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Die
Erfindung betrifft eine Sende-/Empfangsvorrichtung für Sensorsignale.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Übertragungssystem
zur drahtlosen Übertragung
von Sensorsignalen.
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Bei
bestimmten Sensoranwendungen ist es vorteilhaft, wenn die von einem
oder mehreren Sensoren gelieferten Sensorsignale drahtlos übertragbar sind.
Dadurch ist insbesondere keine Verkabelung zwischen Sensoren und
einer Auswerteeinrichtung oder einem Aktor, welcher mittels Sensorsignalen
gesteuert wird, notwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende-/Empfangsvorrichtung
für Sensorsignale bereitzustellen,
mittels welcher Sensorsignale drahtlos übertragbar sind und welche
universell einsetzbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß eine
Sendeeinrichtung zum drahtlosen Senden von Signalen vorgesehen ist,
eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von drahtlos gesendeten Signalen
vorgesehen ist, eine Anschlußeinrichtung
vorgesehen ist, an die mindestens ein Sensor zur Signalabgabe anschließbar ist
und welcher mindestens einen Anschluß aufweist, über den Signale
ausgebbar sind, und eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche
mit der Anschlußeinrichtung,
der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung verbunden ist,
wobei über
die Steuerungseinrichtung der Signalverkehr zwischen der Anschlußeinrichtung,
der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung steuerbar ist.
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Eine
solche Sende-/Empfangsvorrichtung läßt sich auf universelle Weise
einsetzen. Mit ihr lassen sich Sensorsignale aussenden und/oder
es lassen sich Sensorsignale empfangen. Es läßt sich ein unidirektionaler
Sendebetrieb bzw. Empfangsbetrieb durchführen oder ein bidirektionaler
Sende-/Empfangsbetrieb, bei dem sowohl Sensorsignale gesendet als
auch empfangen werden.
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Weiterhin
lassen sich auch mehrere Sensoren ankoppeln und/oder mehrere Aktoren
ankoppeln. Insbesondere ist ein Mehrkanalbetrieb auf einfache Weise
erreichbar.
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Es
lassen sich auch Diagnosesignale oder Parametrierungssignale senden
und/oder empfangen.
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Insbesondere
umfaßt
die Steuerungseinrichtung eine Auswertungseinrichtung zur Signalauswertung.
Dadurch läßt sich
bezüglich
der gesendeten bzw. empfangenen Signale eine "Signalformung" durchführen, um ein einfaches Senden
bzw. ein einfaches Ansteuern eines Aktors zu ermöglichen. Über die Auswertungseinrichtung
lassen sich beispielsweise Sensorschaltzustände auswerten.
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Günstig ist
es, wenn die Anschlußeinrichtung mindestens
einen Eingangsanschluß und
mindestens einen Ausgangsanschluß aufweist. Dadurch lassen
sich Signale einlesen und Signale auskoppeln. Dadurch wiederum ist
sowohl ein Sendebetrieb als auch ein Empfangsbetrieb möglich.
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Es
ist günstig,
wenn eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen vorgesehen ist. Dadurch
läßt sich eine
Mehrzahl von Sensoren ankoppeln. Die Sende-/Empfangsvorrichtung
läßt sich
dadurch als "Übertragungsbox" nutzen, über welche
Sensorsignale einer Mehrzahl von Sensoren übertragbar sind.
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Aus
dem gleichen Grund ist es günstig,
wenn eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen vorgesehen ist. Dadurch
läßt sich
eine Mehrzahl von Aktoren ansteuern.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß der
mindestens eine Eingangsanschluß und
der mindestens eine Ausgangsanschluß räumlich getrennt sind. Dadurch
ist es auf einfache Weise möglich,
gleichzeitig mindestens einen Sensor und mindestens einen Aktor
anzuschließen.
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Es
ist auch möglich,
daß mindestens
ein Anschluß vorgesehen
ist, welcher als Eingangsanschluß oder als Ausgangsanschluß schaltbar
ist. Beispielsweise durch die Steuerungseinrichtung wird vorgegeben,
ob der bestimmte Anschluß zur
Eingabe oder zur Ausgabe vorgesehen ist, wobei sich diese Funktion
zeitlich ändern
läßt. Dies
kann vorteilhaft sein, wenn ein geringes Raumangebot zur Positionierung
der Sende-/Empfangsvorrichtung an einer Anwendung zur Verfügung steht.
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Günstig ist
es auch, wenn eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, über welche
mindestens ein Anschluß der
Anschlußeinrichtung
als Eingangsanschluß oder
Ausgangsanschluß einstellbar
ist. Dadurch läßt sich
durch einen Bediener die Anschlußkonfiguration der Sende-/Empfangsvorrichtung
vorgeben und dadurch optimal an eine Anwendung anpassen. Wenn es
beispielsweise nicht notwendig ist, daß Signale ausgegeben werden,
dann lassen sich dadurch alle Anschlüsse als Eingangsanschlüsse einstellen.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung in ein Transceivermodul
integriert sind. Bei dem Transceivermodul handelt es sich beispielsweise
um ein Funkmodul. Solche Funkmodule sind kommerziell erhältlich.
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Insbesondere
ist die Sendeeinrichtung als Funk-Sendeeinrichtung ausgebildet und
die Empfangseinrichtung als Funk-Empfangseinrichtung ausgebildet.
Für die
drahtlose Datenübertragung
gibt es grundsätzlich
eine Vielzahl von Möglichkeiten.
Beispielsweise können
Daten über
Infrarot übertragen werden.
Jedoch ist die Reichweite hier relativ gering. Eine Funkübertragung
läßt sich
bezüglich Übertragungsfrequenz,
Datenmengen, Reichweite, Energiebedarf, Datenkollisionsrisiko und
Kanalkapazitätsbelastung
so anpassen, daß die
Erfordernisse für
die Sensorsignalübertragung
erfüllt
sind. Diese Erfordernisse sind insbesondere geringe Leistungsaufnahme und
kurze Funkprotokolle.
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Günstig ist
es, wenn mindestens ein Anschluß vorgesehen
ist, an welchen eine Diagnoseeinrichtung anschließbar ist
oder angeschlossen ist. Bei der Diagnoseeinrichtung kann es sich
um ein externes Gerät
handeln oder um einen integralen Bestandteil der Sende-/Empfangsvorrichtung.
Durch eine solche Diagnoseeinrichtung können beispielsweise eingehende
und ausgehende Funkprotokolle ausgegeben werden. Es ist möglich, den
aktuellen Zustand von Sensoren und angesteuerten Aktoren (über das
Ansteuerungssignal) auszulesen. Über eine
Diagnoseeinrichtung ist es auch möglich, interne Zustände und
Meldungen der Steuerungseinrichtung auszugeben.
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Günstigerweise
ist ein Bestätigungsmodus vorgesehen,
in welchem Bestätigungssignale
für empfangene
Signale sendbar und/oder empfangbar sind. Im Bestätigungsmodus
werden empfangenen Signalen Bestätigungssignale
zurückgesandt.
Dadurch kann die sendende Sende-/Empfangsvorrichtung prüfen, ob
ihre Sendesignale tatsächlich
korrekt übertragen
wurden.
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Weiterhin
kann (alternativ oder zusätzlich) ein
Prüfsignalmodus
vorgesehen sein, in welchem Prüfsignale
zur Prüfung
der Übertragungssicherheit sendbar
und/oder empfangbar sind. Die Prüfsignale werden
insbesondere regelmäßig bzw.
kontinuierlich ausgesandt. Dadurch kann eine Sende-/Empfangsvorrichtung
(insbesondere im Empfangsmodus) prüfen, ob die Übertragungssicherheit
gewährleistet
ist. Wenn keine Prüfsignale
mehr empfangen werden oder temporär nicht empfangen werden, dann
ist eine Störung
vorhanden bzw. vorhanden gewesen und es kann eine entsprechende
Fehlermeldung ausgegeben werden.
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Insbesondere
weist die Steuerungseinrichtung eine Prüfeinrichtung auf, welche den
Empfang von Prüfsignalen
auswertet. Dadurch läßt sich
die Übertragungssicherheit
prüfen.
Insbesondere ist der Prüfeinrichtung
ein Speicher zugeordnet, in welchem Störungsmeldungen für Empfangsstörungen bei Prüfsignalen
speicherbar sind. Es wird dabei insbesondere die Störungsmeldung
an sich gespeichert. Günstig
ist es, wenn dazu Begleitumstände
der Störungsmeldung
und dabei insbesondere Datum und Zeit und gegebenenfalls Dauer der
Störung
mitgespeichert werden.
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Es
kann auch ein periodischer Sendemodus vorgesehen sein, in dem Signale
periodisch sendbar sind. Eine Sende-/Empfangsvorrichtung im Empfangsmodus
weiß dann,
wenn Signale nicht periodisch eintreffen, daß eine Übertragungsstörung vorliegt.
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Für die erfindungsgemäße Sende-/Empfangsvorrichtung
läßt sich
ein Repeatermodus vorsehen, in welchem empfangene Signale weitersendbar sind.
Dadurch läßt sich
die Sende-/Empfangsvorrichtung als Zwischenverstärker nutzen. Dadurch wiederum
ist es möglich,
längere Übertragungsstrecken aufzubauen.
Dadurch können
Sensorsignale auch über Übertragungsstrecken,
die beispielsweise länger
als 30 m sind, übertragen
werden und es läßt sich entsprechend
ein Aktor steuern.
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Insbesondere
ist durch die Steuerungseinrichtung einem Eingangsanschluß eine Sendefunktion
zugeordnet. Weiterhin ist durch die Steuerungseinrichtung einem
Ausgangsanschluß eine
Empfangsfunktion zugeordnet. Dadurch läßt sich über die Steuerungseinrichtung
das Senden und Empfangen von Signalen auf einfache Weise konfigurieren. Wenn
beispielsweise ein Repeatermodus eingestellt ist, dann werden empfangene
Signale durch die Steuerungseinrichtung einem Eingangsanschluß zugeordnet
und dadurch wird ein Weitersenden ermöglicht. Der Repeatermodus läßt sich
dadurch auf einfache Weise einstellen.
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Insbesondere
ist eine Mehrzahl von Sende-/Empfangskanälen vorgesehen. Dadurch lassen sich
Sensorsignale von mehreren Sensoren senden bzw. empfangen bzw. es
lassen sich mehrere Aktoren ansteuern.
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Insbesondere
ist ein Sendekanal mindestens einem Eingangsanschluß zugeordnet.
Die Zuordnung kann "verdrahtet" sein oder über die
Steuerungseinrichtung erfolgen.
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Es
ist auch möglich,
daß ein
Empfangskanal mindestens einem Ausgangsanschluß zugeordnet ist, wobei diese
Zuordnung insbesondere über
die Steuerungseinrichtung erfolgt, so daß sie variierbar ist.
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Es
ist dann auch möglich,
daß Prüfsignale und/oder Überwachungssignale
wie beispielsweise Bestätigungssignale
auf einem Sendekanal und/oder Empfangskanal übertragbar sind. Durch die
Steuerungseinrichtung kann eingestellt werden, ob es sich um ein
Sensorsignal handelt oder um ein Prüfsignal bzw. Überwachungssignal.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssystem
zur drahtlosen Übertragung
von Sensorsignalen bereitzustellen, welches universell einsetzbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß mindestens
zwei Sende-/Empfangsvorrichtungen der erfindungsgemäßen Art
verwendet werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem
läßt sich
eine unidirektionale oder bidirektionale Datenübertragung durchführen. Es
lassen sich Sensorsignale auch über
lange Übertragungsstrecken übertragen,
wenn entsprechende Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtungen eingesetzt
werden.
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Insbesondere
sind eine erste Sende-/Empfangsvorrichtung und eine zweite Sende-/Empfangsvorrichtung
einander zugeordnet, wobei die erste Sende-/Empfangsvorrichtung
Signale sendet, welche von der zweiten Sende-/Empfangsvorrichtung empfangen
werden können.
Dadurch können
die beiden Sende-/Empfangsvorrichtungen miteinander kommunizieren.
Die Kommunikation kann unidirektional erfolgen.
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Es
ist auch möglich,
daß die
Kommunikation bidirektional erfolgt. Dazu werden von der zweiten Sende-/Empfangsvorrichtung
Signale an die erste Sende-/Empfangsvorrichtung gesendet, welche
von der ersten Sende-/Empfangsvorrichtung empfangen werden können.
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Es
ist möglich,
daß die
zweite Sende-/Empfangsvorrichtung Bestätigungssignale an die erste Sende-/Empfangsvorrichtung
sendet. Dadurch kann die erste Sende-/Empfangsvorrichtung feststellen,
ob die Signalübertragung
korrekt erfolgt ist.
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Es
ist alternativ oder zusätzlich
möglich,
daß die
erste Sende-/Empfangsvorrichtung Prüfsignale an die zweite Sende-/Empfangsvorrichtung
sendet, wobei die Prüfsignale
insbesondere regelmäßig beispielsweise
kontinuierlich ausgesandt werden. Über die Prüfsignale läßt sich die Übertragungssicherheit prüfen.
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Es
ist auch möglich,
daß die
zweite Sende-/Empfangsvorrichtung Prüfsignale an die erste Sende-/Empfangsvorrichtung
sendet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine bidirektionale
Datenübertragung
erfolgt.
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Es
kann auch vorgesehen sein, daß die
erste und/oder die zweite Sende-/Empfangsvorrichtung Signale periodisch
sendet. Dadurch läßt sich
die Übertragungssicherheit
prüfen;
wenn zu einer bestimmten Zeit kein Signal vorliegt, dann ist dies
für die
entsprechende Sende-/Empfangsvorrichtung ein Hinweis für eine Übertragungsstörung.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
mindestens eine Sende-/Empfangsvorrichtung als Repeater betrieben
ist, welcher empfangene Signale weitersendet. Dadurch läßt sich
eine vergrößerte Übertragungsstrecke
aufbauen. Die Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtung wirkt als Zwischenverstärker und leitet
Signale weiter.
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Beispielsweise
ist ein bidirektionaler Repeatermodus eingestellt, bei dem Signale
bidirektional weitergeleitet werden.
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Bei
einer Ausführungsform
ist eine Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung, eine End-Sende-/Empfangsvorrichtung
und mindestens eine Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtung vorgesehen, wobei
Bestätigungssignale
und/oder Prüfsignale
von der End-Sende-/Empfangsvorrichtung gesendet werden. Dadurch
läßt sich
durch die Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung feststellen, ob gesendete Signale
an die letzte Sende-/Empfangsvorrichtung korrekt übertragen
wurden. Bei bidirektionalem Datenaustausch sind die Verhältnisse
umgedreht, d. h. die End-Sende-/Empfangsvorrichtung wirkt dann als Sender.
In diesem Sinne bildet sie dann für diesen Übertragungsweg eine Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung.
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Es
kann ein erster Übertragungszweig
mit mindestens einer Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtung und mindestens
ein zweiter Übertragungszweig
mit mindestens einer Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtung vorgesehen
sein.
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Dadurch
lassen sich Daten in n (mit n ≥ 2) unterschiedlichen Übertragungszweigen
unabhängig übertragen.
Es ist dadurch möglich,
die Übertragungssicherheit
zu erhöhen
bzw. einen verbesserten Empfang bereitzustellen.
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Insbesondere
sind die Übertragungszweige parallel
angeordnet. Diese lassen sich dadurch unabhängig ausbilden.
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Es
ist möglich,
daß an
einer End-Sende-/Empfangsvorrichtung eine ODER-Verbindung und/oder
UND-Verbindung bezüglich
Eingangssignalen von unterschiedlichen Übertragungszweigen durchgeführt wird.
Es läßt sich
dadurch die Übertragungssensitivität erhöhen (bei
der ODER-Verbindung), da mehrere Signalzüge herangezogen werden können. Bei
einer UND-Verknüpfung
läßt sich auf
einfache Weise eine Übertragungsstörung feststellen
und es lassen sich entsprechende Maßnahmen treffen.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sende-/Empfangsvorrichtung;
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
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5 eine
Teildarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
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6 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
und
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7 ein
sechstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Sende-/Empfangsvorrichtung,
welches in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet
ist, umfaßt einen
Träger 12,
an dem ein Transceivermodul 14 angeordnet ist.
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Das
Transceivermodul 14 umfaßt eine Sendeeinrichtung 16 und
eine Empfangseinrichtung 18. Die Sendeeinrichtung 16 dient
zum Senden von Signalen und die Empfangseinrichtung 18 dient
zum Empfangen von Signalen.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß die
Sendeeinrichtung 16 und die Empfangseinrichtung 18 voneinander
getrennt sind und unabhängig
voneinander sind.
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Bei
der Sende-/Empfangsvorrichtung 10 sind die Sendeeinrichtung 16 und
die Empfangseinrichtung 18 in das Transceivermodul 14 integriert.
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Die
Sende-/Empfangsvorrichtung 10 ist so ausgebildet, daß sie auf
dem Sensorik-Gebiet einsetzbar ist und insbesondere Sensorsignale
drahtlos übertragbar
sind. Dazu ist die Sende-/Empfangsvorrichtung 10 insbesondere
bezüglich Übertragungsfrequenz
bzw. Übertragungsfrequenzen
von übertragenen
Signalen, Datenmengen, Signal-Reichweite, Energiebedarf, Datenkollisionsrisiko
und Kanalkapazitätsbelastung
entsprechend eingestellt.
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Insbesondere
werden die Signale drahtlos über
Funk übertragen.
Es hat sich gezeigt, daß sich mit
Funkübertragungssystemen
geringe Leistungsaufnahmen realisieren lassen sowie kurze Datenprotokolle
realisieren lassen. Ein möglicher
Standard ist der ZigBee Standard IEEE 802.15.4.
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In
einem konkreten Ausführungsbeispiel wurde
als Transceivermodul 14 ein Funkmodul TCM 120 der Firma
EnOcean eingesetzt. Die Funkfrequenz beträgt dort 868 MHz mit einem Funkprotokoll einer
Länge von
14 Byte.
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Dem
Transceivermodul 14 ist eine Steuerungseinrichtung 20 zugeordnet, über welche
der Datentransfer mit der Sendeeinrichtung 16 und der Empfangseinrichtung 18 steuerbar
ist.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 umfaßt auch eine Auswertungseinrichtung 22, über welche
beispielsweise Sensorschaltzustände
auswertbar sind. Die Auswertungseinrichtung 22 kann beispielsweise eine
Prüfeinrichtung 24 zur
Auswertung von Prüfsignalen
umfassen, wobei der Prüfeinrichtung 24 ein Speicher 26 zur
Speicherung von Fehlersignalen zugeordnet sein kann.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 ist beispielsweise über einen
Mikrocontroller realisiert.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 ist mit einer Anschlußeinrichtung 28 verbunden,
welche einen oder mehrere Anschlüsse 30 umfaßt. Es ist
dabei mindestens ein Eingangsanschluß 32 vorgesehen, an
den sich ein Sensor 34 koppeln läßt, um ein Sensorsignal in
die Sende-/Empfangsvorrichtung 10 zur drahtlosen Übertragung
einkoppeln zu können.
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Ferner
ist mindestens ein Ausgangsanschluß 36 vorgesehen, über welchen
ein empfangenes Signal und insbesondere Sensorsignal auskoppelbar
ist. Ein ausgekoppeltes Signal kann dabei vorher durch die Auswertungseinrichtung 22 bearbeitet worden
sein.
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An
den Ausgangsanschluß 36 läßt sich
ein Aktor 38 koppeln, welcher über ein Ausgangssignal steuerbar
ist. Ist beispielsweise ein Ausgangssignal ein Sensorschaltsignal
(eventuell mit vorheriger Bearbeitung in der Auswertungseinrichtung 22),
dann wird einem Aktor 38 ein Schaltsignal bereitgestellt. Durch
ein solches Schaltsignal lassen sich entsprechende Vorgänge schalten.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind getrennte
Eingangsanschlüsse 32 und
getrennte Ausgangsanschlüsse 36 vorgesehen,
wobei insbesondere eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen 32 und
eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 36 vorgesehen
ist; dadurch läßt sich
eine Mehrzahl von Sensoren 34 und eine Mehrzahl von Aktoren 38 ankoppeln.
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Es
ist grundsätzlich
auch möglich,
daß ein oder
mehrere Anschlüsse 30 vorgesehen
sind, welche über
die Steuerungseinrichtung 20 als Eingangsanschluß 32 oder
Ausgangsanschluß 36 schaltbar sind.
Die Steuerungseinrichtung 20 bestimmt dann, ob der entsprechende
Anschluß 30 ein
Eingangsanschluß ist
oder ein Ausgangsanschluß ist
und die Anschlußart
läßt sich
wechseln. So kann beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt ein
Sensorsignal in einen Anschluß 30 eingekoppelt
werden und zu einem anderen Zeitpunkt kann ein Aktorsignal an dem gleichen
Anschluß ausgekoppelt
werden.
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Es
ist auch möglich,
daß die
Anschlußbelegung
der Anschlußeinrichtung 28 über eine
Einstelleinrichtung einstellbar ist. Beispielsweise kann mittels
DIP-Schalter für jeden
Anschluß 30 eingestellt werden,
ob es sich um einen Eingangsanschluß oder einen Ausgangsanschluß handelt.
Dadurch läßt sich die
entsprechende Sende-/Empfangsvorrichtung 10 variabel einsetzen.
Zu dieser Einstellbarkeit umfaßt die
Anschlußeinrichtung 28 als
Einstelleinrichtung ein Schaltmodul 40, welches mit den
Anschlüssen 30 in
wirksamer Verbindung steht.
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Der
Steuerungseinrichtung 20 kann eine Eingabeeinrichtung 42 beispielsweise
in Form eines Tasters zugeordnet sein. Über die Eingabeeinrichtung 42 lassen
sich insbesondere Teach-in-Vorgänge durchführen.
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Weiterhin
kann es vorgesehen sein, daß die Sende-/Empfangsvorrichtung 10 eine
Schnittstelle 44 für
eine externe Diagnoseeinrichtung 46 aufweist. Die Schnittstelle 44 ist
insbesondere an Verbindungsleitungen zwischen der Steuerungseinrichtung 20 und
dem Transceivermodul 14 gekoppelt.
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Über die
Schnittstelle 44 lassen sich Funkprotokolle von eingehenden
Signalen und/oder ausgehenden Signalen an die Diagnoseeinrichtung 46 übermitteln.
Weiterhin läßt sich,
wenn Sensoren und/oder Aktoren angeschlossen sind, deren aktueller
Zustand (über
die entsprechenden Signale) auslesen.
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Weiterhin
ist es auch möglich,
daß interne Zustände und
Meldungen der Steuerungseinrichtung 20 ausgegeben werden.
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Anstatt
einer externen Diagnoseeinrichtung 46 kann eine Diagnoseeinrichtung
in die Sende-/Empfangsvorrichtung 10 integriert sein, um
einem Benutzer direkt die entsprechenden Informationen bereitstellen
zu können.
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Die
von der Sendeeinrichtung 16 empfangenen Funknachrichten
werden an die Steuerungseinrichtung 20 weitergegeben. Dies
erfolgt beispielsweise mittels einem seriellen Protokoll. Zu sendende Nachrichten
werden von der Steuerungseinrichtung 20 an die Empfangseinrichtung 18 mittels
einem seriellen Protokoll übermittelt.
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Über die
Steuerungseinrichtung 20 mit der Auswertungseinrichtung 22 läßt sich
beispielsweise die Konfiguration der Anschlußeinrichtung 28 bezüglich Eingangsanschlüssen 32 und
Ausgangsanschlüssen 36 auswerten.
Weiterhin läßt sich
das Transceivermodul 14 initialisieren. Es lassen sich Sensorschaltzustände auswerten.
Weiterhin ist es vorgesehen, daß über die
Steuerungseinrichtung 20 die Sendeeinrichtung 16 des
Transceivermoduls 14 zum Senden von Sensorsignalen (d.
h. von Sensorzuständen)
angesteuert wird. Eingehende Nachrichten, welche von der Empfangseinrichtung 18 geliefert werden,
werden von der Auswertungseinrichtung 22 ausgewertet. Weiterhin
steuert die Steuerungseinrichtung 20 entsprechende Aktoren 38 bei
eingehenden Signalen an; gegebenenfalls wird vorher geprüft, welcher
Aktor 38 anzusteuern ist bzw. ob überhaupt ein Aktor anzusteuern
ist. Die Steuerungseinrichtung 20 kann für eine Statusanzeige
für Sensoren 34 und Aktoren 38 sorgen,
wobei die Statusanzeige beispielsweise über eine Diagnoseeinrichtung
ausgegeben wird. Es können
auch Anzeigeelemente wie beispielsweise Leuchtdioden an dem Träger 12 angeordnet
sein.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 kann auch für die Speicherung von eingegangenen
Nachrichten sorgen. Weiterhin ist insbesondere durch die Prüfeinrichtung 24 der
Auswertungseinrichtung 22 eine Fehlererkennung möglich. Weiterhin
ist durch die Steuerungseinrichtung 20 eine Ausgabe von
Statusinformationen und auch von eingehenden (Funk-)Nachrichten
möglich.
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Die
Sende-/Empfangsvorrichtung 10 kann verschiedene Betriebsmoden
aufweisen, die auch kombinierbar sind. In einem Sendemodus werden Daten
gesandt und in einem Empfangsmodus werden Daten empfangen. Wenn
sowohl Sendemodus als auch Empfangsmodus aktiv sind, dann können Daten
gesendet und empfangen werden, d. h. es ist ein bidirektionaler
Datenaustausch möglich.
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In
einem Bestätigungsmodus
sind Bestätigungssignale
für empfangene
Signale sendbar und/oder empfangbar. Beispielsweise wird dafür gesorgt,
daß die
Sendeeinrichtung 16 Bestätigungssignale sendet, wenn
die Empfangseinrichtung 18 Signale empfangen hat. Dadurch
kann dem Sender mitgeteilt werden; daß ein erfolgreicher Signalempfang vorlag.
Dies wird unten noch näher
erläutert.
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In
einem Prüfsignalmodus
werden Prüfsignale
gesandt und insbesondere regelmäßig bzw. kontinuierlich
gesandt. Dadurch läßt sich
die Übertragungssicherheit
prüfen.
Wenn beispielsweise eine Sende-/Empfangsvorrichtung 10 kein
Prüfsignal empfängt, dann
deutet dies auf eine Störung
hin. Durch die Prüfeinrichtung 24 läßt sich
dann ein Fehlersignal ausgeben, welches beispielsweise in einem Speicher 26 gespeichert
wird. Die Speicherung dient zu Dokumentationszwecken. Insbesondere
läßt sich eine
Fehlermeldung mit charakterisierenden Daten wie Datum, Uhrzeit und
Dauer speichern.
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Es
kann beispielsweise vorkommen, daß während des Betriebs einer Übertragungsstrecke
die Übertragung
durch Gegenstände,
die in die Übertragungsstrecke
gelangen, gestört
wird bzw. unterbrochen wird. Über
die Sendung von Prüfsignalen
läßt sich
eine Überwachung
bezüglich
solcher Störungen durchführen.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß zur
Sendung von Prüfsignalen
ein eigener Kanal verwendet wird. Es ist aber auch möglich, daß zur Sendung
von Prüfsignalen
ein vorhandener Kanal bezüglich
der Signalsendung und/oder des Signalempfangs verwendet wird.
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Mit
dem Anschalten der Sende-/Empfangsvorrichtung 10 wird ein
Initialisierungsprozeß eingeleitet,
bei dem die Sendereinrichtung 16 das Transceivermodul 14 mit
der Sendeeinrichtung 16 und der Empfangseinrichtung 18 erkennt.
Es kann dabei vorgesehen sein, daß durch die Steuerungseinrichtung 20 eine
individuelle Kennzeichnung des Transceivermoduls 14 ausgelesen
und beispielsweise in dem Speicher 26 abgespeichert wird.
Weiterhin werden bei der Initialisierung die Einstellungen des Schaltmoduls 40 und
damit die Konfiguration der Anschlüsse 30 in die Steuerungseinrichtung 20 eingelesen. Dadurch
läßt sich
in der Steuerungseinrichtung 20 jedem Anschluß 30 eine
Funktion (Eingangsanschluß oder
Ausgangsanschluß)
zuordnen.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß Funksignalnachrichten
einprogrammiert werden, die durch die Empfangseinrichtung 18 empfangbar
sind. Beispielsweise wird dazu die Empfangsempfindlichkeit des Transceivermoduls 14 verringert.
Dadurch lassen sich weiter entfernte Sende-/Empfangsvorrichtungen, welche
Funksignale senden, ausblenden. Durch Betätigung der Eingabeeinrichtung 42 läßt sich
eine Programmierung durchführen.
Beispielsweise wird, wenn ein Taster als Eingabeeinrichtung 42 vorgesehen
ist, durch einmaliges Drücken
ein erster Ausgangsanschluß 36 ausgewählt, durch
zweimaliges Drücken
ein zweiter Ausgangsanschluß usw.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 ordnet eingehende Signale dem
entsprechend aktivierten Kanal zu. In einem zugeordneten Speicher
können
eingehende Nachrichtensignale gespeichert werden. Entsprechende
Funkprotokolle werden einem entsprechenden Ausgangsanschluß 36 zugeordnet,
damit ein entsprechender Aktor aktiviert bzw. deaktiviert werden
kann.
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Beim "normalen" Betrieb der Sende-/Empfangsvorrichtung 10 werden
in einem Empfangsbetriebsmodus der oder die Eingangsanschlüsse 32 beispielsweise
sequenziell auf Veränderung
der anstehenden Signale überprüft. Tritt
eine Veränderung auf,
dann wird eine Funknachricht generiert, welche über die Sendeeinrichtung 16 gesendet
wird. Wenn durch die Steuerungseinrichtung 20 eine eingehende Funknachricht
detektiert wird, dann werden die Prüfungsvorgänge bezüglich des oder der Eingangsanschlüsse 32 mittels
eines Interrupts unterbrochen. Die Steuerungseinrichtung 20 mit
der Auswertungseinrichtung 22 prüft die eingehenden Signale
mit gespeicherten Kanälen
und ordnet, wenn eine eingehende Funknachricht einem Kanal entsprechend
detektiert wurde, diese dem entsprechenden Ausgangsanschluß 36 zu.
Es wird dann der entsprechende Aktor 38 je nach eingehender
Nachricht deaktiviert oder aktiviert.
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Im
Sendebetriebsmodus der Sende-/Empfangsvorrichtung 10 (wobei
Sendebetriebsmodus und Empfangsbetriebsmodus gleichzeitig aktiv
sein können)
werden die Schaltzustände
der angeschlossenen Sensoren 34 erfaßt. In der Steuerungseinrichtung 20 wird
ein Nachrichtenprotokoll generiert und die entsprechenden Signale
werden beispielsweise seriell an das Transceivermodul 14 gesandt.
Die Steuerungseinrichtung 20 mit ihrer Auswertungseinrichtung 22 kann
dabei prüfen,
ob die Signale überhaupt
ausgesandt werden sollen. Beispielsweise prüft die Steuerungseinrichtung 20,
ob Bestätigungssignale
vorliegen. Wenn beispielsweise nicht innerhalb einer vorgegebenen
Zeit Bestätigungssignale von
einer korrespondierenden Sende-/Empfangsvorrichtung eintreffen,
dann wird ein Signalzug nochmals gesandt.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
Ausgangsanschlußkonfiguration
gespeichert wird, so daß nach
dem Ausschalten und Wiedereinschalten der Sende-/Empfangsvorrichtung 10 die
entsprechende Konfiguration sofort wieder zur Verfügung steht,
ohne daß ein
Teach-in-Vorgang durchgeführt werden
muß.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Übertragungssystem
zur drahtlosen Übertragung
von Sensorsignalen kooperieren mindestens zwei Sende-/Empfangsvorrichtungen,
wie sie oben beschrieben wurden.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
eines solchen Übertragungssystem,
welches in 2 schematisch gezeigt und dort
als Ganzes mit 48 bezeichnet ist, sind eine erste Sende-/Empfangsvorrichtung 50 und
eine zweite Sende-/ Empfangsvorrichtung 52 vorgesehen, wobei
die beiden Sende-/Empfangsvorrichtungen 50, 52 miteinander
kommunizieren. Beispielsweise ist an einem Eingangsanschluß 1 der
ersten Sende-/Empfangsvorrichtung 50 ein Sensor angeschlossen.
Dessen Sensorsignale werden (eventuell nach Bearbeitung durch die
Auswertungseinrichtung 22) beispielsweise per Funk an die
zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 52 übertragen. Entsprechende Ausgangssignale
werden an einem Ausgangsanschluß 3 der
Sende-/Empfangsvorrichtung 52 bereitgestellt, um diese
beispielsweise einem Aktor zuzuführen.
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Der
beschriebene Übertragungszweig
ist unidirektional, wenn die erste Sende-/Empfangsvorrichtung 50 nur
sendet und die zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 52 nur
empfängt.
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Es
ist auch ein bidirektionaler Betrieb möglich, bei dem auch die zweite
Sende-/Empfangsvorrichtung 52 sendet und die erste Sende-/Empfangsvorrichtung 50 Signale
empfängt.
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Beispielsweise
ist dazu ein Sensor an einen Eingangsanschluß 4 der Sende-/Empfangsvorrichtung 52 angeschlossen
und entsprechende Sensorsignale (eventuell nach Bearbeitung) werden
zu der ersten Sende-/Empfangsvorrichtung 50 übertragen. Diese
weist einen Ausgangsanschluß 2 auf,
an dem entsprechende Sensorsignale (eventuell nach Bearbeitung)
auslesbar sind, um beispielsweise einen Aktor zu steuern.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems,
welches in 3 schematisch gezeigt und dort
als Ganzes mit 54 bezeichnet ist, ist wiederum eine erste Sende-/Empfangsvorrichtung 56 vorgesehen
und ist eine zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 58 vorgesehen.
An einen Eingangsanschluß 1 der
Sende-/Empfangsvorrichtung 56 ist ein Sensor angeschlossen,
wobei entsprechende Sensorsignale durch die erste Sende-/Empfangsvorrichtung 56 gesandt
werden. An einem Ausgangsanschluß 3 der zweiten Sende-/Empfangsvorrichtung 58 lassen
sich Sensorsignale auskoppeln.
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Es
kann dabei vorgesehen sein, daß eine Steuerungseinrichtung 20 der
zweiten Sende-/Empfangsvorrichtung 58 den Schaltzustand
des Ausgangsanschlusses 3 erkennt und diesen einem Eingangsanschluß 4 zuordnet.
Die Steuerungseinrichtung 20 betrachtet dann das empfangene
Signal auch als Eingangssignal an dem Eingangsanschluß 4.
Dieses Signal läßt sich
dann durch die zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 58 aussenden
und dient der ersten Sende-/Empfangsvorrichtung 56 als
Bestätigungssignal.
(Das Bestätigungssignal
ist in 3 schematisch durch das Bezugszeichen 60 angedeutet.)
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Die
entsprechende Steuerungseinrichtung der ersten Sende-/Empfangsvorrichtung 56 ordnet das
Bestätigungssignal 60 einem
Ausgangsanschluß 2 zu.
Sie überprüft beispielsweise,
ob das ausgesandte Signal und das Bestätigungssignal übereinstimmen.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems,
welches in 4 schematisch gezeigt und als
Ganzes mit 62 bezeichnet ist, ist wiederum eine erste Sende-/Empfangsvorrichtung 64 vorgesehen.
Weiterhin ist eine zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 66 vorgesehen. Die
beiden Sende-/Empfangsvorrichtungen 64 und 66 kommunizieren
wie beispielsweise anhand des Ausführungsbeispiels 48 oder
des Ausführungsbeispiels 54 beschrieben.
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Es
ist dabei vorgesehen, daß die
erste Sende-/Empfangsvorrichtung 64 periodische Signale
abgibt und gegebenenfalls die zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 66 periodische
Signale abgibt (sofern eine bidirektionale Übertragung vorgesehen ist bzw.
Bestätigungssignale
gesandt werden).
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Wenn
ein periodisches Signal ausbleibt, was durch die erste Sende-/Empfangsvorrichtung 64 bzw. die
zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 66 auf einfache Weise
erkennbar ist, dann wird beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben.
Dazu wird beispielsweise ein Ausgangsanschluß 4 der zweiten Sende-/Empfangsvorrichtung 66 in
einen definierten Zustand gebracht.
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Bei
bidirektionaler Übertragung
bzw. Ausbleiben eines Bestätigungssignals
wird ein Ausgangsanschluß 2 der
ersten Sende-/Empfangsvorrichtung 64 in einen definierten
Zustand gebracht und eine Fehlermeldung ausgegeben.
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Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems,
welches in 5 in Teildarstellung gezeigt
und dort mit 68 bezeichnet ist, sind eine Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung
und eine End-Sende-/Empfangsvorrichtung
vorgesehen, welche wie oben beschrieben ausgebildet sind. Zwischen
einer solchen Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung und End-Sende-/Empfangsvorrichtung
ist mindestens eine weitere Sende-/Empfangsvorrichtung 70 angeordnet,
welche in einem Repeatermodus betrieben ist. Durch diese mindestens
eine weitere Sende-/Empfangsvorrichtung 70 läßt sich
die Übertragungsstrecke, über die Sensorsignale
drahtlos übertragbar
sind, vergrößern; die
mindestens eine weitere Sende-/Empfangsvorrichtung 70 funktioniert
als Zwischenverstärker.
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Sie
weist beispielsweise einen Ausgangsanschluß 1 auf. Eingehende
Nachrichtensignale werden durch die entsprechende Steuereinrichtung
diesem Ausgangsanschluß 1 zugeordnet
und dann einem Eingangsanschluß 2 weiter
zugeordnet. Sie werden dann weiter gesandt.
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Wenn
n weitere Sende-/Empfangsvorrichtungen 70 vorgesehen ist,
dann ist eine Weiterleitung von Signalen über n Stellen möglich mit
entsprechender Erweiterung des Übertragungszweigs.
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Bei
einem fünften
Ausführungsbeispiel,
welches in 6 schematisch gezeigt und dort
mit 72 bezeichnet ist, ist eine Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung 74 vorgesehen
sowie eine End-Sende-/Empfangsvorrichtung 76 mit mindestens
einer dazwischenliegenden weiteren Sende-/Empfangsvorrichtung 78 im
Repeatermodus. Es werden dabei wie oben anhand des Übertragungssystems 68 beschrieben
Signale weitergeleitet.
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Es
ist vorgesehen, daß die
Sende-/Empfangsvorrichtungen 74, 76 und 78 bidirektional
arbeiten. Die End-Sende-/Empfangsvorrichtung 76 überträgt Signale
an die weitere Sende-/Empfangsvorrichtung 78, welche diese
Signale weiterleitet an dazwischenliegende Sende-/Empfangsvorrichtungen im
Repeatermodus, bis die Signale von der Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung 74 empfangen werden.
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Bezüglich der
Weiterleitung von Signalen wird die mindestens eine weitere Sende-/Empfangsvorrichtung 78 so
gesteuert bzw. so geschaltet, wie anhand des Übertragungssystems 68 beschrieben.
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Es
ist zusätzlich
oder alternativ möglich,
daß Bestätigungssignale
von der End-Sende-/Empfangsvorrichtung 76 gesandt
werden.
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Bei
einem sechsten Ausführungsbeispiel
eines ertindungsgemäßen Übertragungssystems,
welches in 7 schematisch gezeigt und dort
mit 80 bezeichnet ist, ist ein erster Übertragungszweig 82 vorgesehen
und es ist ein zweiter unabhängiger Übertragungszweig 84 vorgesehen.
Es können
noch weitere (unabhängige) Übertragungszweige
vorhanden sein.
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Der
erste Übertragungszweig 82 und
der zweite Übertragungszweig 84 sind
einer Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung 86 und einer End-Sende-/Empfangsvorrichtung 88 zugeordnet.
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Der
erste Übertragungszweig 82 ist
mittels mindestens einer weiteren Sende-/Empfangsvorrichtung 90 im
Repeatermodus gebildet. Der zweite Übertragungszweig 84 ist
ebenfalls mittels mindestens einer weiteren Sende-/Empfangsvorrichtung 92 im
Repeatermodus gebildet.
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Der
erste Übertragungszweig 82 entspricht grundsätzlich der Übertragungsstrecke,
wie sie im Zusammenhang mit dem Übertragungssystem 68 oder
dem Übertragungssystem 72 beschrieben
wurde. Dies gilt ebenso für
den zweiten Übertragungszweig 84.
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In
dem ersten Übertragungszweig 82 und
in dem zweiten Übertragungszweig 84 lassen
sich Daten unidirektional oder bidirektional übertragen. Es kann auch alternativ
oder zusätzlich
eine Übertragung
von Bestätigungssignalen
vorgesehen sein.
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Bei
unidirektionaler Datenübertragung
empfängt
die End-Sende-/Empfangsvorrichtung 88 – wenn keine Signalstörungen vorliegen – mehrere Nachrichten,
welche auf der gleichen Ausgangsnachricht basieren. Durch die Parallelschaltung
mit mindestens zwei Übertragungszweigen 82, 84 läßt sich
die Übertragungssicherheit
erhöhen.
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Beispielsweise
wird an der End-Sende-/Empfangsvorrichtung eine ODER-Verknüpfung durchgeführt. Dadurch
läßt sich
auch dann ein Signalempfang realisieren, wenn die Übertragung
in einem Übertragungszweig
gestört
ist.
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Gleiches
gilt sinngemäß auch für die bidirektionale Übertragung
bzw. wenn Bestätigungssignale gesandt
werden, wobei die entsprechende Überprüfung dann
an der Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung 86 stattfindet.
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Es
ist auch möglich,
daß an
der End-Sende-/Empfangsvorrichtung 88 eine UND-Verknüpfung durchgeführt wird.
Dadurch kann überprüft werden, ob
sich die empfangenen Nachrichten unterscheiden. Wenn ein Unterschied
festgestellt wird, dann ist dies auf einen Übertragungsfehler in mindestens
einer Übertragungsstrecke 82, 84 zurückzuführen. Es wird
dann beispielsweise ein Warnsignal ausgegeben.
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Die
gleiche Vorgehensweise kann auch gewählt werden, wenn eine bidirektionale
Datenübertragung
erfolgt bzw. Bestätigungssignale
gesendet werden. Eine entsprechende Überprüfung erfolgt dann an der Anfangs-Sende-/Empfangsvorrichtung 86.
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Mit
der erfindungsgemäßen Sende-/Empfangsvorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem
lassen sich Sensorsignale beispielsweise über eine Entfernung von 10
bis 30 m oder weiter (insbesondere wenn Repeater-Sende-/Empfangsvorrichtungen
eingesetzt werden) drahtlos übertragen
und empfangen. Eine entsprechende Sende-/Empfangsvorrichtung läßt sich
in der Nähe eines
oder mehrerer Sensoren an einer Anwendung positionieren. Über eine
weitere Sende-/Empfangsvorrichtung läßt sich dann basierend auf
empfangenen Sensorsignalen ein Aktor steuern und insbesondere aktivieren
bzw. deaktivieren. Es ist dabei insbesondere eine Mehrkanal-Übertragung
möglich,
d. h. es lassen sich Sensorsignale von mehreren Sensoren übertragen
und empfangen. Die Datenübertragung
kann unidirektional oder bidirektional sein. Es ist möglich, daß Prüfsignale
gesandt werden (und empfangen werden) und/oder daß Bestätigungssignale
gesandt und empfangen werden.