Ein Bus der Gebäudesystemtechnik besteht in der Regel aus ei- nem Leitungssystem aus zwei Drähten, die zur Vermeidung von Störeinstrahlung verdrillt sind.

Zur Ankopplung von Teilnehmerstationen werden Busankoppler eingesetzt, die in der Regel mit Übertragern als Weiche für Information und Energie dienen. Es sind auch vereinzelt über- tragerlose Busankoppler vorgeschlagen worden (WO 98/04027).

In derartigen übertragerlosen Busankopplungen wird das Ver- halten eines Busankopplers mit Übertrager nachgebildet. Diese Schaltungen lassen sich kleiner bauen, da der Raumbedarf für einen Übertrager entfällt. Die Energie für die Versorgung des Bordnetzes des Busankopplers und auch die Energie anzuschlie- Bender Einrichtungen mit Anwenderelektronik wird dem Bus ent- nommen. Man benötigt also Strom für den Ausgleichsimpuls und Strom für Bordnetzelektronik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Spannungsversorgung für einen Bus der Gebäudesystemtechnik zu entwickeln, die besonders sparsam mit der benötigten Energie umgehen.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt zunächst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1. Zur Bildung eines Aus- gleichsimpulses wird ein Ausgleichsstrom aus einem Grundstrom

gebildet, wobei der Grundstrom auch darauf abgestellt ist, einen mittleren Strombedarf einer Teilnehmerstation und einer daran anschließbaren Anwenderelektronik zu versorgen. Der Grundstrom wird im Ausmaß des Bedarfs der Anwenderelektronik dieser zugeführt und bei Teilbedarf an der Anwenderelektronik gegen Bezugspotential vorbeigeführt. Bei einem Strombedarf der Anwenderelektronik oberhalb des Grundstroms wird der Strombedarf aus einem Zusatzstrom gespeist, wobei der Zusatz- strom in einer Anlaufphase zur Vermeidung erhöhter Stroment- nahme durch die Anwenderelektronik, wie sie infolge immanen- ter Kapazitäten auftritt, kleiner als der maximal zulässige Strom während des Anlaufs abzüglich des Grundstroms einge- stellt wird. Nach der Anlaufphase wird der Zusatzstrom er- höht, und zwar bis auf einen maximal zulässigen Strom in ei- ner an die Anlaufphase anschließenden Betriebsphase. Der Grundstrom wird sozusagen zwischen der Anwenderelektronik und einer Einrichtung zur Spannungsversorgung auch in Teilbeträ- gen hin-und hergeschaltet, wobei der Grundstrom auch den Ausgleichsstrom bildet. Der Grundstrom bildet also zumindest den Ausgleichsstrom und erfüllt bei Energiebedarf der Anwen- derelektronik neben dem Energiebedarf einer Schaltungsanord- nung des Busankopplers auch diesen.

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Spannungsversorgung zur Durchführung des Verfahrens kann nach Anspruch 2 im wesentli- chen wie folgt aufgebaut sein : Zur Bildung eines Ausgleichsimpulses ist ein Ausgleichsstrom in einer Stromquelle zur Erzeugung eines Grundstroms gebil- det, wobei die Stromquelle auf eine Grundkapazität gegen Be- zugspotential arbeitet. Die Stromquelle mit der Grundkapazi- tät ist zwischen den Busleitern eingeschaltet, von denen ei- ner hier das Bezugspotential bildet. Die Grundkapazität kann die Bordnetzspannung für die Anwenderelektronik aufbauen bzw. bereitstellen. Der Grundkapazität ist ein Shuntregler gegen Bezugspotential parallelgeschaltet, der auf die Einhaltung der Bordnetzspannung der Anwenderelektronik eingestellt ist.

Am Shuntregler ist eine entsprechende Vergleichsspannung an- gelegt. Am Shuntregler ist auf dem Niveau der Bordnetzspan- nung für die Anwenderelektronik ein Längsregler mit seiner Ausgangsseite angeschlossen, dessen Vergleichsspannung klei- ner als die Vergleichsspannung am Shuntregler ist. Der Längs- regler ist mit seiner Eingangsseite mit einer Zusatzkapazität gegen Bezugspotential verbunden, auf die eine geregelte Stromquelle im Sinne der Aufrechterhaltung der Betriebsspan- nung arbeitet. Die Spannung an der Zusatzkapazität wird gegen Bezugspotential durch eine Uberwachungseinrichtung überwacht, die auf die Regeleinrichtung der Zusatzstromquelle arbeitet.

Die Zusatzstromquelle übernimmt nach ihrer Anlaufphase die Versorgung erhöhten Strombedarfs der Anwenderelektronik.

Hierbei wirkt der Längsregler von der Anwenderelektronik her gesehen wie eine zusätzliche Energiequelle, die die Spannung an der Grundkapazität aufrechterhält. Eine derartige Anord- nung läßt sich in einem integrierten Schaltkreis, einem IC, ausführen.

Es ist günstig, im Strompfad der Zusatzstromquelle einen Stromsensor anzuordnen, dessen Ausgang mit einem Anschluß der Regeleinrichtung der Zusatzstromquelle verbunden ist, wobei am Anschluß der Zusatzstromquelle eine Vergleichereinrichtung und eine Speichereinrichtung angeschlossen ist. Diese ist da- für ausgelegt, den Strom des gemessenen Zusatzstroms zu spei- chern und nach einem Spannungseinbruch bei wiederkehrender Spannung den Zusatzstrom durch die Regeleinrichtung auf den zuvor gemessenen Wert des Zusatzstroms einzuregeln. Dadurch wird nach einem Spannungseinbruch der vorausgehende Arbeits- zustand schnell wieder erreicht.

Es ist vorteilhaft, die Regeleinrichtung für die Zusatzstrom- quelle derart auszulegen, daß eine Stromänderung auf Werte kleiner oder gleich 0,5 mA/ms begrenzt ist. Dadurch stellt man sicher, daß die Busseite auch bei zahlreichen Busankopp- lern nicht zu stark belastet werden kann.

Wenn der Längsregler in der Anlaufphase abgeschaltet ist, kann die Anwenderelektronik in der Anlaufphase nur den Grund- strom beanspruchen.

Der IC kann vom Typ eines sogenannten UARP für verdrillte Zweidrahtleitungen, englisch : twisted pair, also ein TPUARP sein.

Nach einer einfachen Ausführungsform kann der Längsregler auf seiner Eingangsseite einen Schalter in der Ansteuerung seines Stromventils aufweisen, der beim Erreichen einer für das Ende der Anlaufphase charakteristischen Spannung-an der Einrich- tung zur Spannungsüberwachung für die Regeleinrichtung der Zusatzstromquelle-in den eingeschalteten Zustand überführt wird, indem die Einrichtung zur Spannungsüberwachung den Schalter beaufschlagt.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläu- tert werden : Ein Busankoppler beinhaltet oder umfaßt eine integrierte Schaltung 1 zur Spannungsversorgung weiterer Elektronik des Busankopplers und zur Versorgung einer Anwenderelektronik 2.

Die integrierte Schaltung 1 ist an einem Bussystem mit Bus- leitern 3,4 angeschlossen. Eine Stromquelle 5 zur Erzeugung eines Grundstroms ist durch eine Regeleinrichtung 6 zur Bil- dung eines Ausgleichsstroms für einen Ausgleichsimpuls gere- gelt. Die Grundstromquelle 5 ist mit einer Grundkapazität 7 verbunden, die an ihrer anderen Seite mit einem Busleiter 4 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel führt dieser das nega- tive Buspotential NB-als Bezugspotential. An der Grundkapa- zität 7 kann die Arbeitsspannung für eine Anwenderelektronik 2 bereitgestellt werden. Die Anwenderspannung kann also am Potentialpunkt 8 für VCC gegen Bezugspotential bereitgestellt werden. An ihrem anderen Ende ist die Grundstromquelle 5 mit dem anderen Busleiter 3, dem Busleiter für positive Busspan-

nung VB+ verbunden. Der Grundkapazität 7 ist ein Shuntreg- ler 10 parallelgeschaltet, an dem beispielsweise eine Ver- gleichsspannung 11 von 5,05 V angelegt ist. Auf dem Niveau der Bordnetzspannung VCC für eine Anwenderelektronik 2 ist ein Längsregler 12 mit einer Vergleichsspannung 13 mit seiner Ausgangsseite angeschlossen. Mit seiner Eingangsseite ist der Längsregler mit einer Zusatzkapazität gegen Bezugspotential verbunden. Auf die Zusatzkapazität 14 arbeitet eine geregelte Zusatzstromquelle 15 im Sinne der Aufrechterhaltung der Be- triebsspannung für die Anwenderelektronik 2. Die Spannung an der Zusatzkapazität 14 ist durch eine Uberwachungseinrichtung 16 überwacht, die auf die Regeleinrichtung 17 der Zusatz- stromquelle 15 arbeitet. Die Vergleichsspannung 13 am Längs- regler ist vorteilhaft etwas kleiner als die Vergleichsspan- nung 11 am Shuntregler 10, um stabilen Betrieb zu gewährlei- sten.

Der Shuntregler 10 weist ein steuerbares Stromventil 18 auf und der Längsregler ein steuerbares Stromventil 19. Die Ver- gleichsspannung 13 am Längsregler 12 kann im Ausführungsbei- spiel 5 V betragen, wenn die Vergleichsspannung am Shuntreg- ler auf 5,05 V eingestellt ist.

Die Regeleinrichtung 6 der Grundstromquelle 5 kann beispiels- weise einen Grundstrom von 3 mA bereitstellen. Am Potential- punkt 8 für VCC können beispielsweise 5 V +/-5 % bereitge- stellt werden. Die Busspannung zwischen den Busleitern 3 und 4 kann beispielsweise in einem Arbeitsbereich von 20 bis 30 V anstehen.

Die Regeleinrichtung 17 für die Zusatzstromquelle 15 kann beispielsweise im Anlaufbereich den Strom der Zusatzstrom- quelle auf 6 mA und danach auch 13 mA begrenzen. Vorteilhaft ist es, die Regeleinrichtung generell so auszulegen, daß Stromänderungen auf Werte kleiner oder gleich 0,5 mA/ms be- grenzt werden.

Der Längsregler 12 weist im Ausführungsbeispiel auf seiner Eingangsseite einen Schalter 20 in der Ansteuerung seines Stromventils 19 auf. Bei geöffnetem Schalter 20 ist der Längsregler abgeschaltet. Vorteilhaft wird der Längsregler erst nach der Anlaufphase der Zusatzstromquelle 15 geschlos- sen und der Längsregler 12 damit eingeschaltet.

Im Strompfad der Zusatzstromquelle 15 ist vorteilhaft ein Stromsensor 21 angeordnet, dessen Ausgang mit einem An- schluß 22 der Regeleinrichtung 17 der Zusatzstromquelle 15 verbunden ist. Die Regeleinrichtung ist dafür ausgelegt, daß ein an ihrem Anschluß 22 anstehender Wert des vom Stromsen- sor 21 gemessenen Stroms gespeichert wird und nach einem Spannungseinbruch bei wiederkehrender Spannung der Zusatz- strom durch die Regeleinrichtung 17 auf den zuvor gemessenen Wert des Zusatzstroms eingeregelt wird.

Die Einrichtung zur Spannungsversorgung und zur Bildung eines Ausgleichsstroms funktioniert wie folgt : Wenn die integrierte Schaltung 1 an die Busspannung zwischen den Busleitern 3 und 4 angeschlossen wird, arbeitet die Grundstromquelle 5 auf die Grundkapazität 7 und baut hier ei- ne Arbeitsspannung VCC für eine Anwenderelektronik 2 auf. Der Strom der Grundstromquelle 5 kann so verändert werden, daB er vom Bus her gesehen, einen Ausgleichsstrom darstellt. Dieser Ausgleichsstrom kann den Strombedarf einer Anwenderelektro- nik 2 decken oder er wird ganz oder teilweise von einem Shuntregler 10 an der Grundkapazität 7 vorbei gegen Bezugspo- tential 9 abgeleitet. In der Anlaufphase lädt die Zusatz- stromquelle 15 die Zusatzkapazität 14 auf, bis eine vorgege- bene Spannung erreicht wird. In der Anlaufphase sorgt eine Regeleinrichtung 17 der Zusatzstromquelle 15 für einen vorge- gebenen kleineren Strom als nach der Anlaufphase. Wenn die Spannungsüberwachung 16 das Erreichen der vorgegebenen Span- nung an der Zusatzkapazität 15 feststellt, wird der Längsreg- ler 12 wirksam. Besonders klare Verhältnisse erzielt man,

wenn der Längsregler 12 einen Schalter 20 aufweist, der nach Erreichen der vorgegebenen Spannung an der Zusatzkapazität 14 eingeschaltet, also in den leitenden Zustand überführt wird.

Der Längsregler 12 wirkt dann an seiner Ausgangsseite zum Shuntregler 10 hin wie eine zusätzliche Stromquelle, die er- höhten Strombedarf einer Anwenderelektronik versorgt und die Grundstromquelle 5 entlastet. Dadurch läßt sich an der Grund- kapazität 7 die Bordnetzspannung VCC einer Anwenderelektronik aufrechterhalten.

Es ist weiter günstig, die maximale Stromentnahme beim Anle- gen der Busspannung auf 3 mA von der Grundstromquelle 5 und auf 6 mA von der Zusatzstromquelle 15, also in der Summe auf 9 mA zu begrenzen, wodurch man einen sogenannten Softstart erzielt. Nach der Anlaufphase wird der Strom dann gemäß Aus- führungsbeispiel auf 3 mA + 13 mA, also in der Summe 16 mA, begrenzt. Diese Werte werden im eingeschwungenen Zustand bei Busanschaltung erzielt. Insgesamt erreicht man eine automati- sche Einstellung auf den Strombedarf der Anwenderelektronik, ohne den Datenverkehr auf dem Bus durch Laststromänderungen der Anwenderelektronik zu stören. Nach Vorgaben der EIBA soll die Spannungsversorgung bei Einbrüchen der Busspannung bis zu 2 ms sichergestellt sein. Mit dem geschilderten Verfahren und der Einrichtung zur Spannungsversorgung läßt sich dies leicht erzielen.

Im Betrieb wirkt der Shuntregler 10 wie ein veränderlicher Widerstand, wobei eine Stromentnahme bis zu 3 mA keine Erhö- hung der Stromentnahme aus dem Bus bedeutet.

Die Spannung an der Zusatzkapazität kann für einen Anlauf auf 8,5 V eingestellt sein. Sobald diese Spannung erreicht oder überschritten wird, schaltet dann die Regeleinrichtung 17 von dem niedrigeren Anlaufstrom auf den höheren Betriebsstrom von beispielsweise 13 mA um. Der Softstart wird erst bei einer Spannung an der Zusatzkapazität 14 von beispielsweise kleiner oder gleich 6 V eingeleitet. Das Abschalten des Längsreglers

12 benötigt zum Regeln einer Spannung VCC von 5 V eine Ein- gangsspannung, die um 1 V höher ist, also 6 V beträgt. Das Rücksetzen der Strombegrenzung auf einen Wert der Anlaufpha- se, beispielsweise 6 mA, erfolgt auch aus der Betriebsphase, wenn der Zusatzstrom also größer als. 6 mA war, mit einer Be- grenzung von 0,5 mA/ms. Die Spannungsregelung des Shuntreg- lers 10 und des Längsregler 12 wird jeweils so eingestellt, daß der Shuntregler auf eine höhere Spannung als der Längs- regler regelt. Mit dieser Maßnahme wird ein automatisches, belastungsabhängiges Umschalten der Spannungsregelung auf VCC erreicht. Ist der benötigte Strom der angeschlossenen Anwen- derelektronik größer als der Grundstrom, beispielsweise 3 mA, kann der Shuntregler 10 nicht mehr regeln und sperrt. Da der Grundstrom dann nicht ausreicht, sinkt die Spannung VCC. So- bald die Spannung kleiner als ein vorgegebener Wert, bei- spielsweise 5 V +/-einer Toleranz, erreicht wird, aktiviert sich der Längsregler 12 und regeln VCC auf die gewünschte Spannung, beispielsweise 5 V. Der benötigte zusätzliche Strom fließt nun aus der Zusatzstromquelle 15 bzw. aus der Zusatz- kapazität 14 über den Längsregler 12 zur Anwenderelektronik.

Die Zusatzkapazität 14 bewirkt darüber hinaus, daß bei Span- nungseinbrüchen auf dem Bus kleiner oder gleich einer vorge- gebenen Toleranzzeit, beispielsweise von 2 ms, die Spannungs- versorgung der Anwenderelektronik aufrechterhalten bleibt.

Nach dem Spannungseinbruch wird die Zusatzkapazität 14 wieder über die Zusatzstromquelle 15 aufgeladen. Die Zusatzkapazi- tät 14 kann darüber hinaus Stromstöße, die durch schnelle La- ständerungen verursacht werden, kompensieren.