DE102006054145A1

DE102006054145A1 - Digital output signal transmission method for e.g. measuring device, involves transmitting current pulse between signal transmitter and signal receiver by output unit depending on whether current pulse concerns rising or falling edge

Info

Publication number: DE102006054145A1
Application number: DE200610054145
Authority: DE
Inventors: Klaus Ruf; Hans-Jürgen BRAUN; Romuald Girardey
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21

Abstract

The method involves transmitting a current pulse between a signal transmitter (1) and a signal receiver (2) by an output unit (5) depending on whether the current pulse concerns a rising or falling edge, where the current pulse corresponds with an edge of a digital output signal. The current pulse is transmitted with a positive sign in case of the current pulse concerns the rising edge. The current pulse is transmitted with a negative sign in case of the current pulse concerns the falling edge. An independent claim is also included for a device for transmission of a digital output signal from a transmitter to a receiver.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung mindestens eines digitalen Ausgangssignals von einem Sender zu einem Empfänger. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung zur Übertragung mindestens eines digitalen Ausgangssignals von einem Sender zu einem Empfänger. Beim Sender und Empfänger handelt es sich beispielsweise um zwei Komponenten eines Messgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße. Die Prozessgröße ist beispielsweise Druck, Füllstand, Dichte, Viskosität, Durchfluss oder pH-Wert eines Mediums.The The invention relates to a method for transmitting at least one digital output signal from a transmitter to a receiver. Farther The invention relates to a corresponding device for transmission at least one digital output signal from a transmitter to a Receiver. The sender and receiver act For example, it is two components of a measuring device of the Process and automation technology for determination and / or monitoring at least one process variable. The Process size is, for example Pressure, level, Density, viscosity, Flow or pH of a medium.

Im Stand der Technik ist es bekannt, digitale Signale durch einen Strom als Informationsträger zu übertragen. Die Stromübertragung ermöglicht eine sehr schnelle und störsichere Kommunikation. Dabei ist sie im Gegensatz zur Spannungsübertragung zudem unabhängig von der Länge des Kabels, über welches die Kommunikation erfolgt. Nachteilig ist jedoch, dass ein Kompromiss zwischen der Störunempfindlichkeit und der Stromaufnahme gefunden werden muss. Das bedeutet, dass für eine sichere Kommunikation ein entsprechend hoher Strom gesendet werden muss. Somit steigt der Energieaufwand. Dies ist jedoch insbesondere bei den Messgeräten der Prozess- und Automatisierungstechnik, für welche oft nur eine beschränkte Menge Energie zur Verfügung steht, kaum realisierbar. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine sog. Präambel erforderlich ist, da sonst die ersten Bits nicht erkannt werden würden. Man braucht einige Bits um den Bus einschwingen zu lassen. Wenn das Eingangsignal zu lang unverändert in einem Status bleibt, wie zum Beispiel bei der Übertragung von 0 × 00 oder O × FF, entlädt sich das Kabel wieder, und ein erneuerter Einschwingvorgang ist erforderlich. Um dieses Problem zu lösen, ist ein „balanced" Eingangsignal erforderlich, d.h. ein Eingangsignal mit einem Mittelwert der halben Versorgungsspannung (VCC/2), bzw. ein speziell codiertes Signal, wie zum Beispiel ein Manchestercodiertes Signal.in the The state of the art is known to digital signals through a stream as an information carrier transferred to. The power transmission allows a very fast and trouble-free Communication. It is in contrast to the voltage transmission also independent of the length of the cable over which the communication takes place. The disadvantage, however, is that a compromise between the immunity to interference and the current consumption must be found. That means for secure communication a correspondingly high current must be sent. Thus rises the energy expenditure. However, this is especially true of the measuring devices of Process and automation technology, for which often only a limited amount Energy available is barely feasible. Another disadvantage is that a so-called. preamble is required, otherwise the first bits are not recognized would. you needs some bits to make the bus settle. If that Input signal too long unchanged in a status remains, such as in the transmission of 0 × 00 or O × FF, discharges The cable is back, and a renewed transient is required. To solve this problem, a balanced input signal is required i.e. an input signal with an average of half the supply voltage (VCC / 2), or a specially coded signal, such as Manchester coded Signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störsichere und energiesparende digitale Kommunikation vorzuschlagen, welche insbesondere auch für die Übertragung über lange Kabel geeignet ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass die Kommunikation ohne die Notwendigkeit einer Präambel auskommt.Of the Invention is based on the object, a fail-safe and energy-saving to propose digital communication, which in particular also for the transmission over long Cable is suitable. Another task is that communication without the need for a preamble gets along.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren zur Übertragung mindestens eines digitalen Ausgangssignals von einem Sender zu einem Empfänger, wobei mindestens ein mit einer Flanke des digitalen Ausgangssignals korrespondierender Stromimpuls zwischen Sender und Empfänger übertragen wird. Die Erfindung besteht somit darin, dass keine langen Stromsignale übertragen werden, sondern dass für die Flanken des digitalen Ausgangssignals jeweils ein Stromimpuls übermittelt wird, d.h. es wird nur die wesentliche Information übertragen, dass ein Rechtecksignal beginnt (ansteigende Flanke) bzw. endet (abfallende Flanke), und dies geschieht über Stromimpulse. Es wird also für jede Flanke ein Impuls einer vorgebbaren Zeitdauer und einer vorgebbaren Amplitude übermittelt, insbesondere handelt es sich um zeitlich kurze Impulse, welche überdies vorzugsweise hohe Amplituden aufweisen. Dieses Verfahren wird insbesondere auch für die Übertragung innerhalb eines Messgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik verwendet, so dass also Sender und Empfänger zwei, ggf. räumlich voneinander getrennte Bestandteile eines Messgerätes sind. Der Abstand kann dabei beispielsweise zwischen 1 m und mehreren hundert m betragen. Die Aufgabe wird somit durch den Einsatz von Stromimpulsen einer hohen Amplitude anstatt des permanenten Stromflusses zur Informationsübertragung gelöst.The Invention solves the task with a method for transmitting at least one digital output signal from a transmitter to a receiver, wherein at least one current pulse corresponding to an edge of the digital output signal transmitted between sender and receiver becomes. The invention thus consists in that no long current signals are transmitted be, but that for the flanks of the digital output signal each transmit a current pulse is, i. only the essential information is transmitted that a square wave begins (rising edge) or ends (falling edge) Flank), and this happens over Current pulses. So it will be for each edge is a pulse of a predefinable time duration and a predefinable Transmitted amplitude, In particular, these are temporally short impulses, which moreover preferably have high amplitudes. This process will be particular also for the transfer within a measuring device used in process and automation technology, so so Sender and receiver two, possibly spatially are separate components of a measuring device. The distance can in this case, for example, be between 1 m and several hundred m. The task is thus by the use of current pulses of a high amplitude instead of the permanent current flow for information transmission solved.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass in Abhängigkeit davon, ob es sich um eine ansteigende oder abfallende Flanke handelt, ein Stromimpuls mit einem positiven oder negativen Vorzeichen übertragen wird.A Embodiment of the method according to the invention provides that in dependence whether it is a rising or falling edge, transmit a current pulse with a positive or negative sign becomes.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass in Abhängigkeit davon, ob es sich um eine ansteigende oder abfallende Flanke handelt, der Stromimpuls vom Sender zum Empfänger oder vom Empfänger zum Sender übertragen wird. Diese und die vorhergehende Ausgestaltung beziehen sich auf die Übertragung der Information, um was für eine Flanke es sich handelt, ob ansteigend oder abfallend, d.h. ob ein Rechtecksignal beginnt oder endet. Diese Information über die Art der Flanke macht die Übertragung noch sicherer. In der ersten Ausgestaltung werden die Flankentypen durch das Vorzeichen des Impulses gekennzeichnet. In der zweiten Ausgestaltung wird die Richtung des Impulses (d.h. vom Sender zum Empfänger – dies entspricht beispielsweise einem positiven Vorzeichen – oder vom Empfänger zum Sender – dies ist eine Ausgestaltung eines Stromimpulses mit einer negativen Amplitude –) zum Träger der Information über den Flankentyp. Weist das Kabel als Leitungseinheit z.B. zwei Teilkabel auf, die zumindest auf der Seite des Empfängers – z.B. über ein Widerstandselement – elektrisch miteinander verbunden sind, so entspricht ein negativer Stromimpuls an einem Teilkabel dem, dass ein Stromimpuls mit positiven Vorzeichen vom anderen Teilkabel ausgesendet wird. Diese Stromimpulse entsprechen sich jedoch aufgrund der Eigenschaften des Kabels nur im Idealfall, da durch das reale Kabel immer Verluste auftreten.A Embodiment of the method according to the invention that includes, depending whether it is a rising or falling edge, the current pulse from the transmitter to the receiver or from the receiver to the Transmitter is transmitted. These and the previous embodiment relate to the transmission the information to what a flank, whether rising or falling, i. whether a square wave begins or ends. This information about the Type of flank makes the transmission even safer. In the first embodiment, the edge types by the sign of the pulse is marked. In the second embodiment is the direction of the pulse (i.e., from the transmitter to the receiver - this corresponds for example, a positive sign - or from the receiver to Sender - this is an embodiment of a current pulse with a negative amplitude -) to the carrier of Information about the Edge type. Assign the cable as a conduit unit e.g. two subcables at least on the side of the recipient - e.g. via a resistance element - electrically connected to each other, so corresponds to a negative current pulse on a subcable that a current pulse with positive sign of other sub-cable is sent out. These current pulses correspond However, due to the characteristics of the cable, only in the ideal case, because the real cable always losses occur.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass in dem Fall, dass es sich um eine ansteigende Flanke handelt, ein Stromimpuls mit einem positiven Vorzeichen übertragen wird, und dass in dem Fall, dass es sich um eine abfallende Flanke handelt, ein Stromimpuls mit einem negativen Vorzeichen übertragen wird.An embodiment of the invention Method provides that in the case that it is a rising edge, a current pulse is transmitted with a positive sign, and that in the case that it is a falling edge, a current pulse is transmitted with a negative sign ,

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass die übertragenen Stromimpulse im Empfänger in Flanken eines digitalen Signals übertragen werden. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass auf der Empfängerseite ein Komparator mit einer Hysterese vorgesehen ist. Der Komparator wird passend von den Stromimpulsen bzw. daraus gewonnenen Spannungsimpulsen gesteuert, indem passend ein Set bzw. Reset des Komparators ausgelöst wird. Der Empfänger erzeugt somit aus den Impulsen wieder die Flanken eines digitalen Signals.A Embodiment of the method according to the invention that includes the transferred Current pulses in the receiver in flanks of a digital signal. An embodiment Foresees that on the receiver side a comparator with a hysteresis is provided. The comparator is suitable for the current pulses or voltage pulses derived from them controlled by appropriately a set or reset of the comparator is triggered. The recipient thus generates from the pulses again the flanks of a digital Signal.

Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Übertragung mindestens eines digitalen Ausgangssignals von einem Sender zu einem Empfänger. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass mindestens eine Impulseinheit vorgesehen ist, welche aus den Flanken des digitalen Ausgangssignals Stromimpulse erzeugt, dass mindestens eine Leitungseinheit vorgesehen ist, welche der Übertragung der Stromimpulse zwischen Sender und Empfänger dient, und dass mindestens eine Rekonstruktionseinheit vorgesehen ist, welche aus den Stromimpulsen ein digitales Signal rekonstruiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere ein Bestandteil eines Messgerätes oder Feldgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik. Die Erfindung besteht darin, dass auf der Seite des Senders für jede Flanke des zu übertragenden Signals ein Stromimpuls erzeugt wird, und dass auf der Seite des Empfängers aus den Stromimpulsen wieder digitale Signale erzeugt werden.Farther solve the Invention the task with a device for transmitting at least one digital Output signal from a transmitter to a receiver. The device according to the invention sees in that at least one pulse unit is provided, which consists of generates current pulses to the edges of the digital output signal, that at least one line unit is provided, which is the transmission the current pulses between transmitter and receiver serves, and that at least a reconstruction unit is provided, which consists of the current pulses reconstructed a digital signal. The device according to the invention is in particular a component of a measuring device or field device of the process and automation technology. The invention is that on the side of the transmitter for each flank of the to be transmitted Signals a current pulse is generated, and that on the side of the receiver off the current pulses again digital signals are generated.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass die Impulseinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Impulseinheit aus den Flanken des digitalen Ausgangssignals Spannungsimpulse erzeugt, und dass in der Impulseinheit mindestens eine Spannungs-Strom-Wandlereinheit vorgesehen ist, welche die Spannungsimpulse in Stromimpulse wandelt. In einer Ausgestaltung werden also passend zu den Flanken Spannungsimpulse erzeugt, die dann in Stromimpulse für die Übertragung übersetzt werden. In einer Ausgestaltung wird die Wandlung von Spannung in Strom über ein elektrisches Widerstandselement vorgenommen.A Embodiment of the device according to the invention includes that the pulse unit is designed such that the pulse unit from the edges of the digital output signal Generates voltage pulses, and that in the pulse unit at least a voltage-to-current converter unit is provided which measures the voltage pulses converted into current pulses. In one embodiment, so are suitable generated voltage pulses to the flanks, which then into current pulses translated for transmission become. In one embodiment, the transformation of stress into Electricity over made an electrical resistance element.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass in der Rekonstruktionseinheit mindestens eine Strom-Spannungs-Wandlereinheit vorgesehen ist, welche die übertragenen Stromimpulse in Spannungsimpulse wandelt. Auf der Seite des Empfängers werden die Stromimpulse wieder in Spannungsimpulse gewandelt, aufgrund derer das digitale Signal wieder zusammengesetzt wird.A Embodiment of the device according to the invention provides that in the reconstruction unit at least one current-voltage converter unit is provided, which the transmitted Current pulses converted into voltage pulses. Be on the side of the recipient the current pulses again converted into voltage pulses, due which the digital signal is reassembled.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beinhaltet, dass in der Rekonstruktionseinheit mindestens ein Komparator mit einer Hysterese vorgesehen ist, wobei der Komparator derartig ausgestaltet ist, dass der Komparator in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Spannungsimpulse einen Set oder einen Reset auslöst.A Embodiment of the device according to the invention includes that in the reconstruction unit at least one comparator is provided with a hysteresis, wherein the comparator configured in such a way is that the comparator is dependent from the sign of the voltage pulses a set or reset triggers.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Spannungs-Strom-Wandeleinheit mindestens ein elektrisches Widerstandselement aufweist, und/oder dass die Strom-Spannungs-Wandeleinheit mindestens ein elektrisches Widerstandselement aufweist.A Embodiment of the device according to the invention provides that the voltage-current conversion unit at least one having electrical resistance element, and / or that the current-voltage conversion unit at least having an electrical resistance element.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.The The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings.

Es zeigt:It shows:

1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und 1 a schematic representation of the device according to the invention, and

2: eine Darstellung der Signale, welche sich von der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgreifen lassen. 2 : A representation of the signals which can be picked up by the device according to the invention.

In der 1 sind die Bauteile gezeigt, welche erfindungsgemäß der Übertragung von digitalen Signalen dienen. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein Bestandteil eines Messgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik, wobei der Signalsender 1 in diesem Fall mindestens eine Sensoreinheit zur Erfassung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße umfasst, und wobei der Signalempfänger 2 z.B. eine Auswerteeinheit umfasst, welche ein Messsignal des Senders 1 auswertet oder weiterverarbeitet. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Druck, Füllstand, Dichte, Viskosität, pH-Wert, Temperatur oder Durchfluss. Durch die Leitungseinheit 5 kann somit die Auswerteeinheit als Empfänger 2 vom eigentlichen Prozess oder vom Medium, in welchem ein Prozess stattfindet, abgesetzt werden. Der Abstand zwischen Sender 1 und Empfänger 2 kann dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. durch die erfindungsgemäße Vorrichtung größer als 1 m betragen oder sogar im Bereich von mehreren hundert m liegen.In the 1 the components are shown, which serve according to the invention of the transmission of digital signals. For example, it is a part of a measuring device of process and automation technology, the signal transmitter 1 in this case comprises at least one sensor unit for detecting and / or monitoring at least one process variable, and wherein the signal receiver 2 For example, an evaluation unit comprising a measurement signal of the transmitter 1 evaluated or further processed. The process variable is, for example, pressure, level, density, viscosity, pH, temperature or flow. Through the line unit 5 Thus, the evaluation unit as a receiver 2 from the actual process or from the medium in which a process takes place. The distance between transmitters 1 and receiver 2 can thereby be greater than 1 m by the inventive method or by the device according to the invention or even in the range of several hundred m.

Im Sender 1 befindet sich eine Signalquelle 12, welche beispielsweise eine – hier nicht dargestellte – Sensoreinheit umfasst. Diese Signalquelle 12 erzeugt das digitale Ausgangssignal V1, welches in einer Ausgestaltung Rechtecksignale aufweist. D.h. im Ausgangssignal V1 zeigt sich ein Wechsel von konstant Versorgungsspannung Vcc und konstant Masse. Die Differenziereinheit 10 erzeugt in dieser Ausgestaltung ein differenziertes Signal, indem sie zusätzlich zu dem Ausgangssignal V1 ein Signal erzeugt, welches beim Vorliegen des betraglich niedrigen Spannungswerts Masse im Ausgangssignal V1 den betraglich höheren Spannungswert Vcc mit positivem Vorzeichen aufweist und welches beim Vorliegen des betraglich hohen Spannungswerts Vcc im Ausgangssignal V1 den betraglich hohen Spannungswert Vcc mit negativen Vorzeichen aufweist. In der Impulseinheit 6 wird dann passend zu jeder Flanke des Ausgangssignals V1 bzw. zu der Ausgstaltung des „differenzierten" Signals ein Spannungsimpuls erzeugt, wobei bereits eine Trennung in aufsteigende bzw. abfallende Flanken stattfindet, indem jeweils zeitlich passend zur Flanke ein Spannungsimpuls in einem jeweils eigenen Spannungssignal V2 oder V3 auftritt. Die Umwandlung der rechteckigen Spannungssignale in Spannungsimpulse erfolgt beispielsweise über zwei Schmitt-Trigger, an deren Signaleingang jeweils ein RC-Glied angeordnet ist. Somit sorgt jeweils eine Kombination aus RC-Glied und Schmitt-Trigger für die negativen bzw. positiven Spannungsimpulse. In dem hier gezeigten Beispiel bedeutet insbesondere jeder Impuls im Signal V2 eine ansteigende Flanke und jeder Impuls im Signal V3 eine abfallende Flanke im Ausgangssignal V1. Über die Spannungs-Strom-Wandlereinheit 8 werden die Spannungsimpulse in Stromimpulse der Signale 14, 15 umgewandelt, wobei die Stromimpulse eine vorgebbare zeitliche Dauer und eine vorgebbare Amplitude aufweisen. Die Amplitude der Impulse sollte dabei mindestens ein Zehnfaches der durchschnittlich zur Verfügung stehenden Stromstärke betragen. Soll beispielsweise ein Ausgangssignal V1 mit einer Bitrate von 1200 Bits übertragen werden, so hat der Impuls beispielsweise eine Dauer von 30 μs. D.h. das Verhältnis zwischen der Dauer eines Rechtecksignals (hier 1/1200 s) und der Dauer eines Impulses beträgt ca. 30. Ist weiterhin die durchschnittlich zur Verfügung stehenden Stromstärke 100 μA, so sollte die Amplitude des Stromimpulses mindestens 1 mA betragen, so dass ein Faktor 10 besteht. Unter Beachtung des obigen Verhältnisses der Zeitdauern kann der Faktor auch 30 betragen, d.h. der Stromimpuls hätte damit eine Amplitude von 3 mA. Wesentlich ist, dass die Amplitude möglichst groß sein sollte, so dass zu erwartende Störsignale auf jeden Fall kleiner sind. Diese Stromimpulse unterscheiden sich dabei in Hinsicht auf ihr Vorzeichen voneinander. Die Stromimpulse 14, 15 werden jeweils auf eine der beiden Signalleitung 3, 4 gegeben, d.h. die Flanken des digitalen Ausgangssignals V1 werden je nachdem, ob sie ansteigend oder abfallend sind, als Stromimpulse mit einem positiven oder negativen Vorzeichen und auf der ersten 3 oder der zweiten Signalleitung 4 übertragen. Auf der Seite des Empfängers 2 werden die Stromimpulse durch eine Strom-Spannungs-Wandlereinheit 9, welche beispielsweise ein passend geschaltetes elektrisches Widerstandselement aufweist, in Spannungsimpulse umgewandelt. Die Spannungsimpulse dienen dann zur Ansteuerung eines Komparators 11 mit Hysterese, so dass sich wieder ein digitales Signal V7 ergibt. Für die Rekonstruktion in der Rekonstruktionseinheit 7 führt der Komparator 11 einen Set oder Reset aus, abhängig von der Flanke des Spannungssignals V6 bzw. der Stromrichtung. Die Flankeninformation wird also entweder vom Sender 1 zum Empfänger 2 durch einen positiven Stromimpuls übertragen oder umgekehrt, indem ein negativer Stromimpuls erzeugt wird.In the transmitter 1 there is a signal source 12 which, for example, comprises a sensor unit (not shown here). This signal source 12 generates the digital output signal V1, which has rectangular signals in one embodiment. That is, in the output signal V1 shows a change from constant supply voltage Vcc and constant Mas se. The differentiation unit 10 generates in this embodiment, a differentiated signal by in addition to the output signal V1 generates a signal which has the quantitatively higher voltage value Vcc with positive sign in the presence of the quantitatively low voltage value ground in the output signal V1 and which in the presence of the quantitatively high voltage value Vcc in the output signal V1 has the high voltage value Vcc with negative sign. In the pulse unit 6 is then fitted to each edge of the output signal V1 and to the Ausgstaltung of the "differentiated" signal generates a voltage, which already takes place a separation into rising or falling edges, by temporally matching the edge of a voltage pulse in their own voltage signal V2 or The conversion of the rectangular voltage signals into voltage pulses takes place, for example, by means of two Schmitt triggers, to whose signal input an RC element is arranged in each case Thus, a combination of RC element and Schmitt trigger ensures the negative or positive voltage pulses. In particular, in the example shown here, each pulse in the signal V2 means a rising edge, and each pulse in the signal V3 means a falling edge in the output signal V1, via the voltage-to-current converter unit 8th The voltage pulses are in current pulses of the signals 14 . 15 converted, wherein the current pulses have a predetermined duration and a predetermined amplitude. The amplitude of the pulses should be at least ten times the average available current. If, for example, an output signal V1 is to be transmitted at a bit rate of 1200 bits, then the pulse has, for example, a duration of 30 μs. That is, the ratio between the duration of a square wave signal (here 1/1200 s) and the duration of a pulse is about 30. If, moreover, the average available current strength 100 μA, so the amplitude of the current pulse should be at least 1 mA, so that a Factor 10 exists. Considering the above ratio of the durations, the factor can also be 30, ie the current pulse would thus have an amplitude of 3 mA. It is essential that the amplitude should be as large as possible, so that expected interference signals are smaller in any case. These current pulses differ from each other in terms of their sign. The current pulses 14 . 15 are each on one of the two signal line 3 . 4 ie, the edges of the digital output signal V1, depending on whether they are rising or falling, as current pulses with a positive or negative sign and on the first 3 or the second signal line 4 transfer. On the side of the recipient 2 the current pulses are passed through a current-to-voltage converter unit 9 which has, for example, a suitably switched electrical resistance element, converted into voltage pulses. The voltage pulses then serve to control a comparator 11 with hysteresis, so that again results in a digital signal V7. For reconstruction in the reconstruction unit 7 leads the comparator 11 a set or reset, depending on the edge of the voltage signal V6 and the current direction. The edge information is thus either from the sender 1 to the recipient 2 transmitted by a positive current pulse or vice versa, by generating a negative current pulse.

Beispielhafte Vorteile der erfindungsgemäßen Übertragung sind folgende: Da die Stromimpulse sehr kurz sind, lassen sich mit derselben Energieaufnahme größere Stromamplituden erzeugen. Damit ist das gesamte System störsicher, weil es niederohmig ist. Da die Stromimpulse frei von Gleichanteilen sind, schwingt das Kabel sofort ein. Somit ist keine Präambel und kein speziell codiertes Signal (Manchester Code) nötig.exemplary Advantages of the transmission according to the invention are the following: Since the current pulses are very short, can be with the same energy intake larger current amplitudes produce. Thus, the entire system is immune to interference, because it is low impedance. Since the current pulses are free of DC components, the cable oscillates immediately. Thus, there is no preamble and no specially coded signal (Manchester Code) necessary.

In der 2 sind die Verläufe der einzelnen Signale dargestellt. Das Ausgangssignal V1 weist in dem hier gezeigten Beispiel Rechtecksignale mit ansteigenden und abfallenden Flanken auf. Diese Flankeninformation findet sich jeweils vereinzelt in den beiden Spannungssignalen V2 und V3. Aus jedem dieser beiden Spannungssignale V2, V3 wird jeweils ein Stromsignal 14, 15 generiert, wobei die Amplitude – diese sollte möglichst groß sein, jedoch insbesondere größer als zu erwartende Störsignale und insbesondere größer als die durch das Kabel bedingte Abschwächung – und die zeitliche Dauer – bei einer vorgegebenen maximal verwendbaren Stromstärke ermöglichen kurze Impulse größere Amplituden – der einzelnen Stromimpulse jeweils vorgebbar ist. Weiterhin unterscheiden sich die Impulse in den beiden Signalen 14, 15 auch in Hinsicht auf ihr Vorzeichen. Die Impulse der beiden Signale 14 und 15 sind jeweils dominant und überragen den durchschnittlich und permanent zur Verfügung stehenden Strom beispielsweise mindestens um den Faktor 10. Dementsprechend erlaubt ein kürzerer Impuls auch ein höheres Signal. Die Amplitude hängt jedoch auch von der Länge der Leitungseinheit 5 ab, so dass bei einem längeren Kabel in der Regel auch eine höhere Amplitude erforderlich ist. Da die beiden Leitungen 3 und 4, über welche die Stromimpulse übertragen werden, über den Widerstand auf der Empfängerseite miteinander verbunden sind und da damit der Stromkreis geschlossen ist, weisen die beiden Signale 14 und 15 in der Umsetzung immer auch die Impulse des jeweils anderen Signals auf, jedoch mit einer durch die Verluste im Kabel bedingten deutlich verringerten Amplitude. Dargestellt sind also in den Signalen 14 und 15 jeweils nur die auf den beiden Einzelleitungen messbaren dominanten Signalanteile. Die ansteigenden Flanken werden somit durch positive Stromimpulse, die abfallenden Flanken durch negative Stromimpulse repräsentiert. Die Strom-Spannungs-Wandlereinheit 9 erzeugt aus den beiden Stromsignalen 14, 15 ein Spannungssignal V6, welches durch den Komparator 11 in ein Spannungssignal V7 umgewandelt wird, welches identisch mit dem Ausgangssignal V1 ist. Da die Leitungseinheit 5 eine Länge deutlich größer 50 m aufweisen kann, ist dabei erfindungsgemäß durch die Übertragung mittels kurzer, aber hohe Amplitude aufweisender Stromimpulse die sichere Übermittlung durch das Aufzeigen der Flanken gewährleistet, und somit kann beispielsweise auch die Auswerteeinheit sehr weit von der Sensoreinheit abgesetzt werden.In the 2 the progressions of the individual signals are shown. The output signal V1 has in the example shown here rectangular signals with rising and falling edges. This edge information is in each case isolated in the two voltage signals V2 and V3. Each of these two voltage signals V2, V3 becomes a current signal in each case 14 . 15 generated, the amplitude - this should be as large as possible, but in particular greater than expected interference and in particular greater than the attenuation caused by the cable - and the duration - at a predetermined maximum usable current allow short pulses larger amplitudes - the individual current pulses can be specified in each case. Furthermore, the pulses differ in the two signals 14 . 15 also in terms of its sign. The impulses of the two signals 14 and 15 are each dominant and exceed the average and permanently available current, for example at least by a factor of 10. Accordingly, a shorter pulse also allows a higher signal. However, the amplitude also depends on the length of the line unit 5 so that with a longer cable usually a higher amplitude is required. Because the two wires 3 and 4 , over which the current pulses are transmitted, are connected to each other via the resistor on the receiver side and since thus the circuit is closed, the two signals 14 and 15 in the implementation also always the pulses of the other signal, but with a caused by the losses in the cable significantly reduced amplitude. So are shown in the signals 14 and 15 in each case only the dominant signal components measurable on the two individual lines. The rising edges are thus by positive current pulses, the falling edges by negative Stro mimpulse represents. The current-to-voltage converter unit 9 generated from the two current signals 14 . 15 a voltage signal V6, which through the comparator 11 is converted into a voltage signal V7, which is identical to the output signal V1. As the line unit 5 a length significantly greater than 50 m, according to the invention is ensured by the transmission by means of short but high amplitude having Stromimpulse the secure transmission by showing the flanks, and thus, for example, the evaluation unit can be set very far from the sensor unit.

11: Sendertransmitter
22: Empfängerreceiver
33: Erste SignalleitungFirst signal line
44: Zweite SignalleitungSecond signal line
55: Leitungseinheitline unit
66: Impulseinheitpulse unit
77: Rekonstruktionseinheitreconstruction unit
88th: Spannungs-Strom-WandlereinheitVoltage-current converter unit
99: Strom-Spannungs-WandlereinheitCurrent-voltage converter unit
1010: DifferenziereinheitDifferentiating unit
1111: Komparatorcomparator
1212: Signalquellesource
V1V1: Digitales Ausgangssignaldigital output
V7V7: Digitales Signaldigital signal

Claims

Method for transmitting at least one digital output signal (V1) from a transmitter ( 1 ) to a recipient ( 2 ), characterized in that at least one with an edge of the digital output signal (V1) corresponding current pulse between transmitter ( 1 ) and receiver ( 2 ) is transmitted.

Method according to claim 1, characterized in that that in dependence whether it is a rising or falling edge, transmit a current pulse with a positive or negative sign becomes.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that, depending on whether it is a rising or falling edge, the current pulse from the transmitter ( 1 ) to the recipient ( 2 ) or from the recipient ( 2 ) to the transmitter ( 1 ) is transmitted.

Method according to claim 2 or 3, characterized that in the case of a rising edge Current pulse is transmitted with a positive sign, and that in the case that it is a falling edge Current pulse is transmitted with a negative sign.

Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the transmitted current pulses in the receiver ( 2 ) are transmitted in edges of a digital signal (V7).

Device for transmitting at least one digital output signal (V1) from a transmitter ( 1 ) to a recipient ( 2 ), characterized in that at least one pulse unit ( 6 ) is provided, which generates current pulses from the edges of the digital output signal (V1) that at least one line unit ( 5 ) is provided, which of the transmission of current pulses between transmitter ( 1 ) and receiver ( 2 ), and that at least one reconstruction unit ( 7 ) is provided, which reconstructs a digital signal (V7) from the current pulses.

Device according to claim 6, characterized in that the pulse unit ( 6 ) is configured such that the pulse unit ( 6 ) generates voltage pulses from the edges of the digital output signal (V1), and that in the pulse unit ( 6 ) at least one voltage-current converter unit ( 8th ) is provided, which converts the voltage pulses into current pulses.

Device according to claim 6, characterized in that in the reconstruction unit ( 7 ) at least one current-voltage converter unit ( 9 ) is provided, which converts the transmitted current pulses into voltage pulses.

Apparatus according to claim 6 or 8, characterized in that in the reconstruction unit ( 7 ) at least one comparator ( 11 ) is provided with a hysteresis, wherein the comparator ( 11 ) is designed such that the comparator ( 11 ) triggers a set or a reset depending on the sign of the voltage pulses.

Device according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the voltage-current conversion unit ( 8th ) has at least one electrical resistance element, and / or that the current-voltage conversion unit ( 9 ) has at least one electrical resistance element.