DE102006011595B4

DE102006011595B4 - Busankoppler für ein Bussystem, insbesondere EIB-Bussystem

Info

Publication number: DE102006011595B4
Application number: DE200610011595
Authority: DE
Inventors: Petar Dipl.-Ing. Tomic; Marko Dipl.-Ing. Thiere (BA); Klaus Dipl.-Ing. Adler (FH)
Original assignee: TAPKO TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: TAPKO TECHNOLOGIES GmbH
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2026-03-11
Also published as: DE102006011595A1

Abstract

Busankoppler (1) mit einer Sendeschaltung (4) zur Erzeugung eines Aktivimpulses eines aus einem Aktivimpuls und Ausgleichsimpuls bestehenden Sendesignals für ein eine Wechselspannungsinformation und Gleichspannung (U_EIB) führendes Bussystems, insbesondere für das European Installation Association (EIBA) Bussystem, welches zumindest zwei Busleitungen (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeschaltung (4) einen ersten und zweiten Schaltungsteil (5, 6) aufweist, welche über ein steuerbares Schaltelement (7) miteinander verbunden sind, wobei das erste und zweite Schaltungsteil (5, 6) zur Versorgung mit der Gleichspannung (U_EIB) jeweils mit der ersten und zweiten Busleitung (2, 3) verbunden sind,
dass der erste Schaltungsteil (5) als Impedanzanpassungsschaltung und der zweite Schaltungsteil (6) zur Erzeugung einer Sendesignalspannung (U_SS) als hochohmige Spannungsquelle ausgebildet ist,
dass die erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) und die Gleichspannung (U_EIB) eine Spannungsdifferenz von ca. 6–8 Volt, vorzugsweise 7 Volt aufweisen, wobei zur Erzeugung des Aktivimpulses die erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) gesteuert über das steuerbare Schaltelement (7) mittels des...

Description

Die Erfindung betrifft einen Busankoppler mit einer Sendeschaltung für ein eine Wechselspannungsinformation und Gleichspannung führenden Bussystem, insbesondere für das European Installation Association (EIBA) Bussystem, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bussysteme, insbesondere Gebäudebussysteme zur Herstellerübergreifenden dezentralen Steuerung von Beleuchtungsmodulen, Jalousien, Rollladen, Markisen, Heizung usw. in Gebäuden sind hinreichend bekannt.
Eine besondere Bedeutung kommt hierbei dem European-Installation-Bus(EIB)-System zu, welches als Zweitdraht-Bussystem ausgebildet ist und neben einer Wechselspannungsinformation eine Gleichspannung zur Energieversorgung der an das Bussystem angeschlossenen Busteilnehmer führt. Zur Informationsübertragung wird der zwischen den zwei Busleitungen des Bussystems anliegenden Gleichspannung eine im wesentlichen symmetrische Wechselspannungsinformation als Bitinformation überlagert und zwar dadurch, dass das Gleichspannungspotential einer Busleitung unter induktiver Belastung in Form eines Aktivimpuls gegen das anliegende Gleichspannungspotential der weiteren Busleitung gezogen wird und somit dem Bussystem Energie entzogen wird. Die Rückgabe der dem Bussystem entnommenen Energie erfolgt über einen Ausgleichsimpuls, welcher dem Gleichspannungspotential überlagert wird.
Zur Anbindung der einzelnen Busteilnehmereinheiten, so genannten Sensor- und Aktoreinheiten, an das Bussystem bzw. EIB-Bussystem sind spezielle Busankoppler vorgesehen. Eine Busteilnehmereinheit weist neben einem Busankoppler ein Anwendungsmodul auf. Der Busankoppler besteht beispielsweise aus einer Sende- und Empfangsschaltung, einer Steuereinheit sowie mit dieser verbundenen Speichermodulen unterschiedlicher Bauart. In der Steuereinheit wird eine Steuerroutine zur Steuerung der jeweils lokalen Applikation (z. B. „Lichtdimmen") als auch der Kommunikation mit den anderen Busteilnehmereinheiten ausgeführt. Das Anwendungsmodul, beispielsweise ein Zweifachtaster, ist über eine Anwenderschnittstelle mit dem Busankoppler, insbesondere dessen Steuereinheit verbunden.
Die Ankopplung einer Busteilnehmereinheit an das EIB-Bussystem kann beispielsweise induktiv erfolgen, wozu in dem jeweiligen Busankoppler Übertrager vorgesehen sind, die das Gleichspannungspotential einer Busleitung unter induktiver Belastung jeweils während eines Aktivimpuls gegen das Potential der jeweils anderen Busleitung ziehen.
Auch sind übertragerfreie Lösungen bekannt ( EP 0 854 587 B1 ), bei denen eine Konstantstromquelle als Weiche für die zu übertragende Wechselspannungsinformation und die zur Energieversorgung vorgesehene Gleichspannung verwendet wird. Die Ansteuerung der Konstantstromquelle zur Nachbildung des Aktivimpulses erfolgt derart, dass der Quellenstrom derart reduziert wird, dass der Entmagnetisierungsstrom eines Übertragers nachgebildet wird. Die Nachbildung des Ausgleichsimpulses eines Übertragers wird mittels eines weiteren Steuersignals realisiert, das dem Signal zur Ansteuerung der Konstantstromquelle überlagert wird.
Ferner ist aus der EP 0 909 497 B1 ein Busankoppler mit Amplitudengesteuerter Sendeschaltung zur Erzeugung eines im Wesentlichen rechteckförmigen Aktivimpulses bekannt. Die genannte Sendeschaltung weist eine Sendestufe auf, die einen Sendetransistor in Emitterschaltung vorsieht, dessen Basis mit der Ansteuerleitung verbunden ist und die ferner zur Reduzierung des Ansteuersignals auf der Ansteuerleitung einen Reduzierungstransistor von im Vergleich zum Sendetransistor inversen Typ aufweist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke der Basis-Emitter-Strecke des Sendetransistors parallel geschaltet ist und dessen Basis mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden ist, der mit seinem einem Außenanschluss mit einer Referenzspannung mit seinem anderen Außenanschluss mit einem als Weiche für die Wechselspannung dienenden Kondensator verbunden ist, der seinerseits mit seinem anderen Anschluss mit einem Busleiter verbunden ist.
Aus der seitens der EP 0 913 021 B1 ist bereits ein Busankoppler zum übertragungsfreien Senden auf einen Informationen aus Aktivimpuls- und Ausgleichsimpuls und Energie führenden Bus der Gebäudesystemtechnik bekannt, bei dem ein eine gegen Masse feste Spannungsquelle mit beispielsweise einer Spannung von 8 Volt vorgesehen ist, welche über einen hochohmigen Widerstand mit einem Kondensator verbunden ist. Die Kapazität des Kondensators ist klein bezüglich einer gedachten Kapazität, die zur Erzeugung der Aktivimpulse der Information als Kurzschluss wirken kann. Mittels einer Miller-Schaltung wird die kleine Kapazität in eine ausreichend große Kapazität transformiert, die eine verlustfreie Übertragung der Aktivimpulse ermöglicht. Über ein parallel zur Spannungsquelle vorgesehenes Sendeventil wird die Miller-Schaltung für die Dauer des Aktivimpulses gegen Masse gezogen. Unabhängig von der Busspannung werden somit Aktivimpulse mit jeweils gleich großer Amplitude erzeugt.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Busankoppler mit einer übertragungsfreien Sendeschaltung anzugeben, der zur Erzeugung eines aus einem Aktivimpuls und Ausgleichsimpuls bestehenden Sendeimpulses mit einer technisch einfachen Schaltungsanordnung realisierbar ist, welche eine minimale Gesamtverlustleistung aufweist.
Ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 wird die Aufgabe durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Busankopplers ist darin zu sehen, dass die Sendeschaltung einen ersten und zweiten Schaltungsteil aufweist, die über ein Schaltelement miteinander verbunden sind, wobei das erste und zweite Schaltungsteil zur Versorgung mit der Gleichspannung jeweils mit der ersten und zweiten Busleitung verbunden sind. Ferner sind der erste Schaltungsteil als Impedanzanpassungsschaltung und der zweite Schaltungsteil zur Erzeugung einer Sendesignalspannung als hochohmige Spannungsquelle ausgebildet und die erzeugte Sendesignalspannung und die Gleichspannung weisen eine Spannungsdifferenz von ca. 6–8 Volt, vorzugsweise 7 Volt auf. Hierbei wird zur Erzeugung des Aktivimpulses die erzeugte Sendesignalspannung gesteuert über das Schaltelement über den ersten Schaltungsteil auf die zumindest zwei Busleitungen des Bussystems derart aufgeprägt bzw. der Gleichspannung überlagert, dass die Dauer des Aktivimpulses durch die Schaltdauer der über das steu erbare Schaltelement geschalteten Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsteil und die Amplitude des Aktivimpulses durch die Amplitude der erzeugten Sendesignalspannung vorgegeben ist. Vorteilhaft ist hierdurch eine Realisierung einer Busankopplung eines Teilnehmers an beispielsweise den EIB-Bus ohne Übertrager möglich.
Für eine deutlich verbesserte Energieausnutzung innerhalb des gesamten Bussystems wird ferner die durch den Aktivimpuls entzogene Energie dem Bussystem mittels eines Ausgleichsimpuls wieder zumindest teilweise zurückgegeben. Zur erfindungsgemäßen Erzeugung eines derartigen Ausgleichsimpulses weist die Sendeschaltung einen dritten Schaltungsteil auf, welcher an ein weiteres steuerbares Schaltelement angeschlossen ist. Der dritte Schaltungsteil ist zur Rückführung der während der Übertragung des Aktivimpuls dem Bussystem entzogenen, transformierten Energie als vorzugsweise steuerbare Aufwärtswandlerschaltung ausgebildet, wobei die während der Übertragung des Aktivimpulses rückgewonnene Energie im dritten Schaltungsteil zunächst gespeichert wird und gesteuert über das weitere steuerbare Schaltelement in Form einer exponentiell abklingenden Spannung zur Erzeugung eines Ausgleichsimpuls wieder zugeführt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Busankopplers sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 beispielhaft ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Busankopplers,
2 beispielhaft eine schaltungstechnische Realisierung der Schaltungsteile des erfindungsgemäßen Busankopplers gemäß 1,
3 beispielhaft in einem schematischen Blockschaltbild einen um weitere Schaltungsteile ergänzten Busankoppler gemäß 2, und
4 beispielhaft eine schaltungstechnische Realisierung des Busankopplers mit ergänzten Schaltungsteilen gemäß 3.
In den Figuren wird mit 1 ein Busankoppler bezeichnet, welcher über eine erste und zweite Busleitung 2, 3 eines Bussystem, insbesondere das European-Installation-Association (EIBA) Bussystem angeschlossen ist. Die erste Busleitung 2 führt hierbei beispielhaft ein positives Potential und die zweite Busleitung 3 ein negatives Potential.
Der Busankoppler 1 weist ferner eine Sendeschaltung 4 auf, welche zur Erzeugung eines aus einem Aktivimpuls und einem Ausgleichsimpuls bestehenden Sendesignals ausgebildet ist. Die Sendeschaltung 4 ist ohne Übertrager realisiert, sondern besteht aus einem ersten und zweiten Schaltungsteil 5, 6, welche über ein vorzugsweise steuerbares Schaltelement 7 miteinander verbunden sind.
Neben der übertragerfreien Sendeschaltung 4 weist der Busankoppler 1 beispielhaft eine Steuereinheit 8 und eine mit dieser verbundenen Speichereinheit 9 auf. Die Steuereinheit 8 ist über eine Steuerleitung 10 an einen Steuereingang C des steuerbaren Schaltelementes 7 der Sendeschaltung 4 angeschlossen. Das steuerbare Schaltelement 7 weist neben dem Steuereingang C einen ersten und zweiten Schaltanschluss S1, S2 und einen weiteren Anschluss A auf. Der erste Schaltanschluss S1 ist mit einem Schaltanschluss S5 des ersten Schaltungsteils 5 und der zweite Schaltanschluss S2 mit einem Schaltanschluss S6 des zweiten Schaltungsteils 6 verbunden. Der Anschluss A des steuerbaren Schaltelementes 7 ist an die zweite Busleitung 3 geführt.
Ferner weisen der erste und zweite Schaltungsteil 5, 6 jeweils einen ersten und zweiten Anschluss A5.1, A5.2, A6.1, A6.2 auf, wobei jeweils der ersten Anschluss A5.1, A6.1 mit der ersten Busleitung 2 sowie jeweils der zweite Anschluss A5.2, A6.2 mit der zweiten Busleitung 3 verbunden ist, und zwar wird hierüber das erste und zweite Schaltungsteil 5, 6 mit der Busgleichspannung U_EIB versorgt.
Das aus einem Aktivimpuls und Ausgleichsimpuls bestehende Sendesignal wird in Form einer Wechselspannungsinformation dem Gleichspannungspotential des Bussys tems 1 bzw. der Busgleichspannung U_EIB überlagert. Hierbei wird durch eine Kombination eines Aktiv- und Ausgleichsimpulses, welche in einem Zeitfenster von 103,7 Mikrosekunden nacheinander der Busgleichspannung U_EIB überlagert werden, ein Differenzpotential zwischen der ersten und zweiten Busleitung 2, 3 erzeugt, welches die Information einer binären Null entspricht. Eine binäre Eins wird durch ein für eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise von 103,7 Mikrosekunden vorgegebenes Gleichspannungspotential ohne aufgeprägte Wechselspannung repräsentiert.
Erfindungsgemäß ist der erste Schaltungsteil 5 als Impedanzanpassungsschaltung und der zweite Schaltungsteil 6 zur Erzeugung der Sendesignalspannung als hochohmige Spannungsquelle ausgebildet, wobei zur Erzeugung des Aktivimpulses die erzeugte Sendesignalspannung U_SS gesteuert über das steuerbare Schaltelement 7 über den ersten Schaltungsteil 5 auf die zumindest erste und zweite Busleitung 2, 3 derart aufgeprägt wird, dass die Dauer des Aktivimpulses durch die Schaltdauer der über das steuerbare Schaltelement 7 geschalteten Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsteil 5, 6 und die Amplitude des Aktivimpulses durch die Amplitude der mittels dem zweiten Schaltungsteil 6 erzeugten Sendesignalspannung U_SS vorgegeben sind. Die Schaltdauer des steuerbaren Schaltelementes 7 wird hierbei über ein an dem Steuereingang C anliegendes Steuersignal SS festgelegt, und zwar weist das Steuersignal SS zumindest einen Steuerimpuls auf, dessen Pulsbreite und zeitliche Pulsposition mit der des zu erzeugenden Aktivimpuls übereinstimmt. Über den zumindest einen Puls des Steuersignales SS, welches in der Steuereinheit 8 erzeugt wird, wird somit die Schaltdauer des steuerbaren Schaltelementes 7 getriggert.
Die durch das zweite Schaltungsteil 6 erzeugte Sendesignalspannung U_SS ist somit abhängig von der Amplitude und Frequenz der Busgleichspannung U_EIB, d. h. die Sendesignalspannung U_SS und die Busgleichspannung U_EIB stehen in einem durch die schaltungstechnische Realisierung des zweiten Schaltungsteils 6 vorgegebenen Verhältnis zueinander, und zwar weisen diese eine Spannungsdifferenz von ca. 6–8 Volt, vorzugsweise 7 Volt auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der 1 und 2 ist der erste Schaltungsteil 5 als Impedanzanpassungsschaltung ausgebildet und zwar wird dieser beispielsweise durch eine Emitterfolgerschaltung realisiert. Hierzu weist der erste Schaltungsteil 5 einen ersten Transistor T1 auf, dessen Emitter E1 über den ersten Anschluss A5.1 mit der ersten Busleitung 2 und dessen Kollektor K1 über den zweiten Anschluss A5.2 mit der zweiten Busleitung 3 verbunden ist. Die Basis B1 des ersten Transistors T1 ist über den Schaltanschluss S5 an den ersten Schaltanschluss S1 des steuerbaren Schaltelementes 7 geführt.
Das steuerbare Schaltelement 7 ist beispielsweise schaltungstechnisch mittels einem zweiten Transistor T2 und einem vorzugsweise Strom begrenzenden ersten Widerstand R1 sowie einem ersten Stromschalter M1 realisiert, wobei der Kollektor K2 des zweiten Transistors T2 mit dem ersten Schaltanschluss S1 des steuerbaren Schaltelementes 7 und somit mit der Basis B1 des ersten Transistors T1 verbunden ist. Die Basis B2 des zweiten Transistors T2 ist an den zweiten Schaltanschluss S2 des Schaltelementes 7 geführt, der mit dem Schaltanschluss S6 der zweiten Schaltungsteils 6 verbunden ist. Der Emitter E2 des zweiten Transistors T2 ist mit einem Anschluss des ersten Widerstand R1 verbunden, dessen weiterer Anschluss mit einem Schaltanschluss des ersten Stromschalters M1 verbunden ist. Der weitere Schaltanschluss des ersten Stromschalters M1 ist über den Anschluss A des steuerbaren Schaltelementes 7 mit der zweiten Busleitung 3 verbunden. Der Steuereingang des ersten Stromschalters M1 ist über den Steueranschluss C mit der Steuerleitung 10 verbunden, über welche dem ersten Stromschalters M1 das Steuersignal SS zugeführt wird.
Die am Kollektor K2 des zweiten Transistors T2 gegenüber der zweiten Busleitung 3 anliegende Spannung entspricht bei einem durchgeschalteten ersten Stromschalter M1 in etwa der Summe aus der Sättigungsspannung des zweiten Transistors T2 zuzüglich des Spannungsabfalls am ersten Widerstand R1 und am Stromschalter M1. Der erste Widerstand R1 wird hierbei beispielhaft derart dimensioniert, dass der zweite Transistor T2 sich in Sättigung befindet. Im Sättigungspunkt entspricht die Kollektorspannung nahezu der Emitterspannung, welche um die Basis-Emitterspannung am zweiten Transistor T2 geringer als die Basisspannung ist. Aufgrund der nahezu Übereinstimmung der Basis-Emitterspannung des ersten Transistors T1 mit der Basis-Emitterspannung des zweiten Transistors T2 entspricht die Emitterspannung des ersten Transistors T1 in guter Übereinstimmung der vom zweiten Schaltungsteils 6 erzeugten Sendesignalspannung U_SS zur Bildung des Aktivimpulses.
Der als hochohmige Spannungsquelle zur Erzeugung einer Sendesignalspannung U_SS ausgebildete zweite Schaltungsteil 6 weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein spannungsbestimmendes Bauteil, beispielsweise eine Zehnerdiode D, einen zweiten Widerstand R2 und ein nachgeschaltetes Tiefpassfilter 11 bestehend aus einem dritten Widerstand R3 und einem ersten Kondensator C1 auf. Das nachgeschaltete Tiefpassfilter 11 weist eine tiefe Grenzfrequenz von unter 100 Hz, beispielsweise 10 Hz auf, um der Busgleichspannung U_EIB überlagerte Aktivimpulse und/oder überlagerte schnelle Spannungsschwankungen sowie Störungen auf der ersten und zweiten Busleitung 2, 3 zu unterdrücken.
Das spannungsbestimmende Bauteil 11 ist mit einem Anschluss über den ersten Anschluss A6.1 mit der ersten Busleitung 2 sowie der weitere Anschluss mit dem Anschluss des zweiten und dritten Widerstandes R2, R3 verbunden. Der weitere Anschluss des zweiten Widerstandes R2 ist über den zweiten Anschluss A6.2 des zweiten Schaltelementes 6 mit der zweiten Busleitung 3 verbunden, d. h. ist auf negatives Potential gelegt. Der weitere Anschluss des dritten Widerstandes R3 ist mit dem Schaltanschluss S6 sowie mit einem Anschluss des ersten Kondensators C1 verbunden, wobei der weitere Anschluss des ersten Kondensators C1 über den zweiten Anschluss A6.2 des zweiten Schaltelementes 6 an die zweite Busleitung 3 geführt ist.
Mittels der in 2 dargestellten schaltungstechnischen Realisierung der Sendeschaltung 4 ist somit eine Nachbildung eines Aktivimpulses eines Sendesignals im Einklang mit der jeweils aktuell anliegenden Busgleichspannung U_EIB realisierbar, dessen Amplitude über den zweiten Schaltungsteil 6 und dessen Bandbreite über das steuerbare Schaltelement 7 getriggert durch ein von der Steuereinheit 8 erzeugtes Steuersignal SS eingestellt wird.
Durch Anlegen des über die Impedanzanpassungsschaltung 5 geführten Aktivimpulses wird dem Bussystem Energie entzogen, welche in der Impedanzanpassungsschaltung in Wärme umgesetzt werden würde. Um die durch die Sendeschaltung 4 erzeugte Verlustleistung zu minimieren, wird die als Wärme abzuleitende Verlustenergie des Aktivimpulses transformiert, gespeichert und die gespeicherte Energie in Form eines Ausgleichsimpuls nach Ausklingen des Aktivimpulses dem Bussystem zumindest teilweise wieder zugeführt.
Zur Rückgewinnung der Energie wird hierzu gemäß dem in 3 dargestellten schematischen Blockschaltbild die Sendeschaltung 4 um ein drittes und viertes Schaltungsteil 12, 13 ergänzt, welche über ein weiteres steuerbares Schaltelement 14 miteinander verbunden sind. Der dritte Schaltungsteil 12 ist hierzu als vorzugsweise steuerbare Aufwärtswandlerschaltung und der vierte Schaltungsteil 13 als Verzögerungsschaltung ausgebildet. Mittels dem als Aufwärtswandlerschaltung ausgebildeten dritten Schaltungsteil 12 wird der aufgrund der anliegenden Sendesignalspannung U_SS in dem als Impendanzanpassungsschaltung ausgebildeten ersten Schaltungsteil 5 hervorgerufene Energieverlust in einem kapazitiven Speicherelement, vorzugsweise einem in der Aufwärtswandlerschaltung vorgesehenen zweiten Kondensator C2 gespeichert. Hierdurch wird mittels der Aufwärtswandlerschaltung eine am zweiten Kondensator C2 anliegende Spannung U_RE aufgebaut, welche höher als die zwischen der ersten und zweiten Busleitung anliegenden Busgleichpannung U_EIB ist. Hierzu wird die Aufwärtswandlerschaltung überein getaktetes Steuersignal SS'' während des Anliegens des Aktivimpuls aktiv geschaltet.
Nach Abklingen des Aktivimpulses wird über das gesteuerte weitere Schalterelement 14, gesteuert über das durch den vierten Schaltungsteil 13 zeitlich verzögerte Steuersignal SS', die gespeicherte Spannung U_RE und somit die transformierte, gespeicherte Energie dem Bussystem erneut zugeführt. Der zweite Kondensator C2 wird zum Zwischenspeichern der transformierten Energie des Aktivimpulses beispielhaft derart dimensioniert, dass die gespeicherte Energiemenge jener entspricht, welche in der induktiven Komponente eines Busankopplers 1 mit Übertrager gespeichert werden wür de. Der zweite Kondensator C2 entlädt sich hierbei gemäß einer exponentialen Funktion, d. h. die Spannung U_RE klingt ebenfalls exponentiell ab.
Gemäß dem in 3 dargestellten schematischen Blockschaltbild ist unterschiedlich zu der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung der zweite Anschluss A5.2 des ersten Schaltungsteils 5 mit einem ersten Anschluss A12.1 des dritten Schaltungsteils 12 verbunden, dessen zweiter Anschluss A12.2 mit der zweiten Busleitung 3 und somit mit dem negativen Buspotential verbunden ist, wobei ein Steuereingang S12 des dritten Schaltungsteils 12 an die Steuerleitung 10 geführt ist.
Ein dritter Anschluss A12.3 des dritten Schaltungsteils 12 ist an einen ersten Schaltanschluss S1' des weiteren steuerbaren Schaltelementes 14 angeschlossen. Das weitere steuerbare Schaltelement 14 weist ferner einen zweiten Schaltanschluss S2' auf, der mit der ersten Busleitung 2 verbunden ist, und ist über einen Anschluss A' an die zweite Busleitung 3 geführt. Ein Steueranschluss C' des weiteren steuerbaren Schaltelementes 14 ist mit einem ersten Anschluss A13.1 des vierten Schaltelementes 13 verbunden. Ein zweiter Anschluss A13.2 des vierten Schaltelementes 13 ist ferner an die zweite Busleitung 3 geführt und ein Steueranschluss S13 mit der Steuerleitung 10 verbunden. Die am dritten Anschluss A12.3 des dritten Schaltelementes 12 anliegende transformierte, gespeicherte Spannung U_RE wird gesteuert über das weitere steuerbare Schaltelemente 14 auf die beiden Busleitungen 2, 3 aufgeprägt.
In 4 ist beispielhaft eine schaltungstechnische Realisierung der in 3 dargestellten erweiterten Sendeschaltung 4 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 4 die in 3 verwendeten Bezugszeichen für die einzelnen Steuer- bzw. Schaltanschlüsse der ersten bis vierten Schaltungsteile 5, 6, 12, 13 und der steuerbaren Schaltelemente 7, 14 weggelassen.
Der als vorzugsweise steuerbarer Aufwärtswandler ausgebildete dritte Schaltungsteil 12 weist eine Spule L auf, dessen Anschluss mit dem Kollektor K1 des ersten Transistors T1 verbunden ist. Der weitere Anschluss der Spule L ist mit einem Anschluss einer ersten Diode D1 und einem Anschluss eines zweiten Stromschalters M2 verbunden, dessen weiterer Anschluss an die zweite Busleitung 3 geführt ist. An den Schaltanschluss des zweiten Stromschalters M2 wird ein
Der Schaltanschluss des zweiten Stromschalters M2 ist beispielsweise über eine Logikschaltung G mit der Steuerleitung 10 verbunden, wobei mittels der Logikschaltung G das Steuersignal SS und ein der Logikschaltung G zugeführtes Taktsignal clk miteinander verarbeitet werden, und zwar derart, dass ein während der Pulsdauer des Aktivimpulses aktives, getaktes Steuersignal SS'' zur Steuerung der Schaltzyklen des zweiten Stromschalters M2 erzeugt wird. Der weitere Anschluss der ersten Diode D1 ist mit einem Anschluss des zweiten Kondensators C2 zur Speicherung der transformierten Energie verbunden, dessen weiterer Anschluss an die zweite Busleitung 3 angeschlossen ist.
Die beiden verbundenen Anschlüsse der ersten Diode D1 und des zweiten Kondensators C2 sind an einen Anschluss eines vierten Widerstandes R4 des weiteren Schaltelementes 14 geführt. Der weitere Anschluss des vierten Widerstandes R4 ist Emitter eines vierten Transistors T4 und eines Anschlusses eines fünften Widerstandes R5 des weiteren Schaltelementes 14 verbunden, wobei der weitere Anschluss des fünften Widerstandes R5 an die Basis des vierten Transistors T4 und an einen Anschluss eines sechsten Widerstandes R6 geführt ist. Der fünfte und sechste Widerstand R5, R6 bilden somit eine Spannungsteilerschaltung aus.
Der weitere Anschluss des sechsten Widerstandes R6 ist mit dem Kollektor eines dritten Transistors T3 verbunden, dessen Emitter an die zweite Busleitung 3 angeschlossen ist. Die Basis des dritten Transistors T3 ist mit einem Anschluss einer zweiten Diode D2, eines dritten Kondensators C3 und eines siebten Widerstandes R7 verbunden, welche jeweils im vierten Schaltungsteil 13 angeordnet sind. Der jeweils weitere Anschluss der zweiten Diode D2 und des siebten Widerstandes R7 ist mit der zweiten Busleitung 3 verbunden.
Der verbleibende Anschluss des dritten Kondensators C3 ist mit einem Anschluss eines achten Widerstandes R8 und dem Kollektor eines fünften Transistors T5 verbunden.
Der weitere Anschluss des achten Widerstandes R8 ist mit einer Versorgungsspannung V_CC verbunden.
Die Basis des fünften Transistors T5 ist an den Anschluss eines neunten Widerstandes R9 und der Emitter an die zweite Busleitung 3 geführt, wobei der weitere Anschluss des neunten Widerstandes R9 mit Steuerleitung 10 verbunden ist. Der vierte Schaltungsteil 13 bildet somit ein Verzögerungs- bzw. Zeitglied aus, welches nach Beendigung des Aktivimpulses das weitere gesteuerte Schalterelement 14 zur Rückführung der im zweiten Kondensator C2 gespeicherten Energie durchschaltet. Hierzu wird das Steuersignal SS bzw. dessen Aktivimpuls um die durch die R8/C3-Kombination eingestellte Zeitdauer verzögert. Die Zeitdauer entspricht der Zeitkonstante eines Busankopplers mit Übertrager.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.

1: Busankoppler
2: erste Busleitung
3: zweite Busleitung
4: Sendeschaltung
5: erster Schaltungsteil
6: zweiter Schaltungsteil
7: steuerbares Schaltelement
8: Steuereinheit
9: Speichereinheit
10: Steuerleitung
11: Tiefpaßfilter
12: dritter Schaltungsteil
13: viertes Schaltungsteil
14: weiteres steuerbares Schaltelement
T1: erster Transistor
T2: zweiter Transistor
T3: dritter Transistor
T4: vierter Transistor
T5: fünfter Transistor
M1: erster Stromschalter
M2: zweiter Stromschalter
D: spannungsbestimmendes Bauteil
E1: erster Emitter
E2: zweiter Emitter
B1: erste Basis
B2: zweite Basis
K1: erster Kollektor
K2: zweiter Kollektor
R1: ersten Widerstand
R2: zweiter Widerstand
R3: dritter Widerstand
R4: vierter Widerstand
R5: fünfter Widerstand
R6: sechster Widerstand
R7: siebter Widerstand
R8: achter Widerstand
R9: neunter Widerstand
D1: erste Diode
D2: zweite Diode
L: Spule
G: Logikschaltung
C1: erster Kondensator
C2: zweiter Kondensator
C3: dritter Kondensator
clk: Taktsignal
SS: Steuersignal
SS': zeitverzögertes Steuersignal
SS'': getaktetes Steuersignal
A5.1, A6.1, A12.1, A13.1: erste Anschlüsse
A5.2, A6.2, A12.2, A13.2: zweite Anschlüsse
A12.3: dritter Anschluss
S5, S6, S12, S13: Steueranschlüsse
S1, S1': erster Schaltanschluss
S2, S2': zweiter Schaltanschluss
C, C': Steueranschluss
A, A': Anschlüsse

Claims

Busankoppler (1) mit einer Sendeschaltung (4) zur Erzeugung eines Aktivimpulses eines aus einem Aktivimpuls und Ausgleichsimpuls bestehenden Sendesignals für ein eine Wechselspannungsinformation und Gleichspannung (U_EIB) führendes Bussystems, insbesondere für das European Installation Association (EIBA) Bussystem, welches zumindest zwei Busleitungen (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeschaltung (4) einen ersten und zweiten Schaltungsteil (5, 6) aufweist, welche über ein steuerbares Schaltelement (7) miteinander verbunden sind, wobei das erste und zweite Schaltungsteil (5, 6) zur Versorgung mit der Gleichspannung (U_EIB) jeweils mit der ersten und zweiten Busleitung (2, 3) verbunden sind, dass der erste Schaltungsteil (5) als Impedanzanpassungsschaltung und der zweite Schaltungsteil (6) zur Erzeugung einer Sendesignalspannung (U_SS) als hochohmige Spannungsquelle ausgebildet ist, dass die erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) und die Gleichspannung (U_EIB) eine Spannungsdifferenz von ca. 6–8 Volt, vorzugsweise 7 Volt aufweisen, wobei zur Erzeugung des Aktivimpulses die erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) gesteuert über das steuerbare Schaltelement (7) mittels des ersten Schaltungsteils (5) der zwischen den zwei Busleitungen (2, 3) anliegenden Gleichspannung (U_EIB) überlagert wird, und dass die Dauer des Aktivimpulses durch die Schaltdauer der über das steuerbare Schaltelement (7) geschalteten Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsteil (5, 6) und die Amplitude des Aktivimpulses durch die Amplitude der erzeugten Sendesignalspannung (U_SS) vorgegeben ist.
Busankoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das zweite Schaltungsteil (6) erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) abhängig von der zwischen den zwei Busleitungen (2, 3) anliegenden Gleichspannung (U_EIB) ist.
Busankoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das zweite Schaltungsteil (6) erzeugte Sendesignalspannung (U_SS) und die Gleichspannung (U_EIB) eine vorgegebene Potentialdifferenz aufweisen.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Schaltdauer des steuerbaren Schaltelementes (7) über ein Steuersignal (SS) erfolgt.
Busankoppler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zum steuerbaren Schaltelementes (7) übertragene Steuersignal (SS) zumindest einen Steuerimpuls aufweist, dessen Pulsdauer und zeitliche Pulsposition mit der des zu erzeugenden Aktivimpulses übereinstimmt.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Impedanzanpassungsschaltung ausgebildete erste Schaltungsteil (5) mittels einer Emitterfolgerschaltung eines ersten Transistors (T1) realisiert ist.
Busankoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (E1) des ersten Transistors (T1) mit der ersten Busleitung (2), der Kollektor (K1) des ersten Transistors (T1) mit der zweiten Busleitung (3) und die Basis (B1) des ersten Transistors (T1) mit dem steuerbaren Schaltelement (7) verbunden ist.
Busankoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement (7) mittels einem zweiten Transistor (T2), einen ersten Widerstand (R1) sowie einem Stromschalter (M1) realisiert ist, wobei der Kollektor (K2) des zweiten Transistors (T2) mit der Basis (B1) des ersten Transistors (T1) verbunden ist, die Basis (B2) des zweiten Transistors (T2) an das zweiten Schaltelementes (7) geführt ist, der Emitter (E2) des zweiten Transistors (T2) über den ersten Widerstand (R1) mit dem Stromschalters (M1) verbunden ist, der mit der Steuerleitung (10) und mit der zweiten Busleitung (3) verbunden ist.
Busankoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Widerstand (R1) derart dimensioniert ist, dass sich der zweite Transistor (T2) im Schaltzeitpunkt in Sättigung befindet.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement (7) außerhalb des Schaltzeitdauer hochohmig geschaltet ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der als hochohmige Spannungsquelle zur Erzeugung der Sendesignalspannung (U_SS) ausgebildete zweite Schaltungsteil (6) ein spannungsbestimmendes Bauteil (D), einen zweiten Widerstand (R2) und ein nachgeschaltetes Tiefpassfilter (11) aufweist.
Busankoppler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgeschaltetes Tiefpassfilter (11) zur Unterdrückung von der Gleichspannung (U_EIB) überlagerten Aktivimpulse und/oder überlagerter schneller Spannungsschwankungen sowie Störungen auf der ersten und zweiten Busleitung (2, 3) vorgesehen ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeschaltung (4) einen dritten Schaltungsteil (12) aufweist, welcher an ein weiteres steuerbares Schaltelement (14) angeschlossen ist, dass der dritte Schaltungsteil (12) zur Rückführung der zur Übertragung des Aktivimpuls dem Bussystem entzogenen transformierten Energie als vorzugsweise steuerbare Aufwärtswandlerschaltung ausgebildet ist, wobei die während der Übertragung des Aktivimpulses transformierte Energie im dritten Schaltungsteil (12) gespeichert wird und gesteuert über das weitere steuerbare Schaltelement (14) in Form einer exponentiell abklingenden Spannung (U_RE) zur Erzeugung eines Ausgleichsimpuls wieder zugeführt wird.
Busankoppler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltungsteil (12) zur Zuführung des Steuersignales (SS) mit der Steuerleitung (10) verbunden ist.
Busankoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärtswandlerschaltung während des Anliegens des Aktivimpulses aktiv geschaltet ist.
Busankoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Zeitglied ausgebildeter vierter Schaltungsteil (13) zur verzögerten Zuführung des Steuersignales (SS) an das weitere steuerbare Schaltelement (14) vorgesehen ist.
Busankoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der Aufwärtswandlerschaltung das dritte Schaltungsteil eine Spule (L), eine erste Diode (D1), einen zweiten Stromschalter (M2) und einen zweiten Kondensator (C2) aufweist, wobei die Spule (L) mit dem ersten Schaltungsteil (5) und dem zweiten Stromschalter (M2) sowie der ersten Diode (D1) verbunden ist.
Busankoppler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensators (C2) zur Speicherung der transformierten Energie vorgesehen ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Logikschaltung (G) zur Erzeugung eines getakteten Steuersignals (SS'') zur Steuerung der Schaltzyklen des zweiten Stromschalters (M2) vorgesehen ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Diode (D1) ferner mit dem zweiten Kondensators (C2) zur Speicherung der transformierten Energie verbunden ist, der an die zweite Busleitung (3) angeschlossen ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere steuerbare Schaltelement (14) einen vierten bis sechsten Widerstand (R4–R6) und einen dritten und vierten Transistor (T3, T4) aufweist, wobei der vierte Widerstandes (R4) mit dem Emitter des vierten Transistors (T4) und dem fünften Widerstandes (R5) verbunden ist, der fünfte Widerstand (R5) an die Basis des vierten Transistors (T4) und an den sechsten Widerstand (R6) geführt ist und durch den fünften und sechsten Widerstand (R5, R6) eine Spannungsteilerschaltung ausgebildet wird.
Busankoppler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der sechste Widerstand (R6) mit dem Kollektor des dritten Transistors (T3) verbunden ist, dessen Emitter an die zweite Busleitung (3) angeschlossen ist und die Basis des dritten Transistors (T3) mit dem vierten Schaltungsteil (13) verbunden ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Schaltungsteil (13) einen siebten und achten Widerstand (R7, R8), einen dritten Kondensator (C3), eine zweite Diode (D2) und einen fünften Transistor (T5) aufweist, wobei die zweite Diode (D2) mit dem dritten Kondensator (C3) und dem siebten Widerstand (R7) verbunden ist.
Busankoppler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Diode (D2) und der siebte Widerstand (R7) mit der zweiten Busleitung (3) verbunden sind.
Busankoppler nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kondensators (C3) mit dem achten Widerstand (R8) und dem Kollektor des fünften Transistors (T5) verbunden ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter des fünften Transistors (T5) an die zweite Busleitung (3) und die Basis über den neunten Widerstand (R9) an die Steuerleitung (10) geführt ist.
Busankoppler nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsdauer des vierten Schaltungsteils (13) durch die Dimensionierung des achten Widerstandes (R8) und des dritten Kondensators (C3) einstellbar ist.
Busankoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Busankoppler (1) zur Erzeugung des Steuersignales (SS) eine Steuereinheit (8) und eine mit dieser verbundenen Speichereinheit (9) aufweist.