten
Aktor registriert wird, so meldet er dies an die zentrale Steuereinheit zusammen
mit der Position des Aktors. Die zentrale Steuereinheit vergibt
daraufhin eine entsprechende Betriebsadresse an diesen Aktor. Daraufhin
richtet die Überwachungsperson den mobilen Lichtsensor auf
einen anderen Aktor. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis
alle Aktoren mit einer Betriebsadresse versehen sind. Bei dieser
Variante bestimmt also nicht mehr der Zufall die Wege der Überwachungsperson,
sondern die Überwachungsperson bestimmt ihrerseits, wer
der nächste zu überwachende Aktor sein soll.
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Auch
das zuletzt beschriebene System wird allerdings wegen der Überwachungstätigkeit
einer Kontrollperson vor Ort noch als verbesserungswürdig empfunden
werden.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Adressieren von nach einem Montageplan installierten Aktoren anzugeben, bei
dem die Abgabe von Identifizierungssignalen vor Ort und deren Überwachung durch
eine Kontrollperson überhaupt nicht mehr erforderlich ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die folgenden im Anspruch 1 angegebenen Schritte:
- a)
Jeder Aktor wird von der zentralen Steuereinheit unter seiner Ursprungsadresse
angewählt, und es wird die Leitungsentfernung bis zu diesem Aktor
durch Laufzeitmessung eines an den Aktor übermittelten
Messsignals und/oder dessen Rückantwort ermittelt,
- b) der jeweils angewählte Aktor wird aufgrund der gemessenen
Leitungsentfernung hinsichtlich seiner Position in dem Montageplan,
seines Typs usw. identifiziert, und
- c) es wird an den jeweils identifizierten Aktor eine Betriebsadresse übermittelt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, dass
es aufgrund des Montageplanes möglich ist, den Leitungsabstand
zwischen der zentralen Steuereinheit und dem jeweils angewählten
Aktor zu bestimmen und zu registrieren. Die in dem Montageplan für
jeden Aktor festzulegende Leitungsentfernung ist demnach ein eindeutiges
Charakteristikum für die Position des betreffenden Aktors
in dem Montageplan und naturgemäß auch in der
realisierten Version. Die nach Anwahl eines Aktors unter seiner Ursprungsadresse
dann tatsächlich gemessene Leitungsentfernung erlaubt es
demnach durch Vergleich mit den registrierten Leitungsentfernungen
aus dem Lageplan die Position und den Typ des angewählten Aktors
eindeutig zu identifizieren. Nach der Identifizierung kann von der
zentralen Steuereinheit eine zuvor generierte Betriebsadresse an
den angewählten Aktor übermittelt werden. Wenn
die zentrale Steuereinheit den Aktor unter seiner Betriebsadresse
anwählt, weiß sie, wo sich der angewählte
Aktor befindet und von welchem Typ er ist. Die zentrale Steuereinheit
kann deshalb gezielt Steuersignale an den Aktor übermitteln
und damit auch die gewünschten Effekte vor Ort erreichen.
Das war bisher bei einer Anwahl des Aktors unter seiner Ursprungsadresse nicht
möglich.
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Die
Messung der Leitungsentfernung zwischen der zentralen Steuereinheit
und dem jeweils angewählten Aktor beruht auf Verfahren,
die gängiger Stand der Technik sind. Nach der Netzwerktheorie
stellt man sich eine Zweidrahtleitung als Aneinanderreihung von
Vierpolen mit Längsinduktivitäten und Querkapazitäten
vor, die eine Leitungsimpedanz definieren. Wenn am Ende der Leitung
ein Verbraucher eine Abschluss-Impedanz bildet, die exakt gleich
der Leitungsimpedanz ist, so erzeugt ein am Eingang der Leitung
eingespeistes Impulssignal kein Impulsecho, weil das Impulssignal
vollständig von dem Verbraucher absorbiert wird. Wenn dagegen
der Verbraucher eine von der Leitungsimpdanz abweichende Abschluss-Impedanz
bildet, so empfängt man am Eingang der Leitung mit zeitlichem
Abstand nach der Einspeisung des Impulssignales ein Impulssignal-Echo
das gegenüber dem Sendeimpuls verzerrt ist. Die Laufzeit
zwischen der Einspeisung des Sendeimulses und dem Empfang des Impulsechos hängt
im wesentlichen von der Leitungslänge ab. Die Verformung
des Impulsechos hängt ebenfalls von der Leitungslänge
ab, vor allem aber von dem Grad, mit dem sich die von dem Verbraucher
gebildete Abschluss-Impedanz von der der Leitungsimpedanz unterscheidet.
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Die
vorstehenden Erkenntnisse wurden bisher beispielsweise ausgenutzt,
um Fehlerstellen auf einer Nachrichtenübertragungsleitung
zu orten. Es wird in diesem Zusammenhang hingewiesen auf die
DE 3638147 A1 ,
die
WO 02/091677
A1 , den Artikel
„High Accuracy Location
of Faults an Electrical Lines Using Digital Signal Processing" von
Biesen, Renneboog und Barel in IEEE Transactions an Instrumentation
and Measurement, VOL. 39, NO. 1, February 1990, Seiten 175–179.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand
der Zeichnung beschrieben werden. Es zeigen:
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1 ein
stilisierter Montageplan mit einer zentralen Steuereinheit und mehreren
Aktoren; und
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2 ein
Diagramm zur Darstellung des Adressierungs-Vorganges.
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Bei
dem in 1 gezeigten stilisierten Montageplan sind die
einzelnen Aktoren auf zwei Ebenen dargestellt, und zwar im Erdgeschoss
(EG) und im ersten Obergeschoss (1. OG). Im 1. OG befinden sich
die zentrale Steuereinheit 1 und die Aktoren 14, 18 und 19.
Im EG befinden sich die Aktoren 20, 21 und 22.
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Die
zentrale Steuereinheit 1 enthält einen Sendeteil 2,
einen Empfangsteil 3, einen Rechner 4, eine Steuereingabe 5,
einen Adressenspeicher 6, ein Leitungsentfernungs-Messteil 7,
ein Identifikationsteil 8 und eine Kontrolleinheit mit
einem Display 9. Von der zentralen Steuereinheit 10 geht
ein Bus 10 aus, der zu einem Buskoppler 11 läuft.
Der Buskoppler 11 bildet eine Weiche, von der aus ein weiterer
Busabschnitt 12 aus ausgeht.
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Bei
dem Aktor 13 handelt es sich um eine Notlicht-Einheit mit
einem Empfangsteil 14, einer Notlichtleuchte 15 mit
Betriebsgerät, einem Adressenspeicher 16 und einem
Buskoppler 17. Der Bus 10 läuft in den
Buskoppler 17 ein und aus diese wieder heraus. Der Aktor 18 ist
eine Leuchte mit Betriebsgerät, der ansonsten die gleichen
Baugruppen wie der Aktor 13 enthält. Gleiches
gilt für den Aktor 19. Bei diesem handelt es sich
ebenfalls um eine Leuchte.
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Die
Leuchten können als Leuchtmittel bspw. Gasentladungslampen,
Hochdrucklampen, LEDs, OLEDs und/oder Halogenlampen aufweisen.
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Bei
dem im EG befindlichen Aktor 20 handelt es sich wiederum
um eine Leuchte. Der Aktor 21 ist ein Lichtsensor und Aktor 22 ist
wiederum eine Notlichtleuchte.
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Zu
beachten ist, dass in dem Montageplan zu jedem der Aktoren die Leitungsentfernung
von der zentralen Steuereinheit 1 registriert ist. So haben
die Aktoren 13 und 18 bis 22 die Entfernungen 50, 80, 120, 130, 160 und 200m.
Die Leitungslängen kennt man durch die Länge der
verlegten Kabel.
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Ferner
enthält jeder Aktor eine Ursprungsadresse und eine Betriebsadresse.
Die Ursprungsadressen sind willkürlich verteilt und wurden
den Aktoren bei der Herstellung eingespeichert. So haben die Aktoren 13 und 18 bis 22 die
folgenden Ursprungsadressen: U322, U16, U197, U156, U76 und U113.
Die Ursprungsadressen sind im Aktor 13 im Adressenspeicher 16 abgelegt.
Gleiches gilt für die anderen Aktoren. Im Gegensatz zu
den Ursprungsadressen sind die Betriebsadressen der Reihe nach den
Leitungsentfernungen entsprechend vergeben worden. So hat der Aktor 14 die
Betriebsadresse B1, und die Aktoren 16 bis 22 haben
die Betriebsadressen B2 bis B6. Die Betriebsadressen sind ebenfalls
im Adressenspeicher 16 der einzelnen Aktoren abgespeichert.
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Die
Betriebsadressen und die Ursprungsadressen sind außerdem
im Adressenspeicher 6 der zentralen Steuereinheit 1 abgelegt.
Diese kann daher die Aktoren 13 zunächst unter
der Ursprungsadresse anwählen. Bei der Anwahl über
die Ursprungsadresse wird zwar jeweils ein Aktor angesprochen, jedoch ist
der zentralen Steuereinheit 1 dessen Position und sein
Typ nicht bekannt. Erst nach Vergabe der Betriebsadressen kann die
zentrale Steuereinheit 1 die Aktoren 13 gezielt
anwählen und kennt dabei deren Position und ihren Typ.
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Der
Adressierungsvorgang soll nunmehr anhand von 2 in den
einzelnen Schritten A bis G erläutert werden.
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Gemäß Schritt
A soll zunächst ein Montageplan erstellt und anhand des
Montageplans (maßstäbliche Darstellung oder dergleichen)
zu jedem Aktor die Leitungsentfernung zu der zentralen Steuereinheit
ermittelt und registriert werden.
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Gemäß Schritt
B soll für jeden Aktor eine Ursprungsadresse generiert
und in den Aktor eingeschrieben werden. Dieser Schritt erfolgt unabhängig von
Schritt A, d. h. er kann auch zeitlich vor Schritt A liegen.
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Gemäß Schritt
C soll für jeden Aktor, der im Montageplan verzeichnet
ist, eine Betriebsadresse generiert werden. Dieser Schritt erfolgt
auf jeden Fall später als Schritt B, und er kann sogar
nach Schritt E erfolgen.
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Gemäß Schritt
D soll der Montageplan nunmehr realisiert, d. h. die Aktoren in
dem Gebäude installiert werden, und zwar ohne Rücksicht
auf die Ursprungsadressen.
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Nun
soll von der zentralen Steuereinheit gemäß Schritt
E jeder Aktor unter seiner Ursprungsadresse angewählt werden,
und es soll die Laufzeit der Entfernung von der zentralen Steuereinheit
zu dem Aktor gemessen werden. Mit der Anwahl des Aktors unter seiner
Ursprungsadresse ändert dieser seine Eingangsimpedanz von
einer vollständigen Anpassung an die Leitungsimpedanz der
Steuerleitung in eine Fehlanpassung. Aufgrund eines von der zentralen
Steuereinheit ausgesandten Messsignals folgt dann die Entfernungsmessung
des angewählten Aktors von der zentralen Steuereinheit.
Auf diese Weise kann man durch Messung der Laufzeit von der Aussendung
des Messsignals bis zum Vorliegen der Rückantwort auf die
Entfernung von der zentralen Steuereinheit zum Aktor schließen.
Die Technologie dazu ist bekannt; und es wurden eingangs entsprechende
Literaturstellen zitiert.
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Der
nächste Schritt besteht nun darin, die aus dem Montageplan
ermittelte Laufzeit und die gemessene Laufzeit für jeden
Aktor miteinander zu vergleichen. Das Vergleichsergebnis wird in
Schritt F dazu verwendet, den angewählten Aktor bezüglich seiner
Position im Montageplan zu identifizieren. Mit der Position ist
auch der Typ des Aktors bekannt. Nunmehr werden die unter Schritt
C generierte Betriebsadresse und die Position des Aktors im Montageplan
einander zugeordnet und gemäß Schritt G wird die
Betriebsadresse an den angewählten Aktor übermittelt.
Dieser speichert sie ab und ist von nun an unter der Betriebsadresse
erreichbar.
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Wenn
die Korrespondenz zwischen der zentralen Steuereinheit und dem unter
seiner Ursprungsadresse angewählten Aktor beendet wird, ändert
der Aktor seine Eingangsimpedanz wieder dahingehend, dass sie mit
der Leitungsimpedanz möglichst weitgehend übereinstimmt.
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Dieser
Vorgang wird wiederholt bis allen Aktoren eine Betriebsadresse zugeordnet
worden ist.
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Des
weiteren ist eine weitere Ausführungsform denkbar, bei
der dem zu adressierenden Aktor jeweils zur Adressierung ein weiterer
Busankoppler (eine Art Adressiergerät) vorgeschaltet wird,
der die Eingangsimpedanz des Aktors oder des Busankopplers verändern
kann. Dieser Aktor kann weiterhin auch die Rückantwort
zum Identifizieren senden. Zusätzlich ist es möglich,
daß dieser weitere Aktor eine direkte Verbindung zum dem
zu adressierenden Aktor hat und über diese Verbindung diesem
zu adressierenden Aktor eine Adresse zuweisen kann. Die Verbindung
kann über den vorhandenen Bus (10 oder 12)
mit dem Busankoppler des zu adressierenden Aktors oder aber über
eine weitere drahtlose oder drahtgebundene Steuerleitung erfolgen.
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Es
versteht sich, dass verschiedene Variationen der einzelnen Schritte
möglich sind. So muss beispielsweise die Betriebsadresse
nicht entsprechend der Leitungsentfernung vergeben werden, sondern
sie kann auch durch einen Zufallsgenerator generiert werden, wie
dies in dem für Beleuchtungssysteme üblichen DALI-Standard
vorgeschlagen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0433527
B1 [0007]
- - EP 0766881 B1 [0009]
- - DE 3638147 A1 [0015]
- - WO 02/091677 A1 [0015]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „High
Accuracy Location of Faults an Electrical Lines Using Digital Signal
Processing" von Biesen, Renneboog und Barel in IEEE Transactions an
Instrumentation and Measurement, VOL. 39, NO. 1, February 1990,
Seiten 175–179 [0015]