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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Schnittstelle für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere
für ein
Vorschaltgerät
für eine
Gasentladungslampe, auf Lampen-Betriebsgeräte mit derartigen Schnittstellen
sowie auf Verfahren zur Erzeugung von Steuerbefehlen, insbesondere
Dimmbefehlen für ein
Lampen-Betriebsgerät.
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Einem
Benutzer soll somit die Möglichkeit gegeben
werden, manuell über
eine digitale Schnittstelle Steuerbefehlre, insbesondere Dimmbefehle
für ein
EVG, einzugeben.
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Aus
der
EP 0 641 148 A1 ist
es allgemein bekannt, mittels einer analogen Phasen-Anschnitttechnik
ein Dimmen eines elektronischen Vorschaltgeräts zum Versorgung einer Last,
wie beispielsweise einer Lampe, auszuführen.
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Auch
der deutschen Patentanmeldung 197 08 784 ist ein elektronisches
Vorschaltgerät
bekannt, das (in der Ausführungsform
gemäss 7) eine Schnittstellenvorrichtung aufweist.
Diese Schnittstellenvorrichtung kann dabei über Tastersignale bzw. Schaltersignale
wie auch über
digitale Steuersignale angesteuert werden. Im Falle eines angeschlossenen
Tasters kann dann ein angeschlossenes elektronisches Vorschaltgerät durch
einen (kurzen bzw. langen) Tastendruck ein- bzw. ausgeschaltet werden.
In gleicher Weise ist jedoch auch ein DSI (Digital Signal Interface)-Betrieb
möglich,
bei dem bestimmte digitale Befehle beispielsweise Sollwerte für eine Helligkeitsregelung
etc. übermitteln.
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Bei
der aus der
DE 197 08 784 bekannten Schnittstellenvorrichtung
ist es nachteilig, dass bei Anschluss eines mit Netzspannung versorgten
Tasters oder Schalters an die Schnittstellenvorrichtung der Benutzer
diejenige Betätigungsdauer
des Tasters oder Schalters wählen
muss, die dem vom Benutzer gewünschten
Dimmwert entspricht. Mit anderen Worten, der Benutzer muss geistig
einen Dimmwert in eine Betätigungsdauer
für den
Taster oder Schalter umrechnen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die manuelle Eingabe von Steuerbefehlen (bspw. Dimm-Sollwerte) für elektronische
Vorschaltgeräte
mit einer digitalen Schnittstelle intuitiver zu gestalten. Weiterhin
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Möglichkeit
bereit zu stellen, mittels einer digitalen Schnittstelle ein derartiges
Betriebsgerät
zu dimmen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonderes vorteilhafter Weise
weiter.
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Erfindungsgemäß ist also
eine Schnittstelle für
ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere
für ein Vorschaltgerät (EVG)
für Gasentladungslampen
vorgesehen. Die Schnittstelle weist dabei zwei eingangsseitige Anschlüsse eines
digitalen Steuereingangs sowie eine Auswertelogik auf, die grundsätzlich sowohl
an den Anschlüssen
anliegenden Digitalsignale wie auch Netzspannungssignale verarbeiten kann.
An dem digitalen Steuereingang ist dabei ein Spannungsteiler oder
ein Potentiometer zur kontinuierlichen Einstellung der Amplitude
der an den Anschlüssen
des digitalen Steuereingangs anliegenden Netzspannung vorgesehen.
Das Einstellen eines Potentiometers in der Art eines Dimmers ist
für den
Benutzer intuitiver, da nunmehr eine Stellung (bspw. eine Drehstellung)
und nicht mehr eine zeitliche Dauer den gewünschten Dimmwert wiedergibt.
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Weiterhin
kann die Schnittstelle Mittel zur Umsetzung der Amplitude der anliegenden
Netzspannung in einer Pulsbreiten-Information aufweisen.
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Die
Auswertelogik kann dazu ausgelegt sein, die (digitale) Pulsbreiten-Information
in Steuerbefehle für
ein Lampen-Betriebsgerät umzusetzen.
Insbesondere kann die Auswertelogik dazu ausgelegt sein, die Pulsbreiten-Information
in Dimm-Stellwerte
für ein
Lampen-Betriebsgerät
umzusetzen.
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Zener-Dioden
können
dabei die anliegende Netzspannung an der digitalen Schnittstelle
einer bipolaren Schwellenwertbildung unterziehen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere
ein dimmbares Vorschaltgerät
für Gasentladungslampen
vorgesehen, das eine Schnittstelle der oben angeführten Art
aufweist.
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Schließlich schlägt die Erfindung
auch ein Verfahren zur Erzeugung von Dimmbefehlen für ein Lampen-Betriebsgerät, insbesondere
für ein
Vorschaltgerät
für Gasentladungslampen
vor. Dabei wird die Amplitude einer an einer digitalen Schnittstelle anliegenden
Netzspannung erfasst und die Amplitudenhöhe in eine digitale Pulsbreiten-Information
umgesetzt, die wiedergibt, wie lange die Amplitude der Netzspannung
eines vorgegebenen Schwellenwert überschritten oder unterschritten
hat. Diese Pulsbreiten-Information kann dann digital als Dimmbefehl
für das
Lampen-Betriebsgerät
verarbeitet werden.
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Die
Amplitude der anliegenden Netzspannung kann dabei kontinuierlich
einstellbar sein.
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Die
Umsetzung der Amplitudenhöhe
in eine digitale Pulsbreiten-Information
kann insbesondere mittels einer Zenerdioden-Schaltung erfolgen.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
werden nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen
sowie die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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1 zeigt eine Detailansicht
eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei der die Auswertelogik (AL) in ein
Vorschaltgerät
(EVG) für
Lampen integriert ist, und
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3 zeigt Zeitablaufsdiagramme
bzgl. der am digitalen Steuereingang anliegenden Spannung (USE) und der daraus entstehenden Pulsbreitenmodulation
(PWM).
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Wie
in 1 ersichtlich, weist
eine Schnittstellenvorrichtung gemässe der vorliegenden Erfindung
dabei zwei eingangsseitige Anschlüsse UIN1, UIN2 eines digitalen Steuereingangs SE auf.
An diese eingangsseitigen Anschlüsse
UIN1, UIN2 können grundsätzlich Digitalsignale
beispielsweise mit einer maximalen Amplitude zwischen 20 und 30
Volt oder aber Netzspannungsignale angelegt werden. Die Erfindung
betrifft dabei den Fall, dass Signale ausgehend von einer Netzspannung
an den digitalen Steuereingang SE angelegt werden.
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Die
Schnittstellenvorrichtung bereitet diese an den eingangsseitigen
Anschlüssen
UIN1, UIN2 anliegenden
Signale derart auf, dass unabhängig
von der Natur der anliegenden Signale an einem ausgangsseitigen
Anschluss OUT ein Digitalsignal ausgegeben wird, dessen logischer
Wert dem des an den eingangsseitigen Anschlüssen UIN1,
UIN2 anliegenden Signals entspricht. Das
von der Schnittstellenvorrichtung ausgegebene digitale Logiksignal
kann dann beispielsweise von einem folgenden Controller ausgewertet
werden, der wiederum ein angeschlossenes elektronisches Gerät, wie beispielsweise
ein Lampenbetriebsgerät
(z. B. elektronisches Vorschaltgerät EVG) oder LED-Betriebsgerät entsprechend ansteuert.
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Die
Eingangsseite (Anschlüsse
UIN1, UIN2) und
die Ausgangsseite (OUT) der erfindungsgemässen Schnittstellenvorrichtung
sind voneinander galvanisch getrennt, was schematisch durch das
Element GT dargestellt ist. Als Element GT zur galvanischen Trennung
(Potentialtrennung) kommen dabei beispielsweise Optokoppler, Übertrager
und Pegelversatzstufen infrage.
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Einer
der eingangsseitigen Anschlüsse
UIN2 kann direkt mit diesem Element zur
galvanischen Trennung GT verbunden sein. Zwischen dem anderen eingangsseitigen
Anschluss UIN1 und diesem Element GT können dagegen
ein Ohm'scher Widerstand R1,
ein Element mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Element)
PCT sowie zwei (optionale) Zenerdioden D1, D2 in Serie geschaltet
sein.
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Die
Ausgangssignale des Elements GT zur galvanischen Trennung werden
einer Auswertelogik AL zugeführt,
die einen Komparator KOMP aufweist. Der Komparator KOMP vergleicht
das Ausgangssignal des Elements GT zur galvanischen Trennung (Eingang
3 des Komparators) mit einem an dem invertierten Eingang 2 anliegenden
Referenz- oder Schwellenwertsignals des Komparators KOMP. Abhängig von
dem Vergleich gibt der Komparator KOMP dann das Logiksignal OUT
beispielsweise an den Controller weiter.
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Bei
dem Aufbau der in der 1 dargestellten
Schnittstellenvorrichtung wurde insbesondere darauf geachtet, dass
verhältnismässig wenige
und kostengünstige
Bauteile verwendet werden. Wie im folgenden erläutert werden wird, weist eine
derartige Schnittstellenvorrichtung dennoch die erforderliche Festigkeit
gegenüber
einer dauerhaft anliegenden Netzspannung auf sowie gegenüber Spannungsspitzen
(Bursts) auf.
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Der
Ohm'sche Widerstand
R1 muss bei Anliegen eines Netzspannungs-Signals so lange elektrische
Energie in Wärme
umsetzen, bis das PTC-Element sich erwärmt und in den hochohmigen
Zustand übergeht,
wodurch der Strom durch diesen Pfad wieder abfällt.
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Die
Zenerdioden D1, D2 dienen zur Definition des Low-Pegels des Digitalsignals.
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Für die vorliegende
Erfindung ist es grundsätzlich
ausreichend, dass die Schnittstelle dazu ausgelegt ist, ein von
einem Netzspannungssignal abgeleitetes Analogsignal an dem digitalen
Steuereingang zu verarbeiten.
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Wie
in 1 ersichtlich ist
an dem digitalen Steuereingang SE ein Spannungsteiler (Potentiometer)
ST vorgeschaltet, der mit Netzspannung UNETZ versorgt
ist. Mittels diese Spannungsteilers ST ist es möglich, die Amplitude der an
dem digitalen Steuereingang anliegenden Netzspannung UNETZ im
Wesentlichen kontinuierlich einzustellen. Im übrigen sind auch andere Mittel
denkbar, um die Amplitude der zugeführten Netzspannung zu verändern.
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2 zeigt eine Abwandlung
von 1 dahingehend, dass
die Auswertelogik AL gemäß 2 Teil des Betriebsgeräts EVG ist.
Indessen ist auch gemäß 2 vorgesehen, dass an dem
digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle ES, d.h. genauer gesagt
an den beiden eingangsseitigen Anschlüssen UIN1,
UIN2 ein Spannungsteiler ST angeschlossen
ist, der mit der Netzspannung UNETZ versorgt
ist.
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Wie
nunmehr bezugnehmend auf 3 erläutert werden
wird, sorgt eine Schaltung in der Schnittstelle ES (beispielsweise
die Zenerdioden-Schaltung D1, D2, gemäß 1) dafür, dass die (analoge) Amplitudeninformation
am Ausgang des Spannungsteilers ST und somit am Eingang des digitalen
Steuereingangs SE der Schnittstelle IS in eine (digitale) Pulsbreitenmodulation
umgesetzt wird, die der Auswertelogik AL zugeführt wird und von dieser wiederum
in Steuersignale für
ein angeschlossenen Betriebsgerät
EVG umgesetzt wird. Insbesondere kann die Amplitudeninformation,
die vom Benutzer mittels des Potentiometers ST eingestellt wird,
in eine Pulsbreiten- Information
und dann durch die Auswertelogik in Dimm-Stellwerte für ein Vorschaltgerät umgesetzt
werden. Die Einstellung der Amplitude kann dabei mittels des Spannungsteiler/Potentiometers ST
stufenlos erfolgen.
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In 3 ist der Fall geschildert,
dass der Scheitelwert der am digitalen Steuereingang SE anliegenden
Spannung einmal einen Wert UMAX1 und zu einem
anderen Zeitpunkt den kleineren Wert (UMAX2 < UMAX1)
aufweist. Der Scheitelwert der an dem digitalen Steuereingang SE
kann bspw. von einem Benutzer per Hand and einem Potentiometer eingestellt werden.
In der Schnittstellenschaltung ES wird beispielsweise mittels der
in 1 dargestellten Zenerdioden-Schaltung
D1, D2 eine Schwellenwertbildung +–UTH durchgeführt. Das
Eingangssignal der Auswertelogik AL sieht dementsprechend schematisch
wie in 3, untere Abbildung,
aus. Bei einer hohen Amplitude UMAX1 der
am digitalen Steuereingang SE anliegenden Wechselspannung ergibt
sich ein PWM-Signal mit verhältnismäßig hoher
Einschaltdauer t1 und entsprechend einem
grossen Tastverhältnis.
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Wenn
dagegen mittels des Potentiometers/Spannungsteilers ST die Amplitude
des an dem digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle ES anliegenden
Wechselspannung auf einen Wert UMAX2 < UMAX1 gedämpft wird,
ergibt sich, wie in 3,
untere Abbildung, dargestellt, am Eingang der Auswertelogik AL ein
PWM-Signal mit einer verringerten Einschaltdauer t2 < t1 und entsprechend
verringertem Tastverhältnis.
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Das
Tastverhältnis
wird dann von der Auswertelogik AL anhand einer in ihr implemetierten
Tabelle oder Funktion in Dimm-Stellewerte, Ein-/Aus-Befehle
etc. umgesetzt.
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Mittels
der Erfindung kann also ein dimmbares Vorschaltgerät mit einer
Schnittstelle realisiert werden, welche sowohl mit digitalen Steuersignalen (z.B.
DALI, DSI) wie auch mit einer kontinuierlich einstellbaren Netzspannung
gedimmt werden kann. Die Netzspannung UNETZ wird
dabei über
einen Spannungsteiler ST den digitalen Steuereingang SE der Schnittstelle
SI zugeführt.
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Je
nach Stellung des Potentiometers ST ändert sich auch die Spannung
am digitalen Steuereingang SE. Die Schnittstellenschaltung SE leitet
diese variable Spannung bzw. eine äquivalentes Signal über eine
galvanische Kopplung GK der Auswertelogik AL zu. Die Auswertelogik
AL sorgt dann dafür, dass
beispielsweise eine Lampe entsprechend den am digitalen Steuereingang
SE anliegenden Signalamplitude gedimmt wird.
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Die
Erfindung kann beispielsweise in einfacher Weise bei dimmbaren Stehleuchten
verwendet werden, welche in vielen Fällen bereits mit einem Potentiometer/Dimmer
ausgestattet sind.