DE102007054326A1

DE102007054326A1 - Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal, Modem mit einer derartigen Empfangsschaltung, Messumformer, Stellungsregler sowie Ein- und Ausgabebaugruppe

Info

Publication number: DE102007054326A1
Application number: DE200710054326
Authority: DE
Inventors: Thomas Hauschulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20
Also published as: WO2009063033A3; WO2009063033A2

Abstract

Eine Empfangsschaltung (1) ist zum Empfang eines frequenzumgetasteten Eingangssignals (ES) mit einem Solltastverhältnis vorgesehen. Sie weist ein eingangsseitiges Hochpassfilter (12) zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals (UE) und zur Erzeugung eines Filtersignals (FS), einen nachgeschalteten Verstärker (16) sowie einen nachgeschalteten Komparator (13) zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals (AS) auf. Erfindungsgemäß weist die Empfangsschaltung (1) einen Integrator (30) auf, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal (AS) zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal (KS) bereitstellt. Das Korrektursignal (KS) ist zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals (FS) auf den Verstärker (16) zurückgeführt, um Abweichungen des Tastverhältnisses des digitalen Ausgangssignals (AS) vom Solltastverhältnis auszuregeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal mit einem vorgegebenen Solltastverhältnis. Die Eingangsschaltung weist ein eingangsseitiges Hochpassfilter zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals und zur Erzeugung eines Filtersignals, einen nachgeschalteten Verstärker sowie einen nachgeschalteten Komparator zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Modem mit einem analogen Signalanschluss zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal aufmodulierten Empfangsdaten an eine derartige Empfangsschaltung. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Messumformer sowie einen Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit jeweils einem derartigen Modem. Die Erfindung betrifft zudem eine analoge Eingabebaugruppe sowie eine analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, wobei die Baugruppen ein derartiges Modem aufweisen.
Empfangsschaltungen für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal sind allgemein bekannt. Bei einer Frequenzumtastung handelt es sich um die digitale Form einer Frequenzmodulation. In der Fachsprache wird eine solche Modulation auch als FSK-Modulation (FSK für Frequency Shift Keying) bezeichnet. Dabei wird die Frequenz einer periodischen sinusförmigen Schwingung zwischen einem Satz unterschiedlicher, vorzugsweise zweier, diskreter Werte verändert. Die analogen frequenzumgetasteten Eingangssignale können beispielsweise von einem Telekommunikationsgerät oder von Geräten der Mess- und Regelungstechnik stammen.
Besonderes Augenmerk der vorliegenden Anmeldung liegt auf Empfangsschaltungen, die zum Empfang eines sogenannten HART^®-Feldbussignals ausgebildet sind (HART für Highway Addressable Remote Transducer). Hierzu kann ein analoges Feldbussystem, welches auf einer standardisierten 4/20 mA-Zweileiter-Stromschleife basiert, mittels einer solchen HART^®-Kommunikation erweitert werden. HART^® ist ein standardisiertes, weit verbreitetes Kommunikationssystem zum Aufbau industrieller digitaler Feldbusse. Es ermöglicht die digitale Kommunikation mehrerer Teilnehmer (Feldgeräte) über einen gemeinsamen digitalen Feldbus über die Zweileiter-Stromschleife entsprechend dem älteren 4/20 mA-Standard. Vorhandene Leitungen nach dem 4/20 mA-Standard können direkt benutzt und beide Systeme parallel betrieben werden. Die Zweileiter-Schleife kann alternativ auch nur zur Stromversorgung der angeschlossenen Feldgeräte und zur HART^®-Kommunikation vorgesehen sein. Typischerweise wird einem Normsignal, das heißt einem Gleichanteil des Zweileiter-Schleifenstroms, ein Wechselstromsignal mit einer Stromamplitude im Bereich von 0,8 mA bis 1,2 mA entsprechend dem HART^®-Protokoll aufmoduliert. Die Modulation erfolgt mittels des zuvor beschriebenen FSK-Verfahrens. Zur Übertragung eines binär kodierten Datenwortes wird entsprechend dem binären Wert eine Modulationsfrequenz von 2200 Hz für den Wert „0" und 1200 Hz für den Wert „1" verwendet.
Die zuvor genannten Feldgeräte sind typischerweise Messumformer und Stellungsregler, die vorzugsweise in der Anlagen- und Automatisierungstechnik, insbesondere in der chemischen Industrie, Petrochemie und im Untertagebau, eingesetzt werden. Ein derartiger Messumformer, wie z. B. vom Typ SITRANS P der Fa. Siemens, sowie ein derartiger Stellungsregler, wie z. B. vom Typ SIPART PS2 der Fa. Siemens, können zur Übertragung eines Messwertes bzw. eines Sollwertes an einer Zweileiter-Stromschleife betrieben werden. Über letztere erfolgt auch die elektrische Energieversorgung. Die speisende Gegenstelle kann eine analoge Eingabebaugruppe bzw. eine analoge Ausgabebaugruppe eines Leitstellenrechners, eines Prozessrechners oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) sein. Die Eingabe- oder Ausgabebaugruppe ist insbesondere zum Einstecken in einen Leitstellenrechner oder Prozessrechner vorgesehen. Letztere können z. B. auf einem Personal Computer (PC) basieren. Alternativ können die analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppen Komponenten einer SPS sein. Sie können alternativ als dezentrale Ein- und/oder Ausgabebaueinheit zum Anbringen an einer Hutschiene ausgebildet sein.
Die zuvor genannten Feldgeräte sowie analogen Ein- und Ausgabebaugruppen weisen ein Modem, insbesondere ein HART^®-Modem, auf, welches jeweils eine Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes HART^®-Eingangssignal sowie eine schaltungstechnisch parallel dazu angeordnete Sendeschaltung aufweist. Ein derartiges Modem dient zur Feldbusanschaltung an die Zweileiter-Stromschleife sowie zur Anschaltung an einen Kommunikationsbus. Über das Modem können von dem Kommunikationsbus empfangene Sendedaten dem Zweileiter-Gleichstromsignal aufmoduliert werden. In umgekehrter Richtung können mittels des Modems Empfangsdaten aus der Zweileiter-Stromschleife ausgekoppelt werden und diese als Sendedaten an den Kommunikationsbus ausgegeben werden. Das Modem kann z. B. eine CAN-Busschnittstelle mit einem CAN-Bus-Transceiver, eine I²C-Busschnittstelle oder ganz allgemein eine serielle oder parallele Schnittstelle aufweisen. Im einfachsten Fall ist das Modem auf einer Leiterplatte mit entsprechenden Ein- und Ausgängen zum Anschließen an die Zweileiter-Stromschleife und zum Anschließen an den Kommunikationsbus angeordnet.
Die eingangs beschriebene Empfangsschaltung weist typischerweise ein eingangsseitiges Hochpassfilter zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals, insbesondere des Zweileiter-Stromschleifensignals, und zur Erzeugung eines Filtersignals auf. Sie weist zudem einen nachgeschalteten Verstärker sowie einen nachgeschalteten Komparator zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals auf. Ist die Empfangsschaltung zum Empfang von HART^®-Feldbussignalen vorgesehen, so beträgt das Solltastverhältnis des frequenzumgetasteten Eingangssignals 50%. Der Eingangsspannungsbereich einer solchen Empfangs schaltung liegt gemäß dem HART^®-Protokoll in einem Bereich von 0,12 V bis 1,2 V. Die minimale Spannungsamplitude beträgt somit 0,06 V bzw. 60 mV. Die Schaltschwelle des Komparators liegt typischerweise in der Spannungsmitte.
Problematisch ist es, wenn aus Kostengründen preiswerte Standard-Operationsverstärker zur Signalverstärkung sowie Standard-Komparatoren zur Erzeugung des digitalen Ausgangssignals in einer Empfangsschaltung eingesetzt werden sollen. Derartige elektronische Bauelemente weisen typischerweise Offsetspannungen jeweils im Bereich von ca. 7 mV auf. Da der Komparator dem Operationsverstärker nachgeschaltet ist, können sich die beiden Offsetspannungen auf ca. 14 mV addieren. Der Zeitpunkt, bei welchem der Ausgang des Komparators kippt, wird dann durch die gesamte wirkende Offsetspannung verschoben. Dies hat einen sowohl bei einem steigenden als auch bei einem fallenden Sinusabschnitt des verstärkten entkoppelten Eingangssignals auftretenden Zeitfehler zufolge. Mit anderen Worten verlängern sich die Zeitintervalle zwischen den Flanken um das Doppelte. So bewirkt eine Offsetspannung von den obengenannten typischen 14 mV eine Änderung des Tastverhältnisses um 3%, das heißt auf einen Wert von 47:53 bzw. 53:47. Derartige Werte sind hinsichtlich der geforderten Empfangsqualitäten einer Empfangsschaltung nicht mehr akzeptabel.
Hinzu kommt, dass bereits in einem Sendesignal Signalverzerrungen vorhanden sein können, welche „von sich aus" ein geändertes Tastverhältnis aufweisen, wie z. B. 49:51 bzw. 51:49, oder sogar noch schlechter. Zusammen mit der durch die Offsetspannung der Halbleiterbauelemente bedingten Änderung des Tastverhältnisses sind sogar Abweichungen bis zu 5% vom Sollwert des Tastverhältnisses möglich. Dies hat letztendlich zur Folge, dass ein gesendetes HART^®-Signal von der sendenden Gegenstelle nicht mehr fehlerfrei empfangen werden kann.
Zwar können anstelle der preiswerten Operationsverstärker und Komparatoren qualitativ höherwertige Bauelemente zur Verminderung dieses Problems verwendet werden. Allerdings kosten derartige Bauelemente ein Vielfaches im Vergleich zu den preiswerten Bauelementen. Empfangsschaltungen mit derartigen Bauelementen sind daher sehr teuer.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal anzugeben, welche eine höhere Empfangsleistung bei zugleich geringeren Bauteilkosten ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Modem mit einer derartigen Empfangsschaltung anzugeben.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Messumformer, einen Stellungsregel sowie eine geeignete analoge Eingabebaugruppe und eine analoge Ausgabebaugruppe mit einem derartigen Modem anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Empfangsschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausführungsformen der Empfangsschaltung genannt. Im Anspruch 6 ist ein geeignetes Modem mit einer derartigen Empfangsschaltung angegeben. In den abhängigen Ansprüchen 7 bis 9 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Modems genannt. Im Anspruch 10 ist ein Messumformer und im Anspruch 12 ein Stellungsregler mit einem derartigen Modem angegeben. In den abhängigen Ansprüchen 11 und 13 sind entsprechende vorteilhafte Ausführungsformen genannt. Im Anspruch 14 ist eine geeignete analoge Eingabebaugruppe und im Anspruch 15 eine geeignete analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, angegeben.
Erfindungsgemäß weist die Empfangsschaltung einen Integrator auf, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal bereitstellt. Das Korrektursignal ist zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals auf den Verstärker zurückgeführt. Die Rückführung des Korrektursignals bewirkt hierbei vorteilhaft eine Kompensation der zuvor aufaddierten Offsetfehler in der Empfangsschaltung.
Damit ist der besondere Vorteil verbunden, dass preiswerte Halbleiterbauelemente zur Verstärkung des Eingangssignals sowie zur Bildung des digitalen Ausgangssignals verwendet werden können. Derartige „Massenprodukte" kosten im Vergleich zu den sonst erforderlichen Bauelementen vorteilhaft nur einen Bruchteil. Eine erfindungsgemäße Empfangsschaltung ist daher besonders günstig herstellbar.
Ein weiterer Vorteil ist, dass auch vergleichsweise schwache Empfangssignale noch erfasst und ausgewertet werden können, selbst wenn diese hinsichtlich des Solltastverhältnisses bereits verzerrt sein sollten.
Nach einer Ausführungsform weist der Integrator eine derart bemessene Zeitkonstante auf, dass das Tastverhältnis des digitalen Ausgangssignals zumindest nahezu mit dem Solltastverhältnis des Eingangssignals übereinstimmt. Dies kann insbesondere über die Einstellung der Zeitkonstanten des Integrators erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform bilden das Hochpassfilter und der Verstärker einen gemeinsamen Hochpassverstärker. Dadurch vereinfacht sich der schaltungstechnische Aufbau der erfindungsgemäßen Empfangsschaltung erheblich.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist die Empfangsschaltung ein dem Hochpassfilter vorgeschaltetes Tiefpassfilter zur Unterdrückung von hochfrequenten Signalanteilen im Eingangssignal auf. Dadurch wird die Empfangsleistung der erfindungsgemäßen Empfangsschaltung weiter gesteigert. Vorzugsweise ist die Empfangsschaltung auf ein 1200 Hz/2200 Hz-frequenzumgetastetes HART-Eingangssignal mit einem Solltastverhältnis von 50% eingestellt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Empfangsschaltung auf ein beliebiges frequenzumgetastetes Eingangssignal unter Berücksichtigung des jeweils ge forderten Solltastverhältnisses, des Eingangsspannungsbereichs sowie der Signalbandbreite des Eingangssignals abgestimmt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem Modem gelöst. Es weist einen analogen Signalanschluss zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal aufmodulierten Empfangsdaten an eine erfindungsgemäße Empfangsschaltung auf. Die Empfangsschaltung ist zur Ausgabe von korrespondierenden digitalen Empfangsdaten als digitales Ausgangssignal an einem digitalen Signalanschluss vorgesehen. Das Modem weist weiterhin den digitalen Signalanschluss zur Eingabe von digitalen Sendedaten an eine parallel zur Empfangsschaltung angeordneten Sendeschaltung als digitales Sendeeingangssignal auf. Es weist zudem den analogen Signalanschluss zur Ausgabe von korrespondierenden, einem Sendeausgangssignal aufzumodulierenden, frequenzumgetasteten Sendedaten auf. Die beiden Signalanschlüsse können jeweils als gemeinsamer Anschluss ausführt sein. Sie können alternativ separat ausgeführt sein. Ein derartiges Modem kann beispielsweise komplett in einem einzigen elektronischen Bauelement integriert sein.
Nach einer Ausführungsform weist das Modem eine Busanschalteinheit zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten an einen Kommunikationsbus sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten von dem Kommunikationsbus auf. Die Busanschalteinheit kann beispielsweise eine CAN-Bus-, eine SPI-, eine I²C-Busschnittstelle oder eine beliebige andere serielle oder parallele Busschnittstelle sein.
Nach einer besonderen Ausführungsform weist das Modem eine Stromschleifenanschalteinheit zur signaltechnischen Aufbereitung eines von einer Zweileiter-Stromschleife stammenden Stromsignals in das Empfangssignal sowie zur signaltechnischen Aufbereitung des von der Sendeschaltung stammenden Sendeausgangssignals in das Stromsignal auf.
Die Zweileiter-Stromschleife ist zur Übertragung eines Messwertes oder eines Sollwertes sowie zur Energieübertragung vorgesehen. Der jeweilige Messwertbereich ist vorzugsweise durch korrespondierende eingeprägte Gleichstromwerte des Schleifenstroms in einem Bereich von 4 mA bis 20 mA abbildbar. Insbesondere weist das von der Stromschleifenanschalteinheit dem Zweileiter-Gleichstromsignal aufzumodulierende Wechselstromsignal eine Stromamplitude von max. 1,2 mA, insbesondere von ca. 1 mA, auf. Vorzugsweise weist das Wechselstromsignal eine FSK-Frequenz von 1200 Hz oder 2200 Hz entsprechend dem jeweiligen binären Wert der seriellen Folge der digitalen Empfangs- oder Sendedaten auf. Die bidirektionale Datenübertragung basiert vorzugsweise auf einem Protokoll des HART^®-Standards.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Stromschleifenanschalteinheit einen Übertrager zum potentialfreien Auskoppeln des Empfangssignals aus der Zweileiter-Stromschleife sowie zum Einkoppeln des Sendeausgangssignals in die Zweileiter-Stromschleife auf. Durch die galvanische Trennung werden negative Einflüsse auf die Datenübertragung, wie z. B. durch induktiv einkoppelnde Erdschleifen oder durch EMV-Einkopplungen, vorteilhaft vermieden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Messumformer zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit zumindest einer Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Messwertes und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung eines derartigen Modems gelöst. Ein derartiger Messumformer kann wegen der verbesserten Empfangsleistung des Modems deutlich weiter entfernt von der speisenden Gegenstelle betrieben werden. Insbesondere weist ein derartiger Messumformer eine Stromregler-/Energieauskoppeleinheit zum Einprägen von mit einem der Messwerte korrespondierenden Gleichstromwerten des Schleifenstroms in die Zweileiter-Stromschleife auf.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit einem Stellglied und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung eines derartigen Modems gelöst. Auch ein derartiger Stellungsregler kann als Feldgerät aufgrund der verbesserten Empfangsleistung des Modems deutlich weiter entfernt von der speisenden Gegenstelle betrieben werden. Insbesondere weist ein derartiger Stellungsregler eine Strommess-/Energieauskoppeleinheit zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifenstroms in der Zweileiter-Stromschleife sowie zur Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes des Stellungsreglers auf.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch eine analoge Eingabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, gelöst, welche eine Strommess-/Energieversorgungseinheit zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschleife übertragenen Messwertes und zur Energieversorgung eines angeschlossenen Messumformers aufweist. Die analoge Eingabebaugruppe weist in kennzeichnender Weise ein derartiges, in Reihe zur Strommess-/Energieversorgungseinheit geschaltetes Modem auf, wobei das zumindest eine Modem mit einem Kommunikationsbus des Leitstellenrechners verbindbar ist bzw. verbunden ist. Die analoge Eingabebaugruppe kann beispielsweise eine Steckkarte sein, welche in einen entsprechenden Slot des Leitstellenrechners eingesteckt werden kann. Alternativ kann die Eingabebaugruppe eine modulare dezentrale Eingabebaueinheit zur Montage an einer Hutschiene sein.
In entsprechender Weise wird die Aufgabe der Erfindung durch eine analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, gelöst, welche eine regelbare Stromquelle zum Einprägen eines über eine Zweileiter-Stromschleife zu übertragenden Sollwertes und zur Energieversorgung eines Stellungsreglers aufweist. Die analoge Ausgabebaugruppe weist ein derartiges, in Reihe zur regelbaren Stromquelle geschaltetes Modem auf, wobei das zumindest eine Modem mit einem Kommuni kationsbus des Leitstellenrechners verbindbar ist bzw. verbunden ist. Die analoge Ausgabebaugruppe kann wiederum beispielsweise eine Steckkarte oder alternativ eine modulare dezentrale Eingabebaueinheit zur Montage an einer Hutschiene sein.
Darüber hinaus können eine erfindungsgemäße analoge Eingabebaugruppe und eine analoge Ausgabebaugruppe eine gemeinsame analoge Ein-/Ausgabebaugruppe bzw. eine gemeinsame modulare dezentrale Ein-/Ausgabebaueinheit bilden.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
1 beispielhaft einen Leitstellenrechner mit einer analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppe, mit einem daran angeschlossenen Messumformer und Stellungsregler sowie mit zwei Modems,
2 beispielhaft einen zeitlichen Verlauf eines analogen Gleichstromsignals sowie eines Wechselstromsignal eines Zweileiter-Schleifenstroms,
3 beispielhaft einen zeitlichen Verlauf einer frequenzumgetasteten Eingangsspannung und einer digitalen Ausgangsspannung,
4 ein Prinzipschaltbild eines Modems nach dem Stand der Technik,
5 ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangsschaltung nach dem Stand der Technik,
6 einen Ausschnitt eines beispielhaft verzerrten frequenzumgetasteten Sendesignals als Eingangssignal für eine Empfangsschaltung in Form einer Eingangsspannung,
7 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Empfangsschaltung und
8 ein beispielhaftes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Empfangsschaltung.
1 zeigt beispielhaft einen Leitstellenrechner 100 mit einer analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppe 6, 7, mit einem daran angeschlossenen Messumformer 8 und Stellungsregler 9 sowie zwei Modems 10.
Im linken Teil der 1 ist der Leitstellenrechner 100 dargestellt. Er weist eine erfindungsgemäße analoge Eingabebaugruppe 6 sowie eine erfindungsgemäße analoge Ausgabebaugruppe 7 auf. Erstere weist eine Strommess-/Energieversorgungseinheit 60 zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschleife 5 übertragenen Messwertes MW und zur Energieversorgung des angeschlossenen Messumformers 8 auf. Die analoge Eingabebaugruppe 6 weist zudem ein in Reihe zur Strommess-/Energieversorgungseinheit 60 geschaltetes erfindungsgemäßes Modem 10 auf, welches mit einem Kommunikationsbus B des Leitstellenrechners 100 verbunden ist. Über den Kommunikationsbus B können Sende- und Empfangsdaten SD, RD, welche z. B. Diagnose- oder Konfigurationsdaten aufweisen können, mit dem Leitstellenrechner 100 ausgetauscht werden. Zur Energieversorgung weist die Strommess-/Energieversorgungseinheit 60 eine mit dem Batteriesymbol dargestellte Stromquelle und einen Messwiderstand 62 zur Strommessung auf. Mit dem Bezugszeichen 51 ist der Leitungswiderstand der Zweileiter-Stromschleife 5 bezeichnet. Der Messwertbereich des Messwertes MW ist durch korrespondierende eingeprägte Gleichstromwerte des Schleifenstroms i, vorzugsweise in einem Bereich von 4 mA bis 20 mA, abgebildet.
Im mittleren oberen Bereich der 1 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Modem 10 gezeigt, das über zwei elektrische Anschlüsse 52, 53 in die Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltet ist. Das Modem 10 kann beispielsweise an einem Kommunikati onsbus B einer nicht weiter gezeigten Gegenstelle angeschlossen sein.
Im rechten oberen Teil der 1 ist ein erfindungsgemäßer, an der Zweileiter-Stromschleife 5 angeschlossener Messumformer 8 dargestellt, in den der von der analogen Eingabebaugruppe 6 bereitgestellte Schleifenstrom i hineinfließt, der dann wieder zur analogen Eingabebaugruppe 6 zurückfließt. Der Messumformer 8 weist eine nicht weiter dargestellte Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Messwertes MW auf. Er weist weiterhin eine in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltete Energieauskoppeleinheit 80 zumindest zur elektrischen Versorgung des erfindungsgemäßen Modems 10 auf. Insbesondere weist der Messumformer 8 eine über interne Anschlüsse 81, 82 angeschlossene Stromregler/Energieauskoppeleinheit 80 zum Einprägen von mit einem der Messwerte MW korrespondierenden Gleichstromwerten des Schleifenstroms i in die Zweileiter-Stromschleife 5 auf. Weiterhin ist das Modem 10 zum Austausch von Sende- und Empfangsdaten SD, RD über einen Kommunikationsbus B mit einer nicht weiter gezeigten Steuereinheit des Messumformers 8 zum Datenaustausch verbunden.
Im linken unteren Teil der 1 ist eine erfindungsgemäße analoge Ausgabebaugruppe 7 dargestellt. Sie weist eine regelbare Stromquelle 70 zum Einprägen eines über eine weitere Zweileiter-Stromschleife 5 zu übertragenden Sollwertes SW und zur Energieversorgung – symbolisiert durch das Schaltzeichen einer Batterie 71 – eines Stellungsreglers 9 auf. Die analoge Ausgabebaugruppe 7 weist weiterhin ein in Reihe zur regelbaren Stromquelle 70 geschaltetes erfindungsgemäßes Modem 10 auf, welches gleichfalls mit dem Kommunikationsbus B des gezeigten Leitstellenrechners 100 zum Datenaustausch verbunden ist.
Im rechten unteren Teil der 1 ist ein erfindungsgemäßer Stellungsregler 9 dargestellt, durch den der von der analogen Ausgabebaugruppe 7 bereitgestellte Schleifenstrom i hineinfließt, der dann wieder zur analogen Ausgabebaugruppe 7 zu rückfließt. Der Stellungsregler 9 ist über die elektrischen Anschlüsse 56, 57 in die Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltet. Er weist ein Stellglied 93 sowie eine in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltete Energieauskoppeleinheit 90 zumindest zur elektrischen Versorgung des erfindungsgemäßen Modems 10 auf. Insbesondere weist er eine über interne Anschlüsse 91, 92 angeschlossene herkömmliche Strommess-/Energieauskoppeleinheit 90 zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifenstroms i in der Zweileiter-Stromschleife 5 sowie zur Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes 93 des Stellungsreglers 9 auf. Weiterhin ist das Modem 10 zum Austausch von Sende- und Empfangsdaten SD, RD über einen Kommunikationsbus B mit einer nicht weiter gezeigten Steuereinheit des Stellungsreglers 9 zum Datenaustausch verbunden.
2 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf VDC, VAC eines analogen Gleichstromsignals sowie eines Wechselstromsignals eines Zweileiter-Schleifenstroms i. Die Stromamplitude des Wechselstromsignals beträgt beispielhaft 1 mA. Das Wechselstromsignal ist dabei im Vergleich zu dem Stromwertebereich von 4 mA bis 20 mA des Gleichstromsignals zur Veranschaulichung deutlich überhöht dargestellt. 2 zeigt weiterhin 1200 Hz- bzw. 2200 Hz-Wellenzüge, welche zur Kodierung eines binären „0"- oder „1"-Wertes verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel wird die Bitfolge 1001101 eines Datenwortes übertragen.
3 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf VUE, VUA einer frequenzumgetasteten Eingangsspannung UE als Eingangssignal für eine Empfangsschaltung sowie einer digitalen Ausgangsspannung UA als digitales Ausgangssignal. Wie 3 zeigt, wird die sinusförmige Eingangsspannung UE durch Spannungsvergleich in eine digitale Ausgangsspannung UA umgesetzt.
4 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Modems 10 nach dem Stand der Technik. Das Modem 10 weist einen analogen Signalanschluss 52, 53 zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal ES aufmodulierten Empfangsdaten RD' auf. Die Empfangsdaten RD' werden im Beispiel der 4 an eine Empfangsschaltung 1 weitergeleitet. An einem digitalen Signalanschluss 41 des Modems 10 stehen die korrespondierenden, signaltechnisch durch die Empfangsschaltung 1 aufbereiteten digitalen Empfangsdaten RD als digitales Ausgangssignal AS zur Verfügung.
Im Beispiel der 4 weist das Modem 10 weiterhin eine Busanschalteinheit 4 zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten RD an einen Kommunikationsbus B sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten SD von dem Kommunikationsbus B auf. Darüber hinaus weist das gezeigte Modem 10 eine Stromschleifenanschalteinheit 3 auf, welche ein von einer Zweileiter-Stromschleife 5 stammendes Stromsignal i signaltechnisch aufbereitet. Es wird dann als Empfangssignal ES der Empfangsschaltung 1 zugeführt.
Die im Beispiel der 4 gezeigte Empfangsschaltung 1 ist zum Empfang eines frequenzumgetasteten Eingangssignals ES mit einem vorgegebenen Solltastverhältnis von 50% zum Betrieb an einer Zweileiter-Stromschleife 5 ausgebildet. Das Eingangssignal ES wird einem optionalen Tiefpassfilter 11 zugeführt, welcher Störanteile im Eingangssignal ES unterdrückt. Das Eingangssignal ES wird im Anschluss zur Entkopplung dessen Gleichanteils einem Hochpassfilter 12 zugeführt. Ein dem Hochpassfilter 12 nachgeschalteter Verstärker 16 verstärkt das gefilterte Eingangssignal ES.
Im Beispiel der 4 sind das Hochpassfilter 12 und der Verstärker 16 als gemeinsamer Hochpassverstärker 12' vorzugsweise in einer Operationsverstärkerschaltung ausgebildet. Am Ausgang des Hochpassverstärkers 12' steht das Filtersignal FS an. Letzteres wird einem nachgeschalteten, auf das Solltastverhältnis des Eingangssignals ES eingestellten Komparator 13 zugeführt. Am Ausgang des Komparators 13 steht dann ein digitales Ausgangssignal AS zur Verfügung. Mit RS ist ein Referenzsignal zur Einstellung der Schaltschwelle des Komparators 13 bezeichnet.
Auf umgekehrtem Wege dient der digitale Signalanschluss 41 zur Eingabe von digitalen Sendedaten SD an einer parallel zur Empfangsschaltung 1 angeordneten Sendeschaltung 2. Mit dem Bezugszeichen SES ist das zu den digitalen Sendedaten SD zugehörige digitale Sendeeingangssignal SES bezeichnet. Nach signaltechnischer Aufbereitung liegen an dem analogen Signalanschluss 52, 53 korrespondierende, einem Sendeausgangssignal SAS aufzumodulierende frequenzumgetastete Sendedaten SD' zur Ausgabe an. Weiterhin bereitet die Stromschleifenanschalteinheit 3 ein von der Sendeschaltung 2 stammendes Sendeausgangssignal SAS in das Stromsignal i auf. Üblicherweise weist die Stromschleifenanschalteinheit 3 einen Übertrager zum potentialfreien Auskoppeln des Empfangssignals ES aus der Zweileiter-Stromschleife 5 und zum Einkoppeln des Sendeausgangssignals SAS in die Zweileiter-Stromschleife 5 auf. Die bidirektionale Übertragung der Empfangs- und Sendedaten RD, SD, RD', SD' basiert vorzugsweise auf dem Protokoll eines HART^®-Standards.
5 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik. Das frequenzumgetastete Eingangssignal ES wird der Empfangsschaltung 1 beispielhaft in Form einer elektrischen Eingangsspannung UE zugeführt. Es kann alternativ auch als Stromsignal zugeführt werden. Zur Gleichsignalentkopplung ist ein im Wesentlichen aus einer Reihenschaltung aus einem Kondensator 14 und einem Filterwiderstand 15 gebildetes Hochpassfilter 12 vorgesehen. Anstelle der gezeigten kapazitiven Entkopplung kann alternativ auch eine induktive Entkopplung verwendet werden. Mit FS' ist das zugehörige, noch nicht verstärkte Filtersignal bezeichnet. Das Hochpassfilter 12 ist bereits Teil eines Hochpassverstärkers 12' in einer Operationsverstärkerschaltung mit einem Operationsverstärker 16. An dessen Ausgang 23 steht das verstärkte Filtersignal FS an. Die Einstellung der Verstärkung erfolgt über zwei Widerstände 15, 17 durch entsprechende Rückführung des verstärkten Filtersignals FS auf den Eingang 21 des Operationsverstärkers 16. Die Verstärkung kann z. B. den Wert von 2,5 aufweisen.
Weiterhin stellt eine aus zwei Widerständen 18, 19 gebildete Reihenschaltung eine Referenzspannung bzw. eine Vergleichsspannung UR an einem Mittelabriff 20 zur Verfügung. Diese liegt mittig zwischen einer positiven Versorgungsspannung P und einem auf Massepotential M liegenden Bezugspotential. Die Referenzspannung UR korrespondiert zum einen mit einem Referenzsignal RS für einen nachfolgenden Komparator 13 an dessen Eingang 24 sowie zur Zentrierung des verstärkten Filtersignals FS auf den Wert der Referenzspannung UR durch Führung des Referenzsignals RS auf einen nicht invertierenden Eingang 22 des Operationsverstärkers 16. Der nachfolgende Komparator 13 vergleicht dann das an seinem Eingang 25 zugeführte Filtersignal FS mit der Referenzspannung UR und stellt an einem Komparatorausgang 26 letztlich das digitale Ausgangssignal AS in Form einer digitalen Ausgangsspannung UA zur Verfügung.
6 zeigt einen Ausschnitt eines beispielhaft verzerrten frequenzumgetasteten Sendesignals als Eingangssignal ES für eine Empfangsschaltung 1 in Form einer Eingangsspannung UE. Mit den Bezugszeichen T1, T2 sind Zeitdauern bezeichnet, welche sich, bezogen auf die Schnittpunkte der Eingangsspannung UE mit der Nullvoltlinie, geringfügig unterscheiden. Im Beispiel der 6 ist die zweite Zeitdauer T2 geringfügig kürzer als die erste Zeitdauer T1. Das aus den beiden Zeitdauern T1, T2 gebildete Tastverhältnis weist einen von einem Solltastverhältnis von 50:50 abweichenden Wert von ca. 53:47 auf. Wird ein derartiges Eingangssignal ES einer Empfangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik zugeführt, so erfüllt das resultierende digitale Ausgangssignal AS im Falle einer HART-Kommunikation nicht mehr die dort geforderten Anforderungen an die maximale zulässige Abweichung des Tastverhältnisses.
In gleicher Weise kann auch ein normgerecht zugeführtes Eingangssignal mit geringem Eingangspegel in ein nicht mehr normgerechtes Ausgangssignal durch eine herkömmliche Empfangsschaltung umgewandelt werden, wenn elektronische Standard-Bauelemente mit Offsetspannungen im Bereich von ca. 7 mV verwendet werden sollten.
7 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Empfangsschaltung 1, wobei die Empfangsschaltung 1 bereits eingangsseitig ein optionales Tiefpassfilter 11 zur möglichen Störunterdrückung von Störanteilen im ungefilterten Eingangssignal ES aufweist.
Erfindungsgemäß weist die Empfangsschaltung 1 einen Integrator 30 auf, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal AS zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal KS bereitstellt. Das digitale Ausgangssignal AS ist einem nicht invertierenden Eingang des Integrators 30 zugeführt. Zur Vergleichsbildung ist ein Referenzsignal RS an einen invertierenden Eingang des Integrators 30 geführt. Das Korrektursignal KS ist zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals FS auf den Verstärker 16 zurückgeführt. Die Rückführung des Korrektursignals KS bewirkt hierbei vorteilhaft eine Kompensation der in Summe wirkenden Offsetfehler in der Empfangsschaltung 1. Im Beispiel der 7 ist das Ausgangssignal AS über eine Rückkoppelleitung 37 auf einen analogen Additionsknoten auf den Verstärkereingang zurückgeführt. Über entsprechende Gewichtung der Rückführung wird das unverstärkte Filtersignal FS' derart angehoben bzw. abgesenkt und anschließend verstärkt, dass das digitale Ausgangssignal AS zumindest nahezu das gleiche Tastverhältnis wie das mittels der beiden Widerstände 18, 19 eingestellte Solltastverhältnis aufweist. Der Integrator 30 weist hierzu eine entsprechend bemessene Zeitkonstante auf, um eine möglichst schnelle Regelung des Isttastverhältnisses auf das Solltastverhältnis des Eingangssignals ES zu regeln.
Das Regelungsprinzip soll im Folgenden kurz erläutert werden. Es liegt beispielhaft an dem Ausgang des Operationsverstärkers 13 ein digitales Ausgangssignal AS mit einem Isttastverhältnis von nur 47% im Vergleich zu einem Solltastverhältnis von 50% vor. Eine nachfolgende Mittelung durch den Integrator 30 liefert eine ausgangsseitige, nicht näher bezeichnete Integratorspannung, welche betragsmäßig kleiner ist als der Wert der Referenzspannung UR. Die mit umgekehrten Vorzeichen auf den Verstärkereingang 16 rückgekoppelte Integratorspannung bewirkt eine Anhebung einer mit dem verstärkten Filtersignal FS korrespondierenden Filterspannung UF, so dass durch deren Verschiebung relativ zur Vergleichspannung UR sich ein Isttastverhältnis mit ansteigenden Werten in Richtung zum Solltastverhältnis einstellt. Das digitale Ausgangssignal AS ist in Bezug auf dessen Solltastverhältnis nach wenigen Rückkoppelzyklen regelungstechnisch eingeschwungen.
Im Beispiel der 7 ist eine einzige Referenzspannung UR zur Erzeugung eines Referenzsignals RS vorgesehen. Es können alternativ eine erste Referenzspannung (nur) für den Komparator 13 und eine zweite Referenzspannung (nur) für den Integrator 30 mit voneinander abweichenden Spannungswerten verwendet werden.
8 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Empfangsschaltung 1.
Der linke Schaltungsteil mit dem Hochpassverstärker 12' und dem nachfolgenden Komparator 13 entspricht im Wesentlichen dem der Empfangsschaltung 1 gemäß 5. Er unterscheidet sich zum einen durch die schaltungstechnische Anbindung der Rückkoppelleitung 37 über einen Rückkoppelwiderstand 38 an den invertierenden Eingang 21 des Operationsverstärkers 16 des Hochpassverstärkers 12'. Zum anderen unterscheidet sich der linke Schaltungsteil durch die Invertierung der Eingänge 24, 25 des Komparators 13. Am Ausgang 26 des Komparators 13 liegt das digitale Ausgangssignal AS in Form einer Ausgangsspannung UA mit einem im Vergleich zur Ausgangsspannung UA der Empfangsschaltung 1 der 5 invertierten Spannungsverlauf an. Die Ausgangsspannung UA ist einem Integrator 30 zugeführt, realisiert durch einen Operationsverstärker 31 mit einem aus einem Widerstand 35 und einem Kondensator 36 gebildeten Integrationsglied. Der Integrator 30 mittelt die an seinem Eingang 32 anliegende Spannung. An dem nicht invertierenden Eingang 33 liegt die Referenzspannung bzw. Vergleich spannung UR an. Im Falle einer anliegenden digitalen Ausgangsspannung UA mit einem idealen Solltastverhältnis liegt dann genau der integrierte Mittelwert der Ausgangsspannung UA, das heißt die Referenzspannung UR, am Ausgang 34 des Integrators 30 an. In diesem Fall erfolgt keine Rückwirkung auf den Hochpassverstärker 12' über die Rückkoppelleitung 37. Erst wenn die Spannung am Integrator 30 aufgrund eines abweichenden Isttastverhältnisses vom Solltastverhältnis über oder unter den Spannungswert der Referenzspannung UR steigt, wirkt diese als Kompensationssignal KS auf den Eingang 21 des Operationsverstärkers 16 zurück. Dadurch wird eine Absenkung bzw. eine Erhöhung der am Eingang 24 des Komparators 13 anliegenden Filterspannung UF bewirkt.
Die gezeigte erfindungsgemäße Empfangsschaltung 1 ist insbesondere auf ein 1200 Hz/2200 Hz-frequenzumgetastetes HART-Eingangssignal ES mit einem Solltastverhältnis von 50% eingestellt.

Claims

Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal (ES) mit einem Solltastverhältnis, welche ein eingangsseitiges Hochpassfilter (12) zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals (ES) und zur Erzeugung eines Filtersignals (FS), einen nachgeschalteten Verstärker (16) sowie einen nachgeschalteten Komparator (13) zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals (AS) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Empfangsschaltung einen Integrator (30) aufweist, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal (AS) zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal (KS) bereitstellt, und – dass das Korrektursignal (KS) zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals (FS) auf den Verstärker (16) zurückgeführt ist, um Abweichungen des Tastverhältnisses des digitalen Ausgangssignals (AS) vom Solltastverhältnis auszuregeln.
Empfangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrator (30) eine derart bemessene Zeitkonstante aufweist, dass das Tastverhältnis des digitalen Ausgangssignals (AS) im Sollzustand zumindest nahezu mit dem Solltastverhältnis des Eingangssignals (ES) übereinstimmt.
Empfangsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochpassfilter (12) und der Verstärker (16) einen gemeinsamen Hochpassverstärker (12') bilden.
Empfangsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung ein dem Hochpassfilter (12) vorgeschaltetes Tiefpassfilter (11) zur Unterdrückung von hochfrequenten Signalanteilen im Eingangssignal (ES) aufweist.
Empfangsschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung auf ein 1200 Hz/2200 Hz-frequenzumgetastetes HART-Eingangssignal mit einem Solltastverhältnis von 50% eingestellt ist.
Modem mit einem analogen Signalanschluss (52, 53) zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal (ES) aufmodulierten Empfangsdaten (RD') an eine Empfangsschaltung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche sowie zur Ausgabe von korrespondierenden digitalen Empfangsdaten (RD) als digitales Ausgangssignal (AS) an einem digitalen Signalanschluss (41), und mit dem digitalen Signalanschluss (41) zur Eingabe von digitalen Sendedaten (SD) an eine parallel zur Empfangsschaltung (1) angeordneten Sendeschaltung (2) als digitales Sendeeingangssignal (SES) sowie mit dem analogen Signalanschluss (52, 53) zur Ausgabe von korrespondierenden, einem Sendeausgangssignal (SAS) aufzumodulierenden frequenzumgetasteten Sendedaten (SD').
Modem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modem eine Busanschalteinheit (4) zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten (RD) an einen Kommunikationsbus (B) sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten (SD) von dem Kommunikationsbus (B) aufweist.
Modem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modem eine Stromschleifenanschalteinheit (3) zur signaltechnischen Aufbereitung eines von einer Zweileiter-Stromschleife (5) stammenden Stromsignals (i) in das Empfangssignal (ES) sowie zur signaltechnischen Aufbereitung des von der Sendeschaltung (2) stammenden Sendeausgangssignals (SAS) in das Stromsignal (i) aufweist.
Modem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschleifenanschalteinheit (3) einen Übertrager zum potentialfreien Auskoppeln des Empfangssignals (ES) aus der Zweileiter-Stromschleife (5) und zum Einkoppeln des Sendeausgangssignals (SAS) in die Zweileiter-Stromschleife (5) aufweist.
Messumformer zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife (5) mit zumindest einer Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Messwertes (MW), mit einem Modem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9 und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife (i) geschalteten Energieauskoppeleinheit (80) zumindest zur elektrischen Versorgung des Modems (10).
Messumformer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer eine Stromregler-/Energieauskoppeleinheit (80) zum Einprägen von mit einem der Messwerte (MW) korrespondierenden Gleichstromwerten des Schleifenstroms (i) in die Zweileiter-Stromschleife (5) aufweist.
Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife (5) mit einem Stellglied (93), mit einem Modem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9 und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife (i) geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung des Modems (10).
Stellungsregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler eine Strommess-/Energieauskoppeleinheit (90) zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifenstroms (i) in der Zweileiter-Stromschleife (2) sowie zur Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes (93) des Stellungsreglers aufweist.
Analoge Eingabebaugruppe für einen Leitstellenrechner (100), welche eine Strommess-/Energieversorgungseinheit (60) zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschleife (5) übertragenen Messwertes (MW) und zur Energieversorgung eines angeschlossenen Messumformers (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Eingabebaugruppe ein in Reihe zur Strommess-/Energieversorgungseinheit (60) geschaltetes Modem (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist und dass das zumindest eine Modem (10) mit einem Kommunikationsbus (B) des Leitstellenrechners (100) verbindbar ist.
Analoge Ausgabebaugruppe für einen Leitstellenrechner (100), welche eine regelbare Stromquelle (70) zum Einprägen eines über eine Zweileiter-Stromschleife (5) zu übertragenden Sollwertes (SW) und zur Energieversorgung eines Stellungsreglers (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Ausgabebaugruppe ein in Reihe zur regelbaren Stromquelle (70) geschaltetes Modem (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 aufweist und dass das zumindest eine Modem (10) mit einem Kommunikationsbus (B) des Leitstellenrechners (100) verbindbar ist.