电气安装系统内的操作部件以及电气安装系统

摘要

本发明涉及一种电气安装系统内的操作部件，在该系统上连接多个需要控制的负载，具有输入单元(120)、数据处理和控制装置、存储装置和用于和电气安装系统内的功率部件(530)进行通讯的接口，数据处理和控制装置接收并处理来自输入单元的指令信号以生成控制信号，而控制信号控制通过数据信号确定的负载，所述接口是触点装置或无线电接口，其发射无线电信号，按照本发明，在存储装置中存储有数据库，其中将需要控制的负载划分为功能组，其中为每个功能组配设该组的所有组成部分共有的主功能，数据处理和控制装置访问存储装置以相应地向从属的功能组发出数据信号，并且控制信号与有关已确定的功能组的信息一起被发送给接口以传递给功率部件。

说明书

技术领域

本发明涉及电气安装系统内的操作部件，几个需要控制的负载连接在所 述电气安装系统上，其具有输入单元、数据处理装置和控制装置，其接收并 处理来自输入单元的指令信号以生成控制信号，而所述控制信号控制通过数 据信号确定的负载，此外所述电气安装系统还具有存储装置和用于和电气安 装系统内的功率部件进行通讯的接口，其中，所述接口是发射控制信号的触 点装置或无线电接口。此外，本发明还涉及具有至少一个功率部件和至少一 个所述类型操作部件的电气安装系统。

背景技术

在电气安装技术领域，很长时间以来，除传统的光控开关外，市场上还 有大量其他类型的控制装置，由此使需要控制的负载的种类增多和控制可能 性增大。而目标也始终是简化所述安装装置的操作。

除白炽灯外，多种新型的照明工具或带有照明工具的开关设备，例如百 叶片和百叶窗，发动机、电扇等都作为负载而受控。在此首先使用前沿相位 控制器(Phasenanschnittsteuerung)、后沿相位控制器 (Phasenabschnittsteuerung)、1-10V接口和数字控制接口。此外，使用定时 开关和定时调光器可以影响到接通持续时间，以及有时还影响到断开持续时 间。在由发动机驱动的百叶窗和百叶片驱动器中，为控制两个发动机绕组而 大多使用继电器触点。

为实现电气或电子安装装置的功能，基本上需要操作部件和功率部件用 于接通或调光。这种理念出现很早，也就是分离所述功能模块，这样才能为 共同的暗线功率部件提供不同的加装件。还有一个优点是如果结构适当，在 已装配在安装盒内的暗线配件与可插装的操作部件之间的机械高度差异可 得到弥补。德国专利文件DE198 45 960A1列举了由不同功率部件和操作部 件构成组合的广泛示例。

继电器开关作为功率部件用来开启照明或百叶片和百叶窗以及基于双 向可控硅开关元件(Triacs)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)或绝 缘栅双极型晶体管(IGBT)的调光器。在此显而易见的是在已知的平嵌配 件中，继电器开关和调光器不能共同安置在一个功率部件中。如果在标准的、 安装深度为50毫米的嵌入式安装盒内没有足够的位置，而这一深度不能为 所述两种元件提供足够的空间，这种选择就无法实现。与此相反，一个操作 部件可以实现广泛的功能。

德国专利文件DE93 21 350U1的目标在于改良操作部件，这样可以在 不同结构单元的数目尽可能小且对储存及采购要求相应低的情况下满足不 同用途的多样性的要求。在所述操作部件上设计一种特有的、与设备下部分 离的电子分析装置(Auswerteelektronik)，而所述电子分析装置与接收端 (Aufnahmestufe)连接，所述接收端用于检测来自命令接收元件的控制信号 并通过接口逻辑端向设备下部的功能组发出命令。由此所述操作部件具有非 常独立的功能单元的特性。一般来说微处理器用作电子分析装置。所述电子 分析装置还包括存储逻辑，其中存储了特定的开关状态并可在需要时被再次 激活。

发明内容

竞争使得设备和功能越来越多地被软件替代。因此本发明要解决的技术 问题是，实现一个设备能够具备很多功能。换句话说，就是希望提供一种通 用的操作部件，其可以与尽可能通用的功率部件组合以完成不同的开关任 务。因此所述操作部件可以根据个性要求参数化，将功率部件构造为，使它 适合每一种布线情况。

上述技术问题通过一种电气安装系统内的操作部件得以解决。此外，上 述技术问题还可通过一种具有至少一个功率部件和至少一个依据本发明的 操作部件的电气安装系统得以得以解决。

依据本发明的操作部件的特征是，在存储装置中存放一个在其中将需要 控制的负载划分为不同功能组的数据库，其中，赋予每个功能组一个组内所 有部分共有的主功能，数据处理和控制装置访问存储装置以相应地向从属的 功能组发出数据信号，并且所述控制信号与有关已确定的功能组件的信息一 起被发送给接口以传递给所述功率部件。这样所述操作部件就可以原则上通 知所述功率部件应执行哪一功能，以及是否应实现光控、百叶窗控制或温度 控制。所述功率部件是否具有实现预期控制的能力取决于其内部设置有哪一 功能。所述“通用操作部件”与还有待说明的“通用功率部件”结合能够扩展总 功率范围。但它也可以与常规的功率部件一起使用，只要它可能解读所述操 作部件的控制信号。

优选地规定，将具有水平和垂直尺寸的触摸传感器设计作为输入单元并 且将显示器设置在触摸传感器后面，而所述显示器至少显示需要控制的负载 以及至少显示需要控制的负载的控制参数。这样用户可以直观地使用本发明 的方案。

根据一个有利的扩展设计，所述触摸传感器安装在一侧悬挂的机械式摆 臂(Wippe)之上。这符合常规光控开关的原理，由此可以直观地操作预先 设置的所述触摸传感器。因此优选的是，通过按压摆臂的垂直方向上的下部 区域或轻叩所述触摸传感器的垂直方向上的下部区域可以触发功能组的主 功能。

对于依据本发明的操作部件，所述数据处理和控制装置以优选地起到的 作用是通过在第一方向上划擦触摸传感器来在一个功能组的组成部分之间 导航，通过在与第一方向不同的第二方向上划擦触摸传感器来在功能组之间 导航。在此第一方向可定义为沿着触摸传感器的水平维度，第二方向可定义 为沿着垂直维度，或者反之。

进一步优选的是为每个功能组件对应配设辅助功能，其中不同辅助功能 可通过这种在触摸传感器上的触摸移动来触发。可以是用一个手指画圆圈或 者其他图形。

依据一个优选的实施方式，所述操作部件具有接近传感器。它应能识别 距离50cm至70cm的个人的接近并由此将系统从待机状态中唤醒。在黑暗 中，接近传感器不需要发挥作用。作为替代方案，可以通过麦克风来识别是 否在场，其中在场检测是通过空间内的噪音实现的。相应的可以使用具有高 敏感性的、适用的麦克风。但是在此优先不考虑语言识别或语言控制。从能 量管理的角度出发，麦克风应该只能在电网供电或数据总线供电情况下触 发。

此外所述操作部件可具有位置传感器，以在所述操作部件被从所述功率 部件中抽出时警示偷盗或激活警报。作为所述位置传感器的替换方案，有时 也可以在结构允许的情况下考虑使用振动传感器。

包括至少一个功率部件和至少一个依据本发明的操作部件的电气安装 系统使用如下的功率部件，即具有至少一个带有连接第一负载的输出端的第 一驱动和输出级、带有连接第二负载的输出端的第二驱动和输出级以及切换 级，其中所述功率部件还具有第一控制装置，以在选择驱动和输出级和/或切 换级后激活切换级，以及第一无线电设备，以实时与其中一个操作部件进行 无线通讯。

通过依据本发明的此种结构方案，现在所述操作部件可告知所述功率部 件应执行什么功能。反过来，所述功率部件也可以告知所述操作部件此刻正 执行什么功能。因此本发明提出一个通用操作部件和通用功率部件的方案， 其中操作部件可以根据用户的意向而个性化地配置以及根据一个或几个功 率部件的配置发出控制任务。

附图说明

下文通过附图进一步说明本发明。图示如下：

图1：依据本发明的操作部件的实施方式的透视图；

图2：图1所示的操作部件的侧视图；

图3：用于控制负载的功能组的层级布置示意图；

图4：功能组之间转换的示意图；

图5：第一功能组的组成部分之间切换的示意图；

图6：第二功能组的组成部分的图示；

图7：第三功能组的组成部分的图示；

图8：“信息”功能组的图示；

图9：用户从功能组的组成部分中生成的“喜好”组的图示；

图10：用于控制负载的个性参数化的示例；

图11：构造依据本发明的操作部件的显示器显示面的示例；

图12：控制辅助功能的图示；

图13：依据本发明的操作部件的功能模块图；

图14：依据本发明的第一种实施方式的操作部件的组件的分解示意图；

图15a和图15b：依据本发明的操作部件的外部视图；

图16：表示依据本发明的操作部件与功率部件共同配合作用的分解示 意图；

图17：以截面图的方式示出依据本发明的操作部件的结构的第一示例；

图18：以截面图的方式示出依据本发明的操作部件的结构的第二示例；

图19：在本发明中用于功率部件的支承板的俯视图；

图20：在本发明中使用的功率部件的侧视图；

图21：用于功率部件的印刷电路板的前侧的俯视图；

图22：用于功率部件的印刷电路板的后侧的俯视图；

图23：为在功率部件中使用的无线电模块的俯视图。

具体实施方式

图1示出依据本发明的操作部件的实施方式的透视图。所述操作部件 100包括框体110，在框体内，触摸传感器120安装在壳体140内在一侧悬 挂的机械式摆臂上(未示出)。所述触摸传感器120优选地在显示器130的 有源平面内具有一个电容耦合的、二维的平面。在墙壁上进行操作时，所述 摆臂能够实现明确的、由用户习得的触觉反馈。由于借助于摆臂产生的壳体 的斜置，可以提高位于触摸传感器120后面的显示器130的可读性，这是因 为阅读角度由此更大。所述显示器130优选是单色显示器。有时也可以例如 通过显示器130边缘上的LED132示出彩色状态图。

图2示出图1所示的操作部件100的侧面视图。所示壳体110的厚度应 不超过11毫米。

随后应首先描述操作部件100的功能性。所述操作部件100包含数据处 理和控制装置，其接收和处理来自触摸显示器120的命令信号，由此产生控 制信号，而该控制信号控制由数据信号确定的负载。此外还有存储装置，其 内设置有一个数据库，而数据库内把需要控制的负载设置为功能组。功能组 例如是“照明”、“百叶窗控制”、“温度控制”，下文将论述其结构。图3示出 有关功能组件和其他组件的数据库的结构。除上文已提及的功能组“照 明”200、“百叶窗控制”210、“温度控制”220外还有其他组，例如“信息”230、 或由用户定义组“喜好”。所述数据库的结构不是非要如图3所示是分层级的。 该图示应只再现出输入命令的直观过程。

每个功能组都有一个主功能，例如开灯是功能组“照明”200的主功能， 而这一功能通过按压墙壁上的触摸传感器120或摆臂140的下部区域得以触 发。如果操作部件100用于远程操作，其中，所述摆臂功能不可用，则通过 所述触摸传感器120的下部区域激活主功能。

空间方向“上”、“下”、“左”和“右”涉及的是相对于站在操作部件100前 面的或手握该操作部件100的用户的方向。

如果现在从一个功能组转换到另一个功能组，则在所述触摸传感器120 的垂直方向上根据要寻找的功能组件从下向上或从上向下划擦。图4示出一 个实施例，其中，通过在箭头A的方向上划擦实现由功能组“百叶窗控制”210 向功能组“温度控制”220的转换。在两个功能组中分别示出一个组成部分。

每个功能组一般具有几个组成部分。如图5所示，功能组“照明”200包 括例如五个组成部分，也就是顶灯201、沙发灯202、餐桌灯203、落地灯 204和台灯205。通过水平方向上，也就是从左到右或从右到左地划擦所述 触摸传感器120实现一个功能组的组成部分之间的转换。可以赋予功能组的 每个组成部分一个辅助功能，例如调光功能。为调节或改变，要在触摸传感 器120上面按压短时间，例如2秒钟，而随后打开对话框。所选的光源，此 处是顶灯201，可以如206所示的情况是分级地，或如207所示的情况无级 地对其调光。无级地调光在此通过手指在所述触摸传感器120上绕圈转动实 现。关于辅助功能的选项通过按压或轻叩所述触摸传感器120的下部区域得 以实现。

图6示出百叶窗的操作。首先用户通过在所述触摸传感器120上向上或 向下地划擦定向到功能组“百叶窗控制”210。通过在所述触摸传感器120上 按压关闭或开启所选的百叶窗。但该百叶窗的运动方向与用户手指放置的区 域215、216(在此例如百叶窗北211)有关。再次按压所述触摸传感器120 可以终止移动。短时间按压所述触摸传感器120再次开启用来调整金属薄片 的角度的对话框，如207所示。调整金属薄片与对电灯调光一起完成，要么 如207所示情况分级，要么通过用户手指持续在所述触摸传感器120上面的 绕圈转动。由此对于用户而言可以直观地考虑所感受到的功能。他不必为每 个要控制的负载而学习新的行为方式。

图7示出功能组“温度控制”220的实施例。为控制室内的暖气或温度， 用户在舒适度221、待机222、夜间223和防冻保护224这些组成部分之间 选择。操作所述触摸传感器120激活每个实际的组成部分并关闭之前选择的 组成部分。每个组成部分的设定温度是通过短时间接触所述触摸传感器120 以开启对话框以及随后根据其他功能组件的对话框通过手指轻叩或绕圈转 动而实现。

图8示出组“信息”230的实施例。在该组内部示出例如实际日期、天气 预报以及空间名称等信息。日期231包括例如星期、日期和时间，对于天气 预报232可以在还需要描述的编辑模式内输入相应的邮政编码。

当然数据库的构成不限于与图5至图8有关的功能组或其他组。同样为 每个功能组可以补充一个组成部分或可以补充几个组成部分。例如可以考虑 另一个功能组“音乐控制”，而该功能组“音乐控制”包括互联网电台或操作不 同空间内的播放器。

用户可以将经常使用的设备综合在一个组“喜好”240中，如209所示， 而该组可以具有不同功能组的组成部分和由此包括了各个组的不同主功能。 综合行为可由用户在有待描述的编辑模式中的对话框内的适当位置上打钩 来实现，如图244所示。该组“喜好”240在此包括落地灯241、西百叶窗242 和舒适的温度243。

图10示出如何在编辑模式中个性化地配置设备的情况。如果自身不是 一个功能组，所述编辑模式可以是图3和图4所示配置的组成部分，也就是 说，用户通过在垂直方向上，也就是从上到下或从下到上划擦以在显示器130 上显示“编辑模式”。通过按压所述触摸传感器120可以激活编辑模式。在此 显示器反转，由此明确地告知用户其此时位于上一级模式中。所述用户现在 选择一个需要配置的设备，例如顶灯252。顶灯的定时开关253的实现通过 输入开启时间或切断时间以及输入星期、偶然功能或天文学功能 (Astrofunktion)的选项、通过每天切换时间与按季节变化的日长相匹配。 在标签254中通过所述触摸传感器120交互地输入名字、空间名称等。最后 针对辅助功能256进行预先指定并将选项作为喜好257。配置结束后去激活 编辑模式251。

如图11所示，所述编辑模式包括一个设置区域，在该区域内将所述操 作部件100作为设备自身所处理的功能分组。例如可以开启或切断现有的操 作部件100的环境照明以及调光。

显示器130上的显示内容给出很多有关需控制的设备的信息。图12示 出这些信息。设置在中央位置的大图标300用于快速辨认所选的功能组。在 图标上方有该设备的标题302，例如“落地灯”。星形304用作表示将该设备 设定为喜好的标记。另一个标记306则表示出针对该设备开启计时开关。同 样还有说明308，这样可以使用调整辅助功能的对话框，例如有关调光器的 光强度。显示器130边缘上的区段310显示出用户在功能组内部处于哪一位 置。通过显示器130右侧边缘的区段310能够支持在主菜单内的定位。根据 设备的数量确定该区段的尺寸。由此通过组内部或在功能组层级的内部的位 置设定定位辅助，其与很多条目仍遵循的指标相关联。这些图示仅是示范性 的并且可以在需要或期望时进行更改。

图13示出依据本发明的操作部件的功能模块图。所述数据处理和控制 装置构造为微控制器，其还包括存储装置，其内根据用户的愿望存储有用于 控制很多负载的数据库。提供3V直流电的电池作为供电源，这样所述操作 部件可以在长时间内自主运行。为此微控制器和所述操作部件的所有消耗其 他电能的元件都进入睡眠模式。通过接近传感器唤醒所述微控制器。在待机 模式下，本发明所述的操作部件消耗最大0.2W的电量，这就意味着对于由 电池驱动的产品，假设每天操作十次，则最少三年不用更换电池。在此可以 只在微控制器的激活时间内接收无线电。通过具有相应布线的麦克风可以通 过检测室内噪音进行在场识别。具有高适应敏感性的麦克风也在由电池供电 时发挥作用。但也可以考虑只在电网供电或数据总线供电的情况下激活麦克 风。

具有相应布线的位置传感器与所述微控制器共同配合作用。可以与无线 电和电池连接发出信号。所述位置传感器的功能通过用途切换示出，这和在 抽出设备以及随后所示相对于垂直墙壁位置的倾斜角大于约25度的倾斜情 况时发出的偷窃报警一样示出。

为实现上文所述的触摸传感器和显示器的功能，这些设备相应地与微控 制器互连。在此可以发出触觉反馈信号，这将在下文得到进一步描述。

原则上，所述操作部件应适用于所有电气安装系统，而这些电气安装系 统使用例如KNX耦合器、无线电耦合器和IP总线耦合器。

设有其他接口，例如USB、微USB或UART，与用于实时更新软件的 个人电脑连接。

所述操作部件能够在其框体内的光导体中发射光。为此设计有环境照 明，此外可以只在电网或总线供电情况下激活该功能并且不能在操作所述操 作部件时用作反馈。

图14示出依据本发明的第一种实施方式的操作部件的元件的分解示意 图。所有元件都由框体形状的上壳体400和平板形状的下壳体410夹持，所 述上壳体和下壳体例如通过四个螺栓412相互旋紧。在所述触摸传感器420 后面设置显示器430。使用带有框架形状的压板442的薄膜440保护所述触 摸传感器420。通过去除所述触摸传感器420或薄膜440的角部区域422可 以提供应用透镜450的可能性，该透镜450由可透射红外线的材料构成并遮 盖运动传感器。所述触摸传感器420的空出的、由框架形状压板442围出的 自由区域一方面作为所述操作区域，另一方面作为显示器430的可视平面。 在所述显示器430后面，在上壳体400内安装承载电气元件的印刷电路板 460，而这些电气元件是运行操作部件所必需的。特别在所述印刷电路板460 上面固定一个用于触觉反馈的压电盘470。也可以用其他触觉反馈系统。光 导体480，例如配备有8个LED的光导体用于所述操作部件的背景或环境照 明。供电通过设置在电池槽(参照图15b)内并由印刷电路板460固定的电 池490完成。

图15a示出从正面看到的依据本发明该实施例的组装后的操作部件，而 图15b示出的是从后面看到的该部件。所述触摸传感器420的外围的框架442 空出了薄膜440的操作面板444，其同时相应于显示器的可见平面。如此选 择上壳体40和位于其内部的元件的尺寸，即，使得针对运动传感器的薄膜 440和透镜450与上壳体400的前侧边缘对齐。从图15b中可以看到板状的 下壳体410与上壳体400闭合并且借助于四个螺栓412固定，而这四个螺栓 412也把光导体480和所述印刷电路板460定位。在大约位于下壳体410中 心的位置设置通过罩盖414封闭的电池槽，而该罩盖414可以通过旋转运动 沿第一方向打开且通过旋转运动沿第二方向关闭。如果在没有无线电连接的 情况下将所述操作部件与功率部件结合使用，则通过位于下壳体410的露天 侧上的八个触点416进行触点接通。分别设置在下壳体410的上部区域和下 部区域内的卡锁轨418，用于机械连接在有待描述的适配器或将其中心定在 同样待示出的墙板内。

图16是依据本发明的操作部件与功率部件共同配合作用的分解示意 图。接下来借助于图19至图23进一步描述功率部件530的实施例。所述功 率部件530构造为以一般方式安装在墙壁开口内并互连的嵌入式插座。它镶 饰有具有正方形框形窗522的框架520。操作部件500和功率部件530的接 触通过应安装到框形窗522内的适配器510实现，所述适配器510通过触点 512啮合在功率部件530的相应的接触凹槽532。同时它也用于在操作部件 500和功率部件530之间的高度平衡。相对于框形窗522给适配器510的上 边棱514这样设定尺寸，即，使得位于操作部件500的背面的卡锁轨(图15b 中的418)啮合在为此构造的凹槽中，其中，它同时也用于将操作部件(图 15b中的416)的触点置于适配器510的相应触点512上。在板件518上面 实现适配器510的触点接通。

也可以考虑只是简单地将操作部件500保存在框架520内或框形窗522 内，也就是没有和功率部件530的配合作用。对于这类情况，所述适配器510 可以在没有触点接通的情况下通过简单的墙板替代，而触点接通应只是为了 卡锁轨(图15b中的418)的啮合可能性。

图17以截面图的方式示出依据本发明的操作部件的结构的第一示例。 所述触摸传感器420如此位于上壳体400的环绕的台级402内，即，使得其 与上壳体400的上边棱平齐。如图14和图15a所示，其通过薄膜440遮盖。 上壳体400与下壳体410闭合，在上壳体400和下壳体410之间设置用于环 境照明的光导体480。在所述触摸传感器420下面设置显示器430，其借助 于印刷电路板460触点接通，虽然一方面通过针对显示器430的触点432接 通，而另一方面是通过所述触摸传感器420的触点424接通。触点416从印 刷电路板460开始连接到适配器(图16中的510)上。电气元件由电池490 供电。此外在下壳体内设置用于磁体的槽404，而依据本发明的操作部件可 利用这种槽固定在相应的有磁性的支架上。在显示器430下面设计有压电盘 470，其用于为用户实现触觉反馈。

图18以截面图的方式示出依据本发明的操作部件的结构的第二示例， 其中该截面图此时处于透镜(图14中的450)的范围内。其相对于图17示 出的实施例的本质区别是使用聚合放射体474替代压电盘470，其设计作为 由薄膜440、触摸传感器420、显示器430和聚合放射体474构成的层结构 中的最下层。为支撑聚合放射体474将上壳体400插入到壳体板476中。

图19是在本发明中使用的功率部件的支承板的俯视图。重要的是，其 与一般圆形的支承板开口不同，而使用了尺寸为大约40毫米X40毫米的正 方形支承板开口622，而包围支承板开口622的框架620一般配备有安装和 结构孔。在支承板开口622内可以看到功率部件的触点。

使用该方案时可以使用如图20所示的功率部件600，其特征在于其结 构深度可以减少至大约20毫米。

在此可以实现两个类型的电气结构，其中，使用图21至图23示出的元 件。

第一种方案使用一个组合的调光/继电器板，图21示出其正面，而图22 示出其背面。该电气结构的尺寸大约是38毫米X38毫米X15.4毫米。图21 和图22的调光/继电器板可以添加图23示出的无线电电气模块。高度由此增 大至19.2毫米。

在上述说明书、附图以及权利要求书中公开的本发明的特征可以单独地 或以任意形式组合，都对本发明的实现至关重要。