DE102014111711B4

DE102014111711B4 - Control of the power consumption of electrical consumers in outdoor areas

Info

Publication number: DE102014111711B4
Application number: DE102014111711.5A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2026-01-15
Anticipated expiration: 2034-08-16
Also published as: DE102014111711A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern (14) im Außenbereich, wobei
- die Verbraucher (14) ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang (13a, 13b, 13c, 13d) betrieben zu werden,
- die Verbraucher (14) LED-Lampen (78) umfassen und mittels einer Größe der Leistungsaufnahme eine Helligkeit der Lampen gesteuert wird,
- der Versorgungsstrang (13a, 13b, 13c, 13d) zumindest einen Versorgungsanschluss aufweist, welcher mit einer Einspeisung verbunden ist,
- der Versorgungsstrang (13a, 13b, 13c, 13d) eine Spannungsversorgung der angeschlossenen Verbraucher (14) zur Verfügung stellen kann, so dass eine Spannung bei den an den Versorgungsstrang (13a, 13b, 13c, 13d) angeschlossenen Verbrauchern (14) anliegen kann,
- der Versorgungsstrang (13a, 13b, 13c, 13d) ferner zumindest eine Leistungsschalteinheit (11a, 11b, 11c, 11d) zum Schalten der Spannung umfasst,
- eine Steuereinheit (10, 22, 40) zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher (14) vorgesehen ist,
- die Übertragung des Steuerbefehls von der Steuereinheit (10, 22, 40) zu dem Verbraucher (14) durch zumindest eine kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung der elektrischen Verbraucher (14) erfolgt,
- ein Steuerbefehl ein Signal umfasst, welches eine Information über die Leistungsaufnahme des Verbrauchers (14) enthält, und wobei
- das Signal zumindest ein Zeitintervall mit abgesenkter Spannung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über die Leistungsaufnahme des Verbrauchers codiert ist über die Länge des Zeitintervalls mit abgesenkter Spannung oder über die Länge eines Zeitintervalls zwischen einer ersten und einer darauffolgenden zweiten Absenkung der Spannung, wobei das Zeitintervall direkt proportional zur Leistungsaufnahme zuzüglich eines optionalen Offsets ist, so dass die Länge des Zeitintervalls einem vorbestimmten, absoluten Wert für die Leistungsaufnähme entspricht. Method for controlling the power consumption of electrical consumers (14) in the outdoor area, wherein
- the consumers (14) are trained to be operated on a common supply line (13a, 13b, 13c, 13d),
- the consumers (14) include LED lamps (78) and the brightness of the lamps is controlled by means of a size of the power consumption,
- the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) has at least one supply connection which is connected to a feed-in,
- the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) can provide a voltage supply to the connected consumers (14), so that a voltage can be present at the consumers (14) connected to the supply line (13a, 13b, 13c, 13d),
- the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) further comprises at least one power switching unit (11a, 11b, 11c, 11d) for switching the voltage,
- a control unit (10, 22, 40) is provided for generating control commands to control the power consumption of the consumers (14),
- the transmission of the control command from the control unit (10, 22, 40) to the consumer (14) is carried out by at least a brief reduction in the supply voltage of the electrical consumers (14),
- a control command includes a signal which contains information about the power consumption of the consumer (14), and wherein
- the signal comprises at least one time interval with reduced voltage, characterized in that the information about the power consumption of the consumer is encoded via the length of the time interval with reduced voltage or via the length of a time interval between a first and a subsequent second reduction of the voltage, wherein the time interval is directly proportional to the power consumption plus an optional offset, such that the length of the The time interval corresponds to a predetermined, absolute value for power consumption.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, insbesondere von Lampen zur Beleuchtung von Straßen, Plätzen oder Industriegeländen.The invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical consumers in outdoor areas, in particular lamps for lighting streets, squares or industrial sites.

Den Verbrauch elektrischer Energie zu senken ist im Zuge des weltweiten Willens, den Verbrauch von Ressourcen und ebenso die Emission von CO2 zu reduzieren, ständig Gegenstand vielfältiger Bemühungen. So wird gegenwärtig elektrische Energie u.a. für Beleuchtungseinrichtungen im Außenbereich, insbesondere für die Beleuchtung von Straßen, Parkplätzen, Sportflächen oder Industriegeländen, verwendet.Reducing the consumption of electrical energy is a constant focus of diverse efforts, driven by the global desire to reduce resource consumption and CO2 emissions. Currently, electrical energy is used, among other things, for outdoor lighting, particularly for illuminating streets, parking lots, sports fields, and industrial sites.

Gerade im Bereich der Straßenbeleuchtung sind Beleuchtungseinrichtungen in Deutschland allerdings häufig schon älter, zum Teil mehr als 30 Jahre alt. Allein durch die Straßenbeleuchtung in Deutschland wird jährlich elektrische Energie in einem Bereich von mehreren Terawattstunden verbraucht, beispielsweise 2009 etwa vier Terawattstunden. Eine Reduzierung des aus derartigen Beleuchtungseinrichtungen resultierenden Stromverbrauchs ist daher Gegenstand zahlreicher Bestrebungen.However, street lighting systems in Germany are often quite old, some over 30 years old. Street lighting alone consumes several terawatt-hours of electrical energy annually in Germany; for example, around four terawatt-hours in 2009. Reducing the electricity consumption resulting from such lighting systems is therefore the subject of numerous efforts.

Für die betroffenen Städte und Kommunen stellt dies allerdings eine große Herausforderung dar, insbesondere mit Blick auf die Investitionskosten, aber auch im Hinblick auf die Folgekosten, die beispielsweise durch die Störungsanfälligkeit und die damit verbundenen Wartungskosten beeinflusst werden.However, this presents a major challenge for the affected cities and municipalities, especially with regard to investment costs, but also with regard to the follow-up costs, which are influenced, for example, by the susceptibility to malfunctions and the associated maintenance costs.

Zur Reduzierung des Stromverbrauchs werden beispielsweise die Ein- und Ausschaltzeiten der Straßenbeleuchtung, an die aktuelle Helligkeit angepasst oder es erfolgt eine Nacht-abschaltung, der Straßenbeleuchtung. So ist es bekannt, zur Verringerung des Stromverbrauchs bei Staraßenleuchten, welche mit einphasigen Wechselstrom betrieben werden, ein Dreiphasennetz bzw. ein Drehstromnetz zu verwenden. Hierdurch kann nachts beispielsweise jede dritte Straßenlampe entlang eines Straßenzuges abgeschaltet werden. Nachteilig ist jedoch die partielle Schattenbildung.To reduce electricity consumption, for example, the switching-on and switching-off times of streetlights are adjusted to the current brightness, or streetlights are switched off at night. It is known that, to reduce electricity consumption in streetlights that are operated with single-phase alternating current, a three-phase network can be used. This allows, for example, every third streetlight along a street to be switched off at night. However, a disadvantage is the partial shadowing.

Zur Reduzierung des Stromverbrauchs werden auch vorhandene Lampen, etwa Gasentladungslampen wie Quecksilberdampf-Hochdrucklampen, welche häufig für Straßenlampen verwendet werden, ausgetauscht gegen moderne Lampen mit Leuchtdioden (LED) als Leuchtmittel, welche einen geringeren Stromverbrauch aufweisen.To reduce electricity consumption, existing lamps, such as gas discharge lamps like high-pressure mercury vapor lamps, which are often used for streetlights, are being replaced with modern lamps using light-emitting diodes (LEDs) as light sources, which have lower electricity consumption.

So beschreibt die DE 10 2009 058, 310 A1 etwa einen LED-Leuchteneinsatz miteinem Lichtlenkelement zum nachträglichen Einbau in Leuchten, beispielsweise in Außenleuchten.This is how the DE 10 2009 058, 310 A1 for example, an LED light insert with a light-guiding element for retrofitting into lights, such as outdoor lights.

Auch aus der DE 10 2007 061 160 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für den Außenbereich bekannt, welche mit einer Vielzahl von Leuchtdioden als Leuchtmittel und mit Mitteln zur Steuerung der Lichtverteilung ausgestattet ist. Hierbei wird die Leuchte mit Leuchtdioden gegenüber der Normalsituation überbestückt. Es werden immer nur so viele Leuchtdioden eingeschaltet, wie dies bei der jeweiligen Beleuchtungssituation erforderlich ist. Zur Steuerung der einzelnen Leuchtdioden ist ferner eine Schaltuhr bekannt, welche so programmiert ist, dass die Leuchtdioden nacheinander eingeschaltet werden. Nachteilig an dieser Ausbildung der LED-Leuchten ist die Überdimensionierung, welche zu größeren Dimensionen der Leuchten und zu höheren Kosten führen.Also from the DE 10 2007 061 160 A1 An outdoor lighting device is known which is equipped with a large number of LEDs as light sources and with means for controlling the light distribution. In this design, the luminaire is equipped with an excess of LEDs compared to a standard configuration. Only as many LEDs are switched on as are required for the specific lighting situation. A timer is also known for controlling the individual LEDs, which is programmed to switch on the LEDs sequentially. A disadvantage of this LED luminaire design is the oversizing, which leads to larger luminaire dimensions and higher costs.

Als ungünstig anzusehen ist es, dass weitere Möglichkeiten, die den Verbrauch von elektrischen Strom weiter reduzieren könnten, häufig nicht genutzt werden. Dieses betrifft etwa eine Intensitätssteuerung der Straßenbeleuchtung, also eine Anpassung der Helligkeit der Lampen an die aktuelle Situation.It is unfortunate that further options that could reduce electricity consumption are often not used. This includes, for example, intensity control of street lighting, i.e., adjusting the brightness of the lamps to the current situation.

So ist es zwar bekannt, über eine sogenannte Powerline-Steuerung, welche eine zentrale Steuereinheit aufweist, die zu einer gemeinsamen Versorgungsleitung gehörenden Lichtquellen einzeln bezüglich ihrer Lichtstärke zu steuern. Als nachteilig ist bei dieser Lösung aber der hohe Investitionsaufwand einzuschätzen, da die vorhandene Infrastruktur aufwendig angepasst werden muss. Zudem ist diese Art der Steuerung vergleichsweise störanfällig aufgrund der Übertragungsart und der Komplexität.It is known that a so-called powerline control system, which uses a central control unit, can be used to individually control the brightness of light sources belonging to a common power supply line. However, a disadvantage of this solution is the high investment cost, as the existing infrastructure requires extensive modifications. Furthermore, this type of control is relatively susceptible to interference due to the transmission method and its complexity.

Eine Powerline-Steuerung ist beispielsweise aus der DE 603 10 520 T2 und der DE 101 28 258 A1 bekannt. Auch die DE 24 28 173 A1 beschreibt die Übertragung von Signalen in Wechselstromnetzen, die dort zur Synchonisation von Uhren eingesetzt werden.A powerline controller, for example, is made from the DE 603 10 520 T2 and the DE 101 28 258 A1 known. Also the DE 24 28 173 A1 describes the transmission of signals in alternating current networks, which are used there for the synchronization of clocks.

Aus der EP 2 182 776 ist ein Verfahren zum Steuern einer Außenleuchte beschrieben, bei welchem die Signalübertragung über eine separate Phasenleitung erfolgt.From the EP 2 182 776 is a method for controlling an outdoor light in which the signal transmission takes place via a separate phase line.

Die DE 198 14 366 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines mit einer Steuerungseinrichtung verbundenen elektrischern Verbrauchers, bei welchem zu übertragende Daten über eine Spannungsabsenkung codiert werden.The DE 198 14 366 A1 describes a method for controlling an electrical consumer connected to a control device, in which data to be transmitted is encoded via a voltage reduction.

Ferner ist es bekannt, für jede Leuchtquelle ein Vorschaltgerät mit einem integrierten Funk-Modul vorzusehen und mittels einer zentralen Steuerung Informationen zur Intensität der Leuchtquelle zu übermitteln. Die Übertragung über Funk kann auf üblichen Funkübertragungswegen, beispielsweise mittels GSM, UMTS oder LTE oder auch auf anderen Wegen, erfolgen. Auch hier ist ein hoher Investitionsaufwand erforderlich, da ebenfalls größere Anpassungen der vorhandenen Infrastruktur erforderlich ist. Neben einer ebenfalls größeren Störanfälligkeit kommen hier zudem noch zusätzliche Folgekosten aufgrund der Übertragungsgebühren hinzu, so dass auch dieses Verfahren unter Kostengesichtspunkten ungünstig ist.Furthermore, it is known to provide each light source with a ballast containing an integrated radio module and to transmit information about the light source's intensity via a central control unit. Radio transmission can occur via standard wireless communication channels, such as GSM, UMTS, or LTE, or via other methods. This also requires significant investment, as substantial modifications to the existing infrastructure are necessary. In addition to being more susceptible to interference, this method also incurs additional costs due to transmission fees, making it cost-inefficient.

Eine weitere Möglichkeit der Intensitätssteuerung von Beleuchtungsanlagen ist in dem Dokument DE 10 2008 034 989 B4 offenbart. Durch eine Art elektronischen Transformator kann bei Gasentladungslampen mit konventionellen Vorschaltgerät die, Beleuchtungsintensität und damit der Energieverbrauch gesteuert werden. Bei elektronischen Vorsteuergeräten, wie sie für LED-Lampen Verwendung finden, ist allerdings eine Modifizierung des Vorsteuergeräts erforderlich, was ebenso mit hohen Kosten verbunden ist.Another possibility for controlling the intensity of lighting systems is described in the document. DE 10 2008 034 989 Figure B4 reveals that, in gas discharge lamps with conventional ballasts, the light intensity and thus the energy consumption can be controlled by a type of electronic transformer. However, with electronic ballasts, such as those used for LED lamps, a modification of the ballast is required, which is also associated with high costs.

Schließlich ist noch bekannt, an jeder einzelnen Lampe eine separate Elektronik vorzusehen, welche nach einem festgelegten Dimm-Profil die Intensität der Beleuchtung steuert. Nachteilig ist auch hier, dass der Einbau eines speziellen Vorschaltgeräts für jede Lichtquelle erforderlich ist und Änderungen, etwa im Dimm-Profil oder das Nachstellen der Uhr, an jeder Lichtquelle einzeln zu erfolgen haben. Neben einer ebenfalls höheren Störanfälligkeit sind die Folgekosten daher auch bei einer derartigen Lösung recht hoch.Finally, another option is to install separate electronics at each individual lamp, which control the light intensity according to a defined dimming profile. The disadvantage here, too, is that a special ballast is required for each light source, and changes, such as to the dimming profile or adjusting the clock, must be made individually at each light source. In addition to a higher susceptibility to malfunctions, the follow-up costs are therefore also quite high with this solution.

Wünschenswert wären demnach ein einfach zu realisierendes und kostengünstiges Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbraucher, insbesondere zur Steuerung der Helligkeit von Lampen im Außenbereich zur Beleuchtung von Straßen, Parkplätzen, Sportflächen oder Industriegeländen. Hierbei soll eine Information über die Helligkeit jeder zu der Beleuchtungseinrichtung gehörenden Lampen bereitgestellt werden können. Dabei sollen auch Verbraucher, welche in größerer Entfernung von der Steuereinheit angeordnet sind, sicher erreicht werden können.A desirable solution would therefore be a simple and cost-effective method and circuit arrangement for controlling the power consumption of devices, particularly for controlling the brightness of outdoor lamps used to illuminate streets, parking lots, sports fields, or industrial sites. This system should provide information about the brightness of each lamp belonging to the lighting system. It should also be possible to reliably reach devices located at a greater distance from the control unit.

Durch das Verfahren sowie die Schaltungsanordnung sollen Einsparpotentiale erschließbar werden, welche sich durch eine Lichtabsenkung je nach Wetterlage, Dämmerungszeiten und/oder Verkehrssituation ergeben können.The method and the circuit arrangement are intended to unlock potential savings that can result from reducing the light intensity depending on weather conditions, twilight times and/or traffic situations.

Dabei sollen eine Überdimensionierung von Lampen oder aufwendige Anpassungen der vorhandenen Infrastruktur vermieden werden, um die Investitionskosten zu minimieren. Insbesondere sollen vorhandene Beleuchtungseinrichtungen soweit wie möglich genutzt werden können.The aim is to avoid oversizing lamps or making costly modifications to existing infrastructure in order to minimize investment costs. In particular, existing lighting systems should be used as much as possible.

Ferner sollen auch die potentiellen Folgekosten reduziert werden durch eine möglichst geringe Störanfälligkeit, einen geringen Verschleiß sowie eine einfache Bedienbarkeit.Furthermore, potential follow-up costs should also be reduced through minimal susceptibility to malfunctions, low wear and tear, and ease of use.

Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich sowie einer entsprechenden Schaltungsanordnung gemäß einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.This problem is solved surprisingly simply by a method for controlling the power consumption of electrical devices in outdoor areas and a corresponding circuit arrangement according to one of the independent claims. Further developments of the invention and preferred embodiments can be found in the respective dependent claims.

Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme,von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, wobei die Verbraucher ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben zu werden. Der gemeinsame, Versorgungsstrang kann ein Wechselspannungsnetz, aber auch ein Gleichspannungsnetz umfassen. Dabei verfügt der Versorgungsstrang über zumindest einen Versorgungsanschluss, welcher mit einer Einspeisung verbunden ist, um die Spannungsversorgung des Versorgungsstrangs zu gewährleisten. Somit kann bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern eine Spannung anliegen. Die Einspeisung kann den Netzbezugspunkt, bilden.The invention relates to a method for controlling the power consumption of electrical loads in outdoor areas, wherein the loads are designed to be operated from a common supply line. The common supply line can comprise an AC or DC network. The supply line has at least one supply connection, which is connected to a power feed to ensure the voltage supply to the supply line. Thus, a voltage can be present at the loads connected to the supply line. The power feed can form the network reference point.

Ferner umfasst der Versorgungsstrang zumindest eine Leistungsschalteinheit zum Schalten der Einspeisung. Die Leistungsschalteinheit ist derart steuerbar ausgebildet, dass zwischen ihren jeweiligen Anschlüssen, mit denen sie mit dem Versorgungsstrang und der Einspeisung verbunden ist, wahlweise einen leitenden oder einen sperrenden Schaltzustand annehmen kann. Die Leistungsschalteinheit kann ein Leistungsschütz, ein Leistungsrelais oder auch ein Halbleiterrelais umfassen.Furthermore, the supply line includes at least one power switching unit for switching the power supply. The power switching unit is designed to be controllable such that its respective terminals, which connect it to the supply line and the power supply, can selectively assume either a conductive or a blocking switching state. The power switching unit can comprise a power contactor, a power relay, or a solid-state relay.

Der Versorgungsstrang hält eine durch die Einspeisung bei einem leitenden Schaltzustand der Leistungsschalteinheit erzeugte Versorgungsspannung zum Betreiben der an ihn angeschlossenen elektrischen Verbraucher bereit. In einem sperrenden Schaltzustand der Leistungsschalteinheit liegt bei den angeschlossenen Verbrauchern keine Spannung an.The power supply line provides a supply voltage, generated by the feed-in when the power switching unit is in a conducting state, to operate the electrical loads connected to it. When the power switching unit is in a blocking state, no voltage is present at the connected loads.

Ferner ist eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern vorgesehen. Die Übertragung eines Steuerbefehls von der Steuereinheit zu dem Verbraucher kann im Sinne der Erfindung durch zumindest eine kurzzeitige Absenkung einer Spannung erfolgen, welche an den Verbrauchern anliegt.Furthermore, a control unit for generating control commands to control the power consumption is connected to the supply line. provided for consumers. The transmission of a control command from the control unit to the consumer can, in accordance with the invention, be effected by at least a brief reduction of the voltage applied to the consumers.

Der Steuerbefehl umfasst dabei vorteilhaft ein Signal, welches eine Information über einen Vorgabewert für die Leistungsaufnahme der Verbraucher enthält. Das Signal umfasst ferner zumindest ein Zeitintervall, in dem.die Spannung abgesenkt ist.The control command advantageously includes a signal containing information about a target value for the power consumption of the consumers. The signal also includes at least a time interval during which the voltage is reduced.

Unter Absenkung der Spannung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass für eine Signalübertragung die betragsmäßige Höhe der Spannung kurzzeitig reduziert wird oder auch bevorzugt diese kurzzeitig vollständig abgeschaltet wird. Dies kann mittels der Leistungsschalteinheit erfolgen. Durch ein gezieltes Absenken der Spannung in bestimmten Zeiträumen kann eine Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme übertragen werden. Der Vorgabewert für die Leistungsaufnahme enthält dabei die Information über die betragsmäßige Größe der Leistungsaufnahme der Verbraucher, die ab dem Moment der Übertragung, des Steuerbefehls in die Zukunft hin gelten soll.In the context of the present invention, "voltage reduction" means that, for signal transmission, the absolute value of the voltage is briefly reduced or, preferably, temporarily switched off completely. This can be achieved using the power switching unit. By selectively reducing the voltage at specific intervals, information about the target power consumption can be transmitted. The target power consumption contains information about the absolute value of the power consumption of the loads, which is to apply from the moment of transmission, i.e., the control command, into the future.

Vorteilhaft wird dabei die Information zur Änderung der Leistungsaufriahme in codierter Form übertragen. Dabei können sowohl Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung als auch Zeitintervalle zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Absenkungen zur Signalübertragung verwendet werden. Auf diese Weise kann besonders einfach mit einem Minimum an gerätetechnischen Aufwand ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betriebenen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden.Advantageously, information regarding changes in power consumption is transmitted in coded form. Both time intervals with reduced supply voltage and time intervals between two consecutive reductions can be used for signal transmission. In this way, a method for controlling the power consumption of loads operating on a common supply line can be provided particularly easily with minimal technical effort.

Das Verfahren zeichnet ferner sich durch eine geringe Störanfälligkeit aus und ist entsprechend, robust, um auch bei im Freien betriebenen Verbrauchern verwendet werden zu können. Es kann darüberhinaus auch verwendet werden, um neben den Informationen zur Leistungsaufnahme weitere Informationen von einer Steuereinheit zu den Verbrauchern zu übertragen. Furthermore, the method is characterized by low susceptibility to interference and is therefore robust enough to be used with outdoor-operated devices. It can also be used to transmit additional information from a control unit to the devices, besides power consumption data.

Die Länge des Zeitintervalls mit einer Absenkung der Spannung ist dabei so zu wählen, dass Störungen in der Signalübertragung oder Fehlübertragungen, etwa aufgrund von Einschaltverzögerungen der Leistungsschalteinheit, sicher vermieden werden. Im Falle eines Schaltschützes kann die Einschaltverzögerung beispielsweise etwa 10ms betragen. Eine kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung liegt daher typischerweise in einem Bereich von wenigstens mehreren Millisekunden. Bevorzugt beträgt sie mehr als die Einschaltverzögerung.The length of the time interval during which the voltage drops must be selected to reliably prevent interference in signal transmission or transmission errors, for example, due to the power switching unit's turn-on delay. In the case of a contactor, the turn-on delay can be approximately 10 ms. A brief drop in the supply voltage therefore typically lasts at least several milliseconds. Preferably, it is longer than the turn-on delay.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Spannung die Versorgungsspannung, welche bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern anliegt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die kurzzeitige Absenkung der Versorgungsspannung nicht zu einer ungewollten, längeren Absenkung der Leistungsaufnahme der Verbraucher führt.In a particularly preferred embodiment, the voltage is the supply voltage applied to the loads connected to the supply line. Care must be taken to ensure that a brief drop in the supply voltage does not lead to an unintended, prolonged reduction in the power consumption of the loads.

Die betragsmäßige Höhe der Absenkung in Bezug auf die Größe der anliegenden Spannung ist mindestens so zu wählen, dass auch weit entfernte Verbraucher noch in der Lage sind, das Signal zu erkennen. Vorteilhaft ist die Größe der Absenkung derart ausgewählt, dass der von der Steuereinheit am entferntesten angeordnete Verbraucher noch das Signal sicher detektieren kann. Nach erfolgter Absenkung wird die Spannung wieder auf ihre ursprüngliche Größe zurückgeführt.The magnitude of the voltage reduction must be chosen to ensure that even distant devices are still able to detect the signal. Ideally, the reduction should be such that the device furthest from the control unit can still reliably detect the signal. After the voltage reduction, it is restored to its original level.

Im allgemeinen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, hinreichend hohe Spannungsunterschiede durch die Absenkung zu erzeugen, so dass auch lange Übertragungswege zu weit entfernten Verbrauchern möglich sind.In general, the method according to the invention makes it possible to generate sufficiently high voltage differences by lowering the voltage, so that even long transmission paths to distant consumers are possible.

In einer günstigen Ausführungsform wird dabei die Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme des Verbrauchers codiert über die Länge eines jeden einzelnen Zeitintervalls, bei welchem die Spannung kurzzeitig abgesenkt ist, übertragen. Die Information wird dabei durch eine Auswertung der Länge dieses Zeitintervalls ΔT 1 anhand eines vorbestimmten Übertragungsprotokolls festgelegt.In a favorable embodiment, the information about the target value of the consumer's power consumption is transmitted in encoded form via the length of each individual time interval during which the voltage is briefly reduced. This information is determined by evaluating the length of this time interval ΔT1 using a predetermined transmission protocol.

Das Zeitintervall ΔT 1 kann, besonders günstig derart ausgewählt sein, dass es direkt proportional zur Größe der Leistungsaufnahme des Verbrauchers ist. Dabei kann zusätzlich ein Offset vorgesehen sein, um Fehlübertragungen zu vermeiden. Die Länge des Zeitinbervalls ΔT 1 entspricht dann jeweils einem vorbestimmten, absoluten Wert für die Leistungsaufnahme. Im Falle von Lampen, etwa von Straßenlampen, als Verbraucher kann mittels der Größe der Leistungsaufnahme die Helligkeit der Lampe gesteuert werden. Diese vergleichsweise einfachen Form der Codierung ist vergleichsweise einfach zu realisieren, aber recht störanfällig; zudem ist eine Plausibilitätsprüfung nicht möglich.The time interval ΔT1 can be advantageously selected to be directly proportional to the power consumption of the load. An offset can also be included to prevent transmission errors. The length of the time interval ΔT1 then corresponds to a predetermined, absolute value for the power consumption. In the case of lamps, such as streetlights, the brightness of the lamp can be controlled by the power consumption. This relatively simple form of coding is comparatively easy to implement, but quite susceptible to errors; moreover, a plausibility check is not possible.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ΔT 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ΔT 3 verwendet. Zur Signalübertragung sind demnach jeweils zwei aufeinanderfolgende kurzzeitige Absenkungender Spannung, erforderlich. Zudem kann das Zeitintervall zwischen beiden Abserikungen ΔT 2 zur Signalübertragung verwendet werden. Das zusätzliche Zeitintervall ΔT 2 entspricht demnach dem Anliegen der Spannung. Diese Form der Codierung des Steuerbefehls ist weniger störanfällig als die zuvor genannte Form der Codierung. Eine Plausibilitätsprüfung ist ebenfalls nicht möglich.In a further preferred embodiment, both the time interval of a first reduction ΔT 1 and the time interval of a second reduction ΔT 3 following the first reduction are used for signal transmission. Thus, two consecutive time intervals are required for signal transmission. The following brief voltage drop is required. Furthermore, the time interval between the two dropouts, ΔT2, can be used for signal transmission. This additional time interval, ΔT2, corresponds to the voltage being applied. This form of encoding the control command is less susceptible to interference than the previously mentioned form. A plausibility check is also not possible.

In einer nochmals weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ΔT 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ΔT 3 sowie das Zeitintervall einer dritten, auf die zweite Absenkung folgenden Absenkung ΔT 5, verwendet. Zudem kann neben dem Zeitintervall ΔT 2 ein Zeitintervall ΔT 4 zur Signalübertragung verwendet werden, welches dem Zeitintervall zwischen der zweiten und der dritten Absenkung entspricht. Bei dieser Übertragung kann das Signal redundant übertragen werden, so dass eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. Diese Form der Codierung ist daher wenig störanfällig.In a further particularly preferred embodiment, the time interval of a first attenuation ΔT1, the time interval of a second attenuation following the first ΔT3, and the time interval of a third attenuation following the second ΔT5 are used for signal transmission. In addition to the time interval ΔT2, a time interval ΔT4, corresponding to the time interval between the second and third attenuations, can also be used for signal transmission. With this transmission method, the signal can be transmitted redundantly, thus enabling plausibility checks. This form of encoding is therefore less susceptible to interference.

Bei den zuvor genannten Ausführungsformen wird die Information zur Steuerung der Leistungsaufnahme durch die Auswertung der entsprechenden Zeitintervalle übertragen, wobei die Länge der Zeitintervalle einer zuvor hinterlegten Größe für die Leistungsaufnahme, welche im allgemeinen im einem Übertragungsprotokoll hinterlegt ist, entspricht. Hierüber kann beispielsweise die aktuelle Helligkeit von Lampen im Außenbereich gesteuert werden.In the aforementioned embodiments, the information for controlling power consumption is transmitted by evaluating the corresponding time intervals, the length of which corresponds to a previously stored value for power consumption, generally stored in a transmission protocol. This can be used, for example, to control the current brightness of outdoor lamps.

Es ist in einer Weiterentwicklung der Erfindung auch möglich, die Dauer der Zeitintervalle binär zu codieren, so dass die Länge einer Absenkung einem binären Wert (0 oder 1) entspricht. Um auf diese Weise eine Information über die Leistungsaufnahme zu übertragen, ist allerdings eine höhere Anzahl von kurzzeitigen Absenkungen der Spannung erforderlich. Sofern die Spannung die Versorgungsspannung ist, ist dies im allgemeinen aber eher als ungünstig einzuschätzen, da ein vermehrtes Absenken der Versorgungsspannung zu einem erhöhten Verschleiß der Leistungsschalteinheit führen kann.In a further development of the invention, it is also possible to encode the duration of the time intervals in binary, so that the length of a voltage drop corresponds to a binary value (0 or 1). However, to transmit information about power consumption in this way, a higher number of short voltage drops is required. If the voltage is the supply voltage, this is generally considered disadvantageous, as increased voltage drops can lead to increased wear of the power switching unit.

Es können auch Übertragungsprotokolle mit mehr als drei kurzzeitigen Absenkungen vorgesehen sein, beispielsweise um weitere Informationen zu übertragen.Transmission protocols with more than three short-term drops may also be used, for example to transmit additional information.

Die Steuereinheit zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher umfasst zumindest einen Dateneingang und einen Datenausgang. Sie ist dazu ausgebildet, die Steuerbefehle zu generieren. Über den Dateneingang kann eine Verbindung zu einer zentralen Steuerelektronik hergestellt werden. Die Steuereinheit kann weitere Eingänge, etwa eine Ethernet-Schnittstelle zur Datenfernübertragung, aufweisen. Sie kann auch eine interne Uhr sowie, einen Anschluss für ein DCF-/UTC-Modul zur Synchronisierung dieser Uhr umfassen. Die Steuereinheit kann aufgrund ihrer Parametrisierung, ihrer Dateneigänge sowie ggf. aufgrund ihrer Uhr die Steuerbefehle erzeugen, welche über die Leistungsschalteinheit zu den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern übertragen werden können. Die Steuereinheit kann sowohl autark in einem Versorgungsnetz eingesetzt werden, etwa zur Steuerung der Beleuchtungsintensität von Lampen an einem Parkplatz oderauf einem Industriegelände, aber auch integriert zur Steuerung von (komplexen) Beleuchtungsanlagen, etwa Versorgungssträngen von Straßenlampen. Ein derartiges Beleuchtungsnetz kann kaskadiert oder auch nicht kaskadiert ausgebildet sein.The control unit for regulating the power consumption of consumers includes at least one data input and one data output. It is designed to generate control commands. A connection to a central control electronics unit can be established via the data input. The control unit may have additional inputs, such as an Ethernet interface for remote data transmission. It may also include an internal clock and a connection for a DCF/UTC module for synchronizing this clock. Based on its parameterization, data inputs, and, if applicable, its clock, the control unit can generate the control commands that can be transmitted via the power switching unit to the consumers connected to the power supply line. The control unit can be used independently in a power supply network, for example, to control the light intensity of lamps in a parking lot or on an industrial site, or it can be integrated to control (complex) lighting systems, such as power supply lines for streetlights. Such a lighting network can be cascaded or non-cascaded.

Es kann ein Vorschaltgerät für jeden an dem Versorgungsstrang betriebenen Verbraucher vorgesehen sein, welches neben den üblichen Bauelementen für ein konventionelles Vorschaltgerät zusätzlich ein elektronisches Bauelement für die Auswertung der erfindungsgemäßen Steuerbefehle umfasst, um die Signale entsprechend auswerten zu können. Für die Auswertung der übertragenen Steuerbefehle wird die Spannung und deren Absenkung bzw. Rückführung auf den ursprünglichen Wert gemessen. Mittels des elektronischen Bauelements kann die übermittelte, gewünschte Leistungsaufnahme ermittelt und an das (konventionelle) Vorschaltgerät weitergegeben werden.A ballast can be provided for each load connected to the supply line. In addition to the usual components of a conventional ballast, this ballast also includes an electronic component for evaluating the control commands according to the invention, in order to process the signals accordingly. For the evaluation of the transmitted control commands, the voltage and its reduction or return to the original value are measured. The electronic component allows the transmitted, desired power consumption to be determined and passed on to the (conventional) ballast.

Zusätzlich kann ein Überbrückungskondensator vorgesehen sein, welcher als Energiespeicher dienen kann für diejenigen Zeiten, in denen die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Ein Flackern während der Signalübertragung kann auf diese Weise wirkungsvoll vermieden werden.Additionally, a bypass capacitor can be provided, which can serve as an energy storage device for times when the supply voltage is reduced. This effectively prevents flickering during signal transmission.

Ebenfalls kann eine Einschaltstrombegrenzung vorgesehen sein, um eine Überlast zu vermeiden und einen vorzeitigen Verschleiß der Leistungsschalteinheit, insbesondere eine vorzeitige Abnutzung der Kontakte eines Leistungsschützes, zu minimieren, welche durch die erhöhte Schalthäufigkeit bei der Signalübermittlung entstehen kann.An inrush current limiter can also be provided to avoid overload and to minimize premature wear of the power switching unit, in particular premature wear of the contacts of a power contactor, which can occur due to the increased switching frequency during signal transmission.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren für Versorgungsstränge mit mehr als drei Leitungen (L, N, PE) verwendet. Besonders günstig kann hier für die Signalübertragung die zusätzliche vierte Leitung verwendet werden.In a further development of the invention, the inventive method is used for supply lines with more than three conductors (L, N, PE). The additional fourth conductor can be used particularly advantageously for signal transmission.

Im Fall von Lampen als elektrische Verbraucher kann der Versorgungsstrang mit weiteren Versorgungssträngen zu einem Beleuchtungsnetz zusammengefügt werden.In the case of lamps as electrical consumers, the supply line can be combined with other supply lines to form a lighting network.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich. Dies können etwa, Lampen für Straßen bzw. Straßenzüge, Parkplätze, Spörtflächen oder Industriegelände sein.The method according to the invention is particularly well suited for controlling the power consumption of electrical consumers in outdoor areas. These can be, for example, lamps for streets or sections of streets, parking lots, sports fields or industrial sites.

Die Erfindung betrifft, ferner eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich, welche ausgebildet sind, um an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben zu werden, und wobei die Schaltungsanordnung zumindest einen gemeinsamen Versorgungsstrang, eine mit dem Versorgungsstrang verbundene Einspeisung, um eine Versorgungsspannung zum Betreiben der an den Versorgungsstrang angeschlossene Verbraucher bereitzustellen, sowie zumindest eine Leistungsschalteinheit zum Schalten der Einspeisung umfasst.The invention further relates to a circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical consumers in the outdoor area, which are designed to be operated on a common supply line, and wherein the circuit arrangement comprises at least one common supply line, a feed connected to the supply line to provide a supply voltage for operating the consumers connected to the supply line, and at least one power switching unit for switching the feed.

Ferner umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher, wobei die Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher mittels eines Verfahrens wie vorstehend genannt erfolgt.Furthermore, the circuit arrangement includes a control unit for generating control commands to control the power consumption of the consumers, wherein the control of the power consumption of the consumers is carried out by means of a method as mentioned above.

Mittels dieser Schaltungsanordnung kann beispielsweise die Helligkeit von Beleuchtungseinrichtungen, bevorzugt die Helligkeit von Straßenlampen und besonders bevorzugt die Helligkeit von Straßenlampen, welche Leuchtdioden als Leuchtmittel umfassen, gesteuert werden.This circuit arrangement can be used, for example, to control the brightness of lighting devices, preferably the brightness of street lamps, and particularly preferably the brightness of street lamps which include light-emitting diodes as light sources.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann in vorhandene Anlagen zur Steuerung der Straßenbeleuchtung eingebaut werden. Sie kann auch in Kombination mit Dämmerungsschaltern und/oder mit Zeitschaltuhren betrieben werden.The circuit arrangement according to the invention can be integrated into existing street lighting control systems. It can also be operated in combination with twilight switches and/or timers.

Eine aktuelle und zeitnahe Steuerung der Helligkeit der Lampen bzw. eine Absenkung der Intensität der Beleuchtung kann dabei besonders einfach in Abhängigkeit von Faktoren wie dem Verkehrsaufkommen, der aktuellen Wettersituation, dem Dämmerungszustand oder auch der Lampenalterung, erfolgen.Controlling the brightness of the lamps or reducing the intensity of the lighting in a timely manner can be done particularly easily depending on factors such as traffic volume, the current weather situation, the state of twilight or lamp aging.

Weitere Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele in den Figuren.Further embodiments and details of the invention will become apparent from the following description of the embodiments shown in the figures.

Die Zeichnungen zeigen:

1 schematisch einen beispielhaften Aufbau einer konventionellen Steuerung für eine Straßenbeleuchtung,
2 schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels Powerline,
3 schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels Fünktechnik,
4 schematisch eine beispielhafte Schaltungsanordnung für eine Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 schematisch einen beispielhaften Verlauf der Versorgungsspannung bei Wechselstrom während einer Signalübertragung,
6 schematisch den Aufbau einer Steuereinheit zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbrauchern an einem gemeinsamen Versorgungsstrang,
7 schematisch den Aufbau eines Vorschaltgerätes zur Auswertung von Signalen zur Übertragung von Informationen zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbrauchern an einem gemeinsamen Versorgungsstrang,
8 schematisch einen weiteren beispielhaften Aufbau einer Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbrauchern an einem gemeinsamen Versorgungsstrang,
9 schematisch einen weiteren-beispielhaften Verlauf der Versorgungsspannung bei Wechselstrom während 8 einer Signalübertragung,
10 schematisch einen beispielhaften Verlauf der Versorgungsspannung bei Gleichstrom während) einer Signalübertragung, und
11 schematisch den Aufbau eines Vorschaltgerätes zur Auswertung von Signalen zur Übertragung von Informationen zur Steuerung der Leistungsaufnahme von LED-Lampen.

The drawings show:

1 schematically an exemplary setup of a conventional control system for street lighting,
2 schematically an exemplary setup of a lighting control system for streets using powerline technology,
3 schematically an exemplary setup of a lighting control system for streets using radio technology,
4 schematically an exemplary circuit arrangement for a lighting control system for streets using the method according to the invention,
5 schematically illustrates an example of the supply voltage curve for alternating current during signal transmission,
6 schematically depicts the structure of a control unit for controlling the power consumption of consumers on a common supply line,
7 schematically the structure of a ballast for evaluating signals for transmitting information to control the power consumption of consumers on a common supply line,
8 schematically, a further exemplary setup of a lighting control system for streets using the inventive method for controlling the power consumption of consumers on a common supply line,
9 schematically shows another exemplary course of the supply voltage during alternating current during a signal transmission, 8
10 schematically an exemplary course of the supply voltage (during direct current) of a signal transmission, and
11 schematically depicts the structure of a ballast for evaluating signals to transmit information for controlling the power consumption of LED lamps.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen.For the sake of clarity, in the following detailed description of preferred embodiments, identical reference numerals denote essentially identical parts in or on these embodiments.

Die in den Figuren gezeigten Schaltungsanordnungen sind lediglich beispielhafter Natur und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.The circuit arrangements shown in the figures are merely exemplary and do not claim to be exhaustive.

1 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau einer konventionellen Steuerung für eine Straßenbeleuchtung. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung sind häufig mehrere Straßenlampen mit einem gemeinsamen Versorgungsstrang verbunden und dabei derart ausgebildet, dass sie über den Versorgungsstrang mit elektrischen Strom aus einer Einspeisung betrieben werden können. Eine zentrale Steuereinheit übermittelt Steuersignale an eine Leistungsschalteinheit. 1 The diagram schematically shows an example of a conventional control system for street lighting. In such a circuit arrangement, several streetlights are often connected to a common power supply line and are designed to be powered by electricity from a single feeder via this line. A central control unit transmits control signals to a power switching unit.

In 1 ist beispielhaft eine Schaltungsanordnung 1 mit insgesamt vier Versorgungssträngen 13a, 13b, 13c und 13d gezeigt. Mit jedem Versorgungsstrang 13a, 13b, 13c und 13d sind mehrere elektrische Verbraucher verbunden, welche vorliegend Straßenlampen 14 sind. Die Anzahl der Verbraucher pro Versorgungsstrang kann variieren und richtet sich im allgemeinen nach der entsprechenden Verwendung der Beleuchtungseinrichtung. Jeder Versorgungsstrang. 13a, 13b, 13c und 13d im Beispiel ist mit einer Einspeisung 12a, 12b, 12c und 12d verbunden, um eine Spannungsversorgung in den Versorgungssträngen 13a, 13b, 13c und 13d bereitzustellen.In 1 An exemplary circuit arrangement 1 with a total of four supply lines 13a, 13b, 13c, and 13d is shown. Several electrical loads, in this case streetlights 14, are connected to each supply line 13a, 13b, 13c, and 13d. The number of loads per supply line can vary and generally depends on the specific use of the lighting system. Each supply line 13a, 13b, 13c, and 13d in this example is connected to a power supply 12a, 12b, 12c, and 12d to provide a voltage supply to the supply lines 13a, 13b, 13c, and 13d.

Zusätzlich ist jeweils eine Leistungsschalteinheit, 11a, 11b, 11c und 11d vorgesehen, welche zum Ein- und Ausschalten ausgebildet ist und im abgebildeten Zustand einen sperrenden Schaltzustand einnimmt, bei dem keine Versorgungsspannung bei den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern 14 anliegt.In addition, a power switching unit, 11a, 11b, 11c and 11d, is provided, which is designed for switching on and off and in the illustrated state assumes a blocking switching state in which no supply voltage is present at the consumers 14 connected to the supply line.

Eine zentrale Steuereinheit 10 ist vorgesehen, um Steuerbefehle zu generieren. Die Steuereinheit 10 kann Informationen über den jeweiligen Betriebszustand über eine Schaltuhr oder von anderen Quellen (nicht dargestellt), etwa, einer Rundfunksteuereinheit, via Ethernet, über eine Funkverbindung oder über eine Datenleitung von einer übergeordneten Steuereinheit erhalten.A central control unit 10 is provided to generate control commands. The control unit 10 can receive information about the current operating status via a timer or from other sources (not shown), such as a broadcast control unit, via Ethernet, via a radio connection, or via a data line from a higher-level control unit.

Der Aufbau eines Beleuchtungsnetzes gleich oder ähnlich dem abgebildeten ist günstig für größere Beleuchtungseinrichtungen, welche beispielsweise eine Vielzahl von Straßenzügen umfassen kann. Hier ist es üblich, mit einer Steuereinheit 10 mehrere Versorgungsstränge 13a, 13b, 13c und 13d mit Verbrauchern zu schalten. Die Kaskadierung ist dabei häufig derart realisiert, dass am Ende eines ersten Versörgungsstranges 13a die Leistungsschalteinheit 11b für den nächsten Versorgungsstrang 13b angeschlossen ist. Wird nun die erste Leistungsschalteinheit 11a geschaltet, so schaltet sich auch die nachfolgende Leistungsschalteinheit 11b entsprechend. Durch die Fortführung einer derartigen Verkettung lassen sich viele einzelne Versorgungsstränge zu einem großen Bereich zusammenfassen, für den nur eine Steuereinheit 10 erforderlich ist. Von Vorteil ist eine galvanische Trennung der einzelnen Einspeisungspunkte 12a, 12b, 12c und 12d und die Vermeidung von sehr langen Leitungen, die ein nicht unerhebliches Spannungsabfallen und sehr große Einschaltströme aufweisen.A lighting network configuration similar to the one shown is advantageous for larger lighting installations, which might, for example, encompass numerous streets. Here, it is common to use a single control unit 10 to switch several supply lines 13a, 13b, 13c, and 13d with their respective loads. The cascading is often implemented such that the power switching unit 11b for the next supply line 13b is connected at the end of the first supply line 13a. When the first power switching unit 11a is switched, the subsequent power switching unit 11b also switches accordingly. By continuing this chaining, many individual supply lines can be combined into a large area requiring only one control unit 10. An advantage is galvanic isolation of the individual feed points 12a, 12b, 12c and 12d and the avoidance of very long lines, which have a not insignificant voltage drop and very large inrush currents.

2 zeigt schematisch einen Aufbau einer Beleuchtungssteuerung für Straßen am Beispiel eines Versorgungsstranges 13a mit Straßenlampen 14. Bei der Schaltungsanordnung 2 wird eine dem Versorgungsstrang 13a zugeordnete Steuereinheit 22 über eine zentrale Steuereinheit 10 über Funk, Ethernet oder speziellen Datenleitungen mit Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Lampen 14 versorgt. Hierzu sind die Lampen 14 mit jeweils einem Vorschaltgerät 21 ausgestattet. Die Leistungsschalteinheit 12a ist im Beispiel in einem geschlossenen Zustand gezeigt. Bei dieser Art der Beleuchtungssteuerung, die auch als Powerline-Steuerung bezeichnet wird, erfolgt die Kommunikation durch eine Aufmodulierung des zu übertragenden Signals auf die Versorgungsspannung. 2 Figure 2 schematically shows the setup of a street lighting control system using the example of a power supply line 13a with streetlights 14. In circuit arrangement 2, a control unit 22 assigned to the power supply line 13a is supplied with control commands for controlling the power consumption of the lamps 14 via a central control unit 10 using radio, Ethernet, or special data lines. For this purpose, the lamps 14 are each equipped with a ballast 21. The power switching unit 12a is shown in a closed state in the example. In this type of lighting control, also known as powerline control, communication takes place by modulating the signal to be transmitted onto the supply voltage.

3 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Beleuchtungssteuerung für Straßen am Beispiel eines Versorgungsstranges 13a mit Straßenlampen 14, wobei von der Steuerung 10 mittels Funktechnik die Steuerbefehle direkt zu den Lampen 14 übertragen werden. Diese verfügen daher in der Schaltungsanordnung 3 jeweils über Vorschaltgeräte mit integriertem Funk-Modul 31. 3 Figure 1 schematically shows an exemplary setup of a street lighting control system using the example of a supply line 13a with street lamps 14, where the control commands are transmitted directly from the controller 10 to the lamps 14 via radio technology. Therefore, in the circuit arrangement 3, each lamp has ballasts with an integrated radio module 31.

Neben hohen Amortisationskosten durch den Umbau der vorhandenen Infrastruktur sind derartige Anordnungen sehr komplex und daher störanfällig. Zudem fallen hohe Unterhaltskosten an, da beispielsweise Übertragungskosten für die Funkverbindung anfallen.Besides high amortization costs due to the conversion of existing infrastructure, such arrangements are very complex and therefore prone to failure. Furthermore, high maintenance costs are incurred, for example, transmission costs for the radio link.

Dementgegen sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern im Außenbereich eine Steuereinheit zur Erzeugung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme der, Verbraucher vor, wobei die Information über den Vorgabewert der Leistungsaufnahme des Verbrauchers dürch eine oder mehrere kurzzeitige Absenkungen einer an den Verbrauchern anliegenden Spannung übertragen wird. Dabei können Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung und/oder Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Absenkungen zur Informationsübertragung verwendet werden.In contrast, the inventive method for controlling the power consumption of electrical consumers in outdoor areas provides a control unit for generating control commands to control the power consumption of the consumers, wherein the information about the target value of the consumer's power consumption is transmitted by one or more brief reductions in the voltage applied to the consumers. Time intervals with reduced supply voltage and/or time intervals between two successive reductions can be used for information transmission.

4 zeigt schematisch eine derartige Schaltungsanordnung 4 zur Steuerung der Leistungsaufnahme von elektrischen Verbrauchern am Beispiel einer Straßenbeleuchtung, welche in Form eines Beleuchtungsnetzes aufgebaut ist. Das Beleuchtungsnetz umfasst dabei vier Versorgungsstränge 13a, 13b, 13c und 13d, welche jeweils mit einer Einspeisung 12a, 12b, 12c und 12d, ausgestattet sind. Die Versorgungsspannung in jedem Versorgungsstrang 13a, 13b, 13c und 13d wird für jeden Versorgungsstrang über eine Leistungsschalteinheit 11a, 11b, 11c und 11d geschaltet. Im abgebildeten Beispiel sind die Schaltstellungen 15a, 15b, 15c und 15d jeweils in einem offenen, also einen Stromfluss sperrenden Zustand gezeigt. 4 Figure 4 schematically shows such a circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical consumers, using the example of street lighting, which is set up in the form of a lighting network. The lighting network comprises four supply points. Supply lines 13a, 13b, 13c, and 13d, each equipped with a power supply 12a, 12b, 12c, and 12d, respectively. The supply voltage in each supply line 13a, 13b, 13c, and 13d is switched for each supply line via a power switching unit 11a, 11b, 11c, and 11d. In the illustrated example, the switching positions 15a, 15b, 15c, and 15d are each shown in an open state, i.e., one that blocks current flow.

Die Schaltungsanordnung 4 umfasst eine zentrale Steuerelektronik 46 sowie eine zentrale Steuereinheit 40 zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher. Die Steuereinheit 40 zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbraucher, welche im abgebildeten Beispiel Straßenlampen 14 sind, umfasst zumindest einen Dateneingang 43 und einen Datenausgang 41. Über den Dateneingang 43 ist die Steuereinheit 40 mit der Steuerelektronik 46 verbunden. Die Steuereinheit 40 ist dazu ausgebildet, die Steuerbefehle zu generieren, mit denen die Leistungsaufnahme der von den Versorgungssträngen 13a, 13b, 13c und 13d mit einer Spannung versorgten Verbrauchern 14 gesteuert werden kann.The circuit arrangement 4 comprises a central control electronics unit 46 and a central control unit 40 for controlling the power consumption of the loads. The control unit 40 for controlling the power consumption of the loads, which in the illustrated example are street lamps 14, includes at least one data input 43 and one data output 41. The control unit 40 is connected to the control electronics unit 46 via the data input 43. The control unit 40 is configured to generate the control commands with which the power consumption of the loads 14, which are supplied with voltage by the supply lines 13a, 13b, 13c and 13d, can be controlled.

Die Steuereinheit 40 kann optional weitere Eingänge, etwa eine Ethernet-Schnittstelle 42 zur Datenfernübertragung, aufweisen. Sie kann auch eine interne Uhr sowie einen weiteren Dateneingang 44 für. ein DCF-/UTC-Modul zur Synchronisierung dieser Uhr umfassen. Die Steuereinheit 40 kann aufgrund ihrer Parametrisierung bzw. eines hinterlegten Übertragungsprotokolls, ihrer Kommunikationsschnittstellen sowie ggf. aufgrund ihrer internen Uhr die Steuerbefehle erzeugen, welche über die Leistungsschalteinheiten 11a, 11b, 11c und 11d zu den an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbrauchern 14 übertragen werden können.The control unit 40 can optionally have additional inputs, such as an Ethernet interface 42 for remote data transmission. It can also include an internal clock and an additional data input 44 for a DCF/UTC module for synchronizing this clock. Based on its parameterization or a stored transmission protocol, its communication interfaces, and, if applicable, its internal clock, the control unit 40 can generate the control commands that can be transmitted via the power switching units 11a, 11b, 11c, and 11d to the loads 14 connected to the supply line.

Die Steuereinheit 40 kann sowohl autark in einem Versorgungsnetz eingesetzt werden, etwa zur Steuerung der Beleuchtungsintensität von Lampen an einem Parkplatz oder auf einem Industriegelände, aber auch integriert zur Steuerung von (komplexen) Beleuchtungsanlagen oder - einrichtungen, etwa Beleuchtungsnetzen für Straßen. Ein derartiges Beleuchtungsnetz kann kaskadiert mit mehreren Versorgungssträngen 13a, 13b, 13c und 13d wie abgebildet aufgebaut sein, oder auch in anderen Formen.The control unit 40 can be used independently in a power supply network, for example to control the light intensity of lamps in a parking lot or on an industrial site, but also integrated to control (complex) lighting systems or installations, such as street lighting networks. Such a lighting network can be cascaded with several supply lines 13a, 13b, 13c and 13d as shown, or in other configurations.

Die Schaltungsanordnung 4 umfasst ferner für jeden Verbraucher, im Beispiel also für jede Straßenlampe 14, ein Vorschaltgerät 45. Das Vorschaltgerät 45 kann neben den üblichen Bauelementen für ein konventionelles Vorschältgerät (nicht abgebildet) zusätzlich ein elektronisches Bauelement für die Auswertung der Steuerbefehle aufweisen, um die Signale entsprechend auswerten zu können. Für die Auswertung der übertragenen Steuerbefehle wird die Spannung und ihre Veränderung über die Zeit gemessen. Hierdurch kann die übermittelte, gewünschte Leistungsaufnahme ermittelt und an das (konventionelle) Vorschaltgerät weitergegeben werden.The circuit arrangement 4 further includes a ballast 45 for each consumer, in this example for each street lamp 14. In addition to the usual components for a conventional ballast (not shown), the ballast 45 can also include an electronic component for evaluating the control commands in order to process the signals accordingly. To evaluate the transmitted control commands, the voltage and its change over time are measured. This allows the desired power consumption to be determined and passed on to the (conventional) ballast.

Ebenfalls kann eine Einschaltstrombegrenzung vorgesehen sein, um eine Überlast zu vermeiden und einen vorzeitigen Verschleiß der Leistungsschalteinheit, insbesondere eine vorzeitige Abnutzung der Kontakte eines Leistungsschützes, zu verhindern, welche durch die erhöhte Schalthäufigkeit bei der Signalübertragung entstehen kann.An inrush current limiter can also be provided to avoid overload and premature wear of the power switching unit, in particular premature wear of the contacts of a power contactor, which can occur due to the increased switching frequency during signal transmission.

In einer ersten Ausführungsform betrifft die Absenkung der Spannung die Absenkung der Versorgungsspannung der Verbraucher, welche von dem Versorgungsstrang bereit gestellt wird.In a first embodiment, the reduction of the voltage relates to the reduction of the supply voltage of the consumers, which is provided by the supply line.

5 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung bei Wechselstrom während einer Signalübertragung. Die Zeit (s) ist auf der Abszisse eingetragen, der Betrag der Versorgungsspannung (V) auf der Ordinate. 5 This schematically shows the time course of the supply voltage during AC signal transmission. Time (s) is plotted on the abscissa, and the magnitude of the supply voltage (V) on the ordinate.

Unter Absenkung der Versorgungsspannung ist eine kurzzeitige betragsmäßige Reduzierung der Versorgungsspannung zu verstehen. Dies kann auch eine kurzzeitige vollständig Abschaltung der Versorgungsspannung sein. Für die Signalübertragung können sowohl die Zeitintervalle mit abgesenkter Versorgungsspannung als auch die Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Absenkungen verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel liegt in dem Versorgungsstrang eine Wechselspannung mit +/-300 V an.A voltage drop refers to a brief, absolute reduction in the supply voltage. This can also include a brief, complete shutdown of the supply voltage. For signal transmission, both the time intervals with a reduced supply voltage and the time intervals between two successive drops can be used. In this example, the supply line contains an AC voltage of ±300 V.

Durch Absenkung der Spannung kann auf unterschiedliche Art und Weise eine Information über die Leistungsaufnahme des Verbrauchers übermittelt werden. Im Sinne der Erfindung sind verschiedene Codierungen der Information für die Signalübertragung möglich, die konkrete Art der Codierung kann in einem Übertragungsprotokoll hinterlegt sein.By reducing the voltage, information about the power consumption of the device can be transmitted in various ways. According to the invention, different encodings of the information for signal transmission are possible; the specific type of encoding can be defined in a transmission protocol.

Die Information über eine Leistungsaufnahme des Verbrauchers wird von der Steuereinheit 40 an die Verbraucher 14 übertragen. Der Verbraucher kann dabei eine Lampe bzw. eine Straßenlampe 14 sein. In diesem Fall bestimmt die konkrete Leistungsaufnahme der Lampe deren Helligkeit, wobei im allgemeinen die größte Helligkeit der maximal möglichen Leistungsaufnahme entspricht.The control unit 40 transmits information about the power consumption of the consumer to the consumer 14. The consumer can be a lamp or a street lamp 14. In this case, the specific power consumption of the lamp determines its brightness, whereby In general, the greatest brightness corresponds to the maximum possible power consumption.

Die Änderung der Leistungsaufnahme kann im Sinne der Erfindung vorteilhaft in Stufen erfolgen, wobei bereits eine zehnstufige direkt proportionale Unterteilung der Leistungsaufnahme ausreichen kann, um eine recht feinstufige Steuerung der Helligkeit zu erreichen. Für eine noch feinstufigere Unterteilung können auch mehr als zehn Stufen gewählt werden; auch eine Unterteilung mit weniger Stufen ist möglich.The change in power consumption can advantageously be achieved in steps according to the invention, whereby a ten-step directly proportional division of the power consumption may already suffice to achieve quite fine-tuned control of the brightness. For even finer division, more than ten steps can be selected; a division with fewer steps is also possible.

Dabei wird typischerweise von einem Minimalwert der Leistungsaufnahme ausgegangen, der im allgemeinen dem Zustand, entspricht, in dem keine Versorgungsspannung anliegt. Der Maximalwert entspricht der maximalen Leistungsaufnahme.
Bei einer derartigen zehnstufigen Unterteilung kann etwa die Helligkeit einer Straßenlampe, bereits recht feinstufig gesteuert werden.This typically assumes a minimum power consumption value, which generally corresponds to the state in which no supply voltage is applied. The maximum value corresponds to the maximum power consumption.
With such a ten-stage subdivision, the brightness of a street lamp, for example, can be controlled in quite fine increments.

Anhand eines Beispiels -für eine bevorzugte Ausführungsform soll die Steuerung der Helligkeit einer Lampe mittels.des gegenständlichen Verfahrens erläutert werden.Using an example of a preferred embodiment, the control of the brightness of a lamp by means of the present method will be explained.

Die konkrete Leistungsaufnahme wird dabei jeweils in Schritten gemäß der vorher gewählten Unterteilung bestimmt, wobei bei 0% Leistungsaufnahme die Versorgungsspannung ausgeschaltet wird. Bei einer zehnstufigen Unterteilung kann daher von einer Leistungsaufnahme in Höhe von 10% des Maximalwertes als Grundwert ausgegangen werden. Sodann entspricht ein Inkrement jeweils einer Erhöhung entsprechend der gewählten Unterteilung. Im Fall einer zehnstufigen Unterteilung daher eine Veränderung der Leistungsaufnahme um 10%. Ein Inkrement kann dabei codiert sein über ein Zeitintervall, in dem die Versorgungsspannung abgesenkt ist.. Im vorliegenden Beispiel entspricht ein Inkrement einem Zeitintervall, welches mit ΔT 1 bezeichnet ist, von 25ms. Um Fehler in der Signalübertragung zu vermeiden, kann vorteilhaft ferner ein Offset vorgesehen sein. Dieser ist im Beispiel mit 40ms.The specific power consumption is determined in steps according to the previously selected subdivision, with the supply voltage being switched off at 0% power consumption. With a ten-step subdivision, a power consumption of 10% of the maximum value can therefore be assumed as the baseline. Each increment then corresponds to an increase according to the selected subdivision. In the case of a ten-step subdivision, this represents a change in power consumption of 10%. An increment can be encoded over a time interval during which the supply voltage is reduced. In this example, one increment corresponds to a time interval, denoted by ΔT1, of 25 ms. To avoid errors in signal transmission, an offset can also be advantageously provided. This is set to 40 ms in the example.

Wenn nun zum Zeitpunkt T0 die Versorgungsspannung abgesenkt wird, im Beispiel auf 0 V, und zum Zeitpunkt T1 wieder auf den früheren Wert zurückgeführt wird, so ergibt sich ein Zeitintervall ΔT 1, in dem die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Die Länge dieses Zeitintervalls ΔT 1 kann besonders einfach dazu bestimmt werden, eine Information über die Größe der Leistungsaufnahme des Verbrauchers zu übermitteln.If the supply voltage is reduced at time T0, in this example to 0 V, and then restored to its previous value at time T1, a time interval ΔT1 results during which the supply voltage is reduced. The length of this time interval ΔT1 can be easily determined to convey information about the power consumption of the load.

Bei einem ΔT 1 von 40ms, welches im Beispiel dem Zeitintervall für den Offset entspricht, ergibt sich beispielsweise die Information einer Leistungsaufnahme von 10%, welche im angenommenen Beispiel der Grundeinstellung entspricht. Bei einem ΔT 1 von 140 ms ergibt sich die Information einer Leistungsaufnahme von 50% (40ms Offset + 4 * 25ms = 10% + 4*10% = 50% Leistungsaufnahme); ähnlich ergibt sich für ΔT 1 = 265ms eine Leistungsaufnahme von 100%. In diesem Fall leuchtet eine Lampe als Verbraucher mit der größtmöglichen Helligkeit. Die Information über die ab dem Moment der Signalübertragung einzustellenden Helligkeit der Lampe kann auf diese Weise über die Länge der Absenkung der Versorgungsspannung direkt an sämtliche, an den Versorgungsstrang angeschlossenen Lampen übertragen werden.With a ΔT1 of 40 ms, which in this example corresponds to the time interval for the offset, the information obtained is, for instance, a power consumption of 10%, which in this example corresponds to the default setting. With a ΔT1 of 140 ms, the information obtained is a power consumption of 50% (40 ms offset + 4 * 25 ms = 10% + 4 * 10% = 50% power consumption); similarly, for ΔT1 = 265 ms, a power consumption of 100% is obtained. In this case, a lamp illuminates as the load at its maximum brightness. The information about the brightness to be set for the lamp from the moment of signal transmission can thus be transmitted directly to all lamps connected to the power supply line via the duration of the supply voltage drop.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ΔT 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ΔT 3 verwendet. Zur Signalübertragung sind demnach jeweils zwei aufeinanderfolgende kurzzeitige Absenkungen der Spannung erforderlich. Zudem kann das Zeitintervall zwischen beiden Absenkungen ΔT 2 mit ΔT2 = T2-T1 zur Signalübertragung verwendet werden. Das zusätzliche Zeitintervall ΔT 2 entspricht demnach dem Anliegen der Spannung.In a further preferred embodiment, both the time interval of a first voltage drop ΔT1 and the time interval of a second voltage drop following the first ΔT3 are used for signal transmission. Thus, two successive short voltage drops are required for signal transmission. In addition, the time interval between the two voltage drops, ΔT2, with ΔT2 = T2 - T1, can be used for signal transmission. This additional time interval ΔT2 corresponds to the voltage being applied.

Diese Form der Codierung des Steuerbefehls ist weniger störanfällig als bei zuvor genannte Ausführungsform. Eine Plausibilitätsprüfung ist nicht möglich. Im Beispiel entspricht der Zeitpunkt T1 demjenigen Zeitpunkt, zu dem die Absenkung der Spannung wieder rückgängig gemacht wird und die Versorgungsspannung auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeführt wird. Zum Zeitpunkt T2 erfolgt eine weitere Absenkung der Versorgungsspannung,welche bis zum Zeitpunkt T3 aufrecht erhalten wird.This form of encoding the control command is less susceptible to errors than the previously mentioned embodiment. A plausibility check is not possible. In the example, time T1 corresponds to the point in time at which the voltage reduction is reversed and the supply voltage is restored to its original value. At time T2, a further reduction of the supply voltage occurs, which is maintained until time T3.

Zur Signalübertragung stehen damit die Zeitintervalle ΔT 1, ΔT 2 und ΔT 3 zur Verfügung. Besonders vorteilhaft kann, das Zeitintervall ΔT 2 direkt proportional zu der Leistungsaufnahme codiert sein. Im Beispiel soll eine Leistungsaufnahme von 10% mit einem Zeitintervall von 50ms Länge codiert sein; zudem soll ein Offset von 100ms vorgesehen sein. Eine Länge des Zeitintervalls ΔT 2 von ΔT 2 = 100ms entspricht demnach einer Leistungsaufnahme von 10%. Bei einem Wert von ΔT 2 = 300ms ergibt sich eine Leistungsaufnahme von 50% und bei ΔT 2 = 550ms entspricht dieser Wert der maximalen Leistungsaufnahme, also 100%. Bei dieser Ausführungsform, umfassend zwei Absenkungen der Versorgungsspannung, ist diese Form der Signalübertragung im allgemeinen weniger störanfällig als bei der zuvor genannten Ausführungsform.The time intervals ΔT1, ΔT2, and ΔT3 are available for signal transmission. It is particularly advantageous for the time interval ΔT2 to be directly proportional to the power consumption. In this example, a power consumption of 10% is to be encoded with a time interval of 50 ms; in addition, an offset of 100 ms is to be provided. A time interval ΔT2 of 100 ms therefore corresponds to a power consumption of 10%. A value of ΔT2 = 300 ms results in a power consumption of 50%, and a value of ΔT2 = 550 ms corresponds to the maximum power consumption, i.e., 100%. In this embodiment, comprising two reductions in the supply voltage, this form of signal transmission is generally less susceptible to interference than the previously mentioned embodiment.

Um zusätzlich noch die Möglichkeit einer Plausibilitätsprüfung in die Signalübertragung zu integrieren, werden in einer nochmals weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform zur Signalübertragung sowohl das Zeitintervall einer ersten Absenkung ΔT 1, als auch das Zeitintervall einer zweiten, auf die erste Absenkung folgenden Absenkung ΔT 3 sowie das Zeitintervall einer dritten, auf die zweite Absenkung folgenden Absenkung ΔT 5, verwendet. Zudem kann neben dem Zeitintervall ΔT 2 ein Zeitintervall ΔT 4 mit ΔT 4 = T4 - T3 zur Signalübertragung verwendet werden, welches dem Zeitintervall zwischen der zweiten und der dritten Absenkung entspricht. Bei dieser Übertragung kann das Signal redundant übertragen werden, so dass eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. Diese Form der Codierung ist daher wenig störanfällig und entsprechend robust und wartungsarm.To additionally integrate the possibility of a plausibility check into the signal transmission, a further, In a particularly preferred embodiment, the time interval of a first reduction ΔT1, the time interval of a second reduction following the first ΔT3, and the time interval of a third reduction following the second ΔT5 are used for signal transmission. In addition to the time interval ΔT2, a time interval ΔT4 with ΔT4 = T4 - T3 can also be used for signal transmission, corresponding to the time interval between the second and third reductions. With this transmission method, the signal can be transmitted redundantly, thus enabling plausibility checks. This form of encoding is therefore less susceptible to interference and correspondingly robust and requires little maintenance.

Im vorliegenden Beispiel ist das Zeitintervall ΔT 2 direkt proportional zur Größe der Leistungsaufnahme codiert, wohingegen das Zeitintervall ΔT 4 umgekehrt proportional zur Leistungsaufnahme codiert ist, um eine Plausibilitätsprüfung aufgrund der redundanten Information zu ermöglichen. Eine Leistungsaufnahme von 10% soll im Beispiel wiederum einem Zeitintervall von 50ms entsprechen, zudem soll ein Offset von 100ms für die Zeitintervalle ΔT 2 und ΔT 4 vorgesehen sein.In this example, the time interval ΔT2 is coded directly proportional to the power consumption, whereas the time interval ΔT4 is coded inversely proportional to the power consumption to allow for a plausibility check based on the redundant information. A power consumption of 10% in this example should correspond to a time interval of 50 ms, and an offset of 100 ms should be provided for the time intervals ΔT2 and ΔT4.

Beieiner derartigen Codierung kann eine Leistungsaufnahme von 10% wie folgt übertragen werden: ΔT 2 = 100ms, ΔT 4 = 550ms. Eine Leistungsaufnahme von 50% kann wie folgt übertragen werden: ΔT 2 = 300ms, ΔT 4 = 300ms sowie eine maximale Leistungsaufnahme kann wie folgt übertragen werden: ΔT 2 = 550ms, ΔT 4 = 100ms. Bei einer derartigen Übertragung mit drei Absenkungen der Spannung kann eine sehr sichere Übertragung der Information gewährleistet werden, da eine Plausibilitätsprüfung möglich ist.With this type of encoding, a power consumption of 10% can be transmitted as follows: ΔT₂ = 100 ms, ΔT₄ = 550 ms. A power consumption of 50% can be transmitted as follows: ΔT₂ = 300 ms, ΔT₄ = 300 ms, and maximum power consumption can be transmitted as follows: ΔT₂ = 550 ms, ΔT₄ = 100 ms. With this type of transmission using three voltage dips, a very reliable transmission of information can be ensured, as a plausibility check is possible.

In 6 ist schematisch der Aufbau einer Steuereinheit 40 zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Verbrauchern, abgebildet. Die Steuereinheit 40 umfasst zumindest einen Dateneingang 61 und einen Datenausgang 63, um die Steuerbefehle an die Leistungsschalteinheit zu übertragen. Sie ist dazu ausgebildet, die Steuerbefehle zu generieren. Hierzu ist ein elektronisches Bauelement 62 zur Generierung der zu übertragenden Befehle vorgesehen.In 6 The schematic diagram shows the structure of a control unit 40 for controlling the power consumption of the loads. The control unit 40 includes at least one data input 61 and one data output 63 to transmit the control commands to the power switching unit. It is designed to generate the control commands. For this purpose, an electronic component 62 is provided to generate the commands to be transmitted.

Die Steuereinheit 40 kann weitere Eingänge, etwa eine Ethernet-Schnittstelle 42 zur Datenfernübertragung, aufweisen. Hierfür kann sie optional mit einem Ethernet-Bauelement 64 ausgestattet sein. Sie kann auch optional ein Bauelement für eine interne Uhr 65 sowie einen Anschluss 44 für ein DCF-/UTC-Modul zur Synchronisierung dieser Uhr umfassen. Die Steuereinheit 40 kann aufgrund ihrer Parametrisierung, ihrer Dateneigänge sowie ggf. aufgrund ihrer Uhr die Steuerbefehle erzeugen, welche über eine Datenleitung 41 an die Leistungsschalteinheit übertragen werden können.The control unit 40 can have additional inputs, such as an Ethernet interface 42 for remote data transmission. For this purpose, it can optionally be equipped with an Ethernet component 64. It can also optionally include a component for an internal clock 65 and a connection 44 for a DCF/UTC module for synchronizing this clock. Based on its parameterization, its data inputs, and, if applicable, its clock, the control unit 40 can generate the control commands that can be transmitted to the power switching unit via a data line 41.

In 7 ist schematisch der Aufbau eines Vorschaltgerätes zur Auswertung der Steuerbefehle, also der Signale zur Übertragung von Informationen zur Steuerung der Leistungsaufnahme von Verbrauchern, abgebildet. Im Sinne der Erfindung können die Verbraucher Lampen, insbesondere Straßenlampen 14, umfassen. Ganz besonders bevorzugt umfassen die Verbraucher LED-Straßenlampen 78. Hierdurch kann einerseits eine sehr gute Langlebigkeit der Beleuchtung und damit ein geringer Wartungsaufwand erreicht werden. Andererseits kann auch ein sehr wertvoller Beitrag zur Reduzierung des Stromverbrauchs bei der Beleuchtung von Plätzen, Wegen und sonstigen Bereichen im Freien geleistet werden, da sich LED-Straßenlampen durch eine geringe Leistungsaufnahme im Vergleich zu anderen Lampen auszeichnen. Erfindungsgemäß kann, um die Leistungseinsparung bei LED-Lampen im Außenbereich voll ausschöpfen zu können, ein LED-Vorschaltgerät 70 für die LED-Lampe vorgesehen sein.In 7 The diagram schematically depicts the structure of a ballast for evaluating control commands, i.e., the signals for transmitting information to control the power consumption of loads. According to the invention, the loads can include lamps, particularly street lamps 14. Most preferably, the loads include LED street lamps 78. This allows for a very long service life of the lighting and thus low maintenance requirements. Furthermore, it makes a valuable contribution to reducing electricity consumption when lighting squares, paths, and other outdoor areas, since LED street lamps are characterized by low power consumption compared to other lamps. According to the invention, to fully exploit the energy savings of LED lamps in outdoor areas, an LED ballast 70 can be provided for the LED lamp.

Das LED-Vorschaltgerät 70 kann dabei ein konventionelles Vorschaltgerät 77 zur Steuerung des Verbrauchers, welches in das LED-Vorschaltgerät 70 integriert ist, umfassen. Ferner kann das LED-Vorschaltgerät 70 ein elektronisches Bauelement für die Auswertung der Steuerbefehle 76 aufweisen, um die übertragenen Signale entsprechend auswerten zu können. Für die Auswertung der übertragenen Steuerbefehle kann die kurzzeitige Absenkung der Spannung, bevorzugt der Versorgungsspannung, gemessen werden. Mittels des Bauelements 76 kann die übermittelte, gewünschte Leistungsaufnahme an das (konventionelle) Vorschaltgerät 77 weitergegeben werden.The LED ballast 70 can include a conventional ballast 77 for controlling the load, which is integrated into the LED ballast 70. Furthermore, the LED ballast 70 can have an electronic component for evaluating the control commands 76 in order to evaluate the transmitted signals accordingly. For the evaluation of the transmitted control commands, the momentary drop in voltage, preferably the supply voltage, can be measured. The desired power consumption can be transmitted to the (conventional) ballast 77 by means of the component 76.

Zusätzlich kann vorteilhaft ein Überbrückungskondensator 75 vorgesehen sein, welcher als Energiespeicher dienen kann für diejenigen Zeiten, in denen die Versorgungsspannung abgesenkt ist. Ein Flackern während der Signalübertragung kann auf diese Weise wirkungsvoll vermieden werden.Additionally, a bridging capacitor 75 can be advantageously provided, which can serve as an energy storage device for times when the supply voltage is reduced. Flickering during signal transmission can thus be effectively avoided.

Ebenfalls kann ein elektronisches Bauelement für eine Einschaltstrombegrenzung 74 vorgesehen sein, um eine Überlast zu vermeiden und einen vorzeitigen Verschleiß der Leistungsschalteinheit, insbesondere eine vorzeitige Abnutzung der Kontakte eines Leistungsschützes, zu verhindern.An electronic component for inrush current limiting 74 may also be provided to avoid overload and premature wear of the power switching unit, in particular premature wear of the contacts of a power contactor.

Über die Anschlüsse 71, 72 kann eine Versorgungsspannung in dem Versorgungsstrang bereitgestellt werden. Exemplarisch als Verbraucher in dem Versorgungsstrang ist eine LED-Lampe 78 dargestellt.A supply voltage can be provided in the power supply line via terminals 71 and 72. An LED lamp 78 is shown as an example of a load in the power supply line.

Eine Weiterbildung der Erfindung anhand der Schaltungsanordnung für ein beispielhaftes Beleuchtungsnetz für eine Beleuchtungssteuerung für Straßen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt schematisch 8.A further development of the invention, based on the circuit arrangement for an exemplary lighting network for street lighting control using the inventive method, is shown schematically. 8 .

Eine Steuerelektronik 46 steuert eine erfindungsgemäße Steuereinheit zur Steuerung der Leistungsaufnahme 40 sowie zwei Versorgungsstränge 13a und 13b, welche jeweils dazu ausgebildet sind, einen oder mehrere elektrische Verbraucher 14 zu betreiben. Beide Versorgungsstränge 13a, 13b verfügen im Beispiel über jeweils zumindest eine zusätzliche Leitung 83a und 83b, welche ebenfalls jeweils mit einer Leistungsschalteinheit 81a und 81b ausgestattet ist. Die Verbraucher 14 sind demnach über vier Leitungen angeschlossen, welche im allgemeinen als PE, N, La, Lb bezeichnet werden. Bei der später erläuterten Ausführungsform eines Vorschaltgeräts gemäß 11 sind die Leitungen N, La, Lb bezeichnet. Nicht dargestellt ist der Anschluss PE. Das Beleuchtungsnetz kann mit Gleich- oder mit Wechselstrom betrieben werden.A control electronics unit 46 controls a control unit according to the invention for controlling the power consumption 40, as well as two supply lines 13a and 13b, each configured to operate one or more electrical loads 14. In this example, both supply lines 13a and 13b each have at least one additional line 83a and 83b, which are also each equipped with a power switching unit 81a and 81b. The loads 14 are therefore connected via four lines, which are generally designated PE, N, La, and Lb. In the embodiment of a ballast described later according to 11 The lines are labeled N, La, and Lb. The PE connection is not shown. The lighting system can be operated with either direct or alternating current.

Die Signalübertragung erfolgt gemäß der Weiterbildung der Erfindung über die vierte Leitung 83a, 83b. In anderen Worten, die Spannung der vierten Leitung 83a, 83b wird abgesenkt zur Übertragung der Informationen zur Leistungsaufnahme. Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Ausführungsform ist darin zu sehen, dass die vierte Leitung 83a, 83b quasi als „Steuerleitung“ verwendet werden kann. Daher kann die Steuerung mit einem geringeren Energieaufwand erfolgen. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass anstelle eines Leistungsschützes für die Leistungsschalteinheit der vierten Leitung ein Halbleiterrelais 81a, 81b verwendet werden kann, welches eine geringere Störanfälligkeit und eine größere Lebensdauer als ein Leistungsschütz aufweist.According to the further development of the invention, signal transmission takes place via the fourth line 83a, 83b. In other words, the voltage of the fourth line 83a, 83b is reduced to transmit the information on power consumption. A significant advantage of such an embodiment is that the fourth line 83a, 83b can be used as a "control line." Therefore, control can be achieved with lower energy consumption. This results in the further advantage that a solid-state relay 81a, 81b can be used for the power switching unit of the fourth line instead of a power contactor, which has a lower susceptibility to interference and a longer service life than a power contactor.

Es kann ein konventionelles LED-Vorschaltgerät mit einem Dimm-Eingang (0..10 Volt oder PWM) verwendet werden. Für die Auswertung der Signale wird nur ein kleines Zusatzgerät benötigt.A conventional LED driver with a dimming input (0-10 volts or PWM) can be used. Only a small additional device is required to evaluate the signals.

9 zeigt schematisch anhand eines Beispiels den Verlauf der Spannung bei Wechselstrom während einer Signalübertragung für ein Beleuchtungsnetz gemäß der in 8 gezeigten Weiterbildung der Erfindung mit einer vierten Leitung. Bei der vierten Leitung liegt im Beispiel eine Wechselspannung an mit +/- 300V. 9 schematically illustrates, using an example, the voltage curve for alternating current during signal transmission for a lighting network according to the [reference to be added]. 8 The illustrated further development of the invention includes a fourth conductor. In this example, an alternating voltage of +/- 300V is applied to the fourth conductor.

10 zeigt schematisch einen weiteren beispielhaften Verlauf der Versorgungsspannung bei Gleichstrom während einer Signalübertragung für ein Beleuchtungsnetz gemäß der in 8 gezeigten Weiterbildung mit einer vierten Leitung. Auf der Steuerleitung liegt ein Gleichspannungssignal an, welches für eine Signalübertragung abgesenkt wird. 10 schematically shows another exemplary curve of the supply voltage for direct current during a signal transmission for a lighting network according to the in 8 The further training shown uses a fourth line. A DC voltage signal is present on the control line, which is attenuated for signal transmission.

Schließlich zeigt 11 schematisch den Aufbau eines weiteren Vorschaltgerätes 110 zur Auswertung von Steuerbefehlen zur Steuerung der Leistungsaufnahme von LED-Lampen gemäß der in 8 gezeigten Weiterbildung. Ein Zusatzgerät für die Steuerung der Leistungsaufnahme 112, insbesondere für die Steuerung der Leistungsaufnahme einer LED-Lampe, wird dabei an ein konventionelles Vorschaltgerät 111 für die Steuerüng der Leistungsaufnahme angeschlossen, so dass Signale zur Leistungsaufnahme von dem Zusatzgerät 112 an den Dimm-Eingang des Vorschaltgerätes 111 mittels einer Schnittstelle 113 (0 bis 10 Volt, PWM) übertragen werden können. Das Zusatzgerät 112 kann dabei über das konventionelle Vorschaltgerät 111 mit Spannung versorgt werden. Bei dem speziellen, in 11 gezeigten Beispiel, geschieht dies über die mit V(+) und V(-) bezeichneten Anschlüsse. Ein konventionelles Vorschaltgerät 111 kann dabei günstigerweise so ausgewählt werden, dass dieses bereits über einen solchen Eingang, beziehungsweise eine solche Scnittstelle für die Auswertung der Befehle von dem Zusatzgerät 112 verfügt.Finally, it shows 11 schematically the structure of another ballast 110 for evaluating control commands for controlling the power consumption of LED lamps according to the in 8 The further training shown. An additional device for controlling the power consumption 112, in particular for controlling the power consumption of an LED lamp, is connected to a conventional ballast 111 for controlling the power consumption, so that signals for power consumption can be transmitted from the additional device 112 to the dimming input of the ballast 111 via an interface 113 (0 to 10 volts, PWM). The additional device 112 can be supplied with voltage via the conventional ballast 111. In the special, in 11 In the example shown, this is done via the terminals labeled V(+) and V(-). A conventional ballast 111 can advantageously be selected such that it already has such an input, or interface, for evaluating the commands from the auxiliary device 112.

Es sei noch ergänzend darauf hingewiesen, dass der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung von dreiphasigen Drehstromnetzen, wie sie häufig bei Straßenbeleuchtungen verwendet werden, verzichtet wurde. In den Ausführungsbeispielen ist daher häufig nur eine Leistung aufgeführt. Auch das Schütz bzw. die Leistungsschalteinheit ist in den Figuren lediglich zum besseren Verständnis einphasig anstatt dreiphasig dargestellt.It should also be noted that, for the sake of clarity, the illustrations of three-phase AC networks, as commonly used in street lighting, have been omitted. Therefore, only one power rating is often shown in the examples. Similarly, the contactor or power switching unit is depicted as single-phase rather than three-phase in the figures for the sake of clarity.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sind besonders geeignet, um die Leistungsaufnahme von Verbrauchern, welche durch einen gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben werden, zu steuern.The method and circuit arrangement according to the invention are particularly suitable for controlling the power consumption of consumers which are operated by a common supply line.

Hierbei erfolgt die Informationsübertragung an die an den Versorgungsstrang angeschlossenen Verbraucher über die Leistungsschalteinheit des Versorgungsstrangs und nicht, wie beispielsweise bei einer Steuerung nach dem Powerline-Verfahren, über ein bei der Einspeisung auf die Versorgungsspannung aufmoduliertes Signal.In this case, the information is transmitted to the consumers connected to the supply line via the power switching unit of the supply line and not, as with control using the powerline method, via a signal modulated onto the supply voltage during injection.

Aufgrund der Robustheit und Einfachheit sind insbesondere Verwendungen im Freien vorteilhaft, etwa bei dem Betrieb von Beleuchtungseinrichtungen für Straßen, Plätze oder Industrieanlagen. Hierbei können mehrere Lampen an einem gemeinsamen Versorgungsstrang betrieben und in ihrer Leistungsaufnahme gesteuert werden. Besonders günstig kann das Verfahren auch eingesetzt werden, wenn die Lampen LED-Lampen sind. Mittels des vorgestellten Verfahrens können daher LED-Lampen im Außenbereich gedimmt werden. Das Verfahren kann zudem auch bei sehr langen Versorgungssträngen verwendet werden. Die einmaligen Investitionskosten sowie die Kosten für den Unterhalt sind vergleichsweise gering. Auch ein Mischbetrieb mit vorhandenen Lampen ist möglich.Due to its robustness and simplicity, this method is particularly advantageous for outdoor applications, such as operating lighting systems for streets, squares, or industrial plants. Multiple lamps can be operated on a single power supply line and their power consumption can be controlled. The method can also be used particularly cost-effectively... If the lamps are LED lamps, the presented method allows LED lamps to be dimmed outdoors. This method can also be used with very long supply lines. The initial investment costs and maintenance costs are comparatively low. Mixed operation with existing lamps is also possible.

Es kann sehr einfach eine Lichtabsenkung je nach Wetterlage, Dämmerungszeiten und/oder Verkehrssituation für Lampen in einem Beleuchtungsnetz realisiert werden.It is very easy to implement a reduction in light intensity for lamps in a lighting network, depending on weather conditions, twilight times and/or traffic situation.

Claims

Method for controlling the power consumption of electrical loads (14) in outdoor areas, wherein: - the loads (14) are designed to be operated on a common supply line (13a, 13b, 13c, 13d), - the loads (14) comprise LED lamps (78) and the brightness of the lamps is controlled by means of a quantity of the power consumption, - the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) has at least one supply connection which is connected to a power supply, - the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) can provide a voltage supply to the connected loads (14) so that a voltage can be present at the loads (14) connected to the supply line (13a, 13b, 13c, 13d), - the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) furthermore has at least one power switching unit (11a, 11b, 11c, 11d) for switching the voltage, - a control unit (10, 22, 40) is provided for generating control commands for controlling the power consumption of the consumers (14), - the transmission of the control command from the control unit (10, 22, 40) to the consumer (14) is effected by at least a brief reduction of the supply voltage of the electrical consumers (14), - a control command comprises a signal which contains information about the power consumption of the consumer (14), and wherein - the signal comprises at least one time interval with reduced voltage, characterized in that the information about the power consumption of the consumer is encoded by the length of the time interval with reduced voltage or by the length of a time interval between a first and a subsequent second reduction of the voltage, wherein the time interval is directly proportional to the power consumption plus an optional offset, so that the length of the time interval corresponds to a predetermined, absolute value for the power consumption.

Method for controlling the power consumption of electrical consumers according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (10, 22, 40) for controlling the power consumption of the consumers 14 comprises at least one input (43) and one output (41) and generates the control commands.

Method for controlling the power consumption of electrical consumers (14) according to one of the preceding claims, characterized in that a ballast (45) is provided for a consumer to evaluate the transmitted control commands and to adjust the power consumption of the consumer (14).

Method for controlling the power consumption of electrical consumers (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the minimum reduction of the supply voltage is selected such that the consumer (14) located furthest away from the control unit (10, 22, 40) on the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) can still detect and evaluate the reduction.

Method for controlling the power consumption of electrical consumers (1.4) according to one of the preceding claims, characterized in that the control commands can be transmitted over long distances.

Method for controlling the power consumption of electrical consumers (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the consumers (14) comprise lamps for streets, parking lots, sports fields or industrial sites.

Circuit arrangement for controlling the power consumption of electrical loads (14) in outdoor areas, designed to be operated on a common supply line (13a, 13b, 13c, 13d), comprising: - at least one common supply line, - at least one supply connection connected to the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) and connected to a power supply, and providing a voltage supply to the connected loads, - at least one power switching unit (11a, 11b, 11c, 11d) for switching the power supply, and - at least one control unit (10, 22, 40) for generating control commands to control the power consumption of the loads connected to the supply line (13a, 13b, 13c, 13d), - wherein the loads (14) are LED lamps (78) comprise and the brightness of the lamp can be controlled by means of a quantity of power consumption, - wherein a voltage is present at the consumers (14) connected to the supply line (13a, 13b, 13c, 13d) and the control of the power consumption of the consumers (14) by means of a method according to one of the above Claims 1 until 6 This is achieved, characterized in that the information about the power consumption of the consumer is encoded via the length of the time interval with reduced voltage or via the length of a time interval between a first and a subsequent second reduction of the voltage, wherein the time interval is directly proportional to the power consumption plus an optional offset, so that the length of the time interval corresponds to a predetermined, absolute value for the power consumption.