DE102014119680A1

DE102014119680A1 - System for line monitoring

Info

Publication number: DE102014119680A1
Application number: DE102014119680.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer GRUNERT
Original assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Current assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-06-30

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer leitungsgebundenen differentiellen Datenübertragungsstrecke auf etwaige Leitungsfehler oder -ausfälle, insbesondere auf einen Drahtbruch, wobei zur Datenübertragung differenzielle Binärsignale aus einem Leitungspaar abgegriffen und einer Überwachungseinrichtung zugeführt werden, wobei mittels der Überwachungseinrichtung die Binärssignale des Leitungspaares zumindest näherungsweise in eine Gleichspannung oder ein sonstiges Gleichsignal umgewandelt, und letzteres derart mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird, dass das etwaige Auftreten des Leitungsfehlers oder -ausfalls über ein Über- oder Unterschreiten des Schwellwertes oder eine sonstige, den Leitungsfehler oder -ausfall indizierende Änderung des Vergleichsergebnisses detektierbar ist.A method for monitoring a line-connected differential data transmission path for any line faults or failures, in particular wire break, where differential binary signals are tapped from a pair of lines and fed to a monitoring device, wherein the binary signals of the line pair at least approximately into a DC voltage or another by means of the monitoring device DC signal is converted, and the latter is compared to such a predetermined threshold that the eventual occurrence of line fault or failure is detectable by exceeding or falling below the threshold value or other, the line fault or failure indexing change of the comparison result.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer leitungsgebundenen differentiellen Datenübertragungsstrecke auf etwaige Leitungsfehler oder -ausfälle, insbesondere auf Drahtbruch, eine Anordnung oder Schaltung zur Erkennung von Leitungsfehlern oder -ausfällen sowie eine Vorrichtung zum Anschluss an einen Rechteck-Inkrementalgeber. The invention relates to a method for monitoring a line-connected differential data transmission path for possible line faults or failures, in particular wire breakage, an arrangement or circuit for detecting line faults or failures and a device for connection to a rectangular incremental encoder.

Inkrementalgeber werden in der Technik zur Erfassung von Lageänderungen bzw. Winkeländerungen von Antrieben u.ä. eingesetzt. Bei bekannter Ausgangsposition lässt sich hieraus die absolute Position ermitteln. Typischerweise werden über zwei Sensoren zwei elektrische Signale generiert, die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind. Eine Positionsveränderung bewirkt eine Veränderung beider Signale, wobei aufgrund der Phasenverschiebung die Abfolge der Flanken beider Signale je nach Dreh- bzw. Bewegungsrichtung unterschiedlich ist. Es lassen sich somit Richtung und Geschwindigkeit eindeutig ermitteln. Oft wird zusätzlich ein Referenzsignal übertragen, das z.B. im Falle einer Rotationsbewegung einer vollen Umdrehung entspricht. Incremental encoders are used in the technology for detecting changes in position or angle changes of drives and the like. used. If the starting position is known, the absolute position can be determined from this. Typically, two electrical signals are generated via two sensors, which are phase-shifted from each other by 90 °. A change in position causes a change in both signals, due to the phase shift, the sequence of edges of both signals is different depending on the direction of rotation or movement. Thus, direction and speed can be clearly determined. Often, in addition, a reference signal is transmitted, e.g. in the case of a rotational movement corresponds to a full revolution.

Verbreitet werden Rechteck-Inkrementalgeber eingesetzt, bei denen die beiden Signale einer Rechteckspannung mit H- und L-Zuständen entsprechen. Im Stillstand führt ein leichtes Vibrieren des Antriebs dazu, dass ein Signal kontinuierlich seinen Zustand zwischen H und L wechselt, während das andere Signal seinen Pegel fest behält. Rectangular incremental encoders are widely used in which the two signals correspond to a rectangular voltage with H and L states. At standstill, a slight vibration of the drive causes a signal to continuously change its state between H and L while the other signal keeps its level fixed.

Um die Störfestigkeit der Verbindungen zu erhöhen, werden diese üblicherweise differenziell ausgeführt, d. h., eine Leitung führt einen H-Pegel, die andere einen L-Pegel und umgekehrt. Für jedes Signal wird ein solches differenzielles Leitungspaar zur Verfügung gestellt. Somit sind insgesamt wenigstens 4, bei Vorhandensein eines Referenzsignals 6 Leitungen nötig. Am Eingang eines Empfängers werden die Leitungen eines Leitungspaares gegeneinander verglichen und daraus ein gültiges L- oder H-Signal ermittelt. To increase the immunity of the compounds, they are usually carried out differentially, d. h., one line carries an H level, the other an L level and vice versa. For each signal, such a differential pair of wires is provided. Thus, a total of at least 4, in the presence of a reference signal 6 lines needed. At the input of a receiver, the lines of a line pair are compared against each other and used to determine a valid L or H signal.

Ein Problem stellt die Unterbrechung eines oder beider differenziellen Signale dar. Dies kann auf einem Drahtbruch, Wackelkontakt oder dem schlichten Abziehen eines Verbindungssteckers beruhen. Solche Unterbrechungen sind empfängerseitig nicht von einem Stillstand zu unterscheiden. Die Auswirkungen hierbei könnten von Betriebsstörungen bis zur Beschädigung einer Maschine führen, wenn z.B. eine an den Inkrementalgeber angeschlossene Steuerung fälschlicherweise die Rückmeldung erhält, dass eine bestimmte Komponente stillsteht, und somit versucht, die Komponente anzusteuern. One problem is the interruption of one or both of the differential signals. This may be due to a wire break, loose contact, or the simple removal of a connector. Such interruptions can not be distinguished from standstill on the receiver side. The effects hereof could be from malfunctioning to damage of a machine, e.g. a controller connected to the incremental encoder erroneously receives the feedback that a certain component is at a standstill, thus attempting to control the component.

Aus diesem Grund müssen Vorkehrungen getroffen werden, ob alle Leitungen angeschlossen sind. Dies wird umso schwieriger, wenn, um die Belastung der Signalleitungen zu reduzieren, ein dynamischer (R und C in Reihe) anstelle eines kontinuierlichen Abschlusses eingesetzt wird. Ein kontinuierlicher Abschluss würde zu einem gleichen Potenzial der Leitungen führen, ein dynamischer Abschluss tut dies nicht. For this reason, precautions must be taken to ensure that all lines are connected. This becomes even more difficult if, to reduce the load on the signal lines, a dynamic (R and C in series) is used instead of a continuous termination. Continuous completion would lead to the same potential of the lines, a dynamic conclusion does not.

Um dem Problem der fehlerhaften Detektion eines Stillstands zu begegnen, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen erarbeitet worden. Gemäß einer Lösung verfügt ein Inkrementalgeber über eine Zusatzleitung, die ein Signal überträgt, das den Stillstand anzeigt. Wird das entsprechende Signal registriert, wird einen schwankender Signalpegel in einer Leitung bei gleichzeitig konstanten Signalpegel in der anderen Leitung als Stillstand erkannt. Wird in der entsprechenden Situation kein Signal der Zusatzleitung registriert, wird dies als Drahtbruch interpretiert. Wenngleich diese Maßnahmen eine effektive Drahtbrucherkennung ermöglichen, entsteht hier ein zusätzlicher Aufwand durch die Zusatzleitung und es kommt zu Kompatibilitätsproblemen zwischen Standardgeräten ohne Zusatzleitung und Geräten mit diese. To address the problem of erroneous detection of stall, various solutions have been developed in the prior art. According to one solution, an incremental encoder has an auxiliary line which transmits a signal indicating the standstill. If the corresponding signal is registered, a fluctuating signal level in one line at a constant signal level in the other line is detected as a standstill. If no signal of the additional line is registered in the corresponding situation, this is interpreted as a wire break. Although these measures allow effective wire breakage detection, there is an additional effort through the additional line and there are compatibility problems between standard devices without additional line and devices with these.

Daneben ist es bekannt, die Signale bei der Leitungen in ein XOR-Gatter einzuspeisen, wobei im Normalbetrieb der Ausgang des Gatters immer auf logisch 1 liegt. Bei einem Drahtbruch einer oder beider Signalleitungen ändert sich Zustand des Ausgangs (zumindest zwischenzeitlich) auf logisch 0. Auch diese Methode ist prinzipiell effektiv, allerdings zeichnet sich das XOR-Gatter durch eine geringe Robustheit aus und kann bspw. beim Abziehen des Steckers sogar zerstört werden. Außerdem ist die korrekte Funktionsweise des Gatter davon abhängig, dass die H- und L-Signale nicht nur eine bestimmte Differenz zueinander aufweisen, sondern auch in einem bestimmten Spannungsbereich liegen. Verschieben sich bspw. H- und L-Signal bei gleicher Differenz nach oben, so kann es sein, dass beide vom XOR-Gatter fälschlich als H-Signal identifiziert werden. In addition, it is known to feed the signals in the lines in an XOR gate, in normal operation, the output of the gate is always at logic 1. When a wire breaks one or both signal lines state of the output changes (at least temporarily) to logical 0. This method is in principle effective, however, the XOR gate is characterized by a low ruggedness and can, for example, even be destroyed when removing the plug , In addition, the correct operation of the gate is dependent on the fact that the H and L signals not only have a certain difference from each other, but also lie in a certain voltage range. If, for example, the H and L signals move upwards with the same difference, it may be that both of the XOR gates are erroneously identified as H signals.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Leitungsfehler-, insbesondere Drahtbruch-Überwachungseinrichtung für ein differenzielles Leitungspaar die Anpassbarkeit und Robustheit des Überwachungseingangseingangs sowie die Verarbeitbarkeit des Überwachungs-Ausgangssignals zu verbessern. It is the object of the present invention to improve the adaptability and robustness of the monitoring input input as well as the processability of the monitoring output signal in the case of a line fault, in particular wire break, monitoring device for a differential line pair.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Überwachungsanordnung oder -schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie durch eine Vorrichtung zum Anschluss an einen Rechteck-Inkrementalgeber mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte, optionale Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The object is achieved by a monitoring method with the features of claim 1, by a monitoring arrangement or circuit with the features of claim 4 and by a device for connection to a rectangular incremental encoder with the features of Claim 13 solved. Advantageous, optional embodiments emerge from the dependent claims.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren und eine Schaltung insbesondere zur Drahtbruchüberwachung zur Verfügung gestellt. Die Schaltung ist dafür ausgelegt und geeignet, einen Drahtbruch zu erkennen. Dies schließt auch Zustände ein, die sich elektrisch gesehen nicht von einem Drahtbruch unterscheiden lassen, z.B. einen fehlerhaften Kontakt in einer Steckverbindung oder einen abgezogenen Stecker. The invention provides a method and a circuit, in particular for wire breakage monitoring. The circuit is designed and capable of detecting a wire break. This also includes conditions that can not be distinguished electrically from a wire break, e.g. a faulty contact in a plug connection or a disconnected plug.

Die Schaltung umfasst einen Gleichrichter, insbesondere Vollweggleichrichter, der eingangsseitig zum Anschluss an Leitungen eines differenziellen Leitungspaares vorgesehen ist. Der Gleichrichter kann hierbei insbesondere in bekannter Weise als Vollweg-Brückengleichrichter mit vier Dioden ausgebildet sein. Die Eingangskontakte sollten normalerweise unmittelbar (d.h. ohne zwischengeschaltete Elemente wie Widerstände, Kondensatoren etc.) an die Leitungen des Leitungspaares anschließbar sein. Als differenzielles Leitungspaar wird ein Paar von Leitungen angesehen, das im Normalbetrieb zwei differenzielle bzw. symmetrische Signale überträgt. Mit anderen Worten, im Normalbetrieb ist die Spannung in einer Leitung genau dann "high" (H), wenn sie im anderen "low" (L) ist, und umgekehrt. Jeweils ein Eingangskontakt des Gleichrichters ist dazu vorgesehen, an eine der beiden Leitungen angeschlossen zu werden. Physisch können die Eingangskontakte z.B. über Drähte, Leiterbahnen etc. mit einer Buchse verbunden (verlötet o. Ä.) sein, die das Gegenstück zu einem Stecker eines Kabels ist, das ein differenzielles Leitungspaar enthält. Eine entsprechende Einrichtung zum Anschluss an die Leitungen des Leitungspaares ist aber nicht zwingend erforderlich. The circuit comprises a rectifier, in particular full-wave rectifier, which is provided on the input side for connection to lines of a differential line pair. The rectifier can be designed in this case in particular in a known manner as a full-wave bridge rectifier with four diodes. The input contacts should normally be connectable directly (i.e., without intervening elements such as resistors, capacitors, etc.) to the leads of the pair of leads. As a differential pair of lines, a pair of lines is considered, which transmits two differential or symmetrical signals in normal operation. In other words, in normal operation, the voltage in one line is high (H) if and only if low in the other (L), and vice versa. In each case an input contact of the rectifier is intended to be connected to one of the two lines. Physically, the input contacts may be e.g. via wires, traces, etc., connected to a socket (soldered or the like) which is the counterpart to a plug of a cable containing a differential pair of wires. However, a corresponding device for connection to the lines of the cable pair is not absolutely necessary.

Weiterhin umfasst die Schaltung einen Differenzeingangsverstärker, beispielsweise als Operationsverstärker realisiert, der eingangsseitig über zwei Verbindungsleitungen an den Gleichrichter angeschlossen ist. Anders gesagt, die Ausgangskontakte des Gleichrichters sind über die Verbindungsleitungen an den Differenzeingangsverstärker angeschlossen. Dieser weist zwei Eingänge sowie einen Ausgang auf, wobei am Ausgang eine Spannung zur Verfügung gestellt wird, die einer um einen Verstärkungsfaktor verstärkten Differenz der Eingangsspannungen entspricht. Furthermore, the circuit comprises a differential input amplifier, for example realized as an operational amplifier, which is connected on the input side via two connecting lines to the rectifier. In other words, the output contacts of the rectifier are connected to the differential input amplifier via the connection lines. This has two inputs and one output, wherein at the output a voltage is provided, which corresponds to an amplified by a gain-amplified difference of the input voltages.

Alternativ kann im Rahmen der Erfindung das dem Gleichrichter nachgeordnete Übertragungsglied auch als Optokoppler ausgeführt sein, bei dem die eingangsseitige Leuchtdiode mit dem Schwellenwert für ihre Durchlassspannung einen Schwellenwert-Entscheidungseingang bildet. Zweckmäßig ist noch ein Widerstand zur Strombegrenzung vorzuschalten. Der Ausgang lässt sich dann, ähnlich wie beim oben genannten Differenz-Eingangsverstärker, beispielsweise von einer Detektoreinheit zur Weiterverarbeitung abtasten. Alternatively, in the context of the invention, the rectifier downstream transmission element may also be designed as an optocoupler in which the input-side LED forms the threshold for its forward voltage threshold decision input. It is expedient to connect a resistor for current limiting. The output can then be sampled, for example, by a detector unit for further processing, similar to the above-mentioned differential input amplifier.

Erfindungsgemäß sind die Verbindungsleitungen über einen ersten Widerstand oder ein sonstiges Kopplungsglied miteinander verbunden. D.h. es befindet sich im Bereich zwischen dem Gleichrichterausgang und dem Verstärkereingang eine Verbindung, die beispielsweise über den genannten ersten Widerstand hergestellt ist. Im Normalbetrieb wechseln sich in den Leitungen des differenziellen Leitungspaares – und somit an den Eingängen des Gleichrichters – H- und L-Potenzial beziehungsweise die Binärwerte „1“ und „0“ ab, wobei jeweils eine Leitung auf H und die andere auf L liegt. Die Flanken bei den Potenzialübergängen haben normalerweise allerdings eine endliche Steigung, so dass kurzzeitig auch Zwischenzustände zwischen H und L in Form negativer, kurzdauernder Potentialspitzen beziehungsweise nadelartiger Potentialeinbrüche („Spikes“) vorkommen. Da im Normalbetrieb immer eine Leitung auf H und immer eine Leitung auf L liegt, liegt an einem Ausgang des Gleichrichters immer H und am anderen Ausgang immer L an, bzw. zwischenzeitlich auch die genannten Spikes. Der Differenzverstärker empfängt an seinen Eingängen die resultierende, von kurzzeitigen Spikes durchsetzte Spannung und erzeugt eine Ausgangsspannung, die der Differenz multipliziert mit einem Verstärkungsfaktor entspricht. Abgesehen von den zwischenzeitlichen Spikes beziehungsweise Potenzialeinbrüchen entspricht dies also der Differenz zwischen H und L multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor. Das erzeugte Ausgangssignal entspricht somit abgesehen von eventuellen kurzzeitigen Abweichungen einer konstanten Spannung. According to the invention, the connecting lines are connected to one another via a first resistor or another coupling element. That In the region between the rectifier output and the amplifier input, there is a connection which is made, for example, via the said first resistor. In normal operation, H and L potentials or the binary values "1" and "0" alternate in the lines of the differential line pair - and thus at the inputs of the rectifier. One line is at H and the other at L, respectively. However, the edges of the potential transitions normally have a finite slope, so that intermediate states between H and L occur for a short time in the form of negative, short-term potential peaks or needle-like potential drops ("spikes"). Since in normal operation always a line to H and always a line to L, is always at an output of the rectifier H and L at the other output, or in the meantime, the said spikes. The differential amplifier receives at its inputs the resulting voltage traversed by short-term spikes and produces an output voltage which corresponds to the difference multiplied by a gain factor. Apart from the intermittent spikes or potential dips, this therefore corresponds to the difference between H and L multiplied by the amplification factor. The generated output signal thus corresponds, apart from any short-term deviations of a constant voltage.

Falls es zu einer Unterbrechung in einer der Leitungen kommt, ist das Potenzial an einem der Eingänge des Gleichrichters nicht definiert. Entsprechendes gilt für einen seiner Ausgänge. In diesem Fall sorgt die Verbindung über den ersten Widerstand dafür, dass die beiden Verbindungsleitungen auf ein gemeinsames Potenzial gezogen werden. Der erste Widerstand hat hierbei eine ähnliche Funktion wie ein kontinuierlicher Abschluss zwischen den beiden Verbindungsleitungen. Dies sorgt dafür, dass die Differenz der an den Eingängen des Verstärkers anliegenden Spannung nahezu Null beträgt, was somit auch für das Ausgangssignal des Verstärkers gilt, das lediglich um den Verstärkungsfaktor größer ist. Die sich somit ergebende Ausgangsspannung lässt sich klar von der Ausgangsspannung im Normalbetrieb unterscheiden und ermöglicht so eine zuverlässige Erkennung (Detektion) eines Drahtbruchs. If there is a break in one of the lines, the potential at one of the inputs of the rectifier is undefined. The same applies to one of its outputs. In this case, the connection through the first resistor ensures that the two connection lines are drawn to a common potential. The first resistor has a similar function as a continuous termination between the two connecting lines. This ensures that the difference in the voltage applied to the inputs of the amplifier is almost zero, which therefore also applies to the output signal of the amplifier, which is only larger by the amplification factor. The thus resulting output voltage can be clearly distinguished from the output voltage in normal operation and thus enables a reliable detection (detection) of a wire break.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Verbindungsleitung über einen zweiten Widerstand mit einer Referenzspannung verbunden. Durch deren Einstellung lässt sich der Gleichsignal- beziehungsweise Common-Mode-Bereich des Differenzeingangsverstärkers über diesen zweiten Widerstand gegenüber Masse verschieben. Im Falle eines Kabelbruchs lassen sich so die beiden Signalleitungen auf das Referenzpotenzial ziehen. Entsprechendes gilt bei einer Realisierung mit dem oben genannten Optokoppler. According to an advantageous embodiment, a connecting line via a second Resistor connected to a reference voltage. By setting them, the DC or common mode range of the differential input amplifier can be shifted via this second resistor to ground. In the event of a cable break, the two signal lines can be pulled to the reference potential. The same applies to a realization with the above-mentioned optocoupler.

Vorteilhaft ist der der Differenzeingangsverstärker als Operationsverstärker mit Zusatzbeschaltung ausgebildet. In diesem Fall ist, wie im Stand der Technik bekannt, der Ausgang des Operationsverstärkers über einen dritten Widerstand mit dem invertierenden Eingang verbunden, während in jeweils eine der beiden Verbindungsleitungen jeweils ein Widerstand – also ein vierter und fünfter Widerstand – eingeschaltet ist. Des Weiteren ist der nicht-invertierende Eingang über den zweiten Widerstand mit der Referenzspannung verbunden. Über das Verhältnis bestimmter Zusatzbeschaltungswiderständen kann, wie an sich bekannt, ein Verstärkungsfaktor eingestellt werden. Advantageously, the differential input amplifier is designed as an operational amplifier with additional circuitry. In this case, as known in the prior art, the output of the operational amplifier is connected via a third resistor to the inverting input, while in each case one of the two connecting lines in each case a resistor - that is a fourth and fifth resistor - is turned on. Furthermore, the non-inverting input is connected to the reference voltage via the second resistor. About the ratio of certain Zusatzbeschaltungswiderständen, as is well known, a gain factor can be adjusted.

Das vom Differenzeingangsverstärker gelieferte Ausgangssignal enthält typischerweise noch hochfrequente Anteile, die von Flanken der Übergänge zwischen H und L und den daraus resultierenden Spikes am Gleichrichterausgang herrühren. Diese schlagen sich z.B. im Normalbetrieb als kurzzeitige Ausschläge oder Einbrüche gegenüber einem ansonsten konstanten Signal nieder und können bei der Erkennung des Normalzustands stören. Daher ist es bevorzugt, dass ausgangsseitig an den Differenzeingangsverstärker ein Filter angeschlossen ist, das dazu eingerichtet ist, hochfrequente Anteile wie die Spikes auszufiltern. Hierbei bedeutet "hochfrequent", dass diese Anteile frequenzmäßig deutlich, z.B. mindestens um Faktor 10, über einer zu erwartenden Frequenz der Wechsel zwischen H und L liegen. Wird das Signal durch ein solches Filter aufbereitet, kann der Normalbetrieb als – zumindest im Wesentlichen – konstantes Signal erkannt werden, während deutliche Abweichungen auf eine Unterbrechung hindeuten. The output signal supplied by the differential input amplifier typically still contains high-frequency components resulting from edges of the transitions between H and L and the resulting spikes at the rectifier output. These are found, for example, in in normal operation as short-term rashes or burglaries against an otherwise constant signal and can interfere with the detection of the normal state. Therefore, it is preferred that the output side of the differential input amplifier, a filter is connected, which is adapted to filter out high-frequency components such as the spikes. Herein, "high frequency" means that these components are significantly different in frequency, e.g. at least by a factor of 10, the change between H and L is above an expected frequency. If the signal is processed by such a filter, the normal operation can be recognized as - at least substantially - constant signal, while significant deviations indicate an interruption.

Gemäß einer Ausgestaltung umfasst das Filter einen analogen RC-Tiefpass. Diese bekannte Variante ist besonders einfach und robust und für viele Fälle ausreichend. Hiermit ist es möglich, Frequenzen oberhalb einer charakteristischen Grenzfrequenz weitgehend zu unterdrücken. According to one embodiment, the filter comprises an analog RC low pass. This known variant is particularly simple and robust and sufficient for many cases. This makes it possible to largely suppress frequencies above a characteristic cutoff frequency.

Vorteilhaft ist einem Analogfilter ein Analog-Digital-Wandler nachgeordnet. Ein solcher Wandler kann bspw. mit einem oben erwähnten RC-Tiefpass kombiniert werden. Am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers stehen dann definierte Zustände zur Verfügung, die durch nachgeschaltete Komponenten wie beispielsweise eine Detektoreinheit in einfacher Weise ausgewertet oder weiter verarbeitet werden können. Advantageously, an analog-to-digital converter is arranged downstream of an analog filter. Such a converter can, for example, be combined with an RC low-pass mentioned above. At the output of the analog-to-digital converter then defined states are available, which can be evaluated by downstream components such as a detector unit in a simple manner or further processed.

Alternativ kann das Filter als digitales Filter ausgebildet sein. Ein solches Filter umfasst ebenfalls einen Analog-Digital-Wandler zur Aufbereitung des analogen Eingangssignals, wonach der eigentliche Filterprozess auf digitaler Ebene erfolgt. Hochfrequente Anteile könnten hierbei einem kurzzeitigen Wechsel von logisch 1 nach logisch 0 entsprechen, die durch das Filter entfernt werden könnten. Falls schaltungstechnisch vorteilhaft, könnte auch eine abschließende Rück-Umwandlung in ein analoges Signal erfolgen. Alternatively, the filter may be formed as a digital filter. Such a filter also includes an analog-to-digital converter for conditioning the analog input signal, after which the actual filtering process takes place at the digital level. High-frequency components could in this case correspond to a brief change from logic 1 to logic 0, which could be removed by the filter. If circuitry advantageous, could also be a final reverse conversion into an analog signal.

Ferner ist im Rahmen der Erfindung die Realisierung des Filters als an sich bekanntes Kerb- oder Notchfilter zweckmäßig. Mit besonderem Vorteil ist das Kerb- oder Notchfilter in digitaler Technik mit mehreren, insbesondere nach Art eines Schieberegisters an einander gereihten Daten-Flip-Flops (D-Flip-Flops) realisiert. Deren Ausgänge werden über eine Gatterlogik abgefragt, deren Ausgangssignal, je nach Binärwert, den Normalzustand oder den Fehlerfall indiziert. Aktive, aufwendigere Hilfs-Komponenten wie ein Analog-Digitalwandler sind nicht notwendig. Furthermore, in the context of the invention, the realization of the filter as per se known notch or notch filter appropriate. With particular advantage, the notch or notch filter in digital technology with a plurality, in particular in the manner of a shift register to each other lined up data flip-flops (D flip-flops) realized. Their outputs are queried via a gate logic whose output signal, depending on the binary value, indicates the normal state or the error case. Active, more complex auxiliary components such as an analog-to-digital converter are not necessary.

Zur Auswertung des vom Filter gelieferten Signals ist vorteilhaft eine ausgangsseitig an das Filter angeschlossene Detektoreinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung des Filters zu überwachen und bei Unterschreitung einer vorgegebenen Schwellspannung einen Drahtbruch oder sonstigen Leitungsfehler anzuzeigen. Das Unterschreiten der Schwellspannung kann hierbei insbesondere, falls das Filter ein digitales Ausgangssignal verwendet, einen Wechsel von logisch 1 zu logisch 0 bedeuten. Das Anzeigen des Drahtbruchs besteht normalerweise in der Ausgabe irgendeines Signals, mit dem bspw. eine Warnanzeige aktiviert wird oder eine Aktorsteuerung veranlasst wird, das Element, das über den Inkrementalgeber überwacht wird, nicht mehr anzusteuern. For evaluating the signal supplied by the filter, a detector unit connected on the output side to the filter is advantageously provided, which is set up to monitor an output voltage of the filter and to indicate a wire break or other line fault if the voltage falls below a predetermined threshold voltage. Falling below the threshold voltage can in this case, in particular, if the filter uses a digital output signal, mean a change from logic 1 to logical 0. The indication of the wire break usually consists in the output of any signal with which, for example, a warning display is activated or an actuator control is caused to stop controlling the element monitored by the incremental encoder.

Durch die Erfindung wird des Weiteren eine Vorrichtung zum Anschluss an einen Rechteck-Inkrementalgeber zur Verfügung gestellt. Dies impliziert natürlich, dass die Vorrichtung in irgendeiner Weise geeignet ist, die Signale des Rechteck-Inkrementalgebers zu verarbeiten. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Steuervorrichtung für einen Motor handeln, dessen Position durch den Rechteck-Inkrementalgeber kontrolliert wird. Die Vorrichtung umfasst hierbei eine wie oben dargestellte erfindungsgemäße Schaltung zur Drahtbruchüberwachung, sowie eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Rechteck-Inkrementalgeber. Eine solche Schnittstelle kann insbesondere eine Buchse sein, die zu einem Stecker eines Verbindungskabels des Inkrementalgebers kompatibel ist. Der Gleichrichter ist hierbei eingangsseitig mit der Schnittstelle verbunden. Die Verbindung kann über Drähte, Leiterbahnen oder ähnliches gegeben sein. The invention further provides a device for connection to a rectangular incremental encoder. Of course, this implies that the device is in some way suitable for processing the signals of the rectangular incremental encoder. This may in particular be a control device for a motor whose position is controlled by the rectangular incremental encoder. The device in this case comprises an inventive circuit for wire breakage monitoring as shown above, as well as an interface for connection to the rectangular incremental encoder. Such an interface may in particular be a socket which is a plug a connection cable of the incremental encoder is compatible. The rectifier is connected to the input side of the interface. The connection can be given via wires, conductors or the like.

Die Vorrichtung kann hierbei auch eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Schaltungen umfassen, wobei jede Schaltung ein differenziellen Leitungspaar auf Störungen überwacht. Es versteht sich, dass die Vorrichtung des Weiteren Steuerkomponenten für einen Motor oder dergleichen umfassen kann, die ihrerseits mit einem an die Schnittstelle angeschlossenen Empfänger verbunden sind. Selbstverständlich können die oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltung auch bei der Vorrichtung implementiert werden. The device may in this case also comprise a plurality of circuits according to the invention, each circuit monitoring a differential pair of lines for interference. It will be appreciated that the apparatus may further include control components for a motor or the like, which in turn are connected to a receiver connected to the interface. Of course, the preferred embodiments of the inventive circuit described above can also be implemented in the device.

Details und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in: Details and features of the invention are explained below with reference to exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings. These show in:

1: eine Schaltskizze einer Steuervorrichtung zum Anschluss an einen Rechteck-Inkrementalgeber mit einer Schaltung zur Drahtbruchüberwachung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a circuit diagram of a control device for connection to a rectangular incremental encoder with an open circuit monitoring circuit according to the present invention;

2A–2E: Darstellungen des Spannungsverlaufs an verschiedenen Stellen der Schaltung aus 1; 2A - 2E : Representations of the voltage curve at different points of the circuit 1 ;

3 ein Notch- beziehungsweise Kerbfilter als digitalelektronische Realisierungsalternative für das in 1 gezeigte Filter; 3 a notch or notch filter as a digital electronic realization alternative for the in 1 shown filters;

4 ein Impulsdiagramm für die einzelnen Signalverläufe im digitalen Notch-Filter. 4 a pulse diagram for the individual waveforms in the digital notch filter.

1 zeigt eine Steuervorrichtung 20 für einen Motor, die Signale eines Rechteck-Inkrementalgebers (nicht dargestellt) empfangen und auswerten kann. Vereinfachender Weise sind nur zwei Kontakte 10.1, 10.2 der Buchse dargestellt, die einen Kabelstecker des Inkrementalgebers aufnimmt. Die genannten Kontakte 10.1, 10.2 gehören zu zwei Signalleitungen 11.1, 11.2 eines differenziellen Leitungspaares. Sie führen zum Eingang eines Empfängers 12, der vorliegend nach dem RS-422-Standard ausgelegt ist. Der Empfänger 12 bildet jeweils die Differenz aus den Spannungen, die in den Signalleitungen 11.1, 11.2 anliegen und beaufschlagt hiermit eine Ausgangsleitung 13, die zu einer Signalauswertungsschaltung (nicht dargestellt) führt. 1 shows a control device 20 for a motor that can receive and evaluate signals from a square-wave incremental encoder (not shown). Simplifying way are only two contacts 10.1 . 10.2 the socket shown, which receives a cable plug of the incremental encoder. The mentioned contacts 10.1 . 10.2 belong to two signal lines 11.1 . 11.2 a differential line pair. They lead to the entrance of a receiver 12 , which in the present case is designed according to the RS-422 standard. The recipient 12 each forms the difference from the voltages in the signal lines 11.1 . 11.2 abut and acts hereby an output line 13 leading to a signal evaluation circuit (not shown).

Im oberen Teil der Figur ist eine erfindungsgemäße Schaltung 1 zur Drahtbruchüberwachung dargestellt, die nachfolgend erläutert wird. Ein Brückengleichrichter 2 greift über zwei Eingangsleitungen 4.1, 4.2 die Spannungen in den Signalleitungen 11.1, 11.2 ab, die somit seine Eingänge beaufschlagen. An die Ausgänge des Brückengleichrichters 2 sind zwei Verbindungsleitungen 5.1, 5.2 angeschlossen, die zu den Eingängen eines Operationsverstärker 3.1 führen. Die Verbindungsleitung 5.1, 5.2 sind über einen ersten Widerstand R1 miteinander gekoppelt. In the upper part of the figure is a circuit according to the invention 1 for wire break monitoring, which is explained below. A bridge rectifier 2 accesses via two input lines 4.1 . 4.2 the voltages in the signal lines 11.1 . 11.2 from, thus act on its inputs. To the outputs of the bridge rectifier 2 are two connecting lines 5.1 . 5.2 connected to the inputs of an operational amplifier 3.1 to lead. The connection line 5.1 . 5.2 are coupled together via a first resistor R1.

Der Operationsverstärker 3.1 bildet zusammen mit vier Widerständen R2–R5 einen (nicht invertierenden) Differenzeingangsverstärker 3 als Übertragungsglied. Hierbei ist eine Signalleitungen 5.2 über einen zweiten Widerstand R2 mit einer Referenzspannung Uref verbunden. Durch deren Einstellung läßt sich der Common-Mode-Bereich des Differenzeingangsverstärkers über diesen zweiten Widerstand R2 gegenüber Masse verschieben. Die relativ geringe Gleichtaktverstärkung eines Operationsverstärkers ist hier speziell vorteilhaft. Bedingt durch den zweiten Widerstand R2 müssen seine Eingangssignale nicht auf Massepotenzial bezogen sein. Sondern vielmehr kann man sie, zur Anpassung an eine spezifische Signalquelle, über die Einstellung der Referenzspannung am zweiten Widerstand auf andere Potentiallevel hin verschieben. The operational amplifier 3.1 together with four resistors R2-R5 forms a (non-inverting) differential input amplifier 3 as a transmission element. Here is a signal lines 5.2 connected via a second resistor R2 to a reference voltage Uref. By setting them, the common mode range of the differential input amplifier can be shifted via this second resistor R2 to ground. The relatively low common-mode gain of an operational amplifier is particularly advantageous here. Due to the second resistor R2, its input signals need not be related to ground potential. Rather, one can move it to adapt to a specific signal source, via the setting of the reference voltage at the second resistor to another potential level.

Über einen dritten Widerstand R3 wird der Ausgang des Operationsverstärkers 3.1 in dessen Eingang rückgekoppelt. Des Weiteren sind in die Verbindungsleitungen 5.1, 5.2 einen vierter Widerstand R4 und ein fünfter Widerstand auf R5 eingeschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 3.1 ist über eine weitere Leitung 6 mit dem Eingang eines Filters 7 verbunden. Dieses ist wiederum über eine Leitung 8 mit einer Detektoreinheit 9 verbunden. Das Filter 7 ist beispielsweise als RC-Tiefpass mit nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler ausgestaltet. Alternativ kann hier allerdings auch ein digitales Filter (bspw. ein Notch-Filter – siehe unten) ohne Analog-Digitalwandler verwendet werden. Via a third resistor R3, the output of the operational amplifier 3.1 fed back into its input. Furthermore, in the connecting lines 5.1 . 5.2 a fourth resistor R4 and a fifth resistor on R5 are turned on. The output of the operational amplifier 3.1 is over another line 6 with the input of a filter 7 connected. This is again via a pipe 8th with a detector unit 9 connected. The filter 7 is configured, for example, as an RC low pass with a downstream analog-to-digital converter. Alternatively, however, a digital filter (eg a notch filter - see below) without an analog-digital converter can also be used here.

Im Folgenden wird die Funktion der Schaltung 1 unter Einbeziehung der 2A bis 2D erläutert. 2A zeigt hierbei den Spannungsverlauf am Ausgang des Empfängers 12, also in der Ausgangsleitung 13. Der obere Teil der Figur zeigt hierbei den Normalbetrieb. Da in den Signalleitungen 11.1, 11.2 jeweils H-und L-Zustände zueinander komplementär vorliegen, die zeitlich alternieren, führt die Differenzbildung im Empfänger 12 zu einer Reihe von Rechtecksignalen, deren Frequenz proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit im Bereich des Inkrementalgebers ist. Im Falle F eines Drahtbruchs hingegen ist das Potenzial in einer der Signalleitungen 11.1, 11.2 (bzw. in beiden) je nach Empfänger-Technologie nicht definiert, weshalb der Empfänger 12 dann ein zeitlich konstantes Ausgangssignal liefert, wie im unteren Bereich der 2A gezeigt. Dieses ist identisch mit dem Ausgangssignal bei Stillstand im Bereich des Inkrementalgebers, was potenziell zu Funktionsstörungen führen kann. The following is the function of the circuit 1 including the 2A to 2D explained. 2A shows the voltage curve at the output of the receiver 12 , so in the output line 13 , The upper part of the figure shows the normal operation. Because in the signal lines 11.1 . 11.2 in each case H and L states are complementary to each other, which alternate in time, leads to the difference formation in the receiver 12 to a series of square wave signals whose frequency is proportional to the speed of movement in the incremental encoder area. In case F of a wire break, on the other hand, the potential is in one of the signal lines 11.1 . 11.2 (or in both) depending on the receiver technology is not defined, which is why the receiver 12 then supplies a temporally constant output signal, as in the lower part of 2A shown. This is identical to the output signal Standstill in the area of the incremental encoder, which can potentially lead to malfunctions.

Wie bereits erwähnt, beaufschlagen die Potenziale in den Signalleitungen 11.1, 11.2 über die Eingangsleitungen 4.1, 4.2 den Eingang des Brückengleichrichters 2. Der Verlauf ist in 2B für den Normalbetrieb N (oben) und einen möglichen Fehlerfall F (unten) dargestellt. Gemäß oberer Darstellung sind im normalen Betrieb N die regulären, zu einander inversen bzw. komplementären Signalverläufe zur Platzersparnis übereinander gezeichnet. Kommt es zu einem Drahtbruch, und weisen Sender und/oder Empfänger einen Abschluss-Widerstand auf, werden die Eingangsleitungen 4.1, 4.2 beziehungsweise 10.1, 10.2 auf ein gemeinsames, mittleres Potenzial zusammen gezogen. Es ist aber auch denkbar, dass eine der beiden Leitungen weiterhin das Rechteck-Inkrementalgeber-Signal führt, während das Signal der gebrochenen Leitung bei null verharrt (letzteres in 2B nicht gezeichnet). As already mentioned, the potentials in the signal lines act on them 11.1 . 11.2 over the input lines 4.1 . 4.2 the input of the bridge rectifier 2 , The course is in 2 B for normal operation N (top) and a possible error case F (bottom). According to the upper diagram, the normal, mutually inverse or complementary signal curves for saving space are drawn over one another in normal operation N. If there is a wire break, and if the transmitter and / or receiver have a terminating resistor, the input lines become 4.1 . 4.2 respectively 10.1 . 10.2 drawn together to a common, medium potential. However, it is also conceivable that one of the two lines continues to carry the square-wave incremental signal, while the signal of the broken line remains at zero (the latter in FIG 2 B not drawn).

Der Verlauf der gleichgerichteten Spannungen in den ausgangsseitigen Verbindungsleitung 5.1, 5.2 des Gleichrichters 2 ist in 2C dargestellt. Bei dem im oberen Teil der Figur gezeigten Normalbetrieb ergibt sich der Verlauf einer Gleichspannung, die mit nadelartigen Einbrüchen beziehungsweise Spikes s pulsiert. Letztere resultieren von den Signalflanken, die auf den Eingangsleitungen beim jeweiligen gleichzeitigen Wechsel der beiden Logikpegel auftreten. Es ergibt sich so am Gleichrichterausgang ein zeitlich überwiegend konstanter Spannungsverlauf mit kurzzeitigen Spikes s bzw. Nadeleinbrüchen aufgrund der oben genannten Flanken. Dies führt, wie im oberen Teil von 2D dargestellt (Spannungsverlauf in der Leitung 6 am Ausgang des Differenzeingangsverstärkers 3), zu einem im wesentlichen oder weitgehend positiven Ausgangssignal, das von den genannten, eingangsseitigen Spikes s bzw. Nadeleinbrüchen herrührende, zwischenzeitliche Pegel-Einbrüche zeigt. The course of the rectified voltages in the output-side connecting line 5.1 . 5.2 of the rectifier 2 is in 2C shown. In the normal operation shown in the upper part of the figure, the course of a DC voltage, which pulsates with needle-like dips or spikes s results. The latter result from the signal edges which occur on the input lines during the respective simultaneous change of the two logic levels. This results at the rectifier output a temporally predominantly constant voltage curve with short spikes s or needle drops due to the above flanks. This leads, as in the upper part of 2D shown (voltage curve in the line 6 at the output of the differential input amplifier 3 ), to a substantially or substantially positive output signal, the s from the said, input-side spikes or needle drops resulting, intermediate level drops.

Der Verstärkungsfaktor des Differenzeingangsverstärkers 3 ist über die Widerstände R2–R5 auf einen Wert von ungefähr 2 eingestellt. Dies führt z.B. bei einer Differenz zwischen H und L von 2V zu einem Ausgangssignal von ca. 4V. Die kurzzeitigen Einbrüche werden durch das Filter 7 entfernt und die Spannung wird in ein digitales Signal umgewandelt, das in 2E, obere Hälfte, gezeigt ist. Dieses entspricht im Normalbetrieb einem konstanten Binärwert bzw. Zustand von logisch 1. The gain of the differential input amplifier 3 is set to a value of about 2 through the resistors R2-R5. For example, if the difference between H and L is 2V, this results in an output of about 4V. The short-term burglaries are through the filter 7 and the voltage is converted to a digital signal that is in 2E , upper half, is shown. In normal operation, this corresponds to a constant binary value or state of logical 1.

Kommt es allerdings zu einem Drahtbruch, so dass das Potenzial in einer der Signalleitungen 11.1, 11.2 nicht definiert ist, wird die Spannung in beiden Verbindungsleitung 5.1, 5.2 über den nunmehr als Abschluss-Widerstand wirkenden, zweiten Widerstand R2 zumindest zeitweise auf die Referenzspannung gezogen. Dies ist im unteren Teil von 2B anhand der zusammen fallenden Spannungsverläufe veranschaulicht. Dies wiederum führt dazu, dass die Differenz und somit auch das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 3 in der Leitung 6 zumindest zeitweise im Wesentlichen auf Null zurückgeht, jedenfalls auf einen Wert, der sehr viel kleiner als die oben genannten 4V ist. Der entsprechende Abfall ist auch nicht kurzzeitig, weshalb er vom Filter 7 nicht entfernt wird, sondern vielmehr an dessen Ausgang als Zustand logisch 0 erkennbar ist. Die Detektoreinheit 9 ist derart eingerichtet, dass sie den Zustand logisch 0 als Anzeichen für einen Drahtbruch interpretiert und somit dafür sorgt, dass der Motor nicht weiter angesteuert wird und/oder eine Warnanzeige ausgegeben wird. However, it comes to a wire break, leaving the potential in one of the signal lines 11.1 . 11.2 is not defined, the voltage in both connection line 5.1 . 5.2 pulled over the now acting as a termination resistor, second resistor R2 at least temporarily to the reference voltage. This is in the lower part of 2 B illustrated by the coincident voltage waveforms. This in turn causes the difference and thus also the output signal of the operational amplifier 3 in the pipe 6 at least temporarily, essentially to zero, at least to a value much smaller than the 4V mentioned above. The corresponding waste is also not short-term, which is why he from the filter 7 is not removed, but rather at the output as a state logical 0 can be seen. The detector unit 9 is set up to interpret the logical 0 state as a sign of a wire break, thus ensuring that the motor is no longer actuated and / or a warning display is issued.

Gemäß 3 lässt sich das oben angesprochene Filter 7 (siehe auch 1) digitalelektronisch als Kerb- bzw. Notch-Filter realisieren. Dieses umfasst eine Mehrzahl hintereinander in Reihe geschalteter D-Flip-Flops, im gezeichneten Beispiel insgesamt vier. Der Dateneingang Din des in der Reihe ersten D-Flip-Flops (in 3 ganz links gezeichnet) ist mit der Ausgangsleitung 6 des Differenzverstärkers 3 bzw. des Operationsverstärkers 3.1 gemäß 1 verbunden. Der Datenausgang Dout ist mit dem Dateneingang Din des unmittelbar in der Reihe nachfolgenden D-Flip-Flops verbunden. Entsprechendes gilt in der Reihe für das dritte und das vierte D-Flip-Flop untereinander. Die genannten Datenausgänge Dout sämtlicher D-Flip-Flops sind parallel mit je einem von (im gezeichneten Beispiel) vier Eingängen eines UND-Gatters AND und eines NICHT-ODER-Logikgatters NOR verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters AND ist dem Setzeingang S, und der Ausgang des NICHT-ODER-Gatters NOR dem Rücksetzeingang R eines beiden Gattern gemeinsamen, nachgeschalteten RS-Flip-Flops mit dem Ausgang OUT zugeführt. Letzterer ist mit dem Eingang der Detektoreinheit 9 gekoppelt (siehe 1). In die jeweiligen Takteingänge CLK der gemäß Zeichnungsbeispiel vier D-Flip-Flops wird ein gemeinsamer Takt parallel eingespeist. According to 3 can be the above-mentioned filter 7 (see also 1 ) digitally electronic as notch or notch filter. This includes a plurality of series-connected D-type flip-flops, in the example shown a total of four. The data input Din of the first D flip-flop in the series (in 3 drawn on the left) is with the output line 6 of the differential amplifier 3 or the operational amplifier 3.1 according to 1 connected. The data output Dout is connected to the data input Din of the D-type flip-flop immediately following the series. The same applies in the series for the third and the fourth D flip-flop with each other. The said data outputs Dout of all D-type flip-flops are connected in parallel with one of four inputs (in the example shown) of an AND-gate AND and a NOR-logic-gate NOR. The output of the AND gate AND is the set input S, and the output of the NOR gate NOR the reset input R of both gates common, downstream RS flip-flop with the output OUT. The latter is connected to the input of the detector unit 9 coupled (see 1 ). In the respective clock inputs CLK the according to the drawing example four D flip-flops a common clock is fed in parallel.

Die Arbeitsweise des digitalen Kerb- bzw. Notch-Filters gemäß 3 wird nachfolgend anhand des Impulsdiagramms gemäß 4 weiter erläutert: Alle D-Flip-Flops werden mit demselben Takt CLK jeweils mit steigender Flanke zur Datenübernahme am Eingang Din getriggert. Das Eingangssignal für das durch die D-Flip-Flops gebildete "Schieberegister" ist wie bereits ausgeführt durch den Ausgang des Differenzverstärkers 3 gebildet. Gibt dieser ein Signal für den Binärwert logisch "1" aus, wird dieser Wert mit jeder ansteigenden Taktflanke zunächst in das in der Reihe erste, dann das zweite, dann das dritte und dann das vierte D-Flip-Flop übernommen. Die einzelnen Datensignalverläufe der D-Flip-Flops sind in 3 und 4 mit den Bezugszeichen a-d bezeichnet. Sobald alle Daten-Ausgänge der D-Flip-Flops auf den Binärwert "1" gesetzt sind, wird über das UND-Gatter AND und den Setzeingang S das RS-Flip-Flop gesetzt, und die Detektoreinheit detektiert am Ausgang OUT h des RS-Flip-Flops den Signalpegel "HIGH" bzw. den Binärwert "1" für den (fehlerlosen) Normalzustand. Fällt am Verstärkerausgang 6 aufgrund eines Leitungsfehlers wie Drahtbruch der Logikpegel ausreichend lange auf den Binärwert "0", wird dieser Binärwert "0" mit jedem Takt nacheinander in jedes D-Flip-Flop geschoben. Ist das "Schieberegister" vollständig mit dem Binärwert "0" gefüllt bzw. sind alle D-Flip-Flop-Ausgänge logisch "0", wird über das NICHT-ODER-Gatter NOR der Rücksetzeingang R des RS-Flip-Flops gesetzt und dessen Ausgang nimmt den Binärwert "0" an. Letzteres wird von der Detektoreinheit 9 als Fehlerfall interpretiert, und eine entsprechende Fehlermeldung wird abgegeben. The operation of the digital notch filter according to 3 will be described below with reference to the timing diagram of FIG 4 explained further: All D flip-flops are triggered with the same clock CLK each with rising edge for data acquisition at the input Din. The input signal for the "shift register" formed by the D flip-flops is as already stated by the output of the differential amplifier 3 educated. If this outputs a signal for the logical "1" binary value, this value is taken over first in the row first, then the second, then the third and then the fourth D flip-flop with each rising clock edge. The individual data waveforms of the D flip-flops are in 3 and 4 denoted by the reference numeral ad. As soon as all the data outputs of the D flip-flops have been set to the binary value "1", the RS flip-flop is set via the AND gate AND and the set input S, and the detector unit detects at the output OUT h of the RS circuit. Flip-flops the signal level "HIGH" or the binary value "1" for the (faultless) normal state. Falls at the amplifier output 6 due to a line fault such as wire break the logic level for a sufficient time to the binary value "0", this binary value "0" is pushed with each clock in succession in each D flip-flop. If the "shift register" is completely filled with the binary value "0" or if all D flip-flop outputs are logic "0", the reset input R of the RS flip-flop is set via the NOR gate NOR and its Output adopts the binary value "0". The latter is from the detector unit 9 interpreted as an error case, and a corresponding error message is issued.

Die Filterfunktion der Logikschaltung gemäß 3 besteht in Verbindung mit 4 in Folgendem: Treten am Verstärkerausgang 6 Signalabfälle auf den Binärwert "0" auf, welche kürzer als vier Taktperioden CLK sind, spricht das NICHT-ODER-Logikgatter NOR (noch) nicht an. D.h., dass alle Signalabfälle am Verstärkerausgang 6, die kürzer als vier Taktperioden sind, "verschluckt" bzw. gefiltert werden und so keinen Einfluss auf den Ausgang bzw. die Kopplung mit dem Eingang der Detektoreinheit 9 haben. The filter function of the logic circuit according to 3 exists in connection with 4 in the following: Stepping on the amplifier output 6 Signal drops to the binary value "0" which are shorter than four clock periods CLK, the NOR logic gate NOR (still) does not respond. This means that all signal drops at the amplifier output 6 which are shorter than four clock periods, are "swallowed" or filtered and thus have no influence on the output or the coupling to the input of the detector unit 9 to have.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Schaltung circuit
2 2: Brückengleichrichter Bridge rectifier
3 3: Differenzverstärker differential amplifier
3.1 3.1: Operationsverstärker operational amplifiers
4.1, 4.2 4.1, 4.2: Eingangsleitung input line
5.1, 5.2 5.1, 5.2: Verbindungsleitung connecting line
6, 8 6, 8: Leitung management
7 7: Filter filter
9 9: Detektoreinheit detector unit
10.1, 10.2 10.1, 10.2: Kontakt Contact
11.1, 11.2 11.1, 11.2: Signalleitung signal line
12 12: Empfänger receiver
13 13: Ausgangsleitung output line
20 20: Steuervorrichtung control device
N N: Normalbetrieb normal operation
F F: Fehlerfall error case
s s: Spike Spike
a–h Ah: Impulsverläufe pulse waveforms

Claims

A method for monitoring a line-connected differential data transmission path for possible line faults or failures, in particular wire break, wherein for data transmission differential binary signals from a line pair tapped and supplied to a monitoring device, characterized in that by means of the monitoring device, the binary signals of the line pair at least approximately in a DC voltage or another DC signal is converted, and the latter is compared with a predetermined threshold value such that the possible occurrence of the line error or failure is detectable by exceeding or falling below the threshold value or another, the line error or failure indicative change of the comparison result.

A method according to claim 1, characterized in that the DC signal is fed to a transmission element with an analog differential input, which is operated in a relative to a ground or other reference potential displaceable or displaceable common mode or DC signal or common mode range such that at any occurrence of the line error or failure at the output of the transmission element, a signal change indicating this is detectable.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that a signal output of the transmission element is adapted to a downstream detector unit by the input side common mode or DC signal or common mode range is shifted from the reference potential.

Electrical arrangement or circuit ( 1 ) for monitoring a line-connected, differential data transmission path for possible line faults or failures including wire break, in particular for carrying out the method according to one of claims 1-3, comprising - a rectifier ( 2 ), the input side for connection to lines ( 11.1 . 11.2 ) of a differential pair of lines of the data transmission path is formed, and - a transmission element ( 3 ) with analog differential, comparison or threshold decision input, the input side over two or more connecting lines ( 5.1 . 5.2 ) to the output of the rectifier ( 2 ) connected,

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to claim 4, characterized by an output ( 6 ) of the transmission element downstream detector unit ( 9 ), which is adapted to receive an output signal of the transmission element ( 3 ) if necessary to monitor indirectly and indicate a line fault or failure when falling below or exceeding a predetermined threshold.

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the differential input as part of a differential amplifier ( 3 ) or operational amplifier ( 3.1 ) if necessary with additional circuit (R2-R5) is realized, the output side of the detector unit ( 9 ) is subordinate.

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the threshold decision input is realized with a light emitting diode of an optocoupler, the output side of the detector unit is arranged downstream.

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to one of claims 4-7, characterized in that the connecting lines ( 5.1 . 5.2 ) are in operative connection with each other via a coupling member, for example a first resistor (R1).

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to one of claims 4-8, characterized in that a connecting line ( 5.2 ) is connected to a reference voltage (Uref) via a second resistor (R2).

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to any one of claims 4-9, characterized in that the transmission member ( 3 ) on the output side a filter ( 7 ), which is set up to filter out high-frequency voltage components.

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the filter ( 7 ) comprises a low pass, for example RC low pass, or a notch or notch filter and / or is designed as a digital filter.

Monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to one of claims 4-11, characterized in that the detector unit ( 9 ) an analog-to-digital converter for detecting the output of the transmission element and / or optionally the filter ( 7 ).

Contraption ( 20 ) Contraption ( 20 ) for connection to a rectangular incremental encoder, comprising - a monitoring arrangement or circuit ( 1 ) according to one of claims 4 to 12, and - an interface ( 10.1 . 10.2 ) for connection to the rectangular incremental encoder, the rectifier ( 2 ) on the input side with the interface ( 10.1 . 10.2 ) connected is.