Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИНСТАЛЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к электрической инсталляционной системе согласно пункту 1 формулы изобретения.

Инсталляционная техника здания включает в себя различные электрические инсталляционные системы, чтобы управлять энергоснабжением электрических нагрузок. В широко распространенной системе в электрических линиях энергоснабжения нагрузок размещены инсталляционные приборы, посредством которых нагрузки непосредственно и в соответствии с самыми различными критериями могут управляться вручную или автоматически.

Кроме того, известны шинные системы, в которых установочные устройства в форме датчиков и исполнительных элементов посредством сообщений (дейтаграмм) осуществляют связь по шинным линиям и управляют нагрузками, размещенными в отдельной нагрузочной цепи. Подобные шинные системы требуют высоких затрат и во время модернизации могут быть установлены лишь со значительными затратами.

Кроме того, имеется смешанная система из вышеназванных систем, при которой по имеющимся линиям энергоснабжения дополнительно посылаются сообщения для управления датчиками и исполнительными элементами. Однако комбинирование сообщений и сигналов нагрузки в той же самой электросети обуславливает существенную ненадежность такой системы.

Обычные инсталляционные системы по функциональному разнообразию заметно уступают шинным системам. При управлении нагрузками многих коммутационных узлов возможно усовершенствовать функции коммутации и конструкцию обычных многоканальных электропроводок или электропроводок вспомогательных узлов как при первичном монтаже, так и во время модернизации. Известные функции вспомогательных узлов обеспечивают возможность только единообразного изменения нагрузки. Централизованное управление множеством нагрузок, обладающих различными состояниями нагрузок, невозможно.

При этом электрические нагрузки могут управляться посредством различных по длительности активаций соответствующих установочных устройств. Различие между переключением и, например, регулированием яркости достигается посредством короткого и длительного времени активации. При продолжительной активации осуществляется регулирование яркости, в то время как короткая активация обуславливает включение или выключение нагрузки. В течение времени активации соответствующая по длительности команда на переключение в форме аналогового уровня напряжения передается от вспомогательного узла на блок переключения нагрузки главного узла.

Длительность сигнала в качестве параметра принятия решения может быть критичной, так как в зависимости от момента времени встречи друг с другом сигналов активации и процедуры оценки управляющей электроники главного узла не всегда генерируется идентичное действие на нагрузке. Это может, в частности, быть отрицательным при централизованном управлении несколькими главными узлами, так как процедуры оценки в отдельных главных узлах выполняются несинхронизированно и, возможно, не во всех подключенных нагрузках выполняется те же самые действия коммутации. Например, отдельные нагрузки могут согласно принятому решению отключаться, в то время как в других нагрузках вопреки намерению осуществляется процесс регулирования яркости.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать электрическую инсталляционную систему, которая обеспечивает расширенные функциональные возможности в режиме работы вспомогательных узлов и формирует надежные действия коммутации.

Эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения следуют из описания, чертежей и зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение согласно пункту 1 формулы изобретения имеет преимущество, состоящее в том, что существующая инсталляционная система, при которой установочные устройства и нагрузки размещены в контуре токовой цепи и осуществляется управление нагрузками установочных устройств, расположенных на удалении, может быть функционально расширена при незначительных затратах путем использования существующих инсталляционных систем и посредством простой замены установочных устройств. Установочные устройства могут оснащаться множеством функций коммутации. Различные состояния в коммутирующих нагрузку главных узлах могут управляться централизованно посредством вспомогательных узлов. В режиме работы вспомогательных узлов можно избегать многозначных команд на переключение. Создается удобная и надежная система, которая может применяться как в случае модернизации, так и при первоначальном монтаже.

Существующая, предпочтительно 2-жильная, система проводки между установочными устройствами во вспомогательных узлах и в главном узле может продолжать использоваться. Не требуется комплектация, например, отдельными или дополнительными шинными линиями. В существующей проводке между управляющими узлами одна жила может использоваться для двухсторонней подачи питания, в то время как другая жила может служить как линия передачи сообщений, которая соединяет между собой управляющие узлы.

Имеющиеся установочные устройства на соответствующих управляющих узлах должны быть заменены, причем принципиальная структура устройства может сохраняться. Первое установочное устройство для коммутирующего нагрузку главного узла может содержать модуль переключения и вышестоящий модуль приложений с электронными конструктивными узлами и элементами управления, расположенными с фронтальной стороны. Второе установочное устройство для вспомогательного узла может иметь конструктивный узел для энергоснабжения и конструктивный узел для формирования сообщений, а также расположенные с фронтальной стороны элементы управления.

Энергоснабжение второго установочного устройства может осуществляться через систему проводки к первому установочному устройству и подключенную к нему нагрузку. Конфигурация конструктивных элементов второго установочного устройства может выбираться таким образом, что предоставленное таким способом количество энергии в достаточной степени обеспечивает необходимые функции. С помощью этого количества энергии могут формироваться сообщения и получать питание внутренние конструктивные элементы. Энергия буферизуется во втором установочном устройстве, во внутреннем, предпочтительно действующем емкостным образом конструктивном узле. Энергоснабжение второго установочного устройства может осуществляться постоянно, предпочтительно также во время передачи сообщений. Отдельное или другое энергоснабжение не требуется.

Во втором установочном устройстве (вспомогательном узле) действие управления внутри конструктивном узла, предназначенного для формирования сообщения, вызывает, предпочтительно при использовании микропроцессора, генерацию цифровых сигналов, которые передаются по имеющейся (затем короткозамкнутой по отношению к фазе) жиле как сообщение на модуль приложения первого установочного устройства (главного узла). Сообщение посылается однонаправлено в направлении принимающего главного узла. Для избегания конфликта с другими сообщениями на той же линии все системные компоненты работают по принципу «слушать, прежде чем говорить» (listen before talk). Информационное содержание сообщения обеспечивает возможность однозначной оценки в первом установочном устройстве (главном узле), так что подключенная нагрузка может управляться предусматриваемым образом.

Сообщение может содержать информацию о длительности активации элемента управления и/или информацию о том, какой элемент управления второго установочного устройства активируется. Значения, например сила регулирования яркости, не передаются.

При этом является существенным, что критерий времени преобразуется во втором установочном устройстве в цифровое сообщение. Тем самым исключается то, что операция коммутации, определенная посредством длительности сигнала напряжения, интерпретируется в зависимости от несинхронизированных структур оценки как длительная или короткая по времени активация с неоднородным воздействием нагрузки.

В предпочтительном варианте выполнения сообщение содержит данные для идентификации элемента управления второго установочного устройства. За счет этого различения вторые установочные устройства могут иметь множество элементов управления, так что обеспечивается удобство операции коммутации. Наряду с элементами управления для регулирования яркости в сторону снижения или повышения могут также создаваться дополнительные элементы управления для активирования настроек нагрузки, определяемых пользователем. Со вспомогательных узлов могут таким образом активироваться независимо друг от друга несколько главных узлов.

Настройка определяемых пользователем состояний нагрузки для так называемого окружения осуществляется посредством локальной настройки состояния нагрузки и соотнесение с соответствующим элементом управления первого установочного устройства (главного узла). При активации соответствующего элемента управления на втором установочном устройстве (вспомогательном узле) на основе переданной информации сообщения вызывается соответствующее состояние нагрузки в первом установочном устройстве. Расположение и управление элементами управления должно быть единым на используемых установочных устройствах, чтобы избежать сбоев в функционировании. Предпочтительным образом предварительно определенные функции могут быть закреплены за элементами управления.

Кроме того, возможна комбинация механических клавишных переключателей как вспомогательного узла, так как методика электромонтажа сохраняется. Механический клавишный переключатель преобладает всегда для электронных вспомогательных узлов, так как этот клавишный переключатель в активированном состоянии всегда представляет собой короткое замыкание линии передачи сообщений по отношению к фазе.

Кроме того, изобретение может найти применение при интеграции в инсталляционные системы дополнительных функциональных возможностей. Например, в систему можно интегрировать дополнительные средства централизованного управления и сигнальные датчики (таймеры, датчики движения, компоненты радиосвязи), а также управляемые в зависимости от времени, ветра или света элементы. Приборы могут компоноваться в линии, группы и другие системы. Опционально, приборы могут также быть выполнены по трехпроводной технологии, то есть с непосредственным двужильным соединением с сетью энергоснабжения и жилой передачи сообщений.

Наряду с проводными компонентами могут также применяться компоненты, действующие беспроводным способом, например, для передачи данных посредством радиосигналов или инфракрасных сигналов. Предпочтительным образом, осуществляющий беспроводную коммуникацию функциональный модуль может интегрироваться в установочное устройство. Необходимая подача питания может обеспечиваться посредством цоколя прибора, в то время как передача сигналов может осуществляться беспроводным способом.

К предпочтительным областям применения соответствующей изобретению инсталляционной системы относятся области систем управления освещением и управления жалюзи.

Другие детали, признаки и преимущества изобретения раскрываются в нижеследующем описании предпочтительного примера выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано:

Фиг. 1 - схематичное представление известной схемы включения/выключения с разных мест,

Фиг. 2 - схематичное представление известной схемы включения вспомогательного узла,

Фиг. 3 - схематичное представление соответствующего изобретению включения вспомогательного узла,

Фиг. 4 - схематичное представление первого установочного устройства (главного узла),

Фиг. 5 - схематичное представление второго установочного устройства (вспомогательного узла),

Фиг. 6а - сообщение короткой по времени активации второго установочного устройства,

Фиг. 6b - сообщение длительной по времени активации второго установочного устройства,

Фиг. 7 - схематичное представление расширенной электрической схемы с несколькими вторыми установочными устройствами,

Фиг. 8 - схематичное представление электрической схемы с механическим клавишным переключателем,

Фиг. 9 - схематичное представление расширенной электрической схемы со сгруппированными установочными устройствами.

Одинаковые или одинаково действующие компоненты в последующем описании снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг. 1 и 2 схематично представлены две электрической схемы, которые отображают уровень техники.

На фиг. 1 показано схематичное представление известной схемы включения/выключения с разных мест, в которой нагрузка 1 может включаться или выключаться посредством двух размещенных на удалении друг от друга узлов управления в виде механических клавишных переключателей 2. При этом переключатели 2 прерывают или замыкают систему 3 проводки, ведущую непосредственно к нагрузке 1. Переключатели 2 связаны между собой через две взаимно используемые жилы 4 и 5. Нагрузка 1 в описании рассматривается в качестве примера как средство освещения. Однако могут использоваться также другие типы нагрузки, например жалюзи или другие потребители, управляемые с помощью двигателя.

На фиг. 2 показано более предпочтительное решение, причем вместо обоих механических переключателей с одной стороны используется клавишный переключатель 6, а с другой стороны - установочное устройство 7 с функцией регулирования яркости. Яркость нагрузки 1, подключенной к установочному устройству 7, может непосредственно устанавливаться на установочном устройстве 7, так называемом главном узле. Клавишный переключатель 6 представляет собой вспомогательный узел и воздействует на установочное устройство 7 как параллельно подключенный узел управления, чтобы иметь возможность устанавливать яркость нагрузки 1. Главный узел и вспомогательный узел соединены через систему 3 проводки, причем жила 4 обеспечивает питающее напряжение установочного устройства 7, в то время как жила 5 функционирует как схемный провод и подключена к так называемому выводу 8 вспомогательного узла установочного устройства 7. При активации клавишного переключателя 6 аналоговый сигнал, соответствующий длительности активации, по жиле 5 передается на установочное устройство 7. Длина сигнала служит при этом критерием для включения, или выключения, или повышения, или снижения яркости нагрузки 1, причем можно управлять только соответствующим состоянием нагрузки исходя из противоположного состояния нагрузки.

Ниже более подробно на основе примеров выполнения описывается конструкция и способ работы соответствующей изобретению электрической инсталляционной системы.

Соответствующая изобретению электрическая инсталляционная система подходит, например, для того, чтобы функционально расширить или сделать более надежными в применении обычные электрические инсталляционные системы, представленные на фиг. 1 и фиг. 2. Для этого в соответствующих узлах управления происходит замена установочных приборов. При этом узел управления (главный узел), схемотехнически соотнесенный с нагрузкой 1, оснащается первым установочным устройством 9, а другой, пространственно удаленный узел управления (вспомогательный узел) - вторым установочным устройством. Имеющаяся система 3 проводки можно продолжать использоваться далее, причем жила 4 создает соединение от внешнего источника питания к первому установочному прибору 9 и ко второму установочному прибору 10, в то время как жила 5 соединяет друг с другом установочные приборы 9 и 10. Наряду с конфигурацией, показанной на фиг. 3, инсталляционная система может иметь дополнительные первые установочные приборы 9 и вторые установочные приборы 10, которые включены параллельно друг другу. Инсталляционная система может также быть реализована в рамках первичного электромонтажа.

Первый установочный прибор (главный узел) 9 выполнен из двух частей и состоит из модуля 11 переключения и модуля 12 приложения (фиг. 4). Модуль 11 переключения включает в себя источник 13 питающего напряжения и электрические компоненты 14 определенного вида, которые в зависимости от вида могут быть выполнены как коммутационное реле, устройство управления жалюзи или блок регулировки яркости. Жила 4 системы 3 проводов на выводе 15 модуля 11 переключения соединена с источником 13 питающего напряжения, в то время как жила 5 системы 3 проводки и нагрузка 1 соединена с выводами 8 и 16 модуля 11 переключения. Через вывод 8 создается соединение со вторым установочным устройством 10, причем соединение со стороны входа с модулем 11 переключения внутренним образом направляется далее на модуль 12 приложения. Модуль 12 приложения соединен с модулем 11 переключения с возможностью механического и электрического размыкания. Модуль 12 приложения содержит функциональную управляющую электронику 17 (регулятор яркости, жалюзи), а также сенсорные средства 18 для управления первым установочным устройством 9, например элементы 19 управления или беспроводные интерфейсы (не показаны), которые могут управляться посредством радиосигналов или инфракрасных сигналов.

Второе установочное устройство (вспомогательный узел) 10 выполнено из одной части и содержит конструктивный узел 20, предназначенный для энергоснабжения, и конструктивный узел 21, предназначенный для формирования сообщений, который содержит соответствующие интеллектуальные средства системы, например, в виде микропроцессора (фиг. 5). С фронтальной стороны размещены сенсорные средства 22 для управления вторым установочным устройством 10, например элементы 23 управления. В другом не показанном на чертежах выполнении с отдельным сетевым блоком питания возможны также дополнительные беспроводные интерфейсы, которыми можно управлять посредством радиосигналов или инфракрасных сигналов. Жилы 4 и 5 системы 3 проводки контактируют с выводами 24 и 25 и внутренним образом соединены с конструктивными узлами 20 и 21.

Необходимое энергоснабжение второго установочного устройства 10 осуществляется посредством системы 3 проводки к первому установочному устройству 9 и посредством подключенной нагрузки 1. При этом путь проходит от внешнего источника энергоснабжения через жилу 4, конструктивный узел 20 к источнику энергоснабжения во втором установочном устройстве 10, жилу 5, через первое установочное устройство 9 и через нагрузку 1 назад к внешнему источнику энергоснабжения. Энергия буферизуется во втором установочном устройстве 10 во внутреннем, предпочтительно действующем емкостным образом, конструктивном узле 20. Энергоснабжение конструктивного узла 20 осуществляется постоянно, предпочтительно также во время передачи сообщений. Вид и объем сообщения выбираются таким образом, что необходимое количество энергии находится в диапазоне нескольких милливатт и всегда, несмотря на подключенную нагрузку 1, может быть отведено. Отдельный источник не требуется, так что имеющаяся система 3 проводки может продолжать использоваться и дальше.

Расположение элементов 19 и 23 управления и управление ими в используемых установочных устройствах 9 и 10 одинаково и предпочтительно является предварительно определенным, тем самым обеспечивается единая методика управления. С элементами 19 и 23 управления соотнесены постоянные функциональные возможности, такие как включение, выключение, регулирование яркости в сторону повышения и снижения, окружение, которые могут дополнительно дифференцироваться за счет различной продолжительности активации.

Во втором установочном устройстве 10 операции управления внутри конструктивного узла 21, предпочтительно с использованием микропроцессора, инициируют генерирование цифровых сигналов, причем жилу 4 и жилу 5 в соответствии с сигналом замыкают накоротко. Сигналы компонуются в форме сообщения и передаются по этому проводному соединению на модуль 12 приложения первого установочного устройства 9, в котором сообщение преобразуется в определенную операцию коммутации на нагрузке 1.

Сообщение содержит данные об используемом элементе 23 управления и длительности управления. Критерий различения короткой или продолжительной длительности управления может, например, составлять 450 мс. Активация, составляющая дольше чем 5 секунд, автоматически приводит к таймауту. На фиг. 6а и 6b изображены типовые сообщения для короткой активации и длительной активации элемента 23 управления, причем короткая по времени активация вызывает, например, включение нагрузки, в то время как длительная активация вызывает «увеличение» нагрузки. На другом элементе 23 управления может, например, осуществляться выключение и «снижение» нагрузки. Сначала соответствующий элемент 23 управления, в данном случае S1, идентифицируется и в качестве информации вводится в сообщение. Если время активации менее 450 мс, кроме того, в сообщение добавляется информация о короткой по времени активации (фиг. 6а). При длительной активации также сначала идентифицируется соответствующий элемент 23 управления и вводится как информация в сообщение, если время активации составляет более 450 мс, кроме того, в сообщение добавляется информация о длительной активации. В завершении следует информация об окончании активации (фиг. 6b).

Сообщение однонаправленно передается на первое установочное устройство 9, так что системные компоненты принципиально подразделены на передатчик (вторые установочные устройства, клавишные переключатели, переключатели на множество положений, центральный блок, датчик ветра…) и приемник (первые установочные устройства, модули переключения). Чтобы избежать конфликтов с другими сообщениями на той же самой линии, все вспомогательные узлы работают одинаковым образом по принципу «слушать, прежде чем говорить» («listen before talk»). Сообщение является цифровым и содержит, например, 2 байта, состоящие из информации (элемент управления, длительность управления) и ее повторения. В типовом случае такое сообщение имеет длительность 64 мс. Необходимая энергия лежит в диапазоне нескольких микроампер (50-200 микроампер на единицу).

В качестве примера, на фиг. 3, 7-9 все первые установочные устройства 9, а также все вторые установочные устройства 10 содержат соответственно четыре элемента (S1-S4) управления, причем на фиг. 7-9 выбрано схематичное представление первого установочного устройства 9. При этом элементы S1 и S3 управления определены для включения и выключения или для регулирования яркости в сторону повышения или снижения нагрузки 1, причем короткая активация S1 приводит к включению, а длительная активация - к повышению яркости нагрузки 1. Короткая активация S3 приводит к выключению, а длинная активация - к снижению яркости нагрузки 1.

Элементы S2 и S4 управления определены как клавишные переключатели окружения. Настройка индивидуальных режимов регулировки яркости параллельно включенных нагрузок 1 (фиг.7) для окружения осуществляется посредством локальной установки значения регулировки яркости на соответствующем установочном устройстве 9. В завершение, локально активируется один из элементов S2 или S4 управления и операция управления (элемент управления, длительность управления) соотносится со значением регулировки яркости. При активации соответствующего элемента S2 или S4 управления на втором установочном устройстве 10 на основе переданной информации сообщения на первых установочных устройствах 9 вызываются соответствующие величины нагрузки. За счет этого при активации клавишного переключателя S2 окружения обеспечивается, например, возможность настройки нескольких установочных устройств 9 на 30%, 50% и 80% мощности.

Кроме того, возможна комбинация с механическим клавишным переключателем 6 в качестве вспомогательного узла, так как принципиальные методы установки сохраняются (фиг. 8). Механический клавишный переключатель 6 преобладает всегда во вспомогательных узлах 10, так как такой клавишный переключатель 6 в активированном состоянии всегда представляет собой короткое замыкание жилы 5 по отношению к фазе. Короткая по времени активация приводит при этом исходя из состояния нагрузки 1 к противоположному состоянию (от включения к выключению или от выключения к включению). Длительная активация приводит к противоположному регулированию яркости в направлении повышения или снижения.

Установочные устройства 9, 10 могут компоноваться в линии, группы и другие системы, причем, в частности, обеспечиваются функциональные возможности регулировки яркости и управления жалюзи. Кроме того, изобретение может применяться при интеграции в инсталляционную систему установки электрооборудования дополнительных функциональных возможностей. Например, в систему можно интегрировать дополнительные центральные устройства 26 управления и сигнальные датчики 27 (таймеры, датчики движения, компоненты радиосвязи), а также управляемые в зависимости от времени, ветра или света элементы (фиг. 9). Каждое установочное устройство 10 соединено с выводом 8 вспомогательного узла соотнесенного первого установочного устройства 9. Опционально установочные устройства 10 могут также быть оснащены трехпроводной технологией, то есть двужильным соединением с сетью энергоснабжения и жилой для передачи сообщений.

Перечень ссылочных позиций

1 нагрузка

2 переключатель

3 система проводки

4 жила

5 жила

6 механический клавишный переключатель

7 установочное устройство с функцией регулировки яркости

8 вывод (вспомогательный узел)

9 первое установочное устройство

10 второе установочное устройство

11 модуль переключения

12 модуль приложения

13 источник питающего напряжения

14 компоненты определенного вида

15 вывод (энергоснабжение)

16 вывод (нагрузка)

17 управляющая электроника

18 сенсорные средства

19 элементы управления

20 конструктивный узел (источник питающего напряжения)

21 конструктивный узел (сообщение)

22 сенсорные средства

23 элементы S1-S4 управления

24 вывод (энергоснабжение)

25 вывод (сообщение)

26 централизованное управление

27 сигнальный датчик