DE69613206T2 - Vorschalgerät - Google Patents

Vorschalgerät

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DE69613206T2
DE69613206T2 DE69613206T DE69613206T DE69613206T2 DE 69613206 T2 DE69613206 T2 DE 69613206T2 DE 69613206 T DE69613206 T DE 69613206T DE 69613206 T DE69613206 T DE 69613206T DE 69613206 T2 DE69613206 T2 DE 69613206T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät zum Betrieb einer elektrischen Lampe mit
  • - Leistungseingängen zum Empfang eines Wechselstromleistungssignals;
  • - Mitteln zur Erzeugung eines Lampenstromes aus dem Wechselstromleistungssignal;
  • - Mitteln zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Lampe in Reaktion auf einen Steuerbefehl; sowie
  • einem Empfänger zum Empfang eines Eingangssignals, welches den Steuerbefehl überträgt, wobei das Eingangssignal eine Grundperiode mit einem Nennspannungsverlauf aufweist.
  • Ein Vorschaltgerät dieser Art ist aus U. S. 5 068 576 bekannt. Ein anderes Vorschaltgerät, welches der Beschreibung des ersten Absatzes entspricht, ist in U. S. Anmeldung 08/414 859 und ein weiteres Vorschaltgerät dieser Art in U. S. Anmeldung 08/512 856 offenbart. Bei allen drei erwähnten Vorschaltgeräten sind das Wechselstromleistungssignal und das den Steuerbefehl übertragende Eingangssignal identisch, und das Vorschaltgerät ist Teil eines Lampenbetriebssystems, welches Codierungsmittel aufweist. Der Nennspannungsverlauf ist in allen drei Fällen sinusförmig. Bei dem in U. S. 5 068 576 offenbarten System kürzen bzw. reduzieren die Codierungsmittel die Länge einer gesamten Halbperiode, so dass in dem gleichgerichteten Ausgangsgleichstrom eines in dem Vorschaltgerät angeordneten Gleichrichters ein Fehlimpuls bzw. ein Impuls mit wesentlich reduzierter Spannung auftritt. Der Zeitraum zwischen aufeinander folgenden Fehlimpulsen stellt einen Dimmungsbefehl dar. So kann zum Beispiel Zeitraum "n" zwischen Fehlimpulsen ein Dimmniveau von 70%, Zeitraum "m" zwischen Fehlimpulsen dagegen ein Dimmniveau von 90% darstellen. Bei dem in U. S. Anmeldung 08/414 859 offenbarten System codieren die Codierungsmittel den Steuerbefehl, indem eine Phasenkürzung jeder Halbperiode des sinusförmigen Leistungssignals vorgenommen wird. Der Lichtausgang der Lampe verändert sich umgekehrt zu dem Phasenwinkel der Phasenkürzung. Bei dem in U. S. Anmeldung 08/512 856 offenbarten System werden die Befehle durch eine typische Signalfolge einer voreingestellten Störung in dem Nennspannungsverlauf, welche innerhalb einer Steuerperiode einer voreingestellten Anzahl von Grundperioden auftritt, dargestellt. Vorzugsweise ist der Nennspannungsverlauf sinusförmig, die Grunddauer beträgt eine Halbperiode des sinusförmigen Zweiwegrichtsignals, und die Störung besteht aus einer Phasenkürzung eines Teiles der Grunddauer, welche in einer Steuerperiode enthalten ist.
  • Nachteil der im Handel erhältlichen Vorschaltgeräte ist, dass der Empfänger in dem Vorschaltgerät einem bestimmten Typ einer Wandsteuereinheit zugeordnet ist. Zum Beispiel können Vorschaltgeräte mit Phasenwinkeldimmung nur zusammen mit Phasenwinkelwandsteuereinheiten und nicht mit Wandsteuereinheiten verwendet werden, welche ein Steuersignal mit Hilfe des Stufendimmungsverfahrens, wie zum Beispiel diesem aus U. S. 5 068 576, übermitteln. Selbst bei der Phasenwinkelsteuertechnik können Vorschaltgeräte mit Vorwärtsphasenwinkeldimmung auf die Verwendung mit Triacwandsteuereinheiten und nicht mit elektronischen (Gegenphasenwinkel-)Wandsteuereinheiten beschränkt sein. Diese Zuordnung der Vorschaltgeräte zu bestimmten Wandsteuereinheiten und umgekehrt schränkt die Flexibilität für den Verbraucher sowie den Vorschaltgerätehersteller ein. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorschaltgerätesteuereinheit mit einem Empfänger und Decodiermitteln zur Verwendung in einem Vorschaltgerät vorzusehen, bei welchem die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik eliminiert sind.
  • Ein Vorschaltgerät, wie in dem einleitenden Absatz beschrieben, ist daher gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Decodiermittel zum Decodieren von, von dem Eingangssignal übertragenen Steuerbefehlen gemäß zumindest zwei der folgenden Techniken aufweist:
  • (i) einer ersten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch den Phasenwinkel einer Phasenwinkelkürzung in dem Nennspannungsverlauf dargestellt werden:
  • (ii) einer zweiten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch die Anzahl von Grundperioden zwischen Start- und Stopp-Punkten des Befehls angegeben werden, wobei die Stopp- und Start-Punkte Grundperioden darstellen, welche eine niedrigere Nennspannung als der Nennspannungsverlauf aufweisen; sowie
  • (iii) einer dritten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch eine typische Signalfolge einer voreingestellten Störung in dem Nennspannungsverlauf, welche innerhalb einer Steuerperiode einer voreingestellten Anzahl von Grundperioden auftritt, dargestellt sind.
  • Da die Decodiermittel Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen aufweisen, welche zumindest zwei der Steuertechniken entsprechen, ist das Vorschaltgerät mit mindestens zwei unterschiedlichen Codierern bzw. Wandsteuereinheiten kompatibel.
  • Vorzugsweise weisen die Decodiermittel Mittel zum Decodieren von Steuersignalen nach allen drei Steuertechniken auf.
  • In einem bevorzugten Ausflhrungsbeispiel eines Vorschaltgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Decodiermittel zumindest zwei der
  • - ersten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik,
  • - zweiten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der zweiten Steuertechnik,
  • - dritten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der dritten Steuertechnik
  • auf und sehen ferner Identifikationsmittel vor, um die Steuertechnik der, entsprechend mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Technik codierten Befehle zu erkennen, und um das jeweilige der mindestens zwei Mittel entsprechend der durch die Identifikationsmittel erkannten Steuertechnik zu aktivieren. Damit wird die Kompatibilität des Vorschaltgerätes auf relativ einfache und zuverlässige Weise realisiert.
  • Vorzugsweise weisen die Identifikationsmittel Mittel zum Erzeugen eines ersten Erkennungssignals auf, welche Mittel zum Differenzieren des Eingangssignals vorsehen. Da bei der ersten Steuertechnik und in bevorzugten Ausführungsbeispielen der dritten Steuertechnik Phasenkürzungen in zumindest einem Teil der Grundperioden vorgenommen werden, werden durch die Differenzierung des Eingangssignals erste Erkennungssignale erzeugt, welche bei beiden Steuertechniken aus Spannungsimpulsen bestehen. Diese Impulse werden bei Anwenden der zweiten Steuertechnik nicht erzeugt. Bei Anwenden der ersten Steuertechnik weist jede Grundperiode des Eingangssignals eine Phasenkürzung auf, während bei der dritten Steuertechnik lediglich ein Teil der Grundperioden des Eingangssignals eine Phasenkürzung aufweist. Die Identifikationsmittel überprüfen durch Zählen der Anzahl der in einem ersten, vorgegebenen Zeitraum erzeugten, ersten Erkennungssignale zuerst das Vorliegen von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik. Bei Nichtvorliegen von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik überprüfen die Identifikationsmittel sodann das Vorliegen von Steuerbefehlen gemäß der zweiten Technik und aktivieren bei Erkennen der Steuerbefehle gemäß der zweiten Technik die zweiten Mittel der Decodiermittel, während die Identifikationsmittel bei Nichterkennen von Steuerbefehlen gemäß der zweiten Technik die dritten Mittel der Decodiermittel aktivieren. Um eine solche Wirkungsweise der Identifikationsmittel zu ermöglichen, weisen diese vorzugsweise Mittel zur Erzeugung eines zweiten Erkennungssignals in Reaktion auf das Vorhandensein von Start- und Stopp-Punkten gemäß der zweiten Steuertechnik auf. Dieses kann auf einfache Weise erfolgen, wenn die Identifikationsmittel das Vorliegen von Befehlen gemäß der zweiten Steuertechnik durch Zählen der Anzahl der in einem zweiten, vorgegebenen Zeitraum erzeugten, zweiten Erkennungssignale überprüfen.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Vorschaltgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Empfänger mit den Leistungseingängen verbunden, um durch das Wechselstromleistungssignal übertragene Steuerbefehle zu empfangen. Da die Steuerbefehle durch das Wechselstromleistungssignal übertragen werden, ist für das Vorschaltgerät kein separater Eingang zum Empfang des Eingangssignals erforderlich, so dass das Vorschaltgerät auf relativ einfache Weise zu installieren ist.
  • Gute Ergebnisse wurden mit Vorschaltkreisen gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt, wobei der Nennspannungsverlauf sinusförmig ist und die Grundperiode durch eine Halbperiode des sinusförmigen Zweiwegrichtsignals dargestellt ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 - ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes zum Betrieb einer elektrischen Lampe;
  • Fig. 2 - Decodiermittel, welche in dem Empfänger des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels vorgesehen sind;
  • Fig. 3 - die Formen von Signalen, welche in dem Empfänger des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels bei Betrieb vorhanden sind; sowie
  • Fig. 4 - einen Datenflussplan zur Steuerung des Betriebs der in Fig. 2 dargestellten Decodiermittel.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen weist einen, mit einem Vollbrückeneingangsgleichrichter "B" verbundenen EMI- und Triac- Dämpfungsfilter "A" auf; beide zusammen wandeln eine Wechselstromnetzspannung an einem Ausgang derselben in eine gleichgerichtete, gefilterte Gleichspannung um. Der Anpassungsschaltkreis "C" weist eine Schaltung auf, um eine aktive Leistungsfaktorkorrektur vorzunenmen und die Gleichspannung aus der Gleichrichterschaltung, welche an ein Paar Gleichspannungsausgänge RL1, RL2 angelegt ist, zu erhöhen und zu regeln. Das Vorschaltgerät sieht einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer oder -Inverter "E" und eine Steuereinheit "G" vor, die den Inverter steuert. Der Inverter E ist durch eine Halbbrückenanordnung dargestellt, welche, unter Steuerung der Halbbrückensteuereinheit bzw. der Treiberschaltung G, einen Hochfrequenzlampenstrom an die, an den Inverter E gekoppelte Lampe La abgibt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Mittel zur Erzeugung eines Lampenstromes durch Filter "A", Gleichrichter "B", Anpassungsschaltkreis "C" und Inverter "E" gebildet. Steuereinheit G sieht Mittel zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Lampe in Reaktion auf einen Steuerbefehl vor.
  • Eine Dimmeranpassungsschaltung "I" ist zwischen einem Ausgang der Gleichrichterschaltung B und einem, an Steuereinheit G vorgesehenen Steuereingang des Vorschaltgerätes angeschlossen, um den Betrieb, in diesem Ausführungsbeispiel speziell den Lichtausgang der Lampe, zu steuern. Die Dimmeranpassungsschaltung "I" ist über Filter "A" und den Vollbrückeneingangsgleichrichter "B" mit den Leistungseingängen verbunden. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Eingangssignal und das Wechselstromleistungssignal identisch. Die Dimmeranpassungsschaltung führt der Steuereinheit G ein Dimmerspannungssignal zu und dient als Empfänger zum Empfang eines Eingangssignals, welches den Steuerbefehl überträgt. Der Empfänger weist Decodiermittel auf zum Decodieren von in dem Eingangssignal enthaltenen Steuerbefehlen gemäß:
  • (i) einer ersten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch den Phasenwinkel einer Phasenwinkelkürzung in dem Nennspannungsverlauf dargestellt werden:
  • (ii) einer zweiten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch die Anzahl von Grundperioden zwischen Start- und Stopp-Punkten des Befehls angegeben werden, wobei die Stopp- und Start-Punkte Grundperioden darstellen, welche eine niedrigere Nennspannung als der Nennspannungsverlauf aufweisen; sowie
  • (iii) einer dritten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch eine typische Signalfolge einer voreingestellten Störung in dem Nennspannungsverlauf, welche innerhalb einer Steuerperiode einer voreingestellten Anzahl von Grundperioden auftritt, dargestellt sind.
  • Da die Decodiermittel Mittel zum Decodieren von mindestens zwei unterschiedlichen Eingangssignalen entsprechend unterschiedlichen Steuertechniken aufweisen, ist das Vorschaltgerät mit mindestens zwei unterschiedlichen Codierern bzw. Wandsteuereinheiten kompatibel.
  • Bei dem Wechselstromleistungssignal, welches bei dem in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgerät verwendet wird, handelt es sich um eine 60 Hz Sinusversorgungsspannung. Eine detaillierte Beschreibung des Betriebs sämtlicher Teile des in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgerätes, mit Ausnahme des Empfängers, geht aus der U. S. Anmeldung 08/414 859 hervor und wird hier nicht wiederholt.
  • Fig. 2 stellt den Empfänger dar, welcher in dem Vorschaltgerät von Fig. 1 enthalten ist. Dieser Empfänger weist Decodiermittel auf, um in dem Eingangssignal enthaltene Steuerbefehle jeweils gemäß den oben erwähnten Steuertechniken zu decodieren. Bei der Störung in der dritten Steuertechnik handelt es sich um eine Phasenkürzung. Die erste, zweite und dritte Steuertechnik werden ebenfalls jeweils als Phasenwinkeldimmung, Stufendimmung und Codedimmung bezeichnet. Die Codiermittel, welche in Verbindung mit dem in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgerät verwendet werden können, werden jeweils als Phasenwinkeldimmer, Stufendimmer und Codedimmer bezeichnet.
  • Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) zeigen unterschiedliche Wellenformen an verschiedenen Verschlüsselungsknotenpunkten in der Schaltung.
  • Kern der Anpassungsschaltung ist der Mikrocontroller IC2 (zum Beispiel ein Z86C04 von Zilog, Inc.), welcher die Dimmersteuersignale in ein entsprechendes PWM- (Pulsbreitenmodulation) Ausgangssignal umwandelt. Der Mikrocontroller IC2 weist drei Eingänge P31, P32 und P33 auf, welche jeweils die Code-, Stufen- und Phasenwinkeldimmungssignale annehmen. Das PWM-Ausgangs-(Dimmungs-) Signal wird auf Anschluss P27 erzeugt und in ein Gleichstromsignal zwecks Eingabe in den Halbbrückentreiber am Dimmungseingang von Steuereinheit G umgewandelt, um die der Lampe zuzuführende Leistung zu regeln.
  • Knoten A (ebenfalls Bezugsziffer 28) der Gleichrichterschaltung B ist über eine Spannungsteilerschaltung, welche aus den Widerständen GR1, GR2 und GR3 besteht, mit Erde verbunden. Der Eingang P32 ist mit einem Knoten C zwischen den Widerständen GR2 und GR3 verbunden. Der Eingang P31 ist über eine, durch GCC2 und GR5 gebildete Differenzierschaltung mit einem Knoten B verbunden. Eine Zenerdiode GD6 ist mit GR5 parallel geschaltet, um den Eingang des Mikrocontrollers IC2 zu schützen. Der Eingangsanschluss P33 ist mit einem Knoten D zwischen dem Widerstand GR4 und der Diode GD5 verbunden. Der Mikrocontroller wird über Anschluss VCC durch eine 5 V Spannungsquelle, in diesem Falle von Spannungsregler U3, gespeist. Ein externer Keramikresonator XL1 (2MHZ) ist zwischen den Taktanschlüssen X1, X2 geschaltet. Die Taktanschlüsse sind jeweils über die Kondensatoren GC3 und GC4, welche einen ordnungsgemäßen Resonatorbetrieb sicherstellen, an Erde gelegt. Der Kondensator GC5 ist zur Rauschunterdrückung zwischen Erde und der Spannungsversorgung geschaltet. Die Widerstände GR6, GR7 und die Kondensatoren GC6 und GC7 glätten das PWM-Ausgangssignal von Anschluss P27 auf ein Gleichstromdurchschnittssignal, um dieses dem Dimmungseingang der Steuereinheit G zuzuführen.
  • Fig. 4 zeigt einen Softwaredatenflussplan für den Mikrocontroller IC2. Bei Einschalten, d. h., sobald die Netzspannung von der Wandsteuereinheit an die Eingangsanschlüsse 1', 2' des Vorschaltgerätes angelegt ist, wird der Microcontroller IC2 initialisiert und der Ausgang P27 für eine vorgegebene Lichtmenge, zum Beispiel einen Lichtausgang von 85%, auf einen PWM-Standardwert eingestellt. Fig. 3(a) zeigt die Wellenformen und Spannungspegel an Knoten B für jeden der drei Wandsteuergerätetypen. Der Empfänger ermittelt, welcher Typ einer externen Wandsteuereinheit installiert, d. h. an die Eingänge 1', 2' des Vorschaltgerätes angeschlossen ist.
  • Bei der vorliegenden Ausführung stellt die Steuereinheit zunächst fest, ob ein Phasenwinkeldimmer installiert ist. Ein Phasenwinkeldimmer unterscheidet sich von Stufen- und Codedimmern durch das Zählen der Anzahl Impulse auf Anschluss P31 während eines Zeitraumes von 120 ms. Anschluss P31 ist mit Knoten E verbunden, welcher den Ausgang der durch den Widerstand GR5 und den Kondensator GC2 gebildeten Differenzierschaltung darstellt. Die Wellenform und Spannungspegel am Knoten E bei jedem der drei Dimmungsreglertypen sind in Fig. 3(c) dargestellt.
  • Der Schwellenpegel des Mikrocontrollereingangs beträgt etwa 2,5 V. Das heißt, dass ein logischer Zustand "1" vorliegt, wenn die Eingangsleistung über 2,5 V liegt, und ein logischer Zustand "0" vorliegt, wenn die Eingangsleistung unter 2,5 V liegt. Eine logische "1" ist auf Anschluss P31 nur dann zu verzeichnen, wenn die Spannung am Anschluss P31 2,5 V überschreitet. Die Differenzierschaltung führt Anschluss P31 einen Impuls zu, welcher höher als 2,5 V (logisch "1") ist, sobald die sinusförmige Halbperiode eine Phasenkürzung wie bei einem Phasenwinkeldimmer oder dem Codedimmer aufweist, was jedoch nicht bei einer Halbperiode reduzierter Länge, wie bei dem Stufendimmer, der Fall ist. Da das verwendete Wechselstromleistungssignal eine Sinusversorgungsspannung von 60 Hz aufweist, ist der der Anpassungsschaltung zugeführte, gleichgerichtete Ausgangsgleichstrom ein 120 Hz Impulsgleichstrom. Während eines Zeitraumes von 120 ms werden bei Installation eines Phasenwinkeldimmers mindestens 13 Impulse, bei Installation eines Stufendimmers dagegen kein Impuls erzeugt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Codedimmers ist die Grundperiode durch die halbe Dauer des gleichgerichteten, sinusförmigen Wechselstromleistungssignals dargestellt, und eine Steuerperiode setzt sich aus sechs Grundperioden zusammen. In jeder Steuerperiode 0 (Null) werden 1 oder 2 Grundperioden durch eine Phasenkürzung gestört. Folglich treten bei Installieren dieser bevorzugten Ausführungsform des Codedimmers in 120 ms höchstens 6 Impulse am Anschluss P31 auf Die Programmführung geht in eine Schleife über, welche mit einem Phasenwinkeldimmer (s. PAL-Schleife) nur dann funktioniert, wenn die Anzahl der Impulse größer als 9 ist. Daher werden Steuersignale von dem Phasenwinkeldimmer erkannt und unterscheiden sich von solchen der anderen zwei Dimmertypen durch Differenzieren des Eingangssignals und Erzeugen eines Erkennungssignals in Form eines Impulses bei Auftreten einer Phasenkürzung sowie durch Festlegen der Anzahl Impulse in einem vorgegebenen Zeitraum.
  • Ist die Impulsanzahl nicht höher als 9, könnte der installierte Helligkeitsregler entweder durch einen Stufen- oder den Codedimmer dargestellt sein. Zum Unterscheiden dieser beiden kann eine besondere Eigenschaft des Stufendimmers dienlich sein. Sobald der Stufendimmer von "Aus" auf eine gewünschte Lichtintensität schaltet, sendet der bekannte Stufendimmer innerhalb eines bekannten Zeitraumes, zum Beispiel 2,4 Sekunden, ein Steuersignal aus. Das Steuersignal kann durch Messen des logischen Zustands am Anschluss P32, welcher mit Knoten C verbunden ist, erkannt werden. Wellenform und Spannungspegel sind in Fig. 3(b) dargestellt. Bei den Wellenformen von Fig. 3(b) erreicht das durch den Codedimmer erzeugte Steuersignal in jeder Halbperiode Logisch "1", da die Spitzenspannung bei jeder Halbperiode höher als der Schwellenpegel von Anschluss P32 ist. Mit Ausnahme der Start- und Stopp-Perioden trifft dieses ebenfalls auf ein Stufendimmersteuersignal zu. In diesen beiden Perioden erreicht die Spitzenspannung lediglich den halben Normalwert (etwa 1,75 V, welcher niedriger als der Pegel für logisch "1" ist). Das heißt, dass eine Impulslücke entsteht, sobald die Start- und Stopp-Signale erzeugt werden. Bei Entstehen einer Lücke (logisch "0) am Anschluss P32 in den ersten 3 Sekunden muss es sich bei dem installierten Dimmer um den bekannten Stufentyp handeln, und die Software geht in eine Stufendimmungsregelschleife ("SDL") über. Andernfalls ist der Codedimmer installiert, und die Software geht in eine Codedimmungsregelschleife ("CDL") über. Damit werden Steuersignale von einem Stufendimmer erkannt und unterscheiden sich von solchen des Codedimmers durch Erzeugen eines zweiten Erkennungssignals in Form von Fehlimpulsen sowie durch Feststellen der Anzahl von solchen zweiten Erkennungssignalen, welche in einem zweiten Zeitraum auftreten.
  • Bei Installieren eines Ein-Aus-Standardwandschalters an Stelle einer Dimmungsregelvorrichtung wird das PWM-Ausgangssignal auf den Standardwert eingestellt, da die Speiseleitung unmodifiziert ist und der Mikrocontroller U2 keine Impulse an den Eingängen derselben feststellen wird.
  • Der Mikroprozessor IC2 weist ein 8-Bit-Zählwerk mit der Bezeichnung PWM auf, welches ein im Wesentlichen rechteckwellenförmiges PWM-Ausgangssignal steuert. Ein Timer 0 in dem Mikrocontroller bestimmt, basierend auf dem PWM-Wert in dem Zählwerk, die Dauer von th (Zeitraum, in welchem das Ausgangssignal stark ist) und tL (Zeitraum, in welchem das Ausgangssignal schach ist). Nach Auslösen der Zeitbegrenzung seitens des Timers 0 wird eine Unterbrechung 4 vorgenommen. Der erste Test in dem Unterbrechungsunterprogramm ist der momentane Zustand des PWM-Zählerausgangs. Ist der momentane PWM-Zählerausgang logisch "0", wird der PWM-Zählerausgang auf 1 eingestellt und der PWM-Wert in Timer 0 installiert. Ist der momentane PWM-Zählerausgang logisch "1", wird der PWM-Zählerausgang auf logisch "0" eingestellt und der PWM-Wert (255-PWM-Wert) in Timer 0 installiert. Der Zeitpunkt zum Aufrufen der nächsten Unterbrechung ist proportional zu dem in den Timer 0 installierten Wert. Die Dauer von th plus tL ist so eingestellt, dass diese unabhängig von dem PWM-Wert ist, so dass die PWM- Signalfrequenz konstant ist. Daher hat das PWM-Zählwerk bei einem höheren PWM-Wert mehr Zeit, in dem logischen Zustand "1" zu verweilen und sieht eine höhere Dimmungssteuerspannung mittlerer Ausgangsleistung vor. Der Dimmungssteuerspannungsbereich ist von 0,4 V bis 3 V eingestellt, was heißt, dass der PWM-Tastgrad 8% bis 60% betragen sollte, da logisch "0" null Volt und logisch "1" 5 Volt sind.
  • Steuereinheit G steuert die Impulsbreite des Signals, welches die in der Halbbrückenschaltung von Inverter E enthaltenen Schaltelemente in Abhängigkeit der eine mittlere Ausgangsleistung aufweisenden Dimmungsspannung an Knoten 27 wiedergibt.
  • Das Phasenwinkeldimmungssteuerungsverfahren (die PAL-Schleife) liest die Dauer von logisch "0" auf Anschluss P33. Die Dauer von logisch "0" ist proportional zu dem Phasenkürzungswinkel von dem Phasenwinkeldimmer. Längere Phasenkürzungen, welche geringere Lichtintensitäten erkennen lassen, resultieren in längeren Zeiträumen von logisch "0". Durch längere Zeiträume von logisch "0" ergibt sich ein geringerer PWM- Wert, um dadurch einen niedrigeren Gleichstromsignalpegel für den. Dimmungseingang der Steuereinheit G vorzusehen. Da das Verhältnis zwischen der Dauer von logisch "0" und dem PWM-Wert möglicherweise nicht linear ist, ist in dem Mikroprozessor IC2 eine Verweistabelle enthalten, um die Dauer von logisch "0" in einen gewünschten PWM-Wert umzuwandeln. Das Phasenwinkeldimmungssteuerungsverfahren ist sowohl bei einer Triacwandsteuereinheit als auch bei einer (Gegenphasenwinkel-) Wandsteuereinheit anwendbar.
  • Die Stufendimmungsregelschleife (SDL) sucht stets nach einer Lücke, d. h. einer, durch einen Fehlimpuls hervorgerufenen Änderung des logischen Zustands von "1" auf "0", auf Anschluss P32. Der PWM-Wert verändert sich nicht, wenn keine Lücke vorhanden ist. Bei Feststellen einer Lücke beginnt ein Zählwerk mit der Bezeichnung "Anzahlregistrierung" die Anzahl vollkommen gleichgerichteter Wellen auf P32 zu zählen, bis die zweite Lücke festgestellt wird. Die SDL-Schleife stellt sodann einen neuen PWM-Wert entsprechend der in dem Zählwerk "Anzahlregistrierung" gezählten Anzahl ein.
  • In der Codedimmerregelschleife (CDL) ruft ein Impuls auf Anschluss P31 ein Unterprogramm "Unterbrechung 1" auf. Durch die Prozedur "Unterbrechung 1" wird der Wert eines Zählwerks mit der Bezeichnung "Impulsanzahl" um 1 erhöht. Die Codedimmerregelschleife (CDL) überprüft alle 50 ms den Wert in dem Zähler "Impulsanzahl" und stellt das Zählwerk "Impulsanzahl" neu ein. Da 50 ms 3 Leitungsperioden entsprechen, bestimmt der Wert des Zählwerks "Impulsanzahl", ob die Lichtintensität geändert werden sollte. Ist der Wert in dem Zählwerk "Impulsanzahl" gleich Null (0), so ist kein Impuls zu verzeichnen, so dass keine Änderung der Lichtintensität bzw. des PWM-Wertes vorgenommen wird. Ist der Wert in dem Zählwerk "Impulsanzahl" gleich Eins (1), so wird der PWM-Wert um eine vorgegebene Größe reduziert. Dieses wird jedes Mal dann wiederholt, wenn seitens der CDL festgestellt wird, dass der Wert des Zählwerks "Impulsanzahl" gleich Eins (1) ist, bis der PWM-Wert den vorgegebenen Mindestwert erreicht hat. Ist der Wert in dem Zählwerk "Impulsanzahl" gleich Zwei (2), so erhöht sich der PWM-Wert um eine vorgegebene Größe. Dieses wird jedes Mal dann wiederholt, wenn seitens der CDL festgestellt wird, dass der Wert des Zählwerks "Impulsanzahl" gleich Zwei (2) ist, bis der PWM-Wert den vorgegebenen Höchstwert erreicht hat. Damit gibt die Anpassungsschaltung dem Vorschaltgerät die Möglichkeit, Dimmereingabeinformationen von jeder der drei verschiedenen Lichtsteuereinheiten automatisch anzunehmen und erzeugt ein Gleichstromsignal, eine Eingabe an Steuereinheit G, um die Lichtintensität der Leuchtstofflampen zu regeln. Der Mikrocontroller weist für jede dieser Steuertechniken eine jeweilige Decodierschleife auf. Der Mikrocontroller stellt mit der zugeordneten Schaltung zunächst fest, welche Art Steuersignale empfangen werden und aktiviert sodann die jeweilige Decodierschleife, um die Signale zu decodieren und das entsprechende Gleichstromdimmungssignal über die PWM- Steuerung auszugeben.

Claims (11)

1. Vorschaltgerät zum Betrieb einer elektrischen Lampe mit
- Leistungseingängen zum Empfang eines Wechselstromleistungssignals;
- Mitteln zur Erzeugung eines Lampenstromes aus dem Wechselstromleistungssignal;
- Mitteln zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Lampe in Reaktion auf einen Steuerbefehl; sowie
- einem Empfänger zum Empfang eines Eingangssignals, welches den Steuerbefehl überträgt, wobei das Eingangssignal eine Grundperiode mit einem Nennspannungsverlauf aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Decodiermittel zum Decodieren von, von dem Eingangssignal übertragenen Steuerbefehlen gemäß zumindest zwei der folgenden Techniken aufweist:
(i) einer ersten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch den Phasenwinkel einer Phasenwinkelkürzung in dem Nennspannungsverlauf dargestellt werden:
(ii) einer zweiten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch die Anzahl von Grundperioden zwischen Start- und Stopp-Punkten des Befehls angegeben werden, wobei die Stopp- und Start-Punkte Grundperioden darstellen, welche eine niedrigere Nennspannung als der Nennspannungsverlauf aufweisen; sowie
(iii) einer dritten Steuertechnik, bei welcher Befehle durch eine typische Signalfolge einer voreingestellten Störung in dem Nennspannungsverlauf, welche innerhalb einer Steuerperiode einer voreingestellten Anzahl von Grundperioden auftritt, dargestellt sind.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Decodiermittel Mittel zum Decodieren von Befehlen gemäß jeder der drei Steuertechniken aufweisen.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Decodiermittel zumindest zwei der
- ersten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik, zweiten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der zweiten Steuertechnik,
- dritten Mittel zum Decodieren von Steuerbefehlen gemäß der dritten Steuertechnik
aufweisen und ferner Identifikationsmittel vorsehen, um die Steuertechnik der, entsprechend mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Technik codierten Befehle zu erkennen, und um das jeweilige der mindestens zwei Mittel entsprechend der durch die Identifikationsmittel erkannten Steuertechnik zu aktivieren.
4. Vorschaltgerät nach Anspruch 3, wobei die Identifikationsmittel Mittel zum Erzeugen eines ersten Erkennungssignals aufweisen, welche Mittel zum Differenzieren des Eingangssignals vorsehen.
5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, wobei die Identifikationsmittel durch Zählen der Anzahl der in einem ersten, vorgegebenen Zeitraum erzeugten Erkennungssignale zunächst das Vorliegen von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik überprüfen.
6. Vorschaltgerät nach Anspruch 5, wobei bei Nichtvorliegen von Steuerbefehlen gemäß der ersten Steuertechnik die Identifikationsmittel sodann das Vorhandensein von Steuerbefehlen gemäß der zweiten Technik überprüfen und bei Erkennen der Steuerbefehle gemäß der zweiten Technik die zweiten Mittel der Decodiermittel aktivieren, während die Identifikationsmittel bei Nichterkennen der Steuerbefehle gemäß der zweiten Technik die dritten Mittel der Decodiermittel aktivieren.
7. Vorschaltgerät nach Anspruch 6, wobei die Identifikationsmittel Mittel zur Erzeugung eines zweiten Erkennungssignals in Reaktion auf das Vorhandensein eines Start- und Stopp-Punktes gemäß der zweiten Steuertechnik aufweisen.
8. Vorschaltgerät nach Anspruch 7, wobei die Identifikationsmittel das Vorliegen von Befehlen gemäß der zweiten Steuertechnik durch Zählen der Anzahl der in einem zweiten, vorgegebenen Zeitraum erzeugten, zweiten Erkennungssignale überprüfen.
9. Vorschaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Empfänger an die Leistungseingänge gekoppelt ist, um durch das Wechselstromleistungssignal übertragene Steuerbefehle zu empfangen.
10. Vorschaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Nennspannungsverlauf sinusförmig ist und die Grundperiode durch eine Halbperiode des sinusförmigen Zweiwegrichtsignals dargestellt ist.
11. Decodiermittel, welche zur Verwendung in einem Vorschaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche geeignet sind.
Zeichnungsinschrift
Fig. 4
START START
INITIALIZATION INITIALISIERUNG
SET PWM TO A PWM-EINSTELLUNG AUF DEFAULT LEVEL STANDARDNIVEAU (85%) (85%)
COUNT NO. OF PULSES ZÄHLEN ANZAHL IMPULSE ON P3/FOR 120 ms AUF P3/IN 120 ms
FIND P33 = 0 DURATION SUCHE P33 = DAUER 0
MAPPING TO A PWM UMSETZUNG IN PWM-WERT
SET NEW PWM EINSTELLUNG NEUER PWM-WERT
INTERRUPT 4 TRIGGERED AUSLÖSUNG UNTERBRECHUNG 4 BY TIMER 0 TIME OUT DURCH ZEITÜBERWACHUNG TIMER 0
PWM STATUS = 0? PWM-ZUSTAND = 0?
SET PO1-0? EINSTELLUNG PO1-0?
PWM > TIMER 0 PWM > TIMER 0
PWM STATUS+1 PWM-ZUSTAND+1
IS THERE A GAP ON P3 LÜCKE AUF P3 IN 3 SEK. IN 3 SEC.? FESTSTELLBAR?
COUNT NUMBER = 0 ZÄHLEN ANZAHL = 0
COUNT NUMBER+1 ZÄHLEN ANZAHL+1
IS THERE A SECOND GAP? ZWEITE LÜCKE VORHANDEN?
SET NEW PWM BASED ON EINSTELLUNG NEUER PWM-WERT VALUE OF COUNT NUMBER AUF BASIS GEZÄHLTER ANZAHL
IS THERE A GAP ON P33? LÜCKE AUF P33 VORHANDEN?
SET PO1 = 0? EINSTELLUNG PO1 = 0?
(255.PWM) > TIMER 0 (255.PWM) > TIMER 0
PWM STATUS = 0 PWM-ZUSTAND = 0
RETURN RÜCKSPRUNG
INTERRUPT 1 TRIGGERED AUSLÖSUNG UNTERBRECHUNG 1 BY PULSE ON P33 DURCH IMPULS AUF P33
PULSE NUMBER+1 IMPULSANZAHL+1
RETURN RÜCKSPRUNG
PULSE NUMBER = 0 IMPULSANZAHL = 0
DELAY 50mS VERZÖGERUNG 50ms
PULSE NUMBER = 1? IMPULSANZAHL = 1?
PWM = MINIMUM? P WM = MINIMUM?
PWM = 1 PWM = 1
PULSE NUMBER = 2? IMPULSANZAHL = 2?
PWM = MAXIMUM? PWM-MAXIMUM?
PWM+1 PWM+1
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