Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde,
die Verfügbarkeit
der Funkstrecke zu erhöhen.
Ferner soll die Inbetriebnahme der Funkstrecke vereinfacht und deren
Reichweite erhöht
werden.From that
Based on the present invention, the problem underlying
the availability
to increase the radio link.
Furthermore, the commissioning of the radio link is simplified and their
Reach increased
become.
Das
Problem wird gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass mittels eines Regelkreises
eine automatische Frequenzkorrektur durchgeführt wird, wobei aus einer vorgegebenen
Oszillatorfrequenz fNCO1 und der Sendefrequenz
fs in einem Mischer eine Zwischenfrequenz
fZF ermittelt wird, wobei eine Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF zwischen der ermittelten Zwischenfrequenz
fZF und einer von dem Empfänger benötigten Zwischenfrequenz
fZFE in einem Register abgespeichert und
mit einem Softwarebaustein ausgelesen wird, wobei in Abhängigkeit
der Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF ein Oszillator auf eine neue Oszillatorfrequenz
fNCO2 derart eingestellt wird, dass die
Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF ausgeregelt wird.The problem is solved according to the characterizing features of claim 1, characterized in that by means of a control loop, an automatic frequency correction is performed, wherein from a predetermined oscillator frequency f NCO1 and the transmission frequency f s in a mixer an intermediate frequency f ZF is determined, wherein an intermediate frequency deviation Δf ZF between the detected intermediate frequency f IF and a required by the receiver intermediate frequency f ZFE in a register stored and is read out with a software module, wherein a function of the intermediate frequency deviation .DELTA.f ZF an oscillator to a new oscillation frequency f NCO2 is set such that the intermediate frequency deviation .DELTA.f ZF is regulated.
Gemäß der Erfindung
wird eine automatische Frequenzkorrektur durchgeführt. Dabei
ist vorgesehen, dass mit Hilfe einer Oszillatorfrequenz fNCO1 und eines Mischers aus einer Eingangsfrequenz
fE eine Zwischenfrequenz fZF ermittelt
wird. Eine Frequenzabweichung Δf
zwischen der ermittelten Zwischenfrequenz fZF und einer
empfangsseitig benötigten
Zwischenfrequenz fZFE wird in einem Register
wie AFC-Register bereitgestellt und mit einer Software ausgelesen.
Mit Hilfe dieser Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF wird
nun der Oszillator verstellt und somit eine neue Oszillatorfrequenz
fNCO2 in den Mischer eingespeist.According to the invention, an automatic frequency correction is performed. It is provided that with the aid of an oscillator frequency f NCO1 and a mixer from an input frequency f E an intermediate frequency f ZF is determined. A frequency deviation .DELTA.f between the determined intermediate frequency f IF and a reception side required intermediate frequency f is ZFE AFC registers provided in a register and read out as a software. With the help of this intermediate frequency deviation .DELTA.f ZF now the oscillator is adjusted and thus fed a new oscillator frequency f NCO2 in the mixer.
Dabei
ist vorgesehen, dass während
des Lesens eines Sendeprotokolls durch das AFC-Register (Zwischenfrequenzabweichungsregister)
ein Mittelwert gebildet wird. Mit Hilfe dieses Mittelwerts erfolgt
eine Korrektur des numerisch kontrollierten Oszillators des Empfängers.there
is provided during that
the reading of a transmission protocol by the AFC register (intermediate frequency deviation register)
an average is formed. With the help of this mean value takes place
a correction of the numerically controlled oscillator of the receiver.
In
einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass die Frequenzkorrektur
während
des Lesens eines Sendeprotokolls erfolgt. Alternativ kann die Frequenzkorrektur
auch kontinuierlich erfolgen.In
a preferred procedure is provided that the frequency correction
while
reading a transmission protocol. Alternatively, the frequency correction
also be continuous.
Da
es sich bei der sicherheitsgerichteten Funkstrecke um eine Strecke
im „Ruhestromprinzip" handelt und die
Gefahr bestünde,
dass im laufenden Betrieb einer der beiden Oszillatoren (Empfänger oder
Sender) wegdriften kann, ist vorgesehen, dass die automatische Frequenzkorrektur
in einem zeitlich definierten Raster durchgeführt wird.Since the safety-related radio link is a line in the "closed-circuit principle" and there is a risk that during operation one of the two oscillators (receiver or transmitter) can drift away, it is provided that the automatic frequency correction is performed in a timed grid.
Das
Problem wird des Weiteren gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 7 dadurch gelöst, dass zunächst die
Empfindlichkeit des Empfängers
bis zur Unterbrechung des Rauschens verstellt wird, so dass die
Nutzdaten erkannt werden und der Empfänger auf die Nutzdaten synchronisiert
wird. Nach erfolgreicher Synchronisation wird die Rauschunterdrückung ausgeschaltet,
da der Empfänger
nun die Telegramme bzw. Senderdaten nach einem zeitlich definierten
Ablauf erwartet.The
Problem will further be according to the characterizing
Characteristics of claim 7 solved by the fact that the first
Sensitivity of the receiver
is adjusted until the interruption of the noise, so that the
User data are detected and the receiver synchronized to the user data
becomes. After successful synchronization the noise suppression is switched off,
because the receiver
now the telegrams or transmitter data after a defined time
Expiration expected.
Mit
dieser Maßnahme
ist es bei zeitlich bekannten Telegrammen, wie beispielsweise bei
der vorliegenden sicherheitsgerichteten Funkstrecke, möglich, die
Reichweite zu erhöhen,
denn mit Hilfe des Zeitrasters kann nun die Basisstation gezielt
auf den ankommenden Rausch- und Datenstrom reagieren.With
this measure
it is with temporally known telegrams, such as
the present safety-related radio link, possible, the
To increase range,
because with the help of the time grid now the base station targeted
respond to the incoming noise and data stream.
Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich nicht nur aus den Ansprüchen,
den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination
-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung
zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further
Details, advantages and features of the present invention result
not only from the claims,
the characteristics to be taken from them - individually and / or in combination
- but also from the following description of one of the drawing
to be taken preferred embodiment.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Anordnung
zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale, 1 1 is a schematic representation of a first embodiment of an arrangement for detecting, transmitting and processing safety-related signals,
2 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung
zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale, 2 1 is a schematic representation of a second embodiment of an arrangement for detecting, transmitting and processing safety-related signals,
3 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Anordnung
zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale, 3 a schematic representation of a third embodiment of an arrangement for detection, transmission and processing of safety-related signals,
4 eine
schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Anordnung
zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale, 4 1 is a schematic representation of a fourth embodiment of an arrangement for detecting, transmitting and processing safety-related signals,
5 eine
schematische Darstellung einer fünften
Ausführungsform
einer Anordnung zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale, 5 1 is a schematic representation of a fifth embodiment of an arrangement for detecting, transmitting and processing safety-related signals,
6 eine
schematische Darstellung eines Übertragungsrahmens
für zu übertragende
Telegramme, 6 a schematic representation of a transmission frame for telegrams to be transmitted,
7 einen
schematischen Aufbau eines Telegramms mit sicherheitsgerichteten
Informationen, 7 a schematic structure of a telegram with safety-related information,
8 einen
schematischen Aufbau eines Telegramms mit zusätzlichen Informationen, 8th a schematic structure of a telegram with additional information,
9 ein
schematisches Zeitdiagramm einer ersten Variante eines Sendezyklus, 9 a schematic timing diagram of a first variant of a transmission cycle,
10 ein
schematisches Zeitdiagramm einer zweiten Variante eines Sendezyklus, 10 a schematic timing diagram of a second variant of a transmission cycle,
11 ein
schematisches Zeitdiagramm einer dritten Variante eines Sendezyklus, 11 a schematic timing diagram of a third variant of a transmission cycle,
12 ein
schematisches Zeitdiagramm einer vierten Variante eines Sendezyklus, 12 a schematic time diagram of a fourth variant of a transmission cycle,
13a, b ein schematischer Verlauf eines Sendespektrums
sowie ein schematischer Verlauf eines Empfangsspektrums mit Frequenzabweichung, 13a , b a schematic profile of a transmission spectrum and a schematic profile of a reception spectrum with frequency deviation,
14 eine
schematische Darstellung eines Regelkreises zur automatischen Frequenzkorrektur, 14 a schematic representation of a control loop for automatic frequency correction,
15a, b, c Zeitdiagramme zur Darstellung der Synchronisation
zwischen Sender und Empfänger, 15a , b, c Timing diagrams showing the synchronization between transmitter and receiver,
16 Spannungs-Temperaturkurven
eines AD-Wandlers, 16 Voltage-temperature curves of an AD converter,
17 Spannungs-Temperaturkurven
mit zugehörigen
Spannungstabellen, 17 Voltage-temperature curves with associated voltage tables,
18 Spannungs-Temperaturkurven
mit zugehörigen
Spannungstabellen, 18 Voltage-temperature curves with associated voltage tables,
19 ein
Kalibrationsschema eines Mobilteils, 19 a calibration scheme of a handset,
20 ein
erstes Kalibrationsschema einer Basisstation und 20 a first calibration scheme of a base station and
21 ein
zweites Kalibrationsschema einer Basisstation. 21 a second calibration scheme of a base station.
1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Anordnung 10 zur Erfassung, Übertragung und Verarbeitung
sicherheitsgerichteter Signale. Die Anordnung 10 umfasst
eine Mobilstation 12 wie beispielsweise ein mobiles Handgerät, welches
sicherheitsgerichtet Signale S über
eine Funkstrecke 14 zu einer Basisstation 16 überträgt. 1 shows a first embodiment of an arrangement 10 for the acquisition, transmission and processing of safety-related signals. The order 10 includes a mobile station 12 such as a mobile handset, which safety signals S over a radio link 14 to a base station 16 transfers.
Die
Mobilstation 12 umfasst eine einkanalige Erfassungseinheit 18 wie
Mikroprozessor mit Ausgängen 20 und
Eingängen 22,
wobei jeweils einer der Ausgänge 20 mit
einem der Eingänge 22 über ein
Eingabemittel 24 wie beispielsweise ein Tastschalter, welcher
als Öffner
ausgebildet ist, miteinander verbunden werden kann. Die Eingänge 22 können auch
als sichere Eingänge
bezeichnet werden, die einer Sicherheitskategorie wie beispielsweise
SIL1/KAT2 entsprechen. Bei dem von dem Eingabemittel 24 abgegebenen
Signalen kann es sich um Start-, Stop-, sowie um Zustimmungssignale
handeln. Aus den am Erfassungsmittel l8 anliegenden sicherheitsgerichteten
Signalen werden Signaldaten 26 generiert, die über einen
Sender 28 und die Funkstrecke 14 zu der Basisstation 16 übertragen
werden.The mobile station 12 comprises a single-channel detection unit 18 like microprocessor with outputs 20 and entrances 22 , each one of the outputs 20 with one of the inputs 22 via an input means 24 such as a key switch, which is designed as an opener, can be connected to each other. The inputs 22 can also be referred to as safe inputs that correspond to a safety category such as SIL1 / KAT2. In the case of the input means 24 emitted signals can be start, stop, as well as approval signals. From the at the detection means l8 applied safety-related signals become signal data 26 generated by a transmitter 28 and the radio link 14 to the base station 16 be transmitted.
Des
Weiteren umfasst die Mobilstation 12 eine Energieversorgungseinheit 30 wie
Akkumulator zur Energieversorgung des Erfassungsmittels 18 und
des Senders 28. Die Energieversorgung für das Erfassungsmittel 18 und/oder
den Sender 28 kann mittels eines Eingabegeräts 32 wie
Not-Aus-Schalters unterbrochen werden. Hierzu ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass die Mobilstation Anschlussklemmen 34, 36, 38, 40 aufweist,
wobei die Klemme 34 mit einem ersten Pol des Akkumulators 30 verbunden
ist, dessen zweiter Pol an Masse liegt. Die Klemmen 36 und 38 sind
intern über
eine Verbindung 42 verbunden, wobei die Klemme 40 intern
mit einem Energieversorgungseingang des Erfassungsmittels 18 und/oder
des Senders 28 über
eine Leitung 44 verbunden ist. Zur Verbindung bzw. Unterbrechung
der Energieversorgung weist das Eingabemittel 42 zwei Offnerkontakte 46, 48 auf,
welche jeweils mit den Kontakten 36, 34 bzw. 38, 40 verbunden sind.
Im geschlossenen Zustand des Eingabgeräts wird das Erfassungsmittel 18 und/oder
der Sender 28 mit Energie versorgt. Durch Betätigung des
Eingabegeräts 32 wird
die Versorgungsspannung unterbrochen, so dass keine Signale über den
Sender 28 gesendet werden können.Furthermore, the mobile station includes 12 a power supply unit 30 as accumulator for energy supply of the detection means 18 and the sender 28 , The power supply for the detection means 18 and / or the transmitter 28 can by means of an input device 32 as emergency stop switches are interrupted. For this purpose, it is provided in the present embodiment that the mobile station connection terminals 34 . 36 . 38 . 40 having, wherein the clamp 34 with a first pole of the accumulator 30 is connected, whose second pole is grounded. The clamps 36 and 38 are internally connected 42 connected, with the clamp 40 internally with a power supply input of the detection means 18 and / or the sender 28 over a line 44 connected is. For connection or interruption of the power supply, the input means 42 two offner contacts 46 . 48 on, each with the contacts 36 . 34 respectively. 38 . 40 are connected. In the closed state of the input device becomes the detection means 18 and / or the transmitter 28 energized. By pressing the input device 32 the supply voltage is interrupted, so that no signals are transmitted via the transmitter 28 can be sent.
Die
Basisstation 16 umfasst einen Empfänger 50, dessen Ausgangssignale 52 mittels
Verarbeitungseinheiten 54, 56 verarbeitet werden.
Die Verarbeitungseinheiten 54, 56 sind als Mikroprozessoren
ausgebildet und über
eine Verbindung 58 miteinander gekoppelt, so dass die Signale
zweikanalig ausgewertet und miteinander verglichen werden können. Die
Basisstation 16 umfasst sichere Ausgänge 60.1, 60.2,
wobei jeder Ausgang mit jeweils einem Ausgang der Verarbeitungseinheit 54 und
einem Ausgang der Verarbeitungseinheit 56 verbunden ist.
Ferner sind nicht sichere Ausgänge 62.1, 62.2, 62.3 vorgesehen,
die beispielsweise an der Verarbeitungseinheit 56 angeschlossen
sind. Zur Energieversorgung der Basisstation ist eine Versorgungseinheit 64 vorgesehen,
welche mit einem Eingang 66 verbunden ist.The base station 16 includes a receiver 50 , whose output signals 52 by means of processing units 54 . 56 are processed. The processing units 54 . 56 are designed as microprocessors and via a connection 58 coupled together, so that the signals can be evaluated two channels and compared with each other. The base station 16 includes safe outputs 60.1 . 60.2 , each output having one output each of the processing unit 54 and an output of the processing unit 56 connected is. Furthermore, are not safe outputs 62.1 . 62.2 . 62.3 provided, for example, to the processing unit 56 are connected. To power the base station is a supply unit 64 provided, which with an entrance 66 connected is.
2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer Anordnung 68 zur Erfassung, Übertragung und Verarbeitung
sicherheitsgerichteter Signale. Im Folgenden werden gleiche Elemente
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Anordnung 68 umfasst
eine Mobilstation 70, die im Wesentlichen den gleichen
Aufbau aufweist, wie die Mobilstation 12 der Anordnung 10.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform
gemäß 1 ist ein
erster Pol 72 des Akkumolators 30 mit der Klemme 36 und
ein zweiter Pol 74 des Akkus 30 mit der Klemme 38 verbunden. Über einen Öffnerkontakt 76,
der mit den Klemmen 38 und 40 verbunden ist, ist
der zweite Pol 74 über
die Zuleitung 44 mit einem ersten Pol 78 des Erfassungsmittels 18 verbindbar.
Der erste Pol 72 des Akkumolators ist über einen Öffnerkontakt 80 mit
der Klemme 34 und über
eine weitere Zuleitung 82 mit einem zweiten Pole 84 des
Erfassungsmittels 18 verbindbar. 2 shows a second embodiment of an arrangement 68 for the acquisition, transmission and processing of safety-related signals. Hereinafter, like elements are identified by like reference numerals. The order 68 includes a mobile station 70 which has substantially the same structure as the mobile station 12 the arrangement 10 , In contrast to the embodiment according to 1 is a first pole 72 of the accumulator 30 with the clamp 36 and a second pole 74 of the battery 30 with the clamp 38 connected. Via a normally closed contact 76 that with the clamps 38 and 40 is connected, the second pole 74 over the supply line 44 with a first pole 78 of the detection means 18 connectable. The first pole 72 of the accumulator is via a normally closed contact 80 with the clamp 34 and via another supply line 82 with a second pole 84 of the detection means 18 connectable.
Gegenüber der
Ausführungsform
nach 1 zeichnet sich die Mobilstation 70 dadurch
aus, dass die Stromversorgung für
das Erfassungsmittel 18 zweipolig trennbar ist. Die Anordnung 68 weist
eine Basisstation 86 auf, welche sich gegenüber der
Basisstation 16 dadurch unterscheidet, dass eine erste
Empfangseinheit 88 und eine zweite Empfangseinheit 90 vorgesehen
ist. Dabei ist jeder Empfänger 88, 90 über eine
Verbindung 92, 94 mit der ersten 54 bzw.
zweiten Auswerteeinheit 56 verbunden. D.h., die empfangenen
Signale werden jeweils in den Auswerteeinheiten 54, 56 verarbeitet
und sodann über
die Verbindung 58 miteinander verglichen. Ferner sind sichere
Eingänge 96.1, 96.2 vorgesehen,
die mit den Auswerteeinheiten 54 und 56 verbunden
sind.Compared to the embodiment according to 1 stands out the mobile station 70 characterized in that the power supply for the detection means 18 bipolar is separable. The order 68 has a base station 86 on, which is opposite to the base station 16 characterized in that a first receiving unit 88 and a second receiving unit 90 is provided. Every recipient is here 88 . 90 over a connection 92 . 94 with the first 54 or second evaluation unit 56 connected. That is, the received signals are each in the evaluation 54 . 56 processed and then over the connection 58 compared with each other chen. There are also safe entrances 96.1 . 96.2 provided with the evaluation units 54 and 56 are connected.
3 zeigt
rein schematisch eine dritte Ausführungsform einer Anordnung 98 zur
Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale. Die Anordnung 98 umfasst
die Mobilstation 70, die der gemäß 2 entspricht.
Ferner umfasst die Anordnung 98 eine Basisstation 100,
welche einen Empfänger 102 aufweist,
der über
Verbin dungen 104, 106 mit jeweils einer der Auswerteeinheiten 54, 56 verbunden
ist. D.h., die in dem Empfänger 102 empfangenen
Signale werden jeweils auf die Empfangseinheiten 54, 56 geleitet
und in diesen über
die Verbindung 58 miteinander verglichen. 3 shows purely schematically a third embodiment of an arrangement 98 for the acquisition, transmission and processing of safety-related signals. The order 98 includes the mobile station 70 that according to 2 equivalent. Furthermore, the arrangement comprises 98 a base station 100 which is a receiver 102 which has connections via connec tions 104 . 106 each with one of the evaluation units 54 . 56 connected is. That is, in the receiver 102 received signals are respectively to the receiving units 54 . 56 passed and in this over the connection 58 compared to each other.
4 zeigt
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform 108 einer
Anordnung zur Erfassung, Übertragung
und Verarbeitung sicherheitsgerichteter Signale. Die Mobilstation 70 entspricht
in ihrem Aufbau der Mobilstation der Ausführungsformen 68 und 98.
Die Anordnung 108 umfasst eine Basisstation 110,
die der Basisstation 86 entspricht und ebenfalls zwei Empfänger 88, 90 aufweist.
Im Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 2 sind
neben den Verbindungen 92, 94, die jeweils einen
der Empfänger
mit einer der Auswerteeinheiten 54, 56 verbinden,
zusätzliche
Verbindungen 112, 114 vorgesehen, welche die Empfänger jeweils
mit einer weiteren Empfangseinheit verbinden, so dass der Empfänger 88 mit
den Empfangseinheiten 54 und 56 der Empfänger 90 mit
den Empfangseinheiten 54, 56 verbunden ist. Über die
Verbindung 58 erfolgt sodann ein Vergleich der in den Empfangseinheiten 54, 56 empfangenen
Signale. 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment 108 an arrangement for the detection, transmission and processing of safety-related signals. The mobile station 70 In its construction, the mobile station corresponds to the embodiments 68 and 98 , The order 108 includes a base station 110 that of the base station 86 corresponds and also two recipients 88 . 90 having. Unlike the embodiment according to 2 are next to the connections 92 . 94 , each one of the receiver with one of the evaluation units 54 . 56 connect, additional connections 112 . 114 provided, which connect the receiver each with a further receiving unit, so that the receiver 88 with the receiving units 54 and 56 the recipient 90 with the receiving units 54 . 56 connected is. About the connection 58 Then there is a comparison of the in the receiving units 54 . 56 received signals.
5 zeige
eine fünfte
Ausführungsform
einer Anordnung 116 zur Erfassung, Übertragung und Verarbeitung
sicherheitsgerichteter Signale. Diese Anordnung umfasst eine Mobilstation 118,
mit einem ersten Sender 120 und einem zweiten Sender 122,
welche über
Verbindungen 124, 126 mit der Erfassungseinheit 18 verbunden
sind. Die Basisstation 110 entspricht im Wesentlichen der
Basisstation gemäß 4,
mit zwei Empfängern 88, 90,
welche kreuzweise über
die Verbindungen 92, 94, 112, 114 mit
den Empfangseinheiten 54, 56 verbunden sind. Im
Unterschied zu den vorhergehenden Anordnungen 10, 68, 98, 108,
können
nunmehr unterschiedliche Funkstrecken 14, 128, 130, 132 ausgeführt werden,
wobei Sender 120 auf einen der Empfänger 98, 90,
bzw. der Sender 122 auf einen der Empfänger 88, 90 sendet.
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird
die Verfügbarkeit
der Funkstrecke erhöht.
Dabei handelt es sich um eine physikalisch zweikanalige Funkstrecke. 5 show a fifth embodiment of an arrangement 116 for the acquisition, transmission and processing of safety-related signals. This arrangement includes a mobile station 118 , with a first transmitter 120 and a second transmitter 122 which about connections 124 . 126 with the registration unit 18 are connected. The base station 110 essentially corresponds to the base station according to 4 , with two receivers 88 . 90 which cross over the connections 92 . 94 . 112 . 114 with the receiving units 54 . 56 are connected. Unlike the previous arrangements 10 . 68 . 98 . 108 , now different radio links 14 . 128 . 130 . 132 be executed, with transmitter 120 to one of the recipients 98 . 90 , or the transmitter 122 to one of the recipients 88 . 90 sends. The measures described increase the availability of the radio link. This is a physically two-channel radio link.
Die
Anordnungen 10, 68, 98, 108 zeichnen
sich dadurch aus, dass die Mobilstation 12, 70 einkanalig aufgebaut
ist, wodurch ein einfacher und kostengünstiger Aufbau realisiert werden
kann, der auch eine miniaturisierte Bauform erlaubt. Die Mobilstation 12, 70 verfügt über die
Möglichkeit,
die an den sicheren Eingängen 22.1–22.4 durch
Eingabemittel 24 wie Zustimmungstaster,„+-Taster",„–-Taster" oder kundenspezifische
Eingabemittel erzeugten Signale über
die Funkstrecke 14 zu übertragen.
Bei den an den sicheren Eingängen 22.1–22.4 anliegenden
Signalen handelt es sich um Signale geringer Sicherheitsstufe, wie
beispielsweise KAT2/SIL1. Zur Übertragung
von Signalen dieser Sicherheitsstufe ist eine zweikanalige Erfassung
und zweikanalige Übertragung
nicht zwingend vorgesehen.The arrangements 10 . 68 . 98 . 108 are characterized by the fact that the mobile station 12 . 70 one-channel construction, whereby a simple and inexpensive construction can be realized, which also allows a miniaturized design. The mobile station 12 . 70 has the option of being at the safe entrances 22.1 - 22.4 through input means 24 such as consent buttons, "+ - buttons", "- buttons" or custom input devices generated signals over the radio link 14 transferred to. At the safe entrances 22.1 - 22.4 applied signals are signals of low security level, such as KAT2 / SIL1. For the transmission of signals of this security level a two-channel detection and two-channel transmission is not necessarily provided.
Des
Weiteren besteht die Möglichkeit,
zumindest ein Signal einer höheren
Sicherheitskategorie wie KAT4/SIL3 zu übertragen. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Energieversorgung 30 der Mobilstation 12, 70 mittels
des Befehlsgerätes 32,
welches beispielsweise als Not-Aus-Schalter ausgebildet ist, ein- oder
zweipolig zu unterbrechen. Über
den Eingang 40, der auch als SIL3-Eingang bezeichnet werden
kann, wird die Versorgungsspannung des Erfassungsmittels 18 und/oder
des Senders 28 abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass keine
Signale mehr gesendet werden können.Furthermore, it is possible to transmit at least one signal of a higher safety category such as KAT4 / SIL3. For this purpose, the invention provides that the power supply 30 the mobile station 12 . 70 by means of the command device 32 , which is designed for example as an emergency stop switch, one or two pole to interrupt. About the entrance 40 , which can also be called a SIL3 input, becomes the supply voltage of the detection means 18 and / or the sender 28 off. As a result, signals can no longer be sent.
Durch
die der Sicherheitsstufe SIL3 entsprechende Basisstation 16 erfolgt
eine zweikanalige Überwachung
der Funkstrecke mittels Zeiterwartungshaltung. Bei einem Ausbleiben
von Signalen werden die sicheren Ausgänge 60.1, 60.2 in
den sicheren Zustand geschaltet.Due to the security level SIL3 corresponding base station 16 there is a two-channel monitoring of the radio link by means of time maintenance. Failure of signals will cause the safe outputs 60.1 . 60.2 switched to the safe state.
Auf
einen bidirektionalen Datenverkehr zwischen Mobilstation 12, 70 und
Basisstation 16, 100, 110 kann somit
verzichtet werden, ohne dass durch diesen Verzicht die Anforderungen
an eine sicherheitsgerichtete Funkstrecke verletzt werden. Ein sicherheitsgerichteter
Steuerbefehl des Eingabegeräts 32 kann
im Hinblick auf die Wirkung des Verfahrens insofern einfach durch
die Unterbrechung der Versorgungsspannung der Komponenten der Mobilstation 12 realisiert
werden.On a bidirectional traffic between mobile station 12 . 70 and base station 16 . 100 . 110 can thus be waived without this requirement, the requirements for a safety-related radio link are violated. A safety-related control command of the input device 32 can in terms of the effect of the method insofar simply by interrupting the supply voltage of the components of the mobile station 12 will be realized.
Wie
bereits erwähnt,
kann das Befehlsgerät 32 als
Not-Aus-Schalter der Kategorie SIL3/KAT4 ausgebildet sein, wobei
die Eingabemittel 24 beispielsweise als Zustimmungstaste
der Kategorie SIL1/KAT2 entsprechen. Auch besteht die Möglichkeit,
dass das Befehlsgerät 32 ein
Zustimmungstaster der Kategorie SIL3/KAT4 ist und mit den Ausgängen 34, 36, 38, 40 verbunden
ist, wobei die Eingabemittel 24 dann z.B. als Start-Taster, Stopp-Taster und/oder Tipp-Taster
ausgebildet sind.As already mentioned, the command device 32 be formed as an emergency stop switch category SIL3 / KAT4, wherein the input means 24 For example, as approval key of category SIL1 / KAT2 correspond. There is also the possibility that the command device 32 a consent button of category SIL3 / KAT4 is and with the outputs 34 . 36 . 38 . 40 is connected, wherein the input means 24 then, for example, as a start button, stop button and / or tip button are formed.
Die
Basisstation 16, 86, 100, 110 verfügt über zwei
Halbleiterausgänge 60.1, 60.2,
die einem Ausgang der Sicherheitskategorie KAT4/SIL3 entsprechen,
deren Funktion in Abhängigkeit
der Eingänge
der Mobilstation 12, 70, 118 parametriert
werden können.
Die nicht sicheren Ausgänge 62.1–62.3 können ebenfalls
in ihrer Funktion in Abhängigkeit
der Eingänge 22.1–22.4 der
Mobilstation 12, 70, 118 parametriert
werden. Den Ausgängen
können
Funktion wie „keine
Funkstrecke verfügbar" und/oder „bitte
Testung am Mobilteil einleiten" sowie
kundenspezifische Informationen zugeordnet werden.The base station 16 . 86 . 100 . 110 has two semiconductor outputs 60.1 . 60.2 which correspond to an output of safety category KAT4 / SIL3, whose function depends on the inputs of the mobile station 12 . 70 . 118 can be parameterized. The non-safe outputs 62.1 - 62.3 can also function in function of the inputs 22.1 - 22.4 the mobile station 12 . 70 . 118 be parameterized. The outputs can be assigned functions such as "no radio link available" and / or "please initiate testing on the handset" as well as customer-specific information.
Die
Eingänge 96.1 und 96.2 können als
sichere Eingänge
der Sicherheitskategorie KAT4/SIL3 bezeichnet werden und können zur
Aktivierung der Funkstrecke 14 verwendet werden.The inputs 96.1 and 96.2 can be designated as safe inputs of safety category KAT4 / SIL3 and can be used to activate the radio link 14 be used.
Wie
bereits zuvor erwähnt,
werden nur die Signale der sicheren Eingänge 20, 22 über die
Funkstrecke 14 zu der Basisstation 16 übertragen.
Die Mobilstation 18 muss deshalb zumindest der Sicherheitskategorie SIL1
entsprechen. Beim Initialisieren der Funkstrecke 14 kann
eine Testung der Mobilstation und der Funkstrecke durch die Basisstation 16 erfolgen,
indem die Basisstation erst die sicheren Ausgänge 60.1–60.2 freigibt, wenn
jeder Eingang 22.1–22.4 der
Mobilstation 12 mindestens einmal betätigt wurde. Das Erfassungsmittel 18,
verfügt über mindestens
vier Ausgänge 20.1–20.4 und
mindestens vier Eingänge 22.1–22.4,
wobei jeder Eingang 22.1–22.4 über ein
Befehlsgerät 24 mit
einem der Ausgänge 20.1–20.4 verbindbar
ist. Erkennt das Erfassungsmittel 18 an einem Eingang 22.1–22.4 das
Potential „HIGH" so kann durch das
Abschalten des zugeordneten Ausgangs 20.1–20.4 eine
Testung durchgeführt
werden.As mentioned earlier, only the signals of the safe inputs 20 . 22 over the radio link 14 to the base station 16 transfer. The mobile station 18 Therefore, it must at least correspond to the safety category SIL1. When initializing the radio link 14 may be a test of the mobile station and the radio link by the base station 16 done by the base station first the safe outputs 60.1 - 60.2 releases when every input 22.1 - 22.4 the mobile station 12 was pressed at least once. The detection means 18 , has at least four outputs 20.1 - 20.4 and at least four entrances 22.1 - 22.4 , each input 22.1 - 22.4 via a command device 24 with one of the outputs 20.1 - 20.4 is connectable. Recognizes the detection means 18 at an entrance 22.1 - 22.4 the potential "HIGH" can be changed by switching off the assigned output 20.1 - 20.4 a test will be carried out.
6 zeigt
einen möglichen Übertragungsrahmen 14,
der vorzugsweise eine dreifache Wiederholung eines Telegramms ST
mit sicherheitsgerichteten Informationen und anschließend die Übertragung
eines Telegramms ZT mit zusätzlichen
Informationen vorsieht. Der Aufbau des Telegramms ST ist in 7 dargestellt. 6 shows a possible transmission frame 14 preferably providing a triple repetition of a message ST with safety-related information and then the transmission of a telegram ZT with additional information. The structure of the telegram ST is in 7 shown.
Das
Telegramm ST besteht aus einem Identifier-Teil ID der jeweiligen
Mobilstation 12, 70, 118 mit einer Länge von
10 Bit, einem Zähler-Teil
CNT mit einer Länge
von 2 Bit, einem Daten-Teil DATA, welcher den Status der SIL1-Eingänge 22.1–22.4 repräsentiert, mit
einer Länge
von 4 Bit und einem Prüfsummen-Teil
CRC mit einer Länge
von 16 Bit. Somit umfasst die Telegrammlänge insgesamt 32 Bit und erreicht
eine Hemmingdistanz von 4. Zur Erhöhung der Hemmingdistanz auf
einen Wert von 12 besteht die Möglichkeit,
das Telegramm insgesamt dreimal zu senden. Damit ergeben sich folgenden
Werte: The message ST consists of an identifier part ID of the respective mobile station 12 . 70 . 118 with a length of 10 bits, a counter part CNT with a length of 2 bits, a data part DATA, which indicates the status of the SIL1 inputs 22.1 - 22.4 4-bit length and a 16-bit CRC checksum portion. Thus, the telegram length comprises a total of 32 bits and reaches an inhibiting distance of 4. To increase the Hemmingdistanz to a value of 12, it is possible to send the telegram a total of three times. This results in the following values:
Für SIL1 muss
A < 10–5 sein,
so dass im vorliegenden Fall diese Anforderungen erreicht werden.For SIL1, A <10 -5 , so that in the present case these requirements are met.
Nachdem
einer der Mobilstationen 12, 70, 108 ein
Identifier ID vergeben wurde, können
nur 6 Bits im Datenteil DATA-variabel sein, d.h., 2 Bit für den Zähler CNT
und 4 Bit für
die Daten. Daraus folgt, dass die Prüfsumme CRC maximal 26 = 64 verschiedene Werte annehmen kann.
Diese Werte werden in der Mobilstation in einer Tabelle abgelegt,
um Performance und Platz zu sparen. In der Basisstation wird der
Algorithmus jedoch vollständig
nachgebildet.After one of the mobile stations 12 . 70 . 108 If an identifier ID has been assigned, only 6 bits in the data part can be DATA-variable, ie 2 bits for the counter CNT and 4 bits for the data. It follows that the checksum CRC can take a maximum of 2 6 = 64 different values. These values are stored in the mobile station in a table to save performance and space. In the base station, however, the algorithm is completely replicated.
Der
Aufbau des Telegramms ZT ist in 8 dargestellt.
Das Telegramm ZT umfasst ein Batterie-Teil mit der Länge von
einem Bit, welcher den Zustand der Batterie wiedergibt. Ferner ist
ein Betrieb-Teil vorgesehen, welches die Länge von einem Bit umfasst und
den Betriebszustand der Mobileinheit repräsentiert. Ferner ist ein Kalib-Teil
vorgesehen, welches ebenfalls die Länge von einem Bit umfasst und
anzeigt, dass das Mobilteil eine Kalibration durchführt. Ferner
ist ein Reserveteil mit der Länge
von 5 Bit vorgesehen.The structure of the telegram ZT is in 8th shown. The telegram ZT comprises a battery part with the length of one bit, which reflects the state of the battery. Further, an operation part which is one-bit long and represents the operating state of the mobile unit is provided. Furthermore, a calibration part is provided, which likewise has the length of one bit and indicates that the mobile part carries out a calibration. Furthermore, a reserve part with the length of 5 bits is provided.
Die 9–12 zeigen
mögliche
Aufbauten von Sendezyklen als Zeitdiagramme. 9 zeigt
eine erste Variante eines Sendezyklus 136 mit Duty Cycle
von etwa 20 %, d.h., eine Ausschaltzeitdauer 138 von ca.
40 ms und einer Einschaltzeitdauer 140 von ca. 10 ms. In der
Einschaltzeitdauer 140 werden vorzugsweise 3 Telegramme
ST übertragen
und zwar in einem Frequenzband von 433 MHz.The 9 - 12 show possible structures of transmission cycles as time diagrams. 9 shows a first variant of a transmission cycle 136 with duty cycle of about 20%, ie, a turn-off period 138 of approx. 40 ms and a switch-on period 140 of about 10 ms. In the switch-on period 140 are preferably transmitted 3 telegrams ST and that in a frequency band of 433 MHz.
10 zeigt
einen Sendezyklus 142 mit 100 % Duty Cycle im 868 MHz-Frequenzband.
Dabei werden ohne Unterbrechung jeweils 3 Telegramme innerhalb einer
Zeitdauer von 10 ms übertragen. 10 shows a transmission cycle 142 with 100% duty cycle in the 868 MHz frequency band. In each case 3 telegrams are transmitted without interruption within a period of 10 ms.
Eine
bevorzugte Variante eines Sendezyklus 144 ist in 11 dargestellt,
wobei mit abwechselnden Frequenzen beispielsweise 433 MHz und 868
MHz und einem Duty Cycle von 10 % jeweils 3 Telegramme in Intervallen
gesendet werden.A preferred variant of a transmission cycle 144 is in 11 shown, with alternating frequencies, for example, 433 MHz and 868 MHz and a duty cycle of 10% each 3 telegrams are sent in intervals.
12 zeigt
eine Variante eines Sendezyklus 146 mit 100 % Duty Cycle
im 433 MHz und 868 MHz-Frequenzband bei Anordnung von zwei Sendern,
wie dies beispielsweise in der Anordnung 116 der Mobilstation 118 und
den Sendern 120, 122 dargestellt ist. Dabei sind
auch zwei Empfänger 88, 90 vorgesehen, wobei
die Sender 120, 122 gleichzeitig senden um somit
eine zweikanalige Funkstrecke aufzubauen. 12 shows a variant of a transmission cycle 146 with 100% duty cycle in the 433 MHz and 868 MHz frequency band with the arrangement of two transmitters, as for example in the arrangement 116 the mobile station 118 and the broadcasters 120 . 122 is shown. There are also two recipients 88 . 90 provided, with the transmitter 120 . 122 Send simultaneously to build a two-channel radio link.
Selbstverständlich sind
auch Kombinationen der Sendezyklen gemäß 9–12 denkbar,
wie z.B. der Sendezyklus 142 gemäß 10 mit
433 MHz-Frequenzband oder auch in anderen Frequenzbändern oder der
Sendezyklus 144 mit zusätzlichen
Frequenzbändern
und den in 11 dargestellten Pausenzeiten
oder in mit anderen Frequenzkombinationen und/oder der Sendezyklus 136 gemäß 9 in
anderen Frequenzbändern.Of course, combinations of the transmission cycles are also provided 9 - 12 conceivable, such as the transmission cycle 142 according to 10 with 433 MHz frequency band or in other frequency bands or the transmission cycle 144 with additional frequency bands and the in 11 shown pauses or in other frequency combinations and / or the transmission cycle 136 according to 9 in other frequency bands.
Bei
der Übertragung
eines Telegramms ST wird von einer Bautrage von beispielsweise 19.200
Baud ausgegangen.at
the transmission
of a telegram ST is from a building contract of for example 19.200
Baud went out.
Wie
aus dem Sendezyklus zu erkennen ist, wird nur alle 40 ms für ca. 10
ms. gesendet. Ist ein Telegramm 68 gestört, so muss das nächste Telegramm
korrekt von der Basisstation 16 empfangen werden, sonst geht
die Basisstation 16 in den sicheren Zustand.As can be seen from the transmission cycle, only every 40 ms for about 10 ms. Posted. Is a telegram 68 disturbed, the next telegram must be correct from the base station 16 be received, otherwise the base station goes 16 in the safe condition.
Um
zu verhindern, dass Signale von zwei oder mehreren Mobilstationen 12 verwechselt
werden, sind Vorkehrungen getroffen. Dabei ist vorgesehen, dass
jede Mobilstation l2 auf einer anderen Frequenz sendet und
jeweils einen eigenen Identifizierer ID besitzt ist. Ferner wird
der Zählerstand
CNT jeder Mobilstation 12 von der Basisstation 16 überwacht.
Auch das Senden der Signale muss genau nach dem in 3 gezeigten Sendezyklus
stattfinden, da ansonsten die Basisstation 16 in ihren
sicheren Zustand schaltet.To prevent signals from two or more mobile stations 12 Arrangements are made. It is envisaged that every mobile station l2 transmits on a different frequency and each has its own identifier ID. Further, the count CNT of each mobile station 12 from the base station 16 supervised. Also the sending of the signals must be exactly after the in 3 take place shown transmission cycle, otherwise the base station 16 switches to its safe state.
Bei
der Erstinbetriebnahme von Mobilstation und Basisstation wird eine
Konfigurationssoftware mit Hilfe eines Personal Computers über eine
serielle Schnittstelle übertragen.
Bei der Erstinbetriebnahme wird sodann mittels der Konfigurationssoftware
der jeweilige Identifier ID der Mobilstation eingestellt. Gleichzeitig
wird von der Konfigurationssoftware eine Tabelle von CRC-Werten
ermittelt und in die Mobilstation 12 übertragen. Zur Konfiguration
der Basisstation 16 werden die Identifier ID der Mobilstationen 12 und
die an den Mobilstationen belegten Eingänge 22.1–22.4 übermittelt
und das Verhalten der vorhandenen Ausgängen 60.1–60.2; 62.1–62.3 konfiguriert.During the initial commissioning of the mobile station and base station, a configuration software is transmitted via a serial interface using a personal computer. During initial startup, the respective identifier ID of the mobile station is then set by means of the configuration software. At the same time, the configuration software determines a table of CRC values and into the mobile station 12 transfer. To configure the base station 16 become the identifier ID of the mobile stations 12 and the occupied at the mobile stations inputs 22.1 - 22.4 transmitted and the behavior of the existing outputs 60.1 - 60.2 ; 62.1 - 62.3 configured.
Abhängig von
einem sicheren Eingang 96.1, 96.2 wird die Funkstrecke 14 aktiviert
bzw. deaktiviert. Davon abhängig
werden auch die sicheren 60.1–60.2 bzw. nicht sicheren
Ausgänge 62.1–62.3 der
Basisstation 16 gesetzt. Dabei prüft die Basisstation bei jeder
Aktivierung und/oder nach einer bestimmten Zeit, ob alle Konfigurierten
Eingänge 22.1–22.4 der
Sicherheitskategorie SIL1 einmal geöffnet und/oder geschlossen
wurden, bevor die Basisstation 16 einen der sicheren Ausgänge 60.1–60.2 freigibt.Dependent on a safe entrance 96.1 . 96.2 becomes the radio link 14 activated or deactivated. Dependent on this are also the safe ones 60.1 - 60.2 or non-safe outputs 62.1 - 62.3 the base station 16 set. At each activation and / or after a certain time, the base station checks whether all the configured inputs 22.1 - 22.4 the safety category SIL1 once opened and / or closed before the base station 16 one of the safe outputs 60.1 - 60.2 releases.
Wird
beispielsweise über
den sicheren Eingang 96.1 das Signal „Schutztür geöffnet/geschlossen" zur Verfügung gestellt,
läuft eine
von der Basisstation angesteuerte Maschine auch ohne Funkstrecke,
wenn die Schutztür
geschlossen ist, und läuft
nur in Betrieb der Funkstrecke und Freigabe, wenn die Schutztür geöffnet ist.For example, via the secure input 96.1 the signal "protective door open / closed" is provided running a machine controlled by the base station even without a radio link when the guard is closed, and only runs in operation of the radio link and release when the guard is open.
Mit
dem beschriebenen Verfahren können
Signale von elektromechanischen, elektrischen und/oder elektronischen
Sicherheitsschaltgeräten 24, 32 zu
der – ebenfalls
sicherheitsgerichteten – Auswerteeinheit 54, 56 über die
Funkstrecke 14 übertragen
werden, wobei die Funkstrecke 12 durch fehlertolerierende
und/oder fehlerbeherrschende Maßnahmen
geeignet ist, die besonderen Anforderungen zu erfüllen, die
notwendig sind, um an Maschinen und maschinellen Anlagen eine so
genannte Personenschutzfunktion ausführen zu können, sie dafür aber andererseits
mit einem Minimum an Aufwand auskommt.With the described method, signals from electromechanical, electrical and / or electronic safety switching devices 24 . 32 to the - also safety-related - evaluation unit 54 . 56 over the radio link 14 be transmitted, the radio link 12 by fault-tolerant and / or fault-control measures is suitable to meet the special requirements that are necessary to perform on machines and mechanical systems, a so-called personal protection function, but on the other hand it manages with a minimum of effort.
Insbesondere
werden die Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie (MRL) bzw. in
Deutschland im Gerätesicherheitsgesetz
(GSG) sowie in der – diese
gesetzlichen Vorschriften interpretierenden – IEC- und/oder EN-Normung,
z.B. in IEC 61508, EN 954-1 sowie PREN 13849-1 erfüllt.Especially
The requirements of the EC Machinery Directive (MRL) and in
Germany in the device safety law
(GSG) as well as in - these
interpreting legal requirements - IEC and / or EN standardization,
e.g. in IEC 61508, EN 954-1 and PREN 13849-1.
Die
erfindungsgemäße Ausführungsform
zeichnet sich insbesondere durch ihre strukturellen Maßnahmen
wie einkanalige Erfassung sicherheitsgerichteter Signale geringer
Sicherheitsstufe KAT2/SIL1, durch besondere Überwachungsroutine wie Zeiterwartungshaltung
der Basisstation sowie Maßnahmen
der Datenintegrität
wie Zuordnung eines Identifiers ID zu jedem Mobil-Teil, Zuordnung
verschiedener Frequenzen zu den Mobilstationen, Überwachung des Zählerstands
der jeweiligen Mobilstation durch die Basisstation sowie das Senden
in einem vorgegebenen Sendezyklus.The
inventive embodiment
is characterized in particular by its structural measures
like single-channel detection of safety-related signals lower
Security level KAT2 / SIL1, through special monitoring routine such as time maintenance
the base station as well as measures
the data integrity
like assignment of an identifier ID to each mobile part, assignment
different frequencies to the mobile stations, monitoring of the meter reading
the respective mobile station through the base station and the transmission
in a given transmission cycle.
Durch
die oben beschriebenen Maßnahmen
kann ein sicherheitsgerichteter Steuerungsbefehl durch die Unterbrechung
der Versorgungsspannung im Sender der Mobilstation 12 realisiert
werden.By the measures described above, a safety-related control command by the interruption of the supply voltage in the transmitter of the mobile station 12 will be realized.
Die
sicherheitsgerichtete Funkstrecke kann mit zusätzlichen Maßnahmen zur Störungsempfindlichkeit versehen
sein.The
Safety-related radio link can be provided with additional measures for fault sensitivity
be.
Da
aufgrund prinzipieller Überlegungen
die Realisation einer sicherheitsgerichteten Funkstrecke für Maschinensteuerungen
und ähnliche
Anwendungen analog dem Ruhestromprinzip von Sicherheitsstromkreisen
zu erfolgen hat, d. h. es besteht (im sogenannten Dauerstrich-Verfahren)
immer eine kontinuierliche oder – unter Berücksichtigung gesetzlich vorgeschriebener
und/oder noch zu erwartender Duty-cycles (= Begrenzung der Einschaltdauer) – eine quasi-kontinuierliche
Funkverbindung zwischen Sender und Empfänger, ergeben sich wesentlich
höhere
Verfügbarkeitsrisiken
für eine
auf diese Weise aufgebaute Funkstrecke, insbesondere dann, wenn
sie auf der Basis frei zugänglicher
Funkfrequenzen arbeitet.There
due to fundamental considerations
the realization of a safety-related radio link for machine controls
and similar
Applications analogous to the closed-circuit principle of safety circuits
has to be done, d. H. it exists (in the so-called continuous wave method)
always a continuous or - under consideration legally prescribed
and / or expected duty cycles (= limitation of the duty cycle) - a quasi-continuous
Radio connection between transmitter and receiver, are essential
higher
Availability risks
for one
constructed in this way radio link, in particular if
them on the basis of more freely accessible
Radio frequencies works.
Jede
Störung,
sei es durch Interferenzen, sei es durch „Funklöcher", kann zu einer Abschaltung (Unterbrechung)
führen
und damit zu einem ungewollten Maschinenstopp mit Not-Aus-vergleichbarer
Wirkung. Unter diesem Gesichtspunkt kommt erschwerend hinzu, dass
der Anwendungsbereich einer sicherheitsgerichteten Funkstrecke für Maschinenanwendungen
im Regelfall die Fabrikhalle ist, so dass – im Unterschied zu sogenannten
Freifeld-Anwendungen – mit
zusätzlichen
Reflektionen und auch mit veränderlichen
Störgrößen zu rechnen
ist.each
disorder
be it through interference, be it through "dead spots", can cause a shutdown (interruption)
to lead
and thus to an unwanted machine stop with emergency stop comparable
Effect. From this point of view, it is aggravating that
the scope of a safety-related radio link for machine applications
As a rule, the factory floor is, so that - in contrast to so-called
Free-field applications - with
additional
Reflections and also with changeable
Disturbances to be expected
is.
Da
es vor der Inbetriebnahme der Funkstrecke möglich ist, verschiedene Frequenzen
einzustellen, können
mehrere gleichartige Sender parallel auf den Nachbarkanälen senden,
weil die Empfänger 88, 90 frequenzmäßig genau
auf dem gewünschten
Sender 120, 122 eingestellt sind. Dies wird im
Vorfeld durch eine Parametrierung von Empfänger und Sender festgelegt.
Da es jedoch bedingt durch Fertigungstoleranzen als auch durch Umwelteinflüsse wie
Temperatur oder Luftfeuchtigkeit zu Verschiebungen in den Sende-
als auch Empfangsfrequenzen kommen kann, ist ein Feinabgleich notwendig.Since it is possible to set different frequencies before putting the radio link into service, several similar transmitters can transmit in parallel on the adjacent channels because the receivers 88 . 90 frequency exactly on the desired station 120 . 122 are set. This is determined in advance by a parameterization of receiver and transmitter. However, due to manufacturing tolerances as well as environmental influences such as temperature or humidity shifts in the transmission and reception frequencies can occur, a fine adjustment is necessary.
Dieser
kann als „automatische
Frequenzkorrektur" bezeichnet
werden. Hierbei ist zu beachten, dass ein „Ziehbereich", d. h. ein Bereich,
in dem sich der Empfänger
auf einen Sender einstellen kann, eingeschränkt wird, so dass es für den Empfänger unmöglich ist,
sich auf einen anderen Kanal abzustimmen. In den 13a und b sind ein Sendespektrum 148 sowie
ein Empfangsspektrum 150 rein schematisch dargestellt. Eine
Abweichung Δf
der beiden Spektren 148, 150, die sich aufgrund
von Umwelteinflüssen
und Bauteiltoleranzen ergeben kann, ist in 13b dargestellt.
Ziel ist es, die Frequenzabweichung Δf zu bestimmen und mit Hilfe
dieser Frequenzabweichung eine neue Frequenz zu berechnen, mit der
der Empfänger
neu eingestellt werden kann.This may be referred to as "automatic frequency correction." It should be noted that a "pull range," ie, an area in which the receiver can tune to a transmitter, is restricted so that it is impossible for the receiver to stand on to tune another channel. In the 13a and b are a broadcast spectrum 148 as well as a reception spectrum 150 shown purely schematically. A deviation Δf of the two spectra 148 . 150 , which can result from environmental influences and component tolerances, is in 13b shown. The aim is to determine the frequency deviation Δf and to calculate a new frequency with the help of this frequency deviation, with which the receiver can be readjusted.
14 zeigt
eine schematische Anordnung eines Regelkreises 152 zur
automatischen Frequenzkorrektur, die beispielsweise in den Empfänger 88, 90 integriert
ist. Der Regelkreis 152 umfasst einen Mischer 154,
dem ein Eingangssignal mit einer Sendefrequenz fs sowie
eine Oszillatorfrequenz fNCO1 eines Oszillators 156 zugeführt wird.
Mit Hilfe der Oszillatorfrequenz fNCO und
des Mischers 154 wird aus der Sendefrequenz fs eine
Zwischenfre quenz fZF ermittelt. Eine Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF zwischen der ermittelten Zwischenfrequenz
fZF und einer von dem Empfänger benötigten Zwischenfrequenz
fZFE wird vorzugsweise nach der Formel ΔfZF = fZF – fZFE berechnet und in einem Register 158 wie
AFC-Register eines mit dem Ausgang des Mischers 154 verbundenen
ZF-Verstärkers
gespeichert. Das Register kann durch einen Softwarebaustein 160 ausgelesen
werden. Mit Hilfe der Zwischenfrequenzabweichung ΔfZF wird nun der Oszillator 156 verstellt,
der eine neue Oszillatorfrequenz fNCO2 in
den Mischer 154 einspeist. 14 shows a schematic arrangement of a control loop 152 for automatic frequency correction, for example, in the receiver 88 . 90 is integrated. The control loop 152 includes a mixer 154 , an input signal having a transmission frequency f s and an oscillator frequency f NCO1 of an oscillator 156 is supplied. With the help of the oscillator frequency f NCO and the mixer 154 is determined from the transmission frequency f s a Zwischenfre frequency f ZF . An intermediate frequency deviation Δf ZF between the determined intermediate frequency f IF and an intermediate frequency f ZFE required by the receiver is preferably calculated according to the formula Δf IF = f IF - f ZFE and stored in a register 158 like AFC register one with the output of the mixer 154 stored IF amplifier. The register can be controlled by a software component 160 be read out. With the help of the intermediate frequency deviation Δf ZF now the oscillator 156 adjusts a new oscillator frequency f NCO2 in the mixer 154 feeds.
Es
ist vorgesehen, dass während
des Lesens eines Sendeprotokolls ein Mittelwert der Frequenz durch das
Frequenzabweichungsregister 158 gebildet wird. Mit Hilfe
dieses Mittelwerts wird die Korrektur des vorzugsweise numerisch
kontrollierten Oszillators 156 des Empfängers durchgeführt.It is contemplated that during reading of a transmit protocol, an average of the frequency through the frequency deviation register 158 is formed. With the help of this average, the correction of the preferably numerically controlled oscillator 156 carried out by the recipient.
Die
automatische Frequenzkorrektur wird bei der Aufsynchronisation des
Empfängers
auf den Sender durchgeführt.
Weiterhin erfolgt eine automatische Frequenzkorrektur in einem zeitlich
definierten Raster, da es sich bei der sicherheitsgerichteten Funkstrecke
um eine Strecke im Ruhestromprinzip handelt und ansonsten die Gefahr
bestünde,
dass im laufenden Betrieb einer der beiden Oszillatoren, der Empfänger- oder
Senderoszillator, wegdriften könnte.The automatic frequency correction is at the synchronization of the receiver to the transmitter carried out. Furthermore, an automatic frequency correction takes place in a time-defined grid, since the safety-oriented radio link is a line in the quiescent current principle and otherwise would run the risk of drifting away during operation of one of the two oscillators, the receiver or transmitter oscillator.
Bei
einer Aufsynchronisation des Empfängers 88, 90 auf
den Sender 120, 122 stellt sich das Problem, dass
zum einen für
den Empfänger 88, 90 nicht
bekannt ist, wo nun der Start des zeitlichen Rasters des Senders 120, 122 liegt
und zum anderen, dass zusätzliches
Rauschen die Aufgabe für
den Empfänger 88, 90 erschwert,
sich auf einen vorhandenen Sender 120, 122 einzustellen.
Ein „verrauschtes" Signal 162 ist
in 25a dargestellt.With a synchronization of the receiver 88 . 90 on the transmitter 120 . 122 poses the problem that, on the one hand, for the recipient 88 . 90 it is not known, where now the start of the temporal grid of the transmitter 120 . 122 and, secondly, that additional noise is the task for the receiver 88 . 90 makes it difficult to rely on an existing transmitter 120 . 122 adjust. A "noisy" signal 162 is in 25a shown.
Zur
Lösung
dieses Problems ist gemäß eines
eigenständigen
Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Empfindlichkeit des Empfängers derart
verstellt wird, dass Rauschen in dem Sendesignal unterdrückt wird, was
als Muting-Funktion bzw. „Squelch" bezeichnet werden
kann. Dabei bleiben zunächst
nur die Nutzdaten 164 übrig,
wie dies in 15b dargestellt ist. Der Empfänger 88, 90 hat
nun die Möglichkeit,
sich auf den erkannten Sender einzustellen und den Zeitablauf zu überwachen.
Die Einschaltung der Muting- bzw.In order to solve this problem, it is provided according to an independent inventive concept that the sensitivity of the receiver is adjusted in such a way that noise in the transmission signal is suppressed, which can be referred to as a muting function or "squelch." Initially, only the useful data remains 164 left, like this in 15b is shown. The recipient 88 . 90 now has the ability to tune in to the detected station and monitor the timing. The activation of muting or
„Squelch"-Funktion hat jedoch
zur Folge, dass sich dadurch die Empfindlichkeit und die Reichweite verringert.
Daher wird nach dem Auffinden eines Datenpaketes die Empfindlichkeit
wieder erhöht,
indem die „Squelch-Funktion" ausgeschaltet wird,
wie dies in 15c dargestellt ist.However, squelch will reduce sensitivity and range, so after finding a data packet, sensitivity will increase again by turning squelch off, as shown in 15c is shown.
Mit
dieser Maßnahme
ist es bei zeitlich bekannten Telegrammen, wie dies bei der vorliegenden
sicherheitsgerichteten Funkstrecke der Fall ist, möglich, die
Reichweite zu erhöhen,
denn mit Hilfe des Zeitrasters kann nun die Basisstation 86 gezielt
auf den ankommenden Rausch- und Datenstrom 162 reagieren.With this measure, it is possible with time-known telegrams, as is the case with the present safety-related radio link, to increase the range, because with the help of the time grid can now be the base station 86 targeted to the incoming noise and data stream 162 react.
Bei
den in den 2, 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispielen
wird die Funkstrecke 14 aus insgesamt drei Transceivern 28, 88, 90 (Chip
CC 1020 der Firma Chipcon) gebildet, wobei ein Transceiver 28 in
der Mobilstation 70 und zwei weitere Transceiver 88, 90 in
der Basisstation 86 enthalten sind. Der in den Transceivern
enthaltene Phasenregelkreis 152 sowie der Oszillator 156 müssen sowohl
beim Starten des Systems als auch dann kalibriert werden, wenn die
Versorgungsspannung um beispielsweise 0,5 V schwankt oder sich die
Umgebungstemperatur um mehr als beispielsweise 40°C ändert.In the in the 2 . 3 and 4 Illustrated embodiments, the radio link 14 out of a total of three transceivers 28 . 88 . 90 (Chip CC 1020 of the company Chipcon) formed, whereby a transceiver 28 in the mobile station 70 and two more transceivers 88 . 90 in the base station 86 are included. The phase locked loop contained in the transceivers 152 as well as the oscillator 156 must be calibrated both when starting the system and when the supply voltage fluctuates by 0.5 V, for example, or when the ambient temperature changes by more than 40 ° C, for example.
Da
die Arbeitsweise der Funkstrecke dem zeitlichen Raster unterliegt,
müssen
für die
Mobilteile 70 vor jedem Sendebetrieb eine Kalibration ausgeführt werden;
da diese jedoch sehr zeitintensiv ist, werden hierzu die zuletzt
verwendeten Kalibrationsdaten geladen. Im Gegensatz sind die Transreceiver 88, 90 der
Basisstation 86 ständig
in Betrieb, wodurch bei ihnen ein zyklisches Nachladen der Kalibrationsdaten
entfällt.Since the operation of the radio link is subject to the temporal grid, must for the handsets 70 a calibration is carried out before each transmission operation; however, since this is very time-consuming, the last used calibration data are loaded for this purpose. In contrast, the transceivers 88 . 90 the base station 86 constantly in operation, eliminating the need for cyclic reloading of the calibration data.
Eine
Spannungsschwankung von beispielsweise 0,5 V kann sowohl in der
Basisstation 86 als auch in der Mobilstation 70 über das
Netzteil ausgeschlossen werden. Damit bleibt die Ursache einer Temperaturschwankung
von mehr als 40°C
zu beachten. Hierzu wird in der Basisstation 86 sowie im
Mobilteil eine Temperaturmessung durchgeführt. Bei einer erkannten Abweichung
von mehr als 30°C
werden die jeweiligen Transceiver 28, 88, 90 neu
kalibriert.A voltage variation of 0.5 V, for example, can occur in both the base station 86 as well as in the mobile station 70 be excluded via the power supply. Thus, the cause of a temperature fluctuation of more than 40 ° C is observed. This is done in the base station 86 and performed a temperature measurement in the handset. If the deviation exceeds 30 ° C, the respective transceivers will become active 28 . 88 . 90 recalibrated.
Die
Temperaturmessung wird dabei mittels eines Spannungsteilers mit
NTC Widerstand sowie einem Analog-Digital-Eingang an einem Microcontroller
realisiert. Durch die Toleranzen der Widerstände sowie die Ungenauigkeit
des AD-Wandlers ergeben sich zwei in 16 dargestellte
Kurven 166, 168, welche die Spannung in Abhängigkeit
der Temperatur darstellen. Die gemessene Temperatur kann damit eine
durch diese beiden Kurven begrenzte Temperatur sein. Die Vorgehensweise
einer Kalibration ist wie folgt:
- 1. Das System
wird erstmalig gestartet.
- 2. Der Baustein CC 1020, d. h. Phasenregelkreis mit Oszillator,
wird kalibriert, wobei die gemessene Spannung des AD-Wandlers gespeichert
wird.
- 3. Suchen des entsprechenden Spannungswertes in der aus dem
Diagramm gemäß 16 abgeleiteten Spannungstabellen,
wobei ein nächsthöherer Spannungswert
in der Tabelle UADMin eine untere Temperatur, ein nächstkleinerer
Spannungswert in der Tabelle UADMax eine obere Temperatur ergibt.
In diesem Fall kann sich die Temperatur in einem Bereich von beispielsweise
20°C bis
40°C bewegen,
wie dies in 17 dargestellt ist.
- 4. Bestimmung der nächsten
Kalibrationspunkte, wobei für
die zulässige
Temperaturabweichung beispielsweise 30°C zugelassen werden. Hiermit
ergibt sich ein neuer Wert ausgehend von 40°C auf der Kurve von UADMax von
beispielsweise 10°C
und auf der Kurve von UADMin sowie ausgehend von 20°C auf der
Kurve von UADMin ein Wert von 50°C
auf der Kurve von UADMax, wie dies in 18 dargestellt
ist.
The temperature measurement is realized by means of a voltage divider with NTC resistor and an analog-digital input to a microcontroller. Due to the tolerances of the resistors and the inaccuracy of the AD converter, two result in 16 illustrated curves 166 . 168 , which represent the voltage as a function of the temperature. The measured temperature may thus be a temperature limited by these two curves. The procedure of a calibration is as follows: - 1. The system is started for the first time.
- 2. The CC 1020, ie phase-locked loop with oscillator, is calibrated to store the measured voltage of the AD-converter.
- 3. Find the appropriate voltage value in the diagram from 16 derived voltage tables, wherein a next higher voltage value in the table UADMin results in a lower temperature, a next smaller voltage value in the table UADMax an upper temperature. In this case, the temperature may be in a range of, for example, 20 ° C to 40 ° C, as in 17 is shown.
- 4. Determination of the next calibration points, whereby for the permissible temperature deviation, for example 30 ° C are allowed. This results in a new value starting from 40 ° C on the curve of UADMax of, for example, 10 ° C and on the curve of UADMin and starting from 20 ° C on the curve of UADMin a value of 50 ° C on the curve of UADMax, like this in 18 is shown.
Dies
entspricht einer Verschiebung zum zweiten kleineren Wert ausgehend
von beispielsweise 1,3 V in der Tabelle UADMax sowie einer Verschiebung
zum zweiten höheren
Wert ausgehend von beispielsweise 1,3 V in der Tabelle UADMin. Damit
ist die Kalibrierung in einem Spannungsbereich von 1,834 V bis 0,947
V gültig.
Falls dieser Spannungsbereich bei einer Messung verlassen wird,
muss erneut kalibriert werden.This
corresponds to a shift to the second smaller value
of, for example, 1.3V in the UADMax table and a shift
to the second higher
Value starting from, for example, 1.3 V in the table UADMin. In order to
the calibration is in a voltage range of 1.834 V to 0.947
V valid.
If this voltage range is left during a measurement,
must be recalibrated.
Da
bei einer gleichzeitigen Kalibration von Mobilteil und Basisstation
die Gefahr besteht, dass die Funkstrecke abreißen kann, wird in den nachfolgenden
Punkten geklärt,
wie der Ablauf einer Kalibration ist.There
with a simultaneous calibration of handset and base station
there is a risk that the radio link may break off, in the following
Clarified points,
what the course of a calibration is.
Bei
einer vom Mobilteil erkannten Temperaturänderung geht das Mobilteil
in den Kalibrationsmodus. Hierzu überträgt es ein gesetztes Kalibrationsbit,
das in 19 mit KAL bezeichnet ist, für eine Kalibration
an den Controller A und B in der Basisstation 86. Nach
Beendigung des beispielsweise 6. Sendeframes startet das Mobilteil 70 seine
Kalibration, die nach weiteren beispielsweise vier Frames abgeschlossen
ist. Nach Abschluss der Kalibration setzt das Mobilteil 70 das
Kalibrationsbit im Sendeframe wieder auf Null zurück.When the handset detects a change in temperature, the handset goes into calibration mode. For this it transmits a set calibration bit, which is written in 19 labeled KAL for calibration to the controllers A and B in the base station 86 , After completion of the example 6th Sendeframes the handset starts 70 his calibration, which is completed after another example, four frames. After completion of the calibration, the handset sets 70 the calibration bit in the transmission frame back to zero.
Die
Kalibration beginnt jeweils mit dem Frequenzband, das zuletzt übertragen
wurde, in diesem Fall also mit beispielsweise 868 MHz. Da das Mobilteil
nur aus einem Transceiver 28 besteht, fällt der nächste Frame für 433 MHz
bei der Übertragung
aus, der in dem Diagramm gemäß 19 mit
F4 bezeichnet ist. Dies ist der Basisstation 86 bekannt.
Es folgt nun eine weitere Übertragung
auf 868 MHz. Nach diesem Frame startet die Kalibration auf 433 MHz.
Nach Abschluss der Kalibration wird das Kalibrationsbit KAL wieder
auf Null zurückgesetzt.The calibration always begins with the frequency band that was last transmitted, in this case, for example, 868 MHz. Since the handset only from a transceiver 28 if the next frame for 433 MHz in transmission fails, as shown in the diagram in FIG 19 denoted by F4. This is the base station 86 known. This is followed by another transmission at 868 MHz. After this frame, the calibration starts at 433 MHz. After completion of the calibration, the calibration bit KAL is reset to zero.
Für den Fall,
dass während
eines laufenden Kalibrationsvorgangs in der Basisstation das Kalibrationsbit
in der Mobilstation gesetzt wird, hat dies keine Auswirkung, da
durch die Verschiebung der Mobilteilkalibration um sechs Frames
zeitlich nach hinten, sich die Mobilteilkalibration an die Basisstationkalibration
anschließt.In the case,
that while
an ongoing calibration process in the base station the calibration bit
is set in the mobile station, this has no effect because
by shifting the handset calibration by six frames
backwards in time, the handset calibration to the base station calibration
followed.
Die
Kalibration der Basisstation wird eingeleitet, wenn eine Temperaturänderung
erkannt wurde und ein Bit der Kalibration der Mobilstation 70 bis
zum Zeitpunkt der Einleitung auf Null gesetzt bleibt, wie dies im Diagramm
gemäß 20 dargestellt
ist.The calibration of the base station is initiated when a temperature change has been detected and one bit of the mobile station's calibration 70 remains zero at the time of initiation, as indicated in the diagram 20 is shown.
Die
Einleitung der Kalibration der Basisstation 86 erfolgt
zeitlich gesehen nach dem Frame für 868 MHz über denselben Link an Controller
A. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die Temperaturänderung
während des
Frames für
868 MHz oder zuvor stattgefunden hat.Initiation of base station calibration 86 is timed after the frame for 868 MHz via the same link on controller A. It does not matter if the temperature change occurred during the frame for 868 MHz or before.
Hierdurch
wissen die Controller A und B, dass mit dem Ende des nächsten Frames
für 868
MHz die Kalibrationsroutine mit B startet. Nach dem Ende des kommenden
Frames für
433 MHz startet die Kalibrationsroutine für Controller A. Da jeweils
ein Transceiver auf dem 433 MHz- bzw. 868 MHz-Band arbeitet, kommt es
bei der Kalibration der Basisstation 86 nicht zum Ausfall
eines Frames.As a result, the controllers A and B know that the calibration routine starts with B at the end of the next 868 MHz frame. After the end of the upcoming frame for 433 MHz, the calibration routine for controller A starts. Since one transceiver each works on the 433 MHz or 868 MHz band, the base station is calibrated 86 not to the failure of a frame.
Falls
eine Temperaturänderung
erkannt wurde, aber das Kalibrationsbit der Mobilstation 70 auf
1 gesetzt wird, wird die Einleitung der Basisstation-Kalibration
solange nach hinten gestellt, bis das Bit wieder auf Null gesetzt
ist (21).If a temperature change was detected, but the calibration bit of the mobile station 70 is set to 1, the initiation of the base station calibration is reset until the bit is reset to zero ( 21 ).
Ergänzend wird
vorgeschlagen, durch eine Kombination (in Summe oder auch nur teilweise)
folgender Maßnahmen
das Risiko von Störbeeinflussungen
einer sicherheitsgerichteten Funkstrecke auf ein Minimum zu reduzieren: Maßnahme 1: Durch
geeignete Schaltungstechniken unter Verwendung von Oberflächenwellenfilter
sowie diskreten passiven oder auch aktiven Filterstufen wird die
Breitbandigkeit der Funksignale wesentlich eingeschränkt.
Maßnahme 2: Die
Funkstrecke wird – um
eine Fehlertoleranz zu gewährleisten – in einem
geeigneten Mischbetrieb von zwei oder mehr Funkfrequenzen betrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform
besteht aus einem Dualband-System aufgebaut aus ISM- und SRD-Bereichen.
Maßnahme 3: Auf
der Empfängerseite
werden zwei oder mehr Empfangsantennen realisiert.
Maßnahme 4: Verwendung
von numerisch kontrollierten Oszillatoren (numeric controled oscilators
NCOs) bzw. Fractional N-Dividers (wie hier eingesetzt) zur hochauflösenden Einstellung
sowohl des Local Oszillators im Empfänger als auch der Trägerfrequenz
im Empfänger
bilden die Grundlage eines schmalbandigen bzw. selektiven Funkbetriebes
und der Immunität
gegenüber
breitbandigen Strahlern.
Maßnahme 5: Verwendung
der Modulationsarten FSK (Frequency Shift Keying) und deren Varianten
(wie zum Beispiel GFSK – Gaussian
Frequency Shift Keying) zur Immunisierung gegenüber Interferenzen, wie sie
im Vergleich zu amplitudenmodulierten Varianten zu erwarten sind.
Maßnahme 6: Verwendung
von zwei- oder mehrstufigen Netzteilen zur Erhöhung der Empfängerempfindlichkeit
als auch für
einen zuverlässigen
Sendebetrieb. Die Stufen der Netzteile können sowohl passiv (passive
Filterstufen) als auch aktiv (zwei oder mehre Spannungsregler) oder
in gemischten Variationen ausgeführt
werden.
Maßnahme 7: Verwendung
des Manchester Datenformates zur Erhöhung der Empfängerempfindlichkeit
und Stabilisierung der Tranceiver Arbeitspunkte.
Maßnahme 8: Kalibration
von Parametern der Funkstrecke zur Laufzeit unter der Verwendung
von Umweltmessungen (zum Beispiel Temperaturmessung, Spannungsmessung,
etc.).
Maßnahme 9: Durch
geeignete Schaltungstechniken (sogenannte Blocking-Maßnahmen)
wird die Immunität
gegenüber eingestrahlten
Energien im Vergleich zur derzeit gesetzlich notwendigen erhöht.
Maßnahme 10: Der
Verfügbarkeitszeitraum
wird vergrößert, indem
es möglich
gemacht wird, die Funkstrecke während
des Aufladens eines Versorgungspannungs-Akkumulators weiterlaufen
zu lassen.
In addition, it is proposed to reduce the risk of interference from a safety-related radio link to a minimum by combining (in total or only partially) the following measures: Action 1: By appropriate circuit techniques using surface acoustic wave filters as well as discrete passive or active filter stages, the broadband nature of the radio signals is substantially reduced.
Measure 2: The radio link is - in order to ensure fault tolerance - operated in a suitable mixing operation of two or more radio frequencies. A preferred embodiment consists of a dual-band system composed of ISM and SRD areas.
Measure 3: At the receiver side, two or more receiving antennas are realized.
Measure 4: The use of Numerically Controlled Oscillators (NCOs) or Fractional N-Dividers (as used herein) for high resolution adjustment of both the local oscillator in the receiver and the carrier frequency in the receiver form the basis of narrowband or selective radio operation and immunity broadband emitters.
Measure 5: Use of the FSK (Frequency Shift Keying) modulation types and their variants (such as GFSK - Gaussian Frequency Shift Keying) for immunizing against interferences, as expected in comparison to amplitude-modulated variants.
Measure 6: Use of two- or multi-stage power supplies to increase the receiver sensitivity as well as for a reliable transmission operation. The stages of the power supplies can be both passive (passive filter stages) and active (two or more voltage regulators) or in mixed variations.
Measure 7: Use of the Manchester data format to increase the receiver sensitivity and stabilize the Tranceiver operating points.
Measure 8: Calibration of parameters of the radio link at runtime using environmental measurements (for example, temperature measurement, voltage measurement, etc.).
Measure 9: By means of suitable switching techniques (so-called blocking measures), the immunity to radiated energies is increased in comparison to the currently required by law.
Action 10: The availability period is increased by making it possible to continue the radio path during the charging of a supply voltage accumulator.
Wenngleich
einzelne dieser Maßnahmen
aus anderen HF-technischen Anwendungen bekannt sind, zeichnet sich
die Erfindung dadurch aus, dass sie – vor dem Hintergrund der Notwendigkeit
nach dem Ruhestromprinzip zu arbeiten – in der Nutzung für sicherheitsgerichtete
Anwendungen bislang unbekannt sind.Although
single of these measures
from other RF technical applications are known
the invention characterized in that - against the background of necessity
to operate according to the quiescent current principle - in use for safety-related
Applications are unknown so far.
