EP0893941B1 - Process and system for operating and monitoring via their power distribution network discontinuously driven electrical loads - Google Patents
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- EP0893941B1 EP0893941B1 EP98113454A EP98113454A EP0893941B1 EP 0893941 B1 EP0893941 B1 EP 0893941B1 EP 98113454 A EP98113454 A EP 98113454A EP 98113454 A EP98113454 A EP 98113454A EP 0893941 B1 EP0893941 B1 EP 0893941B1
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- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
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- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/175—Controlling the light source by remote control
- H05B47/185—Controlling the light source by remote control via power line carrier transmission
Definitions
- the invention relates both to a method and a system or a circuit arrangement with or the consumer to be discontinued, in particular lighting devices, control and monitor to let.
- the invention is particularly suitable for urban or street lighting systems in which Daily recurring periods are present in which all consumers, in particular all lighting equipment, are switched off.
- Street lighting systems usually belong Relatively many single lights, the different Locations of the city are arranged. Dependent on the place of installation As a rule, different requirements arise in terms of brightness and brightness during the lighting time. For example, it may be in Residential areas may well be desirable, the brightness of the Street lighting in certain periods, for example after 24 o'clock, to lessen. On the other hand it can busy intersections or elsewhere be quite appropriate, the lighting always with full To operate power. In addition, areas can occur in which the lighting is only in shortened or restricted Is to operate periods.
- the lamps of a street lighting according to the special requirements to be able to control.
- Existing cable networks carry that but usually not bill.
- the street lighting will divided into more or less large areas by a central control room or an automatic switch be switched on and off.
- the individual consumers are on the lines of a supply network connected in parallel with each other. With the switching of a Circuit will thus all consumers simultaneously on or off. Separate control lines, with which individual consumers are addressed individually could be, especially in Altinstallationen in the Usually not available.
- Street lighting usually contains discharge lamps, the already in the absence of a single mains voltage half-wave extinguished. After extinguishing need Discharge lamps usually take a few minutes to get them have ignited again and shine with full power. The temporary extinction of street lighting can but can not be accepted.
- DE 44 13 513 A1 discloses a method and a Device for controlling and monitoring electrical Consumers known in DC networks.
- the to DC power supply used source of power has on the output side electronic switches with which the voltage supply to the consumer briefly interrupted can be. Through a series of short-term Power interruptions will be the desired consumer told what action to take. Is the Consumer is a stepper motor, it will increase the number of notified steps to be followed, which then after End of the power interruptions.
- This principle finds its limits when the end the operation or action of the consumer at the time his programming is not yet predictable and get another transfer of information during the Operation of the consumer forbids. For example, can usually can not be accurately predicted when a Turn off street lighting. This depends on the Lighting conditions, which vary depending on the weather.
- From DE-A-41 36 673 is a light switch with a Pulse generator known to the multiple lamps or groups of lamps can be assigned.
- the lamps or groups of lamps contain electronic modules that the number of Pulses that the pulse generator immediately at power give, count by the number of pulses one activate selected lamp or lamp group.
- the Signal transmission takes place in each case when switching on a desired lamp or group of lamps, i. even if already burning other lamps or groups of lamps.
- These Type of lamp selection for switching on and off is suitable not for lighting systems, the high-pressure gas discharge lamps contain. Hidden impulses would be here for Extinguishing already burning high pressure gas discharge lamps to lead.
- EP-A-0 038 877 also discloses the transfer data during operation of a lamp. To do this Parts of a half-wave or whole half-waves or wave trains hidden. Within these power interruptions so generated for example, information transmitted by means of a high-frequency signal.
- US-A-5 107 184 discloses the controller a lamp ballast with regard to lamp brightness by hiding operating voltage pulses. This method is not suitable for controlling High-pressure gas discharge lamps because they are sensitive to Voltage fluctuations or interruptions react.
- WO-A-97/06655 discloses a ballast which during operation by influencing individual half-waves dimmed or otherwise influenced. This is also apparent from US-A-4,348,582.
- the information transmission made over the wires, over the the operating power (AC operating voltage) to the individual consumers in the network is limited to periods in which all consumers are switched off or switched off can. These periods, so-called breaks, are in street lighting, for example, times of day, too which the existing natural lighting with security No additional artificial lighting required. there is ensured by appropriate circuitry measures, that the transmission of information from permanent to be operated lighting systems, for example Illuminations in tunnels or underpasses, separated and is kept away.
- pauses allow encryption the information to be transmitted by lowering or Hiding individual half-waves or half-wave groups.
- the network is essentially at this time idle. Consumers, usually one are mixed ohmic-inductive load, are switched off. As a result, the voltage conditions are also in extended networks relatively well manageable and the Hiding individual voltage half-waves or periods can be done low power.
- the information is preferably as a binary signal transmit, wherein a binary value, for example by a or more lowered voltage half-waves and another Binary value due to one or more unchanged voltage half-waves be marked.
- a binary value for example by a or more lowered voltage half-waves and another Binary value due to one or more unchanged voltage half-waves be marked.
- an odd Number of voltage half-waves preferably one only hide, with after each hide one even number of unchanged half-waves is sent.
- the other binary value is then preferred also by an even number of voltage half-waves characterized. This causes hidden Voltage halfwaves always alternate in polarity. With any binary sequence is achieved the hidden ones that identify a particular binary value Voltage half-waves (these indicate either Zero or one) are alternately positive and negative. On this way, DC components in the network suppressed.
- the number of for a binary value influenced voltage halfwaves One smaller than the number of unaffected halfwaves for the other binary value.
- the voltage and time window is preferably placed in such a period in which the effect of the influence, in particular suppression, the half-wave of the AC mains voltage best detectable is.
- the time window preferably immediately after the next expected peak value of the mains voltage placed.
- These time windows can be determined by voltage zero crossings the AC mains voltage are detected.
- capacitive networks can have individual zero crossings fail or be delayed greatly. This is especially true for zero crossings before hidden voltage periods. In this case, as the zero crossing time preferably the time taken for the zero crossing would have been expected.
- the zero crossings can be generated by a generator, which is used by the actually existing zero crossings synchronized becomes. This generator can in a microprocessor software will be realized.
- At least some consumers switch-on and other Information such as times when the Performance is to be reduced or increased, or interim shutdown and reconnect times, but not Transmit end times.
- the lighting works thus in the dark timergesteurt (programmatically) during the beginning and end of the entire operating cycle ambient light-controlled (event-controlled). On This way will prevent a lighting switches off programmatically, although the natural brightness, For example, due to dense clouds, not sufficient.
- the shutdown of all consumers for example simply by switching off the mains AC voltage respectively.
- the control of the consumers (lamps) is thus mixed by transmitted information and by switching off the transmitted power.
- the system is preferably hierarchically structured.
- individual consumers are assigned several addresses.
- each consumer has a single address, via which he can be addressed separately is.
- consumer groups can have group addresses be associated with which consumers as a group can be addressed.
- the consumers preferably via a common address in total accessible, for example, all consumers at the same time to turn on or one and the same information to be able to transfer all consumers. With it reduced the effort to transfer information considerably. For example, all consumers, one and the same On and off time and same other conditions to be grouped together. This applies, for example, to the illumination of a square, a shopping arcade, a street train or a Crossing or several intersections.
- control signals via the existing power line to slave modules sent, which are present in all consumers. Consumers are via individual and group addresses of Master module from unidirectionally addressable.
- the information transfer takes place preferably by hiding or changing half-waves while selected Periods, especially during breaks.
- a lighting system 1 is schematized illustrates to which a three-phase line network 2 belongs. This will be from a not further illustrated Power source 3, for example a transformer station, via a serving for switching lights 4 Master module 5 fed.
- Power source 3 for example a transformer station
- Master module 5 fed.
- the switch unit 6 contains electronic controllable valves or switches, for example triacs, can switch the individual half-waves.
- the consumer 4 for example switched against a neutral wire N.
- a slave module 12 is connected upstream, in turn connected to one of the phase lines L1 *, L2 *, L3 * is, which are controlled via the switching unit 6.
- the Phase lines L1 *, L2 *, L3 * carry AC operating voltage and feed the slave modules 12 with this. Furthermore carry information from the slave modules 12 be read and at least to turn on the consumer 4 can lead.
- Fig. 2 is the hierarchical order of Appendix 1 seen.
- the master module 5 transmits over the phase lines L1 *, L2 *, L3 * network synchronous information to the Slave modules 12, which have different individual addresses can.
- the slave modules 12 can not Send information back so that both the information flow as well as the energy flow is unidirectional.
- the individual address of each slave module is hardware-technical established.
- the individual address can by Wire bridges or switches adjustable or in one stored electronic memory.
- the group addresses, the selected slave module groups are software addresses, preferably programmable, if necessary also remote programmable are. If necessary, the group addresses like the Individual addresses also set or fixed by hardware become. It is more advantageous, however, this through Set the programming of the individual slave modules whereby after construction and installation of the lighting system 1 without manual access to individual slave modules 12 this software address can be assigned. These are addressed on the basis of their individual address, after which the software address is communicable.
- the master module 5 and a slave module 12 are shown in FIG. 3 separately illustrated.
- the master module 5 is input side with a feeding AC or three-phase network N, L1, L2, L3 and via this with the energy source 3 (Fig. 1) connected.
- the master module 5 via the line network N, L1 *, L2 *, L3 * with inputs of the Slave modules 12 connected.
- a light sensor 14 which is connected to a control input of the Master module 5 is connected.
- Centerpiece of the Master Module 5 is a computer module 15 that receives signals from a real-time clock 16, of voltage sensors 17, for example, the monitor lines L1 *, L2 *, L3 *, and get current sensors 18 that are in just this Lines capture the currents. Belongs to the master module 5 also a power supply module 19, the operating voltage for all modules of the master module 5 provides.
- the computer module 15 controls a main switch 21, which in a power path 22 between the network N, L1, L2, L3 and the network N, L1 *, L2 *, L3 * is located.
- the main switch 21 are a power section 23 and a parallel switch 24 connected downstream.
- the power section 23 contains electronic controllable switches (valves, triacs) that when not be ignited, can hide individual network half-waves. Parallel to this, the parallel switch 24 is arranged, for example, a three-phase contactor for bridging contains the triacs.
- the slave modules 12 each have a programmable Circuit 26, which from a power supply 27th is powered and operates a switching unit 28, the On and off the consumer 4, for example Gas discharge lamps 4, serves.
- the programmable circuit 26 and controlled by this switching unit 28th can be constructed as shown in FIG. After that, the programmable Circuit 26 through a Einchipmikrorechner 31 be formed, the input side to the power network N, L1 *, L2 *, L3 * is connected. To capture Net zero crossings can in this case the illustrated in Fig. 5 Serve circuit.
- the single-chip microcomputer 31 is with a dedicated input to the output of a Zero crossing detector circuit 32 connected. To this includes a Grfordmaschine 33, the input side a corresponding phase line L1 *, L2 * or L3 * connected is.
- the master module 5 takes over the power control and functional control of the resources, i. the consumer 4 and can therefore also as Powercontrol- and Service Manager (PCS Manager).
- PCS Manager Powercontrol- and Service Manager
- the slave module can also be called a PCS controller.
- Fig. 4 are on the Einchipmikrorechner 31 on the output side, a relay 35, the Power flow controls the consumer 4, as well as a triac 36 or another electronic switch, with the power of the consumer 4 influenced is.
- This is a corresponding ballast 37 upstream, which is a power switching allowed.
- slave module 12 (PCS controller) shown in FIG. takes over the Einchipmikrorechner 31 except the Control of the relay 35 and the triac 36, the signal evaluation and signal storage to the consumer 4 after switching on self-sufficient without further programming through the PCS manager.
- In the present embodiment is a street lighting system based on, based on their local situation and the existing municipal functional units into five groups. These are Road junction, main street, side street, theater square and school. This results in five software addresses, to realize with them different lighting tasks are. In other words, all consumers are 4 each assigned to one of the five groups, all of them Consumers of the respective group the same software address exhibit.
- the intersection areas are assigned to the group address 1 of the highest priority.
- the associated group consumers 4 are a * t up from work over the entire switching time of t at full power.
- the group address is 1.
- the second highest priority is the main road and assigned to the school. These therefore receive the group or software addresses 2 and 3.
- the consumers of the group address 2 shine over the entire time, with between 22.oo h and 2.oo h reduced-power operation is set or programmed.
- the consumers of Group address 3 are meanwhile switched off, whereby before and after in a reduced performance Go over to operation.
- the computer module 15 of the PCS manager at time t a, the front of a switch-on time t a * (Fig. 6), or a time point E a (Fig. 7) either by agreement between the programmed time and the real time clock 16, or triggered by a signal from the light sensor 14 indicating that the existing brightness has fallen below or approaches a threshold G ( Figure 7).
- the computer module 15 if it has been triggered by a sensor signal, checks whether twilight is to be expected according to the time of day. If yes includes the computer module 15 to a in Fig. 6, indicated at time t on the main switch 21 and checks the terminal voltages by the voltage sensor 17.
- the single-chip microcontrollers 31 After closing of the main switch 21 and through-connection of the power unit 23 is initially operating voltage to the PCS controllers 12 are provided. As a result, the single-chip microcontrollers 31 perform a power-on reset while blocking the outputs via the relay 35 and the triac 36. Thereafter, the single-chip microcomputer 31 waits for the signals sent from the PCS manager 5.
- the PCS manager 5 If the PCS manager 5 does not detect any irregularities in the operating voltage and the operating currents when the lighting system is switched off, it opens the initially closed parallel switch 24 and transmits with the power unit 23 all programming commands stored in its program memory to all groups or software addresses.
- the programming commands include information about the on-time E a and other group-specific on and off times as well as group-specific start and end times for phases with reduced-power operation.
- the Power section 23 connected to the downstream network L1 *, L2 *, L3 * reaching AC voltage, as explained later, so modulates that the slave modules 12 or PCS controller the required operating information received.
- group addresses set in a programming, preferably already made and not changed be successively, the group addresses and the associated data sent. For example, be first sent the group address 1, causing all slave modules 12 Group 1 and the following Data stream received. Thereafter, the group address becomes 2 sent, after which their slave modules through a data stream be programmed. This process continues until all group addresses have been processed.
- the slave modules 12 are now in timer mode. In this they are not further on signal reception, but work unaffected from the outside, in a way self-sufficient, you have received Time program.
- the PCS controllers 12 carry the im Single-chip microcomputer 31 stored time and RAM Command sequences such that the relay 35 and the triac 36 the connected lights 4 in the operating states switch "on", "off” or "reduced power". Of the Timer mode is retained until the timer program has been processed, the operating voltage is switched off or a new power-on reset takes place.
- the switching off of the operating voltage for the end shutdown of the lighting system is preferably carried out as a function of the existing natural brightness. If this reaches the limit value G in the morning, as shown in FIG. 7, this is detected by the computer module 15 on the basis of the signal of the light sensor 14. The computer module 15 then opens the main switch 21 and / or the power unit 23 and the parallel switch 24. The consumer 4 are thereby at the time A a dead.
- brightness values may also occur during the day which are below the limit value G and require additional illumination. If such an event occurs before 4.00 pm or any other time-dependent time limit Z, the computer module recognizes that it is an "unscheduled" twilight or darkness and not the onset of the night. The consumers are therefore turned on at the time E b unprogrammed by the model module 15 sends the command address, which responds to all slave modules 12, and subsequently a power-on command. At the end of the dark phase, the computer module 15 detects the reaching or exceeding of the brightness limit value G with the light sensor 14 and switches off the consumers 4 again.
- the signal transmission works as follows:
- the information transfer from the master module 5 to the slave modules 12 takes place during the break in operation, i.e. when switched off consumers 4 as shown in FIG the alternating voltage present on a line (underground network) are used to identify the binary value "High" (logical "1") voltage half-waves are hidden. Preferably while only a single half-wave hidden, However, if necessary, several, preferably one odd number are hidden.
- On the sent logical "1" (hidden half wave) follows an unchanged one Voltage period, which has no information content wearing. After this voltage period, for example, becomes a logical "O" sent, resulting in an unchanged voltage period is signaled.
- the next logical "1" is turn a hidden half-wave, which now due the meantime transmitted even number of Half-waves is a hidden negative half-wave, while the first sent logical "1" is a hidden one positive half-wave was.
- the inserted voltage period serves, also at longer sequences of logical ones a synchronization the slave module 12 to reach the AC line voltage and a non-zero voltage RMS value transferred as well as power supply to the slave modules 12 to to reach.
- FIG. 10 The detection of the hidden or attenuated voltage half-waves takes place as shown in FIG. 10 or 11.
- FIG. 10 voltage profiles in a mainly ohmic-inductive network are plotted over time t. If, after a few voltage halfwaves have been transmitted, a voltage half-wave is faded out from a time t 0 , the existing currents I are not zero at this time because of the phase offset between current and voltage. By induction effect on the existing inductors thus results in a voltage waveform with a true zero crossing.
- the circuit according to FIG. 5 derives therefrom U SYNC , which identifies the zero crossings and represents an evaluable image of the mains voltage.
- t 2 within the hidden half-wave can therefore be checked whether the existing voltage is below a limit U S or outside a predetermined voltage window. If this is the case, the examined half wave is detected as hidden.
- the situation is different in a capacitive network.
- This is, for example, an extensive cable network that operates essentially at idle.
- the conditions are indicated in FIG. 11. If the network half-wave is suppressed at a time t 0, the thyristors or triacs of the power unit 23 become high-impedance for this purpose. They essentially extinguish at the zero crossing of the current when it falls below the holding current value of the respective thyristor or triac.
- the master module 5 is thus relatively high-impedance on the output side.
- the present at the loads or slaves 12 voltage can now, as indicated by the voltage waveform on the line L1 *, only relatively slowly decay.
- the decay can be accelerated if the power unit 23 produces a lead-off connection, for example, to the neutral conductor N. This can be done with a resistance to the neutral and / or via suitable switch. Nevertheless, a certain time remains from t 0 , in which the decaying voltage is not zero. However, the amount of decaying voltage in the time window t 1 , t 2 has fallen below the magnitude of the threshold voltage, so that the hidden mains half-wave is recognized as such.
- the zero crossing t 0 at the slave module 12 can not be recognized as a voltage zero crossing when the mains half-waves are hidden, as can be seen from FIG. 11.
- the slave module 12 must poll the time window t 1 , t 2 at a fixed distance from the zero crossing t 0 .
- the circuit of FIG. 5 serves this purpose. Via the Graetz bridge 33 and the downstream network, pulses are generated at each regular zero crossing in which the voltage, which is otherwise limited to Z voltage, becomes zero for a short time.
- the microprocessor 31 recognizes these zero crossings on the basis of the short zero pulses.
- each detected zero crossing determines on the basis of the known duration of a network half-wave the next time at which the next zero crossing is to be expected. If such a zero crossing does not occur, after a short tolerance period of, for example, 100 ⁇ s, a zero crossing event t 0 is assumed and a timer is started which runs for a few milliseconds up to t 1 . If t 1 is reached, the time window begins in which the existing voltage is examined for whether it falls below the threshold voltage U S.
- a service interval is processed with each single defective slave module 12 or any defective consumer 4 can be detected.
- the operating mode service operation differs from timer operation in that the sending of the timer command sequence is omitted and exclusively the command address sent with a service command becomes.
- all Luminaires 4 are switched on and off briefly one after the other.
- the current sensors 18 (FIG. 3) determine whether and how much power is fed into the grid L1 *, L2 *, L3 * and thus how much power the relevant slave module 12 and the concerned consumers 4.
- the current sensor 18 can thus simply the function of the lamp as a yes-no-Aaussage be determined.
- a Operating state is the service at the hardware address intended.
- the hardware address single address
- the addressed slave module 12 switches the assigned and via the hardware address addressed light 8 via the Relay 35 in the on state until the PCS manager 1 a power-on reset is triggered.
- the computer module In this Time, the computer module 15, the current profile of the lamp accurately measure and evaluate.
- the results can be sent to a serial or at a parallel interface provided and additionally or alternatively in a memory filed or otherwise displayed. Moreover, it is a special test of individual consumers 4 and slave modules 12 possible. For example, by sending the command address, the single or hardware address and a third command codes a check of other functions of the Slavemodule 12, for example, the ability to reduce power possible. By applying the test modes mentioned is a complete check of all connected equipment possible. In the service interval, it is recommended that the individual Switch on and off consumers 4 only briefly, by the total time of the service interval at the maximum Hardware address count to a reasonable amount of time too limit.
- a security feature can also provided that all consumers turn on 4, if after expiration of a waiting time (eg 5 min.) after the Switching on the mains voltage no meaningful or recognizable Command sequences have been sent.
- the operating regime can be modified to that effect be that each slave module 12 after successful Programming by a command individually in the Timer mode changes.
- the master module must be programming Make sure that until reaching the programmed Switch on the programming of the remaining other slave modules 12 completed with certainty is.
- a facility for operating multiple distributed Consumer 4, for example, a street lighting system 1, has a central master module 5, each consumer 4 has a slave module 12.
- the master module 5 is used to program the slave modules 12, which after successful programming the individual consumers 4 control independently.
- the programming of the slave modules 12 takes place during breaks with consumers switched off 4 by modulation of the AC operating voltage.
- the Modulation preferably includes hiding individual or more halfwaves to identify a Binary value during low or unchanged halfwaves mark another binary value. On hidden halfwaves preferably follows a filling period without information content, the maintenance of the operating voltage and enabling the synchronization of the slave modules 12 serves.
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren als auch eine Anlage bzw. eine Schaltungsanordnung, mit dem bzw. der sich diskontinuierlich zu betreibende Verbraucher, insbesondere Beleuchtungseinrichtungen, steuern und überwachen lassen. Die Erfindung ist insbesondere für Stadt- oder Straßenbeleuchtungsanlagen anwendbar, bei denen täglich wiederkehrend Zeiträume vorhanden sind, in denen alle Verbraucher, insbesondere alle Beleuchtungseinrichtungen, abgeschaltet sind.The invention relates both to a method and a system or a circuit arrangement with or the consumer to be discontinued, in particular lighting devices, control and monitor to let. The invention is particularly suitable for urban or street lighting systems in which Daily recurring periods are present in which all consumers, in particular all lighting equipment, are switched off.
Zu Straßenbeleuchtungsanlagen gehören in der Regel relativ viele Einzelleuchten, die an unterschiedlichen Stellen der Stadt angeordnet sind. Abhängig vom Aufstellort ergeben sich in der Regel unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Helligkeit sowie des Helligkeitsverlaufs während der Leuchtzeit. Beispielsweise kann es in Wohngebieten durchaus erwünscht sein, die Helligkeit der Straßenbeleuchtung in bestimmten Zeiträumen, beispielsweise nach 24 Uhr, zu vermindern. Dagegen kann es an verkehrsreichen Kreuzungen oder an anderweitigen Stellen durchaus zweckmäßig sein, die Beleuchtung stets mit voller Leistung zu betreiben. Außerdem können Gebiete vorkommen, in denen die Beleuchtung nur in verkürzten oder eingeschränkten Zeiträumen zu betreiben ist.Street lighting systems usually belong Relatively many single lights, the different Locations of the city are arranged. Dependent on the place of installation As a rule, different requirements arise in terms of brightness and brightness during the lighting time. For example, it may be in Residential areas may well be desirable, the brightness of the Street lighting in certain periods, for example after 24 o'clock, to lessen. On the other hand it can busy intersections or elsewhere be quite appropriate, the lighting always with full To operate power. In addition, areas can occur in which the lighting is only in shortened or restricted Is to operate periods.
Es ist deshalb zu wünschen, die Lampen einer Straßenbeleuchtung den speziellen Anforderungen entsprechend steuern zu können. Vorhandene Leitungsnetze tragen dem jedoch meist nicht Rechnung. Die Straßenbeleuchtung wird in mehr oder weniger große Gebiete aufgeteilt, die von einer zentralen Warte oder einem automatischen Schalter ein- und ausgeschaltet werden. Die einzelnen Verbraucher (Leuchten) sind an den Leitungen eines Versorgungsnetzes zueinander parallelgeschaltet. Mit dem Schalten eines Stromkreises werden somit alle Verbraucher gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet. Gesonderte Steuerleitungen, mit denen einzelne Verbraucher individuell angesprochen werden könnten, sind insbesondere bei Altinstallationen in der Regel nicht vorhanden.It is therefore to be desired, the lamps of a street lighting according to the special requirements to be able to control. Existing cable networks carry that but usually not bill. The street lighting will divided into more or less large areas by a central control room or an automatic switch be switched on and off. The individual consumers (Lights) are on the lines of a supply network connected in parallel with each other. With the switching of a Circuit will thus all consumers simultaneously on or off. Separate control lines, with which individual consumers are addressed individually could be, especially in Altinstallationen in the Usually not available.
Aus der DE 706 270 ist ein Verfahren bekannt, über Netzleitungen Information zu Verbrauchern zu übertragen. Um dies zu bewirken, wird die Kurvenform der Netzspannung verändert. Gegebenenfalls werden ganze Netzspannungshalbwellen ausgeblendet.From DE 706 270 a method is known, via Power lines to transfer information to consumers. To do this, the waveform of the line voltage becomes changed. If necessary, whole mains voltage half-waves hidden.
Straßenbeleuchtungen enthalten in der Regel Entladungslampen, die bereits bei Fehlen einer einzigen Netzspannungshalbwelle verlöschen. Nach dem Verlöschen benötigen Entladungslampen in der Regel einige Minuten, bis sie wieder gezündet haben und mit voller Leistung leuchten. Das zeitweilige Verlöschen von Straßenbeleuchtungen kann jedoch nicht hingenommen werden. Street lighting usually contains discharge lamps, the already in the absence of a single mains voltage half-wave extinguished. After extinguishing need Discharge lamps usually take a few minutes to get them have ignited again and shine with full power. The temporary extinction of street lighting can but can not be accepted.
Eine weitere Problematik bei ausgedehnten elektrischen Anlagen, insbesondere Straßenbeleuchtungen, liegt in dem gemischt ohmsch-induktiv-kapazitiven Verhalten des Netzes. Lange Kabelstrecken stellen beträchtliche Kapazitäten dar, während die Last meist gemischt ohmsch-induktiv ist. Werden an dem Einspeisepunkt, an dem in das Netz Leistung eingespeist wird, Spannungshalbwellen ausgeblendet, kann der Spannungsverlauf an jedem einzelnen Verbraucher nicht einheitlich präzise vorhergesagt werden. Es können sich dadurch Probleme mit der Übertragungssicherheit der Daten ergeben.Another problem with extended electrical Installations, in particular street lighting, is located in the mixed resistive-capacitive behavior of the Network. Long cable runs provide considerable capacity while the load is usually mixed resistive is. Be at the entry point at which in the network Power is supplied, voltage half-waves hidden, can the voltage curve at each individual consumer can not be predicted in a uniformly accurate manner. It This can cause problems with transmission security of the data.
Aus der DE 44 13 513 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ansteuerung und Überwachung von elektrischen Verbrauchern in Gleichstromnetzen bekannt. Die zur Speisung des Gleichstromnetzes verwendete Speisequelle weist ausgangsseitig elektronische Schalter auf, mit denen die Spannungszufuhr zu dem Verbraucher kurzzeitig unterbrochen werden kann. Durch eine Folge von kurzzeitigen Spannungsunterbrechungen wird dem gewünschten Verbraucher mitgeteilt, welche Aktion er ausführen soll. Ist der Verbraucher ein Schrittmotor, wird ihm die Anzahl der auszuführenden Schritte mitgeteilt, die dieser dann nach Ende der Spannungsunterbrechungen ausführt.DE 44 13 513 A1 discloses a method and a Device for controlling and monitoring electrical Consumers known in DC networks. The to DC power supply used source of power has on the output side electronic switches with which the voltage supply to the consumer briefly interrupted can be. Through a series of short-term Power interruptions will be the desired consumer told what action to take. Is the Consumer is a stepper motor, it will increase the number of notified steps to be followed, which then after End of the power interruptions.
Dieses Prinzip findet seine Grenzen, wenn das Ende des Betriebs oder der Aktion des Verbrauchers zum Zeitpunkt seiner Programmierung noch nicht vorhersehbar ist und sich eine weitere Informationsübertragung während des Betriebs des Verbrauchers verbietet. Beispielsweise kann in der Regel nicht genau vorhergesagt werden, wann eine Straßenbeleuchtung auszuschalten ist. Dies hängt von den Beleuchtungsverhältnissen ab, die wetterabhängig schwanken.This principle finds its limits when the end the operation or action of the consumer at the time his programming is not yet predictable and get another transfer of information during the Operation of the consumer forbids. For example, can usually can not be accurately predicted when a Turn off street lighting. This depends on the Lighting conditions, which vary depending on the weather.
Aus der DE-A-41 36 673 ist ein Lichtschalter mit einem Impulsgenerator bekannt, dem mehrere Lampen oder Lampengruppen zugeordnet werden können. Die Lampen bzw Lampengruppen enthalten Elektronikmodule, die die Anzahl von Impulsen, die der Impulsgenerator unmittelbar beim Einschalten abgibt, zählen, um anhand der Impulszahl eine ausgewählte Lampe oder Lampengruppe zu aktivieren. Die Signalübertragung erfolgt jeweils beim Einschalten einer gewünschten Lampe oder Lampengruppe, d.h. auch dann wenn bereits andere Lampen oder Lampengruppen brennen. Diese Art der Lampenauswahl zum Ein- und Ausschalten eignet sich nicht für Beleuchtungsanlagen, die Hochdruckgasentladungslampen enthalten. Ausgeblendete Impulse würden hier zum Verlöschen bereits brennender Hochdruckgasentladungslampen führen. From DE-A-41 36 673 is a light switch with a Pulse generator known to the multiple lamps or groups of lamps can be assigned. The lamps or groups of lamps contain electronic modules that the number of Pulses that the pulse generator immediately at power give, count by the number of pulses one activate selected lamp or lamp group. The Signal transmission takes place in each case when switching on a desired lamp or group of lamps, i. even if already burning other lamps or groups of lamps. These Type of lamp selection for switching on and off is suitable not for lighting systems, the high-pressure gas discharge lamps contain. Hidden impulses would be here for Extinguishing already burning high pressure gas discharge lamps to lead.
Die EP-A-0 038 877 offenbart ebenfalls die Übertragung von Daten während des Betriebs einer Lampe. Dazu werden Teile einer Halbwelle oder ganze Halbwellen bzw. Wellenzüge ausgeblendet. Innerhalb dieser so erzeugten Spannungsunterbrechungen werden Informationen beispielsweise mittels eines Hochfrequenzsignals übertragen.EP-A-0 038 877 also discloses the transfer data during operation of a lamp. To do this Parts of a half-wave or whole half-waves or wave trains hidden. Within these power interruptions so generated for example, information transmitted by means of a high-frequency signal.
Des Weiteren offenbart die US-A-5 107 184 die Steuerung eines Lampenvorschaltgeräts hinsichtlich der Lampenhelligkeit durch Ausblenden von Betriebsspannungsimpulsen. Dieses Verfahren eignet sich nicht für die Steuerung von Hochdruckgasentladungslampen, weil diese empfindlich auf Spannungsschwankungen oder Unterbrechungen reagieren.Furthermore, US-A-5 107 184 discloses the controller a lamp ballast with regard to lamp brightness by hiding operating voltage pulses. This method is not suitable for controlling High-pressure gas discharge lamps because they are sensitive to Voltage fluctuations or interruptions react.
Die WO-A-97/06655 offenbart ein Vorschaltgerät, das während des Betriebs durch Beeinflussung einzelner Halbwellen gedimmt oder sonstwie beeinflusst werden kann. Dies geht auch aus der US-A-4 348 582 hervor.WO-A-97/06655 discloses a ballast which during operation by influencing individual half-waves dimmed or otherwise influenced. This is also apparent from US-A-4,348,582.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung zu schaffen, in der Verbraucher ohne Zuhilfenahme von gesonderten Signalübertragungsleitungen fernsteuerbar oder fernprogrammierbar sind.On this basis, it is an object of the invention, a To provide a method or a circuit arrangement, in the consumer without the use of separate signal transmission lines remotely controllable or remotely programmable are.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1
sowie mit der Anlage nach Anspruch 7
gelöst.This object is achieved by the method according to
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Informationsübertragung über die Leitungen vorgenommen, über die die Betriebsleistung (Betriebs-Wechselspannung) zu den einzelnen Verbrauchern in dem Netz übertragen wird. Die Informationsübertragung zu den Verbrauchern bzw. dort angeordneten speziellen Empfängern, sogenannten SlaveModulen, wird auf Zeiträume begrenzt, in denen alle Verbraucher ausgeschaltet sind oder ausgeschaltet werden können. Diese Zeiträume, sogenannte Betriebspausen, sind bei Straßenbeleuchtungen beispielsweise Tageszeiten, zu denen die vorhandene natürliche Beleuchtung mit Sicherheit keine zusätzliche künstliche Beleuchtung erfordert. Dabei wird durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen sichergestellt, dass die Informationsübertragung von permanent zu betreibenden Beleuchtungsanlagen, beispielsweise Beleuchtungen in Tunneln oder Unterführungen, getrennt und ferngehalten wird.In the method according to the invention, the information transmission made over the wires, over the the operating power (AC operating voltage) to the individual consumers in the network. The Information transfer to consumers or there arranged special receivers, so-called slave modules, is limited to periods in which all consumers are switched off or switched off can. These periods, so-called breaks, are in street lighting, for example, times of day, too which the existing natural lighting with security No additional artificial lighting required. there is ensured by appropriate circuitry measures, that the transmission of information from permanent to be operated lighting systems, for example Illuminations in tunnels or underpasses, separated and is kept away.
Die Beschränkung der Informationsübertragung ausschließlich auf Betriebspausen gestattet den sicheren flacker- und flimmerfreien Betrieb einzelner Leuchten. Insbesondere wird sichergestellt, dass die Netzspannung in erforderlicher Höhe kontinuierlich an den einzelnen Verbrauchern anliegt. So wird vermieden, dass diese unbeabsichtigt verlöschen und erst wieder gezündet werden müssen, was zu einem temporären Ausfall der betreffenden Leuchte führt.The restriction of information transfer exclusively on breaks allowed the safe Flicker and flicker-free operation of individual lights. In particular, it is ensured that the mains voltage in required level continuously at the individual consumers is applied. This will prevent them from being inadvertently go out and be ignited again must, resulting in a temporary failure of the concerned Luminaire leads.
Die Beschränkung der Informationsübertragung auf Betriebspausen ermöglicht andererseits die Verschlüsselung der zu übertragenden Information durch Absenken oder Ausblenden einzelner Halbwellen oder von Halbwellengruppen. Das Netz befindet sich zu diesem Zeitraum im Wesentlichen im Leerlauf. Die Verbraucher, die in der Regel eine gemischt ohmsch-induktive Last darstellen, sind abgeschaltet. Dadurch werden die Spannungsverhältnisse auch in ausgedehnten Netzen relativ gut überschaubar und das Ausblenden einzelner Spannungshalbwellen oder Perioden kann leistungsarm erfolgen.The restriction of information transfer On the other hand, pauses allow encryption the information to be transmitted by lowering or Hiding individual half-waves or half-wave groups. The network is essentially at this time idle. Consumers, usually one are mixed ohmic-inductive load, are switched off. As a result, the voltage conditions are also in extended networks relatively well manageable and the Hiding individual voltage half-waves or periods can be done low power.
Die Information wird vorzugsweise als Binärsignal übertragen, wobei ein Binärwert beispielsweise durch ein oder mehrere abgesenkte Spannungshalbwellen und ein anderer Binärwert durch ein oder mehrere unveränderte Spannungshalbwellen gekennzeichnet werden. Hier hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, beispielsweise eine ungerade Anzahl von Spannungshalbwellen, vorzugsweise eine einzige auszublenden, wobei nach jedem Ausblenden eine gerade Anzahl von unveränderten Halbwellen gesendet wird. Außerdem ist der jeweils andere Binärwert dann vorzugsweise ebenfalls durch eine gerade Anzahl von Spannungshalbwellen gekennzeichnet. Dies führt dazu, dass ausgeblendete Spannungshalbwellen in der Polarität immer abwechseln. Bei einer beliebigen Binärfolge wird erreicht, dass die einen bestimmten Binärwert kennzeichnenden ausgeblendeten Spannungshalbwellen (diese kennzeichnen entweder Null oder Eins) abwechselnd positiv und negativ sind. Auf diese Weise werden Gleichspannungsanteile in dem Netz unterdrückt. Vorzugsweise ist jedenfalls die Anzahl der für einen Binärwert beeinflussten Spannungshalbwellen um Eins kleiner als die Anzahl der unbeeinflussten Halbwellen für den anderen Binärwert.The information is preferably as a binary signal transmit, wherein a binary value, for example by a or more lowered voltage half-waves and another Binary value due to one or more unchanged voltage half-waves be marked. Here it is found to be advantageous, for example, an odd Number of voltage half-waves, preferably one only hide, with after each hide one even number of unchanged half-waves is sent. In addition, the other binary value is then preferred also by an even number of voltage half-waves characterized. This causes hidden Voltage halfwaves always alternate in polarity. With any binary sequence is achieved the hidden ones that identify a particular binary value Voltage half-waves (these indicate either Zero or one) are alternately positive and negative. On this way, DC components in the network suppressed. In any case, the number of for a binary value influenced voltage halfwaves One smaller than the number of unaffected halfwaves for the other binary value.
Obwohl auch eine lediglich graduelle Beeinflussung der Spannungswerte der Halbwellen zum Kennzeichnen bestimmter Binärwerte möglich ist, wird es als vorteilhaft angesehen, für den einen Binärwert Spannungshalbwellen ganz auszublenden, während Spannungshalbwellen des anderen Binärwerts unverändert belassen werden. Die Informationscodierung kann auf diese Weise einfach durch in der Leitung liegende elektronische Schalter erreicht werden.Although only a gradual influence the voltage values of the halfwaves to identify certain Binary values is possible, it will be beneficial considered for the one binary voltage half waves completely fade out, while voltage half-waves of the other Binary value can be left unchanged. The information coding This way, simply by being in the line lying electronic switches are achieved.
Seitens der Verbraucher wird, sobald der betreffende Verbraucher nicht eingeschaltet ist, die Netzspannung auf ausgeblendete Halbwellen überwacht. Zur Erkennung ausgeblendeter oder abgeschwächter Halbwellen sind Spannungs- und Zeitfenster festgelegt. Das Spannungs- und Zeitfenster wird vorzugsweise in einen solchen Zeitraum gelegt, in dem die Wirkung der Beeinflussung, insbesondere Ausblendung, der Halbwelle der Netzwechselspannung am besten erfassbar ist. Dazu wird das Zeitfenster bevorzugt unmittelbar nach den nächsten zu erwartenden Scheitelwert der Netzspannung gelegt. Diese Zeitfenster können an Hand der Spannungsnulldurchgänge der Netzwechselspannung erfasst werden. Bei kapazitiven Netzen können jedoch einzelne Nulldurchgänge ausfallen oder stark verzögert werden. Dies gilt insbesondere für Nulldurchgänge vor ausgeblendeten Spannungsperioden. In diesem Fall wird als Nulldurchgangszeitpunkt vorzugsweise der Zeitpunkt angenommen, für den der Nulldurchgang zu erwarten gewesen wäre. Die Nulldurchgänge können mit einem Generator erzeugt werden, der von den tatsächlich vorhandenen Nulldurchgängen synchronisiert wird. Dieser Generator kann in einem Mikroprozessor softwaretechnisch realisiert werden.On the consumer side, as soon as the one concerned Consumer is not switched on, the mains voltage monitored half-waves monitored. To detect hidden or attenuated halfwaves are voltage and time window set. The voltage and time window is preferably placed in such a period in which the effect of the influence, in particular suppression, the half-wave of the AC mains voltage best detectable is. For this purpose, the time window preferably immediately after the next expected peak value of the mains voltage placed. These time windows can be determined by voltage zero crossings the AC mains voltage are detected. at However, capacitive networks can have individual zero crossings fail or be delayed greatly. This is especially true for zero crossings before hidden voltage periods. In this case, as the zero crossing time preferably the time taken for the zero crossing would have been expected. The zero crossings can be generated by a generator, which is used by the actually existing zero crossings synchronized becomes. This generator can in a microprocessor software will be realized.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden zumindest einigen Verbrauchern Einschaltzeitpunkte und sonstige Informationen, wie beispielsweise Zeitpunkte, zu denen die Leistung vermindert oder erhöht werden soll, oder Zwischenabschalt- und Wiedereinschaltzeitpunkte, nicht aber Endabschaltzeitpunkte übertragen. Die Beleuchtung arbeitet somit bei Dunkelheit timergesteurt (programmgesteuert) während Anfang und Ende des gesamten Betriebszyklusses umgebungslichtgesteuert (ereignisgesteuert) erfolgt. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich eine Beleuchtung programmgesteuert abschaltet, obwohl die natürliche Helligkeit, beispielsweise infolge dichter Bewölkung, nicht ausreicht. Das Abschalten aller Verbraucher kann beispielsweise einfach durch Ausschalten der Netzwechselspannung erfolgen. Die Steuerung der Verbraucher (Lampen) erfolgt somit gemischt durch übertragene Information und durch Abschalten der übertragenen Leistung.In a preferred embodiment, at least some consumers switch-on and other Information such as times when the Performance is to be reduced or increased, or interim shutdown and reconnect times, but not Transmit end times. The lighting works thus in the dark timergesteurt (programmatically) during the beginning and end of the entire operating cycle ambient light-controlled (event-controlled). On This way will prevent a lighting switches off programmatically, although the natural brightness, For example, due to dense clouds, not sufficient. The shutdown of all consumers, for example simply by switching off the mains AC voltage respectively. The control of the consumers (lamps) is thus mixed by transmitted information and by switching off the transmitted power.
Die Anlage ist vorzugsweise hierarchisch gegliedert. Dazu sind einzelnen Verbrauchern mehrere Adressen zugeordnet. Bei dieser Ausführungsform weist jeder Verbraucher eine Einzeladresse auf, über die er gesondert ansprechbar ist. Außerdem können Verbrauchergruppen Gruppenadressen zugeordnet sein, mit denen die Verbraucher als Gruppe angesprochen werden können. Schließlich sind die Verbraucher vorzugsweise über eine gemeinsame Adresse insgesamt ansprechbar, um beispielsweise alle Verbraucher zugleich einschalten zu können oder ein und dieselbe Information an alle Verbraucher übertragen zu können. Damit reduziert sich der Aufwand zur Informationsübertragung erheblich. Beispielsweise können alle Verbraucher, die ein und dieselbe Ein- und Ausschaltzeit sowie gleiche sonstige Bedingungen aufweisen, zu einer Gruppe zusammengefasst sein. Dies gilt beispielsweise für die Beleuchtung eines Platzes, einer Einkaufspassage, eines Straßenzugs oder einer Kreuzung bzw. mehrerer Kreuzungen.The system is preferably hierarchically structured. For this purpose, individual consumers are assigned several addresses. In this embodiment, each consumer has a single address, via which he can be addressed separately is. In addition, consumer groups can have group addresses be associated with which consumers as a group can be addressed. Finally, the consumers preferably via a common address in total accessible, for example, all consumers at the same time to turn on or one and the same information to be able to transfer all consumers. With it reduced the effort to transfer information considerably. For example, all consumers, one and the same On and off time and same other conditions to be grouped together. This applies, for example, to the illumination of a square, a shopping arcade, a street train or a Crossing or several intersections.
Neben dem definierten Ein- und Ausschalten sowie der Leistungsreduzierung ist eine Funktionsprüfung angeschlossener Verbraucher (z.B. Hochdruckentladungslampen) möglich. Die Funktionstüchtigkeit kann überwacht und protokolliert werden. Mit der exakten Steuerbarkeit der Beleuchtungsanlage lassen sich erhebliche Energieeinsparungen und somit letztendlich auch eine Reduktion der CO2-Emission erreichen. Außerdem ist es möglich, durch Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Leuchten die Sicherheit im Verkehrsbereich zu erhöhen und den mit turnusmäßigen Wartungsarbeiten verbundenen Aufwand zu reduzieren. In addition to the defined switching on and off as well as the power reduction, a functional test of connected loads (eg high-pressure discharge lamps) is possible. The functionality can be monitored and logged. With the exact controllability of the lighting system can be achieved considerable energy savings and thus ultimately a reduction in CO 2 emissions. In addition, it is possible to increase the safety in the traffic area by monitoring the functionality of the lights and to reduce the expense associated with regular maintenance.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage werden in einem strahlenförmigen Netz, ausgehend von einem Mastermodul, Steuersignale über die vorhandene Netzleitung zu Slavemodulen gesendet, die in allen Verbrauchern vorhanden sind. Die Verbraucher sind über Einzel- und Gruppenadressen vom Mastermodul aus unidirektional adressierbar. Die Informationsübertragung erfolgt dabei vorzugsweise durch Ausblenden oder Verändern von Halbwellen während ausgewählter Zeiträume, insbesondere während Betriebspausen.In the inventive system are in one radiating network, starting from a master module, Control signals via the existing power line to slave modules sent, which are present in all consumers. Consumers are via individual and group addresses of Master module from unidirectionally addressable. The information transfer takes place preferably by hiding or changing half-waves while selected Periods, especially during breaks.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und ergeben sich aus der Zeichnung und/oder der nachfolgenden Beschreibung.Further details of advantageous embodiments The invention are the subject of subclaims and result from the drawing and / or the following Description.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
In Fig. 1 ist eine Beleuchtungsanlage 1 schematisiert
veranschaulicht, zu der ein dreiphasiges Leitungsnetz 2
gehört. Dieses wird aus einer nicht weiter veranschaulichten
Leistungsquelle 3, beispielsweise einer Trafostation,
über einen zum Schalten von Beleuchtungen 4 dienenden
Mastermodul 5 gespeist. Zu dem Mastermodul gehört eine
Schalteinheit 6, die von einer Steuereinheit 7 gesteuert
wird. Die Schaltereinheit 6 enthält dabei elektronisch
steuerbare Ventile oder Schalter, beispielsweise Triacs,
die Einzelhalbwellen schalten können.In Fig. 1, a
An einzelne Leitungen 8, 9, 10 des dreiphasigen
Leitungsnetzes 2 sind die Verbraucher 4 beispielsweise
gegen einen Null-Leiter N geschaltet. Jedem Verbraucher 4
ist jeweils ein Slavemodul 12 vorgeschaltet, der seinerseits
an eine der Phasenleitungen L1*, L2*, L3* angeschlossen
ist, die über die Schalteinheit 6 gesteuert sind. Die
Phasenleitungen L1*, L2*, L3* führen Betriebs-Wechselspannung
und speisen die Slavemodule 12 mit dieser. Außerdem
tragen sie Informationen, die von den Slavemodulen 12
gelesen werden und mindestens zum Einschalten der Verbraucher
4 führen können.To
Aus Fig. 2 ist die hierarchische Ordnung der Anlage 1
ersichtlich. Das Mastermodul 5 sendet über die Phasenleitungen
L1*, L2*, L3* netzsynchron Informationen an die
Slavemodule 12, die unterschiedliche Einzeladressen aufweisen
können. Die Slavemodule 12 können jedoch keine
Information rücksenden, so dass sowohl der Informationsfluss
als auch der Energiefluss unidirektional ist.From Fig. 2 is the hierarchical order of
Die Einzeladresse jedes Slavemoduls ist hardwaretechnisch festgelegt. Die Einzeladresse kann dabei durch Drahtbrücken oder Schalter einstellbar oder in einem elektronischen Speicher abgelegt sein.The individual address of each slave module is hardware-technical established. The individual address can by Wire bridges or switches adjustable or in one stored electronic memory.
Die Gruppenadressen, die ausgewählten Slavemodulgruppen
zugeordnet sind, sind Softwareadressen, die vorzugsweise
programmierbar, bedarfsweise auch fernprogrammierbar
sind. Bedarfsweise können die Gruppenadressen wie die
Einzeladressen auch hardwaremäßig eingestellt oder festgelegt
werden. Vorteilhafter ist es jedoch, diese durch
Programmierung der einzelnen Slavemodule festzulegen,
wodurch nach Aufbau und Installation der Beleuchtungsanlage
1 ohne manuellen Zugriff zu einzelnen Slavemodulen
12 diesen eine Softwareadresse zugeordnet werden kann.
Diese werden an Hand ihrer Einzeladresse angesprochen,
wonach die Softwareadresse mitteilbar ist.The group addresses, the selected slave module groups
are software addresses, preferably
programmable, if necessary also remote programmable
are. If necessary, the group addresses like the
Individual addresses also set or fixed by hardware
become. It is more advantageous, however, this through
Set the programming of the individual slave modules
whereby after construction and installation of the
Zusätzlich ist eine festgelegte Kommandoadresse
vorhanden, mit der alle Slavemodule 12 gleichzeitig angesprochen
werden können.In addition, there is a fixed command address
present, with which all
Das Mastermodul 5 und ein Slavemodul 12 sind in Fig.
3 gesondert veranschaulicht. Das Mastermodul 5 ist eingangsseitig
mit einem speisenden Wechsel- bzw. Drehstromnetz
N, L1, L2, L3 und über dieses mit der Energiequelle 3
(Fig. 1) verbunden. Ausgangsseitig ist das Mastermodul 5
über das Leitungsnetz N, L1*, L2*, L3* mit Eingängen der
Slavemodule 12 verbunden.The
Zur ereignisabhängigen Steuerung des Mastermoduls 5
dient ein Lichtsensor 14, der mit einem Steuereingang des
Mastermoduls 5 verbunden ist. Kernstück des Mastermoduls 5
ist ein Rechnermodul 15, das Signale von einer Echtzeituhr
16, von Spannungssensoren 17, die beispielsweise die an
den Leitungen L1*, L2*, L3* vorhandenenen Spannungen überwachen,
und Stromsensoren 18 erhält, die in eben diesen
Leitungen die Ströme erfassen. Zu dem Mastermodul 5 gehört
außerdem ein Stromversorgungsmodul 19, das Betriebsspannung
für alle Baugruppen des Mastermoduls 5 bereitstellt.
Das Rechnermodul 15 steuert einen Hauptschalter 21, der in
einem Leistungsweg 22 zwischen dem Netz N, L1, L2, L3 und
dem Netz N, L1*, L2*, L3* liegt. Dem Hauptschalter 21 sind
ein Leistungsteil 23 und ein Parallelschalter 24 nachgeschaltet.
Der Leistungsteil 23 enthält elektronisch
steuerbare Schalter (Ventile, Triacs), die, wenn sie nicht
gezündet werden, einzelne Netzhalbwellen ausblenden können.
Parallel dazu ist der Parallelschalter 24 angeordnet,
der beispielsweise einen dreiphasigen Schütz zur Überbrückung
der Triacs enthält.For event-dependent control of the
Die Slavemodule 12 weisen jeweils einen programmierbaren
Schaltkreis 26 auf, der von einer Stromversorgung 27
gespeist wird und eine Schalteinheit 28 bedient, die dem
Ein- und Ausschalten der Verbraucher 4, beispielsweise von
Gasentladungslampen 4, dient. Der programmierbare Schaltkreis
26 und die von diesem gesteuerte Schalteinheit 28
können gemäß Fig. 4 aufgebaut sein. Danach kann der programmierbare
Schaltkreis 26 durch einen Einchipmikrorechner
31 gebildet sein, der eingangsseitig an das Leistungsnetz
N, L1*, L2*, L3* angeschlossen ist. Zur Erfassung von
Netznulldurchgängen kann dabei die in Fig. 5 veranschaulichte
Schaltung dienen. Der Einchipmikrorechner 31 ist
mit einem dafür vorgesehenen Eingang an den Ausgang einer
Nulldurchgangsdetektorschaltung 32 angeschlossen. Zu
dieser gehört eine Grätzbrücke 33, die eingangsseitig an
eine entsprechende Phasenleitung L1*, L2* oder L3* angeschlossen
ist. Ausgangsseitig ist an die Grätzbrücke 33
ein Spannungsteiler mit einer spannungsbegrenzenden Z-Diode
angeschlossen. Lediglich während des Spannungsnulldurchgangs
der Netzspannung und in dessen unmittelbarer
Nähe bricht die Spannung über der Z-Diode DZ zusammen, was
von dem Mikrorechner 31 als Nulldurchgang erkannt wird.The
Das Mastermodul 5 übernimmt die Leistungssteuerung
und Funktionskontrolle der Betriebsmittel, d.h. der Verbraucher
4 und kann deshalb auch als Powercontrol- und
Servicemanager (PCS-Manager) bezeichnet werden. Das Slavemodul
kann auch als PCS-Controller bezeichnet werden.The
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind an dem Einchipmikrorechner
31 ausgangsseitig ein Relais 35, das den
Leistungsfluß dem Verbraucher 4 steuert, sowie ein Triac
36 oder ein anderweitiger elektronischer Schalter angeschlossen,
mit dem die Leistung des Verbrauchers 4 beeinflußbar
ist. Diesem ist dazu ein entsprechendes Vorschaltgerät
37 vorgeschaltet, das eine Leistungsumschaltung
gestattet.As is apparent from Fig. 4, are on the
Bei dem aus Figur 4 ersichtlichen Slavemodul 12 (PCS-Controller)
übernimmt der Einchipmikrorechner 31 außer der
Ansteuerung des Relais 35 und des Triacs 36 die Signalauswertung
und Signalspeicherung, um den Verbraucher 4
nach dem Einschalten autark ohne weitere Programmierung
durch den PCS-Manager zu steuern.In the case of the slave module 12 (PCS controller) shown in FIG.
takes over the
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Straßenbeleuchtungsanlage zugrundegelegt, die sich auf Grund ihrer örtlichen Lage und der vorhandenen kommunalen Funktionseinheiten in fünf Gruppen einordnen lässt. Diese sind Straßenkreuzung, Hauptstraße, Nebenstraße, Theaterplatz und Schule. Es ergeben sich somit fünf Softwareadressen, mit denen unterschiedliche Beleuchtungsaufgaben zu realisieren sind. Mit anderen Worten, alle Verbraucher 4 sind jeweils einer der fünf Gruppen zugeordnet, wobei alle Verbraucher der jeweiligen Gruppe die gleiche Softwareadresse aufweisen.In the present embodiment is a street lighting system based on, based on their local situation and the existing municipal functional units into five groups. These are Road junction, main street, side street, theater square and school. This results in five software addresses, to realize with them different lighting tasks are. In other words, all consumers are 4 each assigned to one of the five groups, all of them Consumers of the respective group the same software address exhibit.
Wie in Fig. 6 dargestellt, werden die Kreuzungsbereiche
der Gruppenadresse 1 mit höchster Priorität zugeordnet.
Die der Gruppe zugehörigen Verbraucher 4 sollen über
die gesamte Schaltzeit von tein* bis taus mit voller Leistung
arbeiten. Die Gruppenadresse ist 1.As shown in Fig. 6, the intersection areas are assigned to the
Die zweithöchste Priorität wird der Hauptstraße und
der Schule zugeordnet. Diese erhalten daher die Gruppen-
bzw. Softwareadressen 2 und 3. Die Verbraucher der Gruppenadresse
2 leuchten über die gesamte Zeit, wobei zwischen
22.oo h und 2.oo h leistungsreduzierter Betrieb
eingestellt oder programmiert ist. Die Verbraucher der
Gruppenadresse 3 sind währenddessen ausgeschaltet, wobei
sie vorher und nachher in einen leistungsreduzierten
Betrieb übergehen.The second highest priority is the main road and
assigned to the school. These therefore receive the group
or software addresses 2 and 3. The consumers of the
Mit noch niedrigerer Priorität werden die Verbraucher der Gruppenadresse 4 (Nebenstraße) betrieben. Sie werden verzögert eingeschaltet und nachts von 22.oo h bis 4.oo h leistungsreduziert betrieben.With even lower priority will be the consumers the group address 4 (side street) operated. you will be delayed on and at night from 22.oo h to 4.oo h operated reduced power.
Die Verbraucher der Gruppenadresse 5 arbeiten weitgehend
leistungsreduziert, wobei die Beleuchtung lediglich
beim Öffnen und Schliessen des Theaters sowie in den
Morgenstunden auf volle Leistung geschaltet wird. Das
Ausschalten erfolgt einheitlich für alle Gruppenadressen.Consumers of
Das dargestellte Betriebsregime wird wie folgt erreicht:The illustrated operating regime is achieved as follows:
Das Rechnermodul 15 des PCS-Managers wird zu einem
Zeitpunkt tein, der vor einem Einschaltzeitpunkt tein* (Fig.
6) liegt, bzw. einem Zeitpunkt Ea (Fig. 7) entweder durch
Übereinstimmung zwischen programmierter Zeit und der
Echtzeituhr 16 oder durch ein Signal von dem Lichtsensor
14 ausgelöst, das anzeigt, dass die vorhandene Helligkeit
unter einen Grenzwert G (Fig. 7) gefallen ist oder sich
diesem annähert. Das Rechnermodul 15 prüft, wenn es durch
ein Sensorsignal ausgelöst worden ist, ob gemäß der Tageszeit
mit Dämmerung zu rechnen ist. Falls ja schließt
das Rechnermodul 15 zu einem in Fig. 6 angedeuteten Zeitpunkt
tein den Hauptschalter 21 und überprüft die Anschlußspannungen
mittels des Spannungssensors 17. Nach Schließen
des Hauptschalters 21 und Durchschaltung des Leistungteiles
23 ist zunächst Betriebsspannung an den PCS-Controllern
12 vorhanden. Dies hat zur Folge, dass die Einchipmikrorechner
31 einen Power-On-Reset durchführen und
dabei die Ausgaben über das Relais 35 und den Triac 36
sperren. Danach wartet der Einchipmikrorechner 31 auf die
von dem PCS-Manager 5 gesendeten Signale.The
Sofern der PCS-Manager 5 keine Unregelmäßigkeiten in
der Betriebsspannung und den Betriebsströmen bei abgeschalteter
Beleuchtungsanlage feststellt, öffnet er den
zunächst geschlossenen Parallelschalter 24 und sendet mit
dem Leistungsteil 23 alle in seinem Programmspeicher
abgelegten Programmierbefehle an alle Gruppen bzw. Softwareadressen.
Zu den Programmierbefehlen gehören Informationen
über die Einschaltzeit Ea sowie weitere gruppenspezifische
Ein- und Ausschaltzeiten sowie gruppenspezifische
Anfangs- und Endzeiten für Phasen mit leistungsreduziertem
Betrieb.If the
Zur Adress- und Informationsübertragung wird mit dem
Leistungsteil 23 die an das nachgeschaltete Netz L1*, L2*,
L3* gelangende Wechselspannung, wie später erläutert, so
moduliert, dass die Slavemodule 12 oder PCS-Controller die
erforderlichen Betriebsinformationen erhalten. Sind Gruppenadressen
in einer Programmierung festgelegt, die vorzugsweise
bereits vorgenommen ist und auch nicht geändert
werden soll, werden nacheinander die Gruppenadressen und
die zugehörigen Daten gesendet. Beispielsweise wird zuerst
die Gruppenadresse 1 gesendet, wodurch alle Slavemodule 12
der Gruppe 1 angesprochen werden und den nachfolgenden
Datenstrom erhalten. Danach wird die Gruppenadresse 2
gesendet, wonach deren Slavemodule durch einen Datenstrom
programmiert werden. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis
alle Gruppenadressen abgearbeitet sind.For address and information transfer is with the
Ist der Programmiervorgang abgeschlossen, wird die
Kommandoadresse gesendet, mit der alle PCS-Controller 12
gleichzeitig angesprochen werden. Auf die Kommandoadresse
folgt ein Befehlscode, der alle PCS-Controller 12 (Slaves)
veranlasst, vom Empfangsmodus in den Timermodus zu wechseln,
in dem sie programmgesteuert arbeiten. Damit ist der
Sendevorgang beendet und das Rechnermodul 15 des PCS-Managers
5 schliesst den Parallelschalter 24.When the programming is complete, the
Command address sent to all
Die Slavemodule 12 sind nun im Timermodus. In diesem
sind sie nicht weiter auf Signalempfang, sondern arbeiten
von außen unbeeinflusst, gewissermaßen autark, ihr erhaltenes
Zeitprogramm ab. Die PCS-Controller 12 führen die im
RAM des Einchipmikrorechners 31 abgelegten Zeit- und
Befehlsfolgen derart aus, dass das Relais 35 und der Triac
36 die angeschlossenen Leuchten 4 in die Betriebszustände
"ein", "aus" oder "leistungsreduziert" schalten. Der
Timermodus bleibt solange erhalten, bis das Timerprogramm
abgearbeitet ist, die Betriebsspannung abgeschaltet wird
oder ein erneuter Power-On-Reset erfolgt.The
Das Ausschalten der Betriebsspannung zur Endabschaltung
der Beleuchtungsanlage erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit
von der vorhandenen natürlichen Helligkeit.
Erreicht diese, wie in Fig. 7 dargestellt, morgens den
Grenzwert G, wird dies von dem Rechnermodul 15 an Hand des
Signals des Lichtsensors 14 erkannt. Das Rechnermodul 15
öffnet daraufhin den Hauptschalter 21 und/oder das Leistungsteil
23 sowie den Parallelschalter 24. Die Verbraucher
4 werden dadurch zum Zeitpunkt Aa spannungslos.The switching off of the operating voltage for the end shutdown of the lighting system is preferably carried out as a function of the existing natural brightness. If this reaches the limit value G in the morning, as shown in FIG. 7, this is detected by the
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, können z.B. durch extreme
Witterungsbedingungen auch tagsüber Helligkeitswerte
auftreten, die unter dem Grenzwert G liegen und eine
zusätzliche Beleuchtung erfordern. Tritt ein solches
Ereignis vor 16.oo Uhr oder einer anderweitigen, datumsabhängig
festlegbaren Zeitgrenze Z auf, erkennt das Rechnermodul,
dass es sich um eine "außerplanmäßige" Dämmerung
oder Dunkelheit und nicht um den Anbruch der Nacht handelt.
Die Verbraucher werden deshalb zum Zeitpunkt Eb unprogrammiert
eingeschaltet, indem das Mstermodul 15 die
Kommandoadresse, die alle Slavemodule 12 anspricht, und
nachfolgend einen Einschaltebefehl sendet. Zum Ende der
Dunkelphase erfasst das Rechnermodul 15 mit dem Lichtssensor
14 das Erreichen oder die Überschreitung des Helligkeitsgrenzwertes
G und schaltet die Verbraucher 4
wieder ab.As can be seen from FIG. 7, eg due to extreme weather conditions, brightness values may also occur during the day which are below the limit value G and require additional illumination. If such an event occurs before 4.00 pm or any other time-dependent time limit Z, the computer module recognizes that it is an "unscheduled" twilight or darkness and not the onset of the night. The consumers are therefore turned on at the time E b unprogrammed by the
Die Signalaussendung funktioniert wie folgt:The signal transmission works as follows:
Die Informationsübertragung von dem Mastermodul 5 zu
den Slavemodulen 12 erfolgt während der Betriebspause,
d.h. bei abgeschalteten Verbrauchern 4 gemäß Fig. 8. Von
der auf einer Leitung vorhandenen Wechselspannung (U-Netz)
werden zur Kennzeichnung des Binärwerts "High" (logisch
"1") Spannungshalbwellen ausgeblendet. Vorzugsweise wird
dabei lediglich eine einzige Halbwelle ausgeblendet,
bedarfsweise können jedoch auch mehrere, vorzugsweise eine
ungerade Anzahl ausgeblendet werden. Auf die gesendete
logische "1" (ausgeblendete Halbwelle) folgt eine unveränderte
Spannungsperiode, die keinen Informationsgehalt
trägt. Nach dieser Spannungsperiode wird bspw. eine logische
"O" gesendet, was durch eine unveränderte Spannungsperiode
signalisiert wird. Die nächste logische "1" ist
wiederum eine ausgeblendete Halbwelle, die nun aufgrund
der zwischenzeitlich übertragenen geraden Anzahl von
Halbwellen eine ausgeblendete negative Halbwelle ist,
während die erste gesendete logische "1" eine ausgeblendete
positive Halbwelle war.The information transfer from the
Die eingefügte Spannungsperiode dient dazu, auch bei
längeren Folgen von logischen Einsen eine Synchronisation
der Slavemodule 12 zur Netzwechselspannung zu erreichen
und einen von Null verschiedenen Spannungseffektivwert zu
übertragen sowie Stromversorgung der Slavemodule 12 zu
erreichen.The inserted voltage period serves, also at
longer sequences of logical ones a synchronization
the
Wie in Fig. 9 veranschaulicht, ist es gleichermaßen möglich, die Bedeutung ausgeblendeter Halbwellen auf "Low" (logisch "0") festzulegen. Auf jeden Low-Pegel folgend, wird eine unveränderte Spannungsperiode eingefügt, die keine Information trägt.As illustrated in Figure 9, it is alike possible, the meaning of hidden half-waves to "low" (logical "0"). Following every low level, an unchanged voltage period is inserted, the carries no information.
Die Erfassung der ausgeblendeten oder abgeschwächten Spannungshalbwellen erfolgt wie aus Fig. 10 oder 11 ersichtlich. In Fig. 10 sind Spannungsverläufe in einem hauptsächlich ohmsch-induktiven Netz über der Zeit t aufgetragen. Wird nach Übertragung einiger Spannungshalbwellen ab einem Zeitpunkt t0 eine Spannungshalbwelle ausgeblendet, sind zu diesem Zeitpunkt die vorhandenen Ströme I wegen des Phasenversatzes zwischen Strom und Spannung nicht Null. Durch Induktionswirkung an den vorhandenen Induktivitäten ergibt sich somit ein Spannungsverlauf mit einem echten Nulldurchgang. Die Schaltung nach Fig. 5 ermitelt daraus USYNC, die die Nulldurchgänge kennzeichnet und ein auswertbares Abbild der Netzspannung darstellt.The detection of the hidden or attenuated voltage half-waves takes place as shown in FIG. 10 or 11. In FIG. 10, voltage profiles in a mainly ohmic-inductive network are plotted over time t. If, after a few voltage halfwaves have been transmitted, a voltage half-wave is faded out from a time t 0 , the existing currents I are not zero at this time because of the phase offset between current and voltage. By induction effect on the existing inductors thus results in a voltage waveform with a true zero crossing. The circuit according to FIG. 5 derives therefrom U SYNC , which identifies the zero crossings and represents an evaluable image of the mains voltage.
In einem Zeitfenster t1, t2 innerhalb der ausgeblendeten Halbwelle kann deshalb geprüft werden, ob die vorhandene Spannung unterhalb einer Grenze US oder außerhalb eines vorgegebenen Spannungsfensters liegt. Falls dies der Fall ist, wird die untersuchte Halbwelle als ausgeblendet erkannt. In a time window t 1 , t 2 within the hidden half-wave can therefore be checked whether the existing voltage is below a limit U S or outside a predetermined voltage window. If this is the case, the examined half wave is detected as hidden.
Anders liegen die Verhältnisse in einem kapazitiven
Netz. Dies ist bspw. ein ausgedehntes Kabelnetz, das im
Wesentlichen im Leerlauf betrieben wird. Die Verhältnisse
sind in Fig. 11 angedeutet. Wird zu einem Zeitpunkt t0 die
Netzhalbwelle ausgeblendet, werden dazu die Tyristoren
oder Triacs des Leistungsteils 23 hochohmig. Sie löschen
im Wesentlichen im Nulldurchgang des Stromes, wenn dieser
unter den Haltestromwert des jeweiligen Tyristors oder
Triacs absinkt. Das Mastermodul 5 ist somit ausgangsseitig
relativ hochohmig. Die an den Verbrauchern oder Slaves 12
vorhandene Spannung kann nunmehr, wie mit dem Spannungsverlauf
auf der Leitung L1* angedeutet, nur relativ langsam
abklingen. Das Abklingen kann beschleunigt werden, wenn
der Leistungsteil 23 eine Ableitverbindung bspw. zum Null-leiter
N herstellt. Dies kann bei einem Widerstand zum
Nulleiter und/oder über geeignete Schalter geschehen.
Dennoch bleibt eine gewisse Zeit von t0 an, in der die
abklingende Spannung nicht Null ist. Jedoch hat der Betrag
der abklingenden Spannung in dem Zeitfenster t1, t2 den
Betrag der Schwellspannung unterschritten, so dass die
ausgeblendete Netzhalbwelle als solche erkannt wird.The situation is different in a capacitive network. This is, for example, an extensive cable network that operates essentially at idle. The conditions are indicated in FIG. 11. If the network half-wave is suppressed at a time t 0, the thyristors or triacs of the
Im kapazitiven Netz ist der Nulldurchgang t0 an dem
Slavemodul 12 bei ausgeblendeten Netzhalbwellen nicht als
Spannungsnulldurchgang erkennbar, wie aus Fig. 11 ersichtlich
wird. Das Slavemodul 12 muss das Zeitfenster t1, t2
jedoch in festgelegtem Abstand zu dem Nulldurchgang t0
abfragen. Dazu dient die Schaltung nach Fig. 5. Über die
Graetzbrücke 33 und das nachgeschaltete Netzwerk werden
bei jedem regulären Nulldurchgang Impulse erzeugt, in dem
die ansonsten auf Z-Spannung begrenzte Spannung kurzzeitg
Null wird. Der Mikroprozessor 31 erkennt diese Nulldurchgänge
an Hand der kurzen Nullimpulse. Von jedem erkannten
Nulldurchgang ausgehend, bestimmt er an Hand der bekannten
Dauer einer Netzhalbwelle den nächsten Zeitpunkt, zu dem
der nächste Nulldurchgang zu erwarten ist. Bleibt ein
solcher Nulldurchgang aus, wird nach einer kurzen Toleranzzeit
von bspw. 100µs ein Nulldurchgangsereignis t0 angenommen
und ein Timer gestartet, der einige Millisekunden
bis zu t1 läuft. Ist t1 erreicht, beginnt das Zeitfenster,
in dem die vorhandene Spannung darauf untersucht wird, ob
sie unter die Schwellspannung US fällt.In the capacitive network, the zero crossing t 0 at the
Mit dem vorbeschriebenen System können die Verbraucher
4 nicht nur gezielt und einzeln hinsichtlich ihrer
Einschaltpunkte, gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Ausschaltpunkte
sowie hinsichtlich leistungsreduzierter
Betriebszeiten programmiert werden, sondern es ist auch
ein Einzelservice und eine Funktionskontrolle sämtlicher
Verbraucher 4 möglich:With the system described above, consumers can
4 not only targeted and individual in terms of theirs
Switch-on points, if necessary with regard to their switch-off points
as well as in terms of reduced performance
Operating times are programmed, but it is too
a single service and a functional check of all
In einer Betriebspause bspw. am Tag, in der Mittagsstunde
oder am Nachmittag wird anstelle des Timermodus
zunächst ein Serviceintervall abgearbeitet mit dem jedes
einzelne defekte Slavemodul 12 oder jeder defekte Verbraucher
4 erkannt werden kann. Die Betriebsart Servicebetrieb
unterscheidet sich vom Timerbetrieb dadurch, dass
das Senden der Timerbefehlsfolge entfällt und ausschliesslich
die Kommandoadresse mit einem Servicebefehl gesendet
wird. Beim Service für alle Lampen werden durch die PCS-Controller
12 beginnend mit der Hardwareadresse 1 alle
Leuchten 4 nacheinander kurzzeitig ein- und ausgeschaltet.
Die Stromsensoren 18 (Fig.3) ermitteln dabei, ob und
wieviel Strom in das Netz L1*, L2*, L3* gespeist wird und
somit wieviel Strom das betreffende Slavemodul 12 und der
betreffende Verbraucher 4 aufnehmen. Über den Stromsensor
18 kann somit einfach die Funktion der Lampe als Ja-Nein-Aaussage
ermittelt werden. Für die genaue Bestimmung eines
Betriebszustands ist der Service an der Hardwareadresse
vorgesehen. Bei diesem wird zusätzlich zur Kommandoadresse
die Hardwareadresse (Einzeladresse), sowie der entsprechende
Servicebefehl gesendet. Das angesprochene Slavemodul
12 (PCS-Controller) schaltet die ihm zugeordnete und
über die Hardwareadresse adressierte Leuchte 8 über das
Relais 35 solange in den Ein-Zustand, bis von dem PCS-Manager
1 ein Power-On-Reset ausgelöst wird. In dieser
Zeit kann das Rechnermodul 15 den Stromverlauf der Leuchte
exakt messen und auswerten.In a break from business, for example, during the day, at noon
or in the afternoon instead of the timer mode
First, a service interval is processed with each
single
Die Ergebnisse können nach Bedarf an einer seriellen
oder an einer parallelen Schnittstelle zur Verfügung
gestellt und zusätzlich oder alternativ in einem Speicher
abgelegt oder sonstwie angezeigt werden. Darüberhinaus ist
eine Sonderprüfung einzelner Verbraucher 4 und Slavemodule
12 möglich. Beispielsweise ist durch Aussenden der Kommandoadresse,
der Einzel- bzw. Hardwareadresse und eines
dritten Befehlscodes eine Prüfung sonstiger Funktionen der
Slavemodule 12 bspw. der Fähigkeit zur Leistungsreduktion
möglich. Durch Anwendung der genannten Prüfmodi ist eine
komplette Überprüfung aller angeschlossenen Betriebsmittel
möglich. Im Serviceintervall empfiehlt es sich die einzelnen
Verbraucher 4 nur kurzzeitig ein- und auszuschalten,
um die Gesamtzeit des Serviceintervalls bei der maximalen
Hardwareadressenzahl auf einen angemessenen Zeitraum zu
begrenzen. Werden im Serviceintervall Unregelmäßigkeiten
an einer Hardwareadresse, bspw. unsicheres oder ungewöhnliches
Zündverhalten einer Gasentladungslampe festgestellt,
erfolgt vom PCS-Manager der Service an dieser
Hardwareadresse, um den Fehler exakt zu bestimmen. Fehlerbilder,
wie verzögertes Zünden, zeitweiliges Verlöschen
usw. sind somit an Hand der registrierten elektrischen
Reaktion eines Slavemoduls 12 klar erkennbar.The results can be sent to a serial
or at a parallel interface
provided and additionally or alternatively in a memory
filed or otherwise displayed. Moreover, it is
a special test of
Weiterhin besteht die Möglichkeit, über die Kommandoadresse
und einen vierten Befehlscode alle Verbraucher
unmittelbar ohne vorherige Programmierung einzuschalten.
Dies kann bei einem in Fig. 7 veranschaulichten Beleuchtungsverlauf
erforderlich werden. Bei einer unerwarteten
Verdunklung zu Tageszeiten (starke Gewitter, Sonnenfinsternis
und ähnliches), die von dem Lichtsensor 14 erfasst
wird, werden alle Verbraucher 4 eingeschaltet. Die Ausführung
des vierten Befehlscodes, das sofortige
Einschalten aller Verbraucher, erfolgt analog dem Servicebetrieb,
indem von dem PCS-Manager 5 nur die Kommandoadresse
mit den zugehörigen Einschaltbefehl an die PCS-Controller
12 bzw. Slavemodule übertragen wird.Furthermore, there is the possibility of using the command address
and a fourth command code all consumers
immediately without programming.
This can be done with an illumination profile illustrated in FIG
be required. At an unexpected
Darkening during the day (heavy thunderstorms, eclipse of the sun)
and the like) detected by the
Es ist darüber hinaus auch möglich, eine festgelegte
Reaktion der Slavemodule 12 für den Fall vorzusehen, dass
eine an den Slavemodulen 12 ankommende Bitfolge nicht
interpretierbar ist. Als Sicherheitsfunktion kann auch
vorgesehen werden, dass alle Verbraucher 4 einschalten,
wenn nach Ablauf einer Wartezeit (bspw. 5 min.) nach dem
Einschalten der Netzspannung keine sinnvollen oder erkennbaren
Befehlsfolgen gesendet worden sind.It is also possible, a fixed
Provide response of the
Außerdem kann das Betriebsregime dahingehend abgewandelt
werden, dass jedes Slavemodul 12 nach erfolgter
Programmierung durch einen Befehl individuell in den
Timermodus wechselt. Das Mastermodul muss die Programmierung
dabei so vornehmen, dass bis zum Erreichen der programmierten
Einschaltzeitpunkte die Programmierung der
verbleibenden anderen Slavemodule 12 mit Sicherheit abgeschlossen
ist.In addition, the operating regime can be modified to that effect
be that each
Eine Anlage zum Betreiben mehrerer verteilt angeordneter
Verbraucher 4, bspw. eine Straßenbeleuchtungsanlage
1, weist ein zentrales Mastermodul 5 auf, wobei jeder Verbraucher
4 ein Slavemodul 12 aufweist. Das Mastermodul 5
dient der Programmierung der Slavemodule 12, die nach
erfolgter Programmierung die einzelnen Verbraucher 4
eigenständig steuern. Die Programmierung der Slavemodule
12 erfolgt in Betriebspausen bei ausgeschalteten Verbrauchern
4 durch Modulation der Betriebswechselspannung. Die
Modulation beinhaltet vorzugsweise das Ausblenden einzelner
oder mehrerer Halbwellen zur Kennzeichnung eines
Binärwerts während wenig oder unveränderte Halbwellen den
anderen Binärwert kennzeichnen. Auf ausgeblendete Halbwellen
folgt vorzugsweise ein Füllperiode ohne Informationsgehalt,
die der Aufrechterhaltung der Betriebsspannung
und der Ermöglichung der Synchronisation der Slavemodule
12 dient.A facility for operating multiple distributed
Claims (11)
- Process for the actuation of electric loads and for the transmission of information to these in an a.c. voltage power transmission network via the operating a.c. voltage, characterised in that
pauses in operation are provided, in which all electric loads (4) are switched off and in which the operating a.c. voltage is applied to the power transmission network at least temporarily,
wherein for the transmission of information in the pauses in operation individual half-waves or half-wave groups of the operating a.c. voltage are changed in total in their amplitude,
wherein the information is exclusively transmitted as binary signal in the pauses in operation, wherein for the transmission of one binary value the amplitude is decreased to an odd number of half-waves or set to zero,
for the transmission of another binary value half-waves are changed to another value or left unchanged, their number is higher by one than the number of influenced half-waves of the other binary value, and
wherein after transmission of changed half-waves of one binary value uninfluenced voltage forces with an even half-wave number are applied to the power transmission network. - Process according to Claim 1, characterised in that testing is conducted on electric loads in the pauses in operation at a fixed time interval after each zero crossing time point of the operating voltage to determine whether the operating voltage lies in a fixed voltage window or at least above a threshold value Us, wherein the binary values of the signal are differentiated according to whether or not the operating voltage value lies in the voltage window or above the threshold value (Us) at the measurement time point or in a measurement period (t1, t2).
- Process according to Claim 2, characterised in that the time point, at which the voltage of the power transmission network truly amounts to at least almost zero, is assumed as zero crossing time point, and if such a time point is absent, the time point, at which the zero crossing would have to occur with unchanged operating a.c. voltage, is assumed as zero crossing time point.
- Process according to Claim 1, characterised in that switching times and/or switching commands, which are used in the electric loads to switch on and/or switch off and/or influence the converted power by means of switching units, are transmitted as information to the electric loads, wherein the final shutdown of the electric loads to be operated discontinuously is preferably effected by shutdown of the operating a.c. voltage.
- Process according to Claim 1, characterised in that the individual electric loads can be selected individually, in groups or altogether, and that the actuation signals are generated both on the basis of currently acquired data and on the basis of established stored data.
- Process according to Claim 1, characterised in that when individual electric loads (4) are switched on, voltage and current values and/or power values are monitored to perform individual function tests.
- Plant, in particular for town or street lighting,
with at least one power supply means (3), which emits an operating a.c. voltage with a sufficient power to supply the plant (1),
with a power network (N, L1, L2, L3; N, L1*, L2*, L3*), which can be supplied with operating voltage by the power supply means (3),
with electric loads (4), which are connected to the power network (N, L1, L2, L3; N, L1 *, L2*, L3*) and can be supplied with operating power via the power network (N, L1, L2, L3; N, L1*, L2*, L3*),
with a master module (5), with which the a.c. voltage emitted by the power supply means (3) can be modulated in order to transmit switching information during the pauses in operation, in which all electric loads (4) are switched off,
characterised in that the master module (5) contains a modulator (23), which for the transmission of binary information decreases the amplitude of an odd number of voltage half-waves or sets this to zero in order to generate a signal identifying one of the binary values, and which for encoding of the other binary value transmits a number of voltage half-waves changed to another value or left unchanged, the number of these is higher by one than the odd number of changed half-waves, and which after one or more changed half-waves generates an even number of unchanged half-waves as filler periods without any information content, and
with slave modules (12) allocated to the electric loads (4), which can be respectively actuated and/or programmed by switching information transmitted by the master module. - Plant according to Claim 7, characterised in that the master module (5) is connected to a feeding single- or multiphase network and also connected via the power transmission network to the slave modules (12), that the master module has one or more computer units (15), at least one light sensor (14), voltage and/or current sensors (17, 18) and/or at least one power section (23) forming a modulator, and that the slave modules (12) each have at least one computer unit (31), which are supplied from the operating a.c. voltage via a voltage supply module and which are connected to a real-time clock.
- Plant according to Claim 7, characterised in that the a.c. voltage emitted by the power supply means (3) is a multiphase a.c. voltage, and that the master module (5) modulates all phases of the multiphase a.c. voltage with the same information.
- Plant according to Claim 7, characterised in that the switching information includes at least one switch-on time point, and that each slave module (12) has an internal switching unit for switching the electric load (4) at the programmed time point, wherein after programming of the electric load (4) has occurred or after receipt of an enable command, the slave module (12) is preferably locked against receipt of further information.
- Plant according to Claim 7, characterised in that the master module (5) contains a means (15) for generating a signal, which describes the natural brightness to be expected according to the time of year and/or time of day, that the master module (5) contains a memory unit, in which information concerning light requirement at various electric loads can be read, and that the master module (5) has at least one sensor (14) for the detection of current conditions.
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