DE102010056628B4 - Verfahren zur Datenübertragung und Vorrichtung mit entlang einer langgestreckt verlegten geschlossenen Leiterschleife bewegbaren Verbrauchern - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung durch ein OFDM-Verfahren zwischen einem Sender (10) und einem Empfänger (12) und zur elektrischen Energieübertragung, wobei die Datenübertragung mit einem Wechselstromanteil und die Energieübertragung mit einem weiteren Wechselstromanteil dieselbe Leitung (3) oder einen Teil einer selben Leitung (3) nutzen, wobei zur Datenübertragung ein Datensignal aus OFDM-Symbolen aufgebaut ist, und der weitere Wechselstromanteil eine Frequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Länge eines OFDM-Symbols einer Halbperiode der Frequenz entspricht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung und eine Vorrichtung mit entlang einer langgestreckt verlegten geschlossenen Leiterschleife bewegbaren Verbrauchern.
• Verfahren zur Datenübertragung mittels orthogonalem Frequenzmultiplexen sind allgemein bekannt.
• Aus der EP 2 048 845 A2 sind Techniken, um den Amplituden Dämpfungseffekt in OFDM-Signalen zu korrigieren, bekannt.
• Die EP 2 071 757 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren um OFDM-Symbole zu versenden und zu empfangen.
• Die DE 101 63 342 A1 betrifft ein serielles Bussystem in welchem an die angeschlossenen passiven Busteilnehmer Daten in Form von Telegrammen, die Prozessabbilder darstellen, übertragen werden.
• Die DE 103 49 242 B3 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Übertragung elektrischer Leistung und Information.
• Aus der DE 10 2008 021 012 A1 ist bekannt, bei einer Datenübertragungseinrichtung eine Kapazität durch eine Sekundärinduktivität zu einem Parallelschwingkreis zu ergänzen, wobei die Sekundärinduktivität zur induktiven Ankopplung an einen Primärleiter vorgesehen ist und die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises auf die Mittenfrequenz des zur Datenübertragung vorgesehenen Datenfrequenzbereichs abgestimmt ist. Durch wenigstens einen nachgeschalteten Bandpass ist ein die Sekundärinduktivität umfassender Übertragerkopf gebildet, in den ein im Datenfrequenzbereich Signalreflexionen vermeidendes und Störungen der Datenübertragung durch ein im Primärleiter in einem vom Datenfrequenzbereich beabstandeten Frequenzbereich übertragenes Leistungssignal zur Energieversorgung vermeidendes Anpassungsglied integriert ist.
• Aus der DE 10 2008 011 582 A1 ist eine Datenübertragungseinrichtung mit einer ersten Sekundärinduktivität und einer elektronischen Signalquelle bekannt, wobei die erste Sekundärinduktivität induktiv an eine Primärinduktivität gekoppelt ist, die erste Sekundärinduktivität durch eine erste Kapazität zu einem ersten Reihenschwingkreis ergänzt ist und der erste Reihenschwingkreis mit wenigstens einem Ausgang der Signalquelle verbunden ist, wobei die Datenübertragungseinrichtung wenigstens einen zweiten Reihenschwingkreis mit einer zweiten Sekundärinduktivität und einer zweiten Kapazität hat, dass der zweite Reihenschwingkreis parallel zu dem ersten Reihenschwingkreis geschaltet ist und dass die zweite Sekundärinduktivität induktiv an die Primärinduktivität gekoppelt ist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübertragung und ein Datenübertragungssystem sicherer zu machen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei der Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst.
• Merkmale bei einem Verfahren zur Datenübertragung durch ein OFDM-Verfahren zwischen einem Sender und einem Empfänger und zur elektrischen Energieübertragung sind, dass die Datenübertragung mit einem Wechselstromanteil und die Energieübertragung mit einem weiteren Wechselstromanteil zumindest teilweise dieselbe Leitung nutzt, wobei zur Datenübertragung ein Datensignal aus OFDM-Symbolen aufgebaut ist, und der weitere Wechselstromanteil eine Frequenz aufweist, wobei die zeitliche Länge eines OFDM-Symbols einer Halbperiode der Frequenz entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass trotz der großen Störungen durch die Energieübertragung auf der Leitung eine Datenübertragung über dieselbe Leitung fehlerresistent möglich ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Datenübertragung durch ein OFDM-Verfahren zwischen einem Sender und einem Empfänger und zur elektrischen Energieübertragung werden die OFDM-Symbole symbolweise mit einer Wiederholrate n-fach hintereinander gesendet, und beim Empfangen werden die mehrfach hintereinander gesendeten OFDM-Symbole symbolweise in Phase addiert. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren zur Datenübertagung fehlerresistent ist, da es ein größeres Signal zu Rausch Verhältnis aufweist.
• Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Datenübertragung durch ein OFDM-Verfahren zwischen einem Sender und einem Empfänger und zur elektrischen Energieübertragung wird der weitere Wechselstromanteil in dieselbe Leitung eingeprägt und das Datensignal wird berührungslose in dieselbe Leitung eingeprägt und ausgekoppelt. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine einzige Leitung zur Datenübertragung und Energieübertragung nötig ist und die Datenübertragung fehlerresistent ist.
• Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens mittels orthogonalem Frequenzmultiplexen (OFDM) zwischen einem Sender und einem Empfänger mit einem Datensignal, sind, dass das Datensignal ein Telegramm aufweist, welches aus OFDM-Symbolen aufgebaut ist, wobei die OFDM-Symbole symbolweise mit einer Wiederholrate n-fach hintereinander innerhalb des Telegramms vom Sender gesendet werden, und beim Empfangen im Empfänger die jeweils n-fach hintereinander gesendeten OFDM-Symbole symbolweise in Phase addiert werden. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren zur Datenübertragung sicherer und Fehlerresistenter ist, da das Signal zu Rausch Verhältnis besser wird.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Wiederholrate in Abhängigkeit einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungsmediums des Datensignals ermittelt. Von Vorteil ist dabei, dass die Fehlerresistenz optimal eingestellt wird und die Bandbreite des Übertragungsmediums optimal genutzt wird.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einer Initialisierung des Verfahrens ein Testsignal gesendet, eine Auswerteeinrichtung im Empfänger bestimmt eine Signalstärke, insbesondere eine Amplitude des Testsignals und entweder bestimmt die Auswerteeinrichtung aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole und der Empfänger übermittelt dem Sender die Wiederholrate, oder der Empfänger übermittelt die Signalstärke an den Sender und eine weitere Auswerteeinrichtung im Sender bestimmt aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole. Von Vorteil ist dabei, dass die Wiederholrate dynamisch an das vorhandene Übertragungsmedium anpassbar ist.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist das Testsignal ein Signal mit Zirpe (Chirp). Von Vorteil ist dabei, dass mit einem Signal mit Chirp als Testsignal ein breiter Frequenzbereich getestet wird.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Wiederholrate für unterschiedliche Übertragungsfrequenzen separat ermittelt. Von Vorteil ist dabei, dass die Bandbreite optimal ausgenutzt wird und trotzdem alle Kanäle mit der nötigen Fehlerresistenz übertragbar sind.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens detektiert ein Störungsdetektor im Empfänger und/oder im Sender eine zeitliche Impulsstörung auf dem Übertragungsmedium und entweder wird die Wiederholrate der OFDM-Symbole in Abhängigkeit der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörung festgelegt oder die Wiederholrate der OFDM-Symbole wird in Abhängigkeit der Signalstärke und der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörungen bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die Wiederholrate an Störungen im Übertragungsmedium im Frequenzbereich und im Zeitbereich anpassbar ist.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erkennt der Sender bei einer Änderung einer Übertragungsstrecke für das Datensignal auf Grund einer Bewegung des Senders und/oder des Empfängers die Änderung und eine Initialisierung wird durchgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Widerholrate dynamisch anpassbar ist und somit die Bandbreite optimal genutzt wird.
• Merkmale des Datenübertragungssystems sind, dass das Datenübertragungssystem Mittel zum Ausführen der Schritte des Verfahrens zur Datenübertragung umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Datenübertragung sicherer ist.
• Merkmale bei einer Vorrichtung mit Sendern und Empfängern, insbesondere als das Datenübertragungssystem, sind, dass die Sender und/oder die Empfänger relativ zu einer Leitung bewegt werden und untereinander und mit einer Steuerung über die Leitung mittels eines Verfahrens zur Datenübertragung kommunizieren. Von Vorteil ist dabei, dass die Datenübertragung dynamisch anpassbar ist, um die Bandbreite optimal zu nutzen.
• Merkmale bei einer Vorrichtung mit entlang einer langgestreckt verlegten geschlossenen Leiterschleife bewegbaren Verbrauchern sind, dass ein Wechselstromanteil in einem Frequenzbereich auf der Leiterschleife zur Datenübertragung dient, wobei ein weiterer Wechselstromanteil mit einer Frequenz zur Energieübertragung in die Leiterschliefe eingeprägt ist, wobei die Verbraucher jeweils eine Sekundärwicklung aufweisen, aus der der jeweilige Verbraucher mit Energie versorgt ist, wobei die Sekundärwicklung induktiv an die Leiterschleife koppelt und eine Kapazität derartig in Reihe und/oder parallel zur Sekundärwicklung geschaltet ist, so dass eine Resonanzfrequenz der Schaltung aus Sekundärwicklung und Kapazität eine Resonanzfrequenz aufweist, welche der Frequenz entspricht, wobei die Verbraucher jeweils und/oder die Steuerung das Datenübertragungssystem aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass trotz starker Störsignale auf der Leiterschliefe bzw. Leitung eine fehlerresistente Datenübertragung möglich ist.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vorrichtung eine Einschienenhängebahn und die Verbraucher umfassen jeweils einen Motor einer Umlaufkatze. Von Vorteil ist dabei, dass die Umlaufkatzen sicher über eine einzige Leitung mit Energie versorgt werden und über dieselbe Leitung mittels Datenübertragung fehlerresistent ansteuerbar sind.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
• 1: eine schematische Darstellung eines Datenübertragungssystems
• 2: den prinzipiellen Aufbau eines Telegramms
• 1 zeigt ein Datenübertragungssystem 5, welches Daten mittels eines Telegramms 14 über eine Leitung 3 zwischen einem ersten Modem 1 und einem zweiten Modem 2 über eine Leitung 3 austauscht. Das Datenübertragungssystem 5 erlaubt ein Verfahren zur Datenübertragung vorzugsweise mittels orthogonalem Frequenzmultiplexen (OFDM).
• Das erste Modem 1 weist einen Sender 10 und einen weiteren Empfänger 22 auf, welche zur Erzeugung und Verarbeitung von OFDM Symbolen aufgebaut sind. Der Sender 10 wandelt dazu die Daten einer Datenquelle mittels eines OFDM Modulators in OFDM-Symbole um, welche in einem Telegramm 14 angeordnet sind.
• Ein Telegramm 14 entspricht dabei einem Datenblock, welcher einem Befehl zum Beispiel zur Steuerung einer Automatisierungskomponente entspricht. Zum Beispiel bewirkt der Datenblock das Starten oder Anhalten oder enthält einen Parametersatz zur Parametrierung einer dafür vorgesehen Automatisierungskomponente, wie zum Beispiel einem Motor, Umrichter etc..
• Die OFDM-Symbole 15, 16, 17 werden über einen ersten Sendepuffer 31, einen Digital-Analog-Wandler D/A und einen ersten Stromtreiber 31 an eine erste Kopplungseinrichtung 40 geleitet. Die erste Kopplungseinrichtung 40 koppelt das Datensignal, welches den OFDM-Symbolen 15, 16, 17 bzw. dem Telegramm 14 entspricht, vorzugsweise berührungslos auf die Leitung 3.
• Das Datensignal kann nun von einem zweiten Modem 2 empfangen werden. Dazu weist das zweite Modem 2 einen Empfänger 12 auf. Der Empfänger 12 umfasst eine weitere zweite Kopplungseinrichtung 61 zur, vorzugsweise berührungslosen, Auskopplung des Datensignals aus der Leitung 3. Das Datensignal wird dann von einem zweiten Bandpassfilter 56 gefiltert und an einen Analog-Digital-Wandler A/D weitergeleitet.
• Dann wird das so aufbereitet Datensignal über einen zweiten Empfangspuffer 54 an einen OFDM-Demodulator weitergeleitet, welcher die aus dem Datensignal gewonnenen Daten an eine Datensenke bzw. die entsprechend ausgeführte Automatisierungskomponente weiter gibt. Die Automatisierungskomponente führt den entsprechenden Befehl aus.
• Für die bidirektionale Kommunikation zwischen dem ersten und zweiten Modem 1, 2 weist das zweite Modem 2 entsprechend einen OFDM-Modulator, einen zweiten Sendpuffer 50, einen Digital-Analog-Wandler D/A, einen zweiten Stromtreiber 51 und eine zweite Kopplungseinrichtung 60 auf. Zum Empfangen von Signalen weist das erste Modem eine weitere erste Kopplungseinrichtung 41, ein erstes Bandpassfilter 36, einen ersten Empfangsverstärker 38, einen Analog-Digital-Wandler A/D und einen ersten Empfangspuffer 34 auf. Das Datensignal wird in einem OFDM-Demodulator entsprechend wie im zweiten Modem 2 demoduliert und die daraus gewonnenen Daten an eine Datensenke weitergeleitet.
• In einer bevorzugten Ausführungsform benutzen der Sender 10 und der weitere Empfänger 22 des ersten Modems 1 beziehungsweise der weitere Sender 20 und der Empfänger 12 des zweiten Modems 2 jeweils eine gemeinsame Kopplungseinrichtung.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die entsprechend verwendeten Kopplungseinrichtungen entsprechend ausgeführte Spulen und/oder Kondensatoren auf, um an die Leitung 3 induktiv und/oder kapazitiv zu koppeln.
• Erfindungsgemäß werden die OFDM-Symbole im ersten Sendepuffer 30, zum Beispiel mittels eines FIFO-Elementes (First in – First-out), n-fach wiederholt. Der Sender 10 erzeugt so ein Telegramm wo jedes OFDM-Symbol n-fach wiederholt gesendet wird. n ist vorzugsweise eine ganze Zahl zwischen 1 und 5.
• Die 2 zeigt schematisch ein Telegramm 14 mit einem ID-OFDM-Symbol 15, zur Identifikation des Telegramms beziehungsweise des Empfängers, verschiedenen Befehls-OFDM Symbolen S₁, S₂, ... S_i, 16 zur eigentlichen Datenübertragung und einem CRC-OFDM-Symbol 17 als Kontroll-Symbol.
• Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kommt das ID-OFDM-Symbol 15 und das CRC-OFDM-Symbol 17 nur einmal im Telegramm 14 vor. In weiteren Ausführungsbeispielen werden auch diese OFDM-Symbole 15, 17 wiederholt gesendet.
• Das Telegramm 14 mit den n-fach wiederholten Befehls-OFDM-Symbolen 16 wird vom Empfänger 12 des zweiten Modems 2 mittels der weiteren zweiten Kopplungseinrichtung 61 empfangen. Der zweite Empfangspuffer 54 addiert die durch das zweite Bandfilter 56, den zweiten Empfangsverstärker 58 und den Analog-Digitalwandler A/D aufbereiteten n-fach wiederholten Befehls-OFDM-Symbole 16 symbolweise in Phase.
• Das bedeutet konkret für das in 2 gezeigte Telegramm, dass die OFDM-Symbole mit dem gleichen Index „1, 2, ..., i-3, i-2, i-1, i” in Phase addiert werden. So werden zum Beispiel die zwei Befehls-OFDM-Symbolen 16 S₁ zu einem einzigen Befehls-OFDM-Symbol S₁ zusammengefasst.
• Die zusammengefassten i OFDM-Symbole werden dann vom OFDM-Demodulator OFDM-Demod demoduliert und der Datensenke als Datenstrom beziehungsweise Befehl zugeführt. Dies führt zu einem verbesserten Signal zu Rausch Verhältnis, was bei starken Störungen insbesondere bei einer Powerline-Übertragung im Industriellen Umfeld zu einer fehlerresistenten, in manchen Fällen erst benutzbaren Datenübertragung führt.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Modem eine Auswerteeinrichtung 52 auf. Der Auswerteeinrichtung 52 wird das empfangene Datensignal, insbesondere ein Testsignal, des Senders 10 nach dem zweiten Empfangsverstärker 58 zugeführt, wie in 1 schematisch dargestellt.
• Vorzugsweise wird das Testsignal bei einer Initialisierung des Verfahrens zur Datenübertragung gesendet. Die Auswerteeinrichtung 52 im Empfänger 12 bestimmt eine Signalstärke, insbesondere eine Amplitude oder Energie, des Testsignals. In einer ersten alternativen Ausführungsform bestimmt die Auswerteeinrichtung 52 aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole.
• Zum Beispiel werden die OFDM-Symbole bei einer empfangenen Signalstärke im Vergleich zu einer in der Auswerteeinrichtung gespeicherten Referenzsignalstärke von 0 dB einmal gesendet, von bis zu –10 dB zweimal gesendet von bis zu –20 dB dreimal gesendet und von –30 dB viermal gesendet. Die Auswerteeinrichtung 52 übermittelt die Wiederholrate, das heißt, wie oft die OFDM-Symbole gesendet werden müssen an den zweiten Sendepuffer 50 und den zweiten Empfangspuffer 54. Somit können der zweite Sendepuffer 50 und der zweite Empfangspuffer 54 die OFDM-Symbole entsprechend vervielfältigen beziehungsweise empfangen.
• Zusätzlich übermittelt das zweite Modem 2 dem ersten Modem 1 die Wiederholrate, damit der Sender 10 und der weitere Empfänger 22 entsprechend die OFDM-Symbole verarbeiten.
• In einer zweiten alternativen Ausführungsform übermittelt der Empfänger 12 die Signalstärke an den Sender 10 und eine weitere Auswerteeinrichtung 32 im Sender 10. Die weitere Auswerteeinrichtung 32 bestimmt aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole. Danach übermittelt die weitere Auswerteeinrichtung 32 dem ersten Sendepuffer 30 und dem ersten Empfangspuffer 34 die notwendige, anzuwendende Wiederholrate. Diese wird anschließend vom Sender 10 des ersten Modems 1 ebenso dem zweiten Modems 2 mitgeteilt, so dass auch dort der zweite Sendepuffer 50 und der zweite Empfangspuffer 54 die OFDM-Symbole entsprechend vervielfachen oder empfangen können.
• Die Signalstärke des Testsignals ist vor allem von der Übertragungseigenschaft eines Übertragungsmediums, zum Beispiel der Leitung 3, abhängig. Somit wird die Wiederholrate in Abhängigkeit der Übertragungseigenschaft des Übertragungsmediums ermittelt.
• Vorzugsweise ist das Testsignal ein Signal mit Zirpe (Chirp). Zum Beispiel enthält die mathematische Beschreibung des Testsignals den Term sin(ωt + ϕ(t)). Dabei bedeutet ϕ(t), dass die Phase zeitabhängig ist. Ein Signal mit Zirpe, oder allgemein mit dem Englischen Begriff Chirp bezeichnet, verändert seine Frequenz im Laufe der Zeit. Dies hat beim Testsignal den Vorteil, dass ein breiter Frequenzbereich der Übertragungseigenschaften des Übertragungsmediums mit einem einzigen Testsignal erfasst wird. Das Testsignal ist bevorzugterweise ein zeitlich begrenzter Spannungspuls und/oder Strompuls, welcher insbesondere bis zu 200 Mikrosekunden lang ist.
• Ein OFDM-Symbol ist im Frequenzbereich aus mehreren Unterträgern zusammengesetzt welche orthogonal zueinander sind. Die Unterträger bilden Untersymbole aus denen sich das OFDM-Symbol zusammensetzt.
• Der Vorteil des Chirp-Signals als Testsignal liegt darin, dass mit einem Testsignal die Übertragungseigenschaften des Übertragungsmediums in einem größeren Frequenzbereich bestimmt werden. Wird das Testsignal frequenzselektiv ausgewertet, zum Beispiel in dem die Signalstärke frequenzabhängig bestimmt wird, so kann auch die Wiederholrate frequenzselektiv für jeden Unterträger separat bestimmt und optimiert werden.
• Bei einer Vorrichtung mit einem Datenübertragungssystem 5 ist die Leitung 3 vorzugsweise als eine langgestreckt verlegte, geschlossene Leiterschleife ausgeführt. Entlang dieser Leiterschleife sind bewegbare Verbraucher, insbesondere bewegbar angeordnete Elektromotoren, angeordnet. Die Verbraucher weisen jeweils ein Modem auf, welches entsprechend dem ersten Modem 1 ausgeführt ist.
• Das Modem koppelt einen Wechselstromanteil in einem Frequenzbereich auf die Leiterschleife. Der Frequenzbereich liegt vorzugsweise im MHz-Bereich, insbesondere zwischen 0,5 MHz bis 8 MHz. Die Amplitude des Wechselstromanteils, oder mit anderen Worten die Datensignalamplitude in der Stromleitung beträgt bis zu 10 Milliampere.
• Der Wechselstromanteil dient zur Datenübertragung. Ein weiterer Wechselstromanteil mit einer Frequenz ist zur Energieübertragung in die Leiterschleife eingeprägt. Dazu ist vorzugsweise ein Wechselrichter an die Leiterschleife angeschlossen. Die Frequenz liegt vorzugsweise im Bereich von 10 kHz bis einigen hundert kHz besonders bevorzugt zwischen 20 kHz und 200 kHz. Die Amplitude des weiteren Wechselstromanteils liegt im Bereich zwischen einigen Ampere bis einigen hundert Ampere vorzugsweise zwischen 50 Ampere und 100 Ampere.
• Durch den Wechselrichter werden impulsartige periodische Störungen auf die Leiterschleife aufgeprägt. Diese sind durch die Schaltelemente im Wechselrichter bestimmt. Die Impulsstörungen sind insbesondere paarweise angeordnet, wobei zwischen den Paaren ein fester Zeitabstand besteht und der Zeitabstand zwischen den Impulsstörungen des Paares schwankt. Der feste Zeitabstand entspricht der Frequenz.
• Bei gleichzeitiger Nutzung des Verfahrens zur Datenübertragung und Energieübertragung über dieselbe Leitung entspricht die zeitliche Länge eines OFDM-Symbols einer Halbperiode der Frequenz. So können bei der Addition der wiederholt gesendeten OFDM-Symbole die starken Impulsstörungen einfach eliminiert werden. Da der Zeitabstand innerhalb eines Paares schwankt, liegen die lmpulsstörungen in unterschiedlichen Zeitabschnitten des wiederholten OFDM-Symbols.
• Somit wird der weitere Wechselstromanteil in dieselbe Leitung 3 eingeprägt und das Datensignal wird berührungslose in dieselbe Leitung 3 eingeprägt und ausgekoppelt.
• Die Verbraucher weisen jeweils eine Sekundärwicklung auf, aus der der jeweilige Verbraucher mit Energie versorgt ist. Die Sekundärwicklung koppelt induktiv an die Leiterschleife. Eine Kapazität ist derartig in Reihe und/oder parallel zur Sekundärwicklung geschaltet, so dass eine Resonanzfrequenz der Schaltung aus Sekundärwicklung und Kapazität eine Resonanzfrequenz aufweist, welche der Frequenz entspricht.
• Jeder Verbraucher und/oder die Steuerung weisen jeweils ein Modem entsprechend dem ersten Modem 1 auf. Somit bilden die entsprechenden Komponenten der Verbraucher und/oder der Steuerung eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Datenübertragungssystems.
• Das Datenübertragungssystem verwendet das Verfahren zur Datenübertragung mittels orthogonalem Frequenzmultiplexen (OFDM) zwischen dem Sender 10 und dem Empfänger 12 mit einem Datensignal. Das Datensignal weist das Telegramm 14 auf, welches aus OFDM-Symbolen aufgebaut ist.
• Die OFDM-Symbole werden symbolweise mit einer Wiederholrate n-fach hintereinander innerhalb des Telegramms 14 vom Sender 10 gesendet. Beim Empfangen im Empfänger 12 werden die jeweils n-fach hintereinander gesendeten OFDM-Symbole symbolweise in Phase addiert werden.
• Bei einer weiteren bevorzugten nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform detektiert ein Störungsdetektor im Empfänger 12 und/oder im Sender 10 eine zeitliche Impulsstörung auf dem Übertragungsmedium. Der Störungsdetektor ist zum Beispiel als Spitzenspannungsdetektor ausgeführt und löst einen Zählimpuls aus, wenn die Spannung auf der Leitung 3 eine vorgegebene Spannung überschreitet.
• Die Wiederholrate der OFDM-Symbole wird nun bei dieser weiteren bevorzugten nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Verfahrens entweder in Abhängigkeit der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörung festgelegt, oder die Wiederholrate der OFDM-Symbole wird in Abhängigkeit der Signalstärke und der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörungen bestimmt.
• Die OFDM-Symbole werden auch bei diesem Verfahren symbolweise mit einer Wiederholrate n-fach hintereinander innerhalb des Telegramms 14 gesendet, und beim Empfangen die mehrfach hintereinander gesendeten OFDM-Symbole symbolweise in Phase addiert.
• Bei einer Änderung der Übertragungsstrecke auf Grund einer Bewegung des Senders 10 und/oder des Empfängers 12 für das Datensignal ist das Datenübertragungssystem so ausgelegt, dass der Sender 10 die Änderung erkennt und eine Initialisierung durchgeführt wird.
• Zum Erkennen der Änderung können zum Beispiel Sensoren an der Wegstrecke des Senders 10 und/oder Empfängers 12 vorgesehen sein.
• In anderen Fällen ändert sich zum Beispiel die Übertragungstrecke durch das Schalten einer Wegweiche. Diese Änderung der Übertragungsstrecke lässt sich erfassen, indem entsprechende Signallaufzeiten gemessen werden oder Signale von Sensoren an der Weiche an den Sender übermittelt werden oder direkt ein Signal bezüglich des Schaltvorgangs durch die Weichensteuerung an den Sender übermittelt wird.
• Das erneute Senden eines Testsignals lässt sich natürlich auch bei Unterschreiten einer Signalstärke des Datensignals auslösen.
• Die beschriebenen Verfahren sind natürlich bei jeder beliebigen Vorrichtung mit Sendern und Empfängern einsetzbar. Insbesondere dann wenn die Sender und/oder die Empfänger relativ zu einer Leitung 3 bewegbar sind und untereinander und mit einer Steuerung über die Leitung 3 mittels des Verfahrens kommunizieren.
• Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit für die Vorrichtung ist eine Einschienenhängebahn. Die Verbraucher sind dabei als Umlaufkatzen ausgeführt, welche jeweils einen Motor und ein Modem umfassen.
• Bezugszeichenliste

1

erstes Modem

2

zweites Modem

3

Leitung

5

Datenübertragungssystem

10

Sender

12

Empfänger

14

Telegramm

15

ID-OFDM-Symbol

16

Befehls-OFDM-Symbol

17

CRC-OFDM-Symbol

20

weiterer Sender

22

weiterer Empfänger

30

erster Sendepuffer

31

erster Stromtreiber

32

weitere Auswerteeinrichtung

34

erster Empfangspuffer

36

erster Bandpassfilter

38

erster Empfangsverstärker

40

erste Kopplungseinrichtung

41

weitere erste Kopplungseinrichtung

50

zweiter Sendepuffer

51

zweiter Stromtreiber

52

Auswerteeinrichtung

54

zweiter Empfangspuffer

56

zweiter Bandfilter

58

zweiter Empfangsverstärker

60

zweite Kopplungseinrichtung

61

weitere zweite Kopplungseinrichtung

Claims (12)

1. Verfahren zur Datenübertragung durch ein OFDM-Verfahren zwischen einem Sender (10) und einem Empfänger (12) und zur elektrischen Energieübertragung, wobei die Datenübertragung mit einem Wechselstromanteil und die Energieübertragung mit einem weiteren Wechselstromanteil dieselbe Leitung (3) oder einen Teil einer selben Leitung (3) nutzen, wobei zur Datenübertragung ein Datensignal aus OFDM-Symbolen aufgebaut ist, und der weitere Wechselstromanteil eine Frequenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Länge eines OFDM-Symbols einer Halbperiode der Frequenz entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die OFDM-Symbole symbolweise mit einer Wiederholrate n-fach hintereinander gesendet werden, und beim Empfangen die mehrfach hintereinander gesendeten OFDM-Symbole symbolweise in Phase addiert werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Wechselstromanteil in dieselbe Leitung (3) eingeprägt wird und das Datensignal berührungslos in dieselbe Leitung (3) eingeprägt und ausgekoppelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholrate in Abhängigkeit einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungsmediums des Datensignals ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Initialisierung des Verfahrens ein Testsignal gesendet wird, eine Auswerteeinrichtung (52) im Empfänger (12) eine Signalstärke, insbesondere eine Amplitude, des Testsignals bestimmt, und entweder die Auswerteeinrichtung (52) aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole bestimmt, und der Empfänger (12) dem Sender (10) die Wiederholrate übermittelt, oder der Empfänger (12) die Signalstärke an den Sender (10) übermittelt und eine weitere Auswerteeinrichtung (32) im Sender (10) aus der Signalstärke die Wiederholrate der OFDM-Symbole bestimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal ein Signal mit Zirpe (Chirp) ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholrate für unterschiedliche Übertragungsfrequenzen separat ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störungsdetektor im Empfänger (12) und/oder im Sender (10) eine zeitliche Impulsstörung auf dem Übertragungsmedium detektiert und entweder die Wiederholrate der OFDM-Symbole in Abhängigkeit der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörung festlegt, oder die Wiederholrate der OFDM-Symbole in Abhängigkeit der Signalstärke und der Häufigkeit der zeitlichen Impulsstörungen bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung einer Übertragungsstrecke auf Grund einer Bewegung des Senders (10) und/oder des Empfängers (12) für das Datensignal der Sender (10) die Änderung erkennt und eine Initialisierung durchgeführt wird.
10. Vorrichtung mit entlang einer langgestreckt verlegten geschlossenen Leiterschleife bewegbaren Verbrauchern, wobei ein Wechselstromanteil in einem Frequenzbereich auf der Leiterschleife zur Datenübertragung dient, wobei ein weiterer Wechselstromanteil mit einer Frequenz zur Energieübertragung in die Leiterschliefe eingeprägt ist, wobei die Verbraucher jeweils eine Sekundärwicklung aufweisen, aus der der jeweilige Verbraucher mit Energie versorgt ist, wobei die Sekundärwicklung induktiv an die Leiterschliefe koppelt und eine Kapazität derartig in Reihe und/oder parallel zur Sekundärwicklung geschaltet ist, so dass eine Resonanzfrequenz der Schaltung aus Sekundärwicklung und Kapazität eine Resonanzfrequenz aufweist, welche der Frequenz entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher jeweils und/oder die Steuerung ein Datenübertragungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einschienenhängebahn ist und die Verbraucher jeweils einen Motor einer Umlaufkatze umfassen.
12. Vorrichtung mit Sendern (10, 20) und Empfängern (12, 22), dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (10, 20) und/oder die Empfänger (12, 22) relativ zu einer Leitung (3) bewegt werden und untereinander und mit einer Steuerung über die Leitung (3) mittels einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 kommunizieren.

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