DE60212844T2

DE60212844T2 - Aussenlicht-messverfahren für die steuerung einer sonnenschutz- oder beleuchtungsanlage

Info

Publication number: DE60212844T2
Application number: DE60212844T
Authority: DE
Inventors: Emeric Motte
Original assignee: Somfy SA
Current assignee: Somfy SA
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: FR2827673A1; WO2003008753A1; EP1407108A1; JP4546083B2; ATE331866T1; EP1407108B1; ES2266516T3; DE60212844D1; US20040164231A1; FR2827673B1; JP2004536318A; US7193201B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Aussenlichtes zwecks Steuerung eines motorisierten Mittels zum Sonnenschutz, mit welchem mindestens ein Glasfenster eines Gebäudes ausgestattet ist, und/oder einer Beleuchtung.
Es ist bekannt, ein Signal, welches von einem externen Sensor der Sonneneinstrahlung übermittelt wird, zur Betätigung von Mitteln zum Sonnenschutz auszunutzen, welche sich an mindestens einem Glasfenster oder mehreren Glasfenstern befinden.
Derartige Einrichtungen zum Sonnenschutz sind beispielsweise in den Patentschriften Nr. FR-2'510'777, FR-2'740'825 und DE-43'15'406 beschrieben worden. Bei diesen Anlagen werden die Einzelteile der motorisierten Sonnenschutzeinrichtung in Abhängigkeit von Messungen gesteuert, welche von einer oder mehreren Sonnenzellen ausgeführt werden, d.h. lichtelektrischen Zellen, und zwar im allgemeinen von einer Zelle pro Fassade. Diese Sonnenzellen messen die Lichtstärke der direkten Sonneneinstrahlung. Wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, und nach einer bestimmten Zeitdauer, werden die Sonnenschutzeinrichtungen in eine bestimmte Stellung gebracht (was insbesondere im Dokument DE-43'15'406 beschrieben ist). Unterhalb dieses Schwellenwertes und nach einem bestimmten Zeitablauf werden die Sonnenschutzmittel wieder aufgezogen.
Zahlreiche Verbesserungen sind an diesen Anlagen vorgenommen worden, beispielsweise veränderliche Zeitschaltungen, unterschiedliche Schwellenwerte für das Ausfahren und Einfahren des Sonnenschutzes, Verfolgung des Sonnenstandes in Abhängigkeit von der geographischen Länge, der Breite, des Datums, der Zeit, der Ausrichtung der Fassade und der mechanischen Eigenschaften sowie der Dimensionen des zu schützenden Fensters. Sämtliche automatischen Vorrichtungen des Standes der Technik haben jedoch als gemeinsames Merkmal, dass sie während derjenigen Zeitdauer in Betrieb sind, während derer die Sonne scheint, und dass sie unmittelbar von der Sonnenstrahlung gesteuert werden.
Die amerikanische Patentschrift Nr. US-4'538'218 beschreibt einen Fühler, mit dem es möglich ist, den Einfluss von direktem Sonnenlicht auf die Messung der Aussenbeleuchtung auszuschalten. Das angestrebte Ziel ist es, das Ausmass des Lichtes kennen zu lernen, welches mindestens durch Diffusion des Himmelsgewölbes verfügbar ist, wobei diese Lichtmenge einen zusätzlichen Beitrag des Lichtes beeinflussen soll, welcher von Beleuchtungskörpern beizubringen ist, und in Abhängigkeit von diesem Beitrag soll die Leistung dieser Beleuchtungskörper gesteuert werden. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, mehrere aussen am Gebäude angebrachte Fühler zu verwenden, die mit versetzten Winkeln befestigt sind und welche den Bereich des Himmelsgewölbes überwachen, welcher der Fassade gegenüberliegt. Der niedrigste Wert der ermittelten Signale ist notwendigerweise für die niedrigste verfügbare natürliche Lichtintensität charakteristisch. Umgekehrt gilt, dass der Höchstwert der unmittelbaren Sonneneinwirkung entspricht. Dieser Wert wird eliminiert, und es wird gegebenenfalls das Mittel der übrigen Signale gebildet, um die mittlere verfügbare diffuse Beleuchtungsstärke zu ermitteln.
In der amerikanische Patentschrift Nr. US-5'237'169 im Namen der Anmelderin wird vorgeschlagen, die Sonnenschutzein richtung sowie eine künstliche Beleuchtung gleichzeitig zu steuern, um diese beiden Vorrichtungen bezüglich des Beleuchtungskomforts auf ein Optimum zu bringen.
In der amerikanischen Patentschrift Nr. US-4'355'896 wird vorgesehen, mehrere Lichtdetektoren zu verwenden, von denen einer das direkte Sonnenlicht empfängt und die anderen Detektoren auf diejenigen Stellen des Himmels gerichtet sind, von denen kein direktes Sonnenlicht empfangen wird, und zwar zwecks Bestimmung einer Bewölkung. Diese Vorrichtung ist für Wettervorhersagen vorgesehen, für die Auswertung klimatischer Faktoren und für die Beurteilung von Vorrichtungen zur Umwandlung der Sonnenenergie, sowie für andere, nicht besonders beschriebene Anwendungen.
Die amerikanische Patentschrift Nr. US-4'008'391 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen der Qualität der Beleuchtung einer Arbeitsfläche. Diese Vorrichtung verwendet zwei lineare Detektoren. Durch arithmetische Summenbildung und Division der von den Detektoren gelieferten Signale wird eine Resultierende bestimmt, welche auf Anzeigemitteln abgelesen werden kann.
Es ist weiterhin bekannt, dass es möglich ist, eine diffuse Strahlung genau zu messen, und zwar mittels einer Vorrichtung, die unter der Bezeichnung Pyranometer bekannt ist. Es sei daran erinnert, dass diese Vorrichtung lediglich einen einzigen lichtelektrischen, horizontal angeordneten Detektor aufweist, und ein undurchsichtiger Kreisbogen, der auf diesen Detektor zentriert ist, besitzt eine je nach der geographischen Breite des Ortes bestimmte Neigung. Eine solche Vorrichtung wäre vergleichsweise kompliziert zu verwenden, um eine Sonnenschutzvorrichtung zu steuern.
Im allgemeinen kann im Stand der Technik kein Dokument aufgefunden werden, in welchem man sich damit befasst, eine Unterscheidung zwischen den einzelnen Möglichkeiten eines diffusen Lichtes zu treffen, d.h. in Abwesenheit einer direkten Sonnenstrahlung, wobei diese Unterscheidungen grundsätzlich voneinander verschieden sind: diejenige eines Himmels ohne Wolken oder, im Gegensatz dazu, die Bedingungen eines stark bewölkten oder mit Feuchtigkeit gesättigten Himmels. Diese letztere Situation, die zuweilen als "weisser Himmel" bezeichnet wird, trifft man oft in äquatorialen Gebieten an, aber ebenfalls in den nordeuropäischen Ländern. Dabei bescheint die Sonne die Wolkendecke, die ein stark diffundiertes Licht erzeugt, und es ergibt sich auf diese Weise eine hohe Beleuchtungsstärke, die man mit Sonnenschutzmitteln abschwächen muss. Ähnlich wie diese Situation präsentiert sich auch diejenige einer grossen, hellen Gebäudefassade, die dem betrachteten grossen Glasfenster gegenübersteht und unmittelbar von der Sonne bestrahlt wird. Eine kleine benachbarte Fassade, welche stark reflektiert und mit dem betrachteten Glasfenster einen kleinen Winkel bildet, wird sich im Gegensatz dazu eher als direktes Sonnenlicht verhalten.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben besprochene Lücke auszufüllen.
Das Messverfahren für Aussenlicht gemäss Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Zustände, und zwar blauer Himmel, weisser Himmel und direkte Sonneneinstrahlung, erfasst und voneinander unterschieden werden. Dabei versteht man unter der Bezeichnung "blauer Himmel" einen im wesentlichen homogenen Himmel mit einer schwachen Leuchtdichte (Himmel bei schönem Wetter, grauer Himmel, Nachthimmel), und unter der Bezeichnung "weisser Himmel" einen Himmel mit im wesentlichen homogenen Lichtverhältnissen und mit einer hohen Leuchtdichte.
Jeder Zustand kann wiederum in mehrere Teilzustände unterteilt werden.
Die Unterscheidung zwischen den drei Zuständen wird beispielsweise ausgehend von einer Zwischenerfassung bestimmt, welche entweder einen homogenen Zustand CH oder einen inhomogenen Zustand CNH des Himmels erfasst.
Gemäss einer Ausführungsform wird die Differenz der Messwerte E1, E2 zweier Detektoren oder mehrerer Sonnendetektoren, welche eine direkte Sonnenstrahlung nicht gleichzeitig empfangen können, mit einem ersten Schwellenwert S1 verglichen, wobei der Zustand des Himmels als homogen CH angesehen wird, wenn der Absolutwert dieser Abweichung unter dem Schwellenwert S1 verbleibt, und als inhomogen CNH im entgegengesetzten Falle. Bei einem homogenen Zustand des Himmels CH werden die Messwerte E1, E2 mindestens eines Sonnendetektors oder aber das Mittel mehrerer Sonnendetektoren mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen, wobei der Zustand des Himmels als weiss angesehen wird, wenn der Messwert den Schwellenwert S2 überschreitet, und als blau, wenn der entgegengesetzte Fall vorliegt.
Der Zustand unmittelbarer Sonneneinstrahlung entspricht einem inhomogenen (ungleichförmigen) Zustand des Himmels.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird bei einem ungleichförmigen Zustand des Himmels (CNH) die Messung E1, E2 mindestens eines Sonnenlichtdetektors oder das Mittel mehrerer Sonnenlichtdetektoren mit einem dritten Schwellenwert S3 verglichen, wobei der Zustand des Himmels, wenn der Messwert oberhalb des Schwellenwertes S3 liegt, als direk tes, störendes Sonnenlicht angesehen wird, und im anderen Falle als direktes, nicht störendes Sonnenlicht klassifiziert.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Detektoren durch eine Schwarzweisskamera mit einer Sensormatrix ersetzt, die mit einem Weitwinkelobjektiv versehen ist und bei der das Videosignal verarbeitet wird, welches mindestens während einer Abtastperiode anfällt, um den gleichförmigen oder ungleichförmigen Zustand des Himmels zu definieren, indem die Abweichungen der Messwerte mit einem ersten Schwellenwert S1 verglichen werden, und sodann wird im Falle eines gleichförmigen Himmels ein Zustand des Himmels als "blau" definiert, wenn der mittlere Messwert unterhalb eines zweiten Schwellenwertes S2 liegt, und als "weiss", wenn der gegenteilige Fall vorliegt. Schliesslich wird ein Zustand direkten, störenden Sonnenlichtes definiert, indem die Messwerte mit einem dritten Schwellenwert S3 verglichen werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform werden die mehreren Detektoren durch eine Farbkamera mit einer Sensormatrix R, G, B ersetzt, welche ein Weitwinkelobjektiv aufweist, und man verarbeitet das Videosignal einer Farbe, beispielsweise der Farbe G, welches während mindestens einer Abtastperiode geliefert wurde, um den gleichförmigen oder ungleichförmigen Zustand des Himmels zu definieren, indem die Abweichungen der Messwerte mit einem ersten Schwellenwert S1 verglichen werden, und wenn ein gleichförmiger Himmel vorliegt, wird das Verhältnis der Farben R/B oder deren Abweichung dazu ausgenutzt, um die Farbe des Himmels festzustellen.
Nach einer weiteren Ausführungsform, bei der ein Prozessor eingesetzt wird, der mit Algorithmen der unscharfen Logik betrieben wird, ist jeder ermittelte und unterschiedene Zu stand in diesem Falle durch seine Funktion der Zugehörigkeit zu einem unscharfen Untersystem charakterisiert.
Es werden vorzugsweise zwei unscharfe Untersysteme als Zwischenzustände definiert, nämlich jeweils ein gleichförmiger und ein ungleichförmiger Himmel, deren entsprechende Zugehörigkeitsfunktionen CH und CNH sind.
Nach einer Ausführungsform ist die variable Grösse der Zugehörigkeitsfunktionen zum gleichförmigen Himmel CH und zum ungleichförmigen Himmel CNH die absolute Abweichung zwischen den Messungen E1, E2 zweier Detektoren oder die maximale Abweichung der Werte mehrerer Sonnendetektoren, welche nicht gleichzeitig dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt sind.
Nach noch einer weiteren Ausführungsform ist die variable Grösse der Zugehörigkeitsfunktionen "blauer Himmel" oder "weisser Himmel" der Messwert E1, E2 mindestens eines Sonnendetektors oder das Mittel mehrerer Sonnendetektoren.
Beispielsweise sind die verwendeten Detektoren durch die Matrix der lichtempfindlichen Elemente einer CCD-Kamera gegeben, die einfarbig oder mehrfarbig arbeiten kann und mit einem Weitwinkelobjektiv versehen ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schutzvorrichtung gegen Sonnenlicht und/oder eine Beleuchtungsanlage, welche wenigstens ein Bauteil aufweisen, das nach dem Messverfahren gemäss einer der beschriebenen Ausführungsformen gesteuert wird.
Die beigegebene Zeichnung zeigt als Beispiel einige Ausführungsformen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform.
2 zeigt schematisch eine Variante der ersten Ausführungsform.
3 stellt schematisch eine zweite Ausführungsform dar.
4 und 5 sind Diagramme, die auf übliche Weise eine Anwendung des Verfahrens der unscharfen Logik auf die Behandlung der drei Zustände wiedergeben.
Bei der Ausführungsform gemäss 1 werden zwei lichtelektrische Sensoren 1 und 2 eingesetzt, welche sich jeweils auf einer Fassade 3 und 4 eines Gebäudes befinden, die nicht parallel zueinander verlaufen. Diese Sensoren können auch nahe beieinander angebracht sein, müssen jedoch miteinander einen ausreichenden Winkel bilden, der normalerweise die Hälfte des Öffnungswinkels des abzutastenden Raumes beträgt. Die Sensoren, die derzeit handelsüblich sind, weisen gewollt nur eine geringe Richtwirkung auf, und daher reichen zwei Sensoren aus, um das Himmelsgewölbe zu überdecken. Die Signale, die von den Sensoren 1 und 2 geliefert werden, gelangen an eine einfache Recheneinheit 5, welche an ihren Ausgängen einerseits den Absolutwert |E1 – E2| und andererseits das Mittel (E1 + E2)/2 liefern. Mittels eines ersten Komparators 6 wird der Absolutwert |E1 – E2| mit einem ersten Schwellenwert S1 verglichen, während das Mittel (E1 + E2)/2 mit Hilfe eines zweiten Komparators 7 mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen wird. Dabei wird S1 als Schwellenwert zur Bestimmung der Gleichförmigkeit der Leuchtdichten des Himmelsgewölbes benutzt, während der Schwellenwert S2 einen Wert darstellt, der einer Blendung entspricht. Dabei ist S1 sehr viel kleiner als S2. Es sei weiterhin erwähnt, dass der Komparator 7 derart aufgebaut ist, dass er zwei Analogeingänge A und B aufweist, weiterhin einen Bestätigungseingang G (CH) sowie zwei Ausgänge, von denen einer aktiv ist, wenn A > B ist und der andere Ausgang aktiv ist, wenn A < B ist, wobei die Ausgänge nur dann aktiv werden, wenn der Bestätigungseingang aktiviert wird.
Wenn |E1 – E2| < S1, wird der Himmel als gleichförmig angesehen (Ausgang CH): keiner der Sensoren empfängt direktes Sonnenlicht. Wenn jedoch |E1 – E2| > S1, so bedeutet dies, dass einer der Sensoren unmittelbar Sonnenlicht empfängt (ungleichförmiger Himmel, Ausgang CNH).
Ein Vergleich des Mittelwertes (E1 + E2)/2 mit S2 ermöglicht die Kenntnis, ob der Himmel blendend ist ("weiss") oder nicht ("blau"), wenn der Himmel gleichförmig ist (CH). Anstatt das Mittel zum Vergleich zu benutzen, kann man einfach auch E1 oder E2 mit S2 vergleichen.
Es ist natürlich auch möglich, die Summe E1 + E2 mit einem Schwellenwert S'2 zu vergleichen, der den doppelten Wert von S2 hat.
Wenn die Detektoren dazu verwendet werden, um einfache Anlagen zu steuern, bei denen das Betätigen der Sonnenschutzvorrichtungen nur die beiden Endstellungen vorsieht, wird vorzugsweise ein dritter Schwellenwert S3 verwendet, der im allgemeinen grösser ist als der Schwellenwert S2. Der Zustand "direkte Sonnenstrahlung" wird dann in zwei Unterzustände "Sonne direkt störend" und "Sonne direkt nicht störend" unterteilt. Diese Ausführungsform ist schematisch in 2 wiedergegeben. Hier wird das Mittel (E1 + E2)/2 mittels eines Komparators 8 mit S3 verglichen, an dessen Ausgängen man die zwei Unterzustände "direkte Sonnenein strahlung, störend" und "direkte Sonneneinstrahlung, nicht störend" erhält.
Es ist möglich, als Detektor beispielsweise den Sensor zu verwenden, der in der Patentschrift US-4'538'218 beschrieben ist. Der Diskriminator sollte in diesem Falle modifiziert werden, um den Wert "direktes Sonnenlicht" mit S3 und den Wert "Himmelslicht" mit S2 zu vergleichen.
Die zwei oben beschriebenen Sensoren können natürlich auch durch eine grössere Anzahl von Sensoren ersetzt werden, wodurch man ein grösseres Gebiet überdecken kann und/oder eine bessere Information über einen ungleichförmigen Zustand des Himmels erhält.
In diesem Falle besteht eine einfache Methode, das vorstehende Verfahren anzuwenden, darin, die Höchstabweichung (in absoluten Werten) für den Test der Gleichförmigkeit (Vergleich mit dem Schwellenwert S1) und den Mittelwert der Messungen zur Unterscheidung zwischen blauem Himmel und weissem Himmel (Vergleich mit dem Schwellenwert S2) einzusetzen, oder diese auch für eine Unterscheidung zwischen direkter, störender Sonnenstrahlung und direkter, aber nicht störender Sonnenstrahlung zu verwenden (Vergleich mit dem Schwellenwert S3).
Nach einer anderen Ausführungsform wird diese Mehrzahl von Detektoren durch eine Matrix von lichtempfindlichen Elementen einer CCD-Kamera (mit Abtastung), die ein Weitwinkelobjektiv aufweist, gebildet. Wenn es sich um eine Schwarzweiss-Kamera handelt, ergibt die Auswertung des Videosignals während einer bestimmten Zeitdauer die Verteilung des Lichtes, welches von den einzelnen Pixeln erhalten wurde. Dem Fachmann ist bekannt, wie man, ausgehend von diesem Signal, den Mittelwert und die maximale Abweichung erhält, um um die vorstehend beschriebene Verarbeitung vornehmen zu können. Obwohl die Erfindung keine Feinanalyse des Himmels erfordert, ist eine solche Lösung interessant, denn solche Kameras sind heutzutage sehr preisgünstig zugänglich und können bequem und einfach über eine Schnittstelle an ein Digitalsystem angeschlossen werden. Diese Kameras sind unter der Bezeichnung "Webcam" bekannt.
3 zeigt schematisch die Verwendung einer Farbkamera. Die Kamera 9 ist aussen am Gebäude 10 angebracht. Sie liefert drei Videosignale, nämlich R (rot), G (grün) und B (blau). Bei jedem vollständigen Abtast Zyklus des Abtastens durch die Sensormatrix ändert sich jedes Videosignal nach Massgabe des Lichtes, welches von allen Pixeln nacheinander durch Abtasten festgestellt wurde. Die Videosignale R, G und B werden von der Einheit 11 verarbeitet. Eines der Videosignale, beispielsweise das Signal G, wird digital oder mit Hilfe einfacher analoger Mittel (Dioden, Widerständen und Kondensatoren) so verarbeitet, dass zwei Werte VMAX und VMIN gebildet werden. An einem dritten Ausgang liefert die Einheit 11 das Verhältnis der beiden anderen Videosignale, im vorliegenden Falle R/B.
Die Schaltung 12 berechnet den Absolutwert der Differenz VMAX – VMIN, d.h. |VMAX – VMIN|, und dieser Wert wird mit Hilfe eines Komparators 13 mit dem Schwellenwert S1 verglichen. Wie bei der ersten Ausführungsform wird das Himmelsgewölbe, wenn |VMAX – VMIN| < S1, als homogen angesehen (blauer Himmel oder weisser Himmel, Ausgang CH). Wenn der Wert jedoch oberhalb S1 liegt, bedeutet dies eine direkte Sonneneinstrahlung (nicht homogener Himmel, Ausgang CNH).
Im Falle eines gleichförmigen Himmels (CH) muss noch zwischen einem blauen Himmel und einem weissen Himmel unterschieden werden. Zu diesem Zweck verwendet man eine spekt rale Aufteilung, welche uns die Kamera liefert. Genauer gesagt, man vergleicht das Verhältnis R/B mit einem Schwellenwert S''2 mit Hilfe eines Komparators 14.
Der Wert von S''2 ist viel kleiner als 1. Wenn R/B < S''2 ist, so bedeutet dies, dass das Signal B viel grösser als das Signal R ist, d.h. dass der Himmel "blau" ist. Wenn R/B > S''2 ist, so bedeutet dies, dass der Himmel "weiss" ist.
Es ist selbstverständlich möglich, eines der beiden anderen Videosignale R und B auszuwählen, um die Werte MAX und MIN zu gewinnen und das Verhältnis der beiden anderen Signale zu berechnen.
Anstelle des Wertes MIN könnte man auch den Mittelwert benutzen.
Es steht dem Fachmann frei, anstelle des Verhältnisses eine andere Kombination zu verwenden, um die relative Auswirkung der einzelnen spektralen Komponenten des Lichtes zu vergleichen.
Anstelle einer Farbkamera ist es möglich, Photodioden einzusetzen, welche mit Filtern versehen sind, wie es in der Patentschrift Nr. US-5'426'294 beschrieben ist, um die spektrale Zusammensetzung des ermittelten Lichtes zu analysieren.
Nach einer anderen Ausführungsform verwendet man Algorithmen der unscharfen Logik, um die Ergebnisse an eine Situation anzupassen, bei der mehrere Aspekte kombiniert sind. Jeder entschiedene Fall verlangt nach einer besonderen Reaktion, "Regel" genannt, aber es ist zulässig, dass eine Situation eine gewichtete Kombination mehrerer Regeln er fordert. Dabei kann im Falle der vorliegenden Erfindung ein Himmel, der mit einer homogenen feuchten Atmosphäre überzogen ist, eine Kombination von Aspekten erzeugen, beispielsweise weissen Himmel mit direkter Sonneneinstrahlung (abgeschwächt).
Die Unterscheidung gemäss drei Zuständen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Berücksichtigung der Tatsache angewandt, dass jeder der drei ermittelten und unterschiedenen Zustände dadurch gekennzeichnet ist, dass er zu einer unscharfen Untergruppe gehört (direkte Sonneneinstrahlung, blauer Himmel oder weisser Himmel). Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Fällen sind diese Zustände nicht mehr ausschliessend.
Auf einfache Weise und gemäss den gleichen Grundlagen wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird empfohlen, die Unterscheidung in zwei Stufen aufzuspalten, und zwar durch Zuordnung einer zwischenzeitlich auftretenden Funktion, nämlich des homogenen Himmels.
4 zeigt auf übliche Weise ein Beispiel der Erscheinungsfunktionen des gleichförmigen und des ungleichförmigen Himmels. Wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht der Absolutwert der Abweichung der Beleuchtung zweier Detektoren oder mehrerer einzelner Sensoren (bei einer CCD-Kamera) die Bestimmung des Grades der Zugehörigkeit zu der einen oder anderen der unscharfen Untergruppen, nämlich gleichförmiger Himmel und ungleichförmiger Himmel. In einem einfachen Fall kann ein ungleichförmiger Himmel auch einer direkten Sonneneinstrahlung zugeordnet werden.
5 zeigt auf gleiche Weise ein Beispiel der Zugehörigkeitsfunktionen zu blauem und zu weissem Himmel. Der Grad der Zugehörigkeit zu der einen oder der anderen unscharfen Untergruppe hängt entweder von der mittleren Beleuchtungsdichte oder aber von ihrer spektralen Zusammensetzung ab, beispielsweise dem Verhältnis R/B, je nach verwendetem Sensor.
Bei den Anwendungen zum Steuern von Mitteln zum Sonnenschutz bedeutet die Tatsache, dass zwei unterschiedliche Zustände ermittelt werden, nicht notwendigerweise zwei unterschiedliche Steuerungsbefehle. Wenn es sich um eine einfache Einrichtung handelt, die ohne automatische Beleuchtung arbeitet und die nur mit einer automatischen Sonnenschutzeinrichtung ohne Zwischenstellung ausgerüstet ist (d.h. ein Schutz von 0 oder 100%), wird der Sonnenschutz bei Vorliegen des Zustandes 1 (blauer Himmel) deaktiviert und für die Zustände 2 und 3 (direkte Sonneneinstrahlung oder weisser Himmel) in Tätigkeit gesetzt.
Wenn es sich jedoch um eine komplexere Vorrichtung zum Sonnenschutz handelt, die beispielsweise einen durchbrochenen Schirm aufweist, welcher die Durchlässigkeit des Fensters vermindert, und ausserdem einen undurchlässigen Schirm, der die direkte Sonneneinstrahlung abfangen kann, wird der Sonnenschutz bei Vorliegen des Zustandes 1 deaktiviert, bei Zustand 2 wird der undurchsichtige Schirm vorgeschaltet, und der durchbrochene Schirm tritt bei Vorliegen des Zustandes 3 in Tätigkeit.
Wenn es die Anlage erlaubt, so wird der undurchlässige Schirm nur bis zu einer Höhe herabgelassen, bei der die Personen im Gebäude nicht behindert oder gestört werden, beispielsweise nach Belieben des Benutzers oder abhängig von der geographischen Breite, der Tageszeit und dem Datum. In diesem Falle wird der Zustand 2 in mehrere Unterzustände oder eine Kontinuität von Unterzuständen unterteilt.
Eine Aufteilung des Zustandes 2 ist insbesondere nützlich, um die Stellung der Lamellen eines Lamellenstoren zu steuern.
Auf gleiche Weise ist es möglich, wie es bereits im Stand der Technik beschrieben wurde, Beleuchtungseinrichtungen mehr oder weniger hell zu steuern, wenn der Zustand 1 vorliegt, wobei dieser Zustand in mehrere Unterzustände oder eine Kontinuität solcher Unterzustände aufgeteilt wird.
Auch kann eine Aufteilung des Zustandes 3 (weisser Himmel) zur Veränderung der Durchlässigkeit einer elektrochromen Glasscheibe in Abhängigkeit von einer mehr oder weniger grossen Helligkeit des Himmels verwendet werden.

Claims

Aussenlicht-Messverfahren zum Steuern wenigstens einer motorisierten Sonnenschutz- und/oder Beleuchtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Zustände, und zwar blauer Himmel, weisser Himmel bzw. direkte Sonne, erfasst und unterschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterscheidung zwischen den drei Zuständen ausgehend von einer Zwischenmessung erfolgt, welche entweder einen gleichförmigern Zustand (CH) oder einen ungleichförmigen Zustand (CNH) des Himmels unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied zwischen den Messungen (E1, E2) zweier Sensoren oder mehrerer Sonnenlichtsensoren, die das direkte Sonnenlicht nicht gleichzeitig empfangen können, mit einem ersten Schwellwert (S1) verglichen wird, wobei der Zustand des Himmels gleichförmig (CH) ist, wenn der Absolutwert dieses Unterschieds unter dem Schwellwert (S1) bleibt, und anderenfalls ungleichförmig (CNH) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem gleichförmigen Zustand (CH) des Himmels die Messung (E1, E2) wenigstens eines Sonnenlichtsensors oder das Mittel mehrerer Sonnenlichtsensoren mit einem zweiten Schwellwert (S2) verglichen wird, wobei der Zustand des Himmels weiss ist, wenn die Messung grösser ist als der Schwellwert (S2), und anderenfalls blau ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei ungleichförmigem Zustand des Himmels (CNH, der Zustand direkter Sonnen entspricht einem ungleichförmigen Zustand des Himmels) die Messung (E1, E2) wenigstens eines Sonnenlichtsensors oder das Mittel mehrerer Sonnenlichtsensoren mit einem dritten Schwellwert (S3) verglichen wird, wobei der Zustand des Himmels störende direkte Sonne ist, wenn die Messung grösser als der Schwellwert (S3) ist, und anderenfalls nicht störende direkte Sonne ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zustand in mehrere Unterzustände unterteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensoren durch eine mit einem Weitwinkelobjektiv versehene monochrome Kamera mit Sensormatrix ersetzt wird und dass das Videosignal dieser Kamera während wenigstens einer Abtastperiode ausgewertet wird, um den gleichförmigen oder ungleichförmigen Zustand des Himmels zu definieren, indem die gemessenen Unterschiede mit einem ersten Schwellwert (S1) verglichen werden, dann im Falle eines gleichförmigen Himmels, um einen blauen Himmel zu definieren, wenn die mittlere Messung kleiner als ein zweiter Schwellwert (S2) ist, und anderenfalls einen weissen Himmel zu definieren, und schliesslich einen Zustand der störenden direkten Sonne zu definieren, in dem Messungen mit einem dritten Schwellwert (S3) verglichen werden.
Verfahren ach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Sensoren durch eine mit einem Weitwinkelobjektiv versehene Farbkamera mit Sensormatrix (R, G, B) ersetzt wird und dass das Videosignal einer Farbe (G) während wenigstens einer Abtastperiode ausgewertet wird, um den gleichförmigen oder ungleichförmigen Zustand des Himmels zu definieren, indem die gemessenen Unterschiede mit einem ersten Schwellwert (S1) verglichen werden, dann im Falle eines gleichförmigen Himmels, indem das Verhältnis wenigstens zweier Farben (R/B) oder ihres Unterschieds verwendet wird, um die Farbe des Himmels zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessor verwendet wird, der Algorithmen der unscharfen Logik (Fuzzy-Logik) verwendet, und dass jeder der erfassten und unterschiedenen Zustände in diesem Falle ein Zustand ist, der durch seine Zugehörigkeitsfunktion zu einem unscharfen Untersystem charakterisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unscharfe Zwischen-Untersysteme definiert werden, und zwar ein gleichförmiger Himmel (CH) und ein ungleichförmiger Himmel (CNH) bzw. die entsprechenden Zugehörigkeitsfunktionen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Grösse der Zugehörigkeitsfunktionen gleichförmiger Himmel (CH) und ungleichförmiger Himmel (CNH) der absolute Unterschied zwischen den Messungen (E1, E2) zweier Sensoren oder der maximale Unterschied einer Vielzahl von Sonnenlichtsensoren ist, die das direkte Sonnenlicht nicht gleichzeitig empfangen können.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Grösse der Zugehörigkeitsfunktionen blauer Himmel und weisser Himmel die Messung (E1, E2) wenigstens eines Sonnenlichtsensors oder das Mittel mehrerer Sonnenlichtsensoren ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Sensoren aus der Matrix photoempfindlicher Elemente einer monochromen oder Farbkamera (CCD) bestehen, die mit einem Weitwinkelobjektiv versehen ist.
Schutzvorrichtung gegen Sonnenlicht und/oder Beleuchtung, welche wenigstens ein Element aufweist, das durch das Verfahren gemäss einem der vorherigen Ansprüche gesteuert wird.