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Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenvorrichtung für einen Stromzähler, insbesondere für einen elektronischen Haushaltszähler. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem elektronischen Gerät und einem eine optische Zählerschnittstelle aufweisendem Stromzähler, insbesondere einem elektronischen Stromzähler.
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Stromzähler, insbesondere elektronische Haushaltszähler sind häufig mit Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, mittels derer der Stromzähler mit einem Gerät zur Datenübertragung verbunden werden kann. Dieses Gerät kann beispielsweise ein Konfigurationsgerät für den Stromzähler sein oder auch ein Gerät zur Datenfernübertragung an beispielsweise einen Server des Energieversorgungsunternehmens. Diese Geräte können in der Regel mittels eines Kabels, das an eine Schnittstellenvorrichtung für den Stromzähler angeschlossen ist mit dem Stromzähler datenübertragend verbunden werden. Hierfür kann die Schnittstellenvorrichtung beispielsweise eine optische Schnittstelle umfassen, die geeignet ist mit einer optischen Zählerschnittstelle des Stromzählers zu kommunizieren.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 111682 A1 ist eine Schnittstellenvorrichtung für einen Stromzähler bekannt, die dort als Befestigungs- und Kontaktiervorrichtung ausgebildet ist. Diese Befestigungs- und Kontaktiervorrichtung weist eine Schnittstelle auf, die mit einer Zählerschnittstelle des Zählers mittels optischer Signale Daten austauschen kann. Diese Daten werden anhand eines Signals an ein Gerät weitergeleitet, das mittels eines Kabels an einer Datenschnittstelle des Typs RS485 angeschlossen ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schnittstellenvorrichtung für einen Stromzähler, insbesondere für einen elektronischen Haushaltszähler zu schaffen, die besonders variabel einsetzbar ist. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schnittstellenvorrichtung der eingangsgenannten Art bereitzustellen, die den Anschluss an eine Vielzahl von unterschiedlichen Geräten ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Schnittstellenvorrichtung umfasst
eine optische Schnittstelle;
eine erste Schnittstelleneinheit, die eine erste elektrische Schaltung und eine mit der ersten elektrischen Schaltung elektrisch leitend verbundene erste Datenschnittstelle umfasst, wobei die erste Datenschnittstelle zum Senden von einem ersten datenübertragenden elektrischen Signal an ein elektronisches Gerät und zum Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden zweitem datenübertragenden elektrischen Signal ausgebildet ist;
wobei die erste Datenschnittstelle ausgebildet ist, um mittels eines Kabels mit dem Gerät verbunden zu werden,
wobei die erste elektrische Schaltung ferner mit der optischen Schnittstelle elektrisch leitend verbunden ist,
wobei die optische Schnittstelle geeignet ist, ein erstes datenübertragendes optisches Signal an eine optische Zählerschnittstelle des Stromzählers zu senden und ein zweites datenübertragendes optisches Signal von der optischen Zählerschnittstelle des Stromzählers zu empfangen,
wobei die erste elektrische Schaltung ausgebildet ist, das von dem elektronischen Gerät stammende an der ersten Datenschnittstelle empfangene zweite datenübertragende elektrische Signal an die optische Schnittstelle zur Erzeugung des ersten datenübertragenden optischen Signals weiterzuleiten, und
wobei die erste elektrische Schaltung ausgebildet ist, das anhand des von der optischen Schnittstelle empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals in der optischen Schnittstelle erzeugte erste datenübertragende elektrische Signal an die erste Datenschnittstelle weiterzuleiten.
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Die erfindungsgemäße Schnittstellenvorrichtung umfasst ferner eine zweite Schnittstelleneinheit, die eine zweite elektrische Schaltung und eine mit der zweiten elektrischen Schaltung elektrisch leitend verbundene zweite Datenschnittstelle umfasst, wobei die zweite Datenschnittstelle zum Senden von einem dritten datenübertragenden elektrischen Signal an das elektronische Gerät und zum Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden vierten datenübertragenden elektrischen Signal ausgebildet ist,
wobei die zweite Datenschnittstelle ausgebildet ist, um mittels eines Kabels mit dem Gerät verbunden zu werden,
wobei die zweite elektrische Schaltung ferner mit der optischen Schnittstelle elektrisch leitend verbunden ist,
wobei die zweite elektrische Schaltung ausgebildet ist, das von dem elektronischen Gerät stammende an der zweiten Datenschnittstelle empfangene vierte datenübertragende elektrische Signal an die optische Schnittstelle zur Erzeugung des ersten datenübertragenden optischen Signals weiterzuleiten,
wobei die zweite elektrische Schaltung ausgebildet ist, das anhand des von der optischen Schnittstelle empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals in der optischen Schnittstelle erzeugte dritte datenübertragende elektrische Signal an die zweite Datenschnittstelle weiterzuleiten,
wobei die erste Datenschnittstelle für einen Austausch von Daten mit dem Gerät mit einer ersten Übertragungsrate ausgebildet ist und die zweite Datenschnittstelle für einen Austausch von Daten mit dem Gerät mit einer zweiten Übertragungsrate ausgebildet ist und
wobei die zweite Übertragungsrate höher ist als die erste Übertragungsrate.
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Diese Ausgestaltung ermöglicht es, unterschiedlichste Geräte mit der Schnittstellenvorrichtung zu verbinden und somit eine Datenübertragung zwischen dem Gerät und dem Stromzähler zu ermöglichen, indem das Gerät je nach Ausgestaltung entweder mit der ersten Datenschnittstelle verbunden wird oder mit der zweiten Datenschnittstelle verbunden wird. Durch diese Ausgestaltung können ebenfalls Daten zwischen dem Stromzähler und dem Gerät mit unterschiedlichen Übertragungsraten übermittelt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die erste Übertragungsrate zwischen ca. 1.200 bit/s und ca. 57.600 bit/s, vorzugsweise zwischen ca. 4.800 bit/s und ca. 19.200 bit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 9.600 bit/s. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt die zweite Übertragungsrate zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 12 Mbit/s, vorzugsweise zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 4 Mbit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 1Mbit/s.
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Vorzugsweise ist die erste Datenschnittstelle und/oder die zweite Datenschnittstelle eine Datenschnittstelle zur seriellen Datenübertragung, vorzugsweise eine Hardwaredatenschnittstelle zur seriellen Datenübertragung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schnittstellenvorrichtung ferner eine Verteilerschaltung, die einerseits mit der optischen Schnittstelle und andererseits mit jeweils der ersten elektrischen Schaltung und mit der zweiten elektrischen Schaltung elektrisch leitend verbunden ist,
wobei die Verteilerschaltung eingerichtet ist,
um das erste datenübertragende elektrische Signal von der optischen Schnittstelle an die erste elektrische Schaltung zu übertragen,
um das zweite datenübertragende elektrische Signal von der ersten elektrischen Schaltung an die optische Schnittstelle zu übertragen,
um das dritte datenübertragende elektrische Signal von der optischen Schnittstelle an die zweite elektrische Schaltung zu übertragen und/oder
um das vierte datenübertragende elektrische Signal von der zweiten elektrischen Schaltung an die optische Schnittstelle zu übertragen.
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Vorzugsweise, ist die Verteilerschaltung ausgebildet, um automatisch auszuwählen, ob anhand des an der optischen Schnittstelle empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals ein erstes datenübertragendes elektrisches Signal oder ein drittes datenübertragendes elektrisches Signal in der optischen Schnittstelle erzeugt wird, wobei weiterhin vorzugsweise das erste datenübertragendes elektrische Signal an die erste elektrische Schaltung und das dritte datenübertragendes elektrische Signal an die zweite elektrische Schaltung weitergeleitet wird.
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Vorzugsweise ist die Schnittstellenvorrichtung und/oder die Verteilerschaltung ausgebildet, um die zweite Schnittstelleneinheit zu deaktivieren, wenn das Gerät an der ersten Datenschnittstelle angeschlossen ist und/oder wenn an der zweiten Datenschnittstelle kein Gerät angeschlossen ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schnittstellenvorrichtung und/oder die Verteilerschaltung ausgebildet, um die zweite Schnittstelleneinheit zu deaktivieren, wenn eine positive Spannung an der ersten Datenschnittstelle anliegt.
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Vorzugsweise ist die Schnittstellenvorrichtung und/oder die Verteilerschaltung ausgebildet, um die zweite Schnittstelleneinheit zu aktivieren, wenn eine negative Spannung an der ersten Datenschnittstelle anliegt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verteilerschaltung derart ausgebildet, um die optische Schnittstelle derart zu steuern, um das erste datenübertragende elektrische Signal anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals dann zu erzeugen und das erste datenübertragende elektrische Signal über die erste Datenschnittstelle dann an das elektronische Gerät zu senden, wenn zuvor ein von dem elektronischen Gerät stammendes zweites datenübertragende elektrische Signal über die erste Datenschnittstelle empfangen wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Verteilerschaltung ausgebildet, um die optische Schnittstelle derart zu steuern, um das dritte datenübertragende elektrische Signal anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals dann zu erzeugen und das dritte datenübertragende elektrische Signal über die zweite Datenschnittstelle dann an das elektronische Gerät zu senden, wenn zuvor das von dem elektronischen Gerät stammende vierte datenübertragende elektrische Signal über die zweite Datenschnittstelle empfangen wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung, ist die erste Datenschnittstelle eine Datenschnittstelle des Typs RS232.
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Vorzugsweise, ist die zweite Datenschnittstelle eine Datenschnittstelle des Typs RS485.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung, ist die erste Datenschnittstelle und/oder die zweite Datenschnittstelle zur Herstellung einer Half-Duplex-Verbindung mit dem Gerät eingerichtet.
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Vorzugsweise, ist die optische Schnittstelle eingerichtet, um mit einer ersten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal anhand des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals erzeugt wird, und um mit einer zweiten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal anhand des vierten datenübertragenden elektrischen Signals erzeugt wird, wobei weiterhin vorzugsweise die erste Leistung größer als die zweite Leistung ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem elektronischem Gerät und einem eine optische Zählerschnittstelle aufweisenden Stromzähler, insbesondere einem elektronischen Haushaltszähler. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden zweitem datenübertragenden elektrischen Signal über eine erste Datenschnittstelle und/oder
Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden viertem datenübertragenden elektrischen Signal über eine zweite Datenschnittstelle,
wobei das Verfahren ferner folgende Verfahrensschritte umfasst:
Erzeugen eines ersten datenübertragenden optischen Signals anhand des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals und/oder anhand des vierten datenübertragenden elektrischen Signals,
Senden des ersten datenübertragenden optischen Signals an die optische Zählerschnittstelle.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner folgenden Verfahrensschritt:
Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung.
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Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenschnittstelle die erste Datenschnittstelle der ersten Schnittstelleneinheit der Schnittstellenvorrichtung und die zweite Datenschnittstelle ist die zweite Datenschnittstelle der zweiten Schnittstelleneinheit der Schnittstellenvorrichtung ist.
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Vorzugsweise erfolgt das Senden des ersten datenübertragenden optischen Signals an die optische Zählerschnittstelle mittels einer optischen Schnittstelle, weiterhin vorzugsweise mittels der optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung.
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Vorzugsweise wird das erste datenübertragende optische Signal in einer optischen Schnittstelle, vorzugsweise der optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung erzeugt.
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Vorzugsweise wird die optische Schnittstelle, weiterhin vorzugsweise die optische Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung durch eine Verteilerschaltung angesteuert, um das Erzeugen des ersten datenübertragenden optischen Signals zu bewirken. Vorzugsweise ist die Verteilerschaltung die Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren folgende weitere Verfahrensschritte:
Empfangen eines zweiten datenübertragenden optischen Signals, wobei das Verfahren ferner folgende weitere Verfahrensschritte umfasst:
Erzeugen eines ersten datenübertragenden elektrischen Signals anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals,
Senden des ersten datenübertragenden elektrischen Signals an das elektronische Gerät über die erste Datenschnittstelle,
und/oder
Erzeugen eines dritten datenübertragenden elektrischen Signals anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals,
Senden des dritten datenübertragenden elektrischen Signals an das elektronische Gerät über die zweite Datenschnittstelle.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Erzeugen des ersten datenübertragenden elektrischen Signals bewirkt, indem die optische Schnittstelle vorzugsweise die optische Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung mittels der Verteilerschaltung, weiterhin vorzugsweise mittels der Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung angesteuert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Erzeugen des dritten datenübertragenden elektrischen Signals bewirkt, indem die optische Schnittstelle, vorzugsweise die optische Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung durch die Verteilerschaltung, weiterhin vorzugsweise durch die Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung angesteuert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das erste datenübertragenden elektrische Signal anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals dann erzeugt und das erste datenübertragenden elektrische Signal wird über die erste Datenschnittstelle dann an das elektronische Gerät gesendet, wenn zuvor das von dem elektronischen Gerät stammenden zweite datenübertragende elektrische Signal über die erste Datenschnittstelle empfangen wird, wobei das dritte datenübertragenden elektrische Signal anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals dann erzeugt wird und das dritte datenübertragenden elektrische Signal über die zweite Datenschnittstelle dann an das elektronische Gerät gesendet wird, wenn zuvor das von dem elektronischen Gerät stammenden vierte datenübertragende elektrische Signal über die zweite Datenschnittstelle empfangen wird.
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Vorzugsweise wird die zweite Schnittstelleneinheit deaktiviert und das erste datenübertragende elektrische Signal wird anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals erzeugt, wenn das Gerät an der ersten Datenschnittstelle angeschlossen ist und/oder wenn an der zweiten Datenschnittstelle kein Gerät angeschlossen ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die zweite Schnittstelleneinheit deaktiviert und das erste datenübertragende elektrische Signal wird anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals erzeugt, wenn eine positive Spannung an der ersten Datenschnittstelle anliegt.
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Vorzugsweise ist die Schnittstellenvorrichtung wird die zweite Schnittstelleneinheit aktiviert und das dritte datenübertragende elektrische Signal wird anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals erzeugt, wenn eine negative Spannung an der ersten Datenschnittstelle anliegt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Erzeugung des zweiten datenübertragenden optischen Signals in der optischen Schnittstelle, vorzugsweise in der optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung bewirkt, indem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung die optische Schnittstelle durch die Verteilerschaltung, weiterhin vorzugsweise die Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung angesteuert wird.
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Vorzugsweise wird das erste datenübertragende elektrische Signal in der optischen Schnittstelle, weiterhin vorzugsweise in der optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung erzeugt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung steuert die Verteilerschaltung, vorzugsweise die Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung die optische Schnittstelle zur Erzeugung des ersten datenübertragenden elektrischen Signals an.
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Vorzugsweise wird das dritte datenübertragende elektrische Signal in der optischen Schnittstelle, weiterhin vorzugsweise in der optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung erzeugt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Erzeugung des dritten datenübertragenden elektrischen Signals, indem die optische Schnittstelle, vorzugsweise die optische Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung durch eine Verteilerschaltung, weiterhin vorzugsweise durch eine Verteilerschaltung der Schnittstellenvorrichtung angesteuert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das erste datenübertragende elektrische Signal mit einer ersten Übertragungsrate an das elektronische Gerät gesendet und/oder das zweite datenübertragende elektrische Signal mit der ersten Übertragungsrate von dem elektronischen Gerät empfangen.
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Vorzugsweise wird das dritte datenübertragende elektrische Signal mit einer zweiten Übertragungsrate an das elektronische Gerät gesendet und/oder das vierte datenübertragende elektrische Signal mit der zweiten Übertragungsrate von dem elektronischen Gerät empfangen.
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Vorzugsweise ist die zweite Übertragungsrate höher als die erste Übertragungsrate.
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Vorzugsweise beträgt die erste Übertragungsrate zwischen ca. 1.200 bit/s und ca. 57.600 bit/s, vorzugsweise zwischen ca. 4.800 bit/s und ca. 19.200 bit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 9.600 bit/s. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt die zweite Übertragungsrate zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 12 Mbit/s, vorzugsweise zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 4 Mbit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 1Mbit/s.
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Vorzugsweise ist die erste Datenschnittstelle eine Datenschnittstelle des Typs RS232 und die zweite Datenschnittstelle eine Datenschnittstelle des Typs RS485.
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Vorzugsweise ist die optische Schnittstelle eingerichtet, um mit einer ersten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal anhand des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals erzeugt wird, und um mit einer zweiten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal anhand des vierten datenübertragenden elektrischen Signals erzeugt wird, wobei weiterhin vorzugsweise die erste Leistung größer als die zweite Leistung ist.
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Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung von Daten werden anhand des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei veranschaulichen im Einzelnen:
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1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel;
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2: eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel;
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3: einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel;
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4: ein Diagramm, welches die Veränderung der Spannung über die Zeit darstellt, welche an einer optischen Schnittstelle der Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel anliegt;
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5: ein Diagramm, welches die Veränderung der Spannung über die Zeit darstellt, welche an verschiedenen Stellen der ersten elektrischen Schaltung der ersten Schnittstelleneinheit der Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel anliegt, wenn ein Gerät mit einer ersten Datenschnittstelle der ersten Schnittstelleneinheit angeschlossen ist;
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6: ein Diagramm, welches die Veränderung der Spannung über die Zeit darstellt, welche an verschiedenen Stellen der ersten elektrischen Schaltung der ersten Schnittstelleneinheit der Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel anliegt, wenn kein Gerät angeschlossen ist;
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7 zeigt eine Tabelle, die die Stromstärke angibt, die in einer zweiten elektrischen Schaltung einer zweiten Schnittstelleneinheit der Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel fließt;
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8 zeigt eine Detailansicht einer Treiberschaltung der zweiten elektrischen Schaltung der Schnittstellenvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel;
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9 zeigt eine Funktionstabelle der in 8 dargestellten Treiberschaltung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittstellenvorrichtung 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Schnittstellenvorrichtung 10 umfasst eine optische Schnittstelle 12, die mit einer Sendeeinheit 12a und mit einer Empfangseinheit 12b versehen sein kann.
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Die Schnittstellenvorrichtung 10 kann ferner eine Versorgungseinheit 16 umfassen, die zur elektrischen Versorgung der Komponenten der Schnittstellenvorrichtung 10 ausgebildet ist.
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Die Schnittstellenvorrichtung 10 umfasst ferner eine erste Schnittstelleneinheit 13, die eine erste elektrische Schaltung 13a und eine mit der elektrischen Schaltung 13a elektrisch leitend verbundene erste Datenschnittstelle 13b umfasst. Die erste Datenschnittstelle 13b kann ferner mit einer Sendeeinheit 13c und einer Empfangseinheit 13d versehen sein.
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Die Schnittstellenvorrichtung 10 fasst ferner eine zweite Schnittstelleneinheit 14, die eine zweite elektrische Schaltung 14a und eine mit der zweiten elektrischen Schaltung 14a elektrisch leitend verbundene zweite Datenschnittstelle 14b umfasst.
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Die Schnittstellenvorrichtung 10 kann ferner eine Verteilerschaltung 15 umfassen, die einerseits mit der optischen Schnittstelle 12 und andererseits mit jeweils der ersten elektrischen Schaltung 13a und mit der zweiten elektrischen Schaltung 14a elektrisch leitend verbunden sein kann.
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Die erste Datenschnittstelle 13b ist zum Senden von einem ersten datenübertragendem elektrischen Signal 101 an ein elektronisches Gerät und zum Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden zweiten datenübertragenden elektrischen Signal 102 ausgebildet. Vorzugsweise wird das Senden dabei von der Sendeeinheit 13c und das Empfangen von der Empfangseinheit 13d durgeführt.
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Die zweite Datenschnittstelle 14b ist zum Senden von einem dritten datenübertragenden elektrischen Signal 103 an das elektronische Gerät und zum Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden vierten datenübertragenden elektrischen Signal 104 ausgebildet.
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Die erste Datenschnittstelle 13b ist ausgebildet, um mittels eines Kabels mit dem Gerät verbunden zu werden. Die zweite Datenschnittstelle 14b ist ausgebildet, um mittels eines Kabels mit dem Gerät verbunden zu werden.
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Die erste elektrische Schaltung 13 ist ferner mit der optischen Schnittstelle 12 elektrisch leitend verbunden. Die zweite elektrische Schaltung 14 ist ferner mit der optischen Schnittstelle 12 elektrisch leitend verbunden.
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Die erste elektrische Schaltung 13a ist ausgebildet, um das von dem elektronischen Gerät stammende an der ersten Datenschnittstelle 13b empfangene zweite datenübertragende elektrische Signal 102 an die optische Schnittstelle 12 zur Erzeugung eines ersten datenübertragenden optischen Signals 201 weiterzuleiten. Die zweite elektrische Schaltung 14a ist ausgebildet, um das von dem elektronischen Gerät stammende an der zweiten Datenschnittstelle 14b empfangene vierte datenübertragende elektrische Signal 104 an die optische Schnittstelle 12 zur Erzeugung des ersten datenübertragenden optischen Signals 201 weiterzuleiten.
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Die optische Schnittstelle 12 ist geeignet, das erste datenübertragende optische Signal 201 an eine optische Zählerschnittstelle eines Stromzählers zu senden und ein zweites datenübertragendes optisches Signal 202 von der optischen Zählerschnittstelle des Stromzählers zu empfangen.
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Die erste elektrische Schaltung 13a ist ausgebildet, um das anhand des von der optischen Schnittstelle 12 empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 in der optischen Schnittstelle 12 erzeugte erste datenübertragende elektrische Signal 101 an die erste Datenschnittstelle weiterzuleiten.
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Die zweite elektrische Schaltung 14b ist ausgebildet, um das anhand des von der optischen Schnittstelle 12 empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 in der optischen Schnittstelle 12 erzeugte dritte datenübertragende elektrische Signal 103 an die zweite Datenschnittstelle 14b weiterzuleiten.
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Die erste Datenschnittstelle 13b ist für einen Austausch von Daten mit dem Gerät mit einer ersten Übertragungsrate ausgebildet und die zweite Datenschnittstelle 14b ist für einen Austausch von Daten mit dem Gerät mit einer zweiten Übertragungsrate ausgebildet. Die zweite Übertragungsrate ist höher als die erste Übertragungsrate.
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Die Anmeldung betrifft ferner ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem elektronischen Gerät und eine optische Zählerschnittstelle aufweisenden Stromzähler, insbesondere einem elektronischen Haushaltszähler. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden zweitem datenübertragenden elektrischen Signal 102 über eine erste Datenschnittstelle 13b und/oder
Empfangen von einem von dem elektronischen Gerät stammenden viertem datenübertragenden elektrischen Signal 104 über eine zweite Datenschnittstelle 14b,
wobei das Verfahren ferner folgende Verfahrensschritte umfasst:
Erzeugen eines ersten datenübertragenden optischen Signals 201 anhand des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals 102 und/oder anhand des vierten datenübertragenden elektrischen Signals 104,
Senden des ersten datenübertragenden optischen Signals 201 an die optische Zählerschnittstelle.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt, wonach eine anmeldungsgemäße Schnittstellenvorrichtung 10 bereitgestellt wird, um die zuvor genannten Verfahrensschritte durchzuführen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses folgende weitere Verfahrensschritte:
Empfangen eines zweiten datenübertragenden optischen Signals 202,
wobei das Verfahren ferner folgende weitere Verfahrensschritte umfasst:
Erzeugen eines ersten datenübertragenden elektrischen Signals 101 anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals 202,
Senden des ersten datenübertragenden elektrischen Signals 101 an das elektronische Gerät über die erste Datenschnittstelle 13b,
und/oder
Erzeugen eines dritten datenübertragenden elektrischen Signals 103 anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals 202,
Senden des dritten datenübertragenden elektrischen Signals 103 an das elektronische Gerät über die zweite Datenschnittstelle 14b.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des anmeldungsgemäßen Verfahrens wird das erste datenübertragenden elektrische Signal 101 anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 dann erzeugt und das erste datenübertragenden elektrische Signal 101 wird über die erste Datenschnittstelle 13b dann an das elektronische Gerät gesendet, wenn zuvor das von dem elektronischen Gerät stammenden zweite datenübertragende elektrische Signal 101 über die erste Datenschnittstelle 13b empfangen wird, wobei das dritte datenübertragenden elektrische Signal 103 anhand des zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 dann erzeugt wird und das dritte datenübertragenden elektrische Signal 103 über die zweite Datenschnittstelle 14b dann an das elektronische Gerät gesendet wird, wenn zuvor das von dem elektronischen Gerät stammenden vierte datenübertragende elektrische Signal 104 über die zweite Datenschnittstelle 14b empfangen wird.
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Vorzugsweise wird das erste datenübertragende elektrische Signal 101 mit einer ersten Übertragungsrate an das elektronische Gerät gesendet und/oder das zweite datenübertragende elektrische Signal 102 mit der ersten Übertragungsrate von dem elektronischen Gerät empfangen. Vorzugsweise wird das dritte datenübertragende elektrische Signal 103 mit einer zweiten Übertragungsrate an das elektronische Gerät gesendet wird und/oder das vierte datenübertragende elektrische Signal 104 mit der zweiten Übertragungsrate von dem elektronischen Gerät empfangen. Vorzugsweise ist die zweite Übertragungsrate höher als die erste Übertragungsrate.
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Vorzugsweise beträgt die erste Übertragungsrate zwischen ca. 1.200 bit/s und ca. 57.600 bit/s, vorzugsweise zwischen ca. 4.800 bit/s und ca. 19.200 bit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 9.600 bit/s. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt die zweite Übertragungsrate zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 12 Mbit/s, vorzugsweise zwischen ca. 512 kbit/s und ca. 4 Mbit/s, weiterhin vorzugsweise ca. 1Mbit/s.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Datenschnittstelle 13b und/oder die zweite Datenschnittstelle 14b eine Datenschnittstelle zur seriellen Datenübertragung, vorzugsweise eine Hardwaredatenschnittstelle zur seriellen Datenübertragung.
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Wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht, kann die Verteilerschaltung 15 einerseits mit der optischen Schnittstelle 12 und andererseits mit jeweils der ersten elektrischen Schaltung 13a und mit der zweiten elektrischen Schaltung 14a elektrisch leitend verbunden sein. Dabei kann die Verteilerschaltung 15 eingerichtet sein, um das erste datenübertragende elektrische Signal 101 von der optischen Schnittstelle 12 an die erste elektrische Schaltung 13a zu übertragen, und das zweite datenübertragende elektrische Signal 102 von der ersten elektrischen Schaltung 13a an die optische Schnittstelle 12 zu übertragen, um das dritte datenübertragende elektrische Signal 103 von der optischen Schnittstelle 12 an die zweite elektrische Schaltung 14a zu übertragen und/oder um das vierte datenübertragende elektrische Signal 104 von der zweiten elektrischen Schaltung 14a an die optische Schnittstelle 12 zu übertragen.
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Die Verteilerschaltung 15 kann ausgebildet sein, um automatisch auszuwählen, ob anhand des an der optischen Schnittstelle 12 empfangenen zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 ein erstes datenübertragendes elektrisches Signal 101 oder ein drittes datenübertragendes elektrisches Signal 103 in der optischen Schnittstelle 12 erzeugt wird. Dabei kann das erste datenübertragende elektrische Signal 101 durch die Verteilerschaltung 15 an die erste Datenschnittstelle 13b weitergeleitet werden und das dritte datenübertragende elektrische Signal 103 an die zweite Datenschnittstelle 14b weitergeleitet werden.
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Vorzugsweise ist die erste Datenschnittstelle 13b eine Datenschnittstelle des Typs RS232.
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Vorzugsweise ist die zweite Datenschnittstelle 14b eine Datenschnittstelle des Typs RS485.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Datenschnittstelle 13b und/oder die zweite Datenschnittstelle 14b zur Herstellung einer Half-Duplex-Verbindung mit dem Gerät eingerichtet. Die optische Schnittstelle 12 kann von der Versorgungseinheit 16 mit Strom versorgt werden. Die optische Schnittstelle 12 kann eingerichtet sein, um mit einer ersten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal 201 anhand des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals 102 erzeugt wird. Die optische Schnittstelle 12 kann ferner eingerichtet sein, um mit einer zweiten Leistung betrieben zu werden, wenn das erste datenübertragende optische Signal 201 anhand des vierten datenübertragenden elektrischen Signals 104 erzeugt wird. Dabei ist vorzugsweise die erste Leistung kleiner als die zweite Leistung. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der Energieverbrauch der optischen Schnittstelle 12 gesenkt werden, wenn mit diesem datenübertragende optische Signale 201, 202 verarbeitet werden, die anhand von von der ersten Datenschnittstelle 13b stammenden oder an die erste Datenschnittstelle zu sendenden datenübertragenden elektrischen Signalen 101, 102 erzeugt werden und somit Daten mit dem Gerät mit der ersten Übertragungsrate übertragen werden. Somit wird der Stromverbrauch der anmeldungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung 10 insgesamt gesenkt werden.
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Es wird nunmehr auf die einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung 10 wiedergebende 3 Bezug genommen. 3 zeigt die Anordnung der ersten Schnittstelleneinheit 13, der zweiten Schnittstelleneinheit 14, der optischen Schnittstelle 12 und der Verteilerschaltung 15 der anmeldungsgemäßen Schnittstellenvorrichtung 10.
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Die Empfangseinheit 12a der optischen Schnittstelle 12 kann mit einem Verstärker 12c versehen sein. Der Verstärker 12c kann dazu dienen, eine in einer Leitung 301 anliegende Spannung V1 auf Basis einer in einer Leitung 302 vorliegenden Stromstärke Id bereitzustellen, und zwar nach folgender Formel V1(s) = RF / 1 + RF·CF·s·Id + R9 / R7 + R9·VCC_5V
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In dieser Formel entspricht RF dem Widerstandswert des Widerstandes R20, R9 dem Widerstandswert des Widerstandes R9, R7 dem Widerstandswert des Widerstandes R7 und CF der Kapazität des Kondensators C24.
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In der Empfangseinheit 12a der optischen Schnittstelle 12 angeordnete Dioden D9A, D9B begrenzen die Spannung am Ausgang des Verstärkers 12c.
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Das von der optischen Schnittstelle 12 empfangene zweite datenübertragende optische Signal 202 wird von einer Fotodiode D4 empfangen. Dadurch wird ein Sperrstrom erzeugt. Die Spannung V1 nimmt gegenüber einer Referenzspannung VREF2 zu. Die Abwesenheit von dem zweiten datenübertragenden optischen Signal 202 bewirkt eine niedrige Spannung. Die Spannung V1 nimmt ab bis die Referenzspannung VREF2 erreicht wird.
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Die optische Schnittstelle 12 kann ferner einen Rechenverstärker U2B umfassen. Der Rechenverstärker U2B ist als Vergleichsglied oder Komparator eingesetzt. Dadurch kann am Ausgang des Transistors U2B ein geglättetes Signal mit einer Spannung V2 ausgegeben werden. In einer Leitung 303 wird eine Spannung angelegt, die der Durchschnittsspannung, die am Ausgang des Verstärkers 12c bereitgestellt wird, entspricht. Die Spannung, die an der Leitung 303 anliegt wird anschließend mit einer Referenzspannung VREF verglichen.
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4 veranschaulicht den Verlauf der Spannungen V1 und V2 über die Zeit.
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Wenn die Spannung V1 größer ist als die Referenzspannung VREF, so entspricht die Spannung V2 5 Volt und wenn die Spannung V1 unterhalb der Referenzspannung VREF liegt, trägt die Spannung V2 0 Volt.
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Im nachfolgenden wird die Funktionsweise der Sendeeinheit 12b der optischen Schnittstelle 12 beschrieben. Eine logische 1 (–5V) auf einer Leitung TX sperrt eine Diode D2, die zum Senden des datenübertragenden optischen Signals 201 ausgebildet ist. Eine logische 0 (+5V) auf der Leitung TX gibt die Diode D2 zum Senden des optischen Signals 201 frei.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Empfangseinheit 13d der ersten Datenschnittstelle 13b erläutert. Eine Diode D7 dient zum Schutz eines Basisanschlusses eines Transistors T2, wenn eine negative Spannung (Minus 3Volt bis Minus 15 Volt) an der ersten Datenschnittstelle 13b anliegt.
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Eine solche negative Spannung entspricht dem Ruhezustand einer an der ersten Datenschnittstelle 13b anliegenden Leitung.
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Die logische 0 wird durch eine positive Spannung (3 Volt bis 15 Volt) abgebildet. Eine logische 1 wird durch eine negative Spannung (Minus 3Volt bis Minus 15 Volt) abgebildet. Liegt eine positive Spannung an der ersten Datenschnittstelle 13b an (logische 0) so ist der Transistor T2 leitend und an einem Knoten 304 liegt die Spannung 0 an. Ein Transistor V4A ist gesperrt. An einer Leitung 305 liegt eine Spannung von 5 Volt an. Die Leitung TX bildet eine logische 0 ab unabhängig vom dem Zustand der zweiten elektrischen Schaltung 14a. Ferner wird mittels der Diode D2 das erste datenübertragende optische Signal 201 erzeugt.
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Bei einer negativen Spannung, die an der ersten Datenschnittstelle 13b anliegt, (logische 1 und Ruhesignal), wird der Transistor T2 gesperrt und an dem Knoten 304 liegt eine Spannung von 5 Volt an. Ferner ist der Transistor V4A leitend geschaltet und an der Leitung 305 liegt eine Spannung von 0 Volt an. Letztlich entspricht die an der Leitung TX anliegende Spannung der an der zweiten Datenschnittstelle 14b anliegenden Spannung.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Sendeeinheit 13c der ersten Schnittstelleneinheit 13 erläutert. Wenn die erste Datenschnittstelle 13b im Ruhezustand ist oder kein Gerät an diese angeschlossen ist so liegt an einer Leitung 307 eine negative Spannung an (logische 1). Ein Transistor V4B ist gesperrt. An einer Leitung 308 liegt eine Referenzspannung VC = R17 / R16 + R17·VCC_5V an.
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In dieser Formel entspricht R17 dem Widerstandswert des Widerstandes R17 und R16 dem Widerstandswert des Widerstandes R16.
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Das an der ersten Datenschnittstelle 13b, beziehungsweise an der Sendeeinheit 13c der ersten Schnittstelleneinheit 13 bereitgestellte erste datenübertragende elektrische Signal 101 weist eine Spannung von 5 Volt auf, wenn der Transistor V2 eine Spannung von 5 Volt bereitstellt, und eine Spannung von Minus 5 Volt auf, wenn der Transistor V2 eine Spannung von 0 Volt bereitstellt.
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Bei Vorhandensein einer logischen 1 an der ersten Datenschnittstelle 13b beziehungsweise an der Sendeeinheit 13c, ist das Signal in einer Leitung 307 eine logische 0. Der Transistor V4B ist leitend. Das Signal in einer Leitung 308 weist eine Spannung von 5 Volt auf. Während die Schnittstellenvorrichtung 10 mit dem Gerät, welches an der ersten Datenschnittstelle 13b angeschlossen ist, kommuniziert, so bleibt die Spannung an der Stelle 308 nahe an 5 Volt bedingt durch die Zeitkonstante des durch einen Wiederstand R16 und einen Kondensator C21 gebildeten Stromkreises. In diesem Fall ist die erste Datenschnittstelle 13b, beziehungsweise die Sendeeinheit 13c bei Minus 5 Volt gesperrt (Ruhezustand der ersten Datenschnittstelle 13b).
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Die 5 wird ein Diagramm der Spannungen die in den Leitungen 307, 308 anliegen und die Spannung V2 im Laufe der Zeit dargestellt. Ebenso wird der Zustand der ersten Datenschnittstelle 13b, beziehungsweise der Sendeeinheit 13c der ersten Schnittstelleneinheit 13 dargestellt, wobei eine Kommunikation zwischen dem an der ersten Datenschnittstelle 13b angeschlossenen Gerät mittels der Schnittstellenvorrichtung 10 stattfindet.
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Die 6 wird ein Diagramm der Spannungen die in den Leitungen 307, 308 anliegen und die Spannung V2 im Laufe der Zeit dargestellt. Ebenso wird der Zustand der ersten Datenschnittstelle 13b, beziehungsweise der Sendeeinheit 13c der ersten Schnittstelleneinheit 13 dargestellt, wenn keine Kommunikation zwischen dem an der ersten Datenschnittstelle 13b angeschlossenen Gerät mittels der Schnittstellenvorrichtung 10 stattfindet.
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Liegt kein Signal an der Empfangseinheit 13d an, so wird die Sendeeinheit 13c gesperrt.
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Im Folgenden wird eine Treiberschaltung 14c der zweiten Datenschnittstelle 14b erläutert. Die Treiberschaltung 14c ist eine Treiberschaltung des Typs RS485, wie beispielsweise eine Treiberschaltung aus dem Hause 'Texas Instruments" mit der Typ N° SN65HVD3085E. Der Verbrauch dieser Treiberschaltung ist tabellarisch in der 7 wiedergegeben.
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Die logische Schaltung der Treiberschaltung 14c ist in 8 veranschaulicht. Die Funktionstabelle der Treiberschaltung ist in 9 wiedergegeben. Die 9 zeigt den Zustand der an den Leitungen D, R, A, B anliegenden Spannungen.
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Das Ausgeben des dritten datenübertragenden elektrischen Signals an der zweiten Datenschnittstelle 14b erfolgt unter folgenden Bedingungen (DE bis 1):
- – der Empfang durch die optische Schnittstelle 12 eines zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 wird ermöglicht, ein Empfang von einem zweiten datenübertragenden elektrischen Signal 102 an der zweiten Datenschnittstelle 13b ist unterbunden.
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Der Empfang des vierten datenübertragenden elektrischen Signals an der zweiten Datenschnittstelle 14b erfolgt unter folgenden Bedingungen (RE bis 0):
- – kein Empfang von einem zweiten datenübertragenden optischen Signal 202 und kein Empfang eines zweiten datenübertragenden elektrischen Signals 102 an der ersten Datenschnittstelle 13b.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Verteilerschaltung 15 näher erläutert.
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Liegt eine positive Spannung an der Empfangseinheit 13d der ersten Datenschnittstelle 13b an, so ist eine Diode D6 gesperrt und der Transistor V1B ist leitend. Das Signal in einem Knoten 309 ist bei 0 Volt. Ein Transistor V1A ist gesperrt. Das Signal in einer Leitung 310 liegt bei 5 Volt. Eine negative Spannung (Ruhezustand) liegt an der Empfangseinheit 13d der ersten Datenschnittstelle 13b an (< –3,9 Volt). Eine Zener-Diode (Z-Diode) D11 ist leitend. Der Transistor V1B ist gesperrt. Das Signal an dem Knoten 309 liegt bei 5 Volt. Der Transistor V1A ist leitend. Das Signal in der Leitung 310 beträgt nun 0 Volt.
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Werden von der zweiten Datenschnittstelle 14b Daten von dem Gerät empfangen, während zeitgleich in der optischen Schnittstelle 12 ein zweites datenübertragendes optisches Signal 202 empfangen wird, so bleibt das Signal in einer Leitung 311 bei 0 Volt (<V + U2A> = <V2> –1.4 = 3.6V et <V – U2A> = < R_RS485> –0.7 = 4.3V). Wird dagegen an der zweiten Datenschnittstelle 14b ein Signal von dem Gerät empfangen, so ist das Signal in der Leitung 311 ein Abbild der Spannung V2 (Empfang eines zweiten datenübertragenden optischen Signals 202 an der optischen Schnittstelle 12).
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Der Empfang an der zweiten Datenschnittstelle 14b von von dem Gerät stammenden Signalen wird ausschließlich dann ermöglicht, wenn in dem Knoten 309 und in der Leitung 311 eine logische 0 abgebildet wird. in dem Knoten 309 wird eine logische 0 abgebildet, wenn die Empfangseinheit 13d der ersten Datenschnittstelle 13b eine positive Spannung aufweist (logische 0). In der Leitung 311 ist eine logische 0 abgebildet, wenn an der zweiten Datenschnittstelle 14b Daten von dem Gerät empfangen werden.
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Ein Senden von Daten an das Gerät über die zweite Datenschnittstelle 14b wird nur dann ermöglicht, wenn in den Leitungen 310 und 311 eine logische 1 abgebildet ist. In der Leitung 310 ist eine logische 1 abgebildet, wenn an der Empfangseinheit 13d der ersten Datenschnittstelle 13b eine positive Spannung anliegt (logische 0). In der Leitung 311 wird eine logische 1 abgebildet, wenn an der zweiten Datenschnittstelle 13b keine Daten von dem Gerät empfangen werden.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Versorgungseinheit 16 erläutert. Die Versorgungsspannung beträgt 5 Volt und wird durch einen linearen Regler erzeugt (beispielsweise ein linearer Regler des Typs LP2985 von "Texas Instruments"). Die Versorgungsspannung von minus 5 Volt wird mittels eines Reglers mit abwechselnder und/oder geschalteter Kapazität realisiert (beispielsweise ein Regler des Typs LM828 von "Texas Instruments").
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Vorzugsweise ist zu einem gleichen Zeitpunkt immer nur jeweils eine von den Datenschnittstellen 13b, 14b aktiv.
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Wenn ein Bit des zweiten datenübertragenden elektrischen Signals 102 kürzer als eine Millisekunde ist, kann der Empfang über die zweite Datenschnittstelle 14b ermöglicht werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen begrenzt. Änderungen, z. B. in den Ausführungsformen der verschiedenen Bestandteile oder Ersetzungen durch technische Äquivalente sind, soweit sie im Rahmen des beanspruchten Schutzbegehrens bleiben, jederzeit möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012111682 A1 [0003]
