DE69533925T2

DE69533925T2 - Lokales netzwerk zur implementierung einer niederspannungssteuerung

Info

Publication number: DE69533925T2
Application number: DE69533925T
Authority: DE
Inventors: Seppo Laine
Original assignee: LINET Oy
Current assignee: LINET Oy
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2015-09-09
Also published as: FI97587B; US5920253A; ATE287165T1; WO1996008096A2; EP0787393B1; EP0787393B9; WO1996008096A3; FI944180A0; AU3388195A; ES2236711T3; DE69533925D1; FI97587C; FI944180A; EP0787393A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lokale Netzanordnung (local area network) gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1. Im Unterschied zu herkömmlichen lokalen Netzen, in denen Leistungsfähigkeit (Datenübertragungsrate) von Bedeutung ist, ist das lokale Netz der Erfindung speziell für bidirektionale Übertragung von langsamen Daten ausgelegt, insbesondere für bidirektionale Übertragung von Schaltinformationen (ein/aus). Die lokale Netzanordnung der Erfindung wurde in erster Linie zur Netzanschlusssteuerung von Immobilien entwickelt, jedoch auch andere nennenswerte Verwendungen, wie zum Beispiel Zugangssteuerungssysteme oder andere Überwachungs- bzw. Steuersysteme sind denkbar. Nachfolgend wird jedoch der Hintergrund der Erfindung in Bezug auf ein Beispiel eines Netzanschlusssteuerungssystems einer Immobilie beschrieben, da dabei auftretende Probleme ursprünglich einen Anstoß für die Erfindung gegeben haben.
Der größte Nachteil, der bei der herkömmlichen Elektrifizierung von Immobilien vorhanden ist, liegt darin, dass sie keine "intelligente" Installation ermöglicht, die eine flexible Steuerung und Veränderlichkeit des Systems erlaubt. 1 stellt das Prinzip der herkömmlichen Installationstechnik dar. Eine separate Durchführung führt gewöhnlich von einem Hauptverteiler 11 für jede Gruppe von Leuchtenfassungen oder Wandsteckdosen. In der Figur wird die Anzahl der benötigten Leitungen wie gewöhnlich durch eine Zahl markiert, die neben einer Kreuzungslinie, die quer über die Leitung gezogen wurde, angegeben ist; zwei oder drei Leitungen sind zu einem Schalter 13 von jeder Leuchtenfassung 12 geführt, und zwei Leitungen werden für jede Gruppe benötigt. In dem in der Figur gezeigten Beispiel führen daher insgesamt acht Leitungen zu dem Hauptverteiler (Wandsteckdosen werden mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet). Eine derartige Installation ist ebenso einfach wie äußerst starr, und es wird ein Fachmann benötigt, um Änderungen daran vorzunehmen.
Um Steuerbarkeit zu erreichen, muss eine relaisgesteuerte Installationstechnik verwendet werden, deren Prinzip in 2 dargestellt ist. Da die Schalter (Relais) aller Auslässe (zum Beispiel Leuchtenfassungen), die gesteuert werden, in diesem Fall in dem Hauptverteiler 11 angeordnet sind, müssen so viele Leitungen von dem Hauptverteiler wegführen, wie Auslässe in dem Gebäude gesteuert werden. Typischerweise werden drei oder vier Leitungen für jeden Druckknopf (Schalter) 15 benötigt, der mit einem Signallicht ausgestattet ist, wodurch die Anzahl der Leitungen, die von dem Hauptverteiler ausgehen, sehr groß wird. Beispielsweise benötigt die Elektrifizierung eines typischen freistehenden Hauses 25 bis 50 mit einem Signallicht versehene Druckschalter, wobei in diesem Fall alleine von den Schaltern 75 bis 200 Leitungen zu dem Hauptverteiler führen. Was die Anzahl der Leitungen angeht, ähnelt die relaisgesteuerte Installationstechnik hauptsächlich einer Telefonvermittlungsstelle. Des Weiteren wird ein sehr erfahrener Elektriker benötigt, die Installationszeit steigt beträchtlich an und die Kosten werden extrem hoch.
Die GB-A-1575026 offenbart eine Technik, um Steuersignale, die auf Stromleitungen überlagert sind, zu übermitteln.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung der oben erwähnten Nachteile zu erreichen und eine solche lokale Netzanordnung bereitzustellen, die ein flexibel steuerbares elektrisches Netzwerk ermöglicht, das auf eine viel einfachere Art und Weise als das vorhergehende System implementiert werden kann. Diese Aufgabe wird mit der lokalen Netzanordnung der Erfindung gelöst, die durch das gekennzeichnet ist, was in dem kennzeichnenden Teil des beiliegenden Anspruchs 1 offenbart ist.
Die Idee der Erfindung ist es, in einem Bus (Zwillingskabel) des Netzwerks ein solches Signal zu übertragen, das gleichzeitig sicherstellt, dass eine simultane, bidirektionale Datenübertragung und Leistungseinspeisung ermöglicht wird, so dass ein einzelner Knoten des Netzwerks so einfach wie möglich gehalten wird (zum Beispiel in Bezug auf Zeitsteuerung und Übertragungsgeräte). Wenn eine Hälfte einer Trägersignalwelle (wobei das Signal entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen sinusförmig in seiner Grundform ist) vollständig von der Energiezufuhr ausgenommen wird, ist es möglich, währenddessen Daten in zwei Richtungen zu übertragen. Dies kann auf sehr einfache Art und Weise in einer Richtung aufgrund von Strominformationen und in die andere Richtung aufgrund der Wellenform des Signals vorgesehen werden.
Die vorangegangenen Systeme bieten dem Nutzer (zum Beispiel dem Besitzer der Wohnung oder der Immobilie) keine Möglichkeit, die Installationsanordnung (zum Beispiel welcher Schalter welche Leuchtenfassung steuert) zu ändern, wohingegen die Lösung entsprechend der Erfindung Änderungen dieser Art ermöglicht, ohne die Hilfe eines erfahrenen und zugelassenen externen Elektrikers in Anspruch zu nehmen. Zusätzlich können verschiedene zusätzliche Funktionen wie zum Beispiel Zeitsteuerungsfunktionen, Helligkeitsregelungsfunktionen, zentrales Ein- und Ausschalten usw. zu irgendeinem der zu steuernden Auslässe hinzugefügt werden.
Da das Netzwerk der Erfindung eine niedrige Spannung aufweist und frei anpassbar ist, kann der Nutzer beliebig Druckknöpfe (Schalter) beispielsweise an den gewünschten Orten anbringen und diese derart programmieren, dass sie die elektrischen Auslässe, die er möchte, betreiben.
Verglichen mit der herkömmlichen Installationstechnik reduziert die Lösung der Erfindung den Bedarf an benötigten dicken Kupferleitungen, da die Schalter nicht länger mit der Netzspannung verbunden werden müssen, sondern ein Niederspannungssignal mit ihnen verbunden werden kann. Eine beträchtlichere Einsparung wird jedoch in der Installationszeit und demnach bei den Installationskosten erreicht.
Verglichen mit dem oben beschriebenen relaisgesteuerten System liegt der Hauptvorteil der Lösung der Erfindung in einer viel einfacheren Installationstechnik und daher beträchtlichen Kosteneinsparungen.
Da in dem Netzwerk der Erfindung ein (analoger) Träger übertragen wird, bei dem die Anstiegs- und Abfallzeiten relativ lang sind im Vergleich zu beispielsweise kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten digitaler Signale in bekannten lokalen Netzen, ist es ebenso möglich, die Interferenzen (Interferenzspektrum), die in dem Netzwerk auftreten, klein zu halten. Durch die Verwendung eines Konstantfrequenzträgers ist es auch möglich, eine Zeitsteuerung an alle Knoten des Netzwerks zu übertragen, wodurch in den Knoten keine separaten Zeitsteuerungseinrichtungen benötigt werden.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen genauer unter Bezugnahme auf die Beispiele in 3 bis 9 in den beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen
1 eine Elektrifizierung zeigt, die unter Verwendung einer herkömmlichen elektrischen Installationstechnik durchgeführt wurde,
2 eine Elektrifizierung zeigt, die unter Verwendung einer Relaisinstallationstechnik durchgeführt wurde,
3 eine Elektrifizierung zeigt, die durch Verwendung der Installationstechnik der Erfindung durchgeführt wurde,
4a ein Signal darstellt, das durch die Steuereinheit des Netzwerks der Erfindung übertragen wurde,
4b eine Rahmenstruktur darstellt, die durch das Signal aus 4a gebildet wird,
4c ein Blockdiagramm der Steuereinheit zeigt,
5a bis 5c verschiedene Bediengeräte, die in dem Netzwerk verwendet werden, zeigt,
6 das Prinzip der Busschnittstelle zeigt,
7a einen analogen Abschnitt der Verbindungseinheit zeigt, welche die Busschnittstelle implementiert,
7b ein Blockdiagramm ist, das einen digitalen Abschnitt der Verbindungseinheit darstellt,
8 eine Pulserzeugungsschaltung zeigt, die in dem analogen Abschnitt aus 7a verwendet wird und
9 ein Zeitdiagramm darstellt, das ein Signal zeigt, das bei dem analogen Abschnitt ankommt und Signale zeigt, die daraus in dem analogen Abschnitt erzeugt werden.
3 zeigt das Prinzip einer Elektrifizierung, die unter Verwendung des lokalen Netzes entsprechend der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Der einzige Teil des Systems, der "Intelligenz" besitzt, ist eine Steuereinheit 31, die allen zu steuernden Bediengeräten gemeinsam ist. Die Steuereinheit kann zum Beispiel in einem Hauptverteiler 11 angeordnet sein. Ein verdrilltes Leitungspaar 32, das sich prinzipiell durch das ganze System erstrecken kann, bildet eine gemeinsame Übertragungsverbindung, das heißt einen Bus SB des Systems, wobei an den Bus verschiedene steuerbare Bediengeräte (ein Bediengerät kann zum Beispiel einen Druckknopf 15, der mit einem Signallicht versehen ist, oder eine Leuchtenfassung 12 umfassen) unter Verwendung von unten beschriebenen Verbindungseinheiten gekoppelt sind. Ein Bediengerät und die dazu gehörende Elektronik werden hierin allgemein als ein Knoten bezeichnet. Die Elektronik beinhaltet die oben erwähnte Verbindungseinheit, durch die das Bediengerät an das Netzwerk gekoppelt ist, und abhängig von der Art des Bediengeräts Adapterschaltungen, die möglicherweise zusätzlich benötigt werden, um das Bediengerät zu steuern.
Alle Druckknöpfe 15, die mit einem Signallicht versehen sind, sind in dem Beispiel entsprechend 3 entlang einer Durchführung A aufgereiht, wobei nur ein verdrilltes Leitungspaar 32 darin verläuft. Netzspannungsleuchtensockel und Wandsteckdosen sind in Sicherungsgruppen in ihren eigenen Kanälen angereiht, wobei, wie in 3 gezeigt, eine Durchführung B von dem Hauptverteiler wegführt. Ein verdrilltes Leitungspaar 32 wird in der gleichen Durchführung zusammen mit dem Phasen/Neutralleiterkabel verlegt, um die Schaltsteuerung an jedes der Bediengeräte der Gruppe zu übertragen.
Somit laufen nur sechs Leitungen in dem Beispiel entsprechend 3 zu dem Hauptverteiler. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Eignung des Systems für jede vorhandene elektrische Durchführung.
Es muss erwähnt werden, dass angesichts des Prinzips der Erfindung die Druckknöpfe 15, die mit einem Signallicht versehen sind, ebenso in der Zwillingsleitung, die entlang des Phasen/Neutralleiterkabels verläuft, angeordnet sein können. Die physikalische Anordnung der Schalter 15 innerhalb des eigenen Busses, wie in der Figur gezeigt, ist jedoch bevorzugt, zumindest so lange, wie Bestimmungen über die elektrische Sicherheit es nicht erlauben, Halbleiterstromversorgungsschalter, wie sie bereits von verschiedenen Herstellern vertrieben werden, zu verwenden. In der Übergangszeit kann eine Relaissteuerung in dem Hauptverteiler 11 verwendet werden, wodurch kein Zwillingsleitungsbus entsprechend der Erfindung mit der Stromversorgungsseite verkabelt wird. In diesem Fall wird der Bus (Durchführung A), der aus der Zwillingsleitung besteht, nur dazu verwendet, die Relais zu steuern, wobei die Lösung demnach dem bekannten Technik, der in 2 gezeigt ist, entspricht, bis auf die Tatsache, dass nur eine gemeinsame Zwillingsleitung 32 für alle in 2 gezeigten Druckknöpfe 15 benötigt wird, wobei die Leitung den Bus entsprechend der Erfindung bildet. Ungeachtet dieser Art der Anordnung während der Übergangszeit ist die Installation des erfindungsgemäßen Verfahrens einfach und vorteilhaft.
Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass, obwohl in dem Beispiel von 3 physikalisch getrennte Leitungszweige (in den den Durchführungen A und B) vorhanden sind, sie jedoch logisch einen Bus bilden, der allen Bediengeräten gemeinsam ist. Der physikalische Aufbau des Netzwerks ist bedeutungslos aus Sicht der Erfindung, wobei der Bus jedoch beispielsweise mit einem ununterbrochenen Zweig verbunden sein kann, der entlang aller Bediengeräte führt, oder er kann eine beliebige Anzahl von Zweigen an den gewünschten Punkten haben. (Es wird jedoch empfohlen, den Hauptzweig direkt an der Steckerleiste der Steuereinheit zu beginnen, wodurch die Dämpfung des Signals aufgrund von Widerstand in den Leitungen reduziert wird.)
Der Bus der lokalen Netzanordnung der Erfindung wird daher in der Praxis aus einem verdrillten Leitungspaar gebildet. Der Leitungsquerschnitt kann in dem Bereich von 0,1 bis 0,75 mm² liegen, abhängig von der Anzahl der Bediengeräte, die nacheinander in dem gleichen Leitungszweig angeordnet sind, und von der Gesamtlänge des Busses.
Eine Steuereinheit 11 überträgt direkt an die Zwillingsleitung ein (analoges) Trägersignal konstanter Frequenz, das im Wesentlichen in seiner Grundform sinusförmig ist, wobei unter Verwendung des Signals sowohl Daten als auch Leistung an die Knoten gesendet werden. Im Folgenden wird ein Träger mit einer Frequenz von 20 KHz als Beispiel verwendet. (Somit ist die Wellenlänge des Signals immer größer als 5000 m und es treten keine Reflexionen in den Leitungszweigen auf. Die Frequenz ist auch über den Audiofrequenzen, um so Übersprechen zu verhindern, und ausreichend unter den RF-Frequenzen, so dass die Filterung von Hochfrequenzeninterferenzen kein Problem darstellt).
Das Netzwerk wurde als Zeitmultiplexnetzwerk ausgebildet, wobei in dem Netzwerk jedem Bediengerät (Knoten) ein Zeitfenster entsprechend seiner eigenen Geräteidentifikationsnummer zugeordnet wurde. Dieses Fenster oder dieser Zeitschlitz ist gleich lang wie ein Zyklus des Trägers (in diesem Beispiel ist ein Zyklus 50 μs lang).
4a zeigt ein Signal, das an den Bus durch die Steuereinheit 11 gesendet wurde. Nur die erste Hälfte des Trägerzyklus könnte zur Übertragung von Daten an das Bediengerät verwendet werden, das diesem Zyklus entspricht. Die andere Hälfte des Zyklus wird zur Leistungsübertragung an alle Bediengeräte verwendet. Während des ersten Halbwelle wird entweder eine logische Null, entsprechend einer unveränderten Signalform, oder eine logische Eins, entsprechend einem 40-kHz-Datenimpuls, übertragen, der mit dem Bezugszeichen DP in der Figur bezeichnet wird (die Entsprechungen können natürlich auch entgegengesetzt sein).
Die Steuereinheit übermittelt somit Daten an das Bediengerät in aufeinander folgenden Übertragungsrahmen, von denen jeder eine vorgegebene Anzahl an Trägersig nalwellenzyklen enthält. Einer dieser Rahmen ist in 4b dargestellt, wobei die Zeitschlitze, die den Zyklen des Trägers entsprechen, mit den Bezugszeichen TS0 bis TS252 bezeichnet werden. Jeder Rahmen, mit dem Bezugszeichen FR bezeichnet, beginnt mit einem vorgegebenen Rahmenabgleichswort, das zum Beispiel ein Bitmuster 01111110 (Zeitschlitze TS0 bis TS7) von acht Bit Länge sein kann. Somit ist es nicht möglich, dass sechs aufeinander folgende "1"-Zustände in irgendeiner anderen Situation in einem Signal auftreten als während dieses Abgleichwortes. Dies wurde verhindert, so dass bei der Nummerierung der Bediengeräte eine Leerstelle bei jedem sechsten Bediengerät ist, und somit auch kein Bedarf besteht, "1"-Daten in dem Zeitschlitz zu senden.
Die folgenden fünf Datenbits nach dem Abgleichwort sind der Verwaltung des Systems zugeordnet (diese Zeitschlitze TS8 bis TS12 bilden die Wartungskanäle 1 bis 5). Danach kommt ein leerer Zeitschlitz in dem Rahmen, wonach die Zeitschlitze von 200 Bediengeräten (als maximale Anzahl von Bediengeräten in diesem Beispiel angegeben) der Reihe nach entsprechend der Positionsnummer des Bediengeräts folgen, wobei jedoch jede sechste Stelle leer ist. Dies ergibt als Rahmenlänge (8 + 5 + (1 + 5) × 40) Bits, das heißt 253 Bits (Zeitschlitze). Somit kann ein Bit pro Bediengerät innerhalb der Zeit von 253 × 50 μs = 12,65 ms übertragen werden.
Zur Erreichung eines ausreichenden Interferenzabstands muss ein Knoten (ebenso die Steuereinheit) fähig sein, die empfangenen Daten während mehrerer, zum Beispiel acht aufeinander folgender Rahmen als den gleichen, nicht veränderlichen Zustand zu erkennen, bevor der neue Zustand gültig wird. Der Wert 8 × 12,65 ms = 101,2 ms, welcher eine ausreichend kurze Antwortzeit darstellt, wird somit als die Antwortzeit erhalten, die für den Zustandsübergang benötigt wird.
In die andere Richtung, das heißt von dem Bediengerät zu der Steuereinheit, findet die Datenübertragung in Form von Strominformationen derart statt, dass ein Strompuls, der "1"-Daten entspricht, von der Verbindungseinheit des Bediengeräts während des positiven Halbzyklus des Zeitschlitzes des Bediengeräts bereitgestellt wird, wobei der Puls durch die Steuereinheit erkannt wird. Dies ist unten genauer in Verbindung mit 7a offenbart.
Die Steuerung der Bediengeräte in dem Netzwerk findet immer über die Steuereinheit statt, mit anderen Worten, selbst der Druckknopf, der direkt zu dem Bediengerät gehört, kann das in Frage stehende Bediengerät nicht direkt in einen An- oder Aus-Zustand steuern, zum Beispiel eine Leuchtenfassung, sondern die Steuerinformation, die durch den Druckknopf bereitgestellt wird, geht immer erst über die Steuereinheit. Die Steuereinheit interpretiert die von dem Druckknopf bereitgestellte Information und, unterstellt, dass die Information sinnvoll ist, dann wird die Steuereinheit das Bediengerät durch Senden von Steuerdaten in dem Zeitschlitz, der dem Bediengerät entspricht, steuern. Das gesteuerte Bediengerät kann irgendwo entlang dem Bus angeordnet sein, und nicht unbedingt neben dem Druckknopf, von dem die Steuerinformation gekommen ist. In dem lokalen Netz der Erfindung findet eine Steuerung daher dadurch statt, dass, wenn der Druckknopf des Knotens gedrückt wird, Informationen an die Steuereinheit gesendet werden, die der einzige Ort in dem Netzwerk ist, in der die Information gespeichert ist, welches Bediengerät in dem Netzwerk durch Drücken des fraglichen Druckknopfes geschaltet wird. Basierend auf dieser Information steuert die Steuereinheit ein oder mehrere Bediengeräte, die in ihrem Speicher mit dem gedrückten Druckknopf verknüpft sind.
Bei der lokalen Netzanordnung der Erfindung ist die Steuereinheit somit der einzige Ort, der "Intelligenz" besitzt. Ihr Prozessor ist für die Erzeugung des Trägers und der ausgehenden Datenpulse verantwortlich, sowie für das Interpretieren der eingehenden Datenpulse. Das Blockdiagramm der Steuereinheit ist in 4c gezeigt. Der "Kern" der Steuereinheit ist der oben erwähnte Mikroprozessor 41, der zum Beispiel eine Echtzeituhr mit Batteriepufferung und Schnittstellen umfasst, die benötigt werden, um den Mikroprozessor an die umliegenden Schaltungen oder Systeme anzubinden. Der Mikroprozessor steuert einen Funktionsgenerator 43 über einen Bus 42, wobei der Generator das Trägersignal erzeugt. Der Generator 43 weist ein Übertragungsregister für jeden Knoten auf. Der Mikroprozessor schreibt in diese Register die Steuerinformation (Eins oder Null) abhängig davon, wie das Bediengerät jedes Knotens gesteuert wird. Der Funktionsgenerator ist eine Sequenzmaschine, die kontinuierlich die Übertragungsregister ausliest, und während der ersten Hälfte jedes Zyklus eine Welle entweder in Form einer logischen Eins oder einer logischen Null entsprechend dem Inhalt des Registers und während der zweiten Hälfte eine konstante Wellenform erzeugt. Das Ausgangssignal des Generators wird über einen D/A-Umsetzer 44a und einen Ausgangsverstärker 45 auf einen Bus SB ausgegeben. Da die Informationen, die von dem Knoten an die Steuereinheit gesendet werden, in Form von Strominformationen ankommen, ist ein Strommesswiderstand 46 zwischen dem Ausgang des Ausgangsverstärkers und der zweiten Leitung des Bus SB vorgesehen, wobei die Anschlüsse des Widerstands mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 47 verbunden sind. Die Strominformationen, die von dem Differenzverstärker 47 erhalten werden, werden an einen Multiplexer 48 geleitet, von dem sie weiter über einen Abtastverstärker 49 und einen A/D-Umsetzer 44b an den Mikroprozessor geleitet werden. Der Mikroprozessor erhält von dem Funktionsgenerator die Informationen darüber, wann die ausgehende Wellenform ihren Spitzenwert erreicht, und der Mikroprozessor steuert den Verstärker 49, um eine Probe des zurückkommenden Stroms in dem fraglichen Moment zu nehmen. Die Steuereinheit findet somit heraus, ob der Knoten, der dem gegenwärtigen Zeitschlitz entspricht, Daten an die Steuereinheit sendet. Eine Spannungsinformation VI wird an einen zweiten Eingang des Multiplexers angelegt, wobei die Information dazu verwendet wird, den fehlerfreien Betrieb des Netzwerks zu überwachen, das heißt es wird überwacht, dass die Amplitude nicht aufgrund der hohen Last des Netzwerks zu stark abnimmt.
Zusätzlich sind eine Tastatur KB und eine Anzeige DPL mit dem Mikroprozessor verbunden, so dass der Nutzer seine eigenen Einstellungen durchführen kann und das System verwalten kann. Die Verwaltung des Systems wird unten genauer beschrieben.
Ein in einem Netzwerkknoten enthaltenes Bediengerät kann zum Beispiel ein Druckknopfschalter 15, wie 5a gezeigt, sein, der mit einem Gerät, zum Beispiel einer LED 15a, versehen ist, die ein Signallicht abgibt. Ein Bediengerät dieses Typs benötigt keine separate Anschlussschaltung, sondern kann direkt mit der Verbindungseinheit des Knotens verbunden werden, da die Verbindungseinheit des Knotens fähig ist (a) direkt die benötigte Energie für das Hintergrundlicht des Schalters zu erzeugen und (b) die Informationen, die durch den Schalter 15b bereitgestellt werden, einzuleiten.
Das Bediengerät kann auch ähnlich einem Gerät 50a, wie in 5b gezeigt, sein, das eine Last besitzt, die mittels der Netzspannung über eine An-/Aus-Funktion versorgt wird, wie zum Beispiel eine Lampe 51, die mit der Verbindungseinheit des Knotens unter Verwendung eines separaten Adapterschaltkreiselements verbunden ist. In diesem Fall enthält das Adapterschaltkreiselement eine Steuerschaltung 53, die einen Triac 52 enthält, der mit dem Phasenanschluss der Lampe verbunden ist, einen Nulldurchgangsdetektor 54, der den Triac steuert, und eine LED 55, die den Nulldurchgangsdetektor steuert. Optisch isolierte Triac-basierte Netzwerkschalter dieser Art werden von verschiedenen Herstellern vertrieben. Die Nutzerschnittstelle, die sichtbar für den Nutzer ist, besteht in diesem Fall aus der Lampe 51 (gesteuert durch die Steuereinheit) und einem Schalter 56, über den der Nutzer Informationen in Richtung der Steuereinheit gibt (die LED 55 ist in diesem Fall nicht sichtbar, da sie in der Steuerschaltung des Triacs angeordnet ist). In der Praxis kann die Steuerschaltung zum Beispiel des Typs SP 1110 sein, der von International Rectifier, USA, her gestellt wird. Eine ähnliche Schaltung kann auch von anderen Herstellern bereitgestellt werden.
Das Bediengerät kann auch ähnlich einem Gerät 50b, wie in 5c gezeigt sein, mit einer Last, die mit einer veränderlichen Netzspannung versorgt wird, wie zum Beispiel ein Lampendimmer 57. Dieses Beispiel ist ähnlich dem in 5b, außer dass in diesem Fall eine Phasenwinkelansteuerung 58 anstelle des Nulldurchgangsdetektors der Steuerschaltung vorgesehen ist. Die Steuerschaltung 53 dieser Art, basierend auf einer Phasenwinkeleinstellung, kann durch diskrete Bauteile gebildet sein.
Alle oben beschriebenen Bediengeräte basieren somit auf der Verwendung einer LED; in dem Schalter (5a) wird die LED zur Bereitstellung eines Hintergrundlichts verwendet, wohingegen in der Steuerung der Netzspannung (5b und 5c) die LED als ein isolierendes Steuergerät verwendet wird, durch das ein Niederspannungsbus von der Netzspannung isoliert wird. Auf diese Weise wird eine Grundstruktur, so gleich wie möglich, für alle Knoten erhalten. Allgemein ausgedrückt kann gesagt werden, dass ein Bediengerät ein Gerät ist, das dem Nutzer eine Rückantwort (zum Beispiel Licht) gibt und von dem Steuerinformationen in Richtung der Steuereinheit gegeben werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Schalters, der an dem Bediengerät angebracht ist. Verschiedene Bediengeräte können zum Beispiel Motoren, Heizgeräte, verschiedene Messgeräte usw. sein.
6 stellt das Prinzip der Busschnittstelle dar, die unter Verwendung einer zu einem individuellen Knoten gehörenden Verbindungseinheit zu implementieren ist. Eine Verbindungseinheit 61 hat keine Polarität in Bezug auf die Busschnittstelle, mit anderen Worten, ihre Anschlüsse können mit den Leitungen einer Zwillingsleitung 32 in beide Richtungen verbunden werden. Ein Ausgang U1 der Verbindungseinheit steuert die LED 15a oder 55 des Bediengeräts und ihr Eingang I1 ist mit einem Wechselschalterdruckknopf (Schalter) 15b oder 56 verbunden, der die Informationen, die durch den Druckknopfschalter bereitgestellt werden, empfängt.
Die Verbindungseinheit 61 des Knotens enthält einen analogen Abschnitt, der mit dem Bus verbunden ist, und einen digitalen Abschnitt, der nach dem analogen Abschnitt angeschlossen ist, wobei der digitale Abschnitt Signale interpretiert, die ihm von dem analogen Abschnitt zugeführt werden, die von dem analogen Abschnitt aus Signalen erzeugt werden, die er von dem Bus empfangen hat. Der digitale Abschnitt steuert auch die Übertragung, die in Richtung der Steuereinheit als Antwort auf die Steuerinformationen stattfindet, die durch den Nutzer bereitgestellt werden.
7a zeigt das Prinzip der Verbindung des analogen Abschnitts der Verbindungseinheit. Die Aufgabe des analogen Abschnitts ist es, das Datensignal von der Stromversorgung zu trennen, die Versorgungsspannung (gesteuert von dem digitalen Abschnitt) aus den ersten Halbzyklen, die zur Stromversorgung vorgesehen sind, aufzunehmen und die Last (gesteuert durch den digitalen Abschnitt) mit einem Strom einer vorgegebenen Größe zu erhöhen, um Daten während des Halbzyklus, der der Übertragung zugeordnet ist, während eines Trägerzyklus, welcher der Adresszahl des Knotens entspricht, zu übertragen. Alle auf der rechten Seite in 7a bezeichneten Signale sind entweder Signale, die von dem analogen Abschnitt an den digitalen Abschnitt gesendet werden, oder Signale, die von dem digitalen Abschnitt an den analogen Abschnitt gesendet werden.
Die Leitungen 32a und 32b des Busses SB, unter Verwendung eines Zwillingskabels 32 implementiert, werden an zwei gegenüber liegende Anschlüsse A und B einer Gleichrichterbrücke D1 angeschlossen. Der dritte Anschluss der Gleichrichterbrücke wird mit Masse verbunden und der vierte, ihm gegenüber liegende Anschluss wird mit einem Leistungsschalter S5, der mit einem Signal POWER_OFF von dem digitalen Abschnitt gesteuert wird, verbunden. Im Initialisierungszustand (bevor die Verbindungseinheit mit dem Träger synchronisiert wird) wird der Leistungsschalter S5 in seine geschlossene Position gebracht, wie in 7a gezeigt.
Die Anschlüsse A und B sind mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen des Vergleichers U7 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers (Signal COMPP) wird mit dem Eingang einer ersten Pulserzeugungsschaltung A2 verbunden, und ebenso direkt mit dem digitalen Abschnitt. Der Ausgang des Vergleichers ist über einen Inverter U8 auch mit dem Eingang einer zweiten Pulserzeugungsschaltung A3 verbunden und invertiert mit dem digitalen Abschnitt (Signal COMPN). Die Ausgänge der Pulserzeugungsschaltungen A2 und A3 sind mit dem digitalen Abschnitt (Signale PULSP und PULSN) verbunden sowie mit den Eingängen eines Oder-Gatters U6. Ein Ausgangssignal U9 des Oder-Gatters steuert die Schalter S1 und S2, die zur Verbindung eines Messkondensators C1 entweder über die Widerstände R1 und R2 mit den Eingangsanschlüssen A und B des analogen Abschnitts verwendet werden oder alternativ dazu mit den Vergleichern U1 und U3. Das Ausgangssignal des Oder-Gatters U6 ist über einen Inverter U5 auch mit dem Eingang einer dritten Pulserzeugungsschaltung A1 verbunden. Der Ausgang dieser Pulserzeugungsschaltung steuert einen Schalter S3, mittels dessen die Anschlüsse des Messkondensators C1 kurgeschlossen werden.
Der Ausgang des Vergleichers U1 ist mit einem Dateneingang D eines ersten D-Flip-Flops U2 verbunden, und entsprechend ist der Ausgangs des Vergleichers U3 mit dem Dateneingang D eines zweiten D-Flip-Flops U4 verbunden. Das D-Flip-Flop U2 wird mit dem Ausgangssignal PULSN der zweiten Pulserzeugungsschaltung A3 getaktet und das D-Flip-Flop U4 wird mit dem Ausgangssignal PULSP der ersten Pulserzeugungsschaltung A2 getaktet (Taktung mit der fallendenden Flanke des Pulses). Die Ausgänge der D-Flip-Flops (Signale VALP und VALN) sind mit dem digitalen Abschnitt verbunden.
Die Pulserzeugungsschaltungen sind ähnlich der in 8 gezeigten und enthalten ein UND-Gatter 81, mit dessen zweitem Eingang das Signal direkt verbunden ist. Mit dessen zweiten Eingang ist das Signal über eine invertierende Verzögerungsschaltung 82 verbunden. Die Schaltung erzeugt daher bei der steigenden Flanke des Eingangssignals SIGN einen Puls der Länge, die durch die Verzögerung τ der Verzögerungsschaltung bestimmt wird. In dieser beispielhaften Lösung stellen die Schaltungen A2 und A3 einen Puls von 5 μs Länge und die Schaltung A1 einen Puls von 1 μs Länge bereit.
Im Folgenden wird der Betrieb des analogen Abschnitts zusätzlich zu 7a mit Bezug auf 9, die das durch die Steuereinheit übertragene Signal darstellt, und die Signale, die davon in dem analogen Abschnitt erzeugt werden, genauer beschrieben.
Das Interpretieren des eingehenden Signals wird separat für jeden Halbzyklus durchgeführt. Unter Verwendung eines Vergleichers U7, der die Eingangssignale differentiell vergleicht, und mit einer Hysterese versehen, wird ein Taktsignal COMPP gebildet, wobei das Signal mit der Frequenz und der Phase des Trägers gekoppelt ist und eine Phasenverschiebung in Bezug auf den Träger aufweist, wobei die Verschiebung mit der Hysterese übereinstimmt. Bei der steigendenden Flanke des Signals COMPP werden Pulse PULSP erzeugt und entsprechend bei der fallenden Flanke Pulse PULSN. Diese Signale werden in der ODER-Schaltung U6 zu einem Signal U9 kombiniert, das einen Puls von 5 μs Länge nach jeder Flanke des Ausgangssignals COMPP des Vergleichers U7 aufweist.
Bevor es einen Übergangspunkt (steigendende oder fallenden Flanke) in dem Ausgangssignal COMPP des Komparators gibt, der die Polarität des Signals überprüft, befinden sich die Schalter S1 und S2 in der in 7a gezeigten Position, wonach der Strom, der die Widerstände R1 und R2 durchfließt, den Messkondensator C1 lädt. Die Polarität der Ladung (Spannung) hängt von der Polarität des Signals ab und die La dungsmenge ist proportional zu der Fläche des Signalverlaufs, der durch die Halbzyklusspannung (die Energie des halben Zyklus) und der Zeitkonstante (R1 + R2) × C1 gebildet wird. Während der leistungszuführenden Halbzyklen ist die Ladungsmenge (das heißt die Fläche oder die in den Kondensator geladene Spannung) immer von gleicher Größe und die Polarität der Ladung ist entgegengesetzt, verglichen mit der Ladung, die während der Halbzyklen auf der Signalseite erzeugt wurde. Die Fläche der Spannungskurve, die während der Halbzyklen auf der Signalseite (und demnach die Spannung des Kondensators) gebildet wurde, variiert je nach dem, ob "1"-Daten oder "0"-Daten gesendet wurden. Die Fläche (die Spannung des Kondensators) ist groß, wenn die Daten "0" sind und gering, wenn die Daten "1" sind.
Wenn ein Übergangspunkt (steigende oder fallende Flanke) in dem Ausgangssignal des Vergleichers U7 auftritt, bewegen sich die Schalter S1 und S2, gesteuert durch das Signal U9, zur entgegengesetzten Position. Dann ist der zweite Anschluss des Kondensators mit einer konstanten Spannung von +5 V verbunden. Der Vergleicher U1 vergleicht die Spannung des zweiten Anschlusses mit einer Referenzspannung von +6 V und der Vergleicher U3 mit einer Referenzspannung von +4 V (das heißt, die Vergleicher vergleichen, ob die Spannung, die in den Kondensator geladen wird, über oder unter ±1 V liegt). Die Vergleicher U1 und U3 müssen innerhalb von 5 μs (der Länge des Pulses des Signals U9) gesetzt sein, wonach ihre Ausgangssignale an den fallenden Flanken der Pulse der Signale PULSN und PULSP über die D-Flip-Flops an den digitalen Abschnitt zur weiteren Verarbeitung weitergeschoben (getaktet) werden. Danach schalten die Schalter S1 und S2 den Kondensator C1 für die Dauer des folgenden Halbzyklus wieder in die Messposition. Davor wird jedoch der Kondensator C1 mit einem kurzen, von der Schaltung A1 erhalten Puls entladen, wobei der Puls den Schalter S1 für die Zeitdauer von 1 μs in die geschlossene Position schaltet.
Die Interpretation der Stromzustände des Ausgangssignals während der Taktzeitpunkte wird entsprechend der folgenden Tabelle durchgeführt.
Die Information über die positive und die negative Polarität (Halbzyklus) wird direkt von dem Ausgang des Vergleichers U7 (Signal COMPP) erhalten. Zum Beispiel gibt eine negative Polarität/"0"-Zustand einen negativen Halbzyklus an und Empfang von "0"-Daten während des vorangegangenen Halbzyklus.
Während Ladezustände der gleichen Höhe am Kondensator C1 kontinuierlich während negativer Halbzyklen (deren Form sich nicht ändert) erhalten werden, bleibt das Signal VALN die ganze Zeit Null (vergleiche 9). Stattdessen variiert der Zustand des Signals VALP je nach dem, ob "1"-Daten oder "0"-Daten empfangen werden. Der digitale Abschnitt folgert daraus, dass Daten während des positiven Halbzyklus übertragen wurden, da das ihm entsprechende Signal variiert, wohingegen das dem negativen Halbzyklus entsprechende Signal die ganze Zeit im gleichen Zustand bleibt. Im Ergebnis können Daten aus dem empfangenen Signal extrahiert werden.
Unter Verwendung eines Kondensators C1, der zur Interpretation der Daten mit einem Zwillingskabel auf die oben gezeigte Art und Weise verbunden ist, wobei die über den Kondensator geladene Spannung unter Verwendung von zwei Vergleichern mit zwei unterschiedlichen Referenzwerten verglichen wird, kann die Interpretation auf eine sehr einfache Weise durchgeführt werden. Unter Verwendung des Kondensators C1, der Schalter S1–S2 und der Widerstände R1–R2 ist es nämlich möglich, eine Integration, Abtastung und Differenzverstärkung durchzuführen. Die Integration wird ausgeführt, wenn der Kondensator C1 über die Widerstände R1 und R2 geladen wird, die Abtastung wird ausgeführt, wenn die Schalter S1 und S2 in die entgegengesetzte Position bewegt werden, und wenn die Schalter einmal in die entgegengesetzte Position bewegt wurden, kann ein Unterschiedswert aus dem zu messenden Signal bestimmt werden. Zusätzlich wird eine galvanische Trennung mit den Schaltern erreicht. Vorausgesetzt, dass die zu übertragende Information mehr als zwei Pegel aufweist, wird der Vergleich auch mit mehr als zwei Bezugswerten durchgeführt.
In dem Trägersignal ist die Amplitude (3 Volt in diesem Beispiel) der Leistungszuführungsseite (negativer Halbzyklus) geringfügig höher als die Amplitude auf der Datenseite (positiver Halbzyklus), so dass die Leistung aus dem rechten Halbzyklus vor der Identifizierung der Polarität (das heißt bevor der Knoten synchronisiert wurde) ebenso verwendet werden kann. Wenn der digitale Abschnitt einmal festgestellt hat, auf welcher Seite der Steuereinheit Daten übertragen werden, wird der Knoten mit den übertragenen Daten synchronisiert, wodurch der digitale Abschnitt beginnt, die Leistungszuführung durch das Signal POWER_OFF zu steuern, indem der Schalter S5 in die geschlossene Position für die Dauer jedes negativen Halbzyklus und in die geöffnete Position für die Dauer des positiven Halbzyklus geschaltet wird.
Datenübertragung (Übertragung von "1"-Daten) von dem Knoten an die Steuereinheit findet unter Verwendung von Strompulsen statt, so dass der digitale Abschnitt den Schalter S4 mit dem Signal SEND_DATA während des positiven Halbzyklus des Zeitschlitzes steuert, welcher der Adresse des Knotens entspricht, wodurch die Widerstände R3 und R4 zwischen die Anschlüsse A und B geschaltet sind. Da die Leistungszuführung nur während des negativen Halbzyklus stattfindet, treten keine Änderungen im Strom während des positiven Halbzyklus auf, wodurch die Steuereinheit in der Lage ist, die Stromlast, die durch den Knoten auf dem Bus erreicht wird, innerhalb des fraglichen Zeitschlitzes zu unterscheiden. Somit ist es möglich, Daten in dem gleichen Zeitschlitz in beide Richtungen zu übertragen.
7b ist ein Blockdiagramm, das einen digitalen Abschnitt 70 darstellt, wobei die Funktionen des digitalen Abschnitts gezeigt werden. Der digitale Abschnitt wird hier nicht im Detail beschrieben, da er sich nicht auf die tatsächliche Erfindung bezieht und da es für einen Fachmann einfach ist, die von dem digitalen Abschnitt benötigten Funktionen zu implementieren. Eine Busschnittstelleneinheit 71 agiert als Schnittstelle in Richtung auf den analogen Abschnitt (und den Bus SB) zum Abwickeln des Erkennens der Rahmenausrichtung des Überwachens und Zählens der Rahmenausrichtung, des Sammelns der eingehenden Daten und des Identifizierens der Polarität des eingehenden Signals. Diese Aufgaben können auch in dem analogen Abschnitt ausgeführt werden. Eine Anwendungsschnittstelleneinheit 72 agiert als Schnittstelle zu dem Nutzer, welche die Verbindung des Knotens mit der Umwelt abwickelt. In diesem Abschnitt wird das Puffern von Daten (zum Beispiel der Steuerdaten der LED), die von dem Bus ankommen, und das Puffern von Schalt- oder Dateninformationen, die von außerhalb ankommen, durchgeführt. (Die Schaltinformationen können zum Beispiel von den Schaltern 15b und die Dateninformationen von einem der Bediengeräte, die Daten erzeugen, kommen). In einer Datenüberprüfungseinheit 73 wird das Überprüfen der angekommenen Daten und die Interferenzfilterung durchgeführt. (Diese Einheit überprüft, dass die Daten während acht aufeinander folgende Rahmen unverändert bleiben.) Die Überprüfungseinheit empfängt von dem Rahmenzähler der Busschnittstelleneinheit die Information über die Phase des Rahmens, aus welcher sie die Adresse dekodiert, wodurch sie in der Lage ist, Daten an ihrer eigenen Adresse zu lesen. Ein Befehlsinterpreter 74 interpretiert die von dem Bus empfangenen Befehle (hauptsächlich die Befehle, die über die Wartungskanäle gesendet werden) und führt die Implementierung dieser Befehle durch. Eine Adressspeicherschnittstelleneinheit 75 enthält die Sequenzmaschinen, welche die Knotenadressen aus einem Knotenspeicher 76 auslesen und die Knotenadressen in den Knotenspeicher schrei ben. In der Praxis ist es vorteilhaft, den digitalen Abschnitt in Form eines ASIC-Schaltkreises auszuführen.
Im Folgenden wird die Verwaltung des lokalen Netzes der Erfindung offenbart.
Sind einmal die Steuereinheit, der mit dem verdrillten Leitungspaar verdrahtete Bus und die Knoten installiert, wird die Einrichtung des Systems dadurch gestartet, dass sichergestellt wird, dass die individuelle Adresse eines jeden Bediengeräts Null ist. Danach werden allen Bediengeräten individuelle Adressen zugeordnet. In der dritten Phase wird die Steuereinheit darüber informiert, welches Bediengerät welches andere Bediengerät steuert und wie es gesteuert wird. Diese Einstellungen werden unter Verwendung eines Druckknopfs, der bei jedem Bediengerät (15, 15b oder 56) angeordnet ist, sowie der Tastatur und der Anzeige der Steuereinheit durchgeführt.
Die Rücksetzfunktion einer individuellen Adresse kann gemeinsam an alle Bediengeräte gerichtet werden oder sie kann so fokussiert werden, dass sie nur ein Bediengerät steuert.
Beim Zurücksetzen eines bestimmten Bediengeräts frägt die Steuereinheit die Adresse des zurückzusetzenden Geräts ab und setzt es zurück. Falls der Nutzer die Adresse nicht weiß, kann sie von der Steuereinheit in Erfahrung gebracht werden, die den Nutzer auffordert, den Druckknopf des in Frage stehenden Bediengeräts zu drücken, wonach die Steuereinheit die Adresse auf ihre Anzeige darstellt.
Beim Zurücksetzen aller Adressen überprüft die Steuereinheit diese Aktion von dem Nutzer, wonach sie alle gefundenen nicht zurückgesetzten Adressen zurücksetzt.
Beim Zurücksetzen der Adressen sendet die Steuereinheit allen Bediengeräten während acht mal acht Rahmendauern (das heißt 64 Rahmendauern) einen Steuercode 1101 auf den Wartungskanälen 1 bis 4 und gleichzeitig die Acht-Bit-Adresse (acht mal) des Bediengeräts, das über den Wartungskanals 5 zurückgesetzt wird. (Aufgrund einer ausreichenden Interferenzreserve wird die gleiche Information acht aufeinander folgende Male gesendet.)
Der Steuereinheit ist es möglich, nicht registrierte Bediengeräte durch Senden eines Codes 1100 "sende gesendete Daten zurück" aufzufinden, wodurch, wenn "1"-Daten in allen, den Bediengeräten entsprechenden Zeitschlitzen übertragen werden, alle Knoten, deren individuelle Adresse ungleich Null ist, unter Übermittlung der "1"-Daten antworten.
Die Steuereinheit kann auch kontinuierlich eine Aufzeichnung der Knoten in dem Netzwerk behalten, so dass der Nutzer bei einem nicht normalen Wegfall eines Knotens alarmiert werden kann.
Die Programmierung der Adressen wird durch Übertragen von Befehlen für den Programmierzustand an die Steuereinheit mittels der Tastatur gestartet, wodurch die Steuereinheit beginnt, einen Code 1110 an die Bediengeräte zu senden. Danach wählt die Steuereinheit von den freien Adressen die niedrigste Adresse, die der Nutzer ändern kann, wenn er es wünscht. Danach drückt der Nutzer den Druckknopf des Bediengeräts, für das die fragliche Adresse gewünscht ist. Die Information über den Druck wird über den Wartungskanal 3 (da der Knoten bis jetzt noch keinen individuellen Zeitschlitz in dem Rahmen hat) an die Steuereinheit übermittelt. Wenn die Steuereinheit erkennt, dass Daten beginnen über den Wartungskanal 3 anzukommen, wechselt sie zu dem Befehlcode 1111 und sendet über den Wartungskanal 5 während 8 mal 8 Rahmendauern einen 8-Bit-Adresscode, wobei der Adresscode sofort gültig wird, nachdem die Gültigkeitsüberprüfung in dem Knoten ausgeführt wurde. Danach erscheinen die Daten, die durch den Nutzer über den Druckschalter gesendet wurden, in dem Zeitschlitz, der durch den Adresscode bestimmt ist, wodurch die Steuereinheit diesen sofort überprüfen kann und danach in den Grundprogrammierungszustand (Code 1110) zurückkehrt und gleichzeitig das Licht des fraglichen Bediengeräts (entweder LED 15a oder Lampe 51 oder 57) einschaltet. Dies ist ein Zeichen an den Nutzer, dass das fragliche Bediengerät eine individuelle Adresse empfangen hat und dass der Druckknopf losgelassen werden kann. Dieser Ablauf findet in ca. einer Sekunde statt. Vorausgesetzt, dass das nächste zu programmierende Bediengerät die nächste freie Adresse als seine individuelle Adresse haben kann, muss der Nutzer nur den Druckknopf des Bediengeräts drücken und die oben erwähnte Sekunde warten, bis das Licht eingeschaltet wird. Diese Verfahren werden fortgesetzt, bis alle Bediengeräte eine individuelle Adresse empfangen haben, wonach der Programmierzustand durch Eingeben des entsprechenden Befehls an die Steuereinheit über ihre Tastatur abgebrochen wird.
Die letzte Stufe aus Sicht der Konfiguration ist das miteinander Verbinden, das heißt Bestimmen, wobei der Nutzer die Steuereinheit darüber informiert, welches Bediengerät welches andere Bediengerät steuert.
Ausgangspunkt ist die Tatsache, dass jeder einzelne Druckknopf jedes Bediengeräts mindestens das fragliche Bediengerät steuert. Zum Beispiel steuert der Druckknopf einer Standardlampe immer die Standardlampe, aber die Information bezüglich des miteinander Verbindens gibt an, ob der Druckknopf der Standardlampe auch einige andere Bediengeräte steuert.
Die Verknüpfung zwischen zwei Bediengeräten wird auf einfachste Art und Weise ausgeführt, sodass der Nutzer die Steuereinheit durch Eingeben des entsprechenden Befehls über die Tastatur der Steuereinheit in den Verbindungszustand bringt, wobei die Steuereinheit als Reaktion darauf beginnt, einen Code 1011 des Verbindungszustands auf den Wartungskanälen 1 bis 4 zu übertragen. Danach fordert die Steuereinheit den Nutzer auf, die Druckknöpfe der Bediengeräte zu drücken, die miteinander kombiniert werden sollen. Nachdem der Nutzer die Druckknöpfe aller Bediengeräte, die miteinander kombiniert werden sollen (zum Beispiel 6 Druckknöpfe mit einem Hintergrundlicht und zwei Deckenleuchten) gedrückt hat, kehrt der Nutzer an die Steuereinheit zurück und gibt einen Annahmebefehl über die Tastatur ein. Danach ändern alle Bediengeräte der Gruppe ihren Zustand, wenn irgendein Gerät, das zu der kombinierten Gruppe gehört, gedrückt wird.
Es ist weiterhin anzumerken, dass das System keine Unterscheidung zwischen den Typen von Bediengeräten macht, mit anderen Worten kann ein Licht (5b) (oder ein Druckknopf), welches an der Decke angebracht ist, ebenso gut eingerichtet werden, um das Hintergrundlicht eines Druckknopfs (5a), der an der Wand angebracht ist, zu steuern, obwohl nur die umgekehrte Steuerung Sinn macht.
Ein Bediengerät kann von der Gruppe unter Eingabe eines entsprechenden Befehls über die Tastatur ausgenommen werden, wodurch die Steuereinheit beginnt, den Code 1001, der dies angibt, zu senden. Als nächstes drückt der Nutzer den Druckknopf des Bediengeräts, dessen Kombinationen ausgenommen werden sollen. Danach bestätigt der Nutzer die Freigabe über die Steuereinheit, wonach sie gültig wird.
Es gibt einen eigenen Befehl, um die gesamte Gruppe aufzuheben. Wenn der Nutzer, nachdem er diesen Befehl eingegeben hat, den Druckknopf eines der Bediengeräte drückt und die Aufhebung von der Steuereinheit annimmt, wird die Steuereinheit alle Verbindungen dieser Gruppe aufheben.
Um das oben Erwähnte zusammenzufassen, zeigt die folgende Tabelle die Steuerkanäle, die zur Verwaltung des Systems gehören. Die Vier-Bit-Codes, die über die War tungskanäle 1 bis 4 gesendet werden, werden in der nächsten Tabelle gezeigt. Die Übertragungsrichtungen und Empfangsrichtungen werden aus Sicht der Steuereinheit gezeigt. In der nächsten Tabelle bezieht sich ein Antwortkanal auf die Zahl des Wartungskanals.
Unter Verwendung der oben offenbarten Anordnung ist es möglich, zum Beispiel für einen bestimmten Druckknopf nur eine Ausschaltefunktion zu definieren, anders ausgedrückt, mit einem Druck auf den Druckknopf ist es möglich, bestimmte Leuchtenfassungen auszuschalten (aber nicht einzuschalten). In diesem Fall übermittelt die Steuereinheit somit zusätzlich die Information, die durch den Druckknopf bereitgestellt wird, abhängig von dem Schaltzustand des Bediengeräts, das mit dem Druckknopf verknüpft ist. In diese Hinsicht unterscheidet sich das System der Erfindung klar von den herkömmlichen Lösungen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die Beispiele der beigefügten Zeichnungen offenbart wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und sie innerhalb des erfinderischen Gedankens, der oben zum Ausdruck gekommen ist, und der beigefügten Ansprüche geändert werden kann. Obwohl die lokale Netzanordnung der Erfindung unter Verwendung eines Leuchtenanschlusssystems beschrieben wurde, kann die Nutzung auf verschiedene Arten verändert werden. Gleichermaßen können detailliertere Ausführungsformen und Prinzipien variieren, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Die zu übertragenden Informationen können, wie bereits oben erwähnt, mehr als zwei Pegel aufweisen, obwohl es zutrifft, dass die Knoten dann etwas komplexer werden. Die Grundform des Trägersignals kann ebenso variieren, zum Beispiel kann eine Rechteckwelle anstelle einer Sinuswelle verwendet werden.

Claims

Lokalnetzanordnung zur Implementierung eines Steuersystems, aufweisend: – einen Niederspannungsbus (SB), der aus einem Paarkabel (32) besteht und als ein gemeinsamer Übertragungsweg des Netzes dient, – mehrere mit dem Bus verbundene Verbindungseinheiten (61) zur Verbindung von zu steuernden Bedienungsgeräten (15) durch sie mit dem Netz, – eine der Bedienungsgeräte gemeinsame Steuereinheit (11), die mit dem Bus zur Steuerung der Bedienungsgeräte verbunden ist, wobei Daten im Netz sowohl von der Steuereinheit zu den Verbindungseinheiten als auch von den Verbindungseinheiten zur Steuereinheit übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) angeordnet ist, dem Bus ein konstantfrequentes Niederspannungs-Trägersignal zu übertragen, wobei eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen des Trägersignals einen Übertragungsrahmen (FR) bildet und jede Verbindungseinheit (61) des Netzes einen entsprechenden Zyklus im Rahmen aufweist, die Lokalnetzanordnung Mittel aufweist, die angeordnet sind, zumindest einige Zyklen des Übertragungsrahmens (FR) für Übertragung von Daten zu einer bestimmten Verbindungseinheit (61) während einer Hälfte des Zyklus und die andere Hälfte für Leistungsübertragung zu allen Verbindungseinheiten (61) zu verwenden, und wobei die Verbindungseinheiten (61) mit Mitteln (S5) versehen sind, die wesentlich die Änderungen im Strom eliminieren, der über den Niederspannungsbus (SB) während der für Datenübertragung verwendeten Zyklen des Übertragungsrahmens (FR) geführt wird.
Netzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersignal wesentlich sinusförmig ist.
Netzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, die angeordnet sind, Daten von den Verbindungseinheiten (61) in Richtung der Steuereinheit (11) während des der Verbindungseinheit entsprechenden Halbzyklus zu übertragen, welcher Halbzyklus für Datenübertragung in entgegengesetzter Richtung der Übertragung vorgesehen ist.
Netzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, die angeordnet sind, Daten zu den Verbindungseinheiten (61) in Form von Energieformation zu übertragen, die durch die von der Wellenform des Trägersignals ausgebildete Fläche angegeben wird.
Netzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungseinheit (61) einen Kondensator (C1) und Mittel zur Verwendung des Kondensators für Datenauswertung aufweist, welcher Kondensator mit Schaltmitteln (S1, S2) versehen ist, die seine Pole zwischen Positionen a und b derart schaltet, dass der Kondensator in Position a mit dem Paarkabel (32) verbunden ist und der Kondensator in Position b mit Referenzmitteln (U1, U2) verbunden ist, um die über den Kondensator in Position a geladene Spannung mit vorbestimmten Referenzwerten zu vergleichen.
Netzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, die angeordnet sind, Daten von der Verbindungseinheit (61) in Richtung der Steuereinheit (11) in Form von Strominformation zu übertragen.
Netzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, die angeordnet sind, die Strominformation zuzuführen, indem eine Widerstandslast (R3, R3) in den Verbindungseinheiten (61) zwischen den Leitungen des Paarkabels geschaltet wird.
Netzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Trägers währen der für Leistungsübertragung vorgesehenen Halbzyklen größer als während der für Datenübertragung vorgesehenen Halbzyklen ist.
Netzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sowohl von der Steuereinheit (11) als auch von der Verbindungseinheit (61) gesendeten Daten während jeder Rahmenperiode nur ein Bit, „0" oder „1", repräsentieren.
Netzanordnung für Netzstromsteuerung einer Immobilie nach Anspruch 9, aufweisend ein Bedienungsgerät ersten Typs und ein Bedienungsgeräte zweiten Typs, wobei ein während einer Rahmenperiode übertragenes Bit Schaltinformation ON/OFF repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) angeordnet ist, Schaltinformation in mehreren Zyklen des Rahmens zu senden, wobei die besagte Schaltinformation: in einigen Zyklen Schaltinformation zur Ein- und Ausschaltung der Netzspannung des einem bestimmten Zyklus zugehörigen Bedienungsgeräts (50a, 50b) des ersten Typs repräsentiert und in anderen Zyklen Schaltinformation zum Informieren eines Benutzers via das dem Zyklus zugehörige Bedienungsgerät (15) des zweiten Typs darüber, ob im mit dem besagten zweiten Bedienungsgerät verbundenen Bedienungsgerät (50a, 50b) des ersten Typs der Netzstrom eingeschaltet ist, repräsentiert.
Netzanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Bedienungsgerät des ersten Typs und das Bedienungsgerät des zweiten Typs eine optische Komponente (15a, 55) zur Übertragung der Schaltinformation aufweisen, wobei die besagte optische Komponente angeordnet ist, im Bedienungsgerät des ersten Typs (50a, 50b) als Optokoppler zwischen der Netzspannung und einer Verbindungseinheit (61) und im Bedienungsgerät (15) des zweiten Typs als ein dem Benutzer sichtbares Anzeigelicht zu dienen.