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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kommunikationssystem mit einer automatischen Erkennung von Kommunikationsgeräten.
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Kommunikationsgeräte werden in einem Kommunikationsbus typischerweise parallel angeordnet und mit einer eindeutigen Adresse versehen, um eine Kommunikation zwischen allen Kommunikationsgeräten zu ermöglichen. Eine veränderte Anzahl an Kommunikationsgeräten in dem Kommunikationsbus, eine Änderung einer Bustopologie des Kommunikationsbusses und/oder ein Neustart des Kommunikationssystems kann eine Anpassung der Adressierung der Kommunikationsgeräte erfordern. In bekannten Kommunikationssystemen kann die Adressierung der Kommunikationsgeräte manuell, beispielsweise durch einen Techniker realisiert sein, sodass in nachteiliger Weise ein Wartungsaufwand des Kommunikationssystems und/oder eine Fehleranfälligkeit der Adresszuweisung erhöht sein können.
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Zur Erhöhung einer Datenrate und/oder für einen fehlerfreien Betrieb des Kommunikationsbusses, kann es vorteilhaft sein Reflexionen und Interferenzen an zumindest einem Ende des Kommunikationsbusses zu unterbinden. Dies kann mittels einer Terminierung des Kommunikationsbusses an dem zumindest einen Ende des Kommunikationsbusses realisiert werden. Durch eine veränderte Reihenfolge und/oder eine veränderte Anzahl der Kommunikationsgeräte in dem Kommunikationsbus kann eine Änderung der Terminierung erforderlich sein. Nachteiliger Weise wird die Terminierung in einem Kommunikationssystem üblicherweise manuell vorgenommen, sodass ein Konfigurationsaufwand für das Kommunikationssystem bei den vorgenannten Änderungen erhöht sein kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein effizienteres Kommunikationssystem mit automatisierter Adressierung von Kommunikationsgeräten und automatisierter Terminierung des Kommunikationsbusses bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.
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Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein Kommunikationssystem gelöst werden kann, in welchem die Kommunikationsgeräte seriell über eine Hilfsleitung miteinander verbunden sind, um eine Bustopologie des Kommunikationsbusses in einem automatisierten Verfahren zu bestimmen. Insbesondere die Reihenfolge der Kommunikationsgeräte und ein erstes Kommunikationsgerät und ein letztes Kommunikationsgerät können erfasst werden. Das erste Kommunikationsgerät kann die Adressierung der weiteren Kommunikationsgeräte und die Terminierung des Kommunikationsbusses an einem ersten Kommunikationsbusende realisieren. Das letzte Kommunikationsgerät kann zusätzlich eine weitere Terminierung des Kommunikationsbusses an einem zweiten Kommunikationsbusende realisieren. Dadurch kann das Kommunikationssystem automatisiert adressierbar und terminierbar sein. Eine automatisierte Adressierung der Kommunikationsgeräte und/oder eine automatisierte Terminierung des Kommunikationsbusses kann mittels eines Verfahrens realisiert sein, welches unabhängig von äußeren Eingaben und/oder Konfigurationen, insbesondere nach einem Anschalten des Kommunikationssystem von den Kommunikationsgeräten in dem Kommunikationssystem autonom initiiert werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Kommunikationssystem mit einer automatischen Erkennung von Kommunikationsgeräten. Das Kommunikationssystem umfasst einen Kommunikationsbus und ein erstes Kommunikationsgerät, welches an den Kommunikationsbus angeschaltet ist. Das erste Kommunikationsgerät weist einen Hilfsleitungseingang und einen Hilfsleitungsausgang auf. Weiterhin umfasst das Kommunikationssystem ein zweites Kommunikationsgerät, welches an den Kommunikationsbus angeschaltet ist, wobei das zweite Kommunikationsgerät einen Hilfsleitungseingang aufweist, und eine Hilfsleitung, an welche das erste Kommunikationsgerät und das zweite Kommunikationsgerät seriell anschaltbar sind. Der Hilfsleitungsausgang des ersten Kommunikationsgerätes ist über die Hilfsleitung mit dem Hilfsleitungseingang des zweiten Kommunikationsgerätes verbindbar und das erste Kommunikationsgerät ist ausgebildet, eine Spannungsänderung an dem Hilfsleistungsausgang des ersten Kommunikationsgerätes zu überwachen, und bei detektierter Spannungsänderung eine Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes an den Kommunikationsbus zu erfassen, und bei erfasster Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes dem zweiten Kommunikationsgerät eine Kommunikationsadresse zuzuweisen.
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Das Kommunikationssystem kann insbesondere eine modulare Anordnung von Kommunikationsgeräten sein, welche benachbart, beispielsweise auf einer Hutschiene montiert oder verteilt, beispielsweise als Sensoren in einem Fahrzeug angeordnet sind. Mit einer lösbaren, insbesondere steck-, schraub-, oder klemmbaren elektrischen Verbindung der Kommunikationsgeräte kann ein Kommunikationsgerät effizient zu dem Kommunikationssystem hinzugefügt oder entfernt werden. Da die Kommunikationsgeräte über den Kommunikationsbus verbunden sein können, kann das Hinzufügen oder Entfernen eines Kommunikationsgerätes zu dem Kommunikationssystem die Topologie des Kommunikationsbusses ändern.
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Nach einer Änderung der Topologie des Kommunikationsbusses kann es erforderlich sein, eine Terminierung des Kommunikationsbusses und/oder eine Adressierung der Kommunikationsgeräte zu ändern. Das Kommunikationssystem kann vorteilhafterweise eine Änderung der Topologie erfassen und auf Grundlage der geänderten Topologie eine Adressierung der Kommunikationsgeräte und/oder eine Terminierung des Kommunikationsbusses automatisiert durchführen.
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Der Kommunikationsbus kann ein Kabelnetzwerk sein, welches eine oder mehrere Signalleitungen aufweist und die Kommunikationsgeräte über die Signalleitungen elektrisch verbinden kann, um einen Austausch von Kommunikationsnachrichten zwischen den Kommunikationsgeräten zu ermöglichen. Der Kommunikationsbus kann die Kommunikationsgeräte seriell oder parallel miteinander verbinden oder eine sternförmige, baumartige oder graphenartige Verbindungstopologie realisieren. Die Kommunikationsgeräte können einem der der folgenden, bestehenden Standards für drahtgebundene Kommunikationsverbindungen entsprechend miteinander verbunden sein: RS485, CAN, Modbus, TWI/12C, Ethernet, PROFINET, LIN-Bus, ARCNET, M-Bus, PROFIBUS oder INTERBUS.
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Ferner kann der Kommunikationsbus drahtlos ausgebildet sein, wobei die Kommunikationsgeräte drahtlos miteinander verbunden sein können. Der Kommunikationsbus kann einem der folgenden Standards entsprechen: ISO/IEC 14443 oder ISO/IEC 18092 (NFC), Bluetooth, ZigBee (IEEE 802.15.4), Wireless LAN (IEEE 802.11), WiMAX (IEEE 802.16), 5G, UMTS, Ultra-Wideband (UWB), DECT oder IrDA. Die Kommunikationsgeräte können eine direkte Verbindung untereinander aufbauen oder über einen zentralen Kommunikationsserver miteinander kommunizieren. Insbesondere eine Kommunikation zwischen Kommunikationsgeräten einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten kann mittels der zuvor genannten Technologien effizient realisiert sein.
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Die Hilfsleitung kann ausgebildet sein, ein Spannungssignal von dem Hilfsleitungsausgang des ersten Kommunikationsgeräts zu dem Hilfsleitungseingang des zweiten Kommunikationsgeräts zu übertragen. Ist eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten mit dem Kommunikationsbus verbunden, kann jeweils zwischen einem Hilfsleitungsausgang eines Kommunikationsgeräts und einem Hilfsleitungseingang eines weiteren Kommunikationsgeräts mittels der Hilfsleitung eine elektrische Verbindung hergestellt sein. Dadurch können die Kommunikationsgeräte zu einer seriellen Kommunikationsgerätekette verbunden sein, sodass eine Adressierung eines Kommunikationsgeräts anhand der eindeutigen Position des Kommunikationsgeräts in der Kommunikationsgerätekette realisierbar sein kann.
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Mit der seriellen Verbindung über die Hilfsleitung kann das erste Kommunikationsgerät in der Kommunikationsgerätekette identifiziert sein, welches an einem ersten Ende der Kommunikationsgerätekette angeordnet ist und/oder das zweite Kommunikationsgerät in der Kommunikationsgerätekette identifiziert sein, welches an einem zweiten Ende der Kommunikationsgerätekette angeordnet ist. Das erste Kommunikationsgerät und das zweite Kommunikationsgerät können über die Hilfsleitung jeweils nur an ein weiteres Kommunikationsgerät angeschlossen sein. Das erste Kommunikationsgerät kann dadurch identifizierbar sein, dass ein weiteres Kommunikationsgerät an den Hilfsleitungsausgang des ersten Kommunikationsgeräts angeschlossen ist, und das zweite Kommunikationsgerät kann dadurch identifizierbar sein, dass ein weiteres Kommunikationsgerät an den Hilfsleitungseingang des zweiten Kommunikationsgeräts angeschlossen ist.
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Die Spannungsänderung, welche an dem Hilfsleitungseingang detektierbar ist, kann beispielsweise eine Änderung eines Niedervoltgleichspannungssignals sein, wobei die Spannung beispielsweise in einem Bereich von 0 V bis 24 V änderbar sein kann. Mit der Spannungsänderung können unterschiedliche Verbindungszustände signalisiert werden. Beispielsweise kann ein erster vorbestimmter Spannungspegel das Fehlen einer Verbindung zu einem Hilfsleitungsausgang signalisieren, ein zweiter vorbestimmter Spannungspegel das Vorhandensein einer Verbindung zu einem Hilfsleitungsausgang signalisieren und/oder ein dritter vorbestimmter Spannungspegel eine Adressierung des jeweiligen Kommunikationsgeräts durch das erste Kommunikationsgerät signalisieren.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät ausgebildet, eine Spannungsänderung an dem Hilfsleitungseingang des ersten Kommunikationsgerätes zu überwachen, und bei erfasster Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes dem zweiten Kommunikationsgerät nur dann eine Kommunikationsadresse zuzuweisen, wenn das erste Kommunikationsgerät an dem Hilfsleitungseingang keine Spannungsänderung erfasst hat.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine detektierte Spannungsänderung als Nachbarerkennung genutzt werden kann. Erfasst das erste Kommunikationsgerät keine Spannungsänderung an dem Hilfsleitungseingang, kann ein Hilfsleitungsausgang eines weiteren Kommunikationsgeräts nicht mit dem Hilfsleitungseingang des ersten Kommunikationsgeräts verbunden sein. Dadurch kann das erste Kommunikationsgerät eindeutig die Position des ersten Kommunikationsgeräts in einer Kommunikationsgerätekette von mehreren Kommunikationsgeräten, welche seriell über die Hilfsleitung miteinander verbunden sind, erfassen.
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Das erste Kommunikationsgerät kann insbesondere an einem ersten Ende der Hilfsleitung angeordnet sein und mit dieser Position dem zweiten Kommunikationsgerät und insbesondere auch einer Mehrzahl von Kommunikationsgeräten eine Adresse zuweisen. Eine Adresszuweisung kann möglich sein, falls das zweite Kommunikationsgerät oder ein weiteres Kommunikationsgerät der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten mit dem Hilfsleitungseingang des jeweiligen Kommunikationsgeräts an den Hilfsleitungsausgang des ersten Kommunikationsgeräts angeschlossen ist.
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Die Adresse kann eine eindeutige Buskommunikationsadresse sein, welche es ermöglicht an das jeweilige Kommunikationsgerät mit einer eindeutigen Buskommunikationsadresse Nachrichten zu verschicken und/oder von dem jeweiligen Kommunikationsgerät gesendete Nachrichten dem jeweiligen Kommunikationsgerät zuordnen zu können.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät ausgebildet, bei detektierter Spannungsänderung an dem Hilfsleitungsausgang und bei einer konstanten Spannung an dem Hilfsleitungseingang die Rolle des Busmasters des Kommunikationssystems zu übernehmen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass über die Anschlusskonfiguration des Hilfsleitungsausgangs und/oder des Hilfsleitungseingangs eines Kommunikationsgerätes, die Funktion eines Kommunikationsgeräts zumindest teilweise bestimmt sein kann. Insbesondere aus einer Mehrzahl von identisch ausgebildeten Kommunikationsgeräten kann das erste Kommunikationsgerät identifizierbar sein, welches anschließend die Adresszuweisung zu den weiteren Kommunikationsgeräten durchführen kann. Die Kommunikationsgeräte können ferner lediglich die Anbindung an die Hilfsleitung und/oder die Anbindung an den Kommunikationsbus betreffend identisch ausgebildet sein.
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Der Busmaster eines Kommunikationssystems kann ausgebildet sein, die an den Kommunikationsbus angeschlossenen Kommunikationsgeräte zu adressieren und/oder unaufgefordert auf gemeinsame Ressourcen zuzugreifen, wohingegen die weiteren Kommunikationsgeräte nur auf eine Anfrage des Busmasters antworten können und/oder eine Ressourcenanfrage an den Busmaster senden können. Eine Kommunikation zwischen einzelnen Kommunikationsgeräten ohne Bezug zu dem Busmaster kann durch den Busmaster unterbunden sein.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät ausgebildet, bei detektierter Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes dem zweiten Kommunikationsgerät eine Kommunikationsadresse über den Kommunikationsbus nur dann zuzuweisen, wenn dem ersten Kommunikationsgerät kein drittes Kommunikationsgerät vorgeschaltet ist.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Adressvergabe durch das erste Kommunikationsgerät unterbunden sein kann, falls das erste Kommunikationsgerät jeweils an dem Hilfsleitungsausgang und dem Hilfsleitungseingang mit einem Kommunikationsgerät verbunden ist. In diesem Fall ist das erste Kommunikationsgerät nicht an einem Ende der Hilfsleitung angeordnet und kann nicht die Rolle des Busmasters übernehmen.
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Das dritte Kommunikationsgerät, das erste Kommunikationsgerät und das zweite Kommunikationsgerät können eine über die Hilfsleitung seriell verbundene Kommunikationsgerätekette bilden, wobei das erste Kommunikationsgerät zwischen dem dritten Kommunikationsgerät und dem zweiten Kommunikationsgerät angeordnet ist. Das erste Kommunikationsgerät kann über die Spannungspegel an dem Hilfsleitungseingang und dem Hilfsleitungsausgang die Position des ersten Kommunikationsgeräts zwischen dem dritten Kommunikationsgerät und dem zweiten Kommunikationsgerät erkennen und entsprechend auf eine Adressierung durch ein weiteres Kommunikationsgerät warten und eine Adressierung von Kommunikationsgeräten durch das erste Kommunikationsgerät unterbinden. Ist das dritte Kommunikationsgerät an erster Stelle in der Kommunikationsgerätekette angeordnet, führt das dritte Kommunikationsgerät die Adressierung des ersten Kommunikationsgeräts und des zweiten Kommunikationsgeräts durch.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät an einem ersten Kommunikationsbusende angeordnet und ausgebildet, den Kommunikationsbus an dem Kommunikationsbusanschluss zu terminieren, und das zweite Kommunikationsgerät ist an einem zweiten Kommunikationsbusende angeordnet und ausgebildet, den Kommunikationsbus an einem weiteren Kommunikationsbusanschluss des weiteren Kommunikationsgerätes zu terminieren.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass elektrische Signale über den Kommunikationsbus effizienter übertragen werden können. Insbesondere können Nachrichten mit einer reduzierten Fehlerrate und/oder mit einer höheren Datenrate übertragen werden, da Reflexionen und/oder Interferenzen an dem ersten Kommunikationsbusende und/oder an dem zweiten Kommunikationsbusende mittels der Terminierung unterbunden sein können.
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In einer Ausführungsform weist das erste Kommunikationsgerät und/oder das zweite Kommunikationsgerät jeweils einen Terminierungswiderstand auf und sind ausgebildet, den jeweiligen Terminierungswiderstand an den Kommunikationsbus anzuschalten, um den Kommunikationsbus zu terminieren.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Terminierung des Kommunikationsbusses trennbar, insbesondere widerholt trennbar und/oder zuschaltbar realisiert sein kann. Eine Terminierung des Kommunikationsbusses kann in Abhängigkeit von der Position des ersten Kommunikationsgeräts und/oder des zweiten Kommunikationsgeräts in Relation zu weiteren Kommunikationsgeräten erfolgen. Der Kommunikationsbus kann eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten elektrisch parallel verbinden, sodass ein erstes Kommunikationsbusende und/oder ein zweites Kommunikationsbusende nicht bestimmt sein können. Die Kommunikationsgeräte können jedoch über die Hilfsleitung elektrisch seriell miteinander verbunden sein, sodass ein erstes Hilfsleitungsende und/oder ein zweites Hilfsleitungsende bestimmt sein können. Ein Anschalten eines Terminierungswiderstandes an den Kommunikationsbus durch ein Kommunikationsgerät, welches an dem ersten Hilfsleitungsende angeordnet ist, kann ein erstes Kommunikationsbusende definieren und/oder terminieren. Weiterhin kann ein Anschalten eines Terminierungswiderstandes an den Kommunikationsbus durch ein Kommunikationsgerät, welches an dem zweiten Hilfsleitungsende angeordnet ist, ein zweites Kommunikationsbusende definieren und/oder terminieren.
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Die Terminierung eines insbesondere zweiadrig ausgebildeten Kommunikationsbusses kann durch einen, beispielsweise ohmschen Terminierungswiderstand, welcher an den Leitungsenden eine erste Kommunikationsbusleitung mit einer zweiten Kommunikationsbusleitung verbindet, realisiert sein. Eine widerstandsbehaftete Verbindung an den Leitungsenden von zumindest zwei Kommunikationsbusleitungen kann gegenüber einem nicht terminierten Abschluss der Leitungsenden Reflexionen oder Interferenzen von über die Kommunikationsbusleitungen übertragenen elektrischen Signalen unterbinden oder reduzieren.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät ausgebildet, an dem Hilfsleitungsausgang eine Spannung zu ändern, um dem an den Hilfsleitungsausgang angeschlossenen zweiten Kommunikationsgerät eine Adresszuweisung über den Kommunikationsbus zu signalisieren.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Adresszuweisung effizient über den Kommunikationsbus erfolgen kann und/oder ein Signalisieren einer bevorstehenden Adresszuweisung lediglich über die Hilfsleitung signalisiert sein kann. Die Hilfsleitung kann insbesondere ausschließlich zur Signalisierung einer Adresszuweisung zu dem zweiten Kommunikationsgerät mittels eines Spannungspegels und/oder einer Spannungsänderung ausgebildet sein, sodass die Hilfsleitung, insbesondere im Vergleich mit dem Kommunikationsbus einen geringeren Hardwareaufwand aufweisen kann.
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In einer Ausführungsform sind das erste Kommunikationsgerät und/oder das zweite Kommunikationsgerät ausgebildet, bei detektierter Spannungsänderung an dem jeweiligen Hilfsleitungseingang eine über den Kommunikationsbus zugewiesene Adresse zu speichern.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Adresszuweisung zu dem ersten Kommunikationsgerät und/oder zu dem zweiten Kommunikationsgerät von einer detektierten Spannungsänderung an dem jeweiligen Hilfsleitungseingang abhängig sein kann. Eine Adressierungsnachricht, welche über den Kommunikationsbus von dem jeweiligen Kommunikationsgerät empfangen wird, kann bei einer zuvor detektierten Spannungsänderung von dem jeweiligen Kommunikationsgerät verarbeitet werden, um dem jeweiligen Kommunikationsgerät eine in der Adressierungsnachricht enthaltene Adresse zuzuweisen und in dem jeweiligen Kommunikationsgerät zu speichern. Nach abgeschlossener Adressierung kann das Kommunikationsgerät über die zugewiesene Adresse angesprochen werden oder als Absender von Nachrichten identifiziert werden.
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In einer Ausführungsform weist das erste Kommunikationsgerät einen Speicher auf und ist ausgebildet, Adressen von Kommunikationsgeräten, welche mit dem Kommunikationsbus verbundenen sind, in dem Speicher abzulegen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das erste Kommunikationsgerät effizient mit weiteren Kommunikationsgeräten, welche an den Kommunikationsbus angeschlossen sind kommunizieren kann, indem das erste Kommunikationsgeräte beispielsweise Kommunikationsnachrichten an ein ausgewähltes Kommunikationsgerät aussendet oder von einem ausgewählten Kommunikationsgerät empfängt. Weiterhin kann eine initiale Adressierung der Kommunikationsgeräte dauerhaft in dem Speicher abgelegt sein, falls der Speicher ein nichtflüchtiger Speicher ist.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kommunikationssystem eine Mehrzahl von Kommunikationsgeräten, welche in einer Reihe über die Hilfsleitung miteinander verbindbar sind, wobei ein an einer ersten Stelle der Reihe angeordnetes Kommunikationsgerät ausgebildet ist, jedem Kommunikationsgerät der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten eine Adresse zuzuweisen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass über eine vorbestimmte Position des Kommunikationsgeräts in der Reihe dieses Kommunikationsgerät zur Adressierung der weiteren Kommunikationsgeräte ausgewählt werden kann. Das erste Kommunikationsgerät kann einen Hilfsleitungseingang und einen Hilfsleitungsausgang aufweisen, wobei das Kommunikationsgerät an dem Hilfsleitungseingang respektive dem Hilfsleitungsausgang den Anschluss eines weiteren Kommunikationsgerätes mittels einer Spannungsänderung an dem Hilfsleitungseingang respektive dem Hilfsleitungsausgang erfassen kann. Dadurch kann das Kommunikationsgerät vier unterschiedliche Konfigurationen unterscheiden, welche genutzt werden können um zu ermitteln, ob das Kommunikationsgerät an einem Hilfsleitungsanfang, an einem Hilfsleitungsende oder in der Mitte der Hilfsleitung angeordnet ist. Ferner kann erkannt werden, ob das Kommunikationsgerät mit keinem weiteren Kommunikationsgerät verbunden ist. Die Position des Kommunikationsgerätes an dem Hilfsleitungsanfang oder an dem Hilfsleitungsende ist eindeutig und kann daher zur Identifikation des Kommunikationsgerätes als Busmaster genutzt werden.
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In einer Ausführungsform ist das erste Kommunikationsgerät an der ersten Stelle der Reihe angeordnet und ausgebildet, ein Schaltungssignal über den Kommunikationsbus an ein weiteres Kommunikationsgerät der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten zu senden, welchem eine Adresse zugewiesen ist, und wobei das weitere Kommunikationsgerät ausgebildet ist, das Schaltungssignal zu erfassen und mit Erfassen des Schaltungssignals eine Spannung an dem Hilfsleitungsausgang des weiteren Kommunikationsgeräts bereitzustellen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass dem nächstfolgenden Kommunikationsgerät durch das erste Kommunikationsgerät eine Adresse zugewiesen werden kann. Weiterhin kann die Adresszuweisung zu dem nächstfolgenden Kommunikationsgerät durch das erste Kommunikationsgerät dem nächstfolgenden Kommunikationsgerät durch das zuvor adressierte Kommunikationsgerät signalisiert werden.
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In einer Ausführungsform weist das weitere Kommunikationsgerät einen Schalter auf und ist ausgebildet, ansprechend auf das erfasste Schaltungssignal mit dem Schalter eine Spannung an dem Hilfsleitungsausgang des weiteren Kommunikationsgeräts zu ändern.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Spannung an dem Hilfsleitungsausgang des weiteren Kommunikationsgerätes effizient geändert werden kann oder ein vorbestimmter Spannungswert an dem Hilfsleitungsausgang effizient eingestellt werden kann.
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In einer Ausführungsform ist das an der ersten Stelle der Reihe angeordnete Kommunikationsgerät der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten ausgebildet, die Zuweisung der Adressen zu den Kommunikationsgeräten nach einer Änderung einer Reihenfolge und/oder einer Anzahl der Kommunikationsgeräte und/oder nach einem Neustart des Kommunikationssystems auszuführen.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Adresszuweisung automatisch ohne weitere Konfiguration des Kommunikationssystems realisiert werden kann. Insbesondere kann der Konfigurationsaufwand des Kommunikationssystems bei einem Hinzufügen, einem Entfernen oder einem Austausch zumindest eines Kommunikationsgerätes oder einer Veränderung der relativen Anordnung der Kommunikationsgeräte in dem Kommunikationsbus vorteilhafterweise auf den Anschluss der Kommunikationsgeräte an den Kommunikationsbus und den Anschluss der Kommunikationsgeräte an die Hilfsleitung beschränkt sein. Die Terminierung des Kommunikationsbusses und die Adresszuweisung zu den Kommunikationsgeräten erfordert keine manuelle Handlung und kann dem nachfolgend beschriebenen Verfahren folgen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Kommunikationsverfahren mit einer automatischen Erkennung von an einen Kommunikationsbus angeschalteten Kommunikationsgeräten, wobei die Kommunikationsgeräte jeweils einen Hilfsleitungseingang und einen Hilfsleitungsausgang aufweisen, wobei ein Hilfsleitungseingang eines ersten Kommunikationsgerätes mit einem Hilfsleitungseingang eines zweiten Kommunikationsgerätes durch eine Hilfsleitung verbindbar ist. Das Kommunikationsverfahren umfasst Detektieren einer Spannungsänderung an dem Hilfsleistungseingang des ersten Kommunikationsgerätes, Erfassen einer Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes an den Kommunikationsbus bei detektierter Spannungsänderung und Zuweisen einer Kommunikationsadresse zu dem zweiten Kommunikationsgerät bei erfasster Anschaltung des zweiten Kommunikationsgeräts.
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Das Kommunikationsverfahren kann ferner ein Adressierungsverfahren für eine in Reihe über die Hilfsleitung verbundene Mehrzahl von Kommunikationsgeräten mit folgenden Verfahrensschritten umfassen: Einschalten oder Neustarten des Kommunikationssystems, wobei die Adresszuweisung der Kommunikationsgeräte und/oder die Terminierung des Kommunikationsbusses bei dem Einschalten oder Neustarten aufgehoben wird; Erfassen eines an den Hilfsleitungseingang des jeweiligen Kommunikationsgerätes angeschlossenen Hilfsleitungsausgang eines weiteren benachbarten Kommunikationsgeräts; Erfassen eines an den Hilfsleitungsausgang des jeweiligen Kommunikationsgerätes angeschlossenen Hilfsleitungseingang eines weiteren Kommunikationsgerätes; Erfassen eines ersten Kommunikationsgerätes der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten durch eine fehlende Verbindung des Hilfsleitungseingangs des ersten Kommunikationsgeräts mit einem Hilfsleitungsausgang eines weiteren Kommunikationsgerätes; Erfassen eines letzten Kommunikationsgerätes der Mehrzahl von Kommunikationsgeräten durch eine fehlende Verbindung des Hilfsleitungsausgangs mit einem Hilfsleitungseingang eines weiteren Kommunikationsgerätes; Terminieren des Kommunikationsbusses an einem ersten Kommunikationsbusende durch das erste Kommunikationsgerät und Terminieren des Kommunikationsbusses an einem zweiten Kommunikationsbusende durch das letzte Kommunikationsgerät, und Zuweisen einer Adresse an jedes Kommunikationsgerät der Kommunikationsgerätekette durch das erste Kommunikationsgerät.
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Das Zuweisen einer Adresse kann folgende untergeordnete Verfahrensschritte umfassen: Bereitstellen eines vorbestimmten Spannungspotentials oder Bewirken einer Spannungsänderung an dem Hilfsleitungsausgang des ersten Kommunikationsgerätes durch das erste Kommunikationsgerät; Erfassen des Spannungspotentials oder der Spannungsänderung an einem Hilfsleitungseingang eines Nachbar-Kommunikationsgerätes, welches dem ersten Kommunikationsgerät nachgeschaltet ist; Senden einer Adresse, insbesondere in einer Adressierungsnachricht durch das erste Kommunikationsgerät über den Kommunikationsbus; Speichern der Adresse durch das Nachbar-Kommunikationsgerät; Senden einer Schaltungsnachricht von dem ersten Kommunikationsgerät an das Nachbar-Kommunikationsgerät; und Erfassen der Schaltungsnachricht von dem Nachbar-Kommunikationsgerät, um mittels eines Schalters das vorbestimmtes Spannungspotential oder die Spannungsänderung einem dem Nachbar-Kommunikationsgerät nachfolgend angeordneten Kommunikationsgerät bereitzustellen respektive zu bewirken, um dem nachfolgend angeordneten Nachbarkommunikationsgerät eine Adressierung durch das erste Kommunikationsgerät zu signalisieren.
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Das Zuweisen einer Adresse kann mit dem nächstfolgenden Kommunikationsgerät der Kommunikationsgerätekette wiederholt werden, bis allen Kommunikationsgeräten durch das erste Kommunikationsgerät eine Adresse zugewiesen ist.
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In einer Ausführungsform ist das Kommunikationsgerät ausgebildet, eine über den Kommunikationsbus empfangene Adresse zu verwerfen, falls das vorbestimmte Spannungspotential oder die Spannungsänderung an dem Hilfsleitungseingang nicht erfasst ist.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Kommunikationssystem in einer Ausführungsform;
- 2 ein Kommunikationsgerät in einer Ausführungsform; und
- 3 ein Kommunikationsgerät in einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 100 mit einer automatischen Erkennung von Kommunikationsgeräten. Das Kommunikationssystem 100 umfasst einem Kommunikationsbus 101, ein erstes Kommunikationsgerät 103, welches an den Kommunikationsbus 101 angeschaltet ist, wobei das erste Kommunikationsgerät 103 einen Hilfsleitungseingang 105 und einen Hilfsleitungsausgang 107 aufweist, und ein zweites Kommunikationsgerät 109, welches an den Kommunikationsbus 101 angeschaltet ist, wobei das zweite Kommunikationsgerät 109 einen Hilfsleitungseingang 111 aufweist. Weiterhin umfasst das Kommunikationssystem 100 eine Hilfsleitung 113, an welche das erste Kommunikationsgerät 103 und das zweite Kommunikationsgerät 109 seriell anschaltbar sind, wobei der Hilfsleitungsausgang 107 des ersten Kommunikationsgerätes 103 über die Hilfsleitung 113 mit dem Hilfsleitungseingang 111 des zweiten Kommunikationsgerätes 109 verbindbar ist. In Bezug auf die Hilfsleitung 113 sind zwischen dem ersten Kommunikationsgerät 103 und dem zweiten Kommunikationsgerät 109 weitere Kommunikationsgeräte 109-1, 109-2, 109-3 angeordnet, welche identisch zu dem ersten Kommunikationsgerät 103 und/oder dem zweiten Kommunikationsgerät 109 ausgebildet sind.
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Das erste Kommunikationsgerät 103 ist ausgebildet, eine Spannungsänderung an dem Hilfsleistungsausgang 107 des ersten Kommunikationsgerätes 103 zu überwachen, und bei detektierter Spannungsänderung eine Anschaltung des weiteren Kommunikationsgerätes 109-1 an den Kommunikationsbus 101 zu erfassen, und bei erfasster Anschaltung des weiteren Kommunikationsgerätes 109-1 dem weiteren Kommunikationsgerät 109-1 eine Kommunikationsadresse zuzuweisen. Nach erfolgter Adresszuweisung zu dem weiteren Kommunikationsgerät 109-1 und erfasster Anschaltung der weiteren Kommunikationsgerät 109-2, 109-3 und des zweiten Kommunikationsgerätes 109, ist das erste Kommunikationsgerät 103 ausgebildet, den weiteren Kommunikationsgeräten 109-2, 109-3 und dem zweiten Kommunikationsgerät 109 nacheinander jeweils eine Adresse zuzuweisen.
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Weiterhin weist das erste Kommunikationsgerät 103 einen ersten Kommunikationsbusanschluss 115 auf und ist über den ersten Kommunikationsbusanschluss 115 mit dem Kommunikationsbusses 101 verbunden Das erste Kommunikationsgerät 103 ist an einem ersten Kommunikationsbusende 119 angeordnet und das zweite Kommunikationsgerät 109 ist an einem zweiten Kommunikationsbusende 121 angeordnet.
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Das erste Kommunikationsgerät 103 ist ferner ausgebildet ist, bei detektierter Spannungsänderung an dem Hilfsleitungsausgang 107 und bei einer konstanten Spannung an dem Hilfsleitungseingang 105 die Rolle des Busmasters des Kommunikationssystems 100 zu übernehmen.
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Das erste Kommunikationsgerät 103 ist ferner ausgebildet, den Kommunikationsbus 101 an dem ersten Kommunikationsbusanschluss 115 zu terminieren, und das zweite Kommunikationsgerät 109 ist ferner ausgebildet, den Kommunikationsbus 101 an einem zweiten Kommunikationsbusanschluss 117 des zweiten Kommunikationsgerätes 109 zu terminieren.
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Zusätzlich weist das erste Kommunikationsgerät 103 einen Speicher 123 auf und ist ausgebildet, Adressen von Kommunikationsgeräten, welche mit dem Kommunikationsbus 101 verbundenen sind, in dem Speicher 123 abzulegen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines ersten Kommunikationsgeräts 103, welches einen Hilfsleitungseingang 105 und einen Hilfsleitungsausgang 107 aufweist. Ein zweites Kommunikationsgerät 109, welches einen Hilfsleitungseingang 111 aufweist, ist über eine Hilfsleitung 113, an welche das erste Kommunikationsgerät 103 und das zweite Kommunikationsgerät 109 seriell anschaltbar sind, mit dem ersten Kommunikationsgerät 103 verbunden. Das erste Kommunikationsgerät 103 ist ausgebildet, eine Spannungsänderung an dem Hilfsleistungsausgang 107 des ersten Kommunikationsgerätes 103 zu überwachen, und bei detektierter Spannungsänderung eine Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes 109 an den Kommunikationsbus 101 zu erfassen, und bei erfasster Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes 109 dem zweiten Kommunikationsgerät 109 eine Kommunikationsadresse zuzuweisen.
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Weiterhin ist das erste Kommunikationsgerät 103 ausgebildet, eine Spannungsänderung an dem Hilfsleitungseingang 105 zu überwachen, und bei erfasster Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes 109 dem zweiten Kommunikationsgerät 109 nur dann eine Kommunikationsadresse zuzuweisen, wenn das erste Kommunikationsgerät 103 an dem Hilfsleitungseingang 105 keine Spannungsänderung erfasst hat.
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Das erste Kommunikationsgerät 103 kann bei detektierter Anschaltung des zweiten Kommunikationsgerätes 109 dem zweiten Kommunikationsgerät 109 eine Kommunikationsadresse über den Kommunikationsbus 101 nur dann zuzuweisen, wenn dem ersten Kommunikationsgerät 103 kein drittes Kommunikationsgerät vorgeschaltet ist.
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Ferner ist das erste Kommunikationsgerät 103 ausgebildet, an dem Hilfsleitungsausgang 107 eine Spannung zu ändern, um dem an den Hilfsleitungsausgang 107 angeschlossenen zweiten Kommunikationsgerät 109 eine Adresszuweisung über den Kommunikationsbus 101 zu signalisieren.
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Das erste Kommunikationsgerät 103 weist ferner einen Prozessor 207, insbesondere einen Mikrocontroller auf, welcher einen linken Spannungsmesseingang 215, einen rechten Spannungsmesseingang 211, einen Adressierungssignalausgang 213 und einen Terminierungssignalausgang 209 aufweist. Weiterhin umfasst das erste Kommunikationsgerät 103 eine Messschaltung 201 und eine Steuerungsmessschaltung 203. Weitere an den Kommunikationsbus 101 angeschlossene Kommunikationsgeräte sind in Bezug auf die Erkennung eines an den Hilfsleitungseingang und den Hilfsleitungsausgang des jeweiligen Kommunikationsgeräts angeschlossenen weiteren Kommunikationsgeräts identisch zu dem ersten Kommunikationsgerät 103 ausgebildet. Weiterhin weisen die weiteren Kommunikationsgeräte einen Prozessor, eine Messschaltung und eine Steuermessschaltung entsprechend dem Prozessor 207, der Messschaltung 201 und der Steuermessschaltung 203 des ersten Kommunikationsgeräts 103 auf, sodass jedes Kommunikationsgerät der weiteren Kommunikationsgeräte ausgebildet ist, falls das jeweilige Kommunikationsgerät an einem ersten Ende der Hilfsleitung 113 angeordnet ist, eine Adresszuweisung zu den verbleibenden an den Kommunikationsbus 101 angeschlossenen Kommunikationsgeräten durchzuführen.
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Die Messschaltung 201 umfasst einen Versorgungsspannungseingang 219-1, welcher über zwei Widerstände 217-1, 217-2 mit einem Erdungsanschluss 221-1 verbunden ist. Zwischen den Widerständen 217-1 und 217-2 zweigt eine elektrische Verbindung zu dem Hilfsleitungseingang 105 ab. Parallel zu dem Hilfsleitungseingang 105 ist ein weiterer Widerstand 217-3 angeordnet, welcher in Serie mit dem linken Spannungsmesseingang 215 verbunden ist. Parallel zu dem linken Spannungsmesseingang 215 ist ein Kondensator 223-1 angeordnet, welcher an einen weiteren Erdungsanschluss 221-2 angeschlossen ist.
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An dem Hilfsleitungseingang 105 liegt eine Hilfsleitungsspannung an, welche durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand 217-1 und dem Widerstand 217-2 und durch eine Versorgungsspannung, welche von dem Versorgungsspannungseingang 219-1 bereitgestellt ist, bestimmt sein kann. Eine Messspannung, welche an dem linken Spannungsmesseingang 215 anliegt, kann durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand 217-1 und dem Widerstand 217-2 und durch die Versorgungsspannung, welche von dem Versorgungsspannungseingang 219-1 bereitgestellt ist, bestimmt sein. Die Messspannung und die Hilfsleitungsspannung können durch den Anschluss eines weiteren Hilfsleitungsausgangs eines weiteren Kommunikationsgeräts an den Hilfsleitungseingang 105 veränderbar sein.
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Der Adressierungssignalausgang 213 ist mit einem Widerstand 217-4, einem Schalter 205, einem weiteren Widerstand 217-5 und einem Versorgungsspannungseingang 219-2 in Reihe geschaltet, sodass der Widerstand 217-4 ein Vorwiderstand ist, über welchen der Adressierungssignalausgang 213 auf den Schalter 205 wirkt. Der Schalter 205 kann insbesondere ein Transistor sein, welcher drei elektrische Kontakte aufweist. An den Schalter 205 kann ferner ein Erdungsanschluss 221-3 angeschlossen sein. Zwischen dem Schalter 205 und dem Widerstand 217-5 zweigt eine elektrische Verbindung zu dem Hilfsleitungsausgang 107 ab.
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Der rechte Spannungsmesseingang 211 ist über einen Filter, bestehend aus einem Widerstand 217-6 und einem Kondensator 223-2 mit dem Hilfsleitungsausgang 107 verbunden. Der Kondensator 223-2 ist mit einem Erdungsanschluss 221-4 verbunden.
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Der Schalter 205 kann einen sperrenden Schaltungszustand und einen offenen Schaltungszustand aufweisen. Mit einem Adressierungssignal, welches an dem Adressierungssignalausgang 213 anliegen kann, kann der Schalter 205 von dem sperrenden Schaltungszustand zu dem offenen Schaltungszustand und/oder umgekehrt geschaltet werden.
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An dem Hilfsleitungsausgang 107 liegt eine weitere Hilfsleitungsspannung an, welche durch den Widerstand 217-5 und, in Abhängigkeit von dem Schaltungszustand des Schalters 205, von einer weiteren Versorgungsspannung, welche von dem Versorgungsspannungseingang 219-2 bereitgestellt ist oder dem Erdungspotential an dem Erdungsanschluss 221-3, bestimmt sein kann. Eine weitere Messspannung, welche an dem rechten Spannungsmesseingang 211 anliegt, kann von einem Schaltungszustand des Schalters 205 und/oder einer Spannung an dem Hilfsleitungsausgang 107 abhängig sein. Die weitere Messspannung und die weitere Hilfsleitungsspannung können durch den Anschluss eines weiteren Hilfsleitungseingangs eines weiteren Kommunikationsgeräts an den Hilfsleitungsausgang 107 veränderbar sein.
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Mit einem Adressierungssignal, welches an dem Adressierungssignalausgang 213 anliegen kann, kann der Schalter 205 geschaltet werden, um die weitere Hilfsspannung an dem Hilfsleitungsausgang 107 zu verändern. Insbesondere kann durch Schalten des Schalters 205 der Erdungsanschluss 221-3 mit dem Hilfsleitungsausgang verbunden werden, um die weitere Hilfsleitungsspannung mit dem Erdungspotential, insbesondere 0 V gleichzusetzen.
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Der Prozessor 207 kann ausgebildet sein, ein Adressierungssignal an dem Adressierungssignalausgang 213 bereitzustellen, um dem zweiten Kommunikationsgerät 109 zu signalisieren, dass eine Adresszuweisung zu dem zweiten Kommunikationsgerät 109 durch das erste Kommunikationsgerät 103 erfolgt. Das Adressierungssignal kann über den Hilfsleitungsausgang 107 zu dem weiteren Hilfsleitungseingang 111 über die Hilfsleitung 113 zu dem zweiten Kommunikationsgerät 109 übertragen werden. Das Adressierungssignal ist insbesondere eine Spannung von 0 V.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines ersten Kommunikationsgeräts 103, welches einen Prozessor 207 mit einem linken Spannungsmesseingang 215, einem rechten Spannungsmesseingang 211, einem Adressierungssignalausgang 213 und einem Terminierungssignalausgang 209 aufweist. Weiterhin umfasst das Kommunikationsgerät 103 einen ersten Kommunikationsbusanschlusskontakt 309 und einen zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311. Das erste Kommunikationsgerät 103 ist an einem ersten Kommunikationsbusende 119 eines Kommunikationsbusses 101 angeordnet und ausgebildet, den Kommunikationsbus 101 an dem ersten Kommunikationsbusanschlusskontakt 309 und dem zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311 zu terminieren. Das erste Kommunikationsgerät 103 weist einen Terminierungswiderstand 305 auf und ist ausgebildet, den Terminierungswiderstand 305 an den Kommunikationsbus 101 anzuschalten, um den Kommunikationsbus 101 zu terminieren.
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Der Terminierungssignalausgang 209 ist über einen weiteren Widerstand 303 an den Schalter 301 angeschlossen. Der Schalter 301 ist insbesondere ein galvanisch getrennter und/oder optischer Halbleiterschalter, welcher eine elektrische Verbindung zwischen dem Terminierungswiderstand 305 und dem zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311 in Abhängigkeit von dem Terminierungssignal herstellen kann. Der Schalter 301 kann an einen Erdungsanschluss 313 angeschlossen sein, wobei der Schalter 301 eine Leuchtdiode 307 aufweisen kann, welche über den Terminierungssignalausgang 209 mit Spannung versorgt werden kann, um ein optisches Signal zu erzeugen. Der Schalter 301 kann ausgebildet sein, dieses optische Signal in ein elektrisches Schaltsignal zu wandeln, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kommunikationsbusanschlusskontakt 309 und dem zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311 über den Terminierungswiderstand 305 herzustellen.
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Weiterhin weist das erste Kommunikationsgerät 103 einen ersten Kommunikationsbusanschluss 115 auf, welcher einen ersten Kommunikationsbusanschlusskontakt 309 und einen zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311 umfasst. Das erste Kommunikationsgerät 103 ist über den ersten Kommunikationsbusanschlusskontakt 309 mit einer ersten Signalleitung des Kommunikationsbusses 101 verbunden und über den zweiten Kommunikationsbusanschlusskontakt 311 mit einer zweiten Signalleitung des Kommunikationsbusses 101 verbunden. Das erste Kommunikationsgerät 103 ist an einem ersten Kommunikationsbusende 119 angeordnet und das zweite Kommunikationsgerät 109 ist an einem zweiten Kommunikationsbusende 121 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kommunikationssystem
- 101
- Kommunikationsbus
- 103
- Erstes Kommunikationsgerät
- 105
- Hilfsleitungseingang
- 107
- Hilfsleitungsausgang
- 109
- Zweites Kommunikationsgerät
- 109-1
- Weiteres Kommunikationsgerät
- 109-2
- Weiteres Kommunikationsgerät
- 109-3
- Weiteres Kommunikationsgerät
- 111
- Hilfsleitungseingang
- 113
- Hilfsleitung
- 115
- Erster Kommunikationsbusanschluss
- 117
- Zweiter Kommunikationsbusanschluss
- 119
- Erstes Kommunikationsbusende
- 121
- Zweites Kommunikationsbusende
- 123
- Speicher
- 201
- Messschaltung
- 203
- Steuerungsmessschaltung
- 205
- Schalter
- 207
- Prozessor
- 209
- Terminierungssignalausgang
- 211
- Rechter Spannungsmesseingang
- 213
- Adressierungssignalausgang
- 215
- Linker Spannungsmesseingang
- 217-1
- Widerstand
- 217-2
- Widerstand
- 217-3
- Widerstand
- 217-4
- Widerstand
- 217-5
- Widerstand
- 217-6
- Widerstand
- 219-1
- Versorgungsspannungseingang
- 219-2
- Versorgungsspannungseingang
- 221-1
- Erdungsanschluss
- 221-2
- Erdungsanschluss
- 221-3
- Erdungsanschluss
- 221-4
- Erdungsanschluss
- 223-1
- Kondensator
- 223-2
- Kondensator
- 301
- Schalter
- 303
- Widerstand
- 305
- Terminierungswiderstand
- 307
- Leuchtdiode
- 309
- Erste Kommunikationsbusanschlusskontakt
- 311
- Zweite Kommunikationsbusanschlusskontakt
- 313
- Erdungsanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO/IEC 14443 [0011]
- ISO/IEC 18092 [0011]
