DE69731494T2 - Zwischenverstärker für ein Übertragungssystem zum Steuern und Bestimmen des Zustandes von elektrischen Einrichtungen entfernter Stationen - Google Patents

Zwischenverstärker für ein Übertragungssystem zum Steuern und Bestimmen des Zustandes von elektrischen Einrichtungen entfernter Stationen Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von elektrischen Vorrichtungen und insbesondere von elektrische Lampen von entfernten Plätzen. Noch genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Steuerung von elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise elektrische Lampen, von entfernten Plätzen durch Funkfrequenzverbindungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zum Steuern von elektrischen Lampen von entfernten Plätzen über Kommunikationsverbindungen, z. B. Funkfrequenzverbindungen, das ohne irgendeine Notwendigkeit auskommt, die interne Verdrahtung des elektrischen Systems, d. h. die interne Verdrahtung eines Gebäudes, zu ändern. Noch genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Zwischenverstärker für ein derartiges System zum Wiederholen von Kommunikationssignalen zwischen Bauteilen des Systems, um sicherzustellen, dass jedes Bauteil die für es bestimmten Kommunikationen zuverlässig empfängt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System zum Steuern des Zustands von elektrischen Vorrichtungen, beispielsweise elektrischen Lampen, von einem entfernten Platz über Kommunikationsverbindungen, wie beispielsweise Funkfrequenzverbindungen, Netzleitungs-Trägerverbindungen oder Infrarotverbindungen, bereit. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass der Zustand der elektrischen Vorrichtungen, z. B. an, aus und Intensitätspegel, an einen Master-Platz zurück übertragen wird. Die vorliegende Erfindung kann mindestens einen Zwischenverstärker benutzen, um zuverlässige Kommunikationen zwischen den Steuervorrichtungen für die elektrischen Vorrichtungen, beispielsweise besonders angepasste Beleuchtungssteuervorrichtungen, in Übereinstimmung mit der Erfindung und mindestens einer Master-Einheit zu gewährleisten. Bei der bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Master-Einheit ein Funkfrequenzsignal, das entweder an eine oder beide Steuervorrichtungen, wie beispielsweise einen Lichtdimmer und einen Zwischenverstärker, übertragen und von diesem empfangen wird, das gleichfalls bereitgestellt wird, um die Steuersignale an die Steuervorrichtung weiterzuleiten. Der Zwischenverstärker ist in dem Fall bedeutsam, in dem die Steuervorrichtung nicht im Stande ist, die Steuersignale direkt von der Master-Einheit zu empfangen. Die Steuervorrichtung steuert dann die elektrische Vorrichtung in den gewünschten Zustand, gibt ein Funkfrequenzsignal über eine Antenne an die Master-Einheit oder an die Master-Einheit über den Zwischenverstärker zurück, das den wahren Zustand der elektrischen Vorrichtung angibt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform verwendet die Erfindung Netzleitungsträgersignale, um von der Master-Einheit zu der Steuervorrichtung zu kommunizieren, und Funkfrequenzsignale, um von der Steuervorrichtung zu der Master-Einheit optional über einen Zwischenverstärker zu kommunizieren.
  • Bei einer noch weiteren Ausführungsform verwendet die Erfindung eine Funkfrequenz (RF)-Netzleitungsträger-Brücke. Funkfrequenz-Steuersignale werden von einer Master-Einheit zu der Brücke übertragen und in PLC-Signale (power line carrier signals = Netzleitungsträgersignale) für den Empfang durch die Steuervorrichtungen umgewandelt. Die Steuervorrichtungen übertragen Zustands-Funkfrequenz-Signale an die Brücke zur Umwandlung in PLC-Signale für den Empfang durch die Master-Einheit.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein Beleuchtungssteuersystem gerichtet ist, kann die vorliegende Erfindung auf Kommunikationssignale, die sich auf die Steuerung und den Zustand von anderen Vorrichtungen, beispielsweise Kommunikationsgerät, Motoren, audio/visuelles Gerät, Computer, Haushaltsgeräte, Heizungs-Klima-Lüftungs-Systeme (HVAC-Systeme), Sicherheitssysteme, etc. beziehen, angewendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Beleuchtungssteuervorrichtungen, die jeweils eine Antenne und eine Steuer- und Kommunikationsschaltung umfassen, die eine steuerbare leitende Vorrichtung aktiviert, die in der Beleuchtungssteuervorrichtung enthalten ist. Eine steuerbare leitende Vorrichtung kann beispielsweise eine Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise einen TRIAC, einen Bipolartransistor, einen FET, einen IGBT, etc., oder einen Schalter oder ein Relais oder jede andere Vorrichtung umfassen, deren leitenden Zustand gesteuert werden kann. Die Beleuchtungssteuervorrichtung kann ebenfalls manuell betätigbar sein. Die Beleuchtungssteuervorrichtung umfasst gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Funkfrequenz-Antenne, einen Sender/Empfänger und eine Steuerschaltung für die Verarbeitung von von einer Master-Einheit empfangener Signale und zum Kommunizieren von Zustandsinformationen an die Master-Einheit.
  • Die Steuervorrichtung passt vorzugsweise in einen elektrischen Standardwandkasten, sodass die Antenne, die einen Teil der Steuervorrichtung umfasst, vorzugsweise dimensioniert ist, um in den elektrischen Standardwandkasten oder in dem durch die Frontplatte festgelegten Bereich zum Öffnen eines elektrischen Standardwandkastens zu passen.
  • Erfindungsgemäß können die Master-Einheiten verschiedene Formen annehmen. Bei einer Ausführungsform umfasst die Master-Einheit einen Tischplatten-Master, der in eine elektrische Steckdose eingesteckt werden kann und eine herkömmliche Antenne zum Übertragen und Empfangen von Signalen aufweist. Bei einer anderen Form ist der Master ein Wand-angebrachter Master und ist dimensioniert, sodass er in den Umfang eines elektrischen Standardwandkastens passt. Bei jeder der beiden Ausführungsformen umfasst die Master-Einheit vorzugsweise eine Mehrzahl von Steuerungen, die jeweils einer bestimmten elektrischen Steuervorrichtung oder einer Mehrzahl von elektrischen Steuervorrichtungen zugeordnet sind. Wie hier erläutert wird, ist die Zuordnung der elektrischen Steuervorrichtung zu einer bestimmten Steuerung an der Master-Einheit von dem Benutzer frei programmierbar. Ferner kann die Master-Einheit Funktionen umfassen, die ermöglichen, dass alle elektrischen Steuervorrichtungen gleichzeitig angeschaltet oder ausgeschaltet werden. Außerdem kann die vorliegende Erfindung mindestens einen Zwischenverstärker umfassen, der hilft, sicherzustellen, dass alle Signale, die zwischen dem Master und den Steuervorrichtungen kommuniziert werden, von dem entsprechenden Empfänger, egal, ob es der Master oder die elektrische Steuervorrichtungen, empfangen werden. Die Zwischenverstärker benutzen eine Zwischenverstärkerfolge, um dabei zu helfen, sicherzustellen, dass jeder Zwischenverstärker die Signale empfängt, die für ihn bestimmt sind.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zwischenverstärker für die Verwendung bei einem Funkfrequenz-Kommunikationssystem. Der Zwischenverstärker überträgt Informationen, die von einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung empfangen werden. Die ersten und zweiten Vorrichtungen sind angepasst, sowohl zu empfangen als auch zu senden, und der Zwischenverstärker sendet und empfängt, um eine Zweiwegkommunikation zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitzustellen. Die erste Vorrichtung kann beispielsweise eine Master-Steuereinheit zum Fernsteuern des Zustands einer Mehrzahl von elektrischen Vorrichtungen sein, wie beispielsweise elektrische Lampen, sein, die in dem festverdrahteten elektrischen System verbunden sind, das mit einem elektrischen Leistungsnetzwerk verbunden ist. Die zweite Vorrichtung kann eine Steuervorrichtung für die elektrische Vorrichtung sein, die in dem festverdrahteten elektrischen System verbunden ist. Die ersten und zweiten Vorrichtungen umfassen Funkfrequenz-Sender/Empfänger zum Kommunizieren miteinander entweder direkt oder über den Zwischenverstärker. Der Zwischenverstärker hilft dabei, sicherzustellen, dass die Kommunikation zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen trotz Schattenbildung, Nullstellen, Dämpfung, elektromagnetischer Interferenz und unzureichenden Antennen stattfindet. Der Zwischenverstärker hilft, eine zuverlässige Kommunikation in den Grenzen eines Gebäudes und trotz stationärer Interferenz/Dämpfungsquellen, wie beispielsweise Wänden, Baumaterialien, Möbel, Rohrleitungen, elektrische Leitungen etc. und sich bewegende Interferenz/Dämpfungsquellen, wie beispielsweise Leute, Tiere und Wasser in Rohrleitungen, sicherzustellen. Der Zwischenverstärker ist insbesondere zum Übertragen von Signalen in einem Kommunikationssystem geeignet, das in einem begrenzten Bereich, wie beispielsweise einem Gebäude, angeordnet ist, und besonders zum Übertragen von Signalen in einem Funkfrequenzsteuersystem zum Steuern des Zustands einer Mehrzahl von elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise in einem festverdrahteten elektrischen Leistungsnetzwerk verbundene elektrische Lampen, wie beispielsweise das elektrische System eines Gebäudes, angepasst.
  • Eine Mehrzahl von Zwischenverstärkern kann verwendet werden, wenn die Anzahl von und der Abstand zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen ansteigt. Jeder Zwischenverstärker weist eine Steuerschaltung zum Übertragen von empfangenen Informationen in einem festgelegten Zwischenverstärker-Zeitschlitz und in einer festgelegten vorbestimmten Folge auf, um sicherzustellen, dass alle Vorrichtungen die für die Vorrichtung bestimmten Informationen empfangen. Die Folge erfordert keine Kenntnis der Reihenfolge oder des Platzes der Zwischenverstärker, um zu garantieren, dass jede Vorrichtung die für die Vorrichtung bestimmten Informationen empfängt.
  • Jeder Zwischenverstärker umfasst eine Schaltung zum Erzeugen einer Zustandsbitmap der Zustandsinformationen aller gesteuerten elektrischen Vorrichtungen, die ihm bekannt sind. Die Zustandsbitmap wird an andere Zwischenverstärker übertragen, wobei die anderen Zwischenverstärker jeweils Zustandsinformationen, die von dem besonderen Zwischenverstärker bekannt sind, zu der Zustandsbitmap hinzufügen. Nachdem die Zwischenverstärkerfolge vollständig ist, wird die vollständige Zustandsbitmap, die sämtliche Zustandsinformationen umfasst, gebildet, wobei sichergestellt wird, dass alle Zwischenverstärker eine vollständige Zustandsbitmap übertragen und alle Vorrichtungen die Informationen empfangen, die für diese Vorrichtungen bestimmt sind. Insbesondere wird jede Master-Einheit die vollständige Zustandsbitmap zumindest einmal empfangen haben. Um eine hohe Zuverlässigkeit zu erhalten, ist der Zwischenverstärker enger beabstandet, als die durch die Theorie erlaubte breitere Beabstandung.
  • Es sind verschiedene Systeme beim Stand der Technik bekannt, die eine Fernsteuerung von Leuchten ohne die festverdrahteten Steuerleitungen an den Beleuchtungsvorrichtungen ermöglichen.
  • Bei einem System des Stands der Technik kann ein Benutzer einen so genannten elektrischen Dreiweg-Schalter, d. h. einen zusätzlichen Lichtsteuerschalter, in ein existierendes festverdrahtetes einzelnes Steuersystem installieren, indem eine existierende manuell betätigte Beleuchtungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgetauscht wird, die einen darin aufgenommenen Funkfrequenzempfänger aufweist. Die Austauschbeleuchtungssteuervorrichtung ist in dem elektrischen System auf die gleiche Art und Weise wie die herkömmliche Vorrichtung fest verdrahtet, um die Leuchte zu steuern. Der Funkfrequenzempfänger reagiert auf die von einer entfernten Batterie erzeugten Funkfrequenzsignale, die durch eine Schaltvorrichtung angetrieben werden, die einen Sender umfasst, der zweckmäßigerweise an einer Gebäudewand an einem anderen Platz befestigt sein kann, wodurch die Dreiweg-Schalterschaltung bereitgestellt wird. Die zusätzliche Batterie-angetriebene Beleuchtungssteuervorrichtung umfasst einen manuell betätigten Hebel, der, wenn betätigt, ein Funkfrequenz-Signal an die andere elektrische Steuervorrichtung sendet, die in dem elektrischen System des Gebäudes fest verdrahtet ist. Die festverdrahtete Vorrichtung wird dann als Reaktion von ihrem aktuellen Zustand in den entgegengesetzten Zustand, d. h. von an zu aus oder von aus zu an, Hin- und Herschalten. Somit kann jede der beiden Schaltvorrichtungen, die festverdrahtete Austausch- oder die Batterie-angetriebene Vorrichtung, die Leuchte betreiben. Demgemäß kann ein elektrischer Dreiweg-Schalter in einem existierenden elektrischen System ohne Festverdrahtung des Dreiweg-Schalters in dem System bereitgestellt werden. Bei diesem System des Stands der Technik, das den Batterie-angetriebenen Sendeschalter und den festverdrahteten Schalter einschließlich den Empfänger aufweist, umfasst der festverdrahtete Empfangsschalter eine Peitschenantenne, die aus einem Stück isolierten Draht hergestellt ist, dem ermöglicht wird, aus dem elektrischen Kasten entweder außerhalb der Gebäudewand oder innerhalb der Wand heraushängen. Der Empfänger in dem festverdrahteten Schalter ermöglicht nur einen Kommunikationsweg, d. h. er empfängt Signale von dem Batterie-angetriebenen Übertragungsschalter. Eine Zweiwegkommunikation zwischen dem festverdrahteten Schalter und dem Übertragungsschalter wird nicht bereitgestellt.
  • Ein System dieser Art wird von Heath Zenith als der Reflex-Schalter vermarktet. Eine weitere Vorrichtung dieser Art, die stattdessen eine handgeführte Fernsteuerung benutzt, um eine Dreiweg-Schaltfunktion bereitzustellen, wird von Dimango hergestellt.
  • Bei einem weiteren System des Stands der Technik wird eine existierende festverdrahtete manuell betätigte Beleuchtungssteuervorrichtung und eine Beleuchtungssteuervorrichtung ausgetauscht, die einen darin aufgenommenen Funkfrequenzempfänger aufweist. Die Austauschbeleuchtungssteuervorrichtung ist in dem elektrischen System auf die gleiche Art und Weise wie die herkömmliche Vorrichtung fest verdrahtet, um die Lampe in einer Leuchte zu steuern. Der Funkfrequenzempfänger spricht auf Funkfrequenzsignale an, die von einer entfernten Batterie-angetriebenen Steuervorrichtung erzeugt werden, die einen Sender aufweist, der zweckmäßigerweise an einer Gebäudewand an einem anderen Platz befestigt sein kann. Die Batterie-angetriebene Steuervorrichtung umfasst Schalter, um die Auswahl von vier unterschiedlichen Lichtpegeln zu ermöglichen. Die Schalter, wenn betätigt, veranlassen, dass ein Funkfrequenz-Signal an die elektrische Steuervorrichtung gesendet wird, die in dem elektrischen System des Gebäudes fest verdrahtet ist. Die festverdrahtete Vorrichtung spricht auf die Funkfrequenz-Signale durch Einstellen seiner Ausgabe an, um die Lampe zu veranlassen, bei einem von vier unterschiedlichen vorbestimmten Lichtpegeln zu arbeiten. Zusätzlich zu dem Ansprechen auf die Funkfrequenz-Signale kann die festverdrahtete Vorrichtung ebenfalls als Antwort auf die Betätigung manuell betätigter Schaltern arbeiten, die in ihr aufgenommen sind. Eine Zweiwegkommunikation wird zwischen der festverdrahteten Vorrichtung und der Batterie-angetriebenen Steuervorrichtung nicht bereitgestellt. Ein System dieser Art wird von Leviton als der Anywhere-Schalter vermarktet.
  • Bei einem weiteren System des Stands der Technik, das als das X10-System bekannt ist, werden Standardbeleuchtungs-steuerkörper durch Beleuchtungs-steuerkörper ersetzt, die über ein Netzleitungsträger-Kommunikationssystem (PLC-Kommunikationssystem) arbeiten, d. h. Informationen zum Betreiben der entfernten Beleuchtungssteuervorrichtungen werden über die existierende Netzleitung des Gebäudes durch einen Netzleitungsträger (PLC = power line carrier) bereitgestellt. Außerdem wird bei einigen dieser Systeme ebenfalls eine Funkfrequenz-Kommunikationsverbindung bereitgestellt, sodass eine handgeführte Fernsteuerungs-Master-Vorrichtung verwendet werden kann, um die verschiedenen Leuchten zu betätigen. Bei diesen Systemen kann ebenfalls ein Funkfrequenz-Zwischenverstärker bereitgestellt werden. Bei dem X10-System wird nur eine Einwegkommunikation bereitgestellt, sodass eine Master-Einheit nicht über den Zustand der gesteuerten Leuchten unterrichtet wird. Der Benutzer ist ebenfalls nicht im Stande zu sagen, ob der Befehl durch den Master von der Beleuchtungssteuervorrichtung aufgrund von schlechten Kommunikationsverbindungen, die durch Rauschen, ausgebrannten Glühlampen, etc. verursacht wurden, ausgeführt wurde.
  • Bei dem X10-System wird eine Funkfrequenz-PLC-Brücke bereitgestellt, um Funkfrequenzsignale in Netzleitungsträger-Kommunikationssignale (PLC-Kommunikationssignale) umzuwandeln. Die Funkfrequenz-PLC-Brücke wird in eine existierende Wandsteckdose gesteckt und stellt den PLC-Träger auf der elektrischen Netzleitung bereit, der von den gesteuerten Beleuchtungssteuervorrichtungen aufzunehmen ist. Typischerweise umfasst die Funkfrequenz-PLC-Brücke einen Kasten, der in eine existierende Wand oder eine elektrische Steckdose eingesteckt wird und eine Antenne zum Empfangen von Signalen von dem Master-Controller oder einem Zwischenverstärker aufweist.
  • Zusätzlich zu dem X10-System sind ebenfalls Zweiwegkommunikationsverbindungen bekannt, um allgemein die Haushalts-Automatisierung bereitzustellen. Diese umfassen die Protokolle des Consumer Electronics Bus (CEBus) der Electronic Industries Association (EIAIS-60) für Funkfrequenzmedien, Netzleitungsträger, Infrarotmedien und verdrillte Leiterpaarmedien, und die Echelon Corporation LONworks. Die Intellon Corp. stellt Transceiver bereit, die dem CEBus-Standard für Funkfrequenz- und Netzleitungsträger entsprechen. Echelon liefert Transceiver, die ihren Kommunikationsprotokollen entsprechen. Obwohl diese Systeme im Allgemeinen Kommunikationsverbindungen bereitstellen, die für Verbraucher- und Haushaltsanwendung angepasst werden können, sehen keine von ihnen das integrierte System zum Steuern von elektrischen Vorrichtungen vor, wie hier beschrieben.
  • Zusätzlich zu dem Obigen ist ein System, das als das von Smart House LP gelieferte Smart House bekannt ist, ebenfalls verfügbar. Dieses System umfasst ein verdrahtetes System und würde dementsprechend eine kostspielige Änderung und Verlagerung zur Folge haben, wenn es auf die Steuerung von elektrischen Geräten, insbesondere die Beleuchtung in einem Haushalt, angewendet wird.
  • Zusätzlich zu dem Obigen bietet der Anmelder der vorliegenden Anmeldung Systeme an, die als HomeWorks, NetWorks und LuMaster bekannt sind, die festverdrahtete Steuersysteme sind, die Beleuchtungsvorrichtungen steuern. Obwohl diese Systeme für einen neuen Aufbau geeignet sind, haben sie eine erhebliche Änderung und Verlagerung zur Folge, wenn sie auf existierende Haushalte angewendet werden.
  • Ebenfalls verfügbar werden drahtlose Lokalbereichs-Netzwerke (LANs) für Computersysteme, die Funkfrequenz-Kommunikationsverfahren benutzen, die sicherstellen, dass alle Knoten des Netzwerkes miteinander kommunizieren können. Siehe beispielsweise Electronic Design, 26. Juni 1995, Seite 55.
  • Die US 4 427 968 offenbart Zwischenverstärker in Verbindung mit einem Leistungsverteilungsnetzwerk.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Zwischenverstärker für ein System zum Fernsteuern von elektrischen Vorrichtungen, beispielsweise elektrischen Lampen, bereitzustellen, ohne ein elektrisches System eines Gebäudes neu verdrahten zu müssen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein Funkfrequenz-Kommunikationssystem zum Steuern von elektrischen Lampen und/oder anderen elektrischen Vorrichtungen bereitzustellen, der ermöglicht, dass beispielsweise ein existierendes Beleuchtungssystem eines Gebäudes von entfernten Plätzen gesteuert werden kann, ohne dass das elektrische System des Gebäudes neu verdrahtet werden muss.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein elektrisches Steuersystem, das Zweiweg-Sende/Empfangs-Kommunikationen von Funkfrequenzsignalen bereitstellt, wodurch der Empfang von Signalen ermöglicht wird, um eine elektrische Lampe oder andere elektrische Vorrichtung von einem entfernten Platz zu bedienen, sowie auch eine Übertragungsfunktion bereitzustellen, um an den entfernten Platz den Zustand der betroffenen elektrischen Lampe oder elektrischen Vorrichtung zurück zu liefern.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein derartiges System bereitzustellen, das eine oder mehrere Master-Einheiten und eine oder mehrere Steuervorrichtungen, beispielsweise Dimmer, umfasst, wobei die letzteren in elektrischen Wandkästen von Standardgröße installierbar sind, sodass sie rückwirkend in ein elektrisches System eines Gebäudes installiert werden können, um die Fernsteuerung der Steuervorrichtungen zu ermöglichen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die für die Durchführung einer manuelle Aktion geeignet ist und die ein Signal hinsichtlich des Zustands der elektrischen Vorrichtung bei Betätigung für den Empfang durch eine Master-Einheit zur Anzeige darauf überträgt.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein System zur Fernsteuerung von Steuervorrichtungen bereitzustellen, die elektrische Vorrichtungen, beispielsweise elektrische Lampen steuern, das mindestens eine Master-Einheit mit einer Mehrzahl von Steuerungen umfassen, wobei jede von diesen programmierbar einer oder mehreren Steuervorrichtungen zugeordnet werden kann.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein System für die Fernsteuerung von Steuervorrichtungen bereitzustellen, die elektrische Vorrichtungen, beispielsweise elektrische Lampen steuernde Lichtdimmer, das zuverlässige Zweiweg-Funkfrequenzkommunikationen zwischen der Steuervorrichtung und der Master-Steuereinheit berücksichtigt, sodass Informationen von der Master-Einheit an eine Beleuchtungssteuervorrichtung, um den Zustand der zugeordneten elektrischen Lampe zu steuern, und Informationen hinsichtlich des Zustand der zugeordneten elektrischen Lampe an die Master-Einheit zurückübertragen werden, um angezeigt zu werden, geliefert werden.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker zum Kommunizieren mit einer Steuervorrichtung bereitzustellen, wobei die Steuervorrichtung eine Antenne, einen Sender/Empfänger und eine Steuereinheit zum Steuern der Betätigung der zugeordneten gesteuerten elektrischen Vorrichtung als Reaktion auf von einer Master-Einheit empfangenen Signale zu steuern, und der Kommunikationen zu der Master-Einheit bezüglich des Zustands der gesteuerten Vorrichtung zurück liefert.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker für ein System zum Fernsteuern von elektrischen Vorrichtungen, beispielsweise einer elektrischen Lampe, bereitzustellen, der mindestens eine Master-Einheit und mindestens eine Steuervorrichtung aufweist, und wobei mindestens ein Zwischenverstärker hilft, sicherzustellen, dass Kommunikationen zwischen der Master-Einheit und den Steuervorrichtungen von den jeweiligen Vorrichtungen empfangen werden.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker zur Verwendung bei einem Funkfrequenz-Kommunikationssystem bereitzustellen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen derartigen Zwischenverstärker bereitzustellen, der empfangene Informationen zwischen einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung überträgt.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der Informationen zwischen ersten und zweiten Vorrichtungen überträgt, wobei die ersten und zweiten Vorrichtungen angepasst sind, Kommunikationen sowohl zu übertragen als auch zu empfangen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker zum Bereitstellen von Kommunikationen zwischen einer Master-Steuereinheit zum entfernten Steuern des Zustands einer Mehrzahl von elektrischen Vorrichtungen, wie beispielsweise elektrische Lampen, die in einem festverdrahteten elektrischen System verbunden sind, das mit einem elektrischen Netzwerk verbunden ist, und eine Mehrzahl von Steuervorrichtungen zum Steuern der elektrischen Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker zur Verwendung bei einem System zum entfernten Steuern von elektrischen Vorrichtungen bereitzustellen, der hilft, Kommunikationen zwischen Bauteilen des Systems trotz Schattenbildung, Nullbildung, Dämpfung, elektromagnetische Interferenz und ineffizienten Antennen, die in bestimmten Bauteilen angeordnet sind, sicherzustellen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der hilft, eine zuverlässige Kommunikation innerhalb der Grenzen eines Gebäudes und trotz stationärer Interferenz/Dämpfungsquellen, wie beispielsweise Wänden, Baumaterialien, Möbel, Bohrleitungen, elektrische Leitungen, etc., sicherzustellen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der eine zuverlässige Kommunikation innerhalb der Grenzen eines Gebäudes trotz sich bewegender Interferenz/Dämpfungs-Quellen, wie beispielsweise Leuten, Tieren und Wasser in Rohrleitungen, bereitzustellen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der insbesondere zum Übertragen von Informationen in einem in einem begrenzten Bereich angeordneten Kommunikationssystem, wie beispielsweise einem Gebäude, geeignet ist, und der insbesondere zum Übertragen von Informationen in einem Funkfrequenzsteuersystem zum Steuern des Zustands einer Mehrzahl von elektrischen Vorrichtungen geeignet ist, wie beispielsweise elektrischen Lampen, die ein festverdrahtetes elektrisches Leistungsnetzwerk, wie beispielsweise das elektrische System eines Gebäudes, verbunden sind.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der mit anderen Zwischenverstärkern ohne Interferenz zwischen Zwischenverstärkern verwendet werden kann, und wobei Zwischenverstärker hinzugefügt werden können, wenn die Anzahl von Bauteilen in dem System ansteigt.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen derartigen Zwischenverstärker bereitzustellen, der eine Steuerschaltung zum Übertragen empfangener Informationen in einem definierten Zwischenverstärker-Zeitschlitz und in einer festgelegten Folge umfasst, die vorbestimmt ist, um sicherzustellen, das alle Vorrichtungen die für die Vorrichtung bestimmte Informationen empfangen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der mit anderen Zwischenverstärkern gemäß einer festgelegten Folge arbeiten kann, wobei die Folge keine Kenntnis der Reihenfolge oder des Platzes des Zwischenverstärkers erfordert, um zu gewährleisten, dass jede Vorrichtung die für die Vorrichtung bestimmten Signale empfängt.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der eine Schaltung zum Erzeugen einer Zustandsbitmap aller Zustandsinformationen für elektrische Vorrichtungen aufweist, die ihm bekannt sind, und wobei die Zustandsbitmap an andere Zwischenverstärker übertragen wird, wobei die anderen Zwischenverstärker jeweils Zustandsinformationen, die dem besonderen Zwischenverstärker bekannt sind, zu der Zustandsbitmap hinzufügen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zwischenverstärker bereitzustellen, der mit anderen Zwischenverstärkern gemäß einer Folge arbeiten kann, um eine abgeschlossene Zustandsbitmap zu erzeugen, und um sicherzustellen, sobald die abgeschlossene Zustandsbitmap gebildet ist, dass alle Zwischenverstärker eine vollständige Zustandsbitmap übertragen und alle Vorrichtungen die fertig gestellte Zustandsbitmap und somit die für die besondere Vorrichtung bestimmten Informationen empfangen.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen derartigen Zwischenverstärker bereitzustellen, der bei einem System verwendet wird, sodass der Abstand des Zwischenverstärkers von anderen Bauteilen enger als der durch die Theorie erlaubte breitere Abstand ist.
  • Die obigen und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Zwischenverstärker für Verwendung bei einem Zweiwegkommunikationssystem zur Weiterübertragen von Informationen zwischen einer ersten Vorrichtung und einer Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegkommunikation zwischen den Vorrichtungen sicherzustellen, wobei der Zwischenverstärker umfasst: einen Sender/Empfänger, wobei der Sender/Empfänger Informationen in Signalen von dem ersten und zweiten Vorrichtungen empfängt und die empfangenen Informationen in Signalen für den Empfang durch die jeweiligen ersten und zweiten Vorrichtungen überträgt; und wobei ferner ein direkter Kommunikationspfad für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitgestellt wird, wobei der direkte Kommunikationspfad intermittierend unzuverlässig ist; wobei der Zwischenverstärker einen zusätzlichen Pfad für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitstellt; wobei der Zwischenverstärker von den ersten und zweiten Vorrichtungen durch einen spezifizierten Abstand beabstandet ist, wobei der spezifizierte Abstand erheblich geringer als ein theoretischer maximaler Kommunikationsabstand zwischen dem Zwischenverstärker und jeder der ersten und zweiten Vorrichtung ist.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform, bei der eine Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen bereitgestellt werden, umfasst die erste Vorrichtung eine Master-Einheit, umfasst die Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen Steuervorrichtungen zum Steuern jeweiliger elektrischer Vorrichtungen; wobei die Master-Einheit Steuerinformationen überträgt, um einen entsprechenden Zustand aller elektrischen Vorrichtungen festzulegen, wobei die Steuervorrichtungen angepasst sind, um auf ausgewählte Steuerinformationen zu antworten, um die jeweiligen elektrischen Vorrichtungen in einen Zustand zu befehlen, der von den Steuerinformationen geleitet wird, wobei die Steuervorrichtungs-Zustandsinformationen für den Empfang durch die Master-Einheit erzeugt; und der Zwischenverstärker einen Informationskombinierer zum Erzeugen kombinierter Informationen über den Zustand aller elektrischen Vorrichtungen umfasst, wobei die kombinierten Informationen für den zumindest einmaligen Empfang durch die Master-Einheit übertragen werden.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden ebenfalls durch ein Verfahren für eine Zweiwegkommunikation zwischen einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegkommunikation zwischen den Vorrichtungen sicherzustellen, mit: Bereitstellen eines Zwischenverstärkers innerhalb eines Kommunikationsbereichs jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen; Empfangen von Informationen von ersten und zweiten Vorrichtungen mit dem Zwischenverstärker und Übertragen der empfangenen Informationen in jeweiligen Signalen zum Empfang durch die jeweiligen zweiten und ersten Vorrichtungen; ferner Bereitstellen eines direkten Kommunikationspfads für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen, wobei der direkte Kommunikationspfad intermittierend unzuverlässig ist; wobei der Zwischenverstärker einen zusätzlichen Pfad für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitstellt; wobei der Schritt des Übertragens ein Helfen umfasst, um sicherzustellen, dass von dem Zwischenverstärker in den jeweiligen Signalen übertragenen Informationen nicht mit Signalen interferieren, die von den ersten und zweiten Vorrichtungen übertragen werden; und Beabstanden des Zwischenverstärkers von den ersten und zweiten Vorrichtungen um einen spezifizierten Abstand, wobei der spezifizierte Abstand beträchtlich geringer als ein theoretischer maximaler Kommunikationsabstand zwischen dem Zwischenverstärker und jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen ist, um zu helfen, Kommunikationszuverlässigkeit sicherzustellen.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden ebenfalls durch einen Zwischenverstärker zur Verwendung bei einem Zweiwegkommunikationssystem zum Übertragen von Informationen zwischen einer ersten Vorrichtung und einer Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegkommunikation zwischen den Vorrichtungen sicherzustellen, wobei der Zwischenverstärker umfasst: einen Sender/Empfänger, wobei der Sender/Empfänger Informationen in Signalen von den ersten und zweiten Vorrichtungen empfängt und die empfangenen Informationen in Signalen für den Empfang durch die jeweiligen ersten und zweiten Vorrichtungen überträgt; wobei die erste Vorrichtung eine Master-Einheit umfasst, wobei die Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen lokale Steuervorrichtungen zum Steuern jeweiliger elektrischer Vorrichtungen umfasst, wobei die Master-Einheit Steuerinformationen überträgt, um einen entsprechenden Zustand aller elektrischen Vorrichtungen festzulegen, wobei die lokalen Steuervorrichtungen angepasst sind, um auf ausgewählte Steuerinformationen zu antworten, um die jeweiligen elektrischen Vorrichtungen in einen Zustand zu befehlen, der von der Steuerinformation geleitet wird, wobei die lokale Steuervorrichtung Zustandsinformationen für den Empfang durch die Master-Einheit erzeugt; und der Zwischenverstärker einen Informationskombinierer zum Erzeugen kombinierter Informationen über den Zustand aller elektrischen Vorrichtungen umfasst, wobei die kombinierten Informationen für den zumindest einmaligen Empfang durch die Master-Einheit übertragen werden.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden außerdem durch ein Verfahren für eine Zweiwegkommunikation zwischen einer ersten Vorrichtung und einer Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegkommunikation zwischen Vorrichtungen bereitzustellen, umfassend: Bereitstellen eines Zwischenverstärkers in einem Kommunikationsbereich jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen; Empfangen von Informationen von ersten und zweiten Vorrichtungen mit dem Zwischenverstärker und Übertragen der empfangenen Informationen in Signalen zum Empfang durch die jeweiligen ersten und zweiten Vorrichtungen; wobei der Schritt des Übertragens ein Helfen umfasst, um sicherzustellen, dass die übertragenen Informationen in den Signalen nicht mit Signalen interferieren, die von den ersten und zweiten Vorrichtungen übertragen werden; wobei die erste Vorrichtung eine Master-Einheit umfasst, die Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen lokale Steuervorrichtungen zum Steuern jeweiliger elektrischer Vorrichtungen umfasst, und ferner die folgenden Schritte aufweist: Übertragen von Steuerinformationen an die Master-Einheit, um einen Zustand jeweiliger der elektrischen Vorrichtungen festzulegen; Antworten auf ausgewählte der Steuerinformationen an den Steuervorrichtungen, um die jeweiligen elektrischen Vorrichtungen in einen Zustand zu befehlen, der von den Steuerinformationen geliefert wird; Erzeugen von Zustandsinformationen an den lokalen Steuervorrichtungen für den Empfang durch die Master-Einheit; Erzeugen kombinierten Informationen an dem Zwischenverstärker des Zustands aller elektrischen Vorrichtungen; und Übertragen der kombinierten Informationen für den zumindest einmaligen Empfang durch die Master-Einheit.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden ebenfalls durch ein Verfahren für die Kommunikation zwischen einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Kommunikation zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen sicherzustellen, umfassend: Übertragen von Informationen von der ersten Vorrichtung in einem Signal, das von einer Antenne an der ersten Vorrichtung ausgestrahlt wird, die eine maximale Abmessung geringer als ein Zehntel der Freiraumwellenlänge der von der ersten Vorrichtung übertragenen Strahlung aufweist; Bereitstellen eines direkten Kommunikationspfads für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen, wobei der direkte Kommunikationspfad intermittierend unzuverlässig ist; Bereitstellen eines Zwischenverstärkers mit einer Antenne mit hohem Wirkungsgrad in dem Kommunikationsbereich jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen, wobei der Zwischenverstärker einen zusätzlichen Pfad für die Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitstellt; Empfangen der Informationen von der ersten Vorrichtung mit dem Zwischenverstärker und Übertragen der Informationen für den Empfang durch die zweite Vorrichtung; Beabstanden des Zwischenverstärkers von den ersten und zweiten Vorrichtungen um einen spezifizierten Abstand, wobei der spezifizierte Abstand erheblich geringer als ein theoretischer maximaler Kommunikationsabstand zwischen dem Zwischenverstärker und jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen ist; Empfangen der Informationen an der zweiten Vorrichtung mit einer Antenne, die eine maximale Abmessung geringer als ein Zehntel der Freiraumwellenlänge der von der ersten Vorrichtung übertragenen Strahlung aufweist.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden ebenfalls durch ein Verfahren für eine Zweiwegkommunikation zwischen einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung erreicht, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegkommunikation zwischen den Vorrichtungen sicherzustellen, umfassend: Übertragen erster Informationen von der ersten Vorrichtung in einem von einer Antenne an der ersten Vorrichtung gestrahlten Signal, die eine maximale Abmessung geringer als ein Zehntel der Freiraumwellenlänge der von der ersten Vorrichtung übertragenen Strahlung aufweist; Bereitstellen eines direkten Kommunikationspfads für die ersten Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen, wobei der direkte Kommunikationspfad intermittierend unzuverlässig ist; Bereitstellen eines Zwischenverstärkers mit einer Antenne mit hohem Wirkungsgrad innerhalb des Kommunikationsbereichs jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen, wobei der Zwischenverstärker einen zusätzlichen Pfad für die ersten Informationen zwischen den ersten und zweiten Vorrichtungen bereitstellt; Empfangen der ersten Informationen von der ersten Vorrichtung mit dem Zwischenverstärker und Übertragen der ersten Informationen für den Empfang durch die zweite Vorrichtung; Beabstanden des Zwischenverstärkers von den ersten und zweiten Vorrichtungen um einen spezifizierten Abstand, wobei der spezifizierte Abstand erheblich geringer als ein theoretischer maximaler Kommunikationsabstand zwischen dem Zwischenverstärker und jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen ist; Empfangen erster Informationen an der zweiten Vorrichtung mit einer Antenne, die eine maximale Abmessung aufweist, die geringer als ein Zehntel der Freiraumwellenlänge der von der ersten Vorrichtung übertragenen Strahlung ist; Übertragen zweiter Informationen von der zweiten Vorrichtung durch die Antenne an der zweiten Vorrichtung ausgestrahlten Signalen; Empfangen der zweiten Informationen von der zweiten Vorrichtung mit dem Zwischenverstärker und Übertragen der zweiten Informationen für den Empfang durch die erste Vorrichtung; und Empfangen der zweiten Informationen an der ersten Vorrichtung mit der Antenne an der ersten Vorrichtung.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich, die sich auf die begleitenden Zeichnungen bezieht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nun ausführlicher in der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
  • 1 ein Systemdiagramm des Gesamtsystems zum Steuern von elektrischen Vorrichtungen von entfernten Plätzen;
  • 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer Beleuchtungssteuervorrichtung, die bei der gezeigten Ausführungsform ein Lichtdimmer ist, der bei der Erfindung benutzbar ist;
  • 3 eine perspektivische Explosionsansicht einer Wand-angebrachten Master-Steuerstation, die bei der Erfindung zum Steuern von elektrischen Vorrichtungen von einem entfernten Platz benutzbar ist;
  • 4 eine perspektivische Explosionsansicht einer Tischplatten-Master-Steuerstation zum Steuern von elektrischen Vorrichtungen von einem entfernten Platz gemäß der Erfindung;
  • 5 eine perspektivische Explosionsansicht einer Zwischenverstärker-Station gemäß der vorliegenden Erfindung, um zu helfen, sicherzustellen, dass Kommunikationssignale zwischen Master-Stationen und Steuervorrichtungen ordnungsgemäß empfangen werden;
  • 6(a), (b), (c), (d) und (e) jeweils: (a) eine Beleuchtungssteuervorrichtung mit einem Dimmer; (b) eine Beleuchtungssteuervorrichtung mit einem An/Aus-Schalter; (c) eine Wand-angebrachte Master-Steuerstation; (d) eine Tischplatten-Master-Steuerstation; und (e) einen Zwischenverstärker, die alle gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
  • 7(a), (b) und (c) verschiedene Master-Steuerungen, insbesondere: (a) eine Master-Steuerung mit 7 Schaltflächen; (b) eine Master-Steuerung mit 12 Schaltflächen; und (c) eine Master-Steuerung mit 17 Schaltflächen, die alle in elektrischen Einzel- oder Mehrfach-Standardwandkästen anbringbar sind;
  • 8 eine typische Positionierung eines Zwischenverstärkers in einer Dreizimmer-Installation;
  • 9 eine Installation der verschiedenen Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung in einem typischen Haus, wobei die vergrößerte eingefügte Ansicht von 9 eine Master-Steuerung für diese typische Anwendung zeigt;
  • 9A ein Detail eines Abschnitts von 9;
  • 10 eine detaillierte Ansicht der Steuertafel des Tischplatten-Masters von 4;
  • 11 eine detaillierte Ansicht der Steuertafel der Zwischenverstärkerstation von 5;
  • 12 ein Gesamtablaufdiagramm für die verschiedenen Betriebsarten der vorliegenden Erfindung;
  • 13(A) und 13(B) den Zwischenverstärker-Installationsmodus, der beim Installieren des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 14 den Adressier-Modus, der beim Einrichten des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um jedes einzelne Bauteile zu adressieren;
  • 15A, 15B und 15C den Programmier-Modus, der beim Programmieren der Master-Steuerstation zum Zuweisen spezifischer Beleuchtungssteuervorrichtungen zu spezifischen Schaltflächen auf der Master-Steuerung verwendet wird;
  • 16 den Dimmeinstellmodus, der dem Benutzer ermöglicht, die Lichtpegel-Einstellungen von Beleuchtungssteuervorrichtungen von einer Master-Steuerstation einzustellen;
  • 17 den Betriebsmodus des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 18 das Kommunikationsprotokoll zwischen den Master-Stationen, Zwischenverstärkern und Dimmern;
  • 19 Einzelheiten des Kommunikationsprotokolls gemäß 18;
  • 20 weitere Einzelheiten des Kommunikationsprotokolls von 18;
  • 21 wie die Installation eines Zwischenverstärkers zuverlässigere Kommunikationen in der Umgebung eines typischen Hauses vorsieht;
  • 22 wie Multipfadnullen auftreten und wie sie zum Empfang von gedämpften empfangenen Signalen führen, und für die die vorliegende Erfindung eine Lösung durch Erreichen von Raumdiversity mit einem oder mehreren Zwischenverstärkern bereitstellt;
  • 22A einen möglichen Layout von Beleuchtungssteuervorrichtungen, Master-Steuerstationen und Zwischenverstärkerstationen in einer Installation;
  • 23 das Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Master-Station;
  • 24 das Blockdiagramm eines Zwischenverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 25 das Blockdiagramm einer Dimmersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 26 ein Systemdiagramm eines Gesamtsystems zum Steuern elektrischer Vorrichtungen von entfernten Plätzen mit einem kombinierten Funkfrequenz- und Netzleitungsträgersignal-Kommunikationssystem;
  • 27 ein Systemdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Gesamtsystems zum Steuern elektrischer Vorrichtungen von entfernten Plätzen mit einem kombinierten Funkfrequenz- und Netzleitungsträgersignal-Kommunikationssystem;
  • 28 ein Blockdiagramm einer Master-Einheit zur Verwendung bei dem in 26 gezeigten System;
  • 29 ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung zur Verwendung bei dem entweder in 26 und/oder 27 gezeigten System;
  • 30 ein Blockdiagramm einer Master-Einheit zur Verwendung bei dem in 27 gezeigten System;
  • 31 ein Blockdiagramm einer Funkfrequenz-Netzleitungsträger-Signalbrücke, die bei dem in 27 gezeigten System verwendet wird; und
  • 32 ein Blockdiagramm der Verbindung der Steuervorrichtung mit einer elektrischen Lampe, das zeigt, wie die Steuervorrichtung von 25 Leistung aufnimmt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Mit Bezug nun auf die Zeichnungen zeigt 1 ein erfindungsgemäßes System, das in einem festverdrahteten elektrischen System 10 eines Gebäudes verbunden ist, das verwendet werden kann, um die Fernsteuerung der elektrischen Lampen oder anderer elektrischer Vorrichtungen zu erreichen, die in dem festverdrahteten elektrischen System 10 fest verdrahtet sind. Mit der Ausnahme des Installierens von Beleuchtungssteuervorrichtungen, um die existierenden Standardbeleuchtungs-Steuerschalter zu ersetzen, ist keine Änderung in der Gebäudeverdrahtung notwendig, um die Steuerfunktionen zu implementieren. Demgemäß kann das in 1 gezeigte System verwendet werden, um die Fernsteuerung eines Gebäudebeleuchtungssystems ohne Installieren irgendwelcher zusätzlicher Drähte bereitzustellen. Dies ist besonders nützlich, um ein existierendes Gebäude für Fernsteuerung ohne kostspielige Bauarbeiten und Neuverdrahtung nachzurüsten. Das System der Erfindung kann jedoch ebenfalls bei einem Neubau verwendet werden. Sogar bei einem Neubau weist die Erfindung Vorteile beim Verringern der notwendigen Verdrahtungsmenge auf.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden alle Steuerfunktionen durch Funkfrequenzsignale zwischen Master-Steuervorrichtungen und Beleuchtungsteuervorrichtungen erreicht, die durch einen Verstärker geleitet werden können, jedoch nicht geleitet werden müssen.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des Systems der Erfindung kann eine Master-Steuervorrichtung 20 mit einer Mehrzahl von Steuerungen und Zustandsindikatoren 22 installiert sein, die verschiedene Steuervorrichtungen steuern, die den verschiedenen Steuerschaltflächen zugewiesen sind. Die Zuweisung der bestimmten Steuervorrichtungen zu bestimmten Steuerschaltflächen ist in Übereinstimmung mit einem Computerprogramm, das hier ausführlicher beschrieben wird. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Master-Vorrichtung 20 eine Antenne 24 zum Empfangen und Übertragen von Funkfrequenzsignalen, und diese wird in eine Wandsteckdose 25, beispielsweise durch einen Transformator 26 für Leistung eingesteckt. Falls gewünscht, kann gleichfalls ein anderer Typ einer Master-Einheit 30 bereitgestellt werden. Die Master-Einheit 30 wird als ein Wand-angebrachter Master identifiziert, da sie in einem elektrischen Standardwandkasten einbaubar ist. Der in 1 gezeigte Wand-angebrachte Master ist eine Einfachausgestaltung, wobei er jedoch von einer Mehrfachausgestaltung sein kann, wie hier später beschrieben, und somit in einen elektrischen Standard-Mehrfachwandkasten passen wird. Der Wand-angebrachte Master 30 umfasst eine Antenne, die von der Sicht verborgen und in der gleichzeitig anhängenden Anmeldung des Anmelders mit der Seriennummer P/10-393 beschrieben ist, die gleichzeitig hiermit eingereicht wird. Eine derartige Antenne wird vorzugsweise von der Sicht verborgen und empfängt und überträgt Funkfrequenzsignale für Steuer- und Zustandsfunktionen. Eine Anzahl von Master-Einheiten, die entweder vom Tischplattentyp oder Wand-angebrachten Typ oder irgendeine Kombination dieser ist, können in dem erfindungsgemäßen System bereitgestellt werden.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des beschriebenen Systems wird der Zwischenverstärker 40 ebenfalls bereitgestellt, um zu helfen, sicherzustellen, dass jedes Bauteil des Systems die Funkfrequenz-Kommunikationssignale empfangen wird, die für dieses Bauteil für Steuerzwecke und/oder zum Bereitstellen von Zustandsinformationen bestimmt sind. Das von dem Zwischenverstärker und den anderen Vorrichtungen verwendete Kommunikationsprotokoll wird hier und in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit der Seriennummer P/10-391 beschrieben, die gleichzeitig hiermit eingereicht wird. Das System wird hier und in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit der Seriennummer P/10-390 beschrieben, die gleichzeitig hiermit eingereicht wird.
  • Mindestens eine Beleuchtungssteuervorrichtung 50 wird bereitgestellt, die imstande ist, eine manuelle Betätigung über eine manuelle Steuerschaltfläche 52 durchzuführen, die jedoch ebenfalls imstande ist, Funkfrequenzsignale von den Master-Einheiten 20, 30 oder dem Zwischenverstärker 40 zu empfangen und den Zustand einer elektrischen Lampe 54 zu steuern. Außerdem ist die Beleuchtungssteuervorrichtung 50 imstande, Funkfrequenzsignale zu dem Zwischenverstärker 40 und/oder den Master-Einheiten 20 und 30 zu übertragen, um den Master-Einheiten den wahren Zustand der betroffenen elektrischen Lampe 54 mitzuteilen. Der Zustand wird auf der Anzeigevorrichtung der Master-Einheit angegeben. Dies ist ein wahrer Zustand der betroffenen elektrischen Lampe, und wenn die betroffene elektrische Lampe ausgebrannt ist, arbeitet der Dimmer fehlerhaft oder eine Kommunikationsverbindung ist defekt, und der Zustandsindikator an dem Master wird nicht leuchten, wobei dem Bediener ein Problem mitgeteilt wird.
  • Die Beleuchtungssteuervorrichtung 50 kann beispielsweise einen Dimmer umfassen, und kann eine Mehrzahl von Zustandsangabevorrichtungen, beispielsweise lichtemittierende Dioden 56, aufweisen, die durch Lichtwellenleiter strahlen, um dem Benutzer die Intensitätseinstellung der elektrischen Lampe 54 anzugeben. Außerdem umfasst die Beleuchtungssteuervorrichtung 50 ein Mittel 58 zum Einstellen des Intensitätspegels. Beispielsweise kann ein derartiges Mittel 58 einen Aufwärts/Abwärts-Wippschalter umfassen. Außerdem kann ein An/Aus-Schalter 59, beispielsweise ein Luftspaltschalter, bereitgestellt werden, um den Betrieb der Beleuchtungssteuervorrichtung wie gewünscht, beispielsweise für Wartungszwecke, zu sperren.
  • Eine Beleuchtungssteuervorrichtung mit dem allgemeinen Aussehen der in 1 gezeigten Beleuchtungssteuervorrichtung 50 ist die Vorrichtung der Maestro-Linie, die von dem Anmelder dieser Patentanmeldung vertrieben wird. Die Maestro-Beleuchtungssteuervorrichtung ist jedoch nicht mit irgendeinem Mittel für Funkfrequenzkommunikation ausgerüstet, sondern wird hier lediglich als ein Beispiel einer Beleuchtungssteuervorrichtung genannt, die das allgemeine Aussehen der hier gezeigten Beleuchtungssteuervorrichtung 50 aufweist. Außerdem kann die Maestrovorrichtung einige der gleichen oder ähnlichen mechanischen/elektrischen Bauteile, wie die hier beschriebene Beleuchtungssteuervorrichtung, gemeinsam nutzen.
  • Wie gezeigt, kann der Master Signale von den Steuervorrichtungen direkt oder durch den Zwischenverstärker empfangen. Auf ähnliche Weise können die Steuervorrichtungen Signale von dem Master entweder direkt oder durch den Zwischenverstärker empfangen.
  • 2 ist eine Explosionsansicht der bevorzugten Ausführungsform der in 1 gezeigten Beleuchtungssteuervorrichtung 50. Die Beleuchtungssteuervorrichtung 50 umfasst eine isolierende Rückabdeckungskappe 500, durch die die elektrischen Leitungsdrähte bereitgestellt werden können. In der Rückabdeckungskappe 500 ist eine mit der Antenne gekoppelte Funkfrequenz-Platine 502 vorgesehen, die nachstehend ausführlicher zu beschreiben ist. Der Zweck der Funkfrequenz-Platine 502 besteht darin, Funkfrequenzsignale von der Antenne zum Steuern des Betriebs der elektrischen Lampe zu empfangen sowie Funkfrequenzsignale an die Antenne zur Rückübertragung an die Mastervorrichtungen zu übertragen.
  • In der Rückabdeckungskappe 500 ist ebenfalls eine Funkfrequenzinterferenz-Unterdrückungsdrossel (RFI-Unterdrückungsdrossel) 504 und ein Kondensator 503 vorgesehen, der bereitgestellt wird, um die Wechselstromenergie geeignet zu filtern, die an die Beleuchtungssteuervorrichtung für Leistung über das elektrische System des Gebäudes 10 geliefert wird.
  • In der Rückabdeckungskappe 500 wird ebenfalls eine Leistungs- und Steuerplatine 506 bereitgestellt, die eine Leistungsversorgung und einen Regler und eine Mikroprozessorsteuerschaltung umfasst, die durch von der Funkfrequenz-Platine 502 empfangene Signale gesteuert wird und die Signale an die Funkfrequenz-Platine 502 bezüglich des Zustands der elektrischen Lampe überträgt.
  • Die Leistungs- und Steuerplatine 506 umfasst eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, die den Zustand der betroffenen Lampe oder Lampen angeben. Ein Teilfrontrahmen 508 wird über den lichtemittierenden Dioden bereitgestellt und umfasst eingeformte Lichtleiter 508A, um das Licht von jeder der lichtemittierenden Dioden extern von der Vorrichtung zu übertragen, sodass von den lichtemittierenden Dioden emittiertes Licht einem Bediener der Vorrichtung sichtbar wird. Vorzugsweise kann der Teilfrontrahmen aus einem durchsichtigen Kunststoff, wie beispielsweise LexanTM oder einem anderen Polycarbonat oder einem anderen lichtdurchlässigen Kunststoff hergestellt werden, um die Lichtleiterfunktion durchzuführen. Außerdem arbeitet der Teilfrontrahmen 508 ebenfalls, um die Antennenplatine 526 von dem Benutzer zu isolieren. Die Antennenplatine 526 gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist mit der Wechselstromversorgung gekoppelt, sodass eine derartige Isolierung gemäß der bevorzugten Ausführungsform erforderlich ist. Mit der Rückabdeckungskappe 500 ist ein Rückabdeckungsring gekoppelt, der ebenfalls aus einem isolierenden Material ist und bei 510 in 2 angegeben wird. Die Rückabdeckungskappe 500 und der Rückkappenring 510 werden durch geeignete Mittel, beispielsweise Schrauben 512, zusammen gehalten. Die durch die Leistungs- und Steuerplatine 506 gesteuerte Lampe wird von einer Halbleiterleistungsvorrichtung 514 gesteuert, die einen Triac umfassen kann. Die Halbleiterleistungsvorrichtung 515 kann ein FET oder ein anderer Transistor sein, der als Teil des Leistungsversorgungsreglers für die Leistungs- und Steuerplatine 506 verwendet wird. Die Funkfrequenz-Platine 502 kann mit der Leistungs- und Steuerplatine 506 über einen elektrischen Verbinder mit biegsamen Band 516 gekoppelt sein, wie gezeigt.
  • Leistungshalbleitervorrichtungen 514 und 515 sind an einem Metalljoch 518 über Schrauben 520 befestigt, um Wärme abzuleiten. Das Joch 518 umfasst somit eine Wärmesenke und arbeitet ebenfalls als das Mittel, durch das die Beleuchtungssteuervorrichtung 50 in einem elektrischen Wandkasten angebracht ist. Demgemäß umfasst das Joch 518 zwei Schraubenlöcher 522 zum Aufnehmen von Montageschrauben zum Anbringen des Jochs und infolgedessen der Beleuchtungssteuervorrichtung 50 in dem elektrischen Wandkasten auf herkömmliche Art und Weise. Über dem Joch 518 – und das Joch 518 gegen über dem Joch angeordnete Bauteile isolierend – ist ein isolierendes Element 524, das aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Kapton®, wie von DuPont hergestellt, ausgeführt sein kann. Das isolierende Element 524 sowie auch das Joch 518 umfassen eine Mehrzahl von Löchern dahindurch für Lichtleiter 508A, sowie auch eine Verdrahtung für Verbindungen mit einer Leiterplatine für eine Antenne 526, die über dem isolierenden Element 524 angeordnet ist. Eine elektrische Zuführung mit drei Stiften 528 ist zum Verbinden der Leiterplatine 526 der Antenne mit der Funkfrequenz-Platine 502 vorgesehen. Der Teilfrontrahmen 508, der über der Leiterplatine für die Antenne angeordnet ist, ist aus einem geeigneten isolierenden Material hergestellt und hat darauf eine Betätigungsschaltfläche 52 angebracht, die durch die Vermittlung eines eingeformten Scharnierstabs 534 arbeitet, um einen Schalter zu steuern. Der Schalter wird durch den Scharnierstab 534 betätigt und liefert Signale an den Mikroprozessor, der den Betrieb der Leistungshalbleitervorrichtung 514 steuert, um den An/Aus-Zustand der Beleuchtungssteuervorrichtung zu steuern. Außerdem wird eine Wipparmsteuerung 537 bereitgestellt, die Betriebsoberflächen 58 zum Betätigen von Schaltern zum Erhöhen oder Verringern der Intensität der verbundenen elektrischen Lampe aufweist.
  • Ein Luftspaltbedienelement 59 betätigt einen Luftspaltblattschalter 536, um ein positives Luftspaltsystem-Aus für die Systemwartung bereitzustellen.
  • Zusätzlich zu dem isolierenden Teilfrontrahmen 508 können isolierende Elemente 525 nach Bedarf bereitgestellt werden, um die Antennenplatine 526 weiter zu isolieren. Diese Elemente 525 können verwendet werden, um kleine Öffnungen in dem Teilfrontrahmen 508 zu blockieren, die für das Bilden von Spielräumen bereitgestellt werden. Der Frontrahmen 530 wird als eine äußere Abdeckung für ästhetische Zwecke bereitgestellt und kann eine geeignete Farbe aufweisen.
  • Vorzugsweise werden der Frontrahmen 530 und die Elemente 52, 59 und 538 jeweils werksmäßig in einer der ausgewählten Farben installiert, sodass ein passendes ästhetisches Aussehen erhalten werden kann. Diese jeweiligen Bestandteile sind untereinander austauschbar, sodass unterschiedliche Farben oder Farbkombinationen bereitgestellt werden können.
  • Die Elemente 52, 59, 530, 536 und 537 sind im Wesentlichen herkömmlich und ihre Funktionen sind aus der Maestro-Linie von Lichtdimmern bekannt, die von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung vertrieben wird.
  • Die Leiterplatine für die Antenne 526 ist mit dem Joch auf eine isolierende Art und Weise vorzugsweise über ein Klebemittel an beiden Seiten des isolierenden Elements 524 gekoppelt. Der Teilfrontrahmen 508 ist mit dem Joch 518 über Schrauben 531 gekoppelt und isoliert die Antenne von der externen Umgebung. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne mit der Netzleitung gekoppelt und ist infolgedessen auf dem Netzleitungspotential. Der Teilfrontrahmen 508 isoliert jedoch die Antenne vollständig von dem Benutzer, um elektrischen Schock zu verhindern. Dieser Aufbau spart die Notwendigkeit für eine kostspielige und umfangreiche elektrische Isolierung der Antenne von der Netzleitung ein.
  • Wie in 2 gezeigt, ist die Leiterplatine der Antenne 526 vollständig in der Beleuchtungssteuervorrichtung 50 eingeschlossen. Es gibt keine baumelnde Antenne, wie beim Stand der Technik, oder irgendeine externe Antenne. Die Vorrichtung 50 passt in einen elektrischen Standardwandkasten. Alternativ kann die Antennenplatine 526 dimensioniert sein, sodass sie etwas größer als die nach außen blickende Öffnung in dem elektrischen Wandkasten ist. In einem derartigen Fall ist die Antennenplatine 526 gerade über der Öffnung angebracht und sollte dimensioniert sein, sodass sie nicht größer als die Frontplatte für die Wandkastenöffnung und somit hinter der Frontplatte verborgen ist.
  • Auf ähnliche Weise zu der in 2 gezeigten Beleuchtungssteuervorrichtung 50 umfasst die bevorzugte Ausführungsform der in 3 gezeigten Wandangebrachten Master-Einheit 30 eine Rückabdeckungskappe 300, einen Leistungsversorgungsfilterkondensator 304, eine Funkfrequenz-Platine 302, einen Flex-Verbinder 316, eine Leistungs- und Steuer-Leiterplatine 306, einen Rückabdeckungsring 310, eine Leistungshalbleitersteuervorrichtung 314 und eine Spannungsreglervorrichtung 315, ein Joch 318, einen Isolator 324, beispielsweise aus Kapton®, wie von DuPont hergestellt, eine Antennen-Leiterplatine 326, sowie auch einen Teilfrontrahmen mit unterschiedlicher Ausgestaltung 308, der Lichtleiter 308A aufnimmt, Steuerschaltflächen 322 und einen Frontrahmen 330. Eine Schraube 331 befestigt den Teilfrontrahmen 308 an dem Joch. Antennenschrauben 327 können verwendet werden, um die Antenne an dem Joch 318 zu befestigen. Alternativ kann ein Klebemittel wie bei der Ausführungsform des Dimmers von 2 verwendet werden. Eine Zuführung mit drei Stiften 328 wird zum elektrischen Koppeln der Antennen-Leiterplatinen 326 über eine Zufuhrbuchse mit drei Stiften 329 mit der Funkfrequenz-Platine 302 bereitgestellt. Wie bei der Beleuchtungssteuervorrichtung 50 werden Schrauben 320 zum Befestigen der Halbleiterleistungsvorrichtung 314 und des Reglers 315 an dem Joch 318 bereitgestellt. Die Rückabdeckungskappe 300 kann geeigneterweise an dem Rückabdeckungsring über Schrauben 312 befestigt sein.
  • Die Ausgestaltung der Antennen-Leiterplatinen 326 und 526 kann aufgrund der Unterschiede in der Anzahl und Funktion der an dem Master 30 bereitgestellten Steuerschaltflächen gegenüber der Beleuchtungssteuervorrichtung 50 etwas unterschiedlich sein. Vorzugsweise sind jedoch die Antennen-Leiterplatinen 326 und 526 gemäß den gleichen Beschränkungen ausgestaltet, nämlich: in einen elektrischen Wandkasten oder in den Frontplattenbereich zu passen, sodass sie eine kompakte Ausgestaltung aufweisen, die zum Aufnehmen und Übertragen von Funkfrequenzsignalen geeignet ist, im Wesentlichen Fernfeldisotropisch zu sein, sodass sie von besonderer Verwendung in beengten Bereichen, wie beispielsweise Gebäuden, sind; eine schmale Bandbreite aufweisen und somit durch extrinsische und elektromagnetische Interferenz außerhalb des Bands und durch begleitende Steuerschaltungen verursachte Interferenz unbeeinflusst sind; von kleiner Größe sind, um in die beengten Räume und insbesondere in elektrische Standardwandkästen zu passen; ein abklingendes oder Randnahfeld aufweisen, das in der Nähe der Substratränder der Leiterplatinen angeordnet ist und ein im Wesentlichen vernachlässigbares Feld auf der Rückseite des Substrats aufweist, um Interferenz insbesondere mit der benachbarten Steuerschaltungsanordnung zu minimieren; die Übertragung im Wesentlichen über den lokalen Bereich des Beleuchtungssystems hinaus verhindern; für einen wirksamen Empfang und Übertragung geeignet sind, trotzdem die Größe der Antenne viel kleiner als die Betriebswellen ist; von besonderer Verwendung mit den lokalen Steuervorrichtungen und Master-Einheiten des Funkfrequenz-gesteuerten Beleuchtungssteuersystems der vorliegenden Erfindung sind; dimensioniert sind, um maximalen Vorteil aus dem kleinen Raum zu ziehen, der in elektrischen Wandkasten verfügbar ist, wobei jedoch ermöglicht wird, dass weitere Bauteile, einschließlich mechanischer Betätigungsbauteile und Benutzerindikatoren, beispielsweise optische Wellenleiter, in den Wandkasten aufgenommen werden; von konstanter Impedanz bezogen auf die Umgebung und relativ unbeeinflusst durch die Umgebung sind; eine im Wesentlichen kapazitiven Impedanz aufweisen, die durch eingebaute induktive Last kompensiert wird, die durch die Konfiguration der Leiterplatine bereitgestellt wird; vom Blick verborgen ohne eine heraushängende oder ästhetisch unangenehme sichtbare Antenne sind; ein vorwiegend abklingenden oder Randseitenstrahlungsmuster in dem Nahfeld mit im Wesentlichen einem vernachlässigbaren Feld an der Rückseite der Antennenplatine bereitstellen, um elektromagnetische Kopplung in die Steuerschaltungsanordnung zu minimieren; kostenwirksam sind und die Notwendigkeit für kostspielige und umfangreiche elektrische Wechselstromnetzwerk-Isolationsschaltungen eliminieren, wobei sie jedoch vollständig von dem Benutzer isoliert sind; und für einen Betrieb mit Zweidraht-Lichtdimmern geeignet sind, die keine neutrale Verbindung aufweisen.
  • Die Einzelheiten der in 2 und 3 gezeigten Antennen 326 und 526 werden in der oben gekennzeichneten gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben, die gleichzeitig hiermit eingereicht wird. Wie in dieser Anmeldung beschrieben, umfassen die Antennen 326 und 526 vorzugsweise eine Antenne von Leiterplatinentyp, bei der metallisierte Kontaktfleckmuster auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind. Diese Antennen sind dimensioniert, um im Wesentlichen in den Umfang der Frontplatte zum Öffnen eines elektrischen Wandkastens zu passen.
  • Bei der Frequenz und Wellenlänge des Betriebs der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (418 MHz) ist die Antennengröße derart, dass alle Abmessungen im Wesentlichen geringer als die Freiraumwellenlänge der verarbeiteten Funkfrequenz-Signale und insbesondere geringer als ein 1/10 der Freiraumwellenlänge sind.
  • 4 zeigt Einzelheiten in einer perspektivischen Explosionsansicht bei einer in 1 gezeigten Tischplatten-Mastersteuerstation 20. Erfindungsgemäß umfasst die Tischplattenmesssteuerfunktion eine Basis 200 und eine optionale Wand-angebrachte Masterplatte 201, die in die Basis 200 einrastet und ermöglicht, dass der Master an einer Wand angebracht werden kann. Der Master umfasst eine Netzverbindung 202 zum Einstecken in eine elektrische Standardsteckdose 25. Vorzugsweise wandelt ein Transformator 26, wie in 1 gezeigt, den elektrischen Normalstrom in einem Niederspannungsstrom um.
  • Die in 4 gezeigte Master-Einheit umfasst eine Hauptplatine 205 mit verschiedenen elektrischen Bauteilen und einen nachstehend ausführlicher zu beschreibenden Mikroprozessor, und die Einheit umfasst ferner eine Funkfrequenz-Platine 207, die mit einer herkömmlichen Antenne 209, beispielsweise einer ausziehbaren oder nicht ausziehbaren schwenkbaren Antenne 209, wie gezeigt gekoppelt ist. Im Gegensatz zu der Antenne der Wand-angebrachten Master- oder Steuervorrichtung kann der Tischplattenmaster (und ebenfalls der Zwischenverstärker) eine Antenne von hohem Wirkungsgrad benutzen. Ein Flex-Verbinder 216 wird bereitgestellt, um die Funkfrequenz-Platine 207 mit der Hauptplatine 205 zu verbinden. Über der Hauptplatine 205 ist ein Schaltflächengehäuse 211 angeordnet, das ein Trägermittel für eine Mehrzahl von Benutzersteuerungen und Indikatoren 213 bereitstellt, und auf dem Etikette der Funktionen der verschiedenen Schaltfläche und Indikatoren vorgesehen werden können. Die Benutzersteuerungen und Indikatoren 213 umfassen eine Mehrzahl von Schaltflächen 215 sowie auch Indikatoren 217, die Lichtleiter zum Bereitstellen der Ausgaben von lichtemittierenden Dioden (auf der Hauptplatine 205 angeordnet) umfassen können, die für den Benutzer sichtbar sind.
  • 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Zwischenverstärkereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Funktion derselben wird nachstehend ausführlicher erläutert. Der Zwischenverstärker 40 umfasst eine Basis 400, eine optionale Wand-angebrachte Masterplatte 401, einen Netzstecker 402, eine Hauptsteuerplatine 405, eine mit der Antenne 409 gekoppelte Funkfrequenz-Platine 407 und ein Schaltflächengehäuse 411, das einen Träger für eine Mehrzahl von Indikatoren und Schaltflächen 413 bereitstellt. Die Indikatoren und Schaltflächen 413 umfassen eine Mehrzahl von Schaltflächen 415 und Lichtleiter 417. Ein Flex-Verbinder 416 wird bereitgestellt, um die Hauptplatine 405 mit der Funkfrequenz-Platine 407 zu verbinden.
  • 6 zeigt das Aussehen verschiedener Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung. 6(a) zeigt einen typischen Dimmer 50 gemäß der vorliegenden Erfindung. 6(b) zeigt einen typischen An/Aus-Schalter 50', der keine Dimmerfunktion aufweist. 6(c) zeigt eine typische Wand-angebrachte Mastersteuerung 30, wie in 1 gezeigt. 6(d) zeigt eine typische Tischplatten-Mastersteuerfunktion 20 und 6(e) zeigt das Aussehen der Zwischenverstärkerstation, die ausführlicher in 11 gezeigt wird.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, die Intelligenz von Steuerfunktionen der Erfindung unter den verschiedenen Bauteilen, einschließlich dem Zwischenverstärker, der Masterstation und den verschiedenen Beleuchtungssteuerstationen 50 oder 50' verteilt.
  • 7 zeigt, dass die Wand-angebrachten Masterstationen 30 Masterstationen aufweisen können, die eine unterschiedliche Anzahl von Steuerfunktionen aufweisen. Beispielsweise zeigt 7(a) eine Einfachmasterstation, die in einen elektrischen Wandeinbaukasten angebracht werden kann und sieben Schaltflächen umfasst, wobei fünf von diesen die Steuervorrichtungen in zugewiesenen Plätzen steuern, und die anderen beiden Schaltflächen jeweilige Schalter umfassen, um die Steuervorrichtungen zu steuern, um alle elektrischen Lampen gleichzeitig „an" und alle Lampen „aus" zu schalten. 7(b) zeigt einen Wand-angebrachten Zweifach-Master, der imstande ist, Steuervorrichtungen zu steuern, die 10 unterschiedlichen Steuerschaltflächen zugeordnet sind, und 7(c) zeigt eine Dreifach-Mastersteuerstation, die imstande ist, Steuervorrichtungen zu steuern, die 15 unterschiedlichen Steuerschaltflächen zugewiesen sind. Jeder der Wand-angebrachten Master 7(b) und 7(c) umfasst ebenfalls Schalter mit Steuerschaltflächen für „Alle an" und „Alle aus".
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Zweck des Zwischenverstärkers 40 darin, zu helfen, um sicherzustellen, dass Funkfrequenz-Kommunikationssignale zwischen Master und Steuervorrichtungen von den bestimmten Empfängern empfangen werden. Demgemäß ist das System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit mindestens einem Zwischenverstärker ausgestattet, der vorzugsweise so zentral wie möglich angeordnet ist, um zu helfen, sicherzustellen, dass alle Kommunikationsvorrichtungen innerhalb eines vorbestimmten Radius des Platzes des Zwischenverstärkers liegen. Wie in 8 gezeigt, sieht eine bevorzugte Implementierung der vorliegenden Erfindung vor, dass alle Kommunikationsvorrichtungen innerhalb 30 Fuß des Zwischenverstärkers angeordnet sind. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann mehr als ein Zwischenverstärker verwendet werden, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
  • 9 zeigt eine typische Installation des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Haus, das eine Etage mit sechs Räumen aufweist. Wie gezeigt, könnte eine typische Installation die Anordnung einer Tischplattenmastersteuerung 20 in einem Elternschlafzimmer 100, verschiedene Dimmer 50A, 50B, 50C, 50D und 50E (oder alternativ Schalter oder eine Kombination von Schaltern und Dimmern) im Elternschlafzimmer 100, in der Küche 102, im Wohnzimmer 104, in der Diele 105 bzw. im Speisezimmer 107 umfassen. Außerdem wird ein einzelner Zwischenverstärker 40 in einer zentralen Stelle in einem Raum 109 bereitgestellt, um zu helfen, sicherzustellen, dass Signale zwischen dem Master und den verschiedenen Dimmern und/oder Schaltern von den bestimmten Empfängern empfangen werden. Außerdem wird ein Wand-angebrachter Master 30 vorzugsweise in der Eingangsdiele des Hauses bereitgestellt, sodass alle Schalter und/oder Dimmer von den Masterplätzen 20 oder 30 gesteuert oder deren Zustände von diesen bestimmt werden können. Wenn das System über einen größeren Bereich verteilt ist oder eine Schwierigkeit beim Empfangen von Signalen an den Steuervorrichtungen oder Mastern erfahren wird, können zusätzliche Zwischenverstärker installiert werden.
  • Die in 9 gezeigte Mastersteuerung 30 wird in 9A vergrößert dargestellt, um eine typische Anordnung der Steuerschaltflächen darzustellen, und um darzustellen, wie ein Benutzer die Steuerschaltflächen programmieren kann, um die gewünschten Funktionen zu implementieren. Wie in 9A gezeigt, umfasst die Mastersteuerung 30 eine Mehrzahl von Steuerschaltflächen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind fünf Steuerschaltflächen 31 jedem der fünf Räume in dem Haus zugewiesen. Die verbleibenden zwei Schaltflächen 33 ermöglichen dem Benutzer, gleichzeitig alle gesteuerten Lampen anzuschalten oder alle gesteuerten Lampen auszuschalten.
  • 10 zeigt die Steuertafel des in 4 gezeigten Tischplattenmasters 20. Sie umfasst Schaltflächen 22A mit entsprechenden LEDs 22D. Sie umfasst ferner die „Alle aus"-Schaltfläche 22B und die „Alle an"-Schaltfläche 22C. Die Dimmeinstellschaltfläche 22G, „Anheben"- und „Absenken"-Schaltflächen 22F und Pegel-LEDs 22E werden verwendet, wenn der Tischplattenmaster im „Dimmeinstell"-Modus verwendet wird, der hier in Verbindung mit 16 beschrieben wird.
  • 11 zeigt die Steuertafel der in 5 gezeigten Zwischenverstärkerstation 40. Sie umfasst Zwischenverstärkersteuerungen 422, Einrichtungssteuerungen 424 und Prüfsteuerungen 426. Die Zwischenverstärkersteuerungen umfassen das Hauptschalterbedienelement 422B und die zugeordnete LED 422A sowie das Fernschalterbedienelement 422D und die zugeordnete LED 422C. Die Einrichtungssteuerungen 424 umfassen das Installier-Schalterbedienelement 424B und die zugeordnete LED 424A sowie das Adressier-Schalterbedienelement 424D und die zugeordnete LED 424C. Die Prüfsteuerungen 426 umfassen das Piep- Schalterbedienelement 426B und die zugeordnete LED 426A sowie das Aufleuchtschalterbedienelement 426D und die zugeordnete LED 426C. Die Funktion und die Verwendung dieser Steuerungen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • In 12 wird das System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an Ort und Stelle konfiguriert und programmiert. Das System benutzt ein Betriebsprogramm, das ohne weiteres lernbar ist. Der Zweck der Konfiguration besteht darin, alle Bauteile zu lokalisieren und zu identifizieren, die bei einem bestimmten System verwendet werden. Bei Anwendungen, wie beispielsweise vielgeschossigen Eigentumswohnungen und Wohngebäuden, ist es bedeutsam, da zwei getrennte Systeme in enger Nähe verwendet werden können, dass sich die beiden Systeme einander nicht stören. Demgemäß wird eine Installationsroutine benutzt, sodass ein passender Hauscode durch das System ausgewählt werden kann, sodass er nicht mit in der Nähe liegenden Systemen interferieren wird. Dies ist besonders bedeutsam bei Anwendungen, wie beispielsweise vielgeschossigen Eigentumswohnungen und Wohngebäuden, da jedes System seinen eigenen getrennten Code haben muss, um die Situation zu vermeiden, in der Systeme in enger Nähe als ein einziges System anstatt als zwei getrennte Systeme arbeiten. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wählt das System einen von 256 verfügbaren Hauscodes zufällig aus, um zu verhindern, dass eine derartige Interferenz auftritt.
  • Um diese Funktion zu erreichen, wird ein Zwischenverstärker jedes Systems als ein Hauptzwischenverstärker auswählt. Dies wird in 11 gezeigt. Schalter 422B und 422D werden an jedem Zwischenverstärker bereitgestellt, und einer der Zwischenverstärker wird auf „Haupt" eingestellt, wobei alle anderen in dem System benutzten Zwischenverstärker auf „Entfernt" eingestellt werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform muss mindestens ein Zwischenverstärker bei dem erfindungsgemäßen System verwendet werden.
  • Das System muss jedoch keinen Zwischenverstärker benutzen. Die primäre Funktion des Zwischenverstärkers besteht darin, die Zuverlässigkeit in einem derartigen System, das Funkfrequenz-Signale gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, zu erhöhen. Ein Zwischenverstärker würde nicht notwendig sein, wenn alle Vorrichtungen mit der Master-Einheit direkt kommunizieren können. Ferner werden gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmte Programmier-Funktionen in dem Zwischenverstärker bereitgestellt, z. B. die Programme, die sich auf Zuweisungen von Hauscodes und Master- und Steuervorrichtungsadressen beziehen. Diese Programmier-Funktionen können in anderen Stellen, z. B. in den Master-Einheiten, bereitgestellt werden, wenn ein Zwischenverstärker oder Zwischenverstärker nicht benutzt wird/werden.
  • Außerdem entwickeln, wie nachstehend erläutert wird, die Zwischenverstärker eine An/Aus-Zustands-Bitmap und eine Intensitätspegel-Bitmap, um beim Bereitstellen von Zuverlässigkeit zu helfen. Wenn ein Zwischenverstärker oder Zwischenverstärker nicht benutzt wird/werden, sind derartige Funktionen nicht notwendig.
  • 12 zeigt den Gesamtprogrammfluss für das System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beginnend mit dem Hochfahren. Der normale Modus des Betriebs ist als der Betriebsmodus bekannt und er ist der Modus, in dem das System arbeitet, nachdem der Benutzer das System installiert, alle Bauteile des Systems adressiert und den Betrieb der Schaltflächen an der Master-Station programmiert.
  • Wie gezeigt, gibt der Bediener am Anfang der Installation des Systems zuerst einen „Installier"-Modus 600 ein, indem ein Hauscode ausgewählt wird. Nach dem Installier-Modus gibt der Benutzer einen „Adressier"-Modus 700 ein, bei dem alle lokalen und Master-Steuerungen mit Adressen durch den Zwischenverstärker versehen werden. Sowohl der Installier-Modus als auch der Adressier-Modus werden von dem Benutzer an dem Zwischenverstärker oder den Zwischenverstärkern ausgewählt. Sobald alle lokalen und Master-Steuerungen adressiert wurden, dann geht der Bediener zu dem „Programmier"-Modus 800 weiter, in dem von einer Master-Station eingetreten wird. Bei diesem Modus werden alle lokalen Steuerungen den Master-Steuerstations-Schaltflächen zugewiesen. Sobald die lokalen Steuerungen den Master-Schaltflächen zugewiesen wurden, dann tritt der Benutzer in den Betriebsmodus 1000 ein.
  • Außerdem kann der Benutzer ebenfalls jeden der in dem System benutzten Dimmer auf einen bestimmten Lichtpegel einstellen, wie es durch den „Dimmeinstell"-Modus 900 angegeben wird. Der Benutzer kann in den Installier-Modus, wenn Zwischenverstärker hinzugefügt werden müssen, oder in den Adressier-Modus, wenn zusätzliche Master oder Dimmer installiert werden, oder in den Programmier-Modus, um aktuelle Master-Schaltflächenzuweisungen zu ändern, zurückkehren.
  • Der Benutzer tritt zuerst in den in 13A gezeigten Zwischenverstärker-Installier-Modus ein. Wie in 11 gezeigt, betätigt der Benutzer den Schalter 422B auf dem ausgewählten Zwischenverstärker auf „Haupt". Die LED 422A wird aufleuchten. Der Zwischenverstärker ist vorzugsweise zentral zu allen lokalen und Master-Steuerungen angeordnet. Vorzugsweise ist der Zwischenverstärker innerhalb 30 Fuß aller lokalen und Master-Steuerungen angeordnet und diskret platziert.
  • Nachdem der erste Zwischenverstärker platziert und auf „Haupt" eingestellt ist, wie bei Schritten 602 und 604 in 13A angegeben, drückt der Benutzer die Installier-Schaltfläche 424B auf dem Einstell-Feld des Zwischenverstärkers, wie in 11 gezeigt und bei Schritt 606 angegeben. Wenn der Benutzer einen bestimmten Zwischenverstärker als den Hauptzwischenverstärker durch Betätigen des „Haupt"-Schalters 422B auswählt, nimmt der Zwischenverstärker die Nummer 1 oder „R1"-Stellung in der Zwischenverstärkerfolge ein, die nachstehend ausführlicher zu beschreiben ist. Das Programm wird vorzugsweise eingerichtet, sodass die Installier-Schaltfläche für eine eingestellte Zeitspanne von beispielsweise 5 Sekunden gehalten werden muss. Sobald sie für diese eingestellte Zeitspanne gehalten wird, wird eine LED 424A aufleuchten, wie bei Schritt 608 angegeben und in 11 gezeigt. Das Programm wird dann zufällig einen Hauscode unter einem von einer großen Anzahl von möglichen Hauscodes, beispielsweise 256, d. h. einen 8 Bit-Code, auswählen. Dies wird durch Schritt 610 in 13A gezeigt.
  • Das Systemprogramm prüft dann automatisch nach einem Konflikt, wie bei 612 gezeigt, durch Bestimmen, ob irgendwelche widersprechenden Hauscodes empfangen wurden. Wenn ein widersprechender Hauscode empfangen wird, wie bei 614 angegeben, tritt das Programm erneut in Schritt 610 ein und wählt einen anderen Hauscode zufällig aus. Außerdem bestimmt bei Schritt 612 der als der Hauptzwischenverstärker ausgewählte Zwischenverstärker, ob es einen weiteren Zwischenverstärker gibt, der als „Haupt" in dem Installier-Modus eingestellt wurde. Dies wird bei Schritt 616 gezeigt. Wenn ein weiterer Zwischenverstärker auf „Haupt" eingestellt und in dem Installier-Modus ist, wird das LED 424A rot, wie bei Schritt 618 angegeben. Der Benutzer drückt dann die Installier-Schaltfläche 424B erneut, wie bei Schritt 620 gezeigt, und verlässt dadurch den Installier-Modus, wie bei 622 gezeigt. Da das System bestimmt hat, dass ein anderes System in enger Nähe zur gleichen Zeit installiert wird, muss der Benutzer warten, bis das andere System installiert ist, und kann es dann erneut versuchen, wie bei 624 angegeben.
  • Unter der Annahme, dass der Zwischenverstärker in dem Installier-Modus bestimmt hat, dass es keinen Konflikt mit einem anderen System gibt, wie bei 626 angegeben, wird der Hauscode ausgewählt, und der Benutzer kann dann unter der Annahme, dass das System mehr als einen Zwischenverstärker aufweist, die verbleibenden Zwischenverstärker des Systems installieren. Demgemäß positioniert bei Schritt 628 der Benutzer den nächsten Zwischenverstärker an dem geeigneten Platz, sodass er innerhalb 30 Fuß aller lokalen und Master-Steuerungen ist, die nicht von einem anderen Zwischenverstärker bedient werden. Im Gegensatz zu dem ersten Zwischenverstärker wird dieser Zwischenverstärker eingestellt, sodass er ein entfernter Zwischenverstärker ist. Demgemäß wird der Schalter 422D auf „Entfernt" geschaltet. Die Installier-Schaltfläche 424B wird erneut, wie bei Schritt 630 gezeigt, auf die gleiche Art und Weise gedrückt, wie für 606 gezeigt, und die Installier-LED 424A wird grün aufleuchten, wie bei Schritt 632 angegeben. Der entfernte Zwischenverstärker fordert dann einen Hauscode und eine Zwischenverstärker-Adresse über Funkfrequenz-Kommunikationen von dem Hauptzwischenverstärker an, wie bei Schritt 634 angegeben. Der erste zu installierende entfernte Zwischenverstärker erhält die Position „R2" in der Zwischenverstärkerfolge. Anschließend werden installierte Zwischenverstärker in der Zwischenverstärkerfolge der Reihe nach beginnend mit „R3" identifiziert. Der entfernte Zwischenverstärker muss dann bestimmen, ob es einen Konflikt gibt, wie bei Schritt 636 angegeben. Abhängig von dem Ergebnis der Konfliktbestimmung ist der Programmablauf dann in einer von drei Richtungen, wie durch A, B und C in 13A angegeben.
  • Wenn der entfernte Zwischenverstärker nicht mit dem Hauptzwischenverstärker kommunizieren kann, wird eine Angabe gegeben, beispielsweise wird die LED 424A in ein konstantes Rot gehen, wie bei 638 von 13B angegeben. Der Benutzer muss dann den Zwischenverstärker neu positionieren, wie bei 640 angegeben, und dann zu Schritt 630 zurückkehren und die Installier-Schaltfläche drücken, wobei an diesem Punkt die bereits beschriebene Routine wiederholt wird.
  • Wenn ein widersprechender Hauscode durch entfernte Zwischenverstärker bestimmt wird, d. h. dass der entfernte Zwischenverstärker in einer Position ist, wodurch er bestimmt hat, dass der durch den Hauptzwischenverstärker ausgewählte Hauscode mit dem Hauscode eines weiteren Systems in enger Nähe in Konflikt ist, dann wird die Installier-LED 424A rot aufleuchten, wie bei 642 angegeben. Wenn der entfernte Zwischenverstärker bestimmt, dass es einen widersprechenden Hauscode gibt, wird er den anderen Zwischenverstärkern diesen Konflikt mitteilen, und die Installier-LEDs aller Zwischenverstärker werden beginnen, rot aufzuleuchten, wie bei 644 angegeben. Der Benutzer nimmt dann alle Zwischenverstärker von dem Installier-Modus und kehrt zu dem Hauptzwischenverstärker zurück, und beginnt mit Schritt 606, indem der Hauptzwischenverstärker erneut auf den Installier-Modus eingestellt wird, sodass ein neuer zufälliger Hauscode ausgewählt werden kann.
  • In dem Fall, dass kein Konflikt durch den entfernten Zwischenverstärker bei 636 erfasst wird, wird eine Angabe gegeben, beispielsweise wird die LED 424A in einem konstanten Grün leuchten, wie bei Schritt 646 angegeben. Der Benutzer bestimmt dann, ob dies der letzte Zwischenverstärker ist, wie bei Schritt 648 angegeben. Falls er es nicht ist, kehrt der Benutzer zu Schritt 628 zurück und positioniert und installiert den nächsten Zwischenverstärker auf die gleiche Art und Weise. Unter der Annahme, dass er der letzte Zwischenverstärker ist, wird die Installier-Schaltfläche an irgendeinem Zwischenverstärker gedrückt und für 5 Sekunden gehalten, wie bei Schritt 650 angegeben. Der entfernte Zwischenverstärker, dessen Installier-Schaltfläche gedrückt wurde, wird dann mit allen anderen Zwischenverstärkern kommunizieren, und alle Zwischenverstärker werden den Installier-Modus verlassen, wie bei Schritt 652 angegeben. Nun wurden alle Zwischenverstärker des Systems installiert, und der Benutzer ist nun bereit, in den Adressier-Modus 700 einzutreten.
  • Der Adressier-Modus 700 wird in 14 gezeigt. In dem Adressier-Modus liefert der Zwischenverstärker Adressen an jede der lokalen und Master-Steuerungen.
  • Der Adressier-Modus 700 wird ausführlich in 14 gezeigt. Um in den Adressier-Modus einzutreten, kann der Benutzer die Adressier-Schaltfläche an irgendeinem Zwischenverstärker betätigen. Dies bringt alle Zwischenverstärker in den Adressier-Modus. Eine Anforderung für eine Adresse wird immer an den Hauptzwischenverstärker weitergeleitet, der die Adresse ausgibt, die dann an die lokale oder Master-Steuerung weitergeleitet wird, wie nachstehend beschrieben. Um in den Adressier-Modus einzutreten, betätigt der Benutzer die Adressier-Schaltfläche 424D an einem beliebigen Zwischenverstärker und hält sie für 5 Sekunden, wie bei Schritt 702 in 14 angegeben. Die Adressier-LED 424C wird anschalten, wie bei Schritt 704 gezeigt. Wenn irgendein anderer Zwischenverstärker eine Kommunikation von einem anderen Zwischenverstärker empfängt, dass der andere Zwischenverstärker in den Adressier-Modus eingetreten ist, dann werden, wie bei Schritt 706 gezeigt, alle Zwischenverstärker in den Adressier-Modus eintreten. Dies gilt sogar für Zwischenverstärker, die die Kommunikation von einem anderen Zwischenverstärker empfangen, dass der andere Zwischenverstärker nur in den Adressier-Modus eingetreten ist, nachdem derartige Informationen von noch einem anderen Zwischenverstärker empfangen wurde. D. h., die Zwischenverstärker wiederholen die Informationen von einem Zwischenverstärker zu einem anderen, sodass schließlich alle Zwischenverstärker in dem System in den Adressier-Modus eintreten, solange wie einer von ihnen in den Adressier-Modus eingetreten ist.
  • Bei Schritt 708 bestimmt der Zwischenverstärker, ob er ein Haupt- oder entfernter Zwischenverstärker ist, wie durch die Einstellung der Zwischenverstärker-Modussteuerungen 422 bestimmt wird. Wenn er ein Hauptzwischenverstärker ist, hört der Zwischenverstärker mit, um zu bestimmen, ob er eine gültige Nachricht von einem der Master- oder lokalen Steuerungen empfangen hat, wie bei Schritt 710 angegeben. Dies wird in Übereinstimmung mit einem Kommunikationsprotokoll durchgeführt, das Zeitschlitze benutzt, wie ausführlicher nachstehend erläutert wird. Unter der Annahme, dass er eine gültige Nachricht empfangen hat, bestimmt der Zwischenverstärker, ob die Nachricht eine Anforderung für eine Adresse ist, wie bei Schritt 712 angegeben. Falls sie es ist, überträgt der Zwischenverstärker die nächste verfügbare Adresse zu dieser Vorrichtung, wie bei Schritt 714 angegeben. Das Programm bestimmt als nächstes, ob die Adressier-Schaltfläche für 5 Sekunden gehalten wurde, wie bei Schritt 716 angegeben. Falls ja, dann überträgt der Zwischenverstärker einen Exit-Adressier-Modusbefehl bei Schritt 718 für den Empfang durch alle lokale und Master-Steuerungen und verlässt den Adressier-Modus, wie bei Schritt 720 angegeben. Falls nein, wird eine Rückkehr zu Schritt 710 durchgeführt. Die Adressier-LED 424C wird bei Schritt 722 ausgeschaltet.
  • Wenn bei Schritt 710 keine gültige Nachricht empfangen wurde, dann findet eine Verzweigung zu Schritt 716 statt, wie durch die Verzweigungsleitung 724 angegeben ist. Wenn die Adressier-Schaltfläche nicht für 5 Sekunden gehalten wurde, wird eine Rückkehr zu Schritt 710 durchgeführt.
  • Wenn bei Schritt 712 keine Anforderung für eine Adresse empfangen wurde, wird eine Bestimmung bei Schritt 726 durchgeführt, ob ein Exit-Adressier-Modusbefehl von einem anderen Zwischenverstärker empfangen wurde. Falls nicht, wird in den Schritt 716 eingetreten und eine Bestimmung durchgeführt, ob die Adressier-Schaltfläche auf diesem Zwischenverstärker für 5 Sekunden gehalten wurde, wobei in diesem Fall der Adressier-Modus verlassen wird. Wenn bei Schritt 726 ein Exit-Adressier-Modusbefehl empfangen wurde, wird der Adressier-Modus verlassen, wie bei Schritt 720 angegeben.
  • Wenn der Zwischenverstärker bei Schritt 708 bestimmt, dass „Entfernt" durch den Schalter 422D ausgewählt wurde, wiederholt der Zwischenverstärker alle gültigen Nachrichten, die er empfangen hat, bei Schritt 728. Bei Schritt 730 bestimmt der Zwischenverstärker, ob er einen Exit-Adressier-Modusbefehl empfangen hat. Falls ja, ist die Rückkehr zu Schritt 720, und der Adressier-Modus wird verlassen. Falls nicht, dann wird die Bestimmung bei Schritt 732 durchgeführt, ob die Adressier-Schaltfläche für 5 Sekunden gehalten wurde. Falls ja, wird ein Exit-Adressier-Modusbefehl bei Schritt 734 gesendet, und eine Rückkehr zu dem Adressier-Modus-Austritt wird bei Schritt 720 durchgeführt. Falls nicht, wird eine Rückkehr zu Schritt 728 durchgeführt.
  • Bei Schritt 712 bestimmt der Zwischenverstärker, ob eine Anforderung für eine Adresse von den Master- oder lokalen Steuerungen empfangen wurde. Damit ein Zwischenverstärker eine Anforderung für eine Adresse von einem der lokalen oder Master-Steuerung empfängt, geht der Benutzer zu einer der lokalen Steuerungen oder einer der Master-Steuerungen in dem Haus. Der Benutzer ändert den Zustand der lokalen Steuerung, indem sie an- oder ausgeschaltet wird. Ein Signal wird dann an den Benutzer geliefert, um anzugeben, dass eine Adresse empfangen wurde. Beispielsweise wird die Last, typischerweise eine elektrische Lampe, programmiert, um beispielsweise zweimal aufzuleuchten, wobei angegeben wird, dass die lokale Steuerung eine Adresse von dem Zwischenverstärker empfangen hat. Die lokale Steuerung wird zu dieser Zeit ebenfalls mit dem Hauscode durch den Hauptzwischenverstärker beliefert, wie bei Schritt 714 angegeben. Der Benutzer geht dann zu jeder lokalen Steuerung und wiederholt diese Prozedur, d. h. schaltet die lokale Steuerung an oder aus. Wenn die lokale Steuerung eine Adresse von dem Zwischenverstärker empfangen hat, wird ein Signal an den Benutzer geliefert. Beispielsweise ist eine geeignete Art und Weise, dies zu erreichen, die Last „aufleuchten" zu fassen, d. h. die elektrische Lampe wird veranlasst, vorzugsweise zweimal aufzuleuchten. Der Benutzer geht dann um das gesamte Haus und erhält auf diese Art und Weise eine Adresse für jede der lokalen Steuerungen.
  • Mit Bezug auf die Mastersteuerungen stützt sich eine bevorzugte Implementierung zum Bereitstellen von Adressen an den Mastersteuerungen auf die „Alle an"- oder „Alle aus"-Schaltflächen der Mastersteuerung. Wenn die „Alle an"- oder „Alle aus"-Schaltflächen den Zustand gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ändern, werden alle LED-Indikatoren auf der Mastersteuerung zweimal aufleuchten, wobei angegeben wird, dass sie eine Adresse von dem Zwischenverstärker empfangen haben. Die Mastersteuerung wird ebenfalls zu dieser Zeit durch den Hauptverstärker mit dem Hauscode versorgt, wie bei Schritt 714 angegeben. Der Benutzer führt diesen gleichen Vorgang an jeder der Mastersteuerungen durch, bis alle Mastersteuerungen ordnungsgemäß adressiert wurden. Der Hauptzwischenverstärker weist vorzugsweise jeder lokalen Steuerung Adressen der Reihe nach in Übereinstimmung mit der Folge der Auswahl durch den Benutzer der lokalen Steuerungen zum Adressieren beginnend mit der Adresse „D1" zu. Auf ähnliche Weise werden für die Mastersteuerungen Adressen durch den Hauptzwischenverstärker der Reihe nach in Übereinstimmung mit der Folge der Auswahl durch den Benutzer zum Adressieren beginnend mit der Adresse „M1" zugewiesen. Sobald der Benutzer alle lokalen und Mastersteuerungen adressiert hat, nimmt der Benutzer das System aus dem Adressier-Modus, wie bei Schritt 716 oder 732 angegeben, durch Drücken der Adressenschaltfläche und durch Halten derselben für 5 Sekunden.
  • Wie in 14 angegeben ist, kann ein beliebiger Zwischenverstärker, egal ob ein Haupt- oder ein entfernter Zwischenverstärker, verwendet werden, um in den Adressier-Modus einzutreten. Wenn es ein Hauptzwischenverstärker ist, wird die Übertragung der nächsten verfügbaren Adresse zu einer lokalen oder Mastersteuerung bei dem Zwischenverstärker veranlasst. Wenn es ein entfernter Zwischenverstärker ist, wiederholt der Zwischenverstärker lediglich alle gültigen Nachrichten einschließlich der zugewiesenen Adressen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Zuweisung von Adressen jedoch nur in dem Hauptzwischenverstärker durchgeführt, wie in 14 angegeben.
  • Sobald jede der Master und lokalen Steuerungen adressiert wurden, dann ist der Benutzer bereit, in den Programmier-Modus einzutreten, d. h. in den Modus, bei dem die lokalen Steuerungen Schaltflächen an der Masterstation zugewiesen werden. Der Programmier-Modus wird in 15A, 15B und 15C gezeigt.
  • Da die lokalen Steuerungen der vorliegenden Erfindung typischerweise nur Zweidrahtsteuerungen sind, d. h., dass sie nur die nicht geerdete Seite der Wechselstromleitung schalten und mit dem N-Leiter nicht verbunden sind, um die lokalen Steuerungen zu treiben, ist es notwendig, dass jede lokale Steuerung an dem System mit einer Last ausgestattet ist, und dass die Last betriebsfähig ist. Somit muss im Fall eines Beleuchtungssystems jede lokale Steuerung mit einer betriebsfähigen Lampe verbunden sein. Andernfalls wird es nicht möglich sein, die lokalen Steuerungen zu adressieren oder zu programmieren.
  • Bevor irgendeine der lokalen oder Mastersteuerungen programmiert werden kann, müssen ihren Adressen durch den Adressier-Modus zugewiesen werden. Um zu verifizieren, dass alle Steuerungen eine Adresse aufweisen, kann der Benutzer zu einem der Zwischenverstärker gehen und die Aufleucht-Modusschaltfläche 426D drücken und für 5 Sekunden halten. Die Aufleucht-Modusschaltfläche ist in der Prüftafel, wie in 11 gezeigt. Wenn eine lokale Steuerung eine Adresse aufweist, wird das Aufleuchten ihre Last ein- und ausschalten. Wenn eine Mastersteuerung eine Adresse aufweist, wird das Aufleuchten ihrer LEDs ein- und ausgeschaltet.
  • Der Zwischenverstärker zeigt ebenfalls eine „Piep"-Funktion an. Die Piep-Funktion wird für die Fehlerdiagnose bereitgestellt. Wenn die Piep-Modusauswahlschaltfläche 426B betätigt wird, in dem sie beispielsweise für mehr als 5 Sekunden betätigt wird, schaltet die LED 426A an, um anzugeben, dass in den Piep-Modus eingetreten wurde. In diesem Modus liefert der Zwischenverstärker einen hörbaren Piep, wann immer er ein Signal von einer Master- oder Steuervorrichtung empfängt. Dieser wird während des Prüfens verwendet, um zu bestimmen, ob ein Zwischenverstärker Signale von den Master- und Steuervorrichtungen empfangen kann. Um den „Piep"-Modus zu verlassen, betätigt der Benutzer erneut den Schalter 426B für die voreingestellte Zeitspanne von beispielsweise 5 Sekunden. Die Piep-Modus-LED 426A wird gelöscht, und das System tritt in den Zustand ein, in dem es zuvor war.
  • Unter der Annahme, dass jede lokale und Mastersteuerung eine Adresse aufweist, tritt der Benutzer in den Programmier-Modus ein, wie bei Schritt 802 gezeigt, in dem ausgewählte Schaltflächen auf der Mastersteuerung gleichzeitig gedrückt und für eine eingestellte Zeitspanne, z. B. 5 Sekunden, gehalten werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die oberste Schaltfläche in der äußersten rechten Spalte und die Alle-aus-Schaltfläche der Mastersteuerung gleichzeitig für 5 Sekunden gehalten. Die LED zur Linken der obersten Schaltfläche wird beginnen aufzuleuchten, und alle dieser Schaltfläche zugewiesenen lokalen Steuerungen werden anschalten. Alle lokalen Steuerungen, die dieser Schaltfläche nicht zugewiesen sind, werden abschalten.
  • Anfangs werden keine lokale Steuerungen irgendeiner der Schaltflächen zugewiesen, sodass alle lokalen Steuerungen abschalten werden.
  • Bei Schritt 804 drückt der Benutzer eine Mastersteuerschaltfläche, die der Benutzer zu programmieren wünscht. Die LED zur Linken der Schaltfläche wird beginnen aufzuleuchten. Die Mastersteuerung wird ein Befehl aussenden, dass diese bestimmte Mastersteuerung und die besondere ausgewählte Schaltfläche nun in dem Programmier-Modus sind. Dies wird bei Schritt 806 in 15A dargestellt. Als Reaktion auf den Befehl werden dann alle anderen Master in einen Sperrmodus eintreten, sodass sie nicht programmiert werden können. Alle ihre LEDs werden aufleuchten, und ihre Schaltflächen werden keine Funktion durchführen. Dies wird bei Schritt 808 angegeben. Der Benutzer läuft dann durch das ganze Haus und schaltet die lokalen Steuerungen an, die der Benutzer wünscht, dass sie dieser Schaltfläche zugewiesen werden. Wenn eine lokale Steuerung bereits an ist, und der Benutzer wünscht, diese Steuerung von der Schaltfläche zu entfernen, wird diese lokale Steuerung ausgeschaltet. Dies wird bei Schritt 812 angegeben. Schritt 810 gibt an, dass zugewiesene Dimmer angehen und nicht zugewiesene Dimmer ausgehen werden.
  • Nachdem jeder Dimmer, der einer besonderen Schaltfläche zugewiesen werden soll, angeschaltet wurde, und nachdem jeder Dimmer, der nicht zugewiesen werden soll, ausgeschaltet wurde, überträgt der Dimmer seine Adresse und seinen Zustand, wie bei 814 angegeben, an die Mastersteuerung. Der Master richtet dann die Beziehung zwischen den zugewiesenen lokalen Steuerungen und der besonderen gedrückten Schaltfläche ein, wie bei Schritt 816 angegeben. Der Benutzer wählt dann die nächste zu programmierende Schaltfläche aus, wie bei Schritt 818 in 15B angegeben. Der Master sendet eine Zuweisungsbitmap aller der der vorhergehenden Schaltfläche zugewiesenen Dimmer bei Schritt 820 aus. Basierend auf dieser Zuweisungsbitmap, die alle diejenigen Dimmer spezifiziert, die der vorhergehenden Schaltfläche zugewiesen sind, berechnen die Dimmer einen Antwortschlitz, sodass sie Zustandsinformationen an den Master zurücksenden können. Dem in der Zuweisungsbitmap gefundenen niedrigsten adressierten Dimmer wird Schlitz 1, dem zweitniedrigsten adressierten Dimmer Schlitz 2, etc., zugewiesen, wie es ausführlicher nachstehend beschrieben ist. Dies wird bei Schritt 822 angegeben. Bei Schritt 824 bestätigen die Dimmer den Empfang der Zuweisungsbitmap. Die Masterstation überträgt nun einen neuen Befehl, der angibt, dass eine neue Schaltfläche gedrückt wurde, wie bei Schritt 826 angegeben. Wie zuvor werden alle diejenigen Dimmer angehen, die dieser Schaltfläche zugewiesen sind, und diejenigen, die nicht zugewiesen wurden, werden ausgehen, wie bei Schritt 828 angegeben. Anfangs werden keine Dimmer zugewiesen, sodass alle aus sein werden. Der Benutzer geht dann im Haus umher und weist Dimmer zu, in dem sie angeschaltet werden, und hebt die Zuweisung der Dimmer auf, indem sie ausgeschaltet werden. Dies wird bei Schritt 830 angegeben. Der Dimmer überträgt seine Adresse und seinen Zustand, wie bei 831 in 15C angegeben, an die Mastersteuerung. Der Master richtet dann die Beziehung zwischen den zugewiesenen lokalen Steuerungen und der besonderen gedrückten Schaltfläche ein, wie bei Schritt 832 angegeben. Bei Schritt 833 wird, wie in 15C angegeben, eine Bestimmung durchgeführt, ob alle Schaltflächen programmiert wurden. Wenn sie es nicht wurden, wird eine Rückkehr zu Punkt A in 15B durchgeführt, und die nächste Schaltfläche wird programmiert, nachdem eine neue Zuweisungsbitmap für die letzte zu programmierende Schaltfläche ausgesendet wurde, sodass jeder Dimmer einen Antwortschlitz erhält, um den Zustand an den Master zu übertragen.
  • Der Benutzer nimmt dann die Programmierung jeder der verbleibenden Schaltflächen an der Mastersteuerung in Angriff. Sobald alle Schaltflächen programmiert wurden, verlässt der Benutzer den Programmier-Modus, in dem die obersten und „Alle aus"-Schaltflächen in der äußersten rechten Spalte für 5 Sekunden gehalten werden, wie bei 834 angegeben. Der Master sendet eine Zuweisungsbitmap der letzten gedrückten Schaltfläche aus, wie bei 836 angegeben, und jeder der zugewiesenen Dimmer erhält einen Antwortschlitz. Sobald dieses durchgeführt ist, überträgt der Master einen Befehl, um den Programmier-Modus zu verlassen, wie bei 838 angegeben. Alle Master verlassen dann den Sperrmodus, wie bei 840 angegeben, und die Dimmer kehren in den Zustand vor dem Programmier-Modus zurück, wie bei 842 gezeigt. Unter der Annahme, dass der Benutzer nicht wünscht, in irgendeinen anderen Zustand einzutreten, dann tritt der Benutzer in den Betriebsmodus ein, wie bei Schritt 844 angegeben.
  • 16 veranschaulicht den „Dimmeinstell"-Modus 900 von 12. In den Dimmeinstell-Modus wird durch Betätigen der Dimmeinstell-Schaltfläche 22G von 10 der Mastersteuerung eingetreten, wie bei 902 angegeben. Alle Schaltflächen-LEDs 22D leuchten auf, und die LEDs 22E der oberen und unteren Intensitätspegel leuchten konstant, wie bei Schritt 903 angegeben. Der Benutzer betätigt dann eine einzustellende Schaltfläche, wie bei 904 angegeben. Schaltflächen-LEDs 22D hören mit dem Aufleuchten auf, wie bei 905 angegeben. Die LED für die einzustellende Schaltfläche leuchtet konstant, wie bei Schritt 906 angegeben. Der Master sendet dann eine Anforderung für Dimmerpegel für die einzustellende Schaltfläche an alle lokalen Steuerungen und Zwischenverstärker, wie bei Schritt 907 angegeben. Zugewiesene Dimmer antworten mit ihren Lichtpegeln, wie bei Schritt 908 angegeben. Die Zwischenverstärker bauen und übertragen eine Intensitätspegelbitmap, die bei der bevorzugten Ausführungsform die Intensitätspegel der vier niedrigsten adressierten Dimmer umfassen, die dieser Schaltfläche zugewiesen sind. Sobald die vollständige Intensitätspegelbitmap entwickelt ist und vom Master empfangen wird, mittelt der Master die Lichtintensitätspegel in der Bitmap, wie bei Schritt 910 angegeben. Der Master macht nun dann die unteren und oberen LEDs der Gruppe 22E aus und beleuchtet eine LED, um dem durchschnittlichen Lichtpegel zu entsprechen, wie bei Schritt 912 angegeben.
  • Der Benutzer drückt eine Schaltfläche, wie bei Schritt 913 angegeben. Der Master bestimmt, ob sie die „Dimmeinstell"-Schaltfläche ist, wie bei Schritt 914 angegeben. Falls nicht, bestimmt das Mastersystem, ob eine andere Schaltfläche einzustellen ist, wie bei Schritt 915 angegeben. Falls nicht, muss es eine „Anheben"- oder „Absenken"-Schaltfläche 22F sein, wie bei Schritt 918 angegeben. Die LED der Gruppe 22E von LEDs, die beleuchtet wird, um den Intensitätspegel der zugewiesenen Lampe oder Lampen anzugeben, ändert sich abhängig davon, ob die „Anheben"- oder die „Absenken"-Schaltfläche betätigt wird, wie bei Schritt 919 angegeben. Der Master überträgt dann neue Lichtpegelinformationen an den Dimmer oder die Dimmer, der/die dieser Schaltfläche zugewiesen ist/sind, wie bei Schritt 920 angegeben. Alle zugewiesenen Dimmer stellen die verbundene Lampe oder Lampen auf den neuen Lichtpegel ein, wie bei Schritt 921 angegeben. Der Master kehrt dann zu Schritt 913 zurück und wartet auf eine andere Schaltfläche, die zu betätigen ist. Wenn eine andere Schaltfläche bei Schritt 915 betätigt wird, kehrt der Master zu Schritt 906 zurück. Wenn die Dimmeinstell-Schaltfläche erneut bei Schritt 914 betätigt wird, verlässt der Master den Dimmeinstell-Modus wie bei Schritt 916 angegeben, und kehrt dann zu dem Betriebsmodus zurück, wie bei Schritt 917 angegeben.
  • Sobald die Dimmereinstellungen durchgeführt wurden und der Dimmeinstell-Modus verlassen wurde, dann tritt das System in den Betriebsmodus ein, wie in 17 dargestellt.
  • Wie zuvor beschrieben, kann jede lokale Steuervorrichtung, z. B. jeder Dimmer oder Schalter, eine manuelle Betätigungsvorrichtung umfassen, um es dem Benutzer zu ermöglichen, den Zustand der verbundenen Lampe oder Lampen zu ändern. Wenn der Benutzer eine derartige Aktion initiiert, um den verbundenen Lastzustand zu ändern, überträgt die lokale Steuerung ein Zustandsinformationssignal an den Master oder die Master (direkt und/oder indirekt über einen Zwischenverstärker oder Zwischenverstärker), um den wahren Zustand der jeweiligen Last anzugeben. Mit dem „wahren" Zustand beabsichtigt die Erfindung ebenfalls, dass, wenn ein Master ein Steuersignal an eine lokale Steuervorrichtung überträgt, die lokale Steuervorrichtung ein Signal überträgt, das den wahren Zustand der angeschlossenen Last angibt.
  • Im Betriebsmodus 1000 initiiert der Benutzer zuerst ein Ereignis, beispielsweise das Drücken einer Mastersteuerschaltfläche, um bestimmte Lampen anzuschalten. Die Mastersteuerung kommuniziert dann einen Verbindungsclaim, wie bei 1004 angegeben. Jeder Zwischenverstärker leitet den Verbindungsclaim an die anderen Zwischenverstärker und die Steuerungen weiter. Der Master sendet dann eine Nachricht, wie bei 1006 angegeben, und die Zwischenverstärker leiten diese Informationen weiter. Die Vorrichtung, beispielsweise ein Master, wartet dann vorzugsweise auf einen von vier zufälligen Zeitschlitzen, wie bei 1008 angegeben. Die Vorrichtung sendet danach erneut den Verbindungsclaim, und die Zwischenverstärker leiten ihn weiter, wie bei 1010 angegeben. Die Vorrichtung sendet erneut die Nachricht, und die Zwischenverstärker leiten sie weiter, wie bei 1012 angegeben. Bei Schritt 1014 überträgt jede der Mithörvorrichtungen, die der betätigten Schaltfläche zugewiesen sind, ihren Zustand. Der Zwischenverstärker oder die Zwischenverstärker wiederholt/wiederholen Signale von den Mastereinheiten oder Lichtsteuervorrichtungen in Zeitschlitzen. Die Zwischenverstärker bauen eine An/Aus-Zustandsbitmap, wenn sie Kommunikationen empfangen, und leiten die An/Aus-Zustandsbitmap durch Weiterübertragung umher. Bei der bevorzugten Ausführungsform gibt die An/Aus-Zustandsbitmap den Zustand, d. h. an oder aus, aller der betätigten Schaltfläche zugewiesenen Steuervorrichtungen an. Diejenigen Steuervorrichtungen, die nicht der betätigten Schaltfläche zugewiesen sind, antworten nicht, und die An/Aus-Zustandsbitmap umfasst Informationen für diejenigen Steuervorrichtungen, die keine Antwort angeben. Jeder Zwischenverstärker fügt Informationen zu der An/Aus-Zustandsbitmap hinzu, die ihr bekannt ist, sodass nach einer vollständigen Zwischenverstärkerfolge, die durch die Anzahl von Zwischenverstärkern bestimmt wird, wie nachstehend ausführlich erläutert wird, die vollständige An/Aus-Zustandsbitmap sämtlicher Systeminformationen entwickelt und übertragen wird. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass der Master eine vollständige An/Aus-Zustandsbitmap sämtlicher Zustandsinformationen zumindest einmal empfangen haben wird.
  • Bei Schritt 1016 bestimmt die initiierende Mastervorrichtung, ob sie die passenden Zustandsinformationen von der lokalen Steuervorrichtung empfangen hat. Falls ja, ist das Ereignis abgeschlossen, wie bei 1018 angegeben. Falls nicht, wird bei Schritt 1017 eine Bestimmung durchgeführt, ob die initiierende Mastervorrichtung die Nachricht zweimal gesendet hat. Falls nicht, wird eine Rückkehr zu Schritt 1004 durchgeführt. Falls ja, wird das Ereignis als abgeschlossen betrachtet.
  • In 18 sind Einzelheiten des zwischen Mastern, Zwischenverstärkern und Dimmern beschriebenen Kommunikationsprotokolls gezeigt. Die Beschreibung wird für die Kommunikation der An/Aus-Zustandsbitmap gegeben, wobei jedoch das gleiche Protokoll für die Zuweisungsbitmap und die Intensitätspegelbitmap, die zuvor beschrieben wurden, verwendet wird. Das System benutzt ein Protokoll, um Nachrichten, wie beschrieben, zweimal zu senden, um Zuverlässigkeit bereitzustellen. In einer gewöhnlichen Situation wird ein Master einen Befehl zweimal übertragen, wie in 18 angegeben. Jeder Zwischenverstärker wird dann den Befehl in seinem eigenen Zeitschlitz übertragen, wie in 18 angegeben. 18 zeigt, dass drei Zwischenverstärker bei dem dargestellten System benutzt werden. Jeder Zwischenverstärker wiederholt den Befehl in seinem Zeitschlitz für jeden Masterbefehl. Die zugewiesenen Dimmer übertragen dann ihren Zustand in ihren zugewiesenen Zeitschlitzen, wie oben erläutert und nachstehend ausführlicher zu erläutern ist. Sobald jeder Dimmer in seinem Zeitschlitz übertragen hat, entwickeln die Zwischenverstärker die An/Aus-Zustandsbitmap. Jeder Zwischenverstärker fügt in die An/Aus-Zustandsbitmap die Informationen ein, die er empfangen hat, um eine vollständigere An/Aus-Zustandsbitmap zu bilden. Nach einer bestimmten Anzahl von Übertragungen der An/Aus-Zustandsbitmap wird sich eine vollständige An/Aus-Zustandsbitmap entwickelt haben, und jede Mastereinheit wird die vollständige An/Aus-Zustandsbitmap zumindest einmal empfangen haben. Sobald jeder Zwischenverstärker die vollständige An/Aus-Zustandsbitmap übertragen hat und sie von den Mastern empfangen wurde, werden, wenn die Master eine An/Aus-Zustandsbitmap verschieden von der erwarteten empfangen, die Master den Befehl wiederholen und erneut übertragen, wie durch den Wiederholungsversuch Nr. 1 in 18 gezeigt ist. Optional können zusätzliche Wiederholungsversuche verwendet werden, wenn der erste Wiederholungsversuch ebenfalls fehlschlägt.
  • Bei der anfänglichen Übertragung des Befehlspakets überträgt der Master einen Verbindungsclaim gefolgt von einem Befehlspaket. Dies wird in 19 gezeigt. Jeder Zwischenverstärker wiederholt dann den Verbindungsclaim und danach das Befehlspaket, wie in 19 gezeigt. Jeder Zwischenverstärker wiederholt den Verbindungsclaim und das Befehlspaket in seinem eigenen Zeitschlitz, wie angegeben.
  • Bei der zweiten Übertragung des Befehlspakets überträgt, wie in 20 angegeben, der Master erneut den Verbindungsclaim und das Befehlspaket, und jeder der Zwischenverstärker überträgt den Verbindungsclaim und das Befehlspaket weiter, wie gezeigt.
  • Bei der zweiten Übertragung durch den Master, wie in 20 gezeigt, richtet der Master eine Mehrzahl, bei der gezeigten Ausführungsform vier, von Back-off-Schlitzen für die Übertragung ein. Der Grund für die zweite Übertragung besteht darin, einen zweiten Versuch für die Kommunikation zu ermöglichen, wenn zwei Vorrichtungen versuchen, zur gleichen Zeit zu kommunizieren, und ebenfalls, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Wenn zwei Vorrichtungen versuchen, zur gleichen Zeit zu kommunizieren, verringern bei dem Wiederholungsversuch die vier zufälligen Back-off-Zeiten die Wahrscheinlichkeit, dass irgendwelche zwei Vorrichtungen versuchen, erneut zur gleichen Zeit zu kommunizieren. Die Wahrscheinlichkeit, dass dieses das zweite Mal auftritt, ist ein Viertel der Wahrscheinlichkeit, dass dieses das erste Mal auftritt. Der Master wählt einen dieser vier Schlitze beispielsweise zufällig aus. Bei dem in 20 gezeigten dargestellten Beispiel hat der Master zufällig Schlitz 3 ausgewählt. Das Befehlspaket wird sofort nach Schlitz 3 beginnend in dem Back-off-Zeitschlitz 4 wiederholt.
  • Um eine Kommunikation zwischen den Beleuchtungssteuervorrichtungen und der Masterstation ohne Interferenz zu ermöglichen, bestimmt jede Beleuchtungssteuervorrichtung automatisch einen Zeitschlitz für die Übertragung von Zustandssignalen. Dies wird durchgeführt, indem der Master die Zuweisungsbitmap erzeugt, die alle, jedem Mastereinheitsbedienelement zugewiesene Beleuchtungssteuervorrichtungen definiert.
  • Nachdem jede Masterschaltfläche während des Programmier-Modus programmiert wurde, sendet der Master die Zuweisungsbitmap aller lokalen Steuerungen aus, die einer bestimmten Schaltfläche zugewiesen sind. Dies wurde oben in Verbindung mit dem Programmier-Modus beschrieben. Die Dimmer bestimmen dann ihren Schlitz durch Zählen der Anzahl von Dimmern, die der Schaltfläche mit einer niedrigeren Adresse als ihre eigene Adresse zugewiesen sind, und in dem einer für sich selbst hinzugefügt wird. Wenn es beispielsweise acht Dimmer gibt, kann die durch den Master erzeugte Zuweisungsbitmap wie folgt aussehen:
    Dimmer-Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8
    Zuweisungsbitmap 0 1 1 0 0 0 1 0
    Schlitz-Nr. 12 3
  • Demgemäß wurden bei dem oben dargestellten Beispiel die Dimmer 2, 3 und 7 der besonderen Masterschaltfläche zugewiesen, wie durch eine „1" in der Zuweisungsbitmap angegeben ist. Die Dimmer 2, 3 und 7 werden daher den Schlitznummern 1, 2 und 3 in dieser Reihenfolge zum Übertragen von Zustandsinformationen an den Master zugewiesen.
  • Vorzugsweise wird der An/Aus-Bitmap-Zustandsinformationsübertragungszeitschlitz extra lang gemacht, um Dimmer zu berücksichtigen, die mit unterschiedlichen Phasen eines Dreiphasen-Leistungssystems verbunden sind. Dies kann notwendig sein, wenn die Dimmer den Anfang der Zeitschlitze basierend auf Leitungsspannungsnulldurchgängen bestimmen. Mit unterschiedlichen Phasen eines Dreiphasensystems gekoppelte Dimmer werden daher überlappende Zeitschlitze aufweisen (wenn die Zeitschlitze 1/3 eines Halbzyklus überschreiten), die Interferenz zwischen den Kommunikationen für benachbarte Zeitschlitze verursachen können. Um dieses Problem zu lösen, werden die Zeitschlitze extra lang, beispielhaft zweimal so lang, ausgeführt, was einer Totzeitspanne an dem Endabschnitt eines Zeitschlitzes ermöglicht, die die Überlappung mit Informationen in dem folgenden Zeitschlitz für einen mit einer unterschiedlichen Phase verbundenen Dimmer beseitigt.
  • Wie oben beschrieben, erzeugen die Zwischenverstärker eine An/Aus-Zustandsbitmap und übertragen sie. Die von den Zwischenverstärkern erzeugte An/Aus-Zustandsbitmap gibt den An/Aus-Zustand aller Steuervorrichtungen an. Jeder Zwischenverstärker überträgt ihm bekannte Informationen in dem diesem Zwischenverstärker zugewiesenen Zeitschlitz. Wenn die Zwischenverstärkerfolge vorrückt, akkumuliert jeder Zwischenverstärker von den anderen Zwischenverstärkern übertragene Informationen und addiert sie zu der An/Aus-Zustandsbitmap. Am Ende der Übertragung werden alle Zwischenverstärker eine vollständige An/Aus-Zustandsbitmap übertragen und jeder Master wird die vollständige An/Aus-Zustandsbitmap zumindest einmal empfangen haben.
  • Jeder Dimmer umfasst zwei Bits in der An/Aus-Zustandsbitmap. Eine 10 gibt an, dass der Dimmer in dem „An"-Zustand ist, und eine 01 gibt an, dass der Dimmer in dem „Aus"-Zustand ist. Eine 00 oder 11 gibt keine Antwort an. Diese „keine Antwort" Folgen alternieren. Dieses Verfahren gewährleistet, dass 50% Arbeitszyklusdaten immer von dem Empfänger empfangen werden, was die Verwendung eines schwebenden Schwellenwerts ermöglicht, um Empfindlichkeit zu optimieren.
  • Um sicherzustellen, dass Kommunikationen von jeder der lokalen Steuerungen und Mastern in dem System empfangen werden, wiederholen sich die Zwischenverstärker in einer spezifizierten Folge. Die Zwischenverstärkerfolge ist derart, dass sie keine Kenntnis der Reihenfolge oder der Position der Zwischenverstärker erfordert, um zu gewährleisten, dass eine Nachricht an jede Komponente weitergeleitet wird, für die sie bestimmt war.
  • Die Zwischenverstärker werden verwendet, um den Betriebsbereich des Systems zu erweitern. Gemäß den herkömmlichen Überlegungen werden Zwischenverstärker zwischen zwei Kommunikationspunkten platziert. Wenn beispielsweise die Punkte A und B zu weit entfernt sind, wird ein Zwischenverstärker zwischen ihnen platziert, sodass sie miteinander kommunizieren können. Wenn Punkte A und B sogar weiter entfernt sind, können mehrere Zwischenverstärker verwendet werden. Jeder Zwischenverstärker hört eine Nachricht und sendet sie an den nächsten Zwischenverstärker weiter. Dann hört der nächste Zwischenverstärker diese Nachricht und sendet sie. Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems beträgt der zugelassene Abstand von einem Master oder Dimmer zu einem Zwischenverstärker 30 Fuß. Der zulässige Abstand von einem Zwischenverstärker zu einem anderen beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform 60 Fuß.
  • Bei einem System mit zwei Dimmern D1 und D2 und drei Mastern M1, M2 und M3 könnten beispielsweise die Zwischenverstärker R1 und R2 platziert sein, wie in 22A angegeben. In einem derartigen Fall wird eine Zwischenverstärkerfolge von R1-R2-R1 festgelegt, um sicherzustellen, dass alle Vorrichtungen ihre Nachrichten empfangen. Beispielsweise würde bei dem oben erwähnten Fall, wenn M3 eine Anfangsnachricht sendet, R2 die Nachricht hören, jedoch R1 sie nicht hören. D2 würde ebenfalls die Nachricht nicht hören. Demgemäß ist R1 nicht imstande, in seinen Zeitschlitz zu antworten, da er die Nachricht nicht hört. R2 ist imstande, die Nachricht in seinem Zeitschlitz zu wiederholen, da er das Signal von M3 hörte. Da R1 R2 hören kann, dann wiederholt R1 die Nachricht in seinem Zeitschlitz, was D2 ermöglicht, die Nachricht zu empfangen.
  • Es kann gezeigt werden, dass für das in 22A gezeigte Zweizwischenverstärkersystem die Zwischenverstärkerfolge von R1-R2-R1 sicherstellen wird, dass alle Kommunikationsvorrichtungen in den Übertragungszonen von R1 und R2 die für diese Vorrichtungen bestimmte Nachrichten nach Wiederholung durch die Zwischenverstärker der Signale in der Folge R1-R2-R1 empfangen werden.
  • Solange wie jede Vorrichtung innerhalb der Reichweite mindestens eines Zwischenverstärkers. ist, wird somit gewährleistet, dass alle Vorrichtungen miteinander kommunizieren. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist jeder der Zwischenverstärkerzeitschlitze 22 ms lang. Es ist erforderlich, dass jede einzelne Vorrichtung nur einmal in einem 100 ms Intervall aufgrund von FCC-Bestimmungen kommunizieren kann. FCC-Mittelwertbildung wird alle 100 ms durchgeführt. Als Ergebnis werden, um sicherzustellen, dass jede Vorrichtung nur einmal in einem 100 ms Intervall kommuniziert, was maximale Übertragungsleistung ermöglicht, Warteschlitze hinzugefügt, sodass der erste Zwischenverstärker diese Regel nicht verletzt. Demgemäß ist die erhaltene Folge gleich R1-R2-W-W-R1. Somit gibt es, nachdem der zweite Zwischenverstärker wiederholt, zwei Warte-Schlitze (W-Schlitze), bevor der erste Zwischenverstärker wiederholt.
  • Für drei Zwischenverstärker weist die Folge, die notwendig ist, um sicherzustellen, dass alle Vorrichtungen innerhalb der Reichweite von jedem Zwischenverstärker die für sie bestimmte Kommunikationen empfängt, sieben Schlitze auf, z. B. R1-R2-R3-R1-R2-R3-R1 (7 Schlitze). Um sicherzustellen, dass keine Vorrichtung mehr als einmal in einem 100 ms Intervall kommuniziert, werden Warteschlitze wie folgt hinzugefügt: R1-R2-R3-W-R1-R2-R3-W-R1 (9 Schlitze).
  • Für vier Zwischenverstärker ist die kürzest mögliche Folge 12 Schlitze, z. B. R1-R2-R3-R4-R1-R3-R2-R1-R4-R3-R1-R2 (12 Schlitze). Mit dieser Folge können jedoch die Zwischenverstärker R1 und R3 mehr als einmal in 100 ms kommunizieren. Demgemäß wird die folgende Folge R1-R2-R3-R4-R1-R2-R3-R4-R1-R2-R3-R4-R1 (13 Schlitze) verwendet. Für 5 und 6 Zwischenverstärker können die folgenden Folgen R5-R6-[Vierzwischenverstärkerfolge]-R5-R6 verwendet werden. Dies würde erfordern, dass Zwischenverstärker R5 und R6 jeweils mindestens einen Systemzwischenverstärker R1 bis R4 hören. Eine zweite Folge, die ebenfalls benutzt werden kann, ist die folgende R6-R5-[Vierzwischenverstärkerfolge]-R5-R6. Diese würde erfordern, dass der Zwischenverstärker R5 einen Zwischenverstärker R1 bis R4 hört. Der Zwischenverstärker R6 muss mindestens einen Systemzwischenverstärker R1 bis R4 oder den Zwischenverstärker R5 hören.
  • Im Allgemeinen wird die Anzahl erforderlicher Schlitze (R) als eine Funktion der Anzahl von Zwischenverstärkern (N) durch die folgende Beziehung bestimmt: für N kleiner gleich oder gleich 4, R(N) = [4 × (N – 1)] + 1
  • Für N = 5 ist die Gleichung dann R(5) = R(4) + 2 = 15 Schlitze. Für N = 6 ist die Gleichung dann R(6) = R(5) + 2 = R(4) + 4 = 17 Schlitze.
  • Wenn eine Mastereinheit kommuniziert, dass eine Schaltfläche gedrückt wurde, kann dies mehrere Dimmer, bei der bevorzugten Ausführungsform bis zu 32 Dimmer, steuern. Alle betroffenen Dimmer antworten durch Angeben ihres Zustands in ihren jeweiligen Zeitschlitzen, sodass der Master wissen wird, dass jeder Dimmer als Reaktion auf eine Kommunikation von einem Master arbeitet. Wenn jede Antwort durch die Zwischenverstärkerfolge geleitet wird, wird zuviel Zeit erforderlich sein. Um dies zu überwinden, bauen und leiten die Zwischenverstärker die beschriebenen An/Aus-Zustandsbitmap von Dimmerzustandsinformationen. Am Ende der Zwischenverstärkerfolge muss jeder Master eine vollständige Bitmap mindestens einmal empfangen haben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht ein Ziel der Erfindung darin, die kürzest mögliche Zwischenverstärkerkette zu verwenden. Aufgrund der FCC-Anforderung wurde eine Folge entwickelt, sodass ein Zwischenverstärker nur einmal in 100 ms spricht, d. h. einmal aus allen vier 25 ms Zeitschlitzen. Ein alternatives Schema besteht darin, dass, wenn ein Zwischenverstärker bereits kommuniziert hat, er in seinem nächsten Zeitschlitz nicht erneut übertragen kann, wenn es innerhalb 100 ms von seiner vorhergehenden Übertragung sein würde. Außerdem würde ein derartiges Schema nicht ein ordnungsgemäßes Aufbauen und Weiterleiten der An/Aus-Zustandsbitmap gewährleistet haben. Die Entwicklung der vollständigen An/Aus-Zustandsbitmap würde zwei Durchläufe durch die Zwischenverstärkerkette erfordert haben. Demgemäß besteht ein alternatives Schema darin, die kürzest mögliche Folge für die abgehenden Nachrichten und nicht irgendwelche Warteschlitze zu verwenden. Wenn ein Zwischenverstärker bereits kommuniziert hat, würde er in seinen nächsten Schlitz stumm bleiben. Ein derartiges Verfahren würde eine erhebliche Komplexität zu dem Programmcode hinzufügen und Redundanz oder Zuverlässigkeit von der Verknüpfung entfernen. Ein derartiges Schema kann jedoch Übertragungszeit sparen.
  • 21 zeigt, wie das System der Erfindung, das Zwischenverstärker verwendet, Probleme beseitigt, die bei Systemen vom Nicht-Zwischenverstärkertyp auftreten würden. Beispielsweise zeigt die Welle A, wie ein Funkfrequenz-Signal, dass durch Wände eines Hauses ohne einen Zwischenverstärker läuft, beeinflusst werden könnte. Derartige Baumaterialien, wie Holz, Gipskartonplatten, Metallleisten, Rohre, elektrische Verdrahtung, etc. können das Funkfrequenz-Signal dämpfen, sodass es von dem Empfänger nicht empfangen wird. Möbel, Leute, Tiere und sich in Rohren bewegendes Wasser können ebenfalls Dämpfung oder Schattenbildung verursachen.
  • Mit einem Zwischenverstärker wird Raumdiversity erreicht, wie durch die Welle B in 21 gezeigt. Der Zwischenverstärker gewährleistet, dass ein verstärktes Signal wiederholt oder an den Empfänger weitergeleitet wird. Dieses erzeugt Raumdiversity für Zuverlässigkeit.
  • 22 zeigt, wie mehrere Übertragungspfade Multipfadnullen verursachen können, wie bekannt ist. Das übertragene Signal kann, nachdem es durch den Funkfrequenz-Reflektor reflektiert wurde und einen Abstand von mλ + λ/2 durchlaufen hat, mit den durch den kürzeren Abstand nλ laufenden Signal destruktiv kombinieren, was zu einem schwachen oder keinen Empfang an dem Empfänger führt.
  • Durch Verwenden eines Zwischenverstärkers in dem System der Erfindung ist es aufgrund der von dem Zwischenverstärker bereitgestellten Raumdiversity unwahrscheinlich, dass sich ebenfalls eine Multipfadnull an dem Empfänger aus den Signalen entwickelt, die sowohl direkt von dem Zwischenverstärker als auch über Reflexion nach Übertragung von dem Zwischenverstärker übertragen wurden.
  • Wie beschrieben, übertragen bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Zwischenverstärker nicht benutzt wird, die Mastervorrichtungen Steuerinformationen gleichzeitig an alle Steuervorrichtungen. Die betroffenen Steuervorrichtungen ändern den Zustand der verbundenen elektrischen Vorrichtungen und geben Zustandsinformationen an die Mastervorrichtungen in den zugewiesenen Zeitschlitzen, d. h. sequentiell zurück.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Zwischenverstärker benutzt, um einen redundanten Pfad für Funkfrequenzübertragungen zwischen Mastervorrichtungen und Steuervorrichtungen bereitzustellen. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Steuersignale von den Mastervorrichtungen rundgesendet, sodass sie entweder direkt von den Steuervorrichtungen oder von den Steuervorrichtungen über einen oder mehrere Zwischenverstärker empfangen werden können. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform antworten die Dimmer auf die Steuerinformationen und ändern den Zustand der betroffenen Lampen. Die Steuervorrichtungen übertragen Zustandsinformationen hinsichtlich der betroffenen Lampen in zugewiesenen Zeitschlitzen, d. h. sequentiell. Diese Informationen können entweder direkt von dem Master oder von dem Zwischenverstärker empfangen werden, wobei alle empfangenen Zustandsinformationen in ein kombiniertes Zustandssignal zur Übertragung an die Mastersteuervorrichtung kombiniert werden.
  • Wenn ein zweiter Zwischenverstärker benutzt wird, kann dieser Zwischenverstärker Zustandsinformationen entweder direkt von den Steuervorrichtungen oder in der Form des kombinierten Zustandssignals von dem ersten Zwischenverstärker empfangen. Der zweite Zwischenverstärker nimmt die Zustandsinformationen, die empfangen werden, und kombiniert sie in ein zweites kombiniertes Zustandssignal, das dann für den Empfang durch den Master übertragen wird.
  • 23, 24 und 25 zeigen die Blockdiagramme der Masterstation, des Zwischenverstärkers bzw. des Dimmers gemäß der Erfindung.
  • In 23 umfasst die Masterstation, wie zuvor beschrieben, eine Hauptplatine 205, 306 und eine Funkfrequenz-Platine 207, 302 abhängig davon, ob es ein Tischplattenmaster oder ein Wand-angebrachter Master ist. Die Blockdiagramme sind die gleichen, obwohl die Schaltungsplatinen für die Wand-angebrachte Master kompakter als diejenigen für die Tischplattenmaster ausgeführt werden können. Die Funkfrequenz-Platine 207 oder 302 ist mit einer Antenne 209 oder 326 demgemäß verbunden, ob der Master ein Tischplatten bzw. oder ein Wand-angebrachter Master ist.
  • Die Hauptplatine 205, 306 wird zum Liefern von Leistung und zum Bereitstellen von Steuerfunktionen bereitgestellt. Wechselstromleistung wird an eine Graetz-Schaltung 230 geliefert. Die Ausgabe der Vollwegbrücke wird an eine Leistungsversorgungs-Reglerschaltung 232 geliefert, die Leistung für den Prozessor und die Logikschaltungsanordnung liefert. Die Ausgabe der Graetz-Schaltung 230 wird an einen Nulldurchgangs-Detektor 234 geliefert, der verwendet wird, um die Zeitschlitze zu synchronisieren, dessen Ausgabe an einen Mikrocontroller 236 geliefert wird. Der Mikrocontroller 236 ist mit einem Rücksetz-Controller 238 auf herkömmliche Art und Weise gekoppelt. Die Steuerschaltflächen- und LED-Matrix 240 der Master-Station sind mit dem Mikrocontroller 236 zum Bereitstellen der Mikrocontroller-Informationen hinsichtlich der ausgewählten lokalen Steuerungen und zum Bereitstellen von Zustandsinformationen an die LEDs gekoppelt.
  • Daten, die zum Steuern der lokalen Steuerungen zu übertragen sind, werden auf eine Datenausgabeleitung 242 der Funkfrequenz-Platine 207, 302 bereitgestellt. Wenn die Daten zu übertragen sind, liefert der Mikrocontroller 236 zuerst ein Übertragungsfreigabesignal auf der Leitung 246 an einen Übertragungs-Oszillator 248, der vorzugsweise mit einer Frequenz von 418 MHz arbeitet. Die zu übertragenden Daten werden auf der Leitung 242 an einen Datenschalter 244 geliefert, der die Daten dann auf den 418-MHz-Träger an/aus-tastet. Die tastenmodulierten Daten werden dann an einen Sende/Empfangs-Schalter 250 (Tx/Rx-Schalter) und dann an die Antenne 209, 326 geliefert. Ankommende Informationen, beispielsweise Zustandsinformationen von einer lokalen Steuerung, werden von der Antenne 209, 326 an den Sende/Empfangs-Schalter 250 geliefert. Die empfangenen Informationen werden dann an einen Überlagerungsempfänger geliefert. Die empfangenen Daten werden an einen rauscharmen Verstärker 252 geliefert, durch einen Filter 254 gefiltert, bei 256 mit einem lokalen Oszillatorsignal gemischt, das von einem lokalen Oszillator 258 bereitgestellt wird, sodass ein IF-Signal erzeugt wird. Der IF-Signalmodulator, der Informationen empfängt, wird an den IF-Verstärker 260 und danach an einen Daten-Doppelbegrenzer 262 geliefert, der das Datensignal stutzt und es an den Dateneingang des Mikrocontrollers 236 liefert.
  • Das Blockdiagramm des Zwischenverstärkers wird in 24 gezeigt. Es weist im Wesentlichen die gleichen Bauelemente auf, die auf ähnliche Weise wie der Master von 23 erneut mit „400"-Seriennummern anstatt von „200"-Serien nummeriert werden. Demgemäß weist er im Wesentlichen das gleiche Blockdiagramm wie die Master-Station auf. Der Mikrocontroller 436 ist natürlich unterschiedlich als der Mikrocontroller der Master-Station programmiert, wie oben mit Bezug auf den Programmablauf erläutert wird. Außerdem umfasst der Zwischenverstärker-Prozessor 436 vorzugsweise einen Kommunikations-Port 437, der es ihm ermöglicht (und somit den Master-Einheiten), mit externen Vorrichtungen, z. B. Sicherheitssystemen, Computern, Netzwerken, Computer-Netzwerken (z. B. das Internet), audio/visuellen Systemen, HVAC-Systemen, Kommunikationssystemen (z. B. Telefonsystemen oder anderen Kommunikationssystemen), Kabelsystemen, anderen Haushaltsgeräten, Sensoren, etc. zu kommunizieren. Alternativ kann der Kommunikations-Port 437 ebenfalls mit dem Master-Controller 236 gekoppelt sein.
  • 25 zeigt das Blockdiagramm des Dimmers. Das Dimmer-Blockdiagramm ist ähnlich dem Blockdiagramm des Masters und des Zwischenverstärkers. Gleiche Bauteile werden auf ähnliche Weise mit „500"-Seriennummern nummeriert. Es sind jedoch zusätzliche Schaltungen enthalten. Der Dimmer umfasst einen Phasensteuerabschnitt 541 und eine Dreiweg-Signalerfassungsschaltung 545. Der Phasensteuerabschnitt 541 ist von herkömmlicher Ausgestaltung und wird von dem Mikrocontroller 536 gesteuert. Der Phasensteuerabschnitt 541 umfasst die Leistungsschaltungsvorrichtung 514. Der Mikrocontroller 536 wird durch von der Antenne 526 empfangene Signale und ebenfalls durch manuelle Betätigung der Dimmersteuerung von 537 und des Schalterbedienelements 52 gesteuert, wie in 1 und 2 gezeigt. Die von dem Bedienelement 52 und der Dimmersteuerung 537 betätigten Schalter sind Teil der Schalter- und LED-Matrix 540 von 25. Anstatt der Dimmersteuerung 537 kann eine Dimmersteuerung vom herkömmlichen Potentiometer-Typ oder eine andere bekannte Dimmersteuerung benutzt werden, wobei ein Teil der Schalter- und LED-Matrix 540 ersetzt wird.
  • Die Dreiweg-Signalerfassungsschaltung 545 wird zum Bestimmen bereitgestellt, ob ein Signal von einem anderen Schalter, der mit dem Dimmer in einer Dreiweg-Schaltung verbunden ist, empfangen wird. Die Dreiweg-Signalerfassungsschaltung 545 ist von herkömmlicher Ausgestaltung.
  • In jeder anderen Hinsicht ist das Blockdiagramm das gleiche wie das Blockdiagramm für den Master-Zwischenverstärker. Natürlich unterscheidet sich das in dem Mikrocontroller 536 liegende Programm von dem in den Mikrocontrollern 236 und 436 des Masters bzw. Zwischenverstärkers liegenden Programm, wie zuvor beschrieben wurde.
  • Wie aus den Blockdiagrammen und dem bereits erläuterten Programmablauf offensichtlich ist, ist die Intelligenz in dem System der Erfindung unter den Master-Stationen, Zwischenverstärkern und Dimmern verteilt. Jeder Master und Dimmer enthält alle Beziehungsinformationen, die ihn selber betreffen. Wenn irgendein Bauteil versagt, fährt demgemäß der Rest des Systems fort, zu arbeiten. Die Intelligenzinformationen können jedoch zu unterschiedlichen Bauteilen bewegt werden. Beispielsweise kann, wenn ein Zwischenverstärker nicht verwendet wird, seine Intelligenz zu dem Master bewegt werden.
  • Das beschriebene System ermöglicht, dass ein Beleuchtungssystem eines Gebäudes ohne die Installierung zusätzlicher Verdrahtung ferngesteuert werden kann. Es liefert, im Gegensatz zu jedem System des Stands der Technik die Fähigkeit, den Zustand jeder Beleuchtungsvorrichtung von der entfernten Master-Station zu kennen. Der an der Master-Station angegebene Zustand ist der wahre Zustand jeder Beleuchtungsvorrichtung. Wenn eine Steuervorrichtung (Dimmer) den Zustand einer Lampe ändert, entweder aufgrund eines Befehls von einem Master oder einer manuellen Betätigung, gibt sie ein Zustandssignal an den Master zurück. Das System ist im Stande, diese Zustandsinformationen so wie auch Befehlsinformationen aufgrund der Verwendung der Zwischenverstärker, der Zwischenverstärker-Folgebildung, der Verwendung von Zeitschlitzen und der Verwendung von Zuweisungs- und An/Aus-Zustandsbitmaps, um jeweils zu kommunizieren, Dimmerzuweisungen und Zustandsinformationen zuverlässig bereitzustellen. Der Zwischenverstärker oder die Zwischenverstärker stellen „Raumdiversity" bereit, um Schattenbildung, Nullen, Dämpfung, elektromagnetische Interferenz und Unzulänglichkeiten der bei der Steuervorrichtung verwendeten Antenne zu überwinden.
  • Die Verwendung eines Zwischenverstärkers stellt einen alternativen Pfad für ein Signal bereit, um zwischen dem Master und der Steuervorrichtung und umgekehrt zu laufen. Somit wird, wenn die Chance, dass eine Übertragung für irgendeinen gegebenen Pfad versagt, gleich 1/1000 ist, mit zwei Pfaden, die einem unabhängigen Ausfall unterworfen sind, die Chance eines Ausfalls auf 1/1.000.000 verringert.
  • Wie beschrieben kann jedoch das System ohne den Zwischenverstärker oder die Zwischenverstärker aufgebaut sein, wobei in diesem Fall alle wesentlichen Funktionen, wie beispielsweise Programmierfunktionen, anderswo, z. B. in der Master-Steuereinheit, angeordnet sein können. Bei einem derartigen System müssen jedoch alle Master-Einheiten und Steuervorrichtungen in Reichweite voneinander liegen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird eine Kommunikation von Funkfrequenzsignalen und Netzleitungs-Trägersignalen benutzt, um Befehls- und Zustandsinformationen zu übertragen und zu empfangen.
  • 26 zeigt eine erste Ausführungsform, die eine Kombination aus Funkfrequenz- und Netzleitungs-Trägersignalen benutzt. Gemäß dieser Ausführungsform übertragen beispielsweise der Tischplatten-Master 20A oder der Wand-angebrachte Master 30A Netzleitungs-Trägersignale 11 auf der existierenden Netzleitung 10, die die Verdrahtung des Beleuchtungssystems umfasst. Diese Netzleitungs-Trägersignale 11 werden von einer Beleuchtungssteuervorrichtung, beispielsweise einem Dimmer 50Z, empfangen. Der Dimmer 50Z umfasst einen Netzleitungs-Trägerempfänger, der auf die Befehlssignale von den Master-Einheiten 20A, 30A antwortet, um den Zustand der Lampe 54 zu steuern.
  • Um Zustandsinformationen an die Master-Einheiten 20A oder 30A zurückzugeben, verwendet die Steuervorrichtung 50Z Funkfrequenzsignale 9A, die durch Zick-Zack-Pfeile in 26 gezeigt werden. Wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann ein Zwischenverstärker 40A benutzt werden, um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen. Wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann jedoch der Zwischenverstärker weggelassen werden, wenn alle Steuervorrichtungen innerhalb des Kommunikationsbereichs der Master-Stationen sind. Der Zwischenverstärker 40A erreicht im Wesentlichen den gleichen Zweck wie der Zwischenverstärker 40 in 1, d. h. er liefert einen zusätzlichen Pfad für die Übertragung von Zustandsinformationen an die Master-Stationen 20A, 30A, wobei Funkfrequenz-Signale 9B an die Master-Stationen weitergeleitet werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des kombinierten Funkfrequenz-Netzleitungsträgersystems wird eine Funkfrequenz-Netzleitungs-Trägerbrücke 40B benutzt. Bei diesem System übertragen die Master-Einheiten 20B, 30B Funkfrequenzsignale, wie durch die Zick-Zack-Leitungen 51B in 27 gezeigt, an die Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B. Die Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B wandelt die Funkfrequenzsignale in Netzleitungs-Trägersignale um und überlagert sie auf die existierende Netzleitungsverdrahtung von 10 des Gebäudes, wie durch die Pfeile 13 von 27 gezeigt. Diese Netzleitungs-Trägersignale umfassen die Befehlsinformationen für die Steuervorrichtungen. Außerdem empfängt die Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B Funkfrequenzsignale von den Steuervorrichtungen 50Y, wie durch die Zick-Zack-Pfeile 51A gezeigt, und wandelt diese Funkfrequenzsignale in Netzleitungs-Trägersignale um. Diese Netzleitungs-Trägersignale umfassen Zustandsinformationen hinsichtlich des Zustands der mit den Steuervorrichtungen 50Y verbundenen elektrischen Lampen 54.
  • Demgemäß sind die Netzleitungs-Trägersignale 13 von zwei Arten, d. h. Befehlssignale für die Steuervorrichtungen und Zustandssignale von den Steuervorrichtungen, die von den Master-Einheiten 20B, 30B zu empfangen sind. Wie bei den anderen Ausführungsformen verwenden die Master-Einheiten 20B, 30B die Zustandsinformationen, um den Zustand der gesteuerten elektrischen Lampen 54 anzugeben.
  • 28 zeigt das Blockdiagramm einer Master-Einheit 20A, 30A der Ausführungsform von 26. Die Master-Einheit von 28 umfasst einen Mikrocontroller 1136, der das Betriebsprogramm darin gespeichert hat. Der Mikrocontroller 1136 empfängt Zustandsinformationen hinsichtlich des Zustands der gesteuerten elektrischen Lampen 54 an einem Eingang 1143. Der Eingang 1143 ist mit einem Empfänger gekoppelt, der eine Antenne 1109, 1126, beispielsweise eine Leiterplatinen-Antenne, wie zuvor beschrieben, für einen in 26 gezeigten Wand-angebrachten Master 30A umfasst. Der Ausgang der Antenne ist mit einem rauscharmen Verstärker 1152 gekoppelt, dessen Ausgang mit einem Filter 1154 gekoppelt ist. Der Ausgang des Filters ist mit einem Mischer 1156 gekoppelt, der von einem lokalen Oszillator 1158 gespeist wird. Die Schwebefrequenz des Mischers 1156 ist mit dem Eingang eines Zwischenfrequenzverstärkers 1160 gekoppelt, dessen Ausgang mit einem Daten-Doppelbegrenzer 1162 gekoppelt ist. Der Daten-Doppelbegrenzer arbeitet auf die gleiche Art und Weise, wie mit Bezug auf 23 bis 25 beschrieben ist. Der Ausgang des Daten-Doppelbegrenzers ist mit dem Eingang 1143 des Mikrocontrollers 1136 gekoppelt.
  • Der Mikrocontroller 1136 liefert Befehlsinformationen für die Beleuchtungssteuervorrichtungen 50Z von 26 an einen Datenmodulator 1144. Die Trägerfrequenz für den Datenmodulator 1144 wird von einem Übertragungsoszillator 1148 bereitgestellt, der durch eine Freigabeleitung 1146 von dem Mikrocontroller 1136 freigegeben wird. Die Modulator-Steuerdaten werden an den Signalkopplungs-Transformator 1120 geliefert, dessen Sekundärseite mit der Netzleitung 10 zum Bereitstellen des Netzleitungs-Trägersignals an die Netzleitung für den Empfang durch die Steuervorrichtungen 50Z gekoppelt ist.
  • Die verbleibenden Blöcke von 28 sind im Wesentlichen die gleichen wie die entsprechenden, in 23 gezeigten Blöcke und sind demgemäß mit „1100"-Seriennummer nummeriert.
  • 29 zeigt das Blockdiagramm der Steuervorrichtung 50Z, 50Y, das im Wesentlichen das gleiche für sowohl die Ausführungsform von 26 als auch die von 27 ist. Wie gezeigt umfasst die Beleuchtungssteuervorrichtung 50Z, 50Y, die einen Dimmer aufweisen kann, einen Mikrocontroller 1236, eine Schalter- und LED-Matrix 1240, einen Phasensteuerabschnitt 1241, eine Dreiweg-Signalerfassungsschaltung 1245, eine Leistungsversorgung 1232, einen Nulldurchgangs-Detektor 1234, eine Graetz-Schaltung 1230 und einen Rücksetz-Controller 1238. Die Funktionen dieser Blöcke sind im Wesentlichen die gleichen wie die der in 23 bis 25 gezeigten Blöcke.
  • Die Beleuchtungssteuervorrichtung von 26, 27 und 29 empfängt Befehlsinformationen als Netzleitungs-Trägersignale über einen Signalkopplungs-Transformator 1220, dessen Sekundärseite mit einem Filter 1222 gekoppelt ist, dessen Ausgang mit einem Datendemodulator 1224 gekoppelt ist. Der Ausgang des Datendemodulators ist mit dem Dateneingang 1243 des Mikrocontrollers 1236 gekoppelt. Demgemäß erhält der Mikrocontroller 1236 Befehle zum Steuern des Zustands der elektrischen Lampen 54.
  • Der Mikrocontroller 1236 gibt Zustandsinformationen für den Empfang durch den Master als Funkfrequenzsignale zurück. Bei der Ausführungsform von 26 können die Funkfrequenzsignale entweder direkt durch den Master oder über den Zwischenverstärker 40A empfangen werden. Bei der Ausführungsform von 27 werden die Funkfrequenzsignale durch die Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B empfangen und in Netzleitungs-Trägersignale für den Empfang durch den Master über die Netzleitung umgewandelt.
  • Demgemäß werden die Zustandsinformationen an einem Ausgang des Mikrocontrollers 1236 einem Datenschalter 1244 bereitgestellt, der seinen Träger von einem Übertragungs-Oszillator 1248 empfängt, der durch einen Ausgang 1246 des Mikrocontrollers 1236 aktiviert wird. Der Ausgang des Datenschalters 1244 ist mit einer Antenne 1226, vorzugsweise der zuvor beschriebenen Leiterplatinen-Antenne, gekoppelt.
  • 30 zeigt das Blockdiagramm der Master-Einheiten 20B, 30B von 27. Die Master-Einheit umfasst einen Mikrocontroller 1336 sowie auch eine Vollweggleichrichter-brücke 1330, eine Leistungsversorgung 1332, einen Nulldurchgangs-Detektor 1344, eine Schaltflächen- und LED-Matrix 1340 und einen Rücksetz-Controller 1338, wie mit Bezug auf die anderen Blockdiagramme beschrieben. Die Master-Einheit gemäß dem System von 27 überträgt Funkfrequenzsignale über einen Datenschalter 1344, einen Übertragungsoszillator 1348, der von der Leitung 1346 von dem Mikrocontroller 1336 und der Antenne 1326 aktiviert wird. Die durch die Funksignale durch die Antenne 1326 übertragenen Informationen werden von der Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B empfangen und in PLC-Signale für den Empfang durch die Steuervorrichtungen 50Y zum Steuern des Zustands der verbundenen elektrischen Lampen 54 umgewandelt.
  • Der Mikrocontroller 1336 der in 30 gezeigten Master-Einheit empfängt Zustandsinformationen hinsichtlich des Zustands der elektrischen Lampen 54 von der Netzleitung 10 über einen Signalkopplungs-Transformator 1320. Die Sekundärseite des Transformators 1320 ist mit einem Filter 1322 und einem Datendemodulator 1324 verbunden. Der Ausgang des Datendemodulators 1324, der die Zustandsinformationen umfasst, wird an dem Dateneingang des Mikrocontrollers 1336 zum Benachrichtigen der Master-Einheit über den Zustand der elektrischen Lampe 54 geliefert.
  • 31 zeigt das Blockdiagramm der Funkfrequenz-PLC-Brücke 40B von 27. Das Blockdiagramm ist im Wesentlichen das gleiche wie das für die in 30 gezeigte Master-Einheit. Ein erheblicher Unterschied besteht darin, dass der Mikrocontroller 1436 von 31 mit einem Programm versehen ist, um die Funkfrequenz-Befehlsinformationen von dem Mastern 20B und 30B und die Funkfrequenz-Zustandsinformationen von den Steuervorrichtungen 50Y in Netzleitungs-Trägersignale für den Empfang durch die Steuervorrichtungen 50Y und Master-Einheiten 20B, 30B jeweils umzuwandeln.
  • Wie bei den anderen gezeigten Blockdiagrammen umfasst die Brücke eine Schaltflächen- und LED-Matrix 1440, einen Nulldurchgangs-Detektor 1434, eine Vollweggleichrichterbrücke 1430, eine Leistungsversorgung 1432 und einen Rücksetz-Controller 1438. Die Funkfrequenz-PLC-Brücke von 31 empfängt Funkfrequenzsignale über eine Antenne 1426. Diese Funkfrequenzsignale werden an einen rauscharmen Verstärker 1452 geliefert, dessen Ausgabe an einen Filter 1454 geliefert wird. Die Ausgabe des Filters wird an einen Mischer 1456 geliefert, der mit dem Ausgang eines lokalen Oszillators 1458 gekoppelt ist. Die Schwebefrequenz des Mischers wird an einen Zwischenfrequenzverstärker 1460 geliefert, dessen Ausgabe an einen Daten-Doppelbegrenzer 1462 geliefert wird. Die Ausgabe des Daten-Doppelbegrenzers, die die Basisbandinformationen in den Funkfrequenzsignalen umfasst, wird an den Mikrocontroller 1436 geliefert. Wie zuvor erläutert, können diese Informationen abhängig von der Quelle entweder Statusinformationen von den Steuervorrichtungen 50Y oder Befehlsinformationen von den Mastern 20B, 30B umfassen.
  • Der Mikrocontroller 1436 liefert die jeweilige Zustands- oder Befehlsinformationen an einen Datenmodulator 1444, der mit einem Übertragungsoszillator 1448 gekoppelt ist, der durch eine Leitung 1446 von dem Mikrocontroller 1436 aktiviert wird. Der Ausgang des Datenmodulators 1444 wird an einen Signalkopplungs-Transformator 1420 geliefert, dessen Sekundärseite an die Netzleitung 10 geliefert wird, um die jeweiligen Befehls- und Zustandssignale auf der Netzleitung zu überlagern.
  • 32 zeigt die Einzelheiten der Verbindung des Dimmers 50, dessen Blockdiagramm in 25 gezeigt ist, mit dem existierenden festverdrahteten elektrischen System 10 des Gebäudes. Die nicht geerdete Zuleitung des Dimmers, die als die schwarze Zuleitung in 25 gekennzeichnet ist, ist mit einem nicht geerdeten Phasendraht 7 des existierenden festverdrahteten elektrischen Systems des Gebäudes verbunden. Die gedimmte nicht geerdete Zuleitung des Dimmers, gekennzeichnet als die rote Zuleitung in 25, ist mit der elektrischen Lampe 54 über den Draht 5 verbunden. Optional ist eine Dreiweg-Signalzuleitung 14, die als die blaue Zuleitung in 25 gekennzeichnet ist, mit einer entfernten Vorrichtung verbunden (nicht gezeigt). Die entfernte Vorrichtung liefert Signale, um den An/Aus-Zustand und die Intensitätseinstellung des Dimmers von 25 zu steuern. Eine Vorrichtung dieser Art ist das ferngesteuerte Maestro Modell MA-R, das von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
  • Der andere Anschluss der elektrischen Lampe 54 ist mit einem neutralen Draht 12 des existierenden festverdrahteten elektrischen Systems des Gebäudes verbunden.
  • Es sei bemerkt, dass es keine direkte Verbindung an dem Dimmer 50 mit dem neutralen Draht 12 gibt, wobei jedoch dieser Dimmer 50 nur mit dem neutralen Draht 12 durch die elektrische Lampe 54 verbunden ist.
  • Dies ist bedeutsam, da in einer Situation, in der der Dimmer 50 in einem existierenden Gebäude nachgerüstet wird, der neutrale Draht 12 gewöhnlicherweise nicht in dem existierenden Wandkasten verfügbar sein würde, in den der Dimmer 50 installiert werden würde, um eine existierende schaltergesteuerte elektrische Lampe 54 zu ersetzen.
  • Wenn der Dimmer 50 die direkte Verbindung mit dem neutralen Draht 12 erforderte, dann würde in der beschriebenen Nachrüstungssituation ein zusätzlicher Draht in den Wandkasten, in dem der Dimmer 50 installiert wurde, durch die existierenden Gebäudewände gezogen werden müssen, was erheblich zu den Kosten der Installation beitragen würde und Beschädigung an existierenden Gebäudeoberflächen verursachen kann.
  • Die gesamte an die Leistungsversorgung 532 gelieferte Leistung, die die Steuerschaltungsanordnung und die Funkfrequenz-Schaltungsanordnung in dem Dimmer 50 treibt, wird aus den Verbindungen mit dem nicht geerdeten Phasendraht 7 und dem Verbindungsdraht der elektrischen Lampe 5 abgeleitet.
  • Dies ist möglich, da der Dimmer 50 einen Funkfrequenzsender mit niedriger Leistung, um Zustandssignale zu übertragen, und eine Steuerschaltungsanordnung mit niedriger Leistung verwendet, jedoch ist es insbesondere deswegen möglich, da der Dimmer 50 keine Netzleitungs-Trägersignale verwendet, um Zustandsinformationen zu übertragen, die ein Sender benutzen würde, der mehr Leistung verwendet, als von der Verbindung zu der nicht geerdeten Phasenleitung 7 und dem Verbindungsdraht zu der elektrischen Lampe 5 abgeleitet werden kann.
  • Zusätzlich zu der Benutzung des beschriebenen Systems, um Beleuchtungsvorrichtungen ohne Neuverdrahtung fernzusteuern, kann das erfindungsgemäße System ebenfalls benutzt werden, um andere elektrisch betriebene Vorrichtungen, beispielsweise Sicherheitssysteme, Heizungs-Klima-Lüftungs-Systeme, PCs, Motoren, Haushaltsgeräte, Sensoren, etc. zu steuern, und kann mit derartigen Systemen, wie Kabelfernsehen, dem Internet, Telefonleitungen, audiovisuelle Systeme von PCs, Lokalbereichs-Netzwerken etc. für Kommunikationen verbunden sein.
  • Das System der Erfindung kann ebenfalls eine Eingangs/Ausgangsvorrichtung benutzen. Die Eingangs/Ausgangsvorrichtung kann ein Signal von einer Signalerzeugungsvorrichtung, beispielsweise einer Zeituhr, Belegungssensor, Modemeingabe, etc. empfangen. Als Reaktion auf das Signal von der Signalerzeugungsvorrichtung, die entfernt angeordnet sein kann, erzeugt die Eingangs/Ausgangsvorrichtung ein Befehlssignal, z. B. ein Funkfrequenz-Signal; ähnlich den Mastern 20, 20B oder 30, 30B, oder ein PLC-Signal ähnlich den Mastern 20A, 30A zum Steuern jeweiliger Beleuchtungssteuervorrichtungen. Umgekehrt kann die Eingangs/Ausgangsvorrichtung Ausgangssignale von Funkfrequenz- oder PLC-Eingängen abhängig von der Ausführungsform zum Steuern von externen Vorrichtungen auf die gleiche Art und Weise wie der zuvor beschriebene Kommunikations-Port bereitstellen.
  • Außerdem könnte das System mit Telefonleitungen benutzt werden, um das Prüfen des Systemzustands von entfernten Plätzen zu ermöglichen. Das System kann ebenfalls Vorteile bezüglich der Energieeinsparung liefern, und stellt Sicherheit und/oder ein Gefühl der Sicherheit einem Bewohner eines Gebäudes/Heims bereit.
  • Das erfindungsgemäße System wird ebenfalls ohne weiteres erweitert, um elektrische Beleuchtungssysteme beliebiger Größe unterzubringen. Der Benutzer/Installateur muss lediglich die herkömmlichen Beleuchtungsschalter mit den lokalen Steuerungen gemäß der Erfindung austauschen, die Größe der Master-Station oder Stationen auf die erforderliche Größe erweitern, und die Anzahl von Zwischenverstärkern installieren, die für die Größe des Systems notwendig sein können (wenn die Ausführungsform einen Zwischenverstärker verwendet).
  • Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Funkfrequenz-Kommunikationsverbindungen benutzt, können andere Kommunikationsverbindungen gleichfalls, wie durch die alternativen Ausführungsformen gezeigt, in einer oder beiden Richtungen, z. B. Netzleitungs-Trägerverbindungen benutzt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, können andere Variationen und Modifikationen und andere Verwendungen dem Fachmann offensichtlich werden. Die vorliegende Erfindung sollte daher nicht durch die spezifische Offenbarung hierin sondern nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims (18)

  1. Zwischenverstärker (40) zur Verwendung bei einem Zweiwegekommunikationssystem zum Weiterübertragen von Informationen zwischen einer ersten Vorrichtung und einer Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen, um zu helfen, eine zuverlässige Zweiwegekommunikation zwischen den Vorrichtungen sicherzustellen, wobei der Zwischenverstärker umfasst: – einen Sender/Empfänger, wobei der Sender/Empfänger Informationen in Signalen von den ersten und zweiten Vorrichtungen empfängt und die empfangenen Informationen in Signalen für den Empfang durch die jeweiligen ersten und zweiten Vorrichtungen überträgt; – wobei die erste Vorrichtung eine Master-Einheit (20) umfasst, wobei die Mehrzahl von zweiten Vorrichtungen lokale Steuervorrichtungen (50A–50E) zum Steuern jeweiliger elektrischer Vorrichtungen (54, D1, D2) umfasst, – wobei die Master-Einheit (20) Steuerinformationen überträgt, um einen entsprechenden Zustand aller elektrischer Vorrichtungen (54, D1, D2) festzulegen, wobei die Steuervorrichtungen angepasst sind, um auf ausgewählte Steuerinformationen zu antworten, um die jeweiligen elektrischen Vorrichtungen in einen Zustand zu befehlen, der von der Steuerinformation geleitet wird, wobei die Steuervorrichtung Zustandsinformationen für den Empfang durch die Master-Einheit erzeugt; und – der Zwischenverstärker einen Informationskombinierer zum Erzeugen kombinierter Informationen über den Zustand aller elektrischen Vorrichtungen umfasst, wobei die kombinierten Informationen für den zumindest einmaligen Empfang durch die Master-Einheit übertragen werden.
  2. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, wobei der Zwischenverstärker (40) ferner von den ersten und zweiten Vorrichtungen (20; 50A–50E) um einen spezifizierten Abstand beabstandet ist, wobei der spezifizierte Abstand erheblich geringer als ein theoretischer maximaler Kommunikationsabstand zwischen dem Zwischenverstärker und jeder der ersten und zweiten Vorrichtungen ist, um zu helfen, Kommunikationszuverlässigkeit sicherzustellen.
  3. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, bei dem der Informationskombinierer ein Bitmap-Generator ist, und jeder Steuervorrichtung ein Platz in der Bitmap zugewiesen wird, wobei die Zustandsinformationen von der Steuervorrichtung in die Bitmap in den passenden Platz durch den Bitmap-Generator eingefügt werden.
  4. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 3, bei dem das System ferner mindestens einen zusätzlichen Zwischenverstärker (R1, R2) umfasst, wobei jeder Zwischenverstärker einen Zeitschlitz aufweist, um empfangene Informationen weiter zu übertragen, um Interferenz mit anderen Zwischenverstärkern zu vermeiden, wobei die Zwischenverstärker in einer festgelegten Folge weiter übertragen, um zu helfen, sicherzustellen; dass die erste Vorrichtung (20) und jede zweite Vorrichtung (50A–50E) die Informationen empfangen, die bestimmt sind, von der jeweiligen Vorrichtung empfangen zu werden.
  5. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 4, bei dem der Bitmap-Generator jedes Zwischenverstärkers (R1, R2, R3) Zustandsinformationen, die der jeweilige Zwischenverstärker empfangen hat, auf der Bitmap einfügt, und aktualisierte Bitmap-Informationen in dem Zeitschlitz weiter überträgt, der dem Zwischenverstärker in Übereinstimmung mit der festgelegten Folge zugewiesen wurde, wodurch am Ende der festgelegten Folge eine vollständige Bitmap-Information, die sämtliche Zustandsinformationen darin umfasst, gebildet worden ist und an die Master-Einheit übertragen und von dieser empfangen wurde.
  6. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 5, ferner mit mindestens einer zusätzlichen ersten Vorrichtung mit einer zweiten Master-Einheit (M2), und wobei die vollständige Bitmap-Information an alle Master-Einheiten übertragen und von diesen am Ende der festgelegten Folge empfangen wird.
  7. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Kommunikations-Port (437) zum Kommunizieren mit einem externen System, wobei der Port angepasst ist, Informationen zwischen dem externen System und den ersten und zweiten Vorrichtungen zu übertragen.
  8. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 7, bei dem das externe System ein Sicherheitssystem, ein Hochspannungs-Wechselstrom-System, ein Computersystem, ein Kabelsystem, ein Kommunikationssystem, ein Telefonsystem oder ein audio/visuelles System umfasst.
  9. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, bei dem die elektrische Vorrichtung elektrische Lampen (54) umfasst, die mit einem elektrischen System eines Gebäudes gekoppelt sind.
  10. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, bei dem der Sender/Empfänger einen Funkfrequenz-Sender/Empfänger umfasst.
  11. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Steuereinheit zum Sicherstellen, dass die von dem Zwischenstärker übertragenen Signale nicht mit Signalen interferieren, die von den ersten und zweiten Vorrichtungen übertragen werden.
  12. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 11, bei dem die Steuerschaltung eine Schaltung zum Übertragen von Signalen an jede der jeweiligen ersten und zweiten Vorrichtungen in zugewiesenen Zeitschlitzen umfasst.
  13. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, der einen Selektor aufweist, um einen digitalen Hauscode automatisch auszuwählen, um Interferenz mit benachbarten Systemen zu verhindern.
  14. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, der einen Adressenzuweiser zum Zuweisen von Adressen zu jeder der Steuervorrichtungen aufweist.
  15. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1, bei dem der Sender/Empfänger einen Überlagerungsempfänger umfasst.
  16. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 1 oder 13, bei dem ferner jeder Zwischenverstärker einen Computer umfasst, der programmiert ist, um einen Hauscode auszuwählen, der nicht mit in der Nähe installierten Systemen interferiert.
  17. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 4, bei dem jeder Zwischenverstärker eine Schaltung zum Festlegen des Zwischenverstärkers als einen ausgewählten aus einem Hauptzwischenverstärker und einem entfernten Zwischenverstärker ausgewählten umfasst, und wenn als der Hauptzwischenverstärker ausgewählt, zum Erzeugen einer Adresse für jeden anderen Zwischenverstärker, um den Zeitschlitz zur Weiterübertragung durch jeden anderen Zwischenverstärker festzulegen.
  18. Zwischenverstärker gemäß Anspruch 17, bei dem der Hauptzwischenverstärker einen Adressengenerator zum Zuweisen einer Adresse an jede Steuervorrichtung und eine Master-Steuereinheit, um eine Zweiwegekommunikation zwischen der Master-Steuereinheit und den elektrischen Steuervorrichtungen zu ermöglichen, umfasst.
DE69731494T 1996-02-07 1997-02-05 Zwischenverstärker für ein Übertragungssystem zum Steuern und Bestimmen des Zustandes von elektrischen Einrichtungen entfernter Stationen Expired - Lifetime DE69731494T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/598,234 US5848054A (en) 1996-02-07 1996-02-07 Repeater for transmission system for controlling and determining the status of electrical devices from remote locations
US598234 1996-02-07

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