DE102012019205A1 - System e.g. half wave control system for data transmission from transmitter to receiver, determines voltage at output of receiver resting against switching threshold determining unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Datenübertragung von einem Sender an einen Empfänger und ein Verfahren zum Betreiben eines Systems.The invention relates to a system for data transmission from a transmitter to a receiver and to a method for operating a system.
Es ist allgemein bekannt, dass Daten über einen Datenübertragungskanal übertragbar sind. Hierzu ist die Information über die Spannung auf einer Datenübertragungsleitung codierbar. Je nach Spannungswert ist also eine digitale Information codierbar.It is well known that data is transferable over a communications channel. For this purpose, the information about the voltage can be coded on a data transmission line. Depending on the voltage value, digital information can therefore be coded.
Bei Einschienenhängebahnen ist bekannt, Schienenfahrzeuge über Schleifleitungen zu versorgen.In monorails it is known to supply rail vehicles via conductor rails.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Datenübertragung weiterzubilden.The invention is therefore based on the object of developing a data transmission.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System zur Datenübertragung von einem Sender an einen Empfänger nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the system for data transmission from a transmitter to a receiver according to the features defined in claim 1 and in the method for operating a system according to the features indicated in claim 14.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System zur Datenübertragung von einem Sender an einen Empfänger,
wobei der Empfänger mit einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung versorgt ist,
wobei der Empfänger einen Signaleingang aufweist,
wobei der Empfänger einen Gleichrichter aufweist, welchem die Wechselspannung zugeführt wird und welcher ausgangsseitig eine unipolare Spannung, insbesondere Zwischenkreisspannung, zur Verfügung stellt,
wobei zumindest ein Schaltschwellen-bestimmendes Mittel gespeist ist aus einem Spannungsteiler, der zwischen dem Signaleingang und einem Potential (UZ+) der unipolaren Spannung angeordnet ist,
wobei die am Schaltschwellen-bestimmenden Mittel (GL1) anliegende Spannung einen Ausgang (out–) des Empfängers bestimmt.Important features of the invention in the system for data transmission from a transmitter to a receiver,
wherein the receiver is supplied with a single- or multi-phase AC voltage,
the receiver having a signal input,
wherein the receiver comprises a rectifier, to which the alternating voltage is supplied and which provides on the output side a unipolar voltage, in particular intermediate circuit voltage,
wherein at least one switching threshold determining means is fed from a voltage divider disposed between the signal input and a potential (UZ +) of the unipolar voltage,
wherein the voltage applied to the threshold determining means (GL1) determines an output (out-) of the receiver.
Von Vorteil ist dabei, dass keine der Phasen der Wechselspannungsversorgung des Empfängers als Referenzphase verwendet wird sondern ein Potential einer unipolare Spannung, insbesondere also Gleichspannung, als Bezugspunkt für das Signaleingangspotential verwendet wird. Somit ist keine fehlerhafte Verdrahtung beim Empfänger oder Sender ausführbar bezüglich einer Referenzphase. Denn das Bezugspotential ist durch den Gleichrichter erzeugt und somit allen Phasen gleichermaßen zugeordnet. Durch das Schaltschwellen-bestimmende Element und eine geeignete Dimensionierung desselben und der weiteren Bauteile ist mit einfachen Bauteilen eine Erkennung einer am Signaleingang anliegenden, positiven oder negativen Halbwelle ausführbar. Dabei funktioniert die Erkennung bei Verwendung einer beliebigen Phase der Wechselspannungsversorgungsquelle, wobei diese Phase nur für die Dauer einer oder mehrerer Halbwellen der Wechselspannung an den Signaleingang angelegt wird.The advantage here is that none of the phases of the AC voltage supply of the receiver is used as the reference phase but a potential of a unipolar voltage, in particular DC voltage is used as a reference point for the signal input potential. Thus, no faulty wiring at the receiver or transmitter is executable with respect to a reference phase. Because the reference potential is generated by the rectifier and thus assigned to all phases equally. Due to the switching threshold-determining element and a suitable dimensioning of the same and the other components, detection of a signal applied to the signal input, positive or negative half wave can be performed with simple components. In this case, the detection works when using any phase of the AC power source, this phase is applied to the signal input only for the duration of one or more half cycles of the AC voltage.
Mittel der Unterscheidung zwischen positiver und negativer Halbwelle sind zwei Bit für eine Datenübertragung codierbar.Means of distinguishing between positive and negative half-wave are two bits encoded for data transmission.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein weiteres Schaltschwellen-bestimmendes Mittel (GL2) gespeist aus einem weiteren Spannungsteiler, der zwischen dem Signaleingang und dem anderen Potential der unipolaren Spannung (UZ–) angeordnet ist, wobei die am weiteren Schaltschwellen-bestimmenden Mittel anliegende Spannung einen weiteren Ausgang (out+) des Empfängers bestimmt. Out+ und Out– sortieren sozusagen die positiven oder negativen Halbwellen, welche am Signaleingang eintreffen. Von Vorteil ist dabei, dass für eine binäre Übertragung die positive Halbwelle einer Phase zur Codierung einer binären I und die negative Halbwelle einer Phase zur Codierung einer binären I verwendbar ist. Prinzipiell wäre auch eine Codierung eines 6 Bit Systems ausführbar, wobei dann die Verwendung einer ersten, zweiten oder dritten Phase jeweils unterschiedliche Bits einer Datenübertragung repräsentierbar macht. Dabei wird wiederum zwischen positiver und negativer Halbwelle unterschieden.In an advantageous embodiment, at least one further switching threshold-determining means (GL2) is fed from a further voltage divider, which is arranged between the signal input and the other potential of the unipolar voltage (UZ-), wherein the voltage applied to the further switching threshold-determining means a further output (out +) of the receiver. Out + and Out sort out, so to speak, the positive or negative halfwaves that arrive at the signal input. The advantage here is that for a binary transmission, the positive half-wave of a phase for encoding a binary I and the negative half-wave of a phase for encoding a binary I is usable. In principle, an encoding of a 6-bit system would be executable, in which case the use of a first, second or third phase in each case makes different bits of a data transmission representable. Again, a distinction is made between positive and negative half-wave.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das System ein Halbwellensteuerungssystem. Von Vorteil ist dabei, dass als Datenleitung eine der Phasen der Wechselspannungsversorgung verwendbar ist und ohne Referenzphase eine Halbwellenauswertung zur Decodierung der Information erhältlich ist. Denn als Referenz oder Bezugspotential ist das Potential des Gleichrichterausgangs verwendbar.In an advantageous embodiment, the system is a half-wave control system. The advantage here is that one of the phases of the AC power supply can be used as a data line and without reference phase, a half-wave evaluation for decoding the information is available. Because as reference or reference potential, the potential of the rectifier output is usable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die am jeweiligen Schaltschwellen-bestimmenden Mittel anliegende Spannung galvanisch getrennt vom jeweiligen Ausgang des Empfängers, insbesondere mittels eines jeweiligen Optokopplers. Von Vorteil ist dabei, dass als Ausgangsspannung eine Niederspannung vorsehbar ist, obwohl die Wechselspannung als Mittelspannung oder Hochspannung ausführbar ist. Die Niederspannung ist einem digitalen Ausgang entsprechend auf einen in der Digitaltechnik üblichen Signalpegel, beispielsweise 24 Volt oder 5 Volt, begrenzbar, indem die die Optokoppler versorgende Versorgungsspannung, also Gleichspannung, entsprechend gewählt ist.In an advantageous embodiment, the voltage applied to the respective switching threshold-determining means is galvanically isolated from the respective output of the receiver, in particular by means of a respective optocoupler. The advantage here is that a low voltage can be provided as the output voltage, although the AC voltage can be implemented as medium voltage or high voltage. The low voltage is a digital output according to a standard in digital signal level, for example, 24 volts or 5 volts, limited by the supply voltage supplying the optocouplers, ie DC voltage is selected accordingly.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine von einer weiteren Gleichspannungsquelle (V4) gespeiste jeweilige Reihenschaltung die Ausgangsseite des jeweiligen Optokopplers und zumindest einen hierzu in Reihe geschalteten jeweiligen Widerstand (R15, R25) auf, insbesondere wobei die Ausgangsseite des jeweiligen Optokopplers (U1, U2) und der jeweilige Widerstand (R15, R25) in Reihe geschaltet sind. Von Vorteil ist dabei, dass bei leitender Ausgangsseite des Optokopplers als Ausgangspotential das obere Potential und bei gesperrter Ausgangsseite des Optokopplers das untere Potential dient.In an advantageous embodiment, a respective series circuit fed by a further DC voltage source (V4) has the output side of the respective opto-coupler and at least one respective one connected in series therewith Resistor (R15, R25), in particular wherein the output side of the respective optocoupler (U1, U2) and the respective resistor (R15, R25) are connected in series. The advantage here is that when the output side of the optocoupler conductive output potential as the upper potential and blocked output side of the optocoupler, the lower potential.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Kondensator (C1) zur Glättung oder Pufferung der unipolaren Spannung dem Gleichrichter ausgangsseitig parallel geschaltet angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine definierte fehlerarme Arbeitsweise erreichbar ist.In an advantageous embodiment, a capacitor (C1) for smoothing or buffering the unipolar voltage of the rectifier output side connected in parallel. The advantage here is that a defined low-error operation is achievable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Schaltschwellen-bestimmenden Mittel ein Widerstand (R13) in Reihe geschaltet,
wobei diese Reihenschaltung einem Widerstand (R12) des Spannungsteilers parallel zugeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Optokoppler in Sperrrichtung keine hohe Spannung aufnehmen muss. Außerdem wird im leitenden Zustand des Schaltschwellen-bestimmenden Mittels der Strom begrenzt durch den Widerstand und somit der Spannungsteiler nur unwesentlich belastet.In an advantageous embodiment, the switching threshold-determining means a resistor (R13) connected in series,
wherein this series connection is connected in parallel with a resistor (R12) of the voltage divider. The advantage here is that the optocoupler does not have to absorb high voltage in the reverse direction. In addition, in the conductive state of the switching threshold-determining means, the current is limited by the resistance and thus the voltage divider only insignificantly charged.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Reihenschaltung aus Optokoppler und aus Schaltschwellen-bestimmendem Mittel einem Widerstand (R12) des Spannungsteilers (R11, R12) parallel zugeschaltet,
insbesondere wobei der Spannungsteiler einen zu dem Widerstand (R12) des Spannungsteiler in Reihe geschalteten, weiteren Widerstand (R11) aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Schaltung ausführbar ist und die Schaltschwelle einfach dimensionierbar ist.In an advantageous embodiment, the series circuit of optocoupler and switching threshold-determining means is a resistor (R12) of the voltage divider (R11, R12) connected in parallel,
in particular wherein the voltage divider has a further resistor (R11) connected in series with the resistor (R12) of the voltage divider. The advantage here is that a simple circuit is executable and the switching threshold is easily dimensioned.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird dem Spannungsteiler Strom über eine Diode (D11) zugeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist.In an advantageous embodiment, the voltage divider power via a diode (D11) is supplied. The advantage here is that the security is increased.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dem weiteren Schaltschwellen-bestimmenden Mittel ein Widerstand (R23) in Reihe geschaltet,
wobei diese Reihenschaltung einem Widerstand (R22) des weiteren Spannungsteilers parallel zugeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass wiederum der Strom begrenzbar ist im leitenden Zustand des Schaltschwellen-bestimmenden Mittels und somit der Spannungsteiler nur gering belastet.In an advantageous embodiment, a resistance (R23) is connected in series with the further switching threshold-determining means,
wherein this series circuit is connected in parallel with a resistor (R22) of the further voltage divider. The advantage here is that again the current can be limited in the conductive state of the switching threshold-determining agent and thus the voltage divider only slightly loaded.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Reihenschaltung aus dem weiteren Schaltschwellen-bestimmende Mittel und aus dem weiteren Optokoppler einem Widerstand (R22) des weiteren Spannungsteilers parallel zugeschaltet,
insbesondere wobei der weitere Spannungsteiler einen zu dem Widerstand (R22) des Spannungsteiler in Reihe geschalteten, weiteren Widerstand (R21) aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Schaltung realisierbar ist und die Schaltschwelle einfach einstellbar ist.In an advantageous embodiment, the series circuit of the further switching threshold-determining means and the further optocoupler is connected in parallel to a resistor (R22) of the further voltage divider,
in particular wherein the further voltage divider has a further resistor (R21) connected in series with the resistor (R22) of the voltage divider. The advantage here is that a simple circuit can be realized and the switching threshold is easily adjustable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird dem jeweiligen Spannungsteiler Strom über eine jeweilige Diode (D11, D21) zugeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist.In an advantageous embodiment, the respective voltage divider current via a respective diode (D11, D21) is supplied. The advantage here is that the security is increased.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Schaltschwellen-bestimmende Mittel
- – eine Glimmlampe,
- – eine Zenerdiode,
- – eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und einer Diode oder
- – eine Reihenschaltung aus Zenerdioden auf, insbesondere wobei die Zenerdioden in der Reihenschaltung entgegengesetzt orientiert sind.
- - a glow lamp,
- A zener diode,
- - A series circuit of a Zener diode and a diode or
- - A series circuit of zener diodes, in particular wherein the zener diodes are oriented in the series circuit opposite.
Von Vorteil ist dabei, dass die Maximalspannung vorgebbar ist, insbesondere wobei eine Hysterese realisierbar und/oder einstellbar istThe advantage here is that the maximum voltage can be predetermined, in particular wherein a hysteresis can be realized and / or adjusted
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Strom-Spannungs-Kennlinie des Schaltschwellen-bestimmenden Mittels eine Hysterese auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine Schwingungsunterdrückung und/oder Störungsunterdrückung realisierbar ist.In an advantageous embodiment, the current-voltage characteristic of the switching threshold-determining means on a hysteresis. The advantage here is that a vibration suppression and / or interference suppression can be realized.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Empfänger mittels Schleifleitungen aus den Phasen der Wechselspannung versorgt und auch der Signaleingang des Empfängers ist mit einer weiteren Schleifleitung verbunden,
insbesondere wobei ein Sender die weitere Schleifleitung mit einer der Phasen verbindet, insbesondere für die Zeitdauer einer Halbwelle. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Betriebsweise ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the receiver is supplied by means of contact rails from the phases of the AC voltage and also the signal input of the receiver is connected to a further conductor line,
in particular, wherein a transmitter connects the further conductor line with one of the phases, in particular for the duration of a half-wave. The advantage here is that a simple operation is feasible.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems sind, dass aus der zwischen dem Signaleingang des Empfängers und einem Potential der Ausgangsspannung eines Gleichrichters des Empfängers anliegenden Spannung eine Spannung, insbesondere durch Herabteilen, erzeugt wird, die an ein Schaltschwellen-bestimmendes Mittel angelegt wird, und
aus dem vom Schaltschwellen-bestimmenden Mittel durchgelassenen Strom die Ausgangsspannung erzeugt wird, insbesondere über eine galvanische Trennung, wobei der Gleichrichter aus einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung versorgt wird.Important features in the method for operating a system are that the voltage applied between the signal input of the receiver and a potential of the output voltage of a rectifier of the receiver generates a voltage, in particular by downsampling, which is applied to a switching threshold determining means. and
the output voltage is generated from the current passed by the switching threshold-determining means, in particular via a galvanic isolation, wherein the rectifier is supplied from a single- or multi-phase AC voltage.
Von Vorteil ist dabei, dass eine phasenunabhängige Referenz, also ein phasenunabhängiges Bezugspotential, verwendbar ist.The advantage here is that a phase-independent reference, ie a phase-independent reference potential, is usable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung verwendet der Sender als Signal eine Phase der Wechselspannung, insbesondere verbindet der Sender als Signal eine Phase mit dem Signaleingang des Empfängers. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Art und Weise der Halbwellensteuerung anwendbar ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft für Einschienenhängebahnen, deren Fahrzeuge mit Schleifleitung versorgt werden. Dabei ist für die Datenübertragung nur eine weitere Schleifleitung vorzusehen. Durch die Schleifübertragung werden zwar Störsignale an die Eingangsseite des Empfängers geleitet; durch die Halbwellenerkennung ist aber die Störsicherheit erhöhbar, also die Fehlerrate bei der Datenübertragung reduzierbar. Denn die Störsignale unterscheiden sich deutlich von den Halbwellensignalen. In an advantageous embodiment of the transmitter uses a signal as a phase of the AC voltage, in particular, the transmitter connects a signal as a phase with the signal input of the receiver. The advantage here is that a simple way of half-wave control is applicable. This is particularly advantageous for monorail conveyors whose vehicles are supplied with conductor rail. In this case, only one additional conductor line is to be provided for the data transmission. By the grinding transfer, although noise is sent to the input side of the receiver; by the half-wave detection but the interference is increased, so the error rate in the data transmission reduced. Because the interference signals differ significantly from the half-wave signals.
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.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination possibilities of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task arise.
Unter den in der vorliegenden Schrift genannten Optokopplern wird jeweils auch ein galvanisch trennendes und/oder potentialgetrenntes Mittel zur Signalübertragung verstanden, wie beispielsweise GMR-Koppler, kapazitiver und/oder induktiver Koppler.Among the optocouplers mentioned in the present specification, a galvanically separating and / or potential-separated means for signal transmission is also understood in each case, such as, for example, GMR couplers, capacitive and / or inductive couplers.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In der
Hierbei ist ein Verbraucher versorgt über eine Drehstromversorgungsleitung (L1, L2, L3). Statt eines Kabels ist hierbei vorzugsweise eine Schleifleitung verwendet, wobei der Verbraucher als Fahrzeug ausgeführt ist. Die Schleifleitung weist für die Drehstromversorgung zumindest Schienen für die Phasenleitungen (L1, L2, L3) der Drehstromversorgung auf.Here, a consumer is supplied via a three-phase supply line (L1, L2, L3). Instead of a cable in this case preferably a conductor rail is used, the consumer is designed as a vehicle. The conductor line has at least rails for the three-phase power supply for the phase lines (L1, L2, L3) of the three-phase power supply.
Die Phasenleitungen weisen zueinander um 120° verschobene sinusförmig verlaufende Spannungen auf, wobei eine Frequenz von 50 Hertz vorgesehen ist.The phase lines have mutually shifted by 120 ° sinusoidal voltages, with a frequency of 50 hertz is provided.
Zusätzlich ist eine weitere Schiene vorgesehen zur Datenübertragung. Dabei verbindet der Sender des Halbwellensteuerungssystems diese Schiene mit einer der Phasenleitungen, beispielsweise L1, oder trennt sie hiervon.In addition, another rail is provided for data transmission. In this case, the transmitter of the half-wave control system connects this rail to one of the phase lines, for example L1, or separates them therefrom.
Die Codierung der digital übertragenen Information erfolgt vorzugsweise im Vorzeichen der auf die weitere Schiene gelegten Spannung. Wenn also eine positive Halbwelle anliegt, ist I codiert und, wenn eine negative Halbwelle anliegt, ist eine O codiert. Es ist sogar eine 2 Bit Übertragung realisierbar, wobei dann
- – ohne Anliegen einer Halbwelle an der weiteren Schiene die Information (O, O),
- – bei Anliegen nur der positiven Halbwelle die Information (O, I),
- – bei Anliegen nur der negativen Halbwelle die Information (I, O) und
- – bei Anliegen nur der Vollwelle die Information (I, I)
- - without concern of a half wave at the further rail the information (O, O),
- - if only the positive half wave is concerned, the information (O, I),
- - For concerns only the negative half-wave, the information (I, O) and
- - if only the full wave concerns the information (I, I)
Der Empfänger ist in
Von der Ausgangsspannung wird auch ein Spannungsteiler (R11, R12, R21, R22) versorgt. Dieser Spannungsteiler ist parallel zum Zwischenkreiskondensator geschaltet.The output voltage also supplies a voltage divider (R11, R12, R21, R22). This voltage divider is connected in parallel with the DC link capacitor.
Vorzugsweise weist der Spannungsteiler zwei in Reihe geschaltete Reihenschaltungen ((R11, R12) beziehungsweise (R21, R22)) auf, wobei jede der beiden Reihenschaltungen zwei in Reihe geschaltete Widerstände aufweist.Preferably, the voltage divider comprises two series-connected series circuits ((R11, R12) and (R21, R22), respectively), each of the two series circuits having two resistors connected in series.
Insbesondere weist die obere Reihenschaltung einen Widerstand R11 auf, der mit einem Widerstand R12 in Reihe geschaltet ist, zu welchem eine Reihenschaltung aus Optokoppler U1 und aus einem Schaltschwellen-bestimmenden Mittel GL1 parallel geschaltet ist.In particular, the upper series circuit comprises a resistor R11 connected in series with a resistor R12 to which a series circuit of optocoupler U1 and a threshold determining means GL1 is connected in parallel.
Das Schaltschwellen-bestimmende Mittel GL1 erlaubt nur einen Maximalwert an Spannung, nach dessen Überschreiten der Widerstand des Schaltschwellen-bestimmenden Mittels stark absinkt und somit ein genügend starker Strom fließt, damit der Optokoppler durchgesteuert wird und die Spannung abgesenkt wird.The switching threshold determining means GL1 only allows a maximum value of voltage, beyond which the resistance of the switching threshold-determining means drops sharply and thus a sufficiently strong current flows, so that the opto-coupler is turned on and the voltage is lowered.
Als Schaltschwellen-bestimmendes Mittel ist
- – eine Glimmlampe,
- – eine Zenerdiode,
- – eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und einer Diode oder
- – eine Reihenschaltung aus Zenerdioden auf, insbesondere wobei die Zenerdioden in der Reihenschaltung zueinander entgegengesetzt orientiert sind.
- - a glow lamp,
- A zener diode,
- - A series circuit of a Zener diode and a diode or
- - A series circuit of Zener diodes, in particular wherein the Zener diodes are oriented in the series circuit opposite to each other.
Abhängig von der Dimensionierung der Widerstände R11 und R12 der Reihenschaltung ist der Maximalwert der an der oberen Reihenschaltung anliegenden Spannung vorgebbar, bei dem das entsprechende Schaltschwellen-bestimmende Mittel in den gut leitenden Zustand übergeht.Depending on the dimensioning of the resistors R11 and R12 of the series connection, it is possible to predetermine the maximum value of the voltage applied to the upper series circuit at which the corresponding switching threshold-determining means transitions into the good conducting state.
Abhängig von der Dimensionierung der Widerstände R21 und R22 der Reihenschaltung ist der Maximalwert der an der unteren Reihenschaltung anliegenden Spannung vorgebbar, bei dem das entsprechende Schaltschwellen-bestimmende Mittel in den gut leitenden Zustand übergeht.Depending on the dimensioning of the resistors R21 and R22 of the series connection, it is possible to predetermine the maximum value of the voltage applied to the lower series circuit at which the corresponding switching threshold-determining means transitions to the good conducting state.
Der Signaleingang ist mit dem Mittelabgriff (Signal) der in Reihe geschalteten Reihenschaltungen angeordnet.The signal input is arranged with the center tap (signal) of the series-connected series circuits.
Wird nun an den Signaleingang eine positive Halbwelle mit der Phase L1 verbunden, fällt die an der oberen Reihenschaltung anliegende Spannung entsprechend ab und die dem Schaltschwellen-bestimmenden Mittel zur Verfügung stehende Spannung reicht nicht aus, um das Schaltschwellen-bestimmende Mittel 2 in den leitenden Zustand zu versetzen. Dagegen wird die am unteren Schaltschwellen-bestimmenden Mittel 2 anliegende Spannung entsprechend größer und bewirkt somit auch ein Zünden des Schaltschwellen-bestimmenden Mittels.If a positive half cycle is now connected to the signal input to the phase L1, the voltage applied to the upper series circuit drops accordingly and the voltage available to the switching threshold determining means is insufficient to cause the switching threshold determining means 2 to conduct to move. In contrast, the voltage applied to the lower threshold-determining means 2 voltage is correspondingly larger and thus also causes an ignition of the switching threshold-determining agent.
Die durch die Schaltschwellen-bestimmenden Mittel GL1 und GL2 fließenden Ströme fließen auch durch einen jeweiligen Widerstand (R13, R23), wobei die an diesem jeweiligen Widerstand abfallende Spannung einen jeweiligen Optokoppler (U1, U2) speist, der somit eine galvanische Trennung zum Ausgang bewirkt. Ausgangsseitig werden die Optokoppler jeweils von einer Gleichspannungsquelle V4 versorgt und erzeugen Ausgangssignale (out+, out–).The currents flowing through the switching threshold determining means GL1 and GL2 also flow through a respective resistor (R13, R23), the voltage dropping across this respective resistor feeding a respective optocoupler (U1, U2) thus providing galvanic isolation to the output , On the output side, the optocouplers are each supplied by a DC voltage source V4 and generate output signals (out +, out-).
Wenn also die positive Halbwelle der Phase L1 am Eingang anliegt, ist die an dem Schaltschwellen-bestimmenden Mittel GL1 anliegende Spannung zu klein, um das Schaltschwellen-bestimmende Mittel GL1 in den leitenden Zustand zu versetzen. Somit weist der Optokoppler U1 keine eingangsseitige Spannung auf und der Ausgang out– liegt auf negativern Potential der Gleichspannungsquelle V4.Thus, when the positive half wave of the phase L1 is applied to the input, the voltage applied to the threshold determining means GL1 is too small to put the switching threshold determining means GL1 in the conducting state. Thus, the optocoupler U1 has no input-side voltage and the output out- is at negative potential of the DC voltage source V4.
Erst wenn die negative Halbwelle der Phase L1 am Eingang anliegt und einen kritischen Spannungswert unterschritten hat, wird das Schaltschwellen-bestimmende Mittel GL1 in den leitenden Zustand versetzt und der Optokoppler U1 weist eine eingangsseitige Spannung auf, so dass der Ausgang out– auf das positive Potential der Gleichspannungsquelle V4 gelegt wird.Only when the negative half-wave of the phase L1 is present at the input and has fallen below a critical voltage value, the switching threshold-determining means GL1 is set in the conductive state and the optocoupler U1 has an input-side voltage, so that the output out- to the positive potential the DC voltage source V4 is placed.
Der Ausgang out+ verhält sich entsprechend umgekehrt.The output out + behaves accordingly in reverse.
Vorzugsweise sind die Widerstände der oberen und der unteren Reihenschaltung gleich dimensioniert, insbesondere also R11 = R21, R12 = R22 und R13 = R23, sowie gleichartige Schaltschwellen-bestimmende Mittel GL1 und GL2 sowie Optokoppler U1 und U2 verwendet.Preferably, the resistors of the upper and the lower series circuit are dimensioned the same, in particular therefore R11 = R21, R12 = R22 and R13 = R23, as well as similar switching threshold-determining means GL1 and GL2 and optocouplers U1 and U2 used.
In der oberen und unteren Reihenschaltung ist zusätzlich jeweils eine Diode (D11, D21) sowie ein Widerstand (R13, R23) angeordnet zum Schutz des Optokopplers U1 beziehungsweise U2.In the upper and lower series circuit in addition, in each case a diode (D11, D21) and a resistor (R13, R23) is arranged to protect the optocoupler U1 or U2.
Wenn statt der Phase L1 die Phase L2 oder L3 verwendet wird, ist die geschilderte Funktionsweise dieselbe, da die am Eingang anliegende Signalspannung auf den Zwischenkreis bezogen ist. Somit sind alle drei Phasenspannungen L1, L2 oder L3 für die Datenübertragung verwendbar. Ob der Sender des Halbwellensteuerungssystems zur Codierung der Information also an die weitere Schiene die positiven und negativen Halbwellen der Phase L1, L2 oder L3 anlegt, ändert die Funktionsweise nicht. Somit ist die Sicherheit erhöht, da keine Fehlverdrahtung bezüglich des Verdrahtens des Senders ausführbar ist. Die Auswertung der Signalspannung erfolgt also nicht gegenüber einer Referenzphasenleitung sondern gegenüber einem Zwischenkreispotential, welches ein zeitlich im Wesentlichen konstantes Potential darstellt.If phase L2 or L3 is used instead of phase L1, the described mode of operation is the same since the signal voltage applied to the input is related to the DC link. Thus, all three phase voltages L1, L2 or L3 can be used for data transmission. Whether the transmitter of the half-wave control system applies the positive and negative half-waves of the phase L1, L2 or L3 to the coding of the information, that is, to the further rail, does not change the mode of operation. Thus, the security is increased since no miswiring is possible with respect to the wiring of the transmitter. The evaluation of the signal voltage thus does not take place with respect to a reference phase line but with respect to a DC link potential, which represents a temporally substantially constant potential.
Zur Inbetriebnahme muss das Gehäuse des Empfängers nicht geöffnet werden! Denn das bloße Anschließen der Signalleitung und der Versorgungsphasenleitungen an einem von außen zugänglichen Anschlusselement reicht aus, um den Empfänger zu verdrahten. Insbesondere muss keine Steckbrücke zur Referenzierung der Referenzphasenleitung betätigt werden.For commissioning, the housing of the receiver must not be opened! Because merely connecting the signal line and the supply phase lines to an externally accessible connection element is sufficient to wire the receiver. In particular, no jumper for referencing the reference phase line must be operated.
Die Gewinnung der Signalspannung erfolgt also in einfacher Weise aus der Drehstromversorgungsspannung und ist somit in einfacher Weise ermöglicht.The recovery of the signal voltage thus takes place in a simple manner from the three-phase supply voltage and is thus made possible in a simple manner.
Vorzugsweise weisen die Schaltschwellen-bestimmenden Mittel GL1 und GL2 in ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie eine Hysterese auf.The switching-threshold-determining means GL1 and GL2 preferably have hysteresis in their current-voltage characteristic.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird keine Schleifleitung eingesetzt sondern eine feste Verkabelung. In diesem Fall wird dann statt der weiteren zur Datenübertragung verwendeten Schiene eine Leitung vorgesehen.In further embodiments of the invention, no conductor line is used but a fixed wiring. In this case, a line is then provided instead of the other rail used for data transmission.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weicht die Frequenz von 50 Hertz ab, insbesondere beträgt sie 60 Hertz oder einen anderen Wert zwischen 1 Hertz und 1 MHz.In further embodiments according to the invention, the frequency deviates from 50 hertz, in particular it is 60 hertz or another value between 1 hertz and 1 MHz.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Zwischenkreiskondensator C1 weggelassen.In further embodiments according to the invention, the intermediate circuit capacitor C1 is omitted.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Empfänger in einem Umrichter integriert. Dieser weist den Gleichrichter auf und es wird aus der gepufferten Zwischenkreisspannung eine Wechselrichterstufe des Umrichters versorgt, die einen Elektromotor speist. Somit muss kein spezieller zusätzlicher Gleichrichter für den Empfänger vorgesehen werden sondern es ist der Gleichrichter und das Zwischenkreispotential des Umrichters mitnutzbar. Vorzugsweise wird aus dem Zwischenkreis des Umrichters über eine Diode ein hilfszwischenkreis gespeist, aus dem der erfindungsgemäße Spannungsteiler und die aus ihm gespeisten Teile versorgt sind. Somit ist eine störungsärmere Datenübertragung ermöglicht.In further embodiments of the invention, the receiver is integrated in a converter. This has the rectifier and it is supplied from the buffered DC link voltage an inverter stage of the inverter, which feeds an electric motor. Thus, no special additional rectifier for the receiver must be provided but it is the rectifier and the DC bus potential of the inverter mitnutzbar. Preferably, a Hilfszwischenkreis is fed from the intermediate circuit of the inverter via a diode from which the voltage divider according to the invention and the parts fed from it are supplied. Thus, a lower-noise data transmission is possible.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- UZ+IP +
- oberes ZwischenkreispotentialUpper DC link potential
- UZ–UZ-
- unteres Zwischenkreispotentiallower DC link potential
- L1, L2, L3L1, L2, L3
- DrehstromkabelPhase cables
- D1D1
- Diodediode
- D2D2
- Diodediode
- D3D3
- Diodediode
- D4D4
- Diodediode
- D5D5
- Diodediode
- D6D6
- Diodediode
- D11D11
- Diodediode
- D21D21
- Diodediode
- C1C1
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- GL1GL1
- Schaltschwellen-bestimmendes Mittel, insbesondere Glimmlampe, Zenerdiode, Reihenschaltung aus Zenerdiode und Diode, oder Reihenschaltung aus zwei zueinander antiparallel geschalteten ZenerdiodenSwitching threshold-determining means, in particular glow lamp, Zener diode, series circuit of Zener diode and diode, or series connection of two anti-parallel Zener diodes connected in parallel
- GL2GL2
- Schaltschwellen-bestimmendes Mittel, insbesondere Glimmlampe, Zenerdiode, Reihenschaltung aus Zenerdiode und Diode, oder Reihenschaltung aus zwei zueinander antiparallel geschalteten ZenerdiodenSwitching threshold-determining means, in particular glow lamp, Zener diode, series circuit of Zener diode and diode, or series connection of two anti-parallel Zener diodes connected in parallel
- U1U1
- Optokoppleroptocoupler
- U2U2
- Optokoppleroptocoupler
- R11R11
- Widerstandresistance
- R12R12
- Widerstandresistance
- R13R13
- Widerstandresistance
- R21R21
- Widerstandresistance
- R22R22
- Widerstandresistance
- R23R23
- Widerstandresistance
- R15R15
- Widerstandresistance
- R25R25
- Widerstandresistance
- V4V4
- GleichspannungsquelleDC voltage source
- Signalsignal
- Signaleingangsignal input
- L1L1
- erste Netzphasefirst network phase
- L2L2
- zweite Netzphase second network phase
- L3L3
- dritte Netzphasethird network phase
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