DE10103611A1 - Circuit arrangement for operating several light sources has light sources connected in series to electrical supply with considerably higher available voltage than microcomputer supply - Google Patents

Circuit arrangement for operating several light sources has light sources connected in series to electrical supply with considerably higher available voltage than microcomputer supply

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Abstract

The device has a microcomputer for switching each light source on and off connected to a first electrical supply and with a separate output to each light source. All light sources are connected in series for supply purposes to a second supply with a considerably higher available voltage than the first. Each source has an associated bridge element whose output is controlled by a level adapter element connected to a separate microcomputer output. The device has a microcomputer (1) connected to a first electrical supply (U 1) for switching each light source (5) on and off and with a separate output connected to each light source. All light sources are connected in series for supply purposes to a second electrical supply (U 2) with a considerably higher available voltage than the first supply and each light source has an associated bridge element (4) whose output is controlled by a level adapter element (3) connected to a separate microcomputer output.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln aus.The present invention is based on one according to the preamble of Main claim designed circuit arrangement for operating several Lamps.

Eine solche Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln dient oftmals dem Zweck, dem Benutzer die ordnungsgemäße Funktion bzw. den Betrieb von zugehörigen elektrischen/elektronischen Geräten, Schaltkreisen, Installationen usw. durch das Ein- bzw. Ausschalten der entsprechenden Leuchtmittel deutlich anzuzeigen. Zu diesem Zweck muss jedes Leuchtmittel separat ansteuerbar bzw. ein- und ausschaltbar sein.Such a circuit arrangement is used to operate a plurality of lamps often the purpose, the user the proper function or operation of associated electrical / electronic devices, circuits, installations etc. clearly by switching the corresponding light source on or off display. For this purpose, each lamp must be controlled separately or be switched on and off.

Eine dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln ist durch das Lehrbuch "Elektronik III, Grundschaltungen" Pflaum Verlag München, Auflage 1984, Seite 213 bekannt geworden. Bei dieser Ausführung wird der Microcomputer und werden die zu betreibenden Leuchtmittel über eine einzige bzw. gemeinsame Stromquelle versorgt. Die Betriebsspannung beträgt ca. 5 Volt (wie auch Standard bei einem Busankoppler der Gebäudesystemtechnik), die Leuchtmittel werden über Vorwiderstände zur Strombegrenzung betrieben. Soll jedoch eine ausreichend hohe Leuchtkraft für die angeschlossenen Leuchtmittel sichergestellt sein, ist man bezüglich der zu betreibenden Anzahl von Leuchtmitteln stark eingeschränkt.A circuit arrangement corresponding to the preamble of the main claim for the operation of several lamps is through the textbook "Electronics III, Basic circuits "Pflaum Verlag Munich, 1984 edition, page 213 known become. In this version, the microcomputer and the operating lamps supplied by a single or common power source. The operating voltage is approx. 5 volts (as is standard for a bus coupler the building system technology), the illuminants are connected via series resistors Current limitation operated. However, should be a sufficiently high luminosity for the connected bulbs to be ensured, one is regarding the operating number of illuminants severely limited.

Außerdem ist durch Anwendung in der Praxis eine weitere Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln bekannt geworden, wobei der Microcomputer mittels einer ersten Stromquelle versorgt wird, und wobei jedes Leuchtmittel separat an eine weitere Stromquelle angeschlossen ist. Bei einer solchen Ausbildung der Schaltungsanordnung ergibt sich während des Betriebes der Leuchtmittel jedoch ein hoher Spannungsabfall und damit zwangsweise ein unnötig hoher Stromverbrauch.In addition, a further circuit arrangement is due to application in practice to operate several lamps, the Microcomputer is powered by a first power source, and each Illuminant is connected separately to another power source. At a such formation of the circuit arrangement results during the operation of the  Illuminants, however, a high voltage drop and therefore an unnecessary high power consumption.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei welcher über einen einzigen Microcomputer bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft für jedes der Leuchtmittel, eine besonders hohe Anzahl von Leuchtmitteln zu betreiben sind, und wobei außerdem durch den Betrieb der Leuchtmittel lediglich ein sehr geringer Spannungsabfall erzeugt wird.The present invention is therefore based on the object To create circuit arrangement in which a single microcomputer if a sufficiently high luminosity is ensured for each of the lamps, a particularly high number of lamps are to be operated, and wherein in addition, only a very small amount due to the operation of the lamps Voltage drop is generated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention this object is achieved by the in the characterizing part of Main claim specified features solved.

Bei einer solchermaßen ausgebildeten Schaltungsanordnung ist besonders vorteilhaft, dass das Betreiben einer hohen Anzahl von Leuchtmitteln unter Aufrechterhaltung der geforderten Leuchtkraft bzw. Helligkeit für jedes der Leuchtmittel auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise realisiert ist.In such a circuit arrangement is special advantageous that the operation of a large number of lamps under Maintaining the required luminosity or brightness for each of the Illuminant is realized in a particularly simple and inexpensive way.

Darüber hinaus ist besonders vorteilhaft, wenn der Microcomputer mehrere Leuchtmittel gruppenweise in getakteter Form nacheinander ansteuert, so dass auf einfache Art und Weise unter Aufrechterhaltung der notwendigen Leuchtkraft die doppelte bzw. dreifache Anzahl von Leuchtmitteln zu betreiben sind.It is also particularly advantageous if the microcomputer has several Controlled illuminants in groups in a clocked form, so that on simple way while maintaining the necessary luminosity double or triple the number of lamps are to be operated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispieles sei der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert, und zwar zeigen:Further advantageous refinements are specified in the subclaims. Using an exemplary embodiment, the subject of the invention is closer explained, namely:

Fig. 1 prinziphaft einen Schaltplan einer solchen Schaltungsanordnung; FIG. 1 shows by way of principle a circuit diagram of such a circuit arrangement;

Fig. 2 das Detail X gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows the detail X of FIG. 1.

Wie aus den Figuren hervorgeht, besteht eine solche Schaltungsanordnung hauptsächlich aus einem Microcomputer 1, welcher einerseits an eine erste Stromquelle U1 angeschlossen ist und an den andererseits über zwölf Ausgänge 2, jeweils ein Pegelanpassungsglied 3, ein Überbrückungsglied 4 und ein Leuchtmittel 5 angeschlossen ist. Durch eine zweite Stromquelle U2 werden die zwölf in einer Reihe angeordneten Leuchtmittel 5 mit dem zu ihrem Betrieb notwendigen Strom versorgt. Der Einfachheit halber sind in den Figuren jedoch nur vier Leuchtmittel 5 einer ersten Leuchtmittelgruppe A und vier Leuchtmittel 5 einer zweiten Leuchtmittelgruppe B dargestellt. In getakteter Form werden die beiden Leuchtmittelgruppen A, B mit ihren jeweils sechs Leuchtmitteln 5 vom Microcomputer 1 angesteuert. Die erste Stromquelle U1 stellt eine Spannung von etwa 5 Volt und die zweite Stromquelle U2 eine Spannung von etwa 20 Volt zur Verfügung. Diese beiden Stromquellen U1, U2 stehen als Standard üblicherweise in Busankopplern der Gebäudesystemtechnik zur Verfügung. Zur automatischen Stabilisierung der Stromstärke, nämlich abhängig davon wie viele Leuchtmittel 5 gleichzeitig betrieben werden, ist die zweite Stromquelle U2 als Konstantstromquelle 6 ausgeführt. Bei einer Arbeitsspannung von 2 Volt je Leuchtmittel 5 ist somit eine ausreichend hohe, unverändert bleibende Leuchtkraft für jedes der zwölf Leuchtmittel 5 sichergestellt. Selbstverständlich können bei geringerem Stromverbrauch und/oder einer Aufteilung der Leuchtmittel 5 in mehr als zwei getaktet ansteuerbare Leuchtmittelgruppen A, B, bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft auch erheblich mehr als zwölf Leuchtmittel 5 von dem Microcomputer 1 betrieben werden.As can be seen from the figures, such a circuit arrangement mainly consists of a microcomputer 1 , which is connected on the one hand to a first current source U1 and to which, on the other hand, a level adjustment element 3 , a bridging element 4 and a lamp 5 are connected via twelve outputs 2 . The twelve lamps 5 arranged in a row are supplied with the current necessary for their operation by a second current source U2. For the sake of simplicity, however, only four lamps 5 of a first lamp group A and four lamps 5 of a second lamp group B are shown in the figures. In clocked form, the two groups of lamps A, B with their six lamps 5 are controlled by the microcomputer 1 . The first current source U1 provides a voltage of approximately 5 volts and the second current source U2 provides a voltage of approximately 20 volts. These two current sources U1, U2 are usually available as standard in bus coupling units in building system technology. The second current source U2 is designed as a constant current source 6 for automatic stabilization of the current intensity, namely depending on how many illuminants 5 are operated simultaneously. With a working voltage of 2 volts per illuminant 5 , a sufficiently high, unchanged luminosity is ensured for each of the twelve illuminants 5 . Of course, with a lower power consumption and / or a division of the illuminants 5 into more than two cyclically controllable illuminant groups A, B, considerably more than twelve illuminants 5 can be operated by the microcomputer 1 while ensuring a sufficiently high luminosity.

Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Funktion über eine lange Betriebsdauer sind die Leuchtmittel 5 als LED und die Überbrückungsglieder 4 als elektronische Halbleiterschalter ausgebildet. Die elektronischen Pegelanpassungsglieder 3 bestehen im wesentlichen aus dem selben Grund aus einem Widerstand und einem Transistor. Alle zwölf als LED ausgebildeten Leuchtmittel 5 werden vom Strom der zweiten Stromquelle U2 durchflossen. Automatisch wird die Stromstärke angepasst, d. h. es wird lediglich bei Bedarf der durch das Abschalten z. B. eines Leuchtmittels 5, hervorgerufene Spannungsabfall in der Stromquelle aufgefangen, so dass für die übrigen Leuchtmittel 5 die Stromstärke konstant gehalten wird und die Leuchtkraft bzw. Helligkeit der übrigen Leuchtmittel 5 unverändert bleibt. Wird z. B. eines der Leuchtmittel 5 abgeschaltet, so stehen bedingt dadurch, dass die Stromquelle U2 als Konstantstromquelle 6 ausgeführt ist, zwei Volt mehr zur Verfügung, als zum Betrieb der LED's notwendig ist. Da im Normalfall jedoch alle zwölf Leuchtmittel 5 zur Anzeige einer ordnungsgemäßen Funktion bzw. eines ordnungsgemäßen Betriebs von zugehörigen elektrischen/elektronischen Geräten, Schaltkreisen, Installationen usw. zum Leuchten gebracht werden, ist der im Betrieb auftretende Spannungsabfall sehr gering bzw. vollkommen zu vernachlässigen. In der Zeit in der ein bestimmtes Leuchtmittel 5 abgeschaltet ist, wird somit die Energie an diesem Leuchtmittel 5 vorbeigeleitet und kann somit einem anderen Leuchtmittel 5 zur Verfügung gestellt werden.To ensure reliable functioning over a long operating period, the lighting means 5 are designed as LEDs and the bridging elements 4 are designed as electronic semiconductor switches. The electronic level adjustment elements 3 consist of a resistor and a transistor for essentially the same reason. The current of the second current source U2 flows through all twelve lamps 5 designed as LEDs. The current strength is automatically adjusted, ie it is only switched on by switching off e.g. B. a lamp 5 , caused voltage drop in the power source, so that the current intensity is kept constant for the other lamps 5 and the luminosity or brightness of the other lamps 5 remains unchanged. Is z. B. one of the illuminants 5 is switched off, there are two volts more due to the fact that the current source U2 is designed as a constant current source 6 than is necessary for the operation of the LEDs. However, since all twelve illuminants 5 are normally illuminated to indicate proper functioning or proper operation of associated electrical / electronic devices, circuits, installations, etc., the voltage drop occurring during operation is very small or completely negligible. During the time in which a particular illuminant 5 is switched off, the energy is conducted past this illuminant 5 and can thus be made available to another illuminant 5 .

Um gezielt ein einzelnes Leuchtmittel 5 abschalten zu können, wird dieses durch das zugeordnete, als Halbleiterschalter ausgebildete Überbrückungsglied 4 überbrückt, also nicht mehr vom Strom der zweiten Stromquelle U2 durchflossen. Dazu ist, wie bereits beschrieben, jedem der zwölf Leuchtmittel 5 ein Überbrückungsglied 4 und ein Pegelanpassungsglied 3 zugeordnet. Jedes der zwölf Pegelanpassungsglieder 3 steht über einen eigenen Ausgang 2 mit dem Microcomputer 1 in Verbindung und sorgt dafür, dass das zugehörige Überbrückungsglied 4 bei Bedarf zum Ein- bzw. Ausschalten von Leuchtmitteln 5 immer nur mit einer Steuerspannung von 1 Volt beaufschlagt wird.In order to be able to switch off an individual lamp 5 in a targeted manner, this is bridged by the associated bridging element 4 designed as a semiconductor switch, that is to say the current of the second current source U2 no longer flows through it. For this purpose, as already described, a bridging element 4 and a level adjustment element 3 are assigned to each of the twelve illuminants 5 . Each of the twelve level adjustment elements 3 is connected to the microcomputer 1 via its own output 2 and ensures that the associated bridging element 4 is only ever supplied with a control voltage of 1 volt when needed to switch on or off the illuminants 5 .

Auf einfache Art und Weise werden somit bei Sicherstellung einer ausreichend hohen Leuchtkraft bzw. Helligkeit zwölf Leuchtmittel 5 durch einen einzigen Microcomputer 1 ereignisgerecht angesteuert.In a simple manner, twelve illuminants 5 are thus controlled in an event-appropriate manner by a single microcomputer 1 while ensuring a sufficiently high luminosity or brightness.

Bei nicht Berücksichtigung der Möglichkeit einer Vervielfachung der Leuchtmittelanzahl bei gruppenweise getakteter Ansteuerung errechnet sich die max. Anzahl von durch einen einzigen Microcomputer 1 anzusteuernden Leuchtmittel 5 bei einer solchen Schaltungsanordnung wie folgt:
If the possibility of multiplying the number of lamps with group-controlled activation is not taken into account, the max. Number of lamps 5 to be controlled by a single microcomputer 1 in such a circuit arrangement as follows:

Es können somit max. sieben Leuchtmittel 5 betrieben werden.So max. seven lamps 5 are operated.

In der Praxis ist durch getaktete Ansteuerung mehrerer Leuchtmittelgruppen A, B leicht eine Verdoppelung oder Verdreifachung der entsprechenden Anzahl von Leuchtmitteln ohne nennenswerten Qualitätsverlust möglich.In practice, clocked activation of several lamp groups A, B easily doubling or tripling the corresponding number of Illuminants possible without significant loss of quality.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung zum Betreiben von mehreren Leuchtmitteln, wobei jedes der Leuchtmittel über einen separaten Ausgang eines an eine erste Stromquelle angeschlossenen Microcomputer gezielt ein- bzw. ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Leuchtmittel (5) zu ihrer Stromversorgung in einer Reihe an eine zweite Stromquelle (U2) angeschlossen sind, die im Vergleich zur ersten Stromquelle (U1) eine wesentlich höhere Spannung zur Verfügung stellt, und dass jedem Leuchtmittel (5) ein Überbrückungsglied (4) zugeordnet ist, welches ausgangsseitig über jeweils ein Pegelanpassungsglied (3) ansteuerbar ist, welche ihrerseits über einen separaten Ausgang (2) mit dem Microcomputer (1) in Verbindung stehen.1. Circuit arrangement for operating a plurality of lamps, each of the lamps being selectively switchable on or off via a separate output of a microcomputer connected to a first power source, characterized in that all lamps ( 5 ) are connected in a row to a second one for their power supply Current source (U2) are connected, which provides a significantly higher voltage than the first current source (U1), and that each illuminant ( 5 ) is assigned a bridging element ( 4 ), which can be controlled on the output side via a level adjustment element ( 3 ) , which in turn are connected to the microcomputer ( 1 ) via a separate output ( 2 ). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (5) als Glühlampe ausgebildet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that at least one lamp ( 5 ) is designed as an incandescent lamp. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (5) als LED ausgebildet ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that at least one lamp ( 5 ) is designed as an LED. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überbrückungsglied (4) als elektronischer Schalter ausgebildet ist.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one bridging element ( 4 ) is designed as an electronic switch. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pegelanpassungsglied (3) einen Widerstand und einen Transistor aufweist.5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one level adjustment element ( 3 ) has a resistor and a transistor. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pegelanpassungsglied (3) und ein Überbrückungsglied (4) als optoelektronischer Koppler ausgebildet ist. 6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one level adjustment element ( 3 ) and a bridging element ( 4 ) is designed as an optoelectronic coupler. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatischen Anpassung der Stromstärke die den Leuchtmitteln (5) zugeordnete zweite Stromquelle (U2) als Konstantstromquelle (6) ausgebildet ist.7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the automatic adjustment of the current intensity, the lighting means ( 5 ) assigned second current source (U2) is designed as a constant current source ( 6 ). 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Leuchtmittel (5) zu zumindest zwei Leuchtmittelgruppen (A, B) zusammengefasst sind, und dass die Leuchtmittelgruppen (A, B) nacheinander in getakteter Form jeweils separat durch den Microcomputer (1) ansteuerbar sind.8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that in each case a plurality of lamps ( 5 ) are combined to form at least two lamp groups (A, B), and that the lamp groups (A, B) in succession in a timed form, each separately by the Microcomputer ( 1 ) can be controlled. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchtmittelgruppe (A, B) zumindest sechs Leuchtmittel (5) aufweist.9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that each lamp group (A, B) has at least six lamps ( 5 ). 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromquelle (U1) eine Spannung von etwa 5 Volt und die zweite Stromquelle (U2) eine Spannung von etwa 20 Volt zur Verfügung stellt.10. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the first current source (U1) has a voltage of approximately 5 volts and the second current source (U2) has a voltage of approximately 20 volts provides.
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