专利名称：经由负载导线操控至少一个负载模块的数据电报生成方法
技术领域：
本发明涉及一种用于经由负载导线操控至少一个负载模块或者灯的数据电报生成方法。
背景技术：
传统的、用于灯/发光机构的亮度控制的系统通常基于供电电压的相位截止或截断。存在如下的要求/需求，即将附加信息、例如色温值从控制设备或者调光器传输至发光机构。在此，在传输时一条重要的标准是与现有的、传统的发光机构(例如白炽灯)的兼容， 所述传统的发光机构在其驱动时不允许被干扰，也就是说该控制设备(调光器)应该尽可能地与现有的发光机构和连接情形兼容，例如尤其是与 电网电压上的白炽灯；· 12V铁芯变压器上的白炽灯；· 12V电子变压器上的白炽灯。
发明内容
本发明所基于的任务是，给出ー种优化的、用于经由负载导线操控至少ー个负载模块或者灯的数据电报生成方法，在所述数据电报生成方法中考虑了负载类型。按照本发明该任务通过用于经由负载导线借助连接在供电电压源的相线上的控制设备操控至少一个负载模块或者灯的数据电报生成方法得到解決，其中所述亮度信息的传输借助相位截止O^hasenanschnitt)或相位截断(Wiasenabschnitt)进行并且其中所述数据电报被调制到所述电压信号上， 其中每个电压全波传输ー个数据比特， 其中通过相位截止角或者相位截断角φ的対称的位移角Δ的移动键控 (Umtastung)调制所述信息或者数据比持， 使得根据是数据比特“ 1，，还是数据比特“O”要被传输，连续的电压半波或者在 φ-Δ/φ + Δ或者在φ + Δ/φ_Δ时被截止。当前述方法尤其是适合于在电容的负载类型情况下吋，在电感的负载类型情况下数据比特的第二电压半波分别以反相的形式被重复，借此形成分別三个电压半波的数据比特长度，使得根据是数据比特“ 1，，还是数据比特“O”要被传输，连续的电压波或者在φ -Α/φ + Α/φ + Α 或者在φ + Δ/φ_Δ/φ_Δ 时被截止。如果存在欧姆的负载类型，那么该任务按照本发明通过用于经由负载导线借助连接在供电电压源的相线上的控制设备操控至少ー个负载模块或者灯的数据电报生成方法得到解決，其中所述亮度信息的传输借助相位截止或相位截断进行并且其中所述数据电报被调制到所述电压信号上， 其中每个电压全波传输ー个数据比特， 其中所述信息通过环绕着一个电压半波的相位截止角或相位截断角φ的、宽度为位移角△的短的脉冲突发以及未调制的被截止或截断的其它的电压半波表征， 其中所述突发在φ-Δ/2时开始并且在φ + Δ/2时结束。利用本发明可获得的优点尤其是在于，数据电报经由负载导线的附加传输对传统发光机构(例如白炽灯)的特性不具有不良影响或者仅具有小的不良影响、例如亮度波动。 所提出的用于经由负载导线进行数字数据传输的调制方法是可取决于存在电容的负载类型、电感的负载类型还是欧姆的负载类型而调制，以便能够用这种方式一直选择在安全的并且尽可能无干扰的传输方面的最优方法。本发明的适宜的拓展方案在从属权利要求中表征。
以下根据在附图中示出的实施例阐述本发明。其中图1示出了用于在控制设备(调光器)和负载模块(包括发光机构在内的灯)之间进行数字数据传输的电路原理图；图2示出了按照第一数据电报生成方法的数据电报构造；图3示出了按照第二数据电报生成方法的数据电报构造；图4示出了按照第三数据电报生成方法的数据电报构造；图5示出了按照第四数据电报生成方法的数据电报构造；图6示出了负载模块的原理构造；图7示出了带有至少ー个连接在控制设备上的LED的第一连接情形；图8示出了带有至少ー个连接在控制设备上的白炽灯的第二连接情形；图9示出了带有至少ー个连接在控制设备上的LED和至少ー个连接在控制设备上的白炽灯的第三连接情形；图10示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备上的LED的第四连接情形；图11示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备上的白炽灯的第五连接情形；图12示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备上的LED和至少ー个白炽灯的第六连接情形；图13示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备上的LED的第七连接情形；图14示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备上的白炽灯的第八连接情形；图15示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备上的LED和至少ー个白炽灯的第九连接情形。
具体实施例方式在图1中示出了经由负载导线在控制设备或者调光器和负载模块或者包括发光机构在内的灯之间进行数字数据传输的电路原理图。可以看到控制设备(调光器)1，控制设备(调光器)1经由传输信道9-负载导线-与负载调制解调器(包括发光机构在内的灯和功率元件+操控电路)5相连。控制设备1的数据源2经由信道编码器3和调制器4为数据传输输入到传输信道9中，而负载模块5的数据接收器8经由解调器6和信道解码器7为分析被传输的数据电报而接收被传输的数据电报。在此，数据电报的数字传输经由负载导线L'在控制设备(调光器)1和不同的、在其功率方面可被操控(可调光的)的负载或者发光机构之间进行。借助数字数据传输例如应该引起发光机构的相关色温(CCT，correlated color temperature)的更改。因此通过控制设备1的相应的操作能够例如在暧白光至冷白光之间进行切換。该传输基于通过控制设备1相位截止或截断的交变电压。该待传输的数据电报被调制到所述电压信号上，其中所述截止相位(Anschnittphase)或者截断相位 (Abschnittphase)被移动键控。在该关联下所述数据电报的本来的构造、电报长度和内容并不重要。仅需要在由终端用户操作的情况下、在自动控制情况下或在接通系统时传输该数据电报。因为无需传输持续的数据，所以通过数据电报传输可能产生的轻微的无线干扰电压和对传统的发光机构、例如白炽灯的轻微的影响保持在界限内。在以下图7至15中示出了负载模块或者灯的不同的、原理上可能的连接情形，其中在所有情况下控制设备1利用其第一端子与供电电压源18的相线L并且利用其以负载导线L'形式的第二端子直接或间接地经由铁芯变压器21或电子变压器22与至少ー个负载模块的第一端子相连。至少ー个负载模块的第二端子直接或间接地经由铁芯变压器21 或电子变压器22与供电电压源18的中性线或者零线N相连。在图7中示出了带有至少ー个连接在控制设备1上的LED的第一连接情形，其中负载导线L'和中性线N之间连接有唯一的LED 19或多个LED。在图8中示出了带有至少ー个连接在控制设备1上的白炽灯的第二连接情形，其中在负载导线L'和中性线N之间连接有唯一的白炽灯20或多个白炽灯。在图9中示出了带有至少ー个连接在控制设备1上的LED和至少ー个连接在控制设备上的白炽灯的第三连接情形，其中在负载导线L'和中性线N之间连接有至少ー个LED 19和至少ー个白炽灯20 (混合负载)。前面在图7、8、9中所讨论的连接情形下面也用关键词“电网电压上的负载”表示。在按照图10至12的连接情形中铁芯变压器21经由其初级绕组连接在负载导线 L'和供电电压源18的中性线N之间。在图10中示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备1上的LED的第四连接情形，其中至少ー个LED 19连接到铁芯变压器21的次级绕组上。图11示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备1上的白炽灯的第五连接情形，其中至少ー个白炽灯20连接到铁芯变压器21的次级绕组上。图12示出了带有至少ー个经由铁芯变压器连接在控制设备1上的LED和至少ー 个白炽灯的第六连接情形，其中至少ー个LED 19和至少ー个白炽灯20连接到铁芯变压器 21的次级绕组上(混合负载)。前面在图10、11、12中所讨论的连接情形下面也用关键词“铁芯变压器上的负载”
表示 ο在按照图13至15的连接情形中电子变压器22在初级侧连接在负载导线L'和供电电压源18的中性线N之间。
在图13中示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备1上的LED的第七连接情形，其中至少ー个LED 19连接到电子变压器22的次级侧的接线端子上。在图14中示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备1上的白炽灯的第八连接情形，其中至少ー个白炽灯20连接到电子变压器22的次级侧的接线端子上。在图15中示出了带有至少ー个经由电子变压器连接在控制设备1上的LED和至少ー个白炽灯的第九连接情形，其中至少ー个LED 19和至少ー个白炽灯20连接到电子变压器22的次级侧的接线端子上。前面在图13、14、15中所讨论的连接情形下面也用关键词“电子变压器上的负载”
^/jN ο在图6中示出了负载模块的原理构造。所示出实施例的负载模块11包括LED 12、 电网部件13、功率元件14 (例如“ LED Driver”或者LED驱动器)、操控电路15 (例如“ LED 控制”)和解码器16 (例如以微控制器的形式)作为接收电路。当然也能够替代LED 12设置白炽灯。该解码器16分析输入的模拟电压或电流信号，例如在负载模块11上的电压ULoad， 以便接收由控制设备1生成的数据电报，所述数据电报在操控电路15中被转换成用于功率元件14的相应操控信号，也就是从所接收的信号中生成比特流，所述比特流紧接着转化成用于驱动功率元件14的控制指令。这例如能够是改变所连接的负载的色温的请求。该电网部件13用于功率元件14、操控电路15和解码器16的能量供给。在根据图 7至9的连接情形中例如负载导线L'和中性线N之间的电压与电压Ukjad相符。在图2至5中示出了不同的数据电报，其中分别示出了在负载或者灯上的电压 Ukjad的时间曲线，也就是说横坐标指出了时间t，而纵坐标示出了电压ULoad。在图2中示出了按照第一数据电报生成方法的数据电报构造。该数据电报由起始序列的起始比特“S”和带有各个数据比特的利用值“1”或值“0”的表示的信息序列的信息比特“I”(简单表达成数据比特“1”或数据比特“0”)組成。各个数据比特的数据比特长度或者比特持续时间与供电电压的电压全波(正的电压半波+负的电压半波)相符，也就是20ms。起始比特“S”由所截止的正的电压半波以及无电压的负的电压半波表征。在所述信息序列的数据比特中 值“1”与正的、如同负的电压半波同样地被截止的电压全波相符并且 值“ 0 ”与无电压的电压全波相符。在图2中示出的示例性数据电报中所述起始序列具有三个电压全波的长度。在示出的例子中该亮度水平调节成50% (相位截止角φ= 90° )。按照图2的第一数据电报生成方法的优点在干，对于信息或者数据比特的传输， 所述数据电报生成方法适合于前面的在图7至15中示出的所有连接情形(也适合于混合负载)。由于不对称的操控，然而在使用铁芯变压器时会生成饱和效应。由此产生强的电流脉冲。此外，在发光机构上的电压过零点会位移，这使得解码器16中的同步变得困难。通过铁芯变压器的饱和出现的“过冲”、也就是不期望的电流峰值，在负载模块中对于数据接收同样是不利的。在使用白炽灯20作为发光机构时，在数据电报传输期间可以看到闪烁(亮度波动)。在图3中示出了按照第二数据电报生成方法的数据电报构造。在该数据电报生成方法中未设置起始序列。通过相位截止角(或者相位截断角)φ的対称的位移角士 △的移动键控调制信息或者数据比特，所述位移角士 Δ优选在1.5° .....20°范围内。如果亮度水平的相位截止角或者相位截断角为φ吋，那么在传输数据比特“ 1”时正的电压半波在φ -Δ时并且负的电压半波在φ + Δ时被截止。对于数据比特“0”，相反情况适用，也就是说在传输数据比特“0”时正的电压半波在φ+ Δ时并且负的电压半波在φ-Δ时被截止。在第一数据电报生成方法中每个电压全波传输ー个数据比持。在按照图3示出的例子中该亮度水平调节成50% (相位截止角φ= 90° )。第二数据电报生成方法的优点在于所述数据电报不仅能够经由铁芯变压器21，而且能够经由电子变压器22进行传输。在较大的位移角士 Δ (例如Δ = 18° )情况下在使用白炽灯作为发光机构时然而可看到闪烁(亮度波动)。如果位移角△变小，那么闪烁也減少，然而在变小的位移角△情况下数据电报传输也变得愈加不安全。与在按照图2的第一数据电报生成方法情况下类似，在按照图3的第二数据电报生成方法情况下也会出现铁芯变压器21的饱和，这导致不期望的电流峰值并且増大了数据电报分析的难度。在图4中示出了按照第三数据电报生成方法的数据电报构造。第一和第二数据电报生成方法具有如下缺点铁芯变压器21会饱和，这导致不期望的电流峰值并且使电压的过零点位移。该位移増大了測量相位截止角(或相位截断角)φ的难度并且因此提高了发生错误的可能性。该效应在第三数据电报生成方法中被降低，其方式是通过以反相的形式重复数据比特的第二电压半波。通过这样产生三个电压半波的数据比特长度 在数据比持“ 1 ”情况下所述三个电压半波因此在φ - Δ、φ + Δ、φ + Δ时被截止。 在数据比特“0”情况下所述三个电压半波因此在φ + Δ、φ-Δ、φ-Δ被截止。在该第三数据电报生成方法中同样也未设置起始序列。通过所提出的方法铁芯变压器21的早期的去饱和得到支持，因为在ー个数据比特到下一数据比特的边界会发生铁芯变压器的対称的操控。该亮度水平在按照图4示出的例子中调节成50% (相位截止角φ =90° )。因此，第三数据电报生成方法的优点在干，将饱和效应降低到数据比特边界。与第一和第二数据电报生成方法相比而言，在同样的时间段内通过增大的数据比特长度然而能够传输更少的信息或者数据比特。此外，数据电报的能量平衡未以所需的方式得到补偿。例如如果仅仅传输数据比特“0”或者仅仅传输数据比特“ 1”，那么在发光机构上所产生的亮度可能不期望地提高或降低。在图5中示出了按照第四数据电报生成方法的数据电报构造。所述第四数据电报生成方法的目的是进一歩降低在传输数据电报期间在电网电压上的白炽灯的闪烁(亮度波动)。每个电压全波又传输ー个数据比持 数据比特“1”通过环绕着正的电压半波的相位截止角或相位截断角φ的短的脉冲突发B以及未调制的被截止或截断的负的电压半波表征。 数据比特“0”通过未调制的被截止或截断的正的电压半波以及环绕着负的电压半波的相位截止角或相位截断角φ的短的脉冲突发β表征。 该突发在φ-Δ/2时开始并且在φ + Δ/2时结束。 该突发的频率如此选择，使得所使用的铁芯变压器21不会饱和，例如36kHz。在该第三数据电报生成方法中同样也未设置起始序列。在按照图5示出的例子中该亮度水平调节成25% (相位截止角Cp= 135° )。
前述数据电报生成方法中的其它方法根据所连接的负载被证实为有利的
权利要求
1.用于经由负载导线(L')借助连接在供电电压源(8)的相线(L)上的控制设备(1) 操控至少一个负载模块或者灯(5、11)的数据电报生成方法，其中所述亮度信息的传输借助相位截止或相位截断进行并且其中所述数据电报被调制到所述电压信号上， 其中每个电压全波传输ー个数据比特， 其中通过相位截止角或者相位截断角φ的対称的位移角Δ的移动键控调制所述信息或者数据比持，眷使得根据是数据比特“1”还是数据比特“0”要被传输，连续的电压半波或者在φ -Δ/φ + Δ或者在φ + Δ/φ-Δ时被截止。
2.根据权利要求1所述的数据电报生成方法，其特征在干，分别以反相的形式重复数据比特的第二电压半波，借此形成分別三个电压半波的数据比特长度，使得根据是数据比特“ 1 ”还是数据比特“ 0 ”要被传输，连续的电压波或者在φ - Δ / φ + Δ / φ + Δ或者在φ + Δ / φ -Δ/φ-Δ时被截止。
3.用于经由负载导线(L')借助连接在供电电压源(8)的相线(L)上的控制设备(1) 操控至少一个负载模块或者灯(5、11)的数据电报生成方法，其中所述亮度信息的传输借助相位截止或相位截断进行并且其中所述数据电报被调制到所述电压信号上， 其中每个电压全波传输ー个数据比特， 其中所述信息通过环绕着一个电压半波的相位截止角或相位截断角φ的、宽度为位移角△的短的脉冲突发(B)以及未调制的被截止或截断的其它的电压半波表征， 其中所述突发(B)在φ-Δ/2时开始并且在φ + Δ/2时结束。
4.根据前述权利要求1至3所述的数据电报生成方法，其特征在干，在起始阶段期间实施负载识别，以便首先检测，是存在电容的负载类型还是电感的负载类型还是欧姆的负载类型，以及以便与此相应地 在存在电容的负载类型情况下选择按照权利要求1所述的数据电报生成方法 在存在电感的负载类型情况下选择按照权利要求2所述的数据电报生成方法以及 在存在欧姆的负载类型情况下选择按照权利要求3所述的数据电报生成方法。
全文摘要
本发明的名称是经由负载导线操控至少一个负载模块的数据电报生成方法，提供用于经由负载导线(L′)借助连接在供电电压源(8)的相线(L)上的控制设备(1)操控至少一个负载模块或者灯(5、11)的数据电报生成方法，其中所述亮度信息的传输借助相位截止或相位截断进行并且其中所述数据电报被调制到电压信号上，其中每个电压全波传输一个数据比特，其中通过相位截止角或者相位截断角的对称的位移角Δ的移动键控调制所述信息或者数据比特，使得根据是数据比特“1”还是数据比特“0”要被传输，连续的电压半波或者在-Δ/+Δ或者在+Δ/-Δ时被截止。
文档编号H04L27/18GK102542774SQ20111041659
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月26日
发明者D·戈迪恩, F·钦梅克, G·克勒韦尔, H·林德 申请人:Abb股份公司