CN110823282A - 用于对传感器单元进行自动编址的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对多个传感器单元进行自动编址的方法，其中，控制单元与多个传感器单元借助总线线路并行连接并且借助支路线路串行连接，执行传感器单元的自动编址，其方式是实施以下步骤：1.借助控制单元通过总线线路向每个传感器单元发送用于清除相应的自身的地址的消息；2.所有传感器单元清除它们的地址，在每个传感器单元中将信号输出端置于第二参考电位上；3.将控制单元的信号输出端连接到第一参考电位上；4.借助控制单元将一地址置于总线线路上，仅仅信号输入端位于所述第一参考电位上的传感器单元接收该地址并且通过总线线路向控制单元发送确认消息；5.控制单元如此频繁地重复第四步骤，直至控制单元在发送地址之后不收到确认信号。

Description

用于对传感器单元进行自动编址的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对传感器单元进行自动编址(Adressierung)的方法。
背景技术
发明内容
在此背景下，本发明的任务在于：说明一种设备，所述设备扩展现有技术。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法来解决。本发明的有利的构型为从属权利要求的主题。
根据本发明的主题，提供一种用于对多个传感器单元进行自动编址的方法。
控制单元与多个传感器单元借助总线线路并行连接并且借助支路线路附加地串行连接。
支路线路在控制单元处在信号输出端上开始并且导至尤其第一传感器单元的信号输入端并且从第一传感器单元的信号输出端导至下一个、尤其第二传感器单元的信号输入端。
通过以下方式执行传感器单元的自动编址：在第一替代方案中，在施加供给电压的情况下并且在一个传感器单元的信号输出端上的电位切换之后至少实施以下步骤。
在第一步骤中，借助控制单元通过总线线路向每个传感器单元发送用于清除相应的自身的地址的消息。
在第二步骤中，所有传感器单元清除它们的地址，并且，在每个传感器单元中将信号输出端置于第二参考电位上。
在第三步骤中，将控制单元的信号输出端连接到第一参考电位上。
在第四步骤中，借助控制单元将一地址置于总线上，其中，仅仅以下传感器单元将所发送的地址作为自身的地址接收并且通过所述总线线路向所述控制单元发送确认消息：在所述传感器单元中，所述信号输入端位于所述第一参考电位上。接着，传感器单元的信号输出端和沿着支路线路直接紧接着的传感器单元的信号输入端位于第一参考电位上。
在第五步骤中，借助控制单元如此频繁地重复第四步骤，直至控制单元在发送地址之后不收到确认信号。
在第二替代方案中，在接通供给电压之后，传感器单元不具有地址，并且，每一个传感器单元的信号输入端以及控制单元的和每一个传感器单元的信号输出端位于第二参考电位上。接着，分别一次地至少实施第三步骤和至少第四步骤。
要指出，借助表述“置于参考电位上”在此也包括以下状态：在所述状态中，信号输入端而且信号输出端借助所谓的“上拉(pull-up)”或者“下拉(pull-down)”电阻由于在电阻上的电压下降而不准确地位于相应的参考电位上。
此外，要指出，传感器单元借助支路线路以所谓的“菊花链”布置连接。
换言之，当前的方法尤其适合用于以下电路装置：在所述电路装置中，控制单元具有处理器和总线接头和信号输出端，并且，所述电路装置具有第一传感器单元和第二传感器单元，并且，传感器单元构造为集成的传感器单元并且分别包括处理器和总线接头和信号输入端和信号输出端。
在这里，控制单元和第一传感器单元和第二传感器单元借助支路线路如此连接，使得控制单元的信号输出端与第一传感器单元的信号输入端连接并且第一传感器单元的信号输出端与第二传感器单元的信号输入端连接。由此，在控制线路的信号输出端和第一传感器单元的信号输入端上总是施加相同的电位。
相应地，以下适用：在借助支路线路连接的两个传感器单元的信号输出端和信号输入端上分别施加相同的电位、即或者第一参照电位或者第二参照电位。
控制单元和传感器单元也分别与第一参考电位和与第二参考电位连接，其中，每个信号输出端在第一状态中位于第一参考电位上或者位于第一参考电位附近或者在第二状态中位于第二参考电位上或者位于第二参考电位附近。
不言而喻的是，在自动编址时，首先以第一地址加载直接与控制单元连接的传感器单元。
要指出，在此借助表述“集成”表示以下传感器单元：所述传感器单元已经具有用于端接(Abschluss)信号输入端和信号输出端的电阻。借助分立的构件进行的外部的连接成为多余。传感器单元也分别具有监控单元，其中，监控单元包括处理器和存储器单元。
借助监控单元监测并且至少部分地确定在信号输入端上和在信号输出端上的电位。在接受新的地址之后，也借助监控单元通过总线线路向控制单元发送确认消息。
尤其是，传感器单元构造为浇铸的构件，所述构件优选仅仅还具有总线接头和信号接头和供给电压接头。
所述方法的一个优点在于，连接在总线线路上的传感器单元的数目在所谓的热的状态中、即在施加供给电压的情况下也可以容易地改变。尤其是，多个传感器单元可以串行连接。优选地，串行连接的传感器单元的数目位于2和254之间。
在现有的布置中，传感器单元的数目也可以简单地提高，因为在传感器单元的数目提高之后自动地完全地更新地址分配。
地址分配的更新通过串行连接的单元的信号输出端中的一个上的电位切换来触发。
尤其是，在借助另外的传感器单元与现有的传感器单元的连接来扩展串行的电路连接的情况下，到目前为止最后的传感器单元的信号输出端与新的最后的传感器单元的信号输入端连接。由此，在到目前为止最后的传感器单元的信号输出端上发生电位切换，其中，在到目前为止最后的传感器单元上的信号输出端的电位从第二参考电位切换到第一参考电位上。
如果借助支路线路串行连接的传感器单元的数目减小，则相应的适用。通过在这些信号输出端中的一个信号输出端处的电位切换来开始自动的地址分配例行程序。
在将供给电压施加到传感器单元上之后也以简单和成本便宜的方式执行编址。
借助所谓的“指拨(dip)”开关对传感器地址的调节成为多余。尤其是，大大地提高了在“菊花链”式地连接的传感器单元在现场的应用中的可靠性并且降低了安装成本。
分别在多个第四步骤中的一个第四步骤之后在发送确认信号之后相应的传感器单元的信号输出端和紧接着的传感器单元的信号输入端位于第一参考电位上，通过此方式，不言而喻的是，在编址完全地结束之后，传感器单元的所有信号输入端位于第一参考电位上并且仅仅沿着支路线路布置在最后的位置上的传感器单元的信号输出端位于第二参考电位上。
要指出，在传感器单元的信号输出端与沿着支路线路紧接着的传感器单元的信号输入端中的一个之间的现有连接中，由于第一电阻和第二电阻的不同的大小，在无源模式中，共同的电位由具有较小的电阻值的电阻确定。
在有源模式中，共同的电位借助以晶体管形式的可控的开关确定，其方式是，晶体管优选与第一电阻并联连接。换言之，晶体管闭合，则共同的电位箝制(klemmen)在第二参考电位上。
在一种实施方式中，具有自身的地址的传感器单元不从总线线路读取地址。
在一种扩展方案中，以下传感器单元构造为最后的传感器单元：在所述传感器单元中，所述支路线路在所述信号输入端上终止，并且，在完成编址之后，最后的传感器单元的信号输出端位于所述第一参考电位上。
在另一种扩展方案中，在所述传感器单元的编址结束之后，由每个传感器单元监测所述信号输出端的电位，并且，在存在从所述第一电位至所述第二电位或者从所述第二电位至所述第一电位的电位切换的情况下，借助所述传感器单元通过所述总线线路向所述控制单元发送消息。
在一种扩展方案中，沿着所述支路线路给所述传感器单元分派连续的地址。尤其是，在编址之后，其信号输入端与控制单元连接的传感器单元具有一个1，并且在支路线路上直接紧接着的传感器单元具有一个2。
在一种实施方式中，至少三次地重复第四步骤。优选地，在送交所述地址之后，由控制设备等待所述确认信号的到达一预给定的时间段。
在另一种扩展方案中，第一参考电位构造为供给电压。由此，第一电阻构造为“上拉”电阻并且第二电阻构造为“下拉”电阻。
在另一种实施方式中，所述第一参考电位构造为地电位，并且，所述第二参考电位构造为供给电压。
不言而喻的是，另外的电位也可以构造为参考电位。
在一种实施方式中，在每个传感器单元中，在所述信号输出端上构造第一电阻并且在所述信号输入端上构造第二电阻，其中，所述第一电阻具有与所述第二电阻不同的电阻值，并且，借助所述第一电阻将所述信号输出端与所述第二参考电位连接，并且，借助所述第二电阻将所述信号输入端与所述第一参考电位连接。
在一种扩展方案中，所述第一电阻具有是所述第二电阻的至少2倍大小的电阻值，并且在两个传感器单元的连接中，如果不借助与所述第一电阻并行地布置的可控的开关将电位箝制在所述第二参考电位上，则相应的信号输出端具有所述第一参照电位或者参考电位。
换言之，信号输出端保持开放，即不与紧接着的传感器单元的信号输入端连接，传感器单元的每个信号输出端借助第一电阻箝制在第二参考电位上。优选地，第一电阻是第二电阻的5倍、最高优选10倍大小。
在另一种扩展方案中，借助所述支路线路相互连接的传感器单元分别包括电感式传感器和/或电容式传感器和/或光学传感器和/或超声传感器。优选地，这类传感器应用在用于测量容器的液位的系统中。
附图说明
以下参照绘图详细地阐述本发明。在这里，同类的部分以相同的符号标记。所示出的实施方式是强烈地示意性的，即，间距和横向延伸以及竖直延伸不是按比例的并且也不具有可推导的相对彼此的几何关系，除非另有说明。在此，
图1a示出用于执行所述方法的电路装置的视图，
图1b示出图1a的用于执行所述方法的电路装置的详细视图。
具体实施方式
图1的图示出用于执行所述方法的电路装置的视图，其具有电路装置10，该电路装置具有控制单元M和第一传感器单元S1和第二传感器单元S2和第三传感器单元S3。
不言而喻的是，控制单元M和传感器单元S1至S3分别与供给电压VCC和地电位MA连接。在这里，要指出，传感器单元的数目优选构造在2和254之间。
控制单元M和传感器单元S1至S3分别具有信号输出端OUT。此外，传感器单元S1至S3分别附加地还具有信号输入端IN。
控制单元M借助第一总线线路B1和第二总线线路B2与传感器单元S1至S3并行连接。在控制单元M和传感器单元S1至S3之间构造有支路线路STRL。借助支路线路STRL，控制单元M与传感器单元S1至S3串行地以所谓的“菊花链”布置连接，其方式是，控制单元M的信号输出端与第一传感器单元S1的信号输入端IN连接，并且，第一传感器单元S1的信号输出端与第二传感器单元S2的信号输入端IN连接。
此外，第二传感器单元S2的信号输出端与第三传感器单元S3的信号输入端IN连接。第三传感器单元S3的信号输出端OUT未连接。由此，在此，第三传感器单元S3为在电路装置10中的最后的传感器单元。
在图1b的图中示出图1a的用于执行所述方法的电路装置10的详细视图。接下来仅仅阐述与图1a的图的差异。
在第一传感器单元中，在内部，信号输出端OUT的线路可以借助可控的开关T1与供给电压VCC连接。
此外，该线路还借助第一电阻R1与供给电压VCC连接。附加地，输出端OUT还借助二极管D1保护。
信号输出端OUT借助支路线路STRL与第二传感器单元S2的信号输入端IN连接。在第二传感器单元S2中，信号输入端IN借助第二电阻R2与地电位MA连接。
在无源模式——可控的开关T1在无源模式中断开——中，在彼此相继的两个传感器单元之间的支路线路上的共同的电位由第二电阻确定，即，该电位位于地电位附近。
在有源模式——可控的开关T1在有源模式中闭合——中，共同的电位位于供给电压VCC附近。
即，不言而喻的是，借助晶体管T1可以在无源模式和有源模式之间转换。

Claims (12)

1.一种用于对多个传感器单元(S1，S2，S3)进行自动编址的方法，其中，控制单元(M)与多个传感器单元(S1，S2，S3)借助总线线路(B1，B2)并行连接并且借助支路线路(STRL)串行连接，并且，所述支路线路(STRL)在所述控制单元(M)处在信号输出端(OUT)上开始并且导至一个传感器单元(S1)的信号输入端(IN)并且从所述传感器单元(S1)的信号输出端(OUT)导至下一个传感器单元(S2)的信号输入端(IN)，并且，执行所述传感器单元(S1，S2，S3)的自动编址，其方式是
-在第一替代方案中，在施加供给电压(VCC)的情况下并且在一个传感器单元(S1，S2，S3)的信号输出端(OUT)上的电位切换之后至少实施以下步骤：
在第一步骤中，借助所述控制单元(M)通过所述总线线路(B1，B2)向每个传感器单元(S1，S2，S3)发送用于清除相应的自身的地址的消息，以及
在第二步骤中，所有传感器单元(S1，S2，S3)清除它们的地址，并且，在每个传感器单元(S1，S2，S3)中将所述信号输出端(OUT)置于第二参考电位上，以及
在第三步骤中，将所述控制单元(M)的信号输出端(OUT)连接到第一参考电位上，以及
在第四步骤中，借助所述控制单元(M)将一地址置于所述总线线路上，并且，仅仅以下传感器单元(S1，S2，S3)将所发送的地址作为自身的地址接收并且通过所述总线线路(B1，B2)向所述控制单元(M)发送确认信号：在所述传感器单元中，所述信号输入端(IN)位于所述第一参考电位上，以及
接着，将所述信号输出端(OUT)和下一个传感器单元(S1，S2，S3)的信号输入端(IN)置于所述第一参考电位上，以及
在第五步骤中，所述控制单元(M)如此频繁地重复所述第四步骤，直至所述控制单元(M)在发送地址之后不收到确认信号，-在第二替代方案中，在接通所述供给电压(VCC)之后，所述传感器单元(S1，S2，S3)不具有地址，并且，每一个传感器单元(S1，S2，S3)的信号输入端(IN)以及所述控制单元(M)的和每一个传感器单元(S1，S2，S3)的信号输出端(OUT)位于所述第二参考电位上，分别一次地至少实施所述第三步骤和至少所述第四步骤，
其特征在于，
-在每个传感器单元(S1，S2，S3)中，在所述信号输出端(OUT)上构造第一电阻(R1)并且在所述信号输入端(IN)上构造第二电阻(R2)，其中，所述第一电阻(R1)具有与所述第二电阻(R2)不同的电阻值，并且，借助所述第一电阻(R1)将所述信号输出端(OUT)与所述第二参考电位连接，并且，借助所述第二电阻(R2)将所述信号输入端(IN)与所述第一参考电位连接，
-所述第一电阻(R1)具有是所述第二电阻(R2)至少2倍大小的电阻值，并且在两个传感器单元(S1，S2，S3)的连接中，如果不借助与所述第一电阻(R1)并行地布置的可控的开关将电位箝制在所述第二参考电位上，则相应的信号输出端具有所述第一参考电位。
2.根据权利要求1所述的用于自动编址的方法，其特征在于，具有自身的地址的传感器单元(S1，S2，S3)不从所述总线线路(B1，B2)读取地址。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于自动编址的方法，其特征在于，以下传感器单元(S1，S2，S3)构造为最后的传感器单元(S1，S2，S3)：在所述传感器单元中，所述支路线路(STRL)在所述信号输入端(IN)上终止，并且，在完成编址之后，对于最后的传感器单元(S1，S2，S3)的信号输出端(OUT)得出所述第一参考电位。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，在所述传感器单元(S1，S2，S3)的编址结束之后，由每个传感器单元(S1，S2，S3)监测所述信号输出端(OUT)的电位，并且，在存在从所述第一参考电位至所述第二参考电位或者从所述第二参考电位至所述第一参考电位的电位切换的情况下，所述传感器单元(S1，S2，S3)通过所述总线线路(B1，B2)向所述控制单元(M)发送消息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，沿着所述支路线路(STRL)给所述传感器单元(S1，S2，S3)分派连续的地址。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，至少三次地重复所述第四步骤。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，在送交所述地址之后，控制设备(M)等待所述确认信号的到达一预给定的时间段。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，将所述第一参考电位构造为地电位(MA)并且将所述第二参考电位构造为供给电压(VCC)，或者，将所述第一参考电位构造为供给电压(VCC)并且将所述第二参考电位构造为地电位(MA)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，在每个传感器单元(S1，S2，S3)中，在所述信号输出端(OUT)上构造第一电阻(R1)并且在所述信号输入端(IN)上构造第二电阻(R2)，其中，所述第一电阻(R1)具有与所述第二电阻(R2)不同的电阻值，并且，借助所述第一电阻(R1)将所述信号输出端(OUT)与所述第二参考电位连接，并且，借助所述第二电阻(R2)将所述信号输入端(IN)与所述第一参考电位连接。
10.根据权利要求9所述的用于自动编址的方法，其特征在于，所述第一电阻(R1)具有是所述第二电阻(R2)的至少2倍大小的电阻值，并且在两个传感器单元(S1，S2，S3)的连接中，如果不借助与所述第一电阻(R1)并行地布置的可控的开关(T1)将电位箝制在所述第二参考电位上，则相应的信号输出端(OUT)具有所述第一参照电位。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于自动编址的方法，其特征在于，借助所述支路线路(STRL)相互连接的传感器单元(S1，S2，S3)分别包括电感式传感器和/或电容式传感器和/或光学传感器和/或超声传感器。
12.一种用于测量容器的液位的系统，所述系统包括根据以上权利要求中任一项所述的方法。
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