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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungssteuerschaltkreis mit einem Spannungsregler ohne galvanische Trennung zur elektrischen Verbindung mit einem Feldgerätekoppler oder als Bestandteil eines Feldgerätekopplers. Der Feldgerätekoppler dient bei einem Datenbus, vorzugsweise digitalen Datenbus, dazu, wenigstens ein Feldgerät mit einer Busleitung zu koppeln. Dabei erfolgt die Kommunikation und die Versorgung mit elektrischer Energie des angeschlossenen wenigstens einen Feldgerätes über den Feldgerätekoppler.
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Wenn Feldgeräte in explosionsgefährdeten Bereichen an eine Busleitung angeschlossen werden sollen, müssen Explosionsschutzmaßnahmen getroffen werden. Bei in der Praxis bekannten Lösungen werden beispielsweise gesteuerte oder geregelte Bus-Spannungsquellen verwendet, die an die Busleitung angeschlossen werden, um den gesamten Datenbus einschließlich der Feldgerätekoppler und der Feldgeräte mit elektrischer Energie zu versorgen. Abhängig von den eingesetzten Feldgeräten muss dabei die Versorgungsspannung an der Busleitung auf 17,5 V (Feldgeräte gemäß FISCO) oder auf 24 V (Feldgerät gemäß ENTITY-Klassifizierung) begrenzt werden. Dadurch werden wiederum die zulässigen Leitungslängen der Busleitung stark limitiert.
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Um eigensichere Stromkreise für einen explosionsgefährdeten Bereich zu erhalten, schlägt
DE 199 10 409 A1 vor, an den Feldgerätekoppler ausgangsseitig einen Feldbusverteiler anzuschließen. Dieser Feldbusverteiler weist Mittel zur Strombegrenzung und Mittel zur Spannungsbegrenzung auf, so dass dort eigensichere Anschlüsse für Feldgeräte erreicht werden. Zur Strombegrenzung werden Widerstände verwendet. Die Spannungsbegrenzung erfolgt über Zenerdioden. Durch Überspannungen entsteht über die Zenerdioden ein Kurzschlussstrom der die Sicherungen auslöst.
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Eine andere Lösung für explosionsgefährdete Bereiche ist aus
EP 1 965 482 B1 bekannt. Die Busleitung ist dort in galvanisch getrennte, separat voneinander versorgte Busleitungsabschnitte unterteilt. Eine Signalübertragung mit Gleichanteilen zwischen den Busleitungsabschnitten wird durch die galvanische Trennung unterbunden. Kommunikationssignale mit einem Wechselanteil werden zwischen den Busleitungsabschnitten übermittelt. Diese Lösung ist allerdings aufwendig und teuer. Sie erfordert eine Vielzahl von Energieversorgungseinheiten für jeden Busleitungsabschluss und jeweils ein galvanisches Trennmittel (z.B. Übertrager) zwischen zwei Busleitungsabschnitten.
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Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Möglichkeit zur Ankopplung von Feldgeräten über eigensichere Stromkreise an eine Busleitung zu schaffen, die sich einfach und kostengünstig realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spannungssteuerschaltkreis mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Spannungssteuerschaltkreis zur elektrischen Verbindung mit einem Feldgerätekoppler oder als Bestandteil eines Feldgerätekopplers weist einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss auf. Über die beiden Eingangsanschlüsse kann der Spannungssteuerschaltkreis mit jeweils einem Leiter einer Busleitung verbunden werden. Die Busleitung ist vorzugsweise als zweiadrige Busleitung mit zwei Leitern bzw. Adern ausgeführt. Sie kann beispielsweise einem Standard wie etwa Standardprofibus PA, ASI, LON oder Fieldbus Foundation H1 entsprechen.
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Der Spannungssteuerschaltkreis ist als Spannungsregler ohne galvanische Trennung ausgeführt. Er stellt eine elektrische Kopplung zwischen den Leitern der Busleitung und dem Felgerätekoppler her und weist einen Spannungsregler in Form eines Schaltreglers mit wenigstens einem angesteuerten Schalter auf, der beispielsweise als Abwärtswandler, als Aufwärtswandler oder als Gleichspannungswandler bzw. Synchronwandler ausgeführt sein kann. Solche Schaltregler sind als Standardkomponenten verfügbar und haben nur eine geringe Verlustleistung.
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Der Spannungssteuerschaltkreis kann als separates Modul zur elektrischen und optional zusätzlich zur mechanischen Verbindung mit einem Feldgerätekoppler oder als Bestandteil des Feldgerätekopplers ausgeführt sein.
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Der Spannungssteuerschaltkreis hat vorzugsweise einen Schaltregler mit einem Schaltreglereingang, der mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist. Am Schaltreglereingang liegt eine Eingangsspannung an. Er hat außerdem einen Schaltreglerausgang, an dem er eine Ausgangsspannung bereitstellt, die vorzugsweise betragsmäßig kleiner ist als die Eingangsspannung. Außerdem hat der Schaltregler einen Bezugsanschluss. Die Ausgangsspannung kann gesteuert und/oder geregelt werden und/oder ist insbesondere auf einen Maximalwert begrenzt.
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Der Spannungssteuerschaltkreis oder der Schaltregler hat außerdem Pufferkondensatoren, von denen einer zwischen den Bezugsanschluss und den Schaltreglereingang und ein anderer zwischen den Bezugsanschluss und den Schaltreglerausgang geschaltet ist. Über einen jeweiligen Pufferkondensator kann die Eingangsspannung bzw. die Ausgangsspannung geglättet werden. Für einen Eingangsstrom, der zum ersten Eingangsanschluss fließt und einen Wechselanteil aufweist, bilden die Pufferkondensatoren einen Parallelpfad zwischen dem Schaltreglereingang und dem Schaltreglerausgang. Kommunikationssignale, die durch Modulation des Eingangsstromes gebildet sind und eine Frequenz gemäß dem verwendeten Kommunikationsprotokoll aufweisen, werden daher über diesen Parallelpfad am Spannungssteuerschaltkreis vorbei übertragen.
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Zwischen dem Bezugsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss des Spannungssteuerschaltkreises ist eine Impedanzschaltung vorhanden. Die Impedanzschaltung sorgt dafür, dass Kommunikationssignale mit einem Wechselanteil, die an den Eingangsanschlüssen anliegen, über den Pufferkondensator nicht kurzgeschlossen werden (Kurzschlussverbindung zwischen den beiden Eingangsanschlüssen des Spannungssteuerschaltkreises). Die Impedanzschaltung ist dazu eingerichtet, für einen Gleichanteil einer an der Impedanzschaltung anliegenden Spannung eine Impedanz mit geringerem Betrag zu bewirken als für einen Wechselanteil dieser Spannung. Somit kann der Bezugsanschluss des Spannungssteuerschaltkreises für Gleichanteile über eine niederohmige Verbindung der Impedanzschaltung mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden werden, während die Impedanzschaltung für Wechselanteile einen betragsmäßig höheren Widerstand und vorzugsweise einen möglichst großen Widerstand bewirkt. Ein modulierter Wechselstrom als Kommunikationssignal kann dadurch über den Parallelpfad mit den Pufferkondensatoren übermittelt werden. Dennoch wird dem Spannungssteuerschaltkreis das gewünschte Bezugspotenzial aufgrund der für Gleichanteile niederohmigen Verbindung der Impedanzschaltung am Bezugsanschluss bereitgestellt.
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Der an die Ausgangsanschlüsse des Spannungssteuerschaltkreises angeschlossene bzw. anschließbare Feldgerätekoppler weist einen Ausgangsschaltkreis auf. Bei hergestellter elektrischer Verbindung zwischen dem Spannungssteuerschaltkreis und dem Feldgerätekoppler ist der Ausgangsschaltkreis mit den Ausgangsanschlüssen des Spannungssteuerschaltkreises verbunden. Er weist wenigstens einen Kopplerausgang zum Anschließen einer Busabzweigleitung auf. Die Busabzweigleitung ist vorzugsweise als Zweidrahtleitung ausgeführt, so dass jeder Ausgangsanschluss entsprechend zweipolig ausgeführt ist.
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Somit wird in dem Spannungssteuerschaltkreis eine Spannungsregelung und mithin eine Spannungsbegrenzung ausgeführt. Die Spannungsregelung ohne galvanische Trennung insbesondere mit Hilfe eines Schaltreglers ist verlustarm. Aufgrund des Parallelpfades über die Pufferkondensatoren kann gleichzeitig eine ungehinderte Kommunikation über den Feldgerätekoppler von seinem ersten Eingangsanschluss zum Ausgangsschaltkreis und mithin zu den angeschlossenen Feldgeräten erfolgen.
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Vorzugsweise weist der Ausgangsschaltkreis des Feldgerätekopplers wenigstens eine Strombegrenzungsschaltung auf. Zumindest mehreren der Kopplerausgänge kann jeweils eine separate Strombegrenzungsschaltung zugeordnet sein. In Verbindung mit der Spannungsregelung durch den Spannungssteuerschaltkreis kann somit die für die Feldgeräte zur Verfügung gestellte elektrische Energie gesteuert, geregelt oder begrenzt werden. Dadurch lassen sich eigensichere Stromkreise, insbesondere der Eigensicherheitskategorie „ic“ an den wenigstens einen Ausgangsanschluss des Ausgangsschaltkreises anschließen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich eine Shunt-Spannungsbegrenzung, beispielsweise durch wenigstens eine Zenerdiode oder eine Thyristorschaltung, und/oder wenigstens eine Schmelzsicherung vorgesehen werden. Dadurch können auch die höherwertigen Eigensicherheitskategorien „ib“ und „ia“ erreicht werden. Für die Kategorie „ia“ wird eine ohmsche Strombegrenzung eingesetzt. Die Spannungsversorgung muss die gängigen Bedingungen an die Qualität der galvanischen Trennung erfüllen. Die Potentialfreiheit der Feldbusleitung muss gegeben sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Impedanzschaltung eine Induktivität auf oder ist durch eine Induktivität gebildet. Bei einer einfachen Ausführung der Impedanzschaltung sind keine aktiven Bauelemente wie Transistoren oder Operationsverstärker vorhanden. Die Induktivität hat einen Betrag der Impedanz, der mit zunehmender Frequenz ansteigt und somit das gewünschte Verhalten der Impedanzschaltung bewirkt.
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Durch die Spannungsregelung im Feldgerätekoppler ist bei dem Einsatz des Feldgerätekopplers für Feldgeräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen angeordnet sind, keine Zertifizierung in Kombination mit einer speziell ausgelegten bzw. spannungsreduzierten Spannungsquelle des Feldbusses erforderlich. Die Planung des Feldbusses ist einfacher und transparenter. Da die Spannungsquelle, die an die Busleitung des Feldbusses angeschlossen ist, keinen Begrenzungen im Hinblick auf den Explosionsschutz unterliegt, sind auch größere Leitungslängen realisierbar. Gleichzeitig werden elektrische Verluste minimiert.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Impedanzschaltung wenigstens ein aktives Bauelement auf, beispielsweis einen Bipolartransistor oder einen Feldeffekttransistor.
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Bevorzugt hat die Impedanzschaltung ein gyratorisches Verhalten. Sie kann gyratorähnlich mit einem gesteuerten Bauteil, vorzugsweise Halbleiterbauteil, aufgebaut sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform gehört zu der Impedanzschaltung eine Reihenschaltung mit einem Impedanzelement und einem Kondensator. Als Impedanzelement kann zum Beispiel eine Induktivität oder ein ohmscher Widerstand verwendet werden. Der eine Kondensatoranschluss bzw. der Mittenabgriff der Reihenschaltung ist beispielsweise mit dem Steuereingang eines gesteuerten Bauteils verbunden. Ein Parallelzweig kann parallel zur Reihenschaltung geschaltet sein. Die Verbindung mit den beiden Anschlüssen des gesteuerten Bauteils ist in diesem Fall Bestandteil dieses Parallelzweiges. Als gesteuertes Bauteil wird insbesondere ein Transistor verwendet, der im Linearbereich betrieben wird und damit den Stromflussanteil durch Parallelzweig steuern kann. Gegenüber Wechselanteilen kann das Impedanzelement der Reihenschaltung einen geeignet hohen Impedanzbetrag bzw. Widerstandsbetrag bereitstellen, während Gleichanteile über den Parallelzweig niederohmig verbunden oder kurzgeschlossen werden können. Das Ansteuern des gesteuerten Bauteils erfolgt durch die Spannung am Kondensator beim Aufladen des Kondensators in der Reihenschaltung aufgrund des Gleichanteils.
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Vorzugsweise sind im Parallelzweig der Impedanzschaltung keine Bauteile mit einem Imaginärteil eines komplexen Widerstandes vorhanden. Ein ohmscher Widerstandswert kann in dem Parallelzweig vorhanden sein.
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Das Impedanzelement kann durch einen ohmschen Widerstand und/oder eine Induktivität gebildet sein. Das Impedanzelement ist vorzugsweise in technischer Stromflussrichtung eines durch die Impedanzschaltung fließenden Gleichstromes stromaufwärts des Kondensators in der Reihenschaltung angeordnet. Die Stromflussrichtung des Gleichstromes ist dabei durch den Normalbetrieb oder überwiegend auftretenden Betriebszustand vorgegeben.
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Die Impedanzschaltung hat bei mehreren bevorzugten Ausführungsformen eine vorgegebene Orientierung in dem Sinn, dass der Gleichstrom durch die Impedanzschaltung nur oder hauptsächlich in einer Richtung durch die Impedanzschaltung fließt. In diesem Fall kann parallel zur Impedanzschaltung eine Diodenschaltung mit wenigstens einer Diode vorhanden sein. Wird die Impedanzschaltung in der vorgesehenen Stromrichtung durchflossen, sperrt die Diodenschaltung und ist unwirksam. Kehrt sich die Stromrichtung durch die Impedanzschaltung um, wird die Impedanzschaltung vor Falschpolung geschützt, indem sie durch die Diodenschaltung überbrückt bzw. kurzgeschlossen wird. Dies ist lediglich für Übergangszustände, z.B. beim Start, vorgesehen, da die für den normalen Betrieb gewünschte hohe Impedanz dann nicht gegeben ist.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Diodenschaltung kann in Reihe zur Impedanzschaltung eine Gleichrichterschaltung vorhanden sein. Die Gleichrichterschaltung kann beispielsweise als Vollbrücken-Gleichrichterschaltung mit vier Dioden ausgeführt sein. Dadurch wird erreicht, dass die Stromflussrichtung durch die Impedanzschaltung immer korrekt bleibt und die gewünschte hohe Impedanz unabhängig von der Stromrichtung eines Stromes zur Impedanzschaltung hin besteht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Spannungssteuerschaltkreis einen zusätzlichen Steuereingang aufweisen. An diesen Steuereingang kann eine Messspannung angelegt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausgangsspannung am Reglerausgang zu regeln. Alternativ dazu kann auch die Ausgangsspannung erfasst und dem Spannungssteuerschaltkreis zur Regelung zurückgeführt werden. Der Spannungssteuerschaltkreis kann also als Spannungsregler ausgeführt sein.
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Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Messspannung durch einen Spannungsteiler erzeugt werden, der zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen des Spannungssteuerschaltkreises angeordnet ist. Um die Spannungsregelung zu stabilisieren, kann die Messspannung über eine geeignete Filterschaltung, beispielsweise eine Kondensator tiefpassgefiltert bzw. geglättet werden. Dies verhindert, dass überlagerte Kommunikationssignale ausgeregelt werden, was zu deren unerwünschten Unterdrückung führen würde.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Buskommunikationsvorrichtung,
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2a ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung, bestehend aus einem Spannungssteuerschaltkreis und einem Feldgerätekoppler aus 1,
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2b ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Spannungssteuerschaltkreises des Feldgerätekopplers aus 2a,
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3 die frequenzabhängige Charakteristik einer Impedanz eines Ausführungsbeispiels einer Impedanzschaltung des Feldgerätekopplers aus 2a,
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4 bis 6 jeweils ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Impedanzschaltung,
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7 das Ersatzschaltbild des Spannungssteuerschaltkreises aus 2a für einen Wechselanteil der Eingangsspannung bzw. des Eingangsstromes,
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8 das Ersatzschaltbild des Spannungssteuerschaltkreises aus 2a für einen Gleichanteil der Eingangsspannung bzw. des Eingangsstromes,
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9 bis 11 jeweils ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in 2a dargestellten Anordnung aus Spannungssteuerschaltkreis und Feldgerätekoppler im Blockschaltbild,
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12 ein Blockschaltbild eines Ausgangsschaltkreises mit mehreren Strombegrenzungsschaltungen eines beliebigen Ausführungsbeispiels des Feldgerätekopplers und
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13 ein Blockschaltbild einer Strombegrenzungsschaltung für den Ausgangsschaltkreis gemäß 12.
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In 1 ist ein Blockschaltbild einer Buskommunikationsvorrichtung 15 veranschaulicht. Die Buskommunikationsvorrichtung 15 weist eine Busleitung 16 auf, die beim Ausführungsbeispiel zweiadrig ausgeführt ist und daher einen ersten Leiter 16a und einen zweiten Leiter 16b aufweist. Die Busleitung 16 ist an beiden Enden mit einem Leitungsabschluss 17 abgeschlossen. Die Leiter 16a, 16b der Busleitung 16 können verdrillt sein.
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An die Busleitung 16 ist eine Spannungsversorgung 18 mit einer Gleichspannungsquelle 19 angeschlossen. Die Spannungsversorgung 18 dient zur Versorgung der an die Busleitung 16 angeschlossenen Teilnehmer mit elektrischer Energie. Die Spannungsversorgung 18 kann einen Zwischenkreis 20 aufweisen, der Mittel enthält, die Kommunikationssignale mit einem Wechselanteil zur Gleichspannungsquelle 19 blockieren, um eine Störung der Kommunikation durch die Gleichspannungsquelle 19 zu vermeiden. Beispielsweise kann der Zwischenkreis 20 eine oder mehrere Induktivitäten aufweisen. Die Busleitung 16 kann zur Abschirmung von Störungen eine geerdete Schirmung 16c aufweisen.
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Zur Steuerung der Buskommunikation anhand eines vorgegebenen Kommunikationsprotokolls, kann ein Leitrechner oder ein anderes Kommunikationssteuergerät an die Busleitung 16 angeschlossen sein (nicht dargestellt).
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Ein oder mehrere Feldgeräte 21 sind über einen Feldgerätekoppler 22 mit der Busleitung 16 verbunden. Mehrere Feldgerätekoppler 22 können an die Busleitung 16 angeschlossen sein.
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Jeder Feldgerätekoppler 22 ist über einen Spannungssteuerschaltkreis 33 mit der Busleitung 16 elektrisch gekoppelt. Der Spannungssteuerschaltkreis 33 ist beispielsgemäß Bestandteil des Feldgerätekopplers 22, könnte alternativ hierzu auch als separates Modul ausgeführt sein. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 hat einen ersten Eingangsanschluss 26, der mit dem ersten Leiter 16a verbunden ist und einen zweiten Eingangsanschluss 27, der mit dem zweiten Leiter 16b der Busleitung 16 verbunden ist. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 hat einen ersten Ausgangsanschluss 31 und einen zweiten Ausgangsanschluss 32 (2a).
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Jeder Feldgerätekoppler 22 hat mehrere beispielsgemäß zweipolige Kopplerausgänge 28 auf, an die jeweils eine beispielsgemäß zweiadrige Busabzweigleitung 29 angeschlossen ist, die den betreffenden Kopplerausgang 28 mit einem Feldgerät 21 verbindet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Feldgerätekopplers 22 sowie des Spannungssteuerschaltkreises 30 ist in 2a veranschaulicht. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 hat beispielsgemäß einen Schaltregler 33 mit einem Schaltreglereingang 34, einem Schaltreglerausgang 35 sowie einem Bezugsanschluss 36. Der Schaltreglereingang 34 ist mit dem ersten Eingangsanschluss 26 unmittelbar verbunden. Der Schaltreglerausgang 35 bildet den ersten Ausgangsanschluss 31. Der zweite Eingangsanschluss 27 ist direkt mit dem zweiten Ausgangsanschluss 32 verbunden.
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Die beiden Ausgangsanschlüsse 31, 32 des Spannungssteuerschaltkreises 30 sind mit einem Ausgangsschaltkreis 37 des Feldgerätekopplers 22 verbunden. Am Ausgangsschaltkreis 37 liegt eine vom Spannungssteuerschaltkreis 30 bereitgestellte Ausgangsspannung UA zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen 31, 32 an. Zwischen dem ersten Eingangsanschluss 26 und dem zweiten Eingangsanschluss 27 liegt eine Eingangsspannung UE an. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 wandelt die Eingangsspannung UE in eine Ausgangsspannung UA um, wobei zu beachten ist, dass der beispielsgemäß verwendete Schaltregler 33 die Spannungen UA‘, UE‘ an seinem Schaltreglereingang 34 und an seinem Schaltreglerausgang 35 jeweils auf das Potenzial an dem Bezugsanschluss 36 bezogen regelt (2b). Die Eingangsspannung UE und die Ausgangsspannung UA hängen also zusätzlich von dem an der Bezugsanschluss anliegendem Potenzial ab.
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Vorzugsweise handelt sich dabei bei den Spannungen am Schaltreglereingang 34 und Schaltreglerausgang 35 um Gleichspannungen. Der Betrag der Ausgangsspannung UA ist beim Ausführungsbeispiel kleiner als der Betrag der Eingangsspannung UE.
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Wie in 2b schematisch veranschaulicht, weist der Spannungssteuerschaltkreis 30 als Spannungsregler den Schaltregler 33 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schaltregler 33 durch einen Abwärtswandler 38 gebildet. Anstelle des hier dargestellten Abwärtswandlers könnten auch andere Gleichspannungswandlertopologien, wie etwa ein Aufwärtswandler verwendet werden.
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Der in 2b beispielhafte dargestellte Abwärtswandler 38 weist einen gesteuerten Wandlerschalter 39 auf, der mit dem Schaltreglereingang 34 verbunden ist. In Reihe zum Wandlerschalter 39 ist eine Wandlerinduktivität 40 geschaltet, die den Wandlerschalter 39 mit dem Schaltreglerausgang 35 verbindet. Der Verbindungspunkt zwischen dem Wandlerschalter 39 und der Wandlerinduktivität 40 ist über eine Wandlerdiode 41 mit dem Bezugsanschluss 36 verbunden. Dabei ist die Anode der Wandlerdiode 41 an den Bezugsanschluss 36 angeschlossen. Ein Wandlersteuerschaltkreis 42 dient zur Erzeugung eines Ansteuersignals für den Wandlerschalter 39, um am Schaltreglerausgang 35 die vorgegebene Ausgangsspannung UA bereitzustellen.
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Der Spannungssteuerschaltkreis 30 stellt mithin zwischen seinen Ausgangsanschlüssen 31, 32 eine Spannung UA sowie einen zum Ausgangsschaltkreis 37 fließenden Ausgangsstrom IA bereit. Am ersten Eingangsanschluss 26 fließt ein Eingangsstrom IE und es liegt eine Eingangsspannung UE an, die in eine Ausgangsspannung UA gewandelt wird. Dadurch wird die für die Teilnehmereinheiten 21 bereitgestellte Ausgangsspannung UA auf den vom Spannungssteuerschaltkreis 30 bereitgestellten Betrag begrenzt und beispielsgemäß gesteuert oder geregelt. Durch den Schaltregler 33, beispielsweise als Abwärtswandler 38, wird diese Spannungswandlung verlustarm ausgeführt.
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Zwischen dem Schaltreglereingang 34 und dem Bezugsanschluss 36 ist ein erster Pufferkondensator 43 und zwischen dem Schaltreglerausgang 35 und dem Bezugsanschluss 36 ein zweiter Pufferkondensator 44 geschaltet. Die Pufferkondensatoren 43, 44 können als Elektrolytkondensatoren ausgeführt sein (2a).
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Der Bezugsanschluss 36 ist über eine Impedanzschaltung 50 mit dem zweiten Eingangsanschluss 27 verbunden. Über die Impedanzschaltung 50 wird eine Impedanz Z bewirkt, deren Betrag für einen Gleichanteil in der Eingangsspannung UE bzw. in dem in den ersten Eingangsanschluss 26 fließenden Eingangsstrom IE gering ist und deren Betrag bei einer höheren Frequenz für einen Wechselanteil in der Eingangsspannung UE bzw. im Eingangsstrom IE größer ist. Die Impedanzschaltung 50 hat also einen frequenzabhängigen komplexen Widerstand, dessen Betrag für einen Wechselanteil größer ist als für einen Gleichanteil. Im Idealfall ist der Betrag der Impedanz Z für einen Gleichanteil gleich null (3).
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Durch eine zusätzliche Shunt-Spannungsbegrenzung 45 des Spannungssteuerschaltkreises 30 parallel zu den Ausgangsanschlüssen 31, 32 und eine Sicherung, insbesondere Schmelzsicherung 46 im Ausgangsanschluss 31, 32 können auch die höherwertigen Eigensicherheitskategorien „ib“ und „ia“ realisiert werden. Die Shunt-Spannungsbegrenzung 45 ist beispielsgemäß durch eine Zenerdiodenschaltung 47 mit einer oder mehreren parallelgeschalteten Zenerdioden realisiert. Alternativ kann auch eine Thyristorschaltung verwendet werden.
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Im Ausgangsschaltkreis 37 des Feldgerätekopplers 22 kann wenigstens eine Strombegrenzungsschaltung 51 für einen oder mehrere Kopplerausgänge 28 vorhanden sein. Beim Ausführungsbeispiel ist jeder Kopplerausgang 28 über eine separate Strombegrenzungsschaltung 51 mit dem Ausgangsanschlüssen 31, 32 verbunden (12).
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Strombegrenzungsschaltung 51 ist in 13 veranschaulicht. Wie dargestellt ist in der Strombegrenzungsschaltung 51 der zweite Ausgangsanschluss 32 über eine Verbindungsleitung 52 unmittelbar mit einem Pol des Kopplerausgangs 28 verbunden. Der erste Ausgangsanschluss 31 des Feldgerätekopplers 22 ist über einen Messwiderstand 53 und ein gesteuertes Halbleiterelement 54 mit dem jeweils anderen Pol des Kopplerausgangs 28 verbunden. Das gesteuerte Halbleiterelement 54 ist beispielsgemäß durch einen Steuertransistor 55 gebildet, der hier als MOSFET ausgeführt ist. Dessen Drain-Source-Verbindung ist in Reihe zum Messwiderstand 53 geschaltet.
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Der Steuereingang des gesteuerten Halbleiterelements 54 ist mit dem Ausgang eine Operationsverstärkers 56 verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 56 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Messwiderstand 53 und dem Steuertransistor 55 verbunden. Die am Ausgang des Operationsverstärkers 56 ausgegebene Spannung wird an eine Spannungssteuereinheit 57 übermittelt, die eine Referenzspannungsquelle 58 ansteuert. Die Referenzspannungsquelle 58 erzeugt eine Referenzspannung UR, die dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 56 zugeführt wird. Abhängig von der am Messwiderstand 53 anliegenden Spannung verändert sich der Ausgangswert des Operationsverstärkers 56, der wiederum den durch die Drain-Source-Verbindung des Steuertransistors 55 fließenden Strom beeinflusst. Auf diese Weise kann der Strom am Kopplerausgang 28 für eine angeschlossene Teilnehmereinheit 21 geregelt bzw. begrenzt werden.
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Diese Spannungssteuerung ist zur Strombegrenzung nicht zwingend erforderlich und daher optional. Sie ermöglicht zusätzlich ein Herunterfahren des Stroms im Fall der Begrenzung.
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Zum Erreichen der Eigensicherheitskategorie „ia“ kann die Strombegrenzungsschaltung 51 zusätzlich und optional einen ohmschen Strombegrenzungswiderstand 48 aufweisen, der beispielsgemäß zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss 32 und dem zugeordneten Pol des Kopplerausgangs 28 angeordnet ist. Der Strombegrenzungswiderstand 48 kann auch in der Verbindung zum ersten Ausgangsanschluss 31 und dem zugeordneten Pol des Kopplerausgangs 28 angeordnet sein.
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Es versteht sich, dass auch andere geeignete Strombegrenzungsschaltungen 51 verwendet werden könnten.
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Somit führt der Feldgerätekoppler 22 eine Strombegrenzung und in Kombination mit dem Spannungssteuerschaltkreis 30 eine Spannungsregelung aus. Dadurch kann die einer Teilnehmereinheit 21 bereitgestellte elektrische Energie begrenzt bzw. geregelt werden. Wenn die Teilnehmereinheiten 21 in einem explosionsgefährdeten Bereich angeordnet sind, lässt sich die an einem Kopplerausgang 28 bereitgestellte elektrische Energie auf einen Maximalbetrag begrenzen, der der Zündschutzart „Eigensicherheit“, insbesondere in der Kategorie „ic“ oder auch den Kategorien „ia“ oder „ib“ entspricht. Weitere Mittel zur Strombegrenzung bzw. zur Spannungsregelung sind nicht notwendig und können entfallen. Durch die Kombination des Feldgerätekopplers 22 mit dem beispielsgemäß integrierten Spannungssteuerschaltkreis 30 kann die Spannungsversorgung 18 der Buskommunikationsvorrichtung 15 ohne besondere Spannungsbegrenzungsfunktion wie üblich ausgeführt sein. Insbesondere kann die Spannungsversorgung 18 auch größere Gleichspannungswerte bereitstellen, als die, die für die Zündschutzart „Eigensicherheit“ geeignet sind. Die maximale Leitungslänge der Busleitung 16 ist dadurch im Vergleich zu nicht explosionsgeschützten Feldbussen nicht oder nur geringfügig reduziert.
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Die Kommunikationssignale werden durch Modulation des Stromes erzeugt, der somit zwischen den digitalen Werten HIGH und LOW steigende und fallende Flanken aufweist, um Informationen zu übermitteln. Dadurch enthält der Eingangsstrom IE Wechselstromanteile, die durch einen Parallelpfad 60 übertragen werden, der den Schaltreglereingang 34 mit dem Schaltreglerausgang 35 verbindet. Dieser Parallelpfad 60 ist durch eine Reihenschaltung der beiden Pufferkondensatoren 43, 44 gebildet. Die Pufferkondensatoren 43, 44 sind derart dimensioniert, dass sie für den Wechselstromanteil zur Buskommunikation keinen nennenswerten Impedanzbetrag darstellen. Der Spannungssteuerschaltkreis 33 stört somit die Kommunikation nicht. Die Wechselstrom-Kommunikationssignale werden über den Parallelpfad 60 am Spannungssteuerschaltkreis 33 vorbei zum Ausgangsschaltkreis 37 und von dort zu den Teilnehmereinheiten 21 übermittelt bzw. umgekehrt.
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Die Impedanzschaltung 50 des Spannungssteuerschaltkreises 30 ist mit dem Bezugsanschluss 36 des Schaltreglers 33 und daher mit dem Parallelpfad 60 verbunden. Um die Kommunikationssignale nicht zu stören, stellt die Impedanzschaltung 50 für die bei der Kommunikation verwendeten Frequenzen einen entsprechend großen Betrag der Impedanz Z bereit. Gleichanteile zwischen dem Bezugsanschluss 36 und dem ersten Eingangsanschluss 27 werden wiederum niederohmig verbunden bzw. kurzgeschlossen, um dem Schaltregler 33 und beispielsgemäß dem Abwärtswandler 38 am Bezugsanschluss 36 das Bezugspotenzial des zweiten Eingangsanschlusses 27 zur Verfügung zu stellen.
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Die beschriebene Funktion ist in den Ersatzschaltbildern der 7 und 8 schematisch veranschaulicht. 7 zeigt das Ersatzschaltbild des Spannungssteuerschaltkreises 30 für die Wechselanteile des Eingangsstromes IE. Die Impedanz Z ist dabei betragsmäßig viel größer als die Ersatzimpedanz ZC des Parallelpfades 60, die beispielsgemäß vernachlässigbar kein ist und deren Betrag umkehrt proportional zur Frequenz der Wechselanteile sinkt. Die zur Kommunikation erforderlichen Wechselanteile werden daher vom ersten Eingangsanschluss 26 zum ersten Ausgangsanschluss 31 und weiter zum Ausgangsschaltkreis 37 übermittelt.
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8 zeigt das Ersatzschaltbild für die Gleichanteile am ersten Eingangsanschluss 26. Die Pufferkondensatoren 43, 44 weisen für Gleichanteile einen unendlich großen Impedanzbetrag auf, so dass der Parallelpfad 60 im Ersatzschaltbild nach 8 entfällt. Der Betrag der Impedanz Z ist für niedrige Frequenzen gering oder gleich null. Deshalb ist der Bezugsanschluss 36 des Schaltreglers 33 direkt mit dem Eingangsanschluss 27 verbunden.
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Der prinzipielle Verlauf des frequenzabhängigen Betrages der Impedanz Z ist in 3 veranschaulicht. Der Zusammenhang zwischen der Frequenz und dem Betrag de Impedanz Z ist beispielsgemäß nicht linear, könnte in Abwandlung hierzu auch linear verlaufen. Wesentlich ist jedenfalls, dass der Betrag der Impedanz Z bei einer zur Kommunikation verwendeten Frequenz f0 ausreichend groß ist, um die Kommunikation nicht zu stören, und für Gleichanteile möglichst gering ist, um Verluste niedrig zu halten.
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In den 4 bis 6 sind Ausführungsbeispiele zur Realisierung des Impedanzschaltkreises 50 veranschaulicht. Im einfachsten Fall kann der Impedanzschaltkreis 50 durch eine Induktivität 63 gebildet sein, wie es in 4 veranschaulicht ist. Eine Induktivität 63 weist den mit den Frequenz f zunehmenden Betrag der Impedanz Z und mithin die gewünschte Charakteristik auf. Allerdings ist der Impedanzschaltkreis 50 auch von einem Gleichstrom IZ durchflossen. Abhängig vom Betrag dieses Gleichstromes IZ durch die Impedanzschaltung 50 kann es daher erforderlich sein, große und mithin teure Induktivitäten einsetzen zu müssen.
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Um teure Induktivitäten zu vermeiden, kann auch eine Impedanzschaltung 50 mit einer Gyratorcharakteristik eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist in 5 veranschaulicht. Beim Ausführungsbeispiel nach 5 weist die Impedanzschaltung 50 eine Reihenschaltung 64 aus einem Impedanzelement 65 und einem Kondensator 66 auf. Das Impedanzelement 65 ist beispielsweise durch einen ersten ohmschen Widerstand 71 gebildet. Parallel zu dieser Reihenschaltung 64 ist ein Parallelzweig 67 geschaltet. Der Parallelzweig 67 und die Reihenschaltung 64 sind an ihren beiden Enden jeweils mit einem Anschluss 68 der Impedanzschaltung 50 verbunden. Die Impedanzschaltung 59 weist außerdem ein gesteuertes Bauteil 69 auf, das beispielsgemäß durch einen Feldeffekttransistor 70 gebildet ist. Der Steuereingang des gesteuerten Bauteils 69 ist mit dem Mittenabgriff der Reihenschaltung 64 aus dem Kondensator 66 und dem Impedanzelement 65 verbunden. Die vom gesteuerten Bauteil 69 steuerbare und/oder schaltbare Verbindung, beispielsgemäß die Drain-Source-Verbindung, ist Bestandteil des Parallelzweigs 67. Im Parallelzweig 67, beispielsgemäß am Source-Anschluss des Feldeffekttransistors 70, kann optional ein zweiter ohmscher Widerstand 73 angeordnet sein.
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Die Impedanzschaltung 50 gemäß 5 arbeitet wie nachfolgend erläutert.
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Die Einbaulage der Impedanzschaltung 50 nach 5 ist derart gewählt, dass der im Normalbetriebszustand durch die Impedanzschaltung 50 fließende Gleichstrom IZ bei sperrendem gesteuerten Bauteil 69 zunächst durch das Impedanzelement 65 fließt und anschließend durch den Kondensator 66. Der Gleichstrom IZ lädt den Kondensator 66 dabei auf, bis am Steuereingang des gesteuerten Bauteils 69 eine ausreichende große Spannung anliegt, um das gesteuerte Bauteil 69 in den leitenden Zustand umzuschalten.
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Leitet das gesteuerte Bauteil 69 ist eine Verbindung durch den Parallelzweig 67 zwischen den Anschlüssen 68 hergestellt und nur ein Teil des Stromes fließt durch die Reihenschaltung 64 während ein anderer, größerer Teil des Stromes durch den Parallelzweig mit dem gesteuerten Bauteil 69 fließt. Für einen Gleichstrom bzw. Gleichstromanteil und beispielsgemäß den Gleichstrom IZ kann somit eine niederohmige Verbindung zwischen den Anschlüssen 68 hergestellt werden. Ändert sich der Strom, lädt oder entlädt sich der Kondensator 66 und die Leitfähigkeit des gesteuerten Bauteils 69 ändert sich ebenfalls, so dass die Impedanzschaltung an den Anschlüssen 68 die Funktion einer Spule nachbildet ohne jedoch teure Spulen verwenden zu müssen. Die Impedanzschaltung 50 nach 5 stellt eine entsprechende Impedanz Z für den Wechselstrom dar.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Impedanzschaltung 50 veranschaulicht. Dort ist in der Reihenschaltung 64 eine Induktivität 63 in Reihe zu dem Kondensator 66 geschaltet. Parallel zu dem Kondensator 66 kann optional ein dritter ohmscher Widerstand 74 geschaltet sein und/oder es kann in Reihe zur Induktivität 63 ein vierter ohmscher Widerstand 75 geschaltet sein. Als gesteuertes Bauteil 69 wird anstelle des Feldeffekttransistors 70 ein Bipolartransistor 72 verwendet. Im Parallelzweig 67 ist der zweite ohmsche Widerstand 73 in Reihe zum gesteuerten Bauteil 69 angeordnet und beispielsgemäß mit dem Emitter des Bipolartransistors 72 verbunden. Die Funktionsweise der Impedanzschaltung 50 nach 6 ist wie folgt:
Der Bipolartransistor 72 wird in Kollektorschaltung (als Emitterfolger) betrieben. Durch einen Gleichstrom IZ wird der Kondensator 66 geladen und der Bipolartransistor 72 leitet. Dadurch wird erreicht, dass wegen der Stromverstärkung des Bipolartransistors 72 nur lediglich ein zu vernachlässigender Teil des Gleichstromes in die Reihenschaltung 64 fließt und nahezu der gesamte Gleichstrom IZ durch den Parallelzweig 67 fließt. Der zweite ohmsche Widerstand 73 ist relativ klein dimensioniert, vorzugsweise im Ohm-Bereich. Für einen Wechselstrom bzw. Wechselanteile bildet die Induktivität 63 eine große Impedanz Z. Der Basisstrom und damit auch der Emitterstrom können sich also durch einen Wechselstrom bzw. Wechselanteile nicht schnell ändern. Die Impedanzschaltung 50 nach 6 verstärkt den Gleichstrom durch die Induktivität 63. Damit ist die Gleichstrombelastung der Induktivität gering, so dass eine kompakte und kostengünstige Bauform verwendbar ist.
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Wie in den 2a und 9 bis 11 veranschaulicht, fließt durch die Impedanzschaltung 50 in der Regel ein Gleichstrom IZ zum Bezugsanschluss 36 des Schaltreglers 33. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Eingangsstrom IE in den Schaltreglereingang 34 üblicherweise kleiner ist als der Ausgangsstrom IA aus dem Schaltreglerausgang 35, wenn die Spannung herabgesetzt wird. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 wird dementsprechend für diesen Betriebszustand ausgelegt und die Einbaulage der Impedanzschaltung 50, sofern dies abhängig von der Realisierungsform eine Rolle spielt, entsprechend gewählt. Die Stromflussrichtung ist für die Ausführungsbeispiele der Impedanzschaltungen in den Ausführungsformen gemäß der 5 und 6 angegeben.
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In 9 ist ein Ausführungsbeispiel des Spannungssteuerschaltkreises 30 veranschaulicht, bei dem der Impedanzschaltung 50 eine Gleichrichterschaltung 78 vorgeschaltet ist. Die Gleichrichterschaltung 78 ist als Vollbrückengleichrichter mit vier Gleichrichterdioden 79 ausgeführt. Ein Gleichstrom IZ kann daher nur in einer vorgegebenen Flussrichtung durch die Impedanzschaltung 50 fließen. Wie erläutert, fließt der Gleichstrom IZ üblicherweise in Richtung des Bezugsanschlusses 36. Sollte es durch einen vom Normalbetrieb oder vom überwiegenden Betriebszustand abweichenden Betriebszustand zu einer stark reduzierten Stromaufnahme der an den angeschlossenen Feldgeräten 21 kommen und der Ausgangsstrom IA dadurch unter den Eingangsstrom IE absinken, so fließt der Gleichstrom IZ nicht mehr in den Schaltregler 33, sondern aus dem Schaltregler 33 in Richtung zum zweiten Eingangsanschluss 27. Der Stromfluss durch die Impedanzschaltung 50 bleibt wegen der Gleichrichterschaltung 78 jedoch in derselben Richtung bestehen. Wie in 9 veranschaulicht, fließt der Gleichstrom IZ zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 27 und dem Bezugsanschluss 36 zunächst durch eine der Gleichrichterdioden 79, anschließend durch die Impedanzschaltung 50 und wieder durch eine der Gleichrichterdioden 79.
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10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spannungssteuerschaltkreises 30 bzw. des Feldgerätekopplers 22 in einer gegenüber 9 vereinfachten Ausführung. Wenn eine Umkehrung der Stromflussrichtung des Gleichstromes IZ durch die Impedanzschaltung 50 im normalen Betrieb des Feldgerätekopplers 22 nicht auftritt, kann auf die Gleichrichterschaltung 78 aus 9 verzichtet werden. Wenn für die Impedanzschaltung 50 ein Ausführungsbeispiel verwendet wird, das lediglich in einer Stromflussrichtung des Gleichstromes IZ arbeiten kann, kann parallel zur Impedanzschaltung 50 eine Diodenschaltung 80 geschaltet sein, die im einfachsten Ausführungsfall lediglich eine Diode 81 aufweist. Die Diode 81 ist dabei derart orientiert, dass sie für die im Normalbetrieb vorherrschende Stromflussrichtung des Gleichstromes IZ durch die Impedanzschaltung 50 sperrt. Sollte sich die Stromflussrichtung in einem außergewöhnlichen Betriebszustand, z.B. beim Einschalten, umkehren, überbrückt die Diodenschaltung 80 die Impedanzschaltung 50 und schützt sie vor Falschpolung.
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Es versteht sich, dass bei Ausführungen der Impedanzschaltung 50, die unabhängig von der Stromflussrichtung des Gleichstromes IZ gleichermaßen funktionsfähig sind, eine Gleichrichterschaltung 78 bzw. eine Diodenschaltung 80 entfallen kann. Wird beispielsweise im einfachsten Fall für die Impedanzschaltung 50 lediglich eine Induktivität 63 verwendet (4), sind derartige zusätzliche Maßnahmen nicht erforderlich.
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In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Feldgerätekopplers 22 bzw. des Spannungssteuerschaltkreises 30 veranschaulicht. Die Impedanzschaltung 50 kann bei diesem Ausführungsbeispiel nach einer der vorstehenden Ausführungen beschrieben sein. Es ist auch möglich, zusätzlich die Gleichrichterschaltung 78 oder die Diodenschaltung 80 vorzusehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 11 weist der Schaltregler 33 einen zusätzlichen Steuereingang 82 auf, an den eine Messspannung UM angelegt wird. Die Messspannung UM kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Beim Ausführungsbeispiel ist hierfür zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 31 und dem zweiten Ausgangsanschluss 32 ein Spannungsteiler 83 mit zwei in Reihe geschalteten Spannungsteilerwiderständen 84, 85 geschaltet. An dem mit dem ersten Ausgangsanschluss 31 und dem Steuereingang 82 verbundenen ersten Spannungsteilerwiderstand 84 wird die Messspannung UM abgegriffen und dem Steuereingang 82 übermittelt. Ein Glättungskondensator 86 ist mit dem Steuereingang 82 verbunden und parallel zu dem ersten Spannungsteilerwiderstand 84 geschaltet. Der Glättungskondensator 86 dient dazu, Schwankungen der Messspannung UM auszugleichen, um die dem Schaltregler 33 am Steuereingang 82 zugeführte Messspannung UM von höherfrequenten Änderungen zu befreien. Dies verhindert, dass überlagerte Kommunikationssignale ausgeregelt werden, was zu deren unerwünschten Unterdrückung führen würde. Anstelle des Glättungskondensators 86 könnten auch andere Filterschaltungen mit Tiefpasscharakteristik verwendet werden. Die Messspannung UM charakterisiert die Ausgangsspannung UA. Diese Messspannung kann beispielsweise dem Wandlersteuerschaltkreis 42 anstelle der direkten Ausgangsspannung UA zugeführt werden, um den Wandlerschalter 39 zur Einstellung der gewünschten Ausgangsspannung UA bei Schwankungen durch eine sich ändernde Last einzustellen.
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Die Erfindung betrifft einen Spannungssteuerschaltkreis 30 zur elektrischen Kopplung eines Feldgerätekopplers 22 mit einer Busleitung 16. Der Feldgerätekoppler 22 hat wenigstens einen Kopplerausgang 28 zum Anschließen eines oder mehrerer Feldgeräte 21 über jeweils eine Busabzweigleitung 29. Jedem Kopplerausgang 28 ist vorzugsweise eine Strombegrenzungsschaltung 51 zugeordnet. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 ist in dem Feldgerätekoppler 22 integriert oder als separates Modul ausgeführt. Eine am Spannungssteuerschaltkreis 30 von der Busleitung 16 bereitgestellte Eingangsspannung UE wird in eine Ausgangsspannung UA gewandelt. Somit kann die für die Kopplerausgänge 28 bereitgestellte Ausgangsspannung UA geregelt und mithin begrenzt werden. Ist zusätzlich eine Strombegrenzung vorhanden, kann die Zündschutzart „Eigensicherheit“ für die an die Kopplerausgänge 28 angeschlossenen Feldgeräte 21 erreicht werden. Der Spannungssteuerschaltkreis 30 weist einen Schaltregler 33 ohne galvanische Trennung auf. Parallel zu einem Schaltregler 33 ist ein Parallelpfad 60 durch eine Reihenschaltung von zwei Pufferkondensatoren 43, 44 gebildet. Kommunikationssignale höherer Frequenz werden über den Parallelpfad 60 am Schaltregler 33 vorbei übertragen. Der Parallelpfad 60 und ein Bezugsanschluss 36 des Schaltreglers 33 sind außerdem über eine Impedanzschaltung 50 mit einem Bezugspotenzial an einem zweiten Eingangsanschluss 27 des Spannungssteuerschaltkreises 30 verbunden. Die Impedanzschaltung 50 bewirkt für Gleichanteile eine niederohmige Verbindung bzw. eine Kurzschlussverbindung und für Wechselanteile eine Verbindung mit betragsmäßig höherer Impedanz Z.
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Bezugszeichenliste
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- 15
- Buskommunikationsvorrichtung
- 16
- Busleitung
- 16a
- erster Leiter
- 16b
- zweiter Leiter
- 16c
- Schirmung
- 17
- Leitungsabschluss
- 18
- Spannungsversorgung
- 19
- Gleichspannungsquelle
- 20
- Zwischenkreis
- 21
- Feldgerät
- 22
- Feldgerätekoppler
- 26
- erster Eingangsanschluss des Spannungssteuerschaltkreises
- 27
- zweiter Eingangsanschluss des Spannungssteuerschaltkreises
- 28
- Kopplerausgang
- 29
- Busabzweigleitung
- 30
- Spannungssteuerschaltkreis
- 31
- erster Ausgangsanschluss
- 32
- zweiter Ausgangsanschluss
- 33
- Schaltregler
- 34
- Schaltreglereingang
- 35
- Schaltreglerausgang
- 36
- Bezugsanschluss
- 37
- Ausgangsschaltkreis
- 38
- Abwärtswandler
- 39
- Wandlerschalter
- 40
- Wandlerinduktivität
- 41
- Wandlerdiode
- 42
- Wandlersteuerschaltkreis
- 43
- erster Pufferkondensator
- 44
- zweiter Pufferkondensator
- 45
- Shunt-Spannungsbegrenzung
- 46
- Schmelzsicheung
- 47
- Zenerdiodenanordnung
- 48
- Strombegrenzungswiderstand
- 50
- Impedanzschaltung
- 51
- Strombegrenzungsschaltung
- 52
- Verbindungsleitung
- 53
- Messwiderstand
- 54
- gesteuertes Halbleiterelement
- 55
- Steuertransistor
- 56
- Operationsverstärker
- 57
- Spannungssteuereinheit
- 58
- Referenzspannungsquelle
- 60
- Parallelpfad
- 63
- Induktivität
- 64
- Reihenschaltung
- 65
- Impedanzelement
- 66
- Kondensator
- 67
- Parallelzweig
- 68
- Anschluss der Impedanzschaltung
- 69
- gesteuertes Bauteil
- 70
- Feldeffekttransistor
- 71
- erster ohmscher Widerstand
- 72
- Bipolartransistor
- 73
- zweiter ohmscher Widerstand
- 74
- dritter ohmscher Widerstand
- 75
- vierter ohmscher Widerstand
- 78
- Gleichrichterschaltung
- 79
- Gleichrichterdiode
- 80
- Diodenschaltung
- 81
- Diode
- 82
- Steuereingang
- 83
- Spannungsteiler
- 84
- Spannungsteilerwiderstand
- 85
- Spannungsteilerwiderstand
- 86
- Glättungskondensator
- IA
- Ausgangsstrom
- IE
- Eingangsstrom
- IZ
- Gleichstrom durch Impedanzschaltung
- UA
- Ausgangsspannung
- UE
- Eingangsspannung
- UM
- Messspannung
- UR
- Referenzspannung
- Z
- Impedanz
- ZC
- Ersatzimpedanz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19910409 A1 [0003]
- EP 1965482 B1 [0004]
