DE102009056563A1

DE102009056563A1 - System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE102009056563A1
Application number: DE200910056563
Authority: DE
Inventors: Raymond Ebel
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: DE102009056563B4

Abstract

System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung,
wobei die Busteilnehmer hintereinander angeordnet sind, insbesondere in einer Linie,
wobei der Bus zumindest eine Datenleitung umfasst,
wobei
jeder Busteilnehmer eine als Abschlussimpedanz verwendbare Impedanz und eine Logikschaltung mit mindestens einem Eingang umfasst,
wobei einem Eingang der Logikschaltung von einem vorgeordneten oder nachgeordneten Busteilnehmer ein Potential, insbesondere über eine Steuerleitung, insbesondere ein Massepotential, zuführbar ist, so dass von einem von der Logikschaltung ansteuerbaren Halbleiterschalter die Impedanz als Abschlussimpedanz an der Datenleitung oder an den Datenleitungen unwirksam machbar ist,
insbesondere wobei bei Nichtzuführen des Potentials die Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam machbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung.
Es ist bekannt, dass Datenleitungen von Bussystemen eine Abschlussimpedanz benötigen, wenn sie eine lineare Topologie aufweisen. Es ist sogar an jedem Ende der Datenleitung eine Abschlussimpedanz notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung weiterzubilden, wobei die Fehler bei der Inbetriebnahme reduziert werden sollen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung sind, dass die Busteilnehmer hintereinander angeordnet sind, insbesondere in einer Linie,
wobei der Bus zumindest eine Datenleitung umfasst,
wobei jeder Busteilnehmer eine als Abschlussimpedanz verwendbare Impedanz und eine Logikschaltung mit mindestens einem Eingang umfasst,
wobei einem Eingang der Logikschaltung von einem vorgeordneten oder nachgeordneten Busteilnehmer ein Potential, insbesondere über eine Steuerleitung, insbesondere ein Massepotential, zuführbar ist, so dass von einem von der Logikschaltung ansteuerbaren Halbleiterschalter die Impedanz als Abschlussimpedanz an der Datenleitung oder an den Datenleitungen unwirksam machbar ist,
insbesondere wobei bei Nichtzuführen des Potentials die Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam machbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass gleichartige Busteilnehmer in Reihe vorsehbar sind, jeder Busteilnehmer eine als Abschlussimpedanz verwendbare Impedanz aufweist und der am Ende der Reihe angeordnete Busteilnehmer automatisch erkennt, dass er der am Ende angeordnet ist und daher seine Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam macht. Ein fehlerhaftes Weglassen der Abschlussimpedanz ist daher bei der Inbetriebnahme ausgeschlossen. Dabei ist ein sehr einfaches Potential, nämlich das überall zur Verfügung stehende Massepotential verwendbar zur Mitteilung des Vorhandenseins eines vorgeordneten und/oder nachgeordneten Busteilnehmers. Außerdem ist nur eine Durchleitung des Potentials zwischen den beiden nächstbenachbarten Busteilnehmern über eine oder mehrere Steuerleitungen notwendig. Ein Durchschleifen der Steuerleitungen ist im Gegensatz zu den Datenleitungen des Bussystems nicht notwendig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst jeder Busteilnehmer ein erstes und ein zweites Steckverbinderteil,
wobei er am ersten Steckverbinderteil mittels eines Gegensteckverbinderteils und ein daran verbundenes Buskabel sowie ein weiteres Gegensteckverbinderteil mit einem zweiten Steckverbinderteil eines vorgeordneten Busteilnehmers verbindbar ist,
wobei er am zweiten Steckverbinderteil mittels eines Gegensteckverbinderteils und ein daran verbundenes Buskabel sowie ein weiteres Gegensteckverbinderteil mit einem ersten Steckverbinderteil eines nachgeordneten Busteilnehmers verbindbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass somit Verdrahtungsfehler vermeidbar sind. Denn der erste und zweite Steckverbinderteil des Busteilnehmers muss mit jeweils einem Kabel samt Gegensteckverbindern mit einem zweiten Busteilnehmer verbunden werden bei der Inbetriebnahme. Somit sind fehler vermeidbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einem zweiten Eingang der Logikschaltung von einem nachgeordneten oder vorgeordneten Busteilnehmer ein Potential, insbesondere über eine Steuerleitung, insbesondere ein Massepotential, zuführbar, so dass von einem von der Logikschaltung ansteuerbaren Halbleiterschalter die Impedanz als Abschlussimpedanz an der Datenleitung oder an den Datenleitungen unwirksam machbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur am einen Ende der Datenleitung des Bussystems eine Abschlussimpedanz wirksam machbar ist sondern auch am anderen Ende.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedem Busteilnehmer zumindest ein Busteilnehmer vorgeordnet und/oder nachgeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine offene lineare Topologie einsetzbar ist und trotzdem Abschlussimpedanzen automatisch aktiviert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Potential über eine Signalleitung zugeführt, insbesondere die parallel zu den Datenleitungen verlegt ist, insbesondere im die Busleitungen umfassenden Kabel. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand erforderlich ist sonder das Buskabel nur um eine oder zwei Steuerleitungen zu erweitern ist. Mittels der Steckverbindungen ist das Verbinden einfach und schnell ermöglicht, also ohne besonderen Aufwand.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Datenleitungen eine Zwei- oder eine Mehr-Drahtleitung. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung bei verschiedenen Systemen anwendbar ist, wie CAN-Bussystem oder RS 485 Schnittstelle oder dergleichen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind im die Datenleitungen umfassenden Kabel auch Versorgungsleitungen und/oder eine Masseverbindungsleitung angeordnet, insbesondere zusammen mit der oder den Steuerleitungen. Von Vorteil ist dabei, dass kein weiterer zusätzlicher Aufwand für die Informationsmeldungen notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine zwischen zwei nächstbenachbarten Busteilnehmern vorgesehene Signalleitung in einem ersten Busteilnehmer auf Masse geführt und im anderen Busteilnehmer an den Eingang der Logikschaltung geführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein generell zur Verfügung stehendes Potential verwendbar ist und in einfacher Weise weitermeldbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste von zwei zwischen zwei nächstbenachbarten Busteilnehmern vorgesehenen Signalleitungen in einem ersten Busteilnehmer auf Masse geführt und im anderen Busteilnehmer an einen Eingang der Logikschaltung geführt und eine zweite der zwei Signalleitungen im zweiten Busteilnehmer auf Masse geführt ist und im ersten Busteilnehmer an einen Eingang der Logikschaltung geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Wirksammachen der Abschlussimpedanz in einfacher Weise ermöglicht ist. Außerdem stellt der Busteilnehmer automatisch fest, ob er der letzte oder erste der Reihe von Busteilnehmern ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erster Eingang der Logikschaltung mittels einer Signalleitung mit einem nachgeordneten Busteilnehmer verbindbar und ein zweiter Eingang der Logikschaltung mittels einer Signalleitung mit einem vorgeordneten Busteilnehmer verbindbar. Von Vorteil ist dabei, dass in einfacher Weise von jedem Busteilnehmer feststellbar ist, ob ein vorgeordneter und ein nachgeordneter Busteilnehmer vorhanden ist oder nicht. Im letztgenannten Fall ist dann eine Abschlussimpedanz in einfacher Weise aktivierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anzahl der Busteilnehmer eine endliche Zahl. Von Vorteil ist dabei, dass ein Bussystem mit offenen Enden, also beispielsweise keine ringförmige Anordnung, erlaubt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Halbleiterschalter galvanisch getrennt ansteuerbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Abschlussimpedanz an völlig verschiedenen Potentialen und Leitungen einsetzbar ist im Vergleich zu den mit der Logikschaltung verbundenen Steuerleitungen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Datenleitung oder die Datenleitungen durch den Busteilnehmer durchgeschleift verlegt. Von Vorteil ist dabei, dass eine T-förmige Verkabelung im Busteilnehmer ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im ersten und letzten Busteilnehmer die Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam gemacht. Von Vorteil ist dabei, dass die Wirksammachung automatisch erfolgt und somit unabhängig von Fehlern eines Bedieners.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Logikschaltung nur einen Eingang auf und die Logikschaltung ist derart ausgeführt, dass der Halbleiterschalter aufgetrennt ist bei Anliegen eines Massepotentials am Eingang. Von Vorteil ist dabei, dass die Logikschaltung in trivial einfacher Weise ausführbar ist, nämlich beispielsweise als Pull-Up-Widerstand für die Versorgung eines Licht emittierenden Elements, dessen Versorgungspotential von der Steuerleitung auf Masse und somit dessen Versorgungsspannung somit auf Null bringbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch skizziert.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch skizziert.
In der 1 sind Busteilnehmer (1, 2) eines Datenbussystems gezeigt, wobei der erste Busteilnehmer 1 als zentraler Rechner ausgeführt ist. Die weiteren Busteilnehmer 2 sind seriell angeordnet und angeschlossen. Im letzten Busteilnehmer ist ein Abschlusswiderstand als Abschlussimpedanz R1 wirksam.
Der Datenbus umfasst eine erste Busleitung D1 und eine zweite Busleitung D2, welche bei jedem Busteilnehmer durchgeschleift sind. Dies bedeutet, dass jeder Busteilnehmer über T-Stücke angeschlossen ist. Die Daten werden auf den Busleitungen (D1, D2) vorzugsweise als differentielle Signale übertragen.
Außerdem eine Steuerleitung S1 vorgesehen, die zwischen zwei nächstbenachbarten Busteilnehmern (1, 2) angeordnet ist. Dabei weist jeder Busteilnehmer eine erste und eine zweite Schnittstelle auf, die jeweils als Steckverbinderteil ausführbar ist.
In jedes Steckverbinderteil ist ein Gegensteckverbinderteil einsteckbar und verbindbar, in welchem Leitungen zu einem weiteren Gegensteckverbinderteil vorgesehen sind. Auf diese Weise ist also jeder Busteilnehmer über das erste Steckverbinderteil mit einem vorgeordneten Busteilnehmer, insbesondere mit dem zweiten Steckverbinderteil des vorgeordneten Busteilnehmers, verbindbar. Ebenso ist jeder Busteilnehmer über sein zweites Steckverbinderteil mit einem nachgeordneten Busteilnehmer, insbesondere mit dem ersten Steckverbinderteil des nachgeordneten Busteilnehmers, verbindbar.
Im Gegensatz zu den Busleitungen (D1, D2) wird die Steuerleitung S1 nicht durchgeschleift sondern es wird die Steuerleitung S1 in jedem Busteilnehmer 2 am ersten Steckverbinderteil auf Masse geführt. Der für die Steuerleitung S1 vorgesehene Kontakt des ersten Steckverbinderteils ist also in jedem Busteilnehmer direkt mit Masse verbunden.
Im vorgeordneten Busteilnehmer wird die Steuerleitung S1 über das dortige zweite Steckverbinderteil einer Logikschaltung zugeführt, die abhängig von ihrem Ausgangspegel a einen Abschlusswiderstand zwischen den Busleitungen (D1, D2) wirksam werden lässt oder nicht. Dabei ist die Logikschaltung ausgeführt als galvanisch getrennt ansteuerbarer Schalter 3. Konkret ist hierbei ein Licht ausstrahlendes Element über einen Widerstand aus einer Versorgungsspannung versorgt, wobei das Licht einem photosensitiven Halbleiterschalter zugeführt wird, so dass bei Vorhandensein von Licht der Halbleiterschalter leitend ist und dadurch der als Abschlusswiderstand vorgesehene Widerstand R1 wirksam wird zwischen den beiden Busleitungen, da die Reihenschaltung aus Widerstand R1 und Halbleiterschalter zwischen diesen Busleitungen angeordnet ist. Wird mittels Verbinden eines nachfolgenden Busteilnehmers 2 das obere Potential des Licht ausstrahlenden Elements auf Masse gezogen, wird kein Licht mehr ausgesendet und somit sperrt der Halbleiterschalter, wodurch kein Abschlusswiderstand wirksam ist von diesem Busteilnehmer. Dafür ist aber der Widerstand R1 des nachgeordneten Busteilnehmers wirksam. Somit ist also eine automatische Erkennung eines nachgeordneten Busteilnehmers ermöglicht und der Abschlusswiderstand R1 wird automatisch vom letzten Busteilnehmer zugeschaltet. Die dem letzten Busteilnehmer vorgeordneten Busteilnehmer trennen den Abschlusswiderstand mittels Halbleiterschalter ab.
Gemäß 1 ist somit stets der am rechten Ende vorgesehene Abschlusswiderstand wirksam gemacht. Am linken Ende ist ein zentraler Rechner. Dieser umfasst gegebenenfalls einen Abschlusswiderstand für das linke Ende.
In 2 ist das erfinderische Prinzip der Ausführung nach 1 beidseitig ausgeführt. Dabei sind statt einer Steuerleitung S1 zwei Steuerleitungen (S1, S2) vorgesehen. Wie auch in 1 wird die Steuerleitung S1 im nachgeordneten Gerät auf Masse geführt. Diese Steuerleitung S1 wird im jeweiligen Gerät an einen Eingang e1 einer Logikeinheit L geführt.
Die Steuerleitung S2 wird im jeweils vorgeordneten Gerät auf Masse geführt, im verbundenen nächst-benachbarten Gerät mittels Pull-Up-Widerstand mit einer Versorgungsspannung verbunden und an einen zweiten Eingang e2 der Logikeinheit L geführt.
Die Logikeinheit arbeitet nach der in 3 dargestellten Tabelle.
Das Ausgangssignal am Ausgang a der Logikeinheit L steuert den Halbleiterschalter derart galvanisch getrennt an, dass der Widerstand R1 an den Datenleitungen (D1, D2) wirksam wird oder nicht. Der Halbleiterschalter ist hierzu wiederum in Reihe vorgesehen mit dem Widerstand R1.
Bei Nicht-Vorhandensein der auf Masse geführten Steuerleitung (S1, S2) wird durch den genannten Pull-Up-Widerstand das Potential HIGH am entsprechenden Eingang (e1, e2) erzeugt. Durch Verbinden der Steuerleitung mit dem jeweiligen nächstbenachbarten Busteilnehmer wird das Potential der Steuerleitung auf Masse gezogen und somit das Potential LOW an den entsprechenden Eingang der Logikeinheit gelegt.
Am Ausgang der Logikeinheit L ist ebenfalls ein Pull-Up-Widerstand vorgesehen, so dass das Potential solange auf High liegt, bis der Ausgang der Logikeinheit von einem Schalter der Logikeinheit mit Masse verbunden wird. Dabei ist der Halbleiterschalter so lange leitend, also der Widerstand R1 als Abschlusswiderstand an den Datenleitungen wirksam, solange das Potential HIGH am Ausgang der Logikeinheit anliegt. Ansonsten wird der Widerstand R1 abgetrennt.
Auf diese Weise ist also mit der ersten Steuerleitung S1 der jeweils nachgeordnete Busteilnehmer erkennbar und mit der zweiten Steuerleitung S2 der jeweils vorgeordnete Busteilnehmer. Insgesamt ist also eine lineare Anordnung, wie Reihe, Busteilnehmern bildbar und das jeweils letzte Gerät an den beiden Endbereichen der Reihe aktiviert seinen Abschlussimpedanz, wobei die sonstigen Busteilnehmer ihren Widerstand R1 deaktivieren.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt des ohmschen Widerstandes R1 eine andersartige Abschlussimpedanz verwendbar, beispielsweise ein R-C-Glied. Diese jeweilige Abschlussimpedanz ist dann als Zweipol ausgeführt und anstelle des Widerstandes R1 in den 1 oder 2 vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Busteilnehmer, insbesondere zentraler Rechner
2: Busteilnehmer
3: galvanisch getrennt ansteuerbarer Schalter
R1: Abschlussimpedanz, insbesondere Abschlusswiderstand
D1: Busleitung
D2: Busleitung
S1: Steuerleitung
S2: Steuerleitung
V: Versorgungsspannung
e1: erster Eingang
e2: zweiter Eingang
a: Ausgang
L: Logikeinheit

Claims

System von Busteilnehmern eines Bussystems zur Datenübertragung, wobei die Busteilnehmer hintereinander angeordnet sind, insbesondere in einer Linie, wobei der Bus zumindest eine Datenleitung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Busteilnehmer eine als Abschlussimpedanz verwendbare Impedanz und eine Logikschaltung mit mindestens einem Eingang umfasst, wobei einem Eingang der Logikschaltung von einem vorgeordneten oder nachgeordneten Busteilnehmer ein Potential, insbesondere über eine Steuerleitung, insbesondere ein Massepotential, zuführbar ist, so dass von einem von der Logikschaltung ansteuerbaren Halbleiterschalter die Impedanz als Abschlussimpedanz an der Datenleitung oder an den Datenleitungen unwirksam machbar ist, insbesondere wobei bei Nichtzuführen des Potentials die Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam machbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Busteilnehmer ein erstes und ein zweites Steckverbinderteil umfasst, wobei er am ersten Steckverbinderteil mittels eines Gegensteckverbinderteils und ein daran verbundenes Buskabel sowie ein weiteres Gegensteckverbinderteil mit einem zweiten Steckverbinderteil eines vorgeordneten Busteilnehmers verbindbar ist, wobei er am zweiten Steckverbinderteil mittels eines Gegensteckverbinderteils und ein daran verbundenes Buskabel sowie ein weiteres Gegensteckverbinderteil mit einem ersten Steckverbinderteil eines nachgeordneten Busteilnehmers verbindbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei einem zweiten Eingang der Logikschaltung von einem nachgeordneten oder vorgeordneten Busteilnehmer ein Potential, insbesondere über eine Steuerleitung, insbesondere ein Massepotential, zuführbar ist, so dass von einem von der Logikschaltung ansteuerbaren Halbleiterschalter die Impedanz als Abschlussimpedanz an der Datenleitung oder an den Datenleitungen unwirksam machbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Busteilnehmer zumindest ein Busteilnehmer vorgeordnet und/oder nachgeordnet ist und/oder dass die Datenleitungen differentiell betrieben werden.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential über eine Signalleitung zugeführt wird, insbesondere die parallel zu den Datenleitungen verlegt ist, insbesondere im die Busleitungen umfassenden Kabel.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem ein CAN-Bussystem oder eine RS 485 Schnittstelle ist und/oder dass die Datenleitungen eine Zwei- oder eine Mehr-Drahtleitung bilden.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im die Datenleitungen umfassenden Kabel auch Versorgungsleitungen und/oder eine Masseverbindungsleitung angeordnet sind, insbesondere zusammen mit der oder den Steuerleitungen.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen zwei nächstbenachbarten Busteilnehmern vorgesehene Signalleitung in einem ersten Busteilnehmer auf Masse geführt ist und im anderen Busteilnehmer an den Eingang der Logikschaltung geführt ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste von zwei zwischen zwei nächstbenachbarten Busteilnehmern vorgesehenen Signalleitungen in einem ersten Busteilnehmer auf Masse geführt ist und im anderen Busteilnehmer an einen Eingang der Logikschaltung geführt ist und eine zweite der zwei Signalleitungen im zweiten Busteilnehmer auf Masse geführt ist und im ersten Busteilnehmer an einen Eingang der Logikschaltung geführt ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Eingang der Logikschaltung mittels einer Signalleitung mit einem nachgeordneten Busteilnehmer verbindbar ist, ein zweiter Eingang der Logikschaltung mittels einer Signalleitung mit einem vorgeordneten Busteilnehmer verbindbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Busteilnehmer eine endliche Zahl ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter galvanisch getrennt ansteuerbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenleitung oder die Datenleitungen durch den Busteilnehmer durchgeschleift verlegt sind.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten und letzten Busteilnehmer die Impedanz als Abschlussimpedanz wirksam gemacht ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung nur einen Eingang aufweist und die Logikschaltung derart ausgeführt ist, dass der Halbleiterschalter aufgetrennt ist bei Anliegen eines Massepotentials am Eingang.