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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren gemäß des Patentanspruchs 8.
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Derartige Vorrichtungen, in der Art einer Schnittstelle, werden zur Kommunikation von Daten und/oder Signalen und/oder Informationen zwischen einem System und einem an das System angeschlossen überlagerten Systems, insbesondere Kundenschnittstelle, verwendet. Typischerweise wird hierbei einer jeden Schnittstelle eine separate Klemme zugeteilt, wobei hierfür unter Anderem Vorrichtungen bekannt sind wie beispielsweise UART-BUS-Schnittstellen, analoge oder digitale Ein-/Ausgänge. In der Regel werden Schnittstellen zur Kommunikation einerseits und analoge oder digitale Ein-/Ausgänge andererseits getrennt voneinander verwendet.
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Nachteilig ist, dass hierbei eine Vielzahl von Kontaktstellen gebildet werden müssen, um das entsprechende System mit einer jeweiligen Kundenschnittstelle zu kontaktieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine Kommunikation eines Systems mit einem an das System angeschlossenen Kundenschnittstelle ermöglicht, wobei eine Anzahl der nach außerhalb des Systems gerichteten Kontaktstellen minimiert wird.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 8, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 8 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Austausch von Informationen in der Art einer Schnittstelle eines Systems vor, umfassend
- • entweder eine adaptive Komponente, wobei die adaptive Komponente mittels eines Informations-Übertragungskanals und eines Energie-Übertragungskanals mit einer Kundenschnittstelle verbunden ist, wobei der Informations-Übertragungskanal eine unidirektionale Empfangsleitung und eine unidirektionale Sendeleitung umfasst,
- • oder eine adaptive Komponente und eine statische Komponente, wobei die adaptive Komponente mittels eines Informations-Übertragungskanals und eines Energie-Übertragungskanals mit der statischen Komponente verbunden ist wobei der Informations-Übertragungskanal eine unidirektionale Empfangsleitung und eine unidirektionale Sendeleitung umfasst wobei die statische Komponente mit einer Kundenschnittstelle verbunden ist,
wobei - • sofern die Vorrichtung nur die adaptive Komponente umfasst, die adaptive Komponente den Typ der Kundenschnittstelle, anhand von auf der Empfangsleitung über die Kundenschnittstelle bereitgestellte Signaltypen und Daten und/oder anhand von auf dem Energie-Übertragungskanal lesbare charakteristische Eigenschaften, erkennt und die Sendeleitung mit Signalen des erwarteten Typs, sowie den entsprechenden Daten beaufschlagt
- • oder sofern die Vorrichtung die adaptive Komponente und die statische Komponente umfasst, die adaptive Komponente den Typ der statischen Komponente, anhand von auf der Empfangsleitung über die statische Komponente bereitgestellte Signaltypen und Daten und/oder anhand von auf dem Energie-Übertragungskanal lesbare charakteristische Eigenschaften, erkennt und die Sendeleitung mit Signalen des erwarteten Typs, sowie den entsprechenden Daten beaufschlagt.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass beispielsweise bereits vorhandene Grundleiterplatten eines Systems über die so gestaltete Vorrichtung in der Art einer Schnittstelle mit unterschiedlichen Kundenschnittstellen verbunden werden können, was sich vorteilhaft auf eine Reduktion unterschiedlicher Varianten in der Herstellung auswirken kann. Eine einheitliche und von etwaigen Baugrößen unabhängige, elektrische Schnittstelle kann somit für Produktionseinrichtungen ermöglicht werden, was sich vorteilhaft auf die Durchgängigkeit, auf einheitliche Fertigungskonzepte und/oder Prüftechnik auswirken, sowie einheitliche Prüfsoftware und die Wiederverwendbarkeit von Prüfsoftware ermöglichen kann. Außerdem kann ein Nach- und/oder Aufrüsten bereits bestehender Systeme ermöglicht und vereinfacht werden.
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Darüber hinaus werden in vorteilhafter Weise nur zwei Kanäle, im Speziellen ein Informations-Übertragungskanal und ein Energie-Übertragungskanal, für die gesamte Funktionalität benötigt, was zu einer Kosteneinsparung in der Herstellung führen kann, da mit höherer Anzahl von Kanälen die Kosten steigen können. Elektronik, bei welcher nur ein Analogeingang benötigt wird kann kostengünstig aufgebaut werden und in der Fertigung kann eine serielle Kommunikation zur Parametrisierung und Prüfung eines Endproduktes, wie beispielsweise eines Lüfters, oder eines Gebläses, verwendet werden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Empfangsleitung und/oder die Sendeleitung als eine elektrische oder eine optische Signalleitung ausgebildet ist/sind.
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Dadurch besteht die Möglichkeit unabhängig voneinander, sowohl für die Empfangsleitung, als auch für die Sendeleitung, eine Vielzahl an unterschiedlichen Signaltypen oder Kommunikationsprotokollen zu wählen. Dies kann sich vorteilhaft auf die Flexibilität und Kompatibilität im Einsatz des Systems und der Vorrichtung auswirken.
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Außerdem ist vorgesehen, dass die adaptive Komponente als Basismotor des Systems ausgebildet ist, wobei das System als Lüfter ausgebildet ist.
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Ein mit einer stark reduzierten Schnittstelle (AN/AUS) ausgestatteter Basismotor kann auf Grund der so gegebenen Adaptionsfähigkeit vorteilhaft mittels eines Wechsels der statischen Komponente oder der Kundenschnittstelle in seinem Funktionsumfang erweitert werden und dessen Funktionsparameter beispielsweise über geeignete Kundenschnittstellen in vorteilhafter Weise einheitlich modifiziert werden.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, dass der Informations-Übertragungskanal und/oder der Energie-Übertragungskanal eine galvanische Trennung, insbesondere mittels Optokopplern und/oder mittels kapazitiver Trennung und/oder mittels induktiver Trennung, umfasst.
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Hierdurch können die mittels des Informations-Übertragungskanal und/oder Energie-Übertragungskanal verbundenen Elemente der Vorrichtung, wie die adaptive Komponente und/oder die statische Komponente und/oder die Kundenschnittstelle, untereinander potentialfrei miteinander verbunden werden, was vorteilhaft einerseits die Herstellung einer sicheren Isolation zu Netzpotentialen, beispielsweise als Safety Extra Low Voltage (SELV)-Stromkreis den Schutz vor einem elektrischen Schlag bietet und andererseits mögliche Beschädigungen bei etwaigen Kurzschlüssen, oder Spannungsspitzen verringert und einen zuverlässigen Betrieb der Vorrichtung und des Systems ermöglicht.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Informations-Übertragungskanal und der Energie-Übertragungskanal mittels eines gemeinsamen Übertragungskanals gebildet werden.
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Hierdurch kann die Herstellung der Vorrichtung vereinfacht und Kosten reduziert, beziehungsweise eingespart werden.
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Außerdem ist vorgesehen, dass systeminterne Signale mittels der statischen Komponente in systemexterne Signale verarbeitet werden, wobei insbesondere die systeminternen Signale und die systemexternen Signale zueinander verschiedene Typen von Signalen sind, insbesondere zueinander verschiedene Kommunikationsprotokolle, aufweisen.
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Vorteilhaft ist dies insbesondere bei einem systeminternen Signalaustausch via seriellem Kommunikationsprotokoll, dessen ausgetauschte Informationen von der entsprechenden Komponente in mehrere Ein- und Ausgangssignale verschiedenen Typs oder auch andere serielle Kommunikationsprotokolle weiterverarbeitet werden können.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die adaptive Komponente eine Erkennung der statischen Komponente oder der Kundenschnittstelle regelmäßig, insbesondere stetig prüft und gegebenenfalls korrigiert.
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Hierdurch können Änderungen, beispielsweise auf Grund eines Austauschs der Kundenschnittstelle im Betrieb der Vorrichtung erkannt und das Verhalten entsprechend angepasst werden. Vorteilhaft ist außerdem, dass ein vorhandenes System somit aufgerüstet und verbessert werden kann, ohne bereits bestehende Elemente, wie beispielsweise den Basismotor, tauschen zu müssen. Eine Anpassung dieser Elemente kann dadurch in vorteilhafter Weise im laufenden Betrieb, oder nach erfolgter Auslieferung des Systems durchgeführt werden.
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Außerdem sieht die Erfindung ein Verfahren vor zur Übertragung von Daten zwischen Systemkomponenten und über die Grenzen des Systems hinaus mittels einer Vorrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche umfassend die Schritte:
- sofern die Vorrichtung nur die adaptive Komponente umfasst
- • Empfangen von ersten Daten, die von der Kundenschnittstelle bereitgestellt werden, mittels der adaptiven Komponente, wobei die adaptive Komponente eine erste Vielzahl von Kommunikationsprotokollen unterstützt;
- • Erkennen eines ersten Kommunikationsprotokolls der empfangenen ersten Daten;
- • Umwandeln von zweiten Daten, die in der adaptiven Komponente und aus einer zweiten Vielzahl von Kommunikationsprotokollen vorliegen, in das erkannte erste Kommunikationsprotokoll der empfangenen ersten Daten;
- • Übertragen der zweiten Daten an die Kundenschnittstelle gemäß des erkannten ersten Kommunikationsprotokolls.
- oder sofern die Vorrichtung die adaptive Komponente und die statische Komponente umfasst,
- • Empfangen von ersten Daten, die von der statischen Komponente bereitgestellt werden, mittels der adaptiven Komponente, wobei die adaptive Komponente eine erste Vielzahl von Kommunikationsprotokollen unterstützt;
- • Erkennen eines ersten Kommunikationsprotokolls der empfangenen ersten Daten;
- • Umwandeln von zweiten Daten, die in der adaptiven Komponente und aus einer zweiten Vielzahl von Kommunikationsprotokollen vorliegen, in das erkannte erste Kommunikationsprotokoll der empfangenen ersten Daten;
- • Übertragen der zweiten Daten an die statische Komponente gemäß des erkannten ersten Kommunikationsprotokolls.
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Hierdurch besteht die Möglichkeit Daten, die an der adaptiven Komponente eines Systems, wie beispielsweise eines Basismotors eines Lüfters, vorhanden sind, in Abhängigkeit der daran angeschlossenen statischen Komponente oder der Kundenschnittstelle an diese oder dieses zu übertragen. Vorteilhaft kann dadurch ein mit rudimentären Funktionen, wie etwa den Zuständen An und Aus, ausgestatteter Basismotor flexibel mit weiteren Funktionen, einerseits in der Herstellung des Systems ausgestattet, oder andererseits nach bereits erfolgter Auslieferung des Systems nach- und/oder aufgerüstet werden.
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Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff eines Basismotors der Teil eines Lüfters oder eines Gebläses zu verstehen, der die grundlegenden Aufgaben der Motorregelung des elektrischen Antriebsmotors realisiert und beispielsweise Informationen zur Vorgabe eines Sollwertes oder einer Rückmeldung eines Istwert mit verschiedenen, integrierten und/oder auswechselbaren, statischen Komponenten oder Kundenschnittstellen, austauscht.
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Weiterhin ist im Sinne der Erfindung unter einer Kundenschnittstelle der Umfang an Signal- und Versorgungsleitungen, deren Typ, deren Richtung und deren etwaiges Kommunikationsprotokoll zu verstehen, welches das Gerät des Benutzers, beispielsweise eines Regel- oder Steuergeräts mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im eigenen Gerät, wie beispielsweise eines Ventilators, verbindet.
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Weiterhin ist im Sinne der Erfindung unter einem Lüfter auch ein Ventilator, ein Gebläse oder ähnlich gasfördernde Geräte zu verstehen.
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Weiterhin können im Sinne der Erfindung Signale beispielsweise vom Typ eines der folgenden Signale sein: ein Analogsignal, ein Digitalsignal, ein Puls-Weiten-Modulations-Signal, ein PulsPausen-Modulations-Signal, ein Bitstrom oder ein serielles Kommunikationssignal, wie beispielsweise das Signal eines Universal-Asynchronous-Receiver-Transmitter.
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Die Begriffe Signaltyp, Typ von Signalen und Kommunikationsprotokolle sind im Sinne der Erfindung als synonym zu verstehen.
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Weiterhin sind unter den auf dem Energie-Übertragungskanal lesbaren charakteristischen Eigenschaften, wie beispielsweise die einer Stromaufnahme, zu verstehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen geschrieben.
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Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 einen DC Lüfter ohne galvanische Trennung umfassend einer kleinen Schnittstelle;
- 3 einen DC Lüfter ohne galvanische Trennung umfassend einer MODBUS Schnittstelle;
- 4 eine einphasig oder dreiphasig netzgespeistes System umfassend einer kleinen Schnittstelle;
- 5 einphasig oder dreiphasig netzgespeistes System umfassend einer MODBUS Schnittstelle; sowie
- 6 eine Fertigungseinrichtung und/oder Prüfeinrichtung.
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In 1 ist schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung zum Austausch von Informationen in der Art einer Schnittstelle eines Systems 1 umfasst hierbei eine adaptive Komponente 6 sowie eine statische Komponente 7, wobei die adaptive Komponente 6 und die statische Komponente 7 einerseits mittels eines Informations-Übertragungskanals 2, sowie andererseits mittels eines Energie-Übertragungskanals 5 miteinander in Verbindung stehen. Der Informations-Übertragungskanal 2 umfasst eine Empfangsleitung 3, sowie eine Sendeleitung 4. Sowohl die Empfangsleitung 3, als auch die Sendeleitung 4 sind unidirektional und zueinander gegenläufig ausgebildet, wobei die statische Komponente 7 mittels eines Schnittstellenkontakts 8 die von der adaptiven Komponente 6 bereitgestellten Daten über die Grenzen des Systems hinaus an eine Kundenschnittstelle (nicht dargestellt) bereitstellt und/oder weiter vermittelt.
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Die adaptive Komponente 6 erkennt hierbei die an dem System 1 angeschlossene Kundenschnittstelle (nicht dargestellt) anhand von auf der Empfangsleitung 3 über die Kundenschnittstelle (nicht dargestellt) bereitgestellte Signaltypen und Daten und/oder anhand von auf dem Energie-Übertragungskanal 5 lesbaren charakteristischen Eigenschaften und beaufschlagt die Sendeleitung mit Signalen des erwarteten Typs, sowie den entsprechenden Daten.
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Sowohl die Empfangsleitung 3, als auch die Sendeleitung 4 kann hierbei als elektrische oder als optische Signalleitung ausgebildet sein, was zu einer erhöhten Flexibilität im Austausch der Signale und Daten sorgen kann.
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Die 2 bis 6 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele, die jeweils in einer Zusammenschau mit der 1 das Zusammenwirken der folgenden Elemente darstellen: Analog- oder Digitaleingang 9, Digitalausgang 11, Universal Serial Bus 13, Masse 14, Spannungsversorgung 15, Spannungseingang 16, Spannungsausgang 17, galvanische Trennung 19, geräteinterner Steuerungsbus 20, erste Schnittstellenausführung 22, zweite Schnittstellenausführung 23, dritte Schnittstellenausführung 24, Lüfter 25, Geschwindigkeitsausgabe 26, Motorsteuerung 27, Motorelektronik 28, erste Datenleitung 29, zweite Datenleitung 30, Modbus 31, einphasige oder dreiphasige Elektronik 32, Schnittstellensteuerung 33, Werksschnittstelle 34.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- System
- 2
- Informations-Übertragungskanal
- 3
- Empfangsleitung
- 4
- Sendeleitung
- 5
- Energie-Übertragungskanal
- 6
- adaptive Komponente
- 7
- statische Komponente
- 8
- Kundenschnittstelle
- 9
- Analog- oder Digitaleingang
- 11
- Digitalausgang
- 13
- Universal Serial Bus
- 14
- Masse
- 15
- Spannungsversorgung
- 16
- Spannungseingang
- 17
- Spannungsausgang
- 19
- galvanische Trennung
- 20
- geräteinterner Steuerungsbus
- 22
- erste Schnittstellenausführung
- 23
- zweite Schnittstellenausführung
- 24
- dritte Schnittstellenausführung
- 25
- Lüfter
- 26
- Geschwindigkeitsausgabe
- 27
- Motorsteuerung
- 28
- Motorelektronik
- 29
- erste Datenleitung
- 30
- zweite Datenleitung
- 31
- Modbus
- 32
- einphasige oder dreiphasige Elektronik
- 33
- Schnittstellensteuerung
- 34
- Werksschnittstelle
