DD260854A3 - ARRANGEMENT FOR THE TWO-SIDED POTENTIAL TRANSMISSION OF INFORMATION SIGNALS - Google Patents

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DD260854A3 DD29409986A DD29409986A DD260854A3 DD 260854 A3 DD260854 A3 DD 260854A3 DD 29409986 A DD29409986 A DD 29409986A DD 29409986 A DD29409986 A DD 29409986A DD 260854 A3 DD260854 A3 DD 260854A3
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Hans-Joergen Braune
Frank Ehrlich
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Weinert E Messgeraetewerk
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur zweiseitigen potentialgetrennten Uebertragung von Informationssignalen ueber einen magnetischen Trennuebertrager, wobei in einer Richtung gleichzeitig elektrische Energie uebertragen wird. Die Erfindung dient der elektronischen Vorverarbeitung analoger Informationssignale fuer die Verarbeitung in digitalen Systemen der Mess- und BMSR-Technik. Erfindungsgemaess sind zwischen dem Analogprozessor und der digitalen Verarbeitungseinheit Modulatoren, Demodulatoren, Baugruppen zur Betriebsspannungsbereitstellung und der Trennuebertrager angeordnet. Die Anordnung des Trennuebertragers zwischen Analogprozessor und digitaler Verarbeitungseinheit erlaubt den Aufbau der Potentialtrennstelle mit nur einem Uebertrager. Die Genauigkeit der Signaluebertragung ueber die Potentialtrennstelle haengt nur von der zeitlich genauen Uebertragung der Steuer- und Komparatorsignale ab.The invention relates to an arrangement for bidirectional floating transmission of information signals via a magnetic Trennuebertrager, wherein in one direction simultaneously electrical energy is transferred. The invention is used for the electronic preprocessing of analog information signals for processing in digital systems of measurement and BMSR technology. According to the invention, modulators, demodulators, power supply modules and the diverter transformer are arranged between the analog processor and the digital processing unit. The arrangement of the Trennuebertragers between the analog processor and digital processing unit allows the structure of the potential separation point with only one Umbertrager. The accuracy of the signal transmission via the potential separation point depends only on the timely transmission of the control and comparator signals.

Description

- 2 - ZbU »Ö4- 2 - ZbU »Ö4

Die Übertragung des vom Analogprozessor abgegebenen Komparatorsignals zur digitalen Verarbeitungseinheit erfolgt über den zweiten Modulator, den Trennübertrager und den zweiten Demodulator.The transmission of the output from the analog processor comparator signal to the digital processing unit via the second modulator, the isolation transformer and the second demodulator.

Dabei kann im zweiten Modulator das Komparatorsignal sowohl einer zusätzlich erzeugten Wechselspannung als auch dem Strom der energreabgebenden Seite des Trennübertragers aufmoduliert werden.In this case, the comparator signal of both an additionally generated alternating voltage and the current of the energreabgebenden side of the isolator can be modulated in the second modulator.

Der zweite Demodulator ist entsprechend ausgeführt.The second demodulator is executed accordingly.

Prinzipiell können in beiden Übertragungsrichtungen die bekannten Modulationsverfahren angewandt werden.In principle, the known modulation methods can be used in both directions of transmission.

Bevorzugt wird wegen hoher Übertragungsgenauigkeit und einfacher Ausführung die Amplitudenmodulation der vom Taktgenerator abgeleiteten Wechselspannung. Die Genauigkeit der Signalübertragung hängt wegen der gewählten Wandlung der analogen Informationssignale in einen Impulsabstand oder -länge nur von der zeitlich genauen Übertragung der Steuersignale und des Komparatorsignals ab.Due to high transmission accuracy and simple design, the amplitude modulation of the alternating voltage derived from the clock generator is preferred. The accuracy of the signal transmission depends only on the timely transmission of the control signals and the comparator signal because of the selected conversion of the analog information signals in a pulse spacing or length.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. Show

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Potentialtrennanordnung mit zweiseitiger Spannungsmodulation der Informationssignale Fig.2: eine erfindungsgemäße Potentialtrennanordnung mit Strommodulation zur Übertragung des Komparatorsignals.1 shows a potential separation arrangement according to the invention with two-sided voltage modulation of the information signals. FIG. 2 shows a potential separation arrangement according to the invention with current modulation for the transmission of the comparator signal.

In Figur 1 und 2 sind der Analogprozessor 1 und die digitale Verarbeitungseinheit 9 enthalten. Der Analogprozessor 1 und die digitale Verarbeitungseinheit 9 bilden in bekannter Weise einen vollständigen Analog-Digital-Umsetzer.In FIGS. 1 and 2, the analog processor 1 and the digital processing unit 9 are included. The analog processor 1 and the digital processing unit 9 form in a known manner a complete analog-to-digital converter.

Dabei arbeitet der Analogprozessor 1 nach dem Mehrflankenintegrationsverfahren, das sich aus dem Zweiflankenintegrationsverfahren mit der Integration des analogen Informationssignals U und der den Integrationskondensator wieder entladenden Integration einer Referenzspannung, sowie einem eingefügten Zeitabschnitt zur automatischen Nullpunktkorrektur zusammensetzt. Beginn und Ende der Integrationszeit des analogen Informationssignals U werden durch Steuersignale S ebenso festgelegt wie der Beginn der Integration der Referenzspannung.In this case, the analog processor 1 operates according to the multi-edge integration method, which is composed of the two-flank integration method with the integration of the analog information signal U and the integrating capacitor re-discharging integration of a reference voltage, and an inserted period for automatic zero point correction. Beginning and end of the integration time of the analog information signal U are determined by control signals S as well as the beginning of the integration of the reference voltage.

Beendet wird die Referenzintegration des Analogprozessors 1 zum Zeitpunkt der Entladung des Integrationskondensators. In den Zeitabstand zwischen dem Beginn der Integration der Referenzspannung und ihrem Ende wird das gewandelte analoge Informationssignal U des Analogprozessors 1 abgebildet.The reference integration of the analog processor 1 is terminated at the time of discharge of the integration capacitor. In the time interval between the beginning of the integration of the reference voltage and its end, the converted analog information signal U of the analog processor 1 is mapped.

Der Beginn der Referenzintegration wird durch ein Steuersignal S und ihr Ende durch ein vom Analogprozessor 1 abgegebenes Komparatorsignal K gekennzeichnet.The beginning of the reference integration is characterized by a control signal S and its end by a signal output from the analog processor 1 comparator K.

Den zeitlichen Abstand beider Signale wertet die digitale Verarbeitungseinheit 9 durch Zählen aus. Die digitale Verarbeitungseinheit 9 kann ein spezieller Schaltkreis oder ein Mikroprozessor sein. Ein spezieller Schaltkreis wird eingesetzt, wenn der Digitalwert unmittelbar angezeigt werden soll.The time interval between the two signals is evaluated by the digital processing unit 9 by counting. The digital processing unit 9 may be a special circuit or a microprocessor. A special circuit is used when the digital value is to be displayed immediately.

Ein Mikrorechner ist zur universellen Weiterverarbeitung des digitalen Wertes geeignet.A microcomputer is suitable for universal further processing of the digital value.

Erfindungsgemäß ist in Fig. 1 ein Ausgang der digitalen Verarbeitungseinheit 9 mit dem Eingang des ersten Modulators 6 und ein Eingang der digitalen Verarbeitungseinheit 9 mit dem Ausgang des zweiten Demodulators verbunden. Der Ausgang des ersten Modulators 6 und der Eingang des zweiten Demodulators 7 sind an der energieaufnehmenden Seite des Trennübertragers 5 parallel geschaltet. Der erste Modulator 6 übernimmt zusätzlich die Energieeinspeisung in den Trennübertrager 5.According to the invention, in FIG. 1, an output of the digital processing unit 9 is connected to the input of the first modulator 6 and an input of the digital processing unit 9 is connected to the output of the second demodulator. The output of the first modulator 6 and the input of the second demodulator 7 are connected in parallel on the energy receiving side of the isolator 5. The first modulator 6 additionally takes over the energy feed into the isolating transformer 5.

Parallel zur energieabgebenden Seite des Trennübertragers 5 ist der vom Komparatorsignal K des Analogprozessors 1 gesteuerte zweite Modulator 4 angeordnet. Die energieabgebende Seite des Trennübertragers 5 ist weiterhin über den ersten Demodulator 3 mit den Steuereingängen des Analogprozessors 1 und über die Betriebsspannungsbereitstellung 2 mit dem Analogprozessor 1, dem ersten Demodulators und dem zweiten Modulator4verbunden. Die Betriebsspannungsbereitstellung 2 erzeugt aus der an der energieabgebenden Seite des Trennübertragers 5 anliegenden Wechselspannung die zum Betrieb der angeschalteten Baugruppen erforderliche Betriebsspannung. Nach Umsetzung des analogen Informationssignals U im Analogprozessor 1 wird der Komparatorimpuls K des Analogprozessors 1 im zweiten Modulator 4 auf die Wechselspannung des damit verbundenen Generators 12 moduliert und vom Trennübertrager 5 dem zweiten Demodulator 7 zugeführt. Der zweite Demodulator 7 gibt den Komparatorimpuls K an die digitale Verarbeitungseinheit 9 ab. Die digitale Verarbeitungseinheit 9 gibt die Steuersignale S an den ersten Modulator 6 ab. Dieser speist die vom Taktgenerator 8 gesteuerte Wechselspannung mit den aufmodulierten Steuersignalen in die energieaufnehmende Seite des Trennübertragers 5 ein. Auf dessen energieabgebender Seite werden die Steuersignale S im ersten Demodulator 3 in eine vom Analogprozessor 1 verarbeitbare Form umgesetzt.Parallel to the energy-emitting side of the isolating transformer 5 is controlled by the comparator K of the analog processor 1 second modulator 4 is arranged. The power-emitting side of the isolator 5 is further connected via the first demodulator 3 to the control inputs of the analog processor 1 and via the operating voltage supply 2 to the analog processor 1, the first demodulator and the second modulator 4. The operating voltage supply 2 generated from the voltage applied to the energy-emitting side of the isolator 5 AC voltage required for the operation of the connected modules operating voltage. After implementation of the analog information signal U in the analog processor 1, the comparator pulse K of the analog processor 1 is modulated in the second modulator 4 to the AC voltage of the associated generator 12 and supplied from the isolator 5 to the second demodulator 7. The second demodulator 7 outputs the comparator pulse K to the digital processing unit 9. The digital processing unit 9 outputs the control signals S to the first modulator 6. This feeds the alternating voltage controlled by the clock generator 8 with the modulated control signals into the energy receiving side of the isolating transformer 5. On the energy-emitting side of the control signals S are implemented in the first demodulator 3 in a processable by the analog processor 1 form.

In der Anordnung gemäß Fig. 2 wird zur Übertragung des Komparatorsignals K anstelle der Modulation der Wechselspannung des Generators 12 durch den zweiten Modulator 4 ein gesteuerter Schalter 10 eingesetzt.In the arrangement according to FIG. 2, a controlled switch 10 is used for the transmission of the comparator signal K instead of the modulation of the AC voltage of the generator 12 by the second modulator 4.

Der Schalter 10 erhöht mit seinem definierten Innenwiderstand den Stromfluß auf der energieabgebenden Seite und damit auch auf der energieaufnehmenden Seite des Trennübertragers 5.With its defined internal resistance, the switch 10 increases the current flow on the energy-emitting side and thus also on the energy-receiving side of the isolating transformer 5.

Anstelle des zweiten Demodulators 7 wandelt der in Reihe zur energieaufnehmenden Seite des Trennübertragers 5 geschaltete Stromindikator 11 das Komparatorsignal K in eine für die Verarbeitung in der digitalen Verarbeitungseinheit 9 geeignete FormInstead of the second demodulator 7, the current indicator 11, which is connected in series with the energy-receiving side of the isolating transformer 5, converts the comparator signal K into a form suitable for processing in the digital processing unit 9

Claims (2)

- 1 - ZOU ÖO<*- 1 - ZOU ÖO <* Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Anordnung zur zweiseitigen potentialgetrennten Übertragung von Informationssignalen über einen Trennübertrager, wobei in einer Richtung gleichzeitig elektrische Energie unter Verwendung eines von einem Taktgenerator gesteuerten Wechselstromes übertragen wird, mit einer digitalen Verarbeitungseinheit zur Auswertung des übertragenen Informationssignals und zur Abgabe von Steuersignalen über den Trennübertrager an einen Analogprozessor, der das analoge Informationssignal in einen Impulsabstand, -länge oder -code umsetzt;gekennzeichnet dadurch, daß die digitale Verarbeitungseinheit (9) über einen ersten Modulator (6) und einen parallel geschalteten zweiten Demodulator (7) mit der energieaufnehmenden Seite des magnetischen Trennübertragers (5) und dessen energieabgebende Seite über eine parallele Anordnung einer Betriebsspannungsbereitstellung (2), einem ersten Demodulator (3) und einem zweiten Modulator (4) mit dem Analogprozessor (1) verbunden ist.1. An arrangement for bidirectional isolated transmission of information signals via an isolating transformer, wherein in one direction electrical energy is simultaneously transmitted using an AC current controlled by a clock generator, with a digital processing unit for evaluating the transmitted information signal and for outputting control signals via the isolating transformer to a An analogue processor which converts the analogue information signal into a pulse spacing, length or code, characterized in that the digital processing unit (9) has a first modulator (6) and a second demodulator (7) connected in parallel with the energy receiving side of the magnetic separation transformer (5) and whose power-emitting side is connected via a parallel arrangement of an operating voltage supply (2), a first demodulator (3) and a second modulator (4) to the analog processor (1). 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Modulator 4 als strommodulierender gesteuerter Schalter 10 und der zweite Demodulator 7 als in Reihe zur energieaufnehmenden Seite des Trennübertragers (5) angeordneter Stromindikator (11) ausgeführt sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second modulator 4 as current-modulated controlled switch 10 and the second demodulator 7 as in series to the energy-receiving side of the isolator (5) arranged current indicator (11) are executed. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung ist geeignet zur zweiseitigen potentialgetrennten Übertragung von Informationssignalen über einen Trennübertrager, wobei gleichzeitig in einer Richtung elektrische Energie übertragen wird. Anwendung findet die Erfindung in der Meß- und BMSR-Technik zur elektronischen Vorverarbeitung analoger Informationssignale für die Verarbeitung in digitalen Systemen.The invention is suitable for bidirectional isolated transmission of information signals via an isolating transformer, wherein electrical energy is simultaneously transmitted in one direction. Application of the invention in the measurement and BMSR technique for the electronic preprocessing of analog information signals for processing in digital systems. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Eine genaue Umsetzung elektrisch analoger Informationssignale zur Weiterverarbeitung in digitalen Systemen erfordert im allgemeinen eine Potentialtrennung. Dabei setzt eine fehlerfreie Übertragung der Informationssignale über die Potentialtrennstelle eine Signalvorverarbeitung voraus, bei der die elektrisch analogen Informationssignale in Impulsabstand, -länge oder -code abgebildete Signale gewandelt werden. Die Signalvorverarbeitung bedingt die potentialgetrennte Übertragung elektrischer Energie und von Steuersignalen entgegen der Signalübertragungsrichtung über die Potentialtrennstelle.Accurate conversion of electrically analogue information signals for further processing in digital systems generally requires potential separation. In this case, a fault-free transmission of the information signals on the potential separation point requires a signal preprocessing, in which the electrically analog information signals in the pulse spacing, length or code mapped signals are converted. The signal pre-processing requires the potential-separated transmission of electrical energy and control signals against the signal transmission direction via the potential separation point. In der DE-OS 3404956 erfolgt die Potentialtrennung nach der Signalwandlung in einem Analogprozessor mit jeweils separaten Potentialtrennmitteln für die Signalübertragung und die Übertragung von zwei Steuersignalen. Für die potentialfreie Energieversorgung des Analogprozessors ist ein zusätzlicher Trennübertrager notwendig. Nachteilig bei dieser Lösung ist die Potentialtrennung mittels vier paralleler Anordnungen. Dabei tritt eine Vergrößerung der Durchgriffskapazität der mit hohem Aufwand realisierten Potentialtrennstelle ein.In DE-OS 340 4956, the potential separation takes place after the signal conversion in an analog processor, each with separate potential separation means for the signal transmission and the transmission of two control signals. For the potential-free power supply of the analogue processor, an additional isolating transformer is necessary. A disadvantage of this solution is the potential separation by means of four parallel arrangements. In this case, there is an increase in the penetration capacity of the realized with great effort potential separation point. Nachteilig ist weiterhin, daß bei Spannungen über der Potentialtrennstelle im Kilovoltbereich der konstruktive Aufwand dieser parallelen Anordnung schnell ansteigt.A further disadvantage is that at voltages above the potential separation point in the kilovolt range of the design effort of this parallel arrangement increases rapidly. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, die Zahl der Potentialtrennmittel auf ein Minimum zu reduzieren, um eine hohe Übertragungsgenauigkeit, hohen Isolationswiderstand, kleine Durchgriffskapazität, hohe zulässige Trennspannung und einen einfachen, billigen Aufbau der Potentialtrennanordnung zu erreichen.The aim of the invention is to minimize the number of potential separating means in order to achieve a high transmission accuracy, high insulation resistance, small penetration capacity, high permissible separation voltage and a simple, inexpensive construction of the potential separation arrangement. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die Erfindung hat die Aufgabe, Informationssignale in beiden Richtungen über einen Trennübertrager potentialgetrennt und in einer Richtung gleichzeitig Energie zur Versorgung der gesamten Signalvorverarbeitungsanordnung zu übertragen. Der Wechselstrom zur Energieversorgung wird von einem Taktgenerator gesteuert. Eine digitale Verarbeitungseinheit dient der Auswertung des übertragenen Informationssignals und der Abgabe von Steuersignalen über den Trennübertrager für einen Analogprozessor, der das analoge Informationssignal in einen Impulsabstand umsetzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die digitale Verarbeitungseinheit über einen ersten Modulator und einen zweiten Demodulator mit der energieaufnehmenden Seite des Trennübertragers und dessen energieabgebende Seite über einen zweiten parallel dazu angeordneten Modulator und über einen ersten Demodulator mit dem Analogprozessor verbunden ist. Die Steuersignale für den Analogprozessor werden von der digitalen Verarbeitungseinheit erzeugt und über den ersten Modulator, den Trennübertrager und den ersten Demodulator übertragen. Dabei werden die Steuersignale im ersten Modulator einer vom Taktgenerator abgeleiteten Wechselspannung auf moduliert und im ersten Demodulator zurückgewonnen.The invention has the object of electrically isolating information signals in both directions via an isolating transformer and at the same time to transmit energy for supplying the entire signal preprocessing arrangement in one direction. The alternating current to the power supply is controlled by a clock generator. A digital processing unit is used to evaluate the transmitted information signal and the output of control signals via the isolation transformer for an analog processor, which converts the analog information signal into a pulse spacing. According to the invention the object is achieved in that the digital processing unit is connected via a first modulator and a second demodulator with the energy-receiving side of the isolating transformer and its energy-emitting side via a second parallel arranged modulator and a first demodulator to the analog processor. The control signals for the analog processor are generated by the digital processing unit and transmitted via the first modulator, the isolation transformer and the first demodulator. The control signals are modulated in the first modulator of an alternating voltage derived from the clock generator and recovered in the first demodulator.
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