DE102010022153B4

DE102010022153B4 - Schaltungsanordnung und Verfahren zur Steuerung einer Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung

Info

Publication number: DE102010022153B4
Application number: DE102010022153.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Müller Thomas; Andreas Haller
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: US20110309916A1; DE102010022153A1

Abstract

Sender-Empfängereinheit (1) für eine Kommunikation mit einer Steuerschaltung (2) über eine Versorgungsleitung (3), umfassend
- einen Versorgungseingang (4) zum Anschluss der Versorgungsleitung (3),
- eine Energiespeichereinheit (5), die mit einem ersten Anschluss an den Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, eine interne Energieversorgung während einer Absenkung eines mittleren Versorgungssignals (VS) am Versorgungseingang (4) über einen vorbestimmten Zeitraum sicherzustellen,
- eine Detektionseinheit (6), die mit dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, ein Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen und ein Auswertesignal (AS) abzugeben, welches das Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum anzeigt,
- eine Datensendeeinheit (7), die mit der Detektionseinheit (6) und dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, ein Datensignal (SD) über die Versorgungsleitung (3) zu senden, wenn das Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum durch das Auswertesignal (AS) angezeigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung.
Derartige Schaltungen und Verfahren sind aus der US 2008/0258903 A1 und der US 2008/0075177 A1 bekannt. Die DE 10149332 zeigt eine ähnliche Schaltung.
Das Dokument US 2003/0097482 A1 betrifft eine Kommunikationsanordnung in Zweidrahttechnik, bei der Informationen von einer Basisstation über eine Versorgungsleitung zu mehreren entfernten Stationen übertragen werden. Dazu wird in einer Kommunikationsphase von der Basisstation eine Versorgung reduziert, um eine anstehende Übertragung von der Basisstation zu den entfernten Stationen anzukündigen. Auch die Informationen werden durch Variation der Versorgung codiert.
Das Dokument US 5448231 A betrifft ebenfalls das Gebiet der Datenübertragung. Für das Problem des Anschlusses mehrerer entfernter Stationen an eine Übertragungsleitung und den daraus resultierenden Effekten von Spannungsänderungen auf der Übertragungsleitung wird vorgeschlagen, Schwellwerte für den Empfang anzupassen, wenn sich ein Durchschnittswert auf der Übertragungsleitung ändert.
Aus dem Stand der Technik (PSI5) ist Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und verteilten Sensoren bekannt, das sich auf ein Strommodulationsinterface stützt. Es handelt sich um ein digitales Interface, bei dem lediglich zwei statt drei Übertragungsdrähte gebraucht werden.
Die Kommunikation zwischen der Steuerschaltung und den verteilten Sensoren erfolgt auf der Versorgungsleitung für die Sensoren. Die Daten, die ein Sensor generiert, werden mittels einer Strommodulation übertragen. Diese Strommodulation wird von der Steuerschaltung detektiert und entsprechend verarbeitet. Außerdem wird eine Möglichkeit zur Synchronisation der Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und verteilten Sensoren beschrieben. Zu diesem Zweck erfolgt ein Anheben der Spannung über die mittlere Versorgungsspannung, so dass ein Spannungsimpuls erzeugt wird. Durch diesen Spannungsimpuls auf der Versorgungsleitung wird der Sensor angestoßen, seine Daten über die Versorgungsleitung zu senden. Eine derartige Erzeugung des Spannungsimpulses kann jedoch zusätzliche Bauelemente erforderlich machen, welche die Herstellkosten erhöhen.
Es besteht daher das Bedürfnis, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung aufzuzeigen, bei der die Realisierung einfacher und damit kostengünstiger ausgeführt werden kann.
Dieses Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst, indem unter anderem das Synchronisationssignal durch Absenken der mittleren Versorgungsspannung über einen vorbestimmten Zeitraum erzeugt wird. Dadurch ist ein Einsatz zusätzlicher Bauelemente (z.B. von Aufwärtswandlern) zur Erzeugung von Spannungen oberhalb der mittleren Versorgungsspannung nicht mehr notwendig. Die Herstellung ist damit einfacher und kostengünstiger. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sine jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer Ausführungsform umfasst eine Sender-Empfängereinheit für eine Kommunikation mit einer Steuerschaltung über eine Versorgungsleitung einen Versorgungseingang zum Anschluss der Versorgungsleitung, eine Energiespeichereinheit, die mit einem ersten Anschluss an den Versorgungseingang gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, eine interne Energieversorgung während einer Absenkung eines mittleren Versorgungssignals am Versorgungseingang über einen vorbestimmten Zeitraum sicherzustellen, eine Detektionseinheit, die mit dem Versorgungseingang gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, ein Absenken des mittleren Versorgungssignals über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen, und an der ein Auswertesignal abgreifbar ist, und eine Datensendeeinheit, die mit der Detektionseinheit und dem Versorgungseingang gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, in Abhängigkeit des Auswertesignals ein Datensignal über die Versorgungsleitung zu senden.
In einer Ausführungsform umfasst die Datensendeeinheit eine Sensoreinheit zur Messung von physikalischen Größen, die mit einem Eingang mit der Detektionseinheit gekoppelt ist, die mit einem Ausgang mit dem Versorgungseingang gekoppelt ist und die ausgebildet ist, das Datensignal über die Versorgungsleitung zu senden.
Die Detektionseinheit ist zweckmäßigerweise ausgebildet, ein Absenken einer mittleren Versorgungsspannung VS über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen.
In einer Ausführungsform ist die Datensendeeinheit ausgebildet, das Datensignal durch eine Strommodulation eines Versorgungsstroms auf der Versorgungsleitung zu erzeugen.
In einer Weiterbildung umfasst die Detektionseinheit wenigstens einen Komparator oder Differenzverstärker, der mit einem ersten Eingang mit dem Versorgungseingang gekoppelt ist, der mit einem zweiten Eingang mit einem Referenzsignal gekoppelt ist, und der ausgebildet ist an einem Ausgang das Auswertesignal aus einem Vergleich des Referenzsignals mit dem Signal am ersten Eingang zur Verfügung zu stellen.
In einer weiteren Ausführungsform der Sender-Empfängereinheit umfasst die Energiespeichereinheit wenigstens eine Diode, die mit einem ersten Anschluss mit dem Versorgungseingang gekoppelt ist, und die ausgebildet ist an einem zweiten Anschluss ein internes Versorgungssignal zur Verfügung zu stellen, und einen Energiespeicher, der mit einem Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Diode gekoppelt ist.
In einer Weiterbildung umfasst der Energiespeicher einen Kondensator. Dieser ist in seiner Kapazität derart dimensioniert, dass die interne Energieversorgung der Sender-Empfängereinheit während einer Absenkung des mittleren Versorgungssignals am Versorgungseingang über den vorbestimmten Zeitraum sichergestellt ist.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Sender-Empfängereinheit eine Detektionseinheit und eine Datensendeeinheit auf. Die Energiespeichereinheit kann entfallen, falls der vorbestimmte Zeitraum eines Synchronisationssignals so kurz gewählt wird, dass die interne Energieversorgung der Sender-Empfängereinheit auch ohne die Energiespeichereinheit sichergestellt ist und die Sender-Empfängereinheit somit nicht in einen undefinierten Anfangszustand zurückgesetzt wird.
In einer alternativen Ausführungsform der Sender-Empfängereinheit kann das Synchronisationssignal ein Stromimpuls sein, der durch ein kurzzeitiges Absenken des mittleren Versorgungsstroms repräsentiert wird. Die Detektionseinheit ist hier ausgebildet, einen veränderten Strom über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen und die Datensendeeinheit ausgebildet, das Datensignal durch eine Spannungsmodulation der mittleren Versorgungsspannung zu erzeugen.
Ein anderer Aspekt betrifft eine Steuerschaltung für eine Steuerung einer Kommunikation mit einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung. Diese umfasst einen Versorgungsausgang zum Anschluss der Versorgungsleitung und eine Versorgungseinheit, die einen Steuereingang zum Anschluss eines Steuersignals aufweist und die ausgeführt ist, ein mittleres Versorgungssignal am Versorgungsausgang bereitzustellen, wobei die Steuerschaltung für die Erzeugung eines Synchronisationssignals ausgebildet ist, abhängig von dem Steuersignal das mittlere Versorgungssignal über einen vorbestimmten Zeitraum abzusenken.
In einer Weiterbildung ist das mittlere Versorgungssignal eine mittlere Versorgungsspannung.
In einer Ausführungsform ist zwischen dem Versorgungsausgang und der Versorgungseinheit eine Schalteinheit angeordnet, die für die Erzeugung des Synchronisationssignals ausgebildet ist, abhängig von dem Steuersignal das mittlere Versorgungssignal über den vorbestimmten Zeitraum abzusenken. Die Versorgungseinheit kann über das Steuersignal deaktivierbar sein.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Versorgungseinheit wenigstens einen ersten Spannungsregler, einen zweiten Spannungsregler, der sich von dem ersten Spannungsregler in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheidet, und einen Schalter, der für die Erzeugung eines Synchronisationssignals mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals an einem dritten Anschluss entweder mit dem ersten Spannungsregler oder mit dem zweiten Spannungsregler gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang gekoppelt ist. Alternativ kann die Versorgungseinheit nur einen Spannungsregler aufweisen, der abhängig von dem Steuersignal zwei verschiedene Spannungswerte zur Verfügung stellt.
In einer alternativen Ausführungsform der Steuerschaltung umfasst Versorgungseinheit wenigstens eine erste Spannungsreglerreferenz, eine zweite Spannungsreglerreferenz, die sich von der ersten Spannungsreglerreferenz in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheidet, einen Schalter, der für die Erzeugung eines Synchronisationssignals mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals an einem dritten Anschluss entweder mit der ersten Spannungsreglerreferenz oder mit der zweiten Spannungsreglerreferenz gekoppelt ist, und einen Spannungsregler, der mit einem ersten Anschluss mit einem zweiten Anschluss des Schalters gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang gekoppelt ist. Alternativ kann die Versorgungseinheit einen Spannungsregler und nur eine Spannungsreglerreferenz aufweisen, die abhängig von dem Steuersignal zwei verschiedene Spannungsreferenzwerte zur Verfügung stellt.
In einer Weiterbildung der Steuerschaltung ist zwischen der Versorgungseinheit und der Schalteinheit eine Auswerteeinheit zur Auswertung einer Strommodulation auf der Versorgungsleitung angeordnet.
Die Auswerteeinheit kann wenigstens einen Messwiderstand, der mit einem ersten Anschluss mit der Versorgungseinheit gekoppelt ist und der mit einem zweiten Anschluss mit der Schalteinheit gekoppelt ist, und einen Differenzverstärker, der mit einem ersten Eingang mit der Versorgungseinheit gekoppelt ist und der mit einem zweiten Eingang mit der Schalteinheit gekoppelt ist aufweisen.
In einer alternativen Ausführungsform der Steuerschaltung ist das mittlere Versorgungssignal ein Versorgungsstrom. Das Synchronisationssignal kann durch einen Stromimpuls realisiert sein, der eine Datenübertragung der Sender-Empfängereinheit anstößt, die als Spannungsmodulation ausgeführt ist. Die Auswerteeinheit der Steuerschaltung ist demnach ausgebildet, eine Spannungsmodulation auszuwerten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung für eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung. Diese Anordnung weist eine Steuerschaltung, eine Sender-Empfängereinheit und die Versorgungsleitung auf, die die Steuerschaltung mit der Sender-Empfängereinheit koppelt.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung. Dieses umfasst ein Zuführen eines mittleren Versorgungssignals, ein Absenken des mittleren Versorgungssignals über einen vorbestimmten Zeitraum zur Synchronisation der Kommunikation zwischen der Steuerschaltung und der Sender-Empfängereinheit in Abhängigkeit eines Steuersignals, ein Detektieren des abgesenkten mittleren Versorgungssignals und ein Senden eines Datensignals in Antwort auf das detektierte abgesenkte mittlere Versorgungssignal.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist das mittlere Versorgungssignal eine mittlere Versorgungsspannung. Das Absenken der mittleren Versorgungsspannung über den vorbestimmten Zeitraum umfasst wenigstens einen der folgenden Schritte:

- Absenken der mittleren Versorgungsspannung auf einen Wert zwischen einem Referenzpotential und der mittleren Versorgungsspannung,
- Absenken der mittleren Versorgungsspannung auf das Referenzpotential,
- Absenken der mittleren Versorgungsspannung auf einen Wert unter dem Referenzpotential.

In einer Ausführungsform umfasst das Senden des Datensignals ein Modulieren eines Versorgungsstroms, der aus dem mittleren Versorgungssignal abgeleitet ist.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist das mittlere Versorgungssignal ein Versorgungsstrom. Das Synchronisationssignal wird demzufolge durch ein Absenken des Versorgungsstroms über den vorbestimmten Zeitraum repräsentiert. In Antwort auf den abgesenkten Versorgungsstrom sendet die Sender-Empfängereinheit ein Datensignal, das als Spannungsmodulation ausgeführt ist. Die Spannungsmodulation wird anschließend von der Auswerteeinheit der Steuerschaltung ausgewertet.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungselemente tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer Anordnung für eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung und einer Sender-Empfängereinheit über eine Versorgungsleitung,
2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensabläufe in der Sender-Empfängereinheit.

Die einzelnen Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt, wobei einzelne für die Funktion benötigte Elemente aus Übersichtsgründen weggelassen sind. Es versteht sich, dass ein Fachmann einzelne Aspekte aus den Ausgestaltungen miteinander kombinieren oder ergänzen kann. Insbesondere können die Steuerschaltungen und Sender-Empfängereinheiten der einzelnen Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
1 zeigt eine Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Sender-Empfängereinheit 1, eine Steuerschaltung 2 und eine Versorgungsleitung 3.
Die Sender-Empfängereinheit 1 umfasst einen Versorgungseingang 4 zum Anschluss der Versorgungsleitung 3, eine Energiespeichereinheit 5, eine Detektionseinheit 6, und eine Datensendeeinheit 7. Die Energiespeichereinheit 5 umfasst eine Diode 8 und einen Kondensator 9. Die Diode 8 ist mit einem ersten Anschluss mit dem Versorgungseingang 4 gekoppelt. An einem zweiten Anschluss der Diode 8 ist ein internes Versorgungssignal IS abgreifbar. Der Kondensator 9 ist mit einem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Diode 8 gekoppelt und mit einem zweiten Anschluss mit einem Referenzpotenzialanschluss 10 verbunden. Die Detektionseinheit 6 umfasst einen Komparator 11, der mit einem ersten Eingang mit dem Versorgungseingang 4 gekoppelt ist und der mit einem zweiten Eingang mit dem Referenzpotenzialanschluss 10 verbunden ist. An seinem Ausgang ist ein Auswertesignal AS abgreifbar. Die Datensendeeinheit 7 umfasst einen Sensor 12, der mit einem Eingang mit dem Ausgang des Komparators 11 gekoppelt ist und der mit einem Ausgang mit dem Versorgungseingang 4 gekoppelt ist.
Die Kommunikation der Sender-Empfängereinheit 1 mit der Steuerschaltung 2 erfolgt über die Versorgungsleitung 3, die der Sender-Empfängereinheit 1 am Versorgungseingang 4 eine mittlere Versorgungsspannung VS zuführt. Insbesondere beim Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten an die Versorgungsleitung 3 ist es jedoch wichtig, die Kommunikation zu synchronisieren mit dem Zweck eine gemeinsame Zeitbasis für die an der Kommunikation beteiligten Komponenten zu schaffen. Zur Synchronisierung wird die mittlere Versorgungsspannung VS kurzfristig auf ein Referenzpotential (z.B. 0 Volt) abgesenkt und dann wieder auf den ursprünglichen Wert der mittleren Versorgungsspannung VS angehoben.
Damit die kurzfristige Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS nicht zu einer Destabilisierung des internen Versorgungssignals IS führt, ist die Energiespeichereinheit 5 vorhanden, die die Diode 8 und den Kondensator 9 umfasst. Die Kapazität des Kondensators 9 ist so dimensioniert, dass das interne Versorgungssignal IS während der Absenkung der Versorgungsspannung VS auf das Referenzpotential stabil bleibt. Wenn der Sender-Empfängereinheit 1 die mittlere Versorgungsspannung VS zugeführt wird, dann wird der Kondensator 9 über die Diode 8 geladen. Falls die Versorgungsspannung VS abgesenkt wird, verhindert die Diode 8, dass die Ladung des Kondensators 9 zum Versorgungseingang 4 abfließt.
Der durch die Absenkung der Versorgungsspannung realisierte Spannungsimpuls wird von der Detektionseinheit 6 detektiert.
Dazu vergleicht der Komparator 11 die abgesenkte mittlere Versorgungsspannung VS an dem ersten Eingang mit dem Referenzpotenzial am zweiten Eingang und stellt am Ausgang das Auswertesignal AS zur Verfügung. Der Sensor 12 der Datensendeeinheit 7 wertet das Auswertesignal AS aus und prüft, ob die mittlere Versorgungsspannung VS über den vorbestimmten Zeitraum abgesenkt wurde.
In diesem Ausführungsbeispiel wird über die Länge des Zeitraums, in dem die mittlere Versorgungsspannung VS auf das Referenzpotential abgesenkt ist, die Sender-Empfängereinheit bestimmt, die in Folge des Synchronisationsimpulses Daten übermitteln soll. Dies ist insbesondere beim Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten 1 an die Versorgungsleitung 3 relevant, da hier die Kommunikation zwischen den verschiedenen Sender-Empfängereinheiten 1 und der Steuerschaltung 2 synchronisiert werden muss. Der Sensor 12 der ausgewählten Sender-Empfängereinheit 1 sendet dann ein Datensignal SD über die Versorgungsleitung 3, um die zuvor gesammelten physikalischen Informationen an die Steuerschaltung 2 zu übermitteln.
Alternativ kann der Sensor 12 auch erst nach der Auswahl durch den Synchronisationsimpuls mit der Sammlung von Informationen beginnen und die Übermittlung des Datensignals SD nach einem voreingestellten Zeitversatz beginnen. Wird für jede an die Versorgungsleitung 3 angeschlossene Sender-Empfängereinheit 1 ein anderer Zeitversatz eingestellt, kann jeder Sender-Empfängereinheit 1 ein individueller Zeitschlitz für die Übertragung der Daten zugeordnet werden. Die Dauer des Synchronisationsimpulses kann in diesem Beispiel immer gleich gewählt werden. Die Sender-Empfängereinheit 1 kann auch mehrere verschiedene Sensoren 12 umfassen, die nach Auswahl der zugehörigen Sender-Empfängereinheit 1 durch den Synchronisationsimpuls nach einem vorbestimmten Zeitversatz ihre Daten an die Steuereinheit 2 senden. In diesem Fall werden von einer Sender-Empfängereinheit 1 mehrere Zeitschlitze belegt. Alternativ kann auch nur ein Zeitschlitz belegt werden, der dann nur intern in der Sender-Empfängereinheit 1 zwischen den Sensoren 12 aufgeteilt wird.
Das Übertragen des Datensignals SD von der Sender-Empfängereinheit 1 zu der Steuerschaltung 2 umfasst ein Modulieren eines Versorgungsstroms, der aus der mittleren Versorgungsspannung VS abgeleitet ist. Die Strommodulation kann mit einer spannungsgesteuerten Stromquelle realisiert werden, die wenigstens einen Operationsverstärker und einen Feldeffekttransistor aufweist. Das Modulieren der Eingangsspannung der Stromquelle führt zu einem modulierten Versorgungsstrom am Ausgang der Stromquelle.
Die Steuerschaltung 2 aus 1 für eine Steuerung einer Kommunikation mit der Sende-Empfängereinheit 1 über die Versorgungsleitung 3 umfasst einen Versorgungsausgang 13 zum Anschluss der Versorgungsleitung 3, eine Versorgungseinheit 14, eine Auswerteeinheit 15, die zwischen der Versorgungseinheit 14 und dem Versorgungsausgang 13 angeordnet ist und eine Schalteinheit 16, die zwischen dem Versorgungsausgang 13 und der Auswerteeinheit 15 angeordnet.
Die Versorgungseinheit 14 ist ausgebildet, am Versorgungsausgang 13 die mittlere Versorgungsspannung VS bereitzustellen. Sie umfasst einen Steuereingang, an den das Steuersignal CS zur Deaktivierung der Versorgungseinheit 14 angelegt werden kann und einen Ausgang, der mit der Auswerteeinheit 15 gekoppelt ist.
Die Auswerteeinheit 15 umfasst zur Auswertung einer Strommodulation auf der Versorgungsleitung 3 einen Messwiderstand 17, der mit einem ersten Anschluss mit der Versorgungseinheit 14 gekoppelt ist, der mit einem zweiten Anschluss mit der Schalteinheit 16 gekoppelt ist und einen Differenzverstärker 18, der mit einem ersten Eingang mit der Versorgungseinheit 14 gekoppelt ist und der mit einem zweiten Eingang mit der Schalteinheit 16 gekoppelt ist.
Die Schalteinheit 16 ist ausgebildet, abhängig von einem Steuersignal CS ein Synchronisationssignal zu erzeugen. Sie umfasst einen ersten Schalter 19, der mit einem ersten Anschluss mit der Auswerteeinheit 15 gekoppelt ist, der mit einem zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang 13 gekoppelt ist, und der in Abhängigkeit des Steuersignals CS an einem dritten Anschluss schaltbar ist und einen zweiten Schalter 20, der mit einem ersten Anschluss mit dem Versorgungsausgang 13 gekoppelt ist, der mit einem zweiten Anschluss mit dem Referenzpotenzial 10 verbunden ist, und der in Abhängigkeit des Steuersignals CS an einem dritten Anschluss schaltbar ist.
Die Steuerschaltung 2 kommuniziert mit der Sender-Empfängereinheit 1 über die Versorgungsleitung 3. Bei nur einer angeschlossenen Sender-Empfängereinheit 1 kann diese fortlaufend Daten an die Steuerschaltung 2 übermitteln. Sind jedoch mehrere Sender-Empfängereinheiten an die Versorgungsleitung 3 angeschlossen, bedarf es einer Synchronisation dieser Kommunikation, da hier nicht alle Sender-Empfängereinheiten gleichzeitig Daten senden können. Zur Steuerung der Kommunikation zwischen der Steuerschaltung 2 und der Sender-Empfängereinheit 1 wird von der Steuerschaltung 2 ein Synchronisationsimpuls gesendet, der beispielsweise eine bestimmte Sender-Empfängereinheit auswählt. Diese sendet in Antwort auf den Synchronisationsimpuls Daten an die Steuerschaltung 2.
Der Synchronisationsimpuls wird dadurch erzeugt, dass die mittlere Versorgungsspannung VS, die in einem ersten Zustand des Steuersignals CS am Versorgungsausgang 13 bereitgestellt wird, bei Schalten des Steuersignals CS in einen zweiten Zustand über einen vorbestimmten Zeitraum auf das Referenzpotential (z.B. 0 Volt) abgesenkt wird. Anschließend wird die Spannung am Versorgungsausgang 13 wieder auf die mittlere Versorgungsspannung VS angehoben. In diesem Ausführungsbeispiel steuert das Steuersignal CS direkt die Dauer der Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS, d.h. solange das Steuersignal CS abgesenkt ist, wird auch die mittlere Versorgungsspannung VS abgesenkt. In einer alternativen Ausführung kann die Dauer der Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS in der Steuerschaltung CS gespeichert sein. In diesem Fall reicht lediglich ein kurzer Impuls von CS um die mittlere Versorgungsspannung VS über den vorbestimmten Zeitraum abzusenken. Die Dauer der Absenkung dient zur Auswahl einer Sender-Empfängereinheit 1, die dadurch aufgefordert ist ihre Daten über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2 zu übermitteln.
Im Einzelnen wird im zweiten Zustand des Steuersignals CS die Versorgungseinheit 14 deaktiviert, der erste Schalter 19 der Schalteinheit 16 wird geöffnet, um die Versorgungseinheit 14 von dem Versorgungsausgang 13 elektrisch zu trennen und der zweite Schalter 20 der Schalteinheit 16 wird geschlossen, um die Versorgungsleitung 3 mit dem Referenzpotenzial 10 zu verbinden.
Wechselt das Steuersignal CS in den ersten Zustand, wird die Versorgungseinheit 14 aktiviert und der erste Schalter 19 der Schalteinheit 16 geschlossen, um die Versorgungseinheit 14 mit dem Versorgungsausgang 13 zu koppeln und der zweite Schalter 20 der Schalteinheit 16 geöffnet, um die Versorgungsleitung 3 von dem Referenzpotenzial 10 elektrisch zu trennen. Damit liegt am Versorgungsausgang 13 wieder die mittlere Versorgungsspannung VS an.
Wird in Antwort auf das erzeugte Synchronisationssignal von der Sender-Empfängereinheit 1 das Datensignal SD gesendet, wird über dem Messwiderstand 17 der Auswerteeinheit 15 durch die Strommodulation eine veränderliche Spannung erzeugt, die von dem Differenzverstärker 18 ausgewertet wird. Die ausgewerteten Daten können einer Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Sender-Empfängereinheit 1', eine Steuerschaltung 2' und die Versorgungsleitung 3. Für gleiche Elemente, verglichen mit 1, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Sofern diese Elemente bereits in der Ausführungsform zu 1 in gleicher Funktion beschrieben wurden, werden hier keine weiteren Erläuterungen gemacht.
Die Sender-Empfängereinheit 1' entspricht in Aufbau und Funktionsweise der Sender-Empfängereinheit 1 aus dem Ausführungsbeispiel zur 1 mit dem Unterschied, dass der zweite Eingang des Komparators 11 einer Detektionseinheit 6' mit einem Referenzpotentialanschluss 10' gekoppelt ist. An diesen Referenzpotentialanschluss 10' ist ein Referenzpotential angelegt, das dem halben Wert der mittleren Versorgungsspannung VS entspricht. Alternativ können natürlich auch andere Werte zwischen der mittleren Versorgungsspannung VS und dem Referenzpotential (0 Volt) eingestellt werden.
Wie in den Ausführungen zu 1 beschrieben, bedarf es beim Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten 1' an eine Versorgungsleitung 3 zur geordneten Kommunikation zwischen einer Sender-Empfängereinheit 1' und einer Steuerschaltung 2' einer Synchronisation zwischen den beteiligten Komponenten. Dazu wird in diesem Ausführungsbeispiel die mittlere Versorgungsspannung VS über den vorbestimmten Zeitraum auf den halben Wert abgesenkt und anschließend wieder auf den vorherigen Wert der mittleren Versorgungsspannung VS angehoben. Durch diesen Synchronisationsimpuls ist die Sender-Empfängereinheit 1' aufgefordert, ihre Daten über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2' zu senden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dauer der Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS auch bei Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten an die Versorgungsleitung immer gleich lang. Die Synchronisation der Datenübertragung von den verschiedenen Sender-Empfängereinheiten 1' zur Steuerschaltung 2' erfolgt über eine gemeinsame Zeitbasis, die über den Synchronisationsimpuls bereitgestellt wird, und einem fest vergebenen Zeitversatz, der individuell für jede Sender-Empfängereinheit 1' vergeben wird. Dieser Zeitversatz legt fest, nach welcher Zeit, gerechnet vom Synchronisationsimpuls, die Sender-Empfängereinheit 1' beginnt Daten an die Steuerschaltung 2' zu senden.
Alternativ kann bei Verwendung eines Fensterkomparators in der Detektionseinheit 6' auch das Spannungspotential, auf das die mittlere Versorgungsspannung VS abgesenkt wird, als Kriterium für die Auswahl der Sender-Empfängereinheit 1' herangezogen werden. In dieser alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform können unterschiedliche Sender-Empfängereinheiten 1' über einen Synchronisationsimpuls ausgewählt werden, bei dem die Versorgungsspannung VS auf unterschiedliche Spannungswerte abgesenkt wird.
Falls die Sender-Empfängereinheit 1', wie in der genannten Alternative oder wie in dem Ausführungsbeispiel zu 1 gezeigt, über einen individuellen Synchronisationsimpuls ausgewählt wird, ist es nicht zwingend notwendig einen Zeitversatz für das Senden des Datensignals SD einzustellen, da jeweils nur eine Sender-Empfängereinheit 1' durch den Synchronisationsimpuls ausgewählt wird.
Das Absenken der mittleren Versorgungsspannung VS auf den halben Spannungswert wird von der Detektionseinheit 6' der Sender-Empfängereinheit 1' detektiert. Im Einzelnen vergleicht der Komparator 11 der Detektionseinheit 6' die Spannung an seinem ersten Eingang mit der halben mittleren Versorgungsspannung VS an seinem zweiten Eingang und stellt an seinem Ausgang ein Auswertesignal AS zur Verfügung. Dieses wird der Datensendeeinheit 7 zugeleitet. Die Datensendeeinheit 7 wertet den Zeitraum aus, in dem die mittlere Versorgungsspannung zunächst auf den halben Wert abgesenkt und dann wieder auf den ursprünglichen Wert angehoben wurde. Entspricht dieser Zeitraum mindestens einem vorbestimmten Zeitraum, dann liegt ein Synchronisationsimpuls vor. Als Folge daraus ermittelt die Datensendeinheit 6' die aktuellen Daten des Sensors 12 und sendet diese nach einem voreingestellten Zeitversatz in Form einer Strommodulation über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2'.
Die Steuerschaltung 2' aus 2 umfasst eine Versorgungseinheit 14', die ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Steuersignals CS an einem Steuereingang, an einem Versorgungsausgang 13 die mittlere Versorgungsspannung VS oder eine abgesenkte mittlere Versorgungsspannung VS zur Verfügung zu stellen und eine Auswerteeinheit 15 zur Auswertung einer Strommodulation auf der Versorgungsleitung 3, die zwischen der Versorgungseinheit 14' und dem Versorgungsausgang 13 angeordnet ist.
Die Versorgungseinheit 14' umfasst einen ersten Spannungsregler 21 und einen zweiten Spannungsregler 22, die sich in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheiden können und einen Schalter 23, der mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals CS an einem dritten Anschluss entweder mit dem ersten Spannungsregler 21 oder mit dem zweiten Spannungsregler 22 gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit der Auswerteeinheit 15 gekoppelt ist.
Alternativ kann die Versorgungseinheit 14' auch nur einen Spannungsregler vorsehen, der ausgebildet ist, abhängig von dem Steuersignal CS mindestens zwei unterschiedliche Spannungspotentiale zur Verfügung zu stellen.
In der Auswerteeinheit 15 ist ein Messwiderstand 17 vorgesehen, der mit einem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss des Schalters 23 gekoppelt ist und der mit einem zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang 13 gekoppelt ist. Außerdem weist die Auswerteeinheit 15 einen Differenzverstärker 18 auf, der mit einem ersten Eingang mit dem zweiten Anschluss des Schalters 23 gekoppelt ist und der mit einem zweiten Eingang mit dem Versorgungsausgang 13 gekoppelt ist.
Die Steuerschaltung 2' ist ausgeführt, zur Synchronisation der Kommunikation den Synchronisationsimpuls zu erzeugen. Dazu wird die mittlere Versorgungsspannung VS, die in einem ersten Zustand des Steuersignals CS am Versorgungsausgang 13 bereitgestellt wird, in einem zweiten Zustand des Steuersignals CS über den vorbestimmten Zeitraum auf die halbe mittlere Versorgungsspannung VS abgesenkt. Danach wechselt das Steuersignal CS wieder in den ersten Zustand und es wird am Versorgungsausgang 13 wieder die mittlere Versorgungsspannung VS zur Verfügung gestellt. Die Dauer der Spannungsabsenkung ist in diesem Ausführungsbeispiel auch bei Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten 1' an die Versorgungsleitung 3 immer gleich. Die Synchronisation der Kommunikation ist über einen unterschiedlichen, fest eingestellten Zeitversatz in den Sender-Empfängereinheiten 1' sichergestellt.
Im Einzelnen ist im ersten Zustand des Steuersignals CS der erste Anschluss des Schalters 23 der Versorgungseinheit 14' mit dem ersten Spannungsregler 21 gekoppelt. Dadurch wird am Versorgungsausgang 13 der Steuerschaltung 2' die mittlere Versorgungsspannung VS zur Verfügung gestellt. Im zweiten Zustand des Steuersignals CS ist der erste Anschluss des Schalters 23 mit dem zweiten Spannungsregler 22 gekoppelt. Dadurch wird am Versorgungsausgang 13 der Steuerschaltung 2' die halbe mittlere Versorgungsspannung VS bereitgestellt. Wechselt das Steuersignal CS für den vorbestimmten Zeitraum von dem ersten in den zweiten Zustand und anschließend wieder zurück in den ersten Zustand, kann hiermit das Synchronisationssignal am Versorgungsausgang 13 gebildet werden.
Alternativ kann die mittlere Versorgungsspannung auch auf andere Werte zwischen der mittleren Versorgungsspannung VS und dem Referenzpotential (z.B. 0 Volt) abgesenkt werden.
In einer weiteren Alternative wird die Sender-Empfängereinheit 1' durch das spezifische Spannungspotential ausgewählt, auf das die mittlere Versorgungsspannung VS während des zweiten Zustands des Steuersignals CS abgesenkt wird. Durch unterschiedliche Spannungspotentiale werden hier die einzelnen Sender-Empfängereinheiten 1' ausgewählt. Zur Erzeugung dieser unterschiedlichen Spannungspotentiale kann die Versorgungseinheit 14' entweder mehrere Spannungsregler mit unterschiedlichen Spannungspotentialen aufweisen oder sie kann auch nur einen Spannungsregler aufweisen, der ausgebildet ist, mehrere unterschiedliche Spannungspotentiale zur Verfügung zu stellen.
Wird in Antwort auf das erzeugte Synchronisationssignal von der Sender-Empfängereinheit 1' das Datensignal SD gesendet, wird über dem Messwiderstand 17 der Auswerteeinheit 15 durch die Strommodulation eine veränderliche Spannung erzeugt, die von dem Differenzverstärker 18 ausgewertet wird. Die ausgewerteten Daten können einer Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform besteht keine direkte Kopplung zwischen der Dauer des Zustandswechsels des Steuersignals CS und der Dauer des Synchronisationsimpulses. Ein kurzer Zustandswechsel des Steuersignals CS ist damit nur ein Startpunkt für die Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS. Die Zeitdauer des Synchronisationssignals kann in der Versorgungseinheit 14' gespeichert sein.
3 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Schaltungsanordnung umfasst die Sender-Empfängereinheit 1', eine Steuerschaltung 2" und die Versorgungsleitung 3. Für gleiche Elemente, verglichen mit 2, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Sofern diese Elemente bereits in der Ausführungsform zu 2 in gleicher Funktion beschrieben wurden, werden hier keine weiteren Erläuterungen gemacht. Die Sender-Empfängereinheit 1' entspricht im Wesentlichen der vorangegangenen Ausführung.
Die Steuerschaltung 2" umfasst eine Versorgungseinheit 14" und die Auswerteeinheit 15 zur Auswertung einer Strommodulation auf der Versorgungsleitung 3, die zwischen der Versorgungseinheit 14" und dem Versorgungsausgang 13 angeordnet ist.
Die Versorgungseinheit 14" ist ausgebildet, in Abhängigkeit des Steuersignals CS an einem Steuereingang, an dem Versorgungsausgang 13 die mittlere Versorgungsspannung VS oder eine auf die Hälfte abgesenkte mittlere Versorgungsspannung VS zur Verfügung zu stellen. Sie umfasst eine erste Spannungsreglerreferenz 25 und eine zweite Spannungsreglerreferenz 26, die sich in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheiden. Des Weiteren weist die Versorgungseinheit 14" einen Schalter 24 auf, der mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals CS an einem dritten Anschluss entweder mit der ersten Spannungsreglerreferenz 25 oder mit der zweiten Spannungsreglerreferenz 26 gekoppelt ist. Weiterhin umfasst die Versorgungseinheit 14" einen Spannungsregler 21', der mit einem ersten Anschluss mit einem zweiten Anschluss des Schalters 24 gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit der Auswerteeinheit 15 gekoppelt ist.
Alternativ kann in der Versorgungseinheit 14" auch nur eine Spannungsreglerreferenz vorgesehen sein, die ausgebildet ist, abhängig von dem Steuersignal CS mindestens zwei unterschiedliche Spannungspotentiale zur Verfügung zu stellen.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Auswerteeinheit 15 sind ähnlich der Ausführung zur 2.
Zur Synchronisation der Kommunikation zwischen der Steuerschaltung 2" und der Sender-Empfängereinheit 1' sendet die Steuerschaltung 2" einen Synchronisationsimpuls über die Versorgungsleitung 3 an die Sender-Empfängereinheit 1`. Die Sender-Empfängereinheit 1' wird dadurch angestoßen, nach einem fest in der Sender-Empfängereinheit 1' eingestellten Zeitversatz das Datensignal SD über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2" zu senden. Der Synchronisationsimpuls wird durch eine Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS auf den halben Spannungswert und ein anschließendes Anheben der Spannung auf die ursprüngliche mittlere Versorgungsspannung VS repräsentiert. Die Dauer der Absenkung ist in diesem Ausführungsbeispiel immer gleich. Die Synchronisation der Datensignale SD von mehreren Sender-Empfängereinheiten erfolgt über einen für jede Sender-Empfängereinheit 1' individuell festgelegten Zeitversatz relativ zum Empfang des Synchronisationsimpulses. Durch diesen individuellen Zeitversatz jeder Sender-Empfängereinheit 1' ist sichergestellt, dass jeder Sender-Empfängereinheit 1' ein individueller Zeitschlitz für die Übertragung der Daten zugeordnet wird und sich so die übertragenen Datensignale SD nicht gegenseitig stören.
Die Erzeugung des Synchronisationsimpulses wird im Folgenden beschrieben. Die Steuerschaltung 2" stellt in einem ersten Zustand des Steuersignals CS am Versorgungsausgang 13 die mittlere Versorgungsspannung VS bereit. In einem zweiten Zustand des Steuersignals CS wird die Spannung am Versorgungsausgang 13 auf die halbe mittlere Versorgungsspannung VS abgesenkt. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums wird die Spannung schließlich wieder auf die mittlere Versorgungsspannung VS angehoben. Im Einzelnen ist im ersten Zustand des Steuersignals CS der erste Anschluss des Schalters 24 der Versorgungseinheit 14" mit der ersten Spannungsreglerreferenz 25 gekoppelt. Dadurch wird am Versorgungsausgang 13 der Steuerschaltung 2" die mittlere Versorgungsspannung VS bereitgestellt. Im zweiten Zustand des Steuersignals CS ist der erste Anschluss des Schalters 24 mit der zweiten Spannungsreglerreferenz gekoppelt. Als Resultat wird am Versorgungsausgang 13 der Steuerschaltung 2" die halbe mittlere Versorgungsspannung VS bereitgestellt.
Alternativ kann die Synchronisation mehrerer Sender-Empfängereinheiten 1' auch dadurch erfolgen, dass die mittlere Versorgungsspannung VS auf unterschiedliche Spannungspotentiale abgesenkt wird. Zur Erzeugung dieser unterschiedlichen Spannungspotentiale kann die Versorgungseinheit 14" mehrere Spannungsreglerreferenzen umfassen, die jeweils unterschiedliche Spannungspotentiale bereitstellen. Sie kann aber auch nur eine Spannungsreglerreferenz aufweisen, die in der Lage ist in Abhängigkeit des Steuersignals CS mehrere Spannungspotentiale zu erzeugen.
Wird in Antwort auf das erzeugte Synchronisationssignal von der Sender-Empfängereinheit 1' das Datensignal SD über die Versorgungsleitung 3 gesendet, wird über dem Messwiderstand 17 der Auswerteeinheit 15 durch die Strommodulation eine veränderliche Spannung erzeugt, die von dem Differenzverstärker 18 ausgewertet wird. Die ausgewerteten Daten können einer Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die Sender-Empfängereinheit 1, 1' lediglich eine Detektionseinheit 6, 6' und eine Datensendeeinheit 7. Eine Energiespeichereinheit 15 ist nicht erforderlich, falls die mittlere Versorgungsspannung VS zur Erzeugung des Synchronisationsimpulses nur so kurz abgesenkt wird, dass die interne Energieversorgung der Sender-Empfängereinheit 1, 1' auch ohne die Energiespeichereinheit 15 sichergestellt ist und die Sender-Empfängereinheit 1, 1' somit nicht in einen definierten Anfangszustand eintritt, in dem die aktuell vorhandenen Informationen des Sensors 12 verloren gehen.
In einer weiteren alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform kann das mittlere Versorgungssignal VS als Versorgungsstrom ausgeführt werden. Das Synchronisationssignal wird dann durch ein kurzfristiges Absenken und anschließendes Anheben auf den ursprünglichen Wert des Versorgungsstroms repräsentiert. Das Datensignal SD, das in Antwort auf dieses Synchronisationssignal von der Sender-Empfängereinheit über die Versorgungsleitung 3 gesendet wird kann als Modulation der von dem Versorgungsstrom abgeleiteten Versorgungsspannung ausgeführt werden.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Verfahrensabläufe in einer Sender-Empfängereinheit. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Sender-Empfängereinheit 1 und eine Steuerschaltung 2, ist aber nicht auf diese spezielle Ausführungsform der Sender-Empfängereinheit oder der Steuerschaltung eingegrenzt.
Bei einer Kopplung der Steuerschaltung 2 mit mehreren Sender-Empfängereinheiten 1 über eine Versorgungsleitung 3 ist es erforderlich, die Kommunikation zwischen den beteiligten Komponenten zu synchronisieren. Diese Synchronisierung stellt sicher, dass sich verschiedene Datensignale SD, die von den verschiedenen Sender-Empfängereinheiten 1 gesendet werden, bei der Übertragung über die Versorgungsleitung 3 nicht gegenseitig stören.
Im Einzelnen umfasst das Verfahren das Zuführen einer mittleren Versorgungsspannung VS über die Versorgungsleitung 3. Zur Synchronisation der Steuerschaltung 2 und der Sender-Empfängereinheit 1 wird nun von der Steuerschaltung 2 die mittlere Versorgungsspannung VS zunächst auf ein Referenzpotential VT (z.B. 0 Volt) abgesenkt und nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums wieder auf den ursprünglichen Wert angehoben. Zur korrekten Identifikation dieses Synchronisationsimpulses auf der Seite der Sender-Empfängereinheit 1 wird das Potential der Versorgungsspannung mit dem Referenzpotential VT (z.B. 0 Volt oder auch geringfügig darüber) verglichen. Wenn die Versorgungsspannung auf ein Potential abgesenkt wurde, das dem Referenzpotential VT entspricht bzw. das unter dem Referenzpotential VT liegt, dann ist ein erstes Kriterium für die Identifikation eines Synchronisationsimpulses erfüllt. Ein zweites Kriterium stellt die Dauer der Absenkung der mittleren Versorgungsspannung VS dar. Befindet sich die Dauer der Absenkung in einem definierten Bereich um den vorbestimmten Zeitraum, dann ist auch das zweite Kriterium der Identifikation erfüllt. Demzufolge ist die Sender-Empfängereinheit 1 ausgewählt und damit aufgefordert die gesammelten physikalischen Informationen an die Steuerschaltung 2 zu senden. Dazu wird das Datensignal SD über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2 gesendet.
Bei dem Anschluss mehrerer Sender-Empfängereinheiten 1 an die Versorgungsleitung 3, wird jede Sender-Empfängereinheit 1 mit einem individuellen vorbestimmten Zeitraum eingestellt. Durch eine Variation der Dauer des Synchronisationsimpulses werden unterschiedliche Sender-Empfängereinheiten 1 ausgewählt.
In einer alternativen Ausführung des Verfahrens kann die Dauer des Synchronisationsimpulses auch für alle Sender-Empfängereinheiten 1 gleich gewählt werden. Hier wird über den Synchronisationsimpuls eine gleiche Zeitbasis geschaffen. Durch einen für jede Sender-Empfängereinheit 1 individuell festgelegten Zeitversatz, übertragen die Sender-Empfängereinheiten 1 ihre Daten in einem individuellen Zeitschlitz über die Versorgungsleitung 3 an die Steuerschaltung 2. Eine gegenseitige Störung der verschiedenen Datensignale SD ist damit ausgeschlossen.
Bezugszeichenliste

1, 1': Sender-Empfängereinheit
2, 2', 2": Steuerschaltung
3: Versorgungsleitung
4: Versorgungseingang
5: Energiespeichereinheit
6, 6': Detektionseinheit
7: Datensendeeinheit
8: Diode
9: Kondensator
10, 10': Referenzpotentialanschluss
11: Komparator
12: Sensor
13: Versorgungsausgang
14, 14', 14": Versorgungseinheit
15: Auswerteeinheit
16: Schalteinheit
17: Messwiderstand
18: Differenzverstärker
19: erster Schalter
20: zweiter Schalter
21, 21': erster Spannungsregler
22: zweiter Spannungsregler
23: Schalter
24: Schalter
25: erste Spannungsregler-Referenz
26: zweite Spannungsregler-Referenz
AS: Auswertesignal
CS: Steuersignal
IS: internes Versorgungssignal
SD: Datensignal
VS: mittleres Versorgungssignal
VT: Referenzsignal, Referenzpotential

Claims

Sender-Empfängereinheit (1) für eine Kommunikation mit einer Steuerschaltung (2) über eine Versorgungsleitung (3), umfassend - einen Versorgungseingang (4) zum Anschluss der Versorgungsleitung (3), - eine Energiespeichereinheit (5), die mit einem ersten Anschluss an den Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, eine interne Energieversorgung während einer Absenkung eines mittleren Versorgungssignals (VS) am Versorgungseingang (4) über einen vorbestimmten Zeitraum sicherzustellen, - eine Detektionseinheit (6), die mit dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, ein Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen und ein Auswertesignal (AS) abzugeben, welches das Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum anzeigt, - eine Datensendeeinheit (7), die mit der Detektionseinheit (6) und dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgeführt ist, ein Datensignal (SD) über die Versorgungsleitung (3) zu senden, wenn das Absenken des mittleren Versorgungssignals (VS) über den vorbestimmten Zeitraum durch das Auswertesignal (AS) angezeigt wird.
Sender-Empfängereinheit nach Anspruch 1, wobei die Datensendeeinheit (7) eine Sensoreinheit (12) zur Messung von physikalischen Größen umfasst, die mit einem Eingang mit der Detektionseinheit (6) gekoppelt ist, die mit einem Ausgang mit dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist und die ausgebildet ist, das Datensignal (SD) über die Versorgungsleitung (3) zu senden.
Sender-Empfängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Detektionseinheit (6) ausgebildet ist, ein Absenken einer mittleren Versorgungsspannung (VS) über den vorbestimmten Zeitraum zu erkennen.
Sender-Empfängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Datensendeeinheit (7) ausgebildet ist, das Datensignal (SD) durch eine Strommodulation eines Versorgungsstroms zu erzeugen.
Sender-Empfängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Detektionseinheit (6) wenigstens einen Komparator (11) umfasst, der mit einem ersten Eingang mit dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, der mit einem zweiten Eingang mit einem Referenzsignal (VT) gekoppelt ist, und der ausgebildet ist an einem Ausgang das Auswertesignal (AS) zur Verfügung zu stellen.
Sender-Empfängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Energiespeichereinheit (5) wenigstens folgende Bauelemente umfasst: - eine Diode (8), die mit einem ersten Anschluss mit dem Versorgungseingang (4) gekoppelt ist, und die ausgebildet ist an einem zweiten Anschluss ein internes Versorgungssignal (IS) zur Verfügung zu stellen, - einen Energiespeicher (9), der mit einem Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Diode (8) gekoppelt ist.
Steuerschaltung (2) für eine Steuerung einer Kommunikation mit einer Sender-Empfängereinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche über eine Versorgungsleitung (3), umfassend - einen Versorgungsausgang (13) zum Anschluss der Versorgungsleitung (3), - eine Versorgungseinheit (14), die einen Steuereingang zum Anschluss eines Steuersignals (CS) umfasst und die ausgeführt ist, ein mittleres Versorgungssignal (VS) am Versorgungsausgang (13) bereitzustellen, wobei die Steuerschaltung (2) ausgebildet ist für die Erzeugung eines Synchronisationssignals, wobei für die Erzeugung des Synchronisationssignals das mittlere Versorgungssignal (VS) in Abhängigkeit des Steuersignals (CS) über einen vorbestimmten Zeitraum abgesenkt wird.
Steuerschaltung nach Anspruch 7, wobei das mittlere Versorgungssignal (VS) eine mittlere Versorgungsspannung ist.
Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei zwischen dem Versorgungsausgang (13) und der Versorgungseinheit (14) eine Schalteinheit (16) angeordnet ist, die für die Erzeugung des Synchronisationssignals derart ausgebildet ist, dass abhängig von dem Steuersignal (CS) das mittlere Versorgungssignal (VS) über den vorbestimmten Zeitraum abgesenkt wird, indem die Versorgungseinheit (14) über das Steuersignal (CS) deaktiviert wird.
Steuerschaltung nach Anspruch 9, wobei die Schalteinheit (16) wenigstens folgende Bauelemente umfasst, - einen ersten Schalter (19), der mit einem ersten Anschluss mit der Versorgungseinheit (14) gekoppelt ist, der mit einem zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang (13) gekoppelt ist, und der in Abhängigkeit des Steuersignals (CS) an einem dritten Anschluss schaltbar ist und - einen zweiten Schalter (20), der mit einem ersten Anschluss mit dem Versorgungsausgang (13) gekoppelt ist, der mit einem zweiten Anschluss mit einem Referenzpotentialanschluss (10) gekoppelt ist, und der in Abhängigkeit des Steuersignals (CS) an einem dritten Anschluss schaltbar ist.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, wobei die Versorgungseinheit (14) wenigstens folgende Bauelemente umfasst: - einen ersten Spannungsregler (21), - einen zweiten Spannungsregler (22), der sich von dem ersten Spannungsregler (21) in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheidet, und - einen Schalter (23), der für die Erzeugung eines Synchronisationssignals mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals (CS) an einem dritten Anschluss entweder mit dem ersten Spannungsregler (21) oder mit dem zweiten Spannungsregler (22) gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang (13) gekoppelt ist.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, wobei die Versorgungseinheit (14) wenigstens folgende Bauelemente umfasst: - eine erste Spannungsreglerreferenz (25), - eine zweite Spannungsreglerreferenz (26), die sich von der ersten Spannungsreglerreferenz (25) in dem Merkmal des erzeugten Spannungspotentials unterscheidet, - einen Schalter (24), der für die Erzeugung eines Synchronisationssignals mit einen ersten Anschluss in Abhängigkeit des Steuersignals (CS) an einem dritten Anschluss entweder mit der ersten Spannungsreglerreferenz (25) oder mit der zweiten Spannungsreglerreferenz (26) gekoppelt ist, und - einen Spannungsregler (21'), der mit einem ersten Anschluss mit einem zweiten Anschluss des Schalters (24) gekoppelt ist und der über einen zweiten Anschluss mit dem Versorgungsausgang (13) gekoppelt ist.
Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei zwischen der Versorgungseinheit (14) und der Schalteinheit (16) eine Auswerteeinheit (15) zur Auswertung einer Strommodulation auf der Versorgungsleitung angeordnet ist.
Steuerschaltung nach Anspruch 13, wobei die Auswerteeinheit (15) wenigstens folgende Bauelemente umfasst: - einen Messwiderstand (17), der mit einem ersten Anschluss mit der Versorgungseinheit (14) gekoppelt ist und der mit einem zweiten Anschluss mit der Schalteinheit (16) gekoppelt ist, - einen Differenzverstärker (18), der mit einem ersten Eingang mit der Versorgungseinheit (14) gekoppelt ist und der mit einem zweiten Eingang mit der Schalteinheit (16) gekoppelt ist.
Anordnung für eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung (2) und einer Sender-Empfängereinheit (1) über eine Versorgungsleitung (3), umfassend - eine Steuerschaltung nach den Patentansprüchen 7 bis 14, - eine Sender-Empfängereinheit nach den Patentansprüchen 1 bis 6, - die Versorgungsleitung (3), die die Steuerschaltung (2) mit der Sender-Empfängereinheit (1) koppelt.
Verfahren zur Steuerung einer Kommunikation zwischen einer Steuerschaltung (2) und einer Sender-Empfängereinheit (1) über eine Versorgungsleitung (3), umfassend - Zuführen eines mittleren Versorgungssignals (VS) von der Steuerschaltung (2) an die Sender-Empfängereinheit (1) über die Versorgungsleitung (3), - Absenken, durch die Steuerschaltung (2) in Abhängigkeit eines Steuersignals (CS), des mittleren Versorgungssignals (VS) über einen vorbestimmten Zeitraum zur Synchronisation der Kommunikation zwischen der Steuerschaltung (2) und der Sender-Empfängereinheit (1), - Detektieren des über den vorbestimmten Zeitraum abgesenkten mittleren Versorgungssignals (VS) in der Sender-Empfängereinheit (1), - Senden eines Datensignals (SD) von der Sender-Empfängereinheit (1) an die Steuerschaltung (2) in Antwort auf die Detektion des über den vorbestimmten Zeitraum abgesenkten mittleren Versorgungssignals (VS).
Verfahren nach Anspruch 16, - wobei das mittlere Versorgungssignal (VS) durch eine Versorgungseinheit (14) der Steuerschaltung (2) an einem Versorgungsausgang (13) zur Verfügung gestellt wird, - wobei das mittlere Versorgungssignals (VS) durch eine Schalteinheit (16) der Steuerschaltung (2) über den vorbestimmten Zeitraum abgesenkt wird, - wobei das abgesenkte mittlere Versorgungssignal (VS) in einer Detektionseinheit (6) der Sender-Empfängereinheit (1) detektiert wird, - wobei das Datensignal (SD) in einer Datensendeeinheit (7) der Sender-Empfängereinheit (1) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, wobei das mittlere Versorgungssignal (VS) eine mittlere Versorgungsspannung (VS) ist, und das Absenken der mittleren Versorgungsspannung (VS) über den vorbestimmten Zeitraum wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst: - Absenken der mittleren Versorgungsspannung (VS) auf einen Wert zwischen einem Referenzpotential und der mittleren Versorgungsspannung (VS), - Absenken der mittleren Versorgungsspannung (VS) auf das Referenzpotential, - Absenken der mittleren Versorgungsspannung (VS) auf einen Wert unter dem Referenzpotential.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Senden des Datensignals (SD) ein Modulieren eines Versorgungsstroms, der aus dem mittleren Versorgungssignal (VS) abgeleitet ist, umfasst.