CN1495983A - 在静态和可移动组件之间同时传输电能和信息的设备 - Google Patents

在静态和可移动组件之间同时传输电能和信息的设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有用于同时在静态组件和可移动组件之间传输电能和信息的装置的设备。根据本发明这个设备包含有一个共用的用于电能和信息传输的传输器，这个传输器带有安装在静态组件上的初级线圈(5，6)和安装在可移动组件上的次级线圈(11)；一个连在初级线圈(5，6，)上，基于脉宽调制的电网部分(35，41，59)，以及根据传输信息来修正电网部分所产生的信号的装置(71，72)。信息既可以从静态组件传送到可移动组件，也可以反向传输。

Description

在静态和可移动组件之间 同时传输电能和信息的设备
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述类型的设备。
背景技术
在带有静态和相对可移动组件的设备中，经常会要求可以将数字电信号形式的将电能、信息和数据在静态和可移动组件之间进行双向传递。如在圆形针织机的情况下(EP 0431 674 A1)所公开的，在一个可旋转的针筒上设置有用于选择毛线针的选择磁铁，一方面它根据图样信息来选择毛线针，这些信息是以不接触的方式从静态组件传送到针筒上的，另一方面驱动选择磁铁所需的电能是借助于集电环传输的。
除此之外，复杂扩展的自动驱动的圆形针织机还要求将数据从静态控制单元传至一个与可旋转针筒耦合并组合一起的可旋转的元件，如排放设备及卷绕设备。以此可以得出预设的排放电压。在这种情形下同样也需要将可旋转组件内部的传感器、处理器、或者类似装置得到的测量数据传送至静态的控制单元，其中这些测量数据用于监控机器的状态或者作为额定值用于规格设置。同样对于这种双向数据传输已经有公开的装置(EP 1 085 712 A2)，用于设置静态组件和可移动组件之间电感式的、无接触的耦合。而其中功率的传输同样是由集电环完成的。
进一步公开的如开始时所述类型的设备(DE 44 12 958)描述电能或电子信息的电感式的、无接触的传输。用于从发送模块到接收模块之间数据传输的模块连接着一条电气的、终端无反射的导线。而相应的另一个模块则作为与导线电感耦合的传感器。相反，电能传输是借助于一个与上面提到的导线分开、但连在电源上的耦合集电环来完成的，其中耦合环与需要供电的耗电设备通过变压器相连接。
接下来公开的如开始时所述类型的设备(DE 196 49 682 A1)虽然同样也具有无反射的连接导线，但是电能和信息却都可以通过这条导线进行传输。这里数据传输使用比电能传输所用的频率(约100K赫兹以内)更高的频率，约10M赫兹以上。虽然使用这样的设备，但是仍然存在一条共用的传输线。此外也可以使用两个分开的系统分别用于电能和信息的传输。
最先提到的设备，例如平面针织机为了进行用于能源传输需要使用集电环，或者拖缆。这两者都因为外在构造的限制以及不可避免的损耗不能总是符合预期的要求。最后提到的装置则虽然具有电能和信息无接触传输的优点，但是也带来并非可忽略的结构上的浪费，出于费用原因这些缺点妨碍了它在圆形及平面针织机中的应用。同样不适用于其他的编织机，特别是带转轴的圆形缝辫机。
发明内容
由此本发明要解决的技术问题在于，设计出如开始时所述类型的设备：利用结构简单的装置来实现无接触的电能以及信息传输，并且这些组件可以至少部分地用于两种传输方式。
这个问题通过权利要求1所述的技术特征来解决。
本发明的优点是：  基于常规的脉宽调制(PWM)方法的电网部分与一个按照变压器形式构造的传输器相结合，不仅用于电能与功率传输，也用于信息和数字数据的传输。由此可以无需更多的花费而在普通电缆上以此种结合方法来实现两种传输形式，同时伴随着电能也可以双向传输数据。除此以外，市场上有大量的不同种类的PWM电路，所以这种完备设备可以以低廉的价格生产。
从属权利要求给出了本发明更多的有利特性。
附图说明
以下结合附图来进一步说明本发明的实施例。图中示出：
图1为根据本发明的电感式传输器的截面图，
图2为图1中沿着线II-II剖开的剖面图，
图3为图2中箭头x所指方向的传输器的侧视图，
图4为本发明所述设备的电感式传输器的第二实施例的截面图，
图5为根据图4的传输器的俯视图，
图6为根据本发明所述装置的一个实施例，依据图1至图5中传输器的部分删除的电路原理图，
图7至图9为根据图6中装置所选择连接点的脉冲波形，
图10是在图6中为简化图示而删除的电路，用于恢复图6设备中从静态组件传输到可移动组件的数据，
图11为根据图10中所选择的连接点的脉冲波形，
图12是为简化图示而删除的用于可移动组件到静态组件数据传输装置的电路，
图13和图14是根据图12中装置所选择连接点的脉冲波形，
图15是在图6中为简化图示而删除的电路，用于恢复图6装置中从可移动组件传输到静态组件的数据，
图16是根据图15中装置所选择连接点的脉冲波形。
具体实施方式
图1到图13示出本发明所述的按照压器形式构造的传输器。此传输器包括了初级线圈1和次级线圈2。
初级线圈1包括了由快速高度磁化材料如铁酸盐制成的第一个半磁芯3，适用于高频。在实施例中半磁芯3由一个圆的、环形的圆盘组成，其从横侧面方向是环形的，环绕的沟槽4用作绕组空间。在沟槽4中排列着一个直达底部的辅助绕组5和之上的主绕组6。两个绕组5和6的单螺纹是圆圈状的，沿着半磁芯3的装配口7绕行。
次级线圈2包括了第二个半磁芯8，它最好是以与第一个半磁芯3同样的材料、同样的结构方式而构造。因此第二个半磁芯8有一个环形沟槽9，其中相应的有辅助绕组和主绕组10、11，以及中间的装配口12。
在本发明所述设备中两个半磁芯3、8以分隔基准面14做镜像对称设置，使得加工出沟槽4和9的横侧面互相轴向相对。然而它们通过中间狭窄的空气隙15相互分离开来。这两个半磁芯3和8由此沿着空气隙15形成了变压器的分离磁芯，一个半磁芯(如3)与静态组件16固定连接，对应地另一个半磁芯8与围绕轴17可旋转的组件18固定连接。其中静态组件16例如为支架部分，可旋转组件18例如为针筒，或圆形针织机中与其共同转动的元件。
半磁芯3，8设置在外壳19下，其中绕组5，6以及10，11通过图中示出的端子20与以后会进一步阐述的组件相连接，这些组件设置在与半磁芯3，8相邻的外壳中，并且视需要而定与插头连接器21和22相连，插头连接器用于连接到接入电源、电子信号以及数据导线或者类似物。
图4和5示出了本发明所述传输器的另一个可选实施例。一个静态初级线圈24包括了第一个半磁芯25，它被设计为圆形，带有沟槽26，沟槽在其由径向向内的保护表面内加工出来。对应的一个可旋转的次级线圈27包括第二个半磁芯28，同样是由圆形圆盘组成，并指明了外部直径略微小于半磁芯25的内部直径。除此之外，半磁芯28带有沟槽29，它在径向向外的保护表内加工出来。与图1至3相反的是，第二个半磁芯28在装配状态下轴向对着旋转轴30位于第一个半磁芯25的中间开口31内，使得其中两个沟槽26，29正对着它们的开放一侧(图4)，并且两个半磁芯25，28通过与旋转轴30轴向平行的空气隙32相互分离开来。次级线圈27可以由此绕着旋转轴30相对于初级线圈24旋转。与图1至3中的绕组4，5和10、11相对应的绕组在图4和5中出于简化目的而没有表示出来。
至于能量(或功率)以及信息(数据及信号)的传输，与图1至3中的传输器是同样的，因为两种情况下，初级线圈和次级线圈1，2以及24，27在所有第二个半磁芯8和28可考虑的旋动中，按照变压器的形式，都是相互电感耦合的。其中在图1至5的情况下自然也可以令第二个半磁芯8，28连接静态组件，而第一个半磁芯3和25连接可旋转组件。
图6和图7表示的是本发明所述设备用于固定组件的能源传输，固定组件在图6中通过初级线圈1(图1)的主绕组6和辅助绕组5来表示，通过次级线圈2(图1)的主绕组11来代表可转动的组件。本设备还包括了一个直流电源35，其直流电压V1例如约为50V，正极连在主绕组6的连接点36上。电源35的负极接地。主绕组6的第二个连接点37则是通过电子开关38，如开关晶体管，和一个电阻39组成的串联电路连接到地电位。开关38的控制输入端与已知的PWM控制器41的输出端40相连。脉冲以及开关信号42以矩形脉冲形式出现(图7)在输出端40，可看到相应的由预选的并在实施例中可改变的时钟频率(例如约40k赫兹到100k赫兹)以及相应可改变的时钟周期T。另外开关信号对应有一个在开关38闭合期间确定的宽度tEin。在两个开关信号42之间对应的时间段tAus表示开关38断开。则PWM控制器41的时钟周期就是T＝tEin+tAus。
次级线圈2(图1)的主绕组11的第一个端子是通过一个二极管43，一个存储扼流圈44和一个电容器45与主绕组11的第二个端子相连。与电容器45并联的耗电设备这里表示为欧姆负载。然后设置了第二个二极管47，它的阳极与主绕组11的第二个端子相连，阴极连在介于二极管43和存储扼流圈44之间的连接点48上。在tEin期间开关38在连接点48产生相应于开关信号42波形的电压脉冲49。此外由于开关38闭合期间主绕组6的存在，流过开关38和电阻39中间连接点50中的电流基本上是锯齿状波形。连接点50可以连接在PWM的控制器41上，并且假如主绕组6中的电流超过了阈值，它可以用来将电流断开。
PWM控制器41和电源35一起构成了基于PWM的常见的电网部分，也就是所谓的开关电网部分，然而其中不同于已知的应用，来自电网部分部分的电能通过主绕组6和11构成的传输器流向耗电设备46，它和次级线圈一起被装配到可转动的组件18上(图1)。如在常见的PWM控制器中那样，在开关38tEin期间存储扼流圈44中的电能会被存储在电容器45内，其中相应于图6中的箭头51，在二极管47阻塞状态下，在电流通过二极管43流向存储扼流圈44，对应的在开关38的taus。期间，二极管43的阻塞状态下存储的电能流向第二个二极管47(图6中箭头52)。其中这种设计的目的是使二极管43分别短接，二极管47导通状态下流经二极管的大部分电流会被减弱。
另外，在图7中对应于图中的虚线和星点线的不同情况，开关信号42显示不同的脉冲波形，需传输的功率根据所表示的状态或大或小。其中星点线代表开关信号42，连接点50处的电流代表需传输的最大功率，从中明显看出，在最大功率时，由tEin/T得出的脉冲占空比相对较小，通常小于0.5，最好例如为0.25。
然后所描述的电网部分通常以如下方式调节，在负载46变大和变小时自动匹配脉冲占空比tEin/T，以使耗电设备46的电压保持恒定。为此目的，耗电设备46处的电压通常作为实际值应用，并在PWM控制器41中与额定值比较，通过相应改变开关信号42的值tEin的大小来维持一个恒定值。因为在实施例中耗电设备46安装在可转动组件上，所以它的电压在没有其他扩展部件的话不能反回到PWM控制器41上。
根据本发明所述，初级线圈1(图1和6)的辅助绕组5便是用于这个目的，它的一个端子接地，另一个端子经过一个基本由与元件43，44，45和47相对应的元件所组成的整流器电路54与PWM控制器41的实际值输入端相连。因为绕组6，11和5根据图1是位于同样的磁芯3，8上，所以主绕组11的电压降会引起辅助绕组5上的相应电压改变。因此次级回路中负载的改变会形成辅助绕组5的输出信号，以符合预期的要求。此外借助于直流电源55(其电压V2例如约为14V)给PWM控制器41提供电压。
图6中的电路要求进一步释放或消除在tEin期间存储在初级线圈主绕组6上的电能。根据本发明它需要借助于第二个电子开关，如开关晶体管构成的开关电路，它与一个电容器57串联在介于连接点36和37的中间连接点上。开关56的控制端连在控制电路59的控制输出端58。当处于断开或者阻塞状态下开关信号42接通开关38的时候，根据图7在控制输出端58出现的总是开关信号60。开关信号42后面下降沿向用于开关信号60的前面的上升沿的位置。控制电路59通过电压源55供给电压。
开关56闭合引起已经充电的主绕组6自己放电。由于自感应的常见作用在开关38切断时连接点37处形成一个反电动势，这个反电动势基本上比电源电压35的电压V1大，因此必须要加以限制，以防止在切断回路过程中产生有害的过载电压，否则有可能损害到开关38。为了达到这种效果以及同时确保能在下一个tEin相位开始的时候完全解除反电动势，电容器57的容量和开关56的接通持续时间应该如下选择：在端子37处可以得到图7所示的信号61的波形。信号61由与电  V1相应的分量61a和由反电动势引起的分量61b叠加产生，这个分量61b最后在开关56断开时完全消失了。
为了在所有可以考虑到的条件下让开关信号61总是和开关信号42的下降沿同时出现或者在信号42后紧随出现，并且避免在开关38和56处形成短路，PWM控制器41的输出端40通过导线62与控制开关59相连接。如果控制电路59的开关信号42的下降沿能够被识别，通过上面的方法在控制输入端58的开关信号60才能被释放出来。这和开关38的接通时间tEin的长短无关。
由于同样的原因，开关56的断开时间点，以及控制输出端58的开关信号60的下降沿的位置需要这样选择：在各种可考虑的条件下都要确保开关56在开关38重新接通时要处于阻塞状态。这例如可以通过给开关信号60一个预选的(恒定的)宽度来实现，在tEin取开关信号42所能允许的最大的脉冲宽度值的情况下，这个预选的宽度仍比与此时tAus值相应的脉冲宽度要小。从图7中还可以看出，在图上紧接着反电动势引起的信号段61b之后，还有一个短的信号段61c，它的宽度t是这样选择的：不管开关56的闭合过程是否和图7中开关信号42的虚线或者星点线的后侧边沿一起开始，开关56都将及时断开。然而在这种情况下信号段61c的宽度t也要取决于脉冲宽度tEin，并且其值是固定的。
为了能让选择的时间周期尽可能的小，同时还能够匹配改变的占空比，(这个占空比需要与下面阐述的数据传输结合起来)，本发明所述的电网部分将可以对间隔t进行设置。根据图6 PWM控制器41的两个输出端63和64通过一个电阻65连接起来，其中输出端64同时通过电容66接地。在输出端63通常会出现由PWM控制器41产生的参考电压V3。而输出端64用于确定PWM控制器41的内部时钟频率，同时给出一个时钟信号。这可以通过如下方法实现：当参考电压接在输出端63时，电容器66经过电阻65进行锯齿形的充电，在达到PWM控制器41的阈值时重新放电。图7中表示了通过此种方法在输出端64上得到锯齿形的信号67，它被引到另外一个控制电路59的一个输入端上。通过对电阻65和电容器66的适当测量就可将频率还有PWM控制器41的内部时钟的周期T确定出来，并可以得到如下结果，输出端40上的开关信号42的频率和周期T与信号67相同。开关信号42的下降沿如所描述的那样在经过了周期tEin之后借助于辅助绕组5调整形成。
根据图6经过电阻68还有一个控制电路59的输入端69与输出端63相连。除此之外输入端69还通过一个可调电阻70接地。两个电阻68和70的串联电回路对于在输出端6上的参考电压V3形成一个分压器。通过分压获得的如图7中直流电压V4将会在控制电路59中在借助于电容器或类似元件与锯齿信号67进行比较，然后如果锯齿信号67的振幅和输入端69处的直流电压V3一致的话，那么在输出端58处出现的开关信号60(图7)的下降沿就会由控制电路59产生。这些下降沿的位置会通过电阻70的调整而任意改变和选择，以使信号61中的反电动势的信号段61c的带宽t尽可能的小，这样做目的是能将尽可能宽的信号段61b内的反电动势降低以及在那里一定要避免有害的过载电压。换而言之，信号61的上升沿由通过电压V4和67的交叉点的开关信号42的下降沿以及信号段61b的下降沿所确定。
依照其它的特性，所描述的开关网部分根据本发明需要这样设置：不仅是脉冲占空比tEin/T，而且频率以及开关频率周期T都可以在优选的实施例中设置成两个不同的值。为了这个目的，根据图6，电阻65与第三个电子开关71和另一个电阻72构成的串联电路再进行并联。开关71的控制输入端经过一个控制线73与开关74相连接，它的意义将在后面阐述。如果一个开关信号通过控制线73传送到开关71，则使电阻65和72构成并联电路，并可使这个由电阻65和72构成的并联电路得到简化。由此每次电容器66充电都比没有电阻72的时候快，而且会相应地提前到达PWM控制器41的内部阈值。由此得出结论，锯齿形时钟信号67(图7)的周期T会变小或者说信号的频率会提高，这同时也意味着用于开关38的开关信号42的频率也会相应提高。借助于辅助绕组5通过对负载46电压的PWM调节，同时自动减少开关38的闭合持续时间tEin，这样做是为了在同样的占空比传输同样的功率。
信号67的频率调整引起开关56的断开时间点相应的被提早了，也就是说自动与提高的频率相匹配。在图7中借助于开关71或电阻72的频率变化对于时间间隔t没有本质的影响。可能的频率变化引起了更多的自适应。
根据本发明，信息或数据从固定组件16传输到可转动组件18(图1)由后面描述的方法实现。这里“信息”或“数据”的概念要和后面解释的从旋转组件18到固定组件16的数据传播中的词义一起来理解，尽管它本身在实际情况下就像在实施例中一样用逻辑信号“0”和“1”来传输，以任意一种连续的比特流模式排列。
将要传输的数据会在图6中通过一个导线78连续引入，借助于一个合适的接口(比如说一个通用串行接口RS232)在PC的固定输出端与圆形编织机或者类似的机器控制器相连。数据源或者说“0”和″1″信号以7800Bit/s的波特率提供，也就是说以一个比开关信号42小的频率传输。
数据接下来会被导入到开关74的输入端79，它具有两个输入端80。输入端经过PWM控制器41的输出端40上的模块81相连。模块81在输出端40处的开关信号42的转换时起作用，其作用是用相对低的电平对适当的信号82(图8)进行数据处理。除此之外在图8中还示出了，在输入端79出现的要传输数据借助于一个信号序列83来表示，在内部用逻辑“1”代表一个有效的高状态信号，而用逻辑“0”代表一个有效的低状态信号L。其中数据可以是任意的编码形式或符号形式，并包含开始位和停止位、奇偶位等等。除此之外数据传输是采用异步模式的。
在电路74内在输入端79处出现的数据和在输入端80处出现的信号82借助于“与”功能进行检查。在信号82的上升沿，信号序列83位于低电平L上，并被识别为逻辑“0”，且电路74(图6和8)的输出端84被置为低状态L，就如在图8中的位置85上表示的一样。结果是有可能出现比如说作为PNP晶体管构造的开关71会保持在闭合或者是导通的状态，这样两个电阻65和68都有效，而且PWM控制器41将以更高的频率或者说更小的周期T工作。
相反，信号序列83在信号82出现时处于高电平H，被识别为逻辑“1”，并且电路74(图6和8)的输出端84被置为高状态H，从而开关71通过控制线73变成了阻塞状态或者非导通状态，如在图8中的位置87所示。这样只有电阻65还是有效的。所以用于开关38的开关信号42的周期T被提高了，且产生这样的结果，即下一个开关信号42或者下一个信号82已经出现了一段时间的延迟，它是对应开关信号42的周期T的增长出现的。由此也得到，与开关信号42一起开始的锯齿信号67(图7)现在由于电容器66的充电时间延长了而使锯齿信号的周期T也延长了。借助于锯齿形信号67和输入端69的电压，开关56的接通持续时间也自动延长了。输出端84的信号在任意一个时间点随着开关信号42的开始被设置到低状态L上，由于开关71的关闭开关信号42的周期T又自动变短了。
通过所述方式得到的频率变化以及开关信号42的周期T的变化在图9中被放大显示。在电路74中逻辑“0”的识别对应于开关信号42a的高频率和短周期T1。与此相反如果检测到“1”，开关信号42b的频率减小，它的周期就会被提高到值T2。PWM控制器41的开关信号42的改变与要传输的数据有关，这在实施例中是这样选择的：例如T1＝24.7微秒并且T2＝27.6微秒都是可以的。为此逻辑电路74设置了一个安装在静态组件上的装置，它根据从静态组件传输到可转动组件的信息，对于时钟频率或者开关网部分的周期T进行更改。
根据本发明，可转动组件具有用于从修改的开关信号42中恢复信息的装置，该装置以在图7中描述的方式设置在次级回路的连接点48(图6)处。该装置根据图10包含具有和图6中同样的附图标记的相同部件，一个计数器88以及连接在计数器输出端的分析单元89。计数器88的一个开关输入端90和图6中的连接点48连在一起，而计数器88的计数输入端和一个时钟发生器91连接在一起，产生一个比开关信号42的频率大很多的时钟信号(比如说16MHz)。
如图10进一步表示的，最好不是在连接点48出现的电压，而是一个降低了的电压被引入到计数器88的输入端90处。这个降低的电压一方面在串联的两个电阻93，94之间的连接点92处取出，这就构成了一个分压器，它和图6中的第二个二极管47是并联的。另一方面这个电压利用和图6中的模块81相对应的模块95降低到一个适用于逻辑数据处理的电平，并且以这种扩展的形式被导入到开关输入端90。因此与这些周期有关的信号与连接点48以及PWM控制器的输出端40相比较没有变化。
计数器88会在脉冲49的每一个上升沿或者在连接点92处形成的电压的每个一个上升沿处被复位且同时重新开始计数。紧接着的时钟发生器91的计数时钟脉冲引导到计数器状态，它取决于图9中的开关信号42a，42b的周期T1和T2以及在连接点48和92处的信号的相应的周期。一个16MHz的时钟信号意味着，在上面的例子中一个24.7微秒的周期大约有395个计数状态并且一个27.6微妙的周期大约有442个相应的计数状态。分析单元89因此可以被设置成，比如，在少于418的计数状态时在输出端96处给出逻辑“0”而多于418的计数状态时给出逻辑“1”。
在计数器88的输入端90处或者分析单元89的输出端96处的信号在图11中画出。然后输入端90处的第一个信号97a使输出端96处的信号处于高状态H，这在图11中通过信号段98a显示。相对的输入端90处的信号97b使输出端96L的信号处于低状态L(信号段98b)。相应的情形也适用于输入端90处的信号97c(输出端96的信号段98c)。接着信号97d使输出端96处的信号处于高状态H(信号段98d)，等等。其中图中还比较了信号97和98，两者在时间轴上都有相应的一段时期的相互延迟。这是通过如下条件实现，如信号97b的时间周期T1必须在计数器状态固定之前期满，而该状态是通过分析单元89来决定是显示逻辑“0”还是显示逻辑“1”。相应的信号97d在所属的时间周期T2结束后才会使输出端96的信号置于高状态H。因为对于所有的信号在输出端96都会出现一定时间周期的延迟，在输出端96处的数据序列是与图8中所显示的开关74输入端79上的数据或比特序列等值。
根据本发明所述，通过根据频率调制方式来修改PWM控制器41或开关网部分的开关信号42，用于从静态组件向可转动组件传输数据的电感式传输器也可以用于电能传输。因为这里数据流是异步传输的，所以图10中所描述的输出端96处的延迟变的无足轻重了。数据流中现有的起始位和结束位的位置保持不变。除此之外，由于数据传输引起的辅助电路中的改变也是不重要的，因此它对于向耗电设备46提供电能传输也不产生重要的影响。
从可转动的组件18到静态组件16的信息与数据传输则根据本发明所述由以下描述的方式实现，其中尤其涉及到“0”和“1”信号的传输。
图12中要传输的数据用和在图6中同样的附图标记来表示同样的部件，串行地通过导线11传送，导线通过接口如RS232同可转动组件18上的控制器或者类似装置的输出端相连接。数据传送的波特率大约是7800Bit/s，也就是说小于开关信号42的频率。
首先数据要被传向电路103的一个输入端102，该电路还有第二个输入端104，输入的是端子92(图10)产生的信号，此信号在模块95中被衰减到所要求的逻辑电平，由此来对应图11中的信号97(还如图13)这个信号首先在延迟电路105中转换成连接到电路109的一个输入端98的延迟信号106(图13)。通过信号97的下降沿控制一个非显示的脉冲发生器，来产生信号106。
电路109基本上与电路74(图6)起着同样的作用，即检查以信号序列110(图13)形式在输入端102处出现的数据的逻辑状态。根据图13，信号序列110的波形是与信号序列83在输入端79处的波形基本对应(图6和图8)。在延迟信号106下降沿出现时信号序列110处于L状态(低状态)，被识别为逻辑“0”，并且在电路109的输出端111(图12，13)处没有脉冲或逻辑“0”产生，如图13中在位置12处所表明的。相反，如果延迟信号106下降沿出现时信号序列110处于H位(高状态)，被识别为逻辑“1”，从电路109中产生相应于逻辑“1”的开关信号114(图13)。
根据图12电路103的输出端111是与一个电子开关115，如开关晶体管的控制输入端相连的。这个开关115位于地和电阻116的第一个端子之间，电阻116的另一个端子与电容器117的一个端子串联连接。电容器117的另一个端子则与装配在可转动组件上的次级线圈2(图1)的辅助绕组10的一端连接，辅助绕组110的另一端接地。此外开关115和电阻116中间的连接点118是通过作为分压器的阻抗119来接地的。如图1和12中所示，辅助绕组10与初级和次级线圈1、2的两个主绕组6和11电感耦合。
要借助于信号106的延迟来分析信号序列110，信号106的延迟要这样选择，在时间范围tAus内总是显示为信号106(图7)，并且当次级线圈主绕组11在开关38的时间间隔tEin内存储的电能(图6)进一步流失时，也总是显示为信号106。因此次级线圈的主绕组11对于初级线圈的主绕组6不再有本质上的反作用了。这样的结果是，当开关115(图12)通过信号114(图13)进入到导通的状态时，初级线圈的主绕组6总是这样：通过短时间内电流流过辅助绕组10、电容器117和电阻116，可以撤除能量。因为次级线圈的主绕组11对于初级侧没有反作用，由此在辅助绕组10处产生的电压可以很好地进行测量。
信号106及其信号114(图13)根据以上描述总是可以产生的，在连接点92和104的信号97的信号97之间正好存在一个脉冲间歇。这就等于说，开关38(图6)处于断开状态，而开关56处于连通状态。
在图12中，开关115所描述的闭合以在图14中所知的方式作用于连接点118。如果开关115在阻塞状态下相应于输出端11的“0”，则信号120在连接点118具有这样的波形，它与连接点37处的信号61(图6，7，和12)的波形相类似，且是由反电动势引起的。如果开关115相反地在阻塞状态下对应于输出端111的“1”，则辅助绕组10短时间内被加载，这样在信号120的前方区域产生一个特别的扰动121，并产生一个可以与信号120相比非常不同的信号122。位于静态组件内的连接点37处会因为电感耦合产生相应的更改(图12和14)，通过信号61(图7)转换成信号123(图14)，此信号同样通过前面区域内的特定电压扰动124来表现。
从可转动组件向静态组件传送数据时，“0”信号使通过反电动势产生的信号61在图7中基本保持不变，而“1”信号将会引起反电动势改变，使得信号61变成信号123。这个改变根据本发明可以使用装配在静态组件上，并在接下来根据附图15和16中所述的装置来进行测量，并且可以用于重新获得从输入端102(图12)处引入的来自更改的反电动势的信息。
根据图15，也采用与图6中一样的附图标记来表示同样的部件，减法电路127与连接点37相连，用以将图7(图6中电压源35的电压V1)从图14中的信号61和信号123中减去，通过对应于图16中显出的增强信号128产生一个相应的逻辑“1”，对应于129产生一个相应的逻辑“0”，其中信号128如图14中的信号122和123一样具有一个扰动130。信号128，129在图6，15的开关38的tAus期间内，出现的波形总是如图13，16中所示。为了使用信号128、129，减法电路127的输出端131与开关回路132的输入端相连，此回路包括8个并联的比较器，每个相应于图16中所示的触发器级133-140进行不同的设置。并且在不同的触发器级给出阶越信号133a-140a，同样也在图16中表示。所以要将第一个比较器设置成能够产生信号133a，也是说，虽然经过了低状态，一旦或只要信号128，129的幅度超过了预设的低触发阈值133，最后在输出端都是高状态。相应的第二个比较器输出信号134a，一旦或只要信号128，129的幅度超过了更高一点的触发阈值134，它就会跳过低状态。如图16所示，因为扰动130使信号134a在信号128的一个周期内两次经过低状态，中间在位置141处有短暂的高状态停留，但是信号129的一个周期内只有一次从高状态经过到低状态。同样的也适用于信号135a至139a。信号140a在实施例中只有一次从信号129的高状态变到低状态，相反的在信号128中没有这样的结果。
开关回路132中比较器的输出信号134a至140a将通过相应的多个输出端142导入到计数电路143上，它具有8个计数器，每个计数器与输出端142之一相连。计数器在信号上升沿时被复位，通过下降沿重新开始计数，这个下降沿出现在图6中电路81的输出端，对应从开关信号42(图7)导出并引向输入端80的信号82。计数循环从开关网部分的断开循环tAus的起始点开始，在信号133a至140a的每个下降沿计数器都会增加一次计数。
计数器复位时它的计数结果通过相应的多个输出端144(图5)输入到一个逻辑分析单元145。计数结果根据情况有“0”、“1”和“2”三种。比如在信号129情况下，所有计数器的结果都显示为1”，而在信号128、133a、138a和139a的情况下结果为“1”，相应的信号134a到137a引起结果“2”。而结果“0”是在分析信号128时，通过位于触发阈值139之上的触发阈值140取得。
逻辑分析单元145是这样设置的，比如，如果在周期T内至少有两个计数器的结果是“2”，则分析单元的输出端146给出逻辑“1”。反之如果只有一个计数器或者根本没有计数器结果为“2”，再或者只得到计数结果“1”，这时输出端146给出逻辑“0”。为此更保险的是逻辑“1”对应信号128，逻辑“0”对应信号129。当然在分析时可能遇到其他的补充方式，也可以应用多或少于8个的计数器。
图16表示在输出端146出现的信号序列。其中可以看出，信号128包括的逻辑“1”在输出端146形成一个时钟节拍的延迟(图16中的信号段147)。因为在使用所描述的分析单元145的时候，只有在信号128结束时才能确定信号128在计数电路143中会引起何种计数结果。相应的信号129包括的逻辑“0”在输出端146形成一个时钟节拍的延迟(信号段148)。数据序列一个时钟节拍延迟类似于从静态组件到可转动组件传送的数据序列的延迟，且由于采用异步传输模式所以是无害的，因为那些现有的起始位和停止位或类似位都没有丢失。
此外，由于同时在相反方向进行数据传输，从次级侧到初级侧的数据传输与图15和16中的信号82是具有短还是长的时间周期T1和T2(图9)或者当时的脉冲占空比tein/T是大还是小无关，因为传输总是只在开关信号的脉冲间隔期间产生。
在目前被认为是最优的实施例中，不同的模块可以通过如下在市面上可以找到的IC电路实现。
模块41：L4990A
模块59：L6380
模块88，89，103，143，145：IC9572
模块127：LM6142
模块132：MAX942
模块81，95：74HC14
本发明不仅局限于以简单方法实现的实施例。这也特别适用于所述的分析单元。还有可能是，采用快速数字信号处理器对信号128、129进行采样，并用数模转换器在多个点149(图16)处测量信号的幅度。这个测量值可用于确定扰动130，以及区分逻辑“1”和逻辑“0”。进一步还可以使从初级侧到次级侧的数据传输与从次级侧到初级侧的数据传输同时进行，因为所述的频率及反电动势的改变不会相互干扰。在每个周期T期间内，一个“0”或“1”可以在一个方向或者另一个方向上传输。其中排列顺序可以是任意的，也就是在图11和16中信号27a和128作为“0”，而信号97b和129作为逻辑“1”进行分析。在各种情况下都具备这样的优点，即同一个开关网部分，以及同一个传输器既可以用于电能传输也可以用于信息传输，两种传输方式互不干扰。
进一步如图1至5中说明的传输器举出一些根据目的需要改变的例子，并和其他部件一起作为所述的绕组。这也尤其适用于涉及到其他的纹理编织机如平面针织机的情况，其中都有一个可移动的滑动坐架，它和针板之间做线性的相关运动，这样初级和次级线圈间的电感耦合在整个接口处都会存在。“可移动的”一词的含义首先包括在图1中两个组件16和18间所有的相对运动，其中两个组件本身也是可以移动设置的。还有，只要只有一个“0”从“1”中区别开，图15，16所示的触发级的数目是任意的。也可以是首先产生信号128，129的包络曲线，然后触发阈值自动与反电动势单一情形下的电平相匹配。此外给出的频率和电压在边界值时可以是变化的。另外很清楚，为了实现所述的电能以及信息传输可以使用所述以外的硬件或者软件，特别的，传输数据的分析要借助于专用软件才行完成。此外，当然可以使用同步数据传输来代替异步数据传输，只要通过设置中间存储器来接收任意快速到达的数据，且这些数据可以以中间存储器开关网部分的频率或时钟节拍来读取。最后要明白，各种特征可以用在其他没有在这里说明和表示的结合方式中。

Claims (14)

1.带有静态组件(16)、与之相对可移动的组件(18)的设备，该设备还带有通过无接触的电感耦合实现的、用以在组件(16，18)之间同时传输电能和信息的装置，其特征在于，所述装置包括一个共用的用于电能和信息传输的传输器，这个传输器具有安装在静态组件(16)上的初级线圈(1，24)和安装在可移动组件(18)上的次级线圈(2，27)；还包括一个连接在初级线圈(1，24)上的、基于脉宽调制的、由预设时钟频率和脉冲占空比驱动的电网部分，以及根据传输信息来修改由电网部分产生的信号的装置(71，72或10，115至119)。
2.如权利要求1所述设备，其特征在于，初级线圈和次级线圈(1，24；2，27)具有由两个通过空气隙(15；32)分隔的半磁芯(3，8；25，28)组成的共用磁芯。
3.如权利要求1或2所述设备，其特征在于，初级线圈和次级线圈(1，24；2，27)分别包括一个主绕组和一个辅助绕组(6，11或5，10)。
4.如权利要求3所述设备，其特征在于，初级线圈(1)的主绕组(6)与一个直流电源(35)和一个电子开关(38)相连接，电网部分具有一个脉宽调制控制器(41)，控制用于开关(38)的闭合和切断。
5.如权利要求4所述设备，其特征在于，初级线圈(1)的辅助绕组(5)用于产生信号，用此信号根据连在次级线圈(2)上的耗电设备(46)的大小来改变脉冲占空比。
6.如权利要求1至5中的一项所述设备，其特征在于，用于改变由电网部分产生的信号的设置包括一个设置在静态组件(16)上的设置(71，72)，它根据从静态组件(16)传送到可移动组件的信息修正时钟频率。
7.如权利要求6所述设备，其特征在于，在可移动组件(18)上设置有用于从修正过的频率中恢复信息的装置(88至96)。
8.如权利要求1至8中任意一项所述设备，其特征在于，用于根据从可移动组件到静态组件传送的信息来修正电网部分所产生的信号的装置包括次级线圈(2)的辅助绕组(10)。
9.如权利要求8所述设备，其特征在于，次级线圈(2)的辅助绕组(10)被设置用于修正驱动电网部分过程中在初级线圈(1)的主绕组(6)上产生的反电动势。
10.如权利要求9所述设备，其特征在于，次级线圈(2)的辅助绕组(10)与开关(115)形成串联电路，它根据从可移动组件(18)传送到静态组件(16)的信息可以进行开关。
11.如权利要求10所述设备，其特征在于，在静态组件(18)上设置有用于从修正过的反电动势中恢复信息的装置(127至146)。
12.如权利要求1至11中任意一项所述设备，其特征在于，用于修正电网部分所产生的信号的装置这样进行设置：可以双向且同时通过传输器进行信息的传输。
13.如权利要求1至12任意一项中所述设备，其特征在于，信息可以异步传输。
14.圆形针织机，其特征在于，它设置有如权利要求1至13中一项或多项所述的设备。
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