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Die Erfindung betrifft allgemein die Energie- und Datenübertragung in einem Bussystem und insbesondere ein Netzwerkgerät zum Anschließen an eine Busleitung, sowie ein System mit mehreren solcher Netzwerkgeräte.
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Zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern werden in vielen Bereichen unterschiedlichste Arten von Bussystemen eingesetzt. Je nach Einsatzzweck weisen entsprechende Busleitungen eine unterschiedliche Anzahl an Adern auf. Besonders kostengünstige und einfach zu handhabende Bussysteme kommen mit einer 2-DrahtLeitung aus.
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Neben der Übertragung von Daten ist es auch möglich, die über ein Bussystem miteinander verbundenen Geräte über das Bussystem mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Busleitung zu diesem Zweck zusätzliche Leitungen zur Stromversorgung umfassen kann. Eine Stromversorgung über die Busleitung bietet den Vorteil, dass auf eine separate Stromversorgung des Geräts, zum Beispiel mit einem separaten Stromkabel und Netzgerät oder mit einer Batterie, verzichtet werden kann.
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Es sind auch Techniken bekannt, um die Datenleitungen eines Bussystems zur Energieübertragung einzusetzen. Eine solche Technik ist zum Beispiel PoDL (Power over Data Line), eine abgewandelte Form von PoE (Power over Ethernet), die beispielsweise in der Industrieautomatisierung und im Bereich IoT (Internet of Things) zur gleichzeitigen Daten- und Energieübertragung bei SPE (Single Pair Ethernet) eingesetzt wird. Bei PoDL wird beispielsweise Energie von einer Gleichspannungsquelle eines Busteilnehmers an eine Senke eines anderen Busteilnehmers übertragen. Die Trennung der über die beiden Leitungen zusätzlich übertragenen Daten, die im Vergleich hohe Frequenzen aufweisen, wird mittels einer Frequenzweiche realisiert, auch als Diplexing bezeichnet. In der Regel kommen dabei Induktivitäten und Kapazitäten zum Einsatz, da Induktivitäten bei hohen Frequenzen für das Datensignal hochimpedant sind, also wie eine Sperre wirken, während Kapazitäten für das hochfrequente Datensignal niederimpedant also durchlässig sind. Für das niederfrequente DC- oder AC-Energiesignal zur Spannungsversorgung sind Induktivitäten niederimpedant also durchlässig, wohingegen Kapazitäten sperrend wirken. Auf diese Weise können Datensignal und Energiesignal über dieselben 2 Leitungen übertragen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Energieversorgung von Busteilnehmern und/oder eine Energieübertragung in einem Bussystem verbessert, vereinfacht und/oder flexibler gestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, wobei die angegebenen Merkmale und Vorteile im Wesentlichen für alle unabhängigen Ansprüche gelten können.
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Die technische Aufgabe wird dementsprechend durch ein Netzwerkgerät gelöst, welches wenigstens eine Bus-Schnittstelle zum Anschließen des Netzwerkgerätes an eine Busleitung umfasst, insbesondere an eine Zweidraht-Busleitung, wobei die Bus-Schnittstelle zur Datenübertragung und zur Energieübertragung ausgebildet ist, und wobei das Netzwerkgerät dazu ausgebildet ist, abhängig von einem Betriebsmodus des Netzwerkgerätes wahlweise der Busleitung elektrische Energie zu entnehmen oder elektrische Energie in die Busleitung einzuspeisen.
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Ein Kernaspekt der Erfindung kann somit darin gesehen werden, ein Netzwerkgerät zum Anschließen an eine Busleitung bereitzustellen, mit dem eine flexible, bidirektionale Energieübertragung ermöglicht wird, so dass z.B. einige Teilnehmer Energie auf den Bus einspeisen und andere Teilnehmer Energie entnehmen können. Auf diese Weise kann vorteilhaft auch im Konfigurationsfall Energie für ein Netzwerkgerät bereitgestellt werden, so dass das Netzwerkgerät beispielsweise bei Inbetriebnahme nur über die Bus-Schnittstelle angeschlossen werden muss, um eine Konfigurierung des Netzwerkgerätes durchzuführen.
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Zur Trennung eines an der Bus-Schnittstelle anliegenden kombinierten Daten- und Energiesignals in ein Datensignal und ein Energiesignal, bzw. zum Kombinieren eines Daten- und Energiesignals zu einem kombinierten Daten- und Energiesignal, umfasst das Netzwerkgerät vorteilhaft eine mit der Bus-Schnittstelle verbundene Diplexing-Einrichtung zur frequenzselektiven Signal-Aufsplittung. Ferner umfasst das Netzwerkgerät vorzugsweise einen Schaltkreis zur Energieverteilung und eine Sende-/ Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von Daten, wobei die Bus-Schnittstelle über die Diplexing-Einrichtung mit dem Schaltkreis zur Energieverteilung und mit der Sende-/ Empfangseinrichtung verbunden ist. Die Diplexing-Einrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, elektrische Energie zwischen der Busleitung und dem Schaltkreis zur Energieverteilung zu übertragen, sowie Datensignale zwischen der Busleitung und der Sende-/ Empfangseinrichtung zu übertragen, und zwar jeweils in beide Richtungen.
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Das Netzwerkgerät kann vorteilhaft eine Energieversorgungseinrichtung aufweisen, wobei diese beispielsweise als Netzteil zum Anschließen an ein Stromnetz oder als Batterie ausgebildet sein kann. Bevorzugt weist das Netzwerkgerät einen Normal-Betriebsmodus und einen Konfigurations-Betriebsmodus auf, wobei das Netzwerkgerät in dem Normal-Betriebsmodus durch die Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird und dazu ausgebildet ist, im Normal-Betriebsmodus von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellte elektrische Energie in eine mit der Bus-Schnittstelle verbundene Busleitung einzuspeisen, und wobei das Netzwerkgerät dazu ausgebildet ist, in dem Konfigurations-Betriebsmodus elektrische Energie zur Energieversorgung des Netzwerkgerätes aus einer mit der Bus-Schnittstelle verbundenen Busleitung zu entnehmen. Eine Umschaltung zwischen dem Normal- und dem Konfigurations-Betriebsmodus erfolgt vorzugsweise automatisch abhängig davon, ob von der Energieversorgungseinrichtung elektrische Energie bereitgestellt wird.
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Vorteilhaft umfasst das Netzwerkgerät wenigstens eine Steuereinheit und eine Speichereinheit, wobei das Netzwerkgerät dazu ausgebildet ist, im Konfigurations-Betriebsmodus zumindest die Steuereinheit und die Speichereinheit mit elektrischer Energie zu versorgen, und über die Steuereinheit einen Zugriff auf die Speichereinheit für ein über die Bus-Schnittstelle mit dem Netzwerkgerät verbindbares weiteres Netzwerkgerät, insbesondere ein Konfigurations-Gerät, bereitzustellen. Die Steuereinheit und die Speichereinheit können auch durch eine gemeinsame Einheit gebildet werden, oder in einer gemeinsamen Einheit angeordnet sein. Beispielsweise kann ein integrierter Schaltkreis (Integrated Circuit; IC) vorgesehen sein, welcher die Steuereinheit und die Speichereinheit umfasst.
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Auf diese Weise kann das Netzwerkgerät auf besonders einfache Weise bei Inbetriebnahme konfiguriert werden, indem das Netzwerkgerät nur über die Bus-Schnittstelle an ein Konfigurations-Gerät angeschlossen wird, welches das Netzwerkgerät über die Anschlussleitung mit elektrischer Energie versorgt, so dass die Steuereinheit und der Speicher des Netzwerkgeräts funktionsfähig sind und mit Hilfe des Konfigurations-Gerät Konfigurations-Parameter in dem Speicher hinterlegt werden können.
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Im Normalbetrieb dient der Konfigurations-Betriebsmodus vorzugsweise als Not-Betriebsmodus, wobei das Netzwerkgerät vorteilhaft dazu ausgebildet ist, bei Ausfall der Energieversorgungseinrichtung automatisch in den Konfigurations-Betriebsmodus zu wechseln. Auf diese Weise kann das Netzwerkgerät vorteilhaft bei Ausfall der eigenen Energieversorgungseinrichtung über den Bus bzw. die Busleitung mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Zur Vermeidung von Störungen kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die an der Datenübertragung und/oder Energieübertragung über die Bus-Schnittstelle beteiligten Komponenten des Netzwerkgerätes von weiteren Komponenten des Netzwerkgerätes galvanisch getrennt sind. Die galvanische Trennung kann dabei z.B. induktiv, kapazitiv oder optoelektronisch realisiert sein.
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Der Schaltkreis zur Energieverteilung ist vorzugsweise zum Aufnehmen, Glätten, Begrenzen, Gleichrichten, Schalten und/oder Regeln von Spannungs- und/oder Stromsignalen ausgebildet. Insbesondere kann der Schaltkreis zur Energieverteilung dazu ausgebildet sein, eine Versorgungsspannung für die die Steuereinheit und/oder den Speicher bereitzustellen. Ein störungsfreier Betrieb der Steuereinheit und/oder des Speichers wird vorteilhaft durch eine von dem Schaltkreis zur Energieverteilung durchgeführte Spannungsregelung und Glättung gewährleistet.
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Vorteilhaft umfasst das Netzwerkgerät eine Messeinrichtung zur Messung einer auf der Busleitung anliegenden Spannung, wobei das Netzwerkgerät dazu ausgebildet ist, nur bei entsprechender Polung der auf der Busleitung anliegenden Spannung elektrische Energie in die Busleitung einzuspeisen, oder die Polung einer in die Busleitung einzuspeisenden Spannung in Abhängigkeit der auf der Busleitung gemessenen Spannung anzupassen.
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Das Netzwerkgerät kann vorteilhaft auch mehrere Bus-Schnittstellen aufweisen, beispielsweise wenigstens eine erste und eine zweite Bus-Schnittstelle. In einer solchen Ausführungsform ist das Netzwerkgerät vorteilhaft dazu ausgebildet, eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Bus-Schnittstelle wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen.
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Die technische Aufgabe wird ferner durch ein System gelöst, welches wenigstens zwei oben beschriebene Netzwerkgeräte und eine Busleitung, insbesondere eine Zweidraht-Busleitung, umfasst, wobei die Netzwerkgeräte über die Busleitung miteinander verbunden sind.
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Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Netzwerkgerät der wenigstens zwei Netzwerkgeräte der Busleitung elektrische Energie entnimmt, und wenigstens ein anderes Netzwerkgerät der wenigstens zwei Netzwerkgeräte elektrische Energie in die Busleitung einspeist. Auf diese Weise können vorteilhaft Busteilnehmer, deren eigene Energieversorgung beispielsweise ausgefallen ist, von anderen Busteilnehmern mitversorgt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen:
- 1 schematisch und vereinfacht den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Netzwerkgerätes,
- 2 schematisch die prinzipielle Funktionsweise von PoDL,
- 3 schematisch und stark vereinfacht ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems,
- 4 schematisch und stark vereinfacht ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems.
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In 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Netzwerkgerätes 100 gezeigt, der als Busteilnehmers eingesetzt wird und dementsprechend eine Bus-Schnittstelle 110 zum Anschließen an eine Busleitung aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bus-Schnittstelle zum Anschließen an die zwei Leitungen einer Zweidraht-Busleitung ausgebildet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Netzwerkgerät 100 zwei Bereiche, die durch eine Isolationsbarriere galvanisch voneinander getrennt sind, die als gestrichelte Linie 200 angedeutet ist. Die Isolationsbarriere umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Transformator 120 zur induktiven galvanischen Trennung, sowie einen Koppler 130, der beispielsweise zur kapazitiven oder zur optoelektronischen galvanischen Trennung ausgebildet sein kann und beispielsweise als Optokoppler oder als digitaler Koppler ausgebildet sein kann.
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Der untere Bereich unterhalb der Isolationsbarriere umfasst in diesem Beispiel die eigentliche Gerätefunktionalität, wobei dort typischerweise unter anderem eine Stromversorgung 140 angeordnet ist, sowie ein Host Controller 145, der zum Beispiel als Mikrocontroller ausgebildet sein kann, und der über die Stromversorgung 140 mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Der obere Bereich ober halb der Isolationsbarriere umfasst im Wesentlichen die an der Buskommunikation beteiligten Komponenten des Netzwerkgerätes 100. Die durch die Isolationsbarriere erzielte galvanische Trennung der beiden Bereiche dient vorteilhaft dazu, wechselseitige Störungen der jeweiligen Komponenten zu vermeiden. Es sei angemerkt, dass eine galvanische Trennung eine vorteilhafte, nicht aber ein für die Funktionsweise des Netzwerkgerätes wesentliche Ausgestaltung darstellt.
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Im Normalbetrieb des Netzwerkgerätes 100 wird der obere Bereich des Netzwerkgerätes 100 über den Übertrager bzw. Transformator 120 mit elektrischer Energie versorgt, wobei die Stromversorgung 140 zu diesem Zweck über eine Treiberschaltung 141 mit dem Transformator 120 verbunden ist.
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Das dargestellte Netzwerkgerät 100 umfasst ferner einen Schaltkreis zur Energieverteilung 150, der Spannungs- und/oder Stromsignale aufnehmen, glätten, begrenzen, schalten und regeln kann und zusätzlich Energieflüsse steuern kann. So kann beispielsweise die über den Übertrager 120 und eine schematisch als Diode 121 dargestellte Gleichrichtung gelieferte Gleichspannung im Normalbetrieb als Versorgungsspannung einer Steuereinheit 160 und optional an eine Speichereinheit 165, welche Kommunikation mit der Steuereinheit 160 verbunden ist, geliefert werden, so dass diese entsprechend mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Steuereinheit 160 kann zum Beispiel als Mikrocontroller ausgebildet sein. Die Steuereinheit 160 und die Speichereinheit 165 können auch in einem gemeinsamen Bauteil untergebracht sein. Eine Spannungsregelung und Glättung innerhalb des Schaltkreises zur Energieverteilung 150 sorgt vorteilhaft für einen störungsfreien Betrieb der Steuereinheit 160.
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Die Steuereinheit 160 kann nun einerseits über die optionale Isolationsbarriere, d.h. über den Koppler 130, Daten mit dem Host-Controller 145 austauschen, beispielsweise unter Verwendung einer SPI-Datenschnittstelle. Der eigentliche Datenfluss über das Bussystem wird von der Steuereinheit 160 über eine Sende-/ Empfangseinrichtung 170, beispielsweise in Form eines Transceivers, der für die Aufbereitung der Daten zuständig ist, und über eine im Folgenden näher erläuterte Diplexing-Einheit 180, die die Daten an die zwei Busleitungen übergibt und entgegennimmt, sichergestellt.
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Die Diplexing-Einheit 180 besteht aus verschiedenen Hardwarekomponenten und hat verschiedene Aufgaben. Zum einen ist die Diplexing-Einheit 180 zur Frequenztrennung ausgebildet, wobei die prinzipielle Funktionsweise der durch die Diplexing-Einheit 180 ausgeführten Frequenztrennung nachfolgend im Zusammenhang mit 2 dargestellt wird.
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2 zeigt beispielhaft, wie die gleichzeitige Daten- und Energieübertragung bei SPE (Single Pair Ethernet) gelöst wird, wobei das Verfahren PoDL (Power over Data Line) zum Einsatz kommt. Im dargestellten Beispiel wird elektrische Energie über eine Gleichspannungsquelle 310 des Teilnehmers 301 an die Senke 320 des Teilnehmers 302 übertragen. Da über die beiden Leitungen zusätzlich die Daten mit hohen Frequenzen übertragen werden, wird die Trennung mittels einer Frequenzweiche realisiert. Die vier dargestellten Induktivitäten 331, 332, 333 und 334 sind bei hohen Frequenzen für das Datensignal hochimpedant, wirken hier also wie eine Sperre, wobei die vier Kapazitäten 341, 342, 343 und 344 für das hochfrequente Datensignal niederimpedant also durchlässig sind. Für das niederfrequente DC- oder AC-Energiesignal, d.h. die Versorgungsspannung, sind die Induktivitäten niederimpedant also durchlässig, wohingegen die Kapazitäten sperrend wirken. Somit können Datensignal und Energiesignal über dieselben 2 Leitungen übertragen werden.
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Wieder bezugnehmend auf 1 kann somit mittels Frequenzweichen, d.h. mittels der Diplexing-Einheit 180, beispielsweise unter Verwendung von Induktivitäten und Kapazitäten, die Energieversorgung von den Datensignalen getrennt werden, was im Folgenden näher erläutert wird.
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Bei Bedarf kann von dem Schaltkreis zur Energieverteilung über den Schalter 195 und die Diplexing-Einheit 180 auch eine, vorzugsweise geregelte, Spannung über die Frequenzweiche auf die Busleitungen geschaltet werden. Die Kontrolle über den Schalter 195 hat die Steuereinheit 160, d.h. der Schalter 195 ist als steuerbarer Schalter ausgebildet und kann von der Steuereinheit 160 über eine entsprechende, gestrichelt angedeutete Steuerleitung gesteuert werden. Die Steuereinheit 160 schließt den Schalter 195 vorzugsweise nur dann, wenn eine von der Diplexing-Einheit 180 durchgeführte Messung ergeben hat, dass auf der Busleitung entweder keine oder eine richtig polarisierte Spannung anliegt. Das Ergebnis der Messung wird von der Diplexing-Einheit 180 über eine geeignete Signal- oder Datenleitung an die Steuereinheit 160 übermittelt. Dies ist in 1 durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet. Wenn die Messung ergeben hat, dass die Busspannung und der Bus-Status, d.h. insbesondere die Polarität der Spannung auf der Busleitung, für eine Einspeisung geeignet sind, kann die Spannung durch Schließen des Schalters 195 auf die Busleitung geschaltet werden. Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, die Polung einer in die Busleitung einzuspeisenden Spannung in Abhängigkeit der auf der Busleitung gemessenen Spannung anzupassen, und auf diese Weise einen Verpolschutz zu realisieren. Für diesen Zweck ist vorteilhaft eine entsprechende Verpolschutz-Schaltung vorgesehen, die in 1 nicht dargestellt ist.
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Vorteilhaft ist der Schaltkreis zur Energieverteilung 150 ferner für eine Strombegrenzung ausgebildet, so dass nur ein Strom mit einer vorgegebenen Maximalstromstärke auf der Busleitung bereitgestellt werden kann.
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Im Folgenden wird der Fall betrachtet, dass die eigentliche Gerätefunktionalität, in 1 beispielhaft durch den Host-Controller 145 repräsentiert, ausgefallen ist und/oder nicht mit Energie versorgt wird, das Netzwerkgerät 100 aber über die Busleitungen angeschlossen ist. Das kann zum Beispiel bei einer Inbetriebnahme des Gerätes mittels eines nicht dargestellten, speziellen Bus-Konfigurations-Adapters der Fall sein. Auch kann dieser Fall eintreten, wenn das Netzwerkgerät 100 beispielsweise einen Defekt aufweist und aus diesem Grund über die Stromversorgung 140 keine elektrische Energie bereitgestellt werden kann.
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In diesem Fall kann die Diplexing-Einheit 180 die an dem Bus anliegende Spannung an den Schaltkreis zur Energieverteilung 150 weiterleiten, wobei dies beispielsweise über eine Brückengleichrichtungs-Schaltung 190 erfolgt. Es sei angemerkt, dass die auf dem Bus, d.h. auf den Busleitungen anliegend Spannung vorteilhaft von mindestens einem anderen Busteilnehmer bereitgestellt wird. Durch die Brückengleichrichtungs-Schaltung 190 wird vorteilhaft eine Stromentnahme unabhängig von der Polung der auf den Busleitungen anliegenden Spannung ermöglicht.
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Der Schaltkreis zur Energieverteilung 150 kann nun vorteilhaft eine auf die beschriebene Weise von der Diplexing-Einheit 180 bereitgestellte Spannung je nach Bedarf begrenzen, regeln und/oder glätten und die entsprechend begrenzte, geregelte, und/oder geglättete Spannung als Versorgungsspannung an die Steuereinheit 160 und/oder den Speicher 165 weiterleiten, so dass die Steuereinheit dann, trotz fehlender Gerätespannung von der Stromversorgung 140, über den Bus wie oben beschrieben kommunizieren kann. So können beispielsweise Konfigurationsdaten aus dem Speicher 165 auch bei einem Defekt ausgelesen oder in den Speicher 165 während der Konfigurationsphase geschrieben werden.
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Es sei angemerkt, dass das Netzwerkgerät 100 je nach Einsatzzweck weitere Komponenten und/oder Baugruppen umfassen kann, die in 1 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann eine optionale interne Terminierung vorgesehen sein
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Neben der „Diplexing" Einheit können optional weitere Komponenten vorgesehen sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind, da sie keine unmittelbare Relevanz für die Erfindung haben. So kann eine optionale interne Terminierung vorgesehen sein. Auch kann, wie oben beschrieben, eine Verpolschutz-Schaltung vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass die Kommunikation unabhängig von der Polarität am Bus anliegenden Gleichspannung funktioniert.
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In 3 ist beispielhaft ein System 10 mit drei Busteilnehmer 100-1, 100-2 und 100-3 dargestellt, wobei die Busteilnehmer jeweils dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Netzwerkgerät 100 entsprechen. Die Busteilnehmer sind über die jeweilige Bus-Schnittstelle 110 an eine gemeinsame Zweidraht-Busleitung 400 angeschlossen. Es sei nun angenommen, dass der Busteilnehmer 100-3 eine defekte Stromversorgung aufweist. Wie oben beschrieben ermöglicht es die Erfindung für einen solchen Fall vorteilhaft, dass der Busteilnehmer 100-3 von den anderen Busteilnehmern 100-1 und 100-2 mit elektrischer Energie versorgt wird. Zu diesem Zweck speisen die Busteilnehmer 100-1 und 100-2 wie oben beschrieben elektrische Energie in die Busleitung 400 ein, während der Busteilnehmer 100-3 elektrische Energie aus der Busleitung 400 entnimmt. Dies ist in 3 durch entsprechende Pfeile angedeutet. Je nach konkreter Ausgestaltung des Systems kann auch nur einer der beiden Busteilnehmer 100-1 und 100-2 Energie für den Busteilnehmer 100-3 bereitstellen oder die benötigte Energie wird zu ungleichen Teilen von den Busteilnehmern 100-1 und 100-2 bereitgestellt.
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Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Datenkommunikation zwischen den drei Busteilnehmern 100-1, 100-2 und 100-3 gewährleistet werden, auch wenn bei einem der Busteilnehmer die interne Stromversorgung ausgefallen ist.
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Der Einfachheit halber ist in 1 ein Netzwerkgerät 100 dargestellt, welches nur eine Bus-Schnittstelle 110 umfasst. Je nach Typ und Topologie des eingesetzten Busses kann ein erfindungsgemäßes Netzwerkgerät aber auch mehrere Bus-Schnittstellen oder Ports aufweisen.
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Eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 20 mit Netzwerkgeräten, die mehrere Ports aufweisen, ist in 4 schematisch dargestellt. 4 zeigt eine stark vereinfachte Skizze einer Anschaltung von drei Netzwerkgeräten 510, 520 und 530 innerhalb einer Netzwerktopologie. Wie in 4 zu sehen ist, umfasst das dargestellte Netzwerk 20 beispielhaft ein erstes, ein zweites und ein drittes Netzwerkgerät 510, 520, und 530, welche jeweils an einen Bus 600 elektrisch angeschlossen sind. Der dargestellte Bus 600 kann vorteilhaft als Zweidraht-Bus ausgebildet sein und ist in 4 beispielhaft als Daisy-Chain Topologie aufgebaut, so dass zwischen den einzelnen Netzwerkgeräten 510, 520 und 530 des Systems 20 jeweils Punkt-zu-Punkt Verbindungen aufgebaut sind und die Netzwerkgeräte 510, 520, 530 in einer Reihe bzw. Kette aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dazu umfasst jedes einzelne Netzwerkgerät 510, 520, 530 im Ausführungsbeispiel der 4 zwei Anschluss-Ports 511, 512, 521, 522, 531, 532, auch Ports oder physikalische Anschlusspunkte genannt, wobei ein erster Anschluss-Port 512 des ersten Netzwerkgeräts 510 mit einem ersten Anschluss-Port 521 des zweiten Netzwerkgeräts 520 verbunden ist und ein zweiter Anschluss-Port 522 des zweiten Netzwerkgeräts 520 mit einem ersten Anschluss-Port 531 des dritten Netzwerkgeräts 530 verbunden ist. Auch wenn nicht in 4 gezeigt, so können noch weitere Netzwerkgeräte links neben dem ersten Netzwerkgerät 510 und/oder rechts neben dem dritten Netzwerkgerät 530 an das Netzwerk 20 gemäß der verwendeten Netzwerktopologie angeschaltet bzw. an das Bussystem 600 angeschlossen sein oder angeschlossen werden.
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Bei dem in 4 dargestellten Netzwerk 20 können in den Netzwerkgeräten vorteilhaft Schaltungsteile vorgesehen sein, die dazu ausgebildet sind, eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Bus-Schnittstelle des jeweiligen Netzgerätes wahlweise herzustellen oder zu unterbrechen. Die in 4 dargestellten Netzwerkgeräte weisen hinsichtlich einer bidirektionalen Energieübertragung, d.h. der Fähigkeit, wahlweise elektrische Energie auf den Bus einzuspeisen oder elektrische Energie zu entnehmen, vorteilhaft einen analogen Aufbau auf, wie oben im Zusammenhang mit dem in 1 dargestellten Netzwerkgerät 100 beschrieben.
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Wie oben ausgeführt, ermöglicht die Erfindung vorteilhaft, Busteilnehmer sowohl als Quelle als auch als Senke für elektrische Energie einzusetzen, also je nach Betriebsmodus als Sender oder Empfänger von Energie. Auf diese Weise wird eine flexible, bidirektionale Energieübertragung ermöglicht, wobei zum Beispiel einige Busteilnehmer elektrische Energie auf den Bus einspeisen und andere Busteilnehmer elektrische Energie entnehmen können. Ferner kann für eine einfache Handhabung vorteilhaft vorgesehen sein, einen Verpolschutz vorzusehen, insbesondere für Busteilnehmer, die als Quelle für elektrische Energie fungieren, wobei insbesondere für Busteilnehmer, die als Senke für elektrische Energie dienen, eine Gleichrichtung vorgesehen sein, um eine Spannung vorgegebener Polarität bereitzustellen, unabhängig von der Polarität auf der angeschlossenen Busleitung anliegenden Spannung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass elektrische Energie auch im Konfigurationsfall bereitgestellt werden kann, wenn ein Busteilnehmer beispielsweise bei Inbetriebnahme nur über die Busleitungen angeschlossen und konfiguriert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 20
- System
- 100
- Netzwerkgerät
- 100-1, 100-2, 100-3
- Netzwerkgerät mit einer Bus-Schnittstelle
- 110
- Bus-Schnittstelle
- 120
- Übertrager
- 121
- Gleichrichter
- 130
- Koppler
- 140
- Stromversorgung
- 141
- Treiberschaltung
- 145
- Host Controller
- 150
- Schaltkreis zur Energieverteilung
- 160
- Steuereinheit
- 165
- Speicher
- 170
- Transceiver
- 180
- Diplexing-Einheit
- 190
- Brückengleichrichter
- 195
- Steuerbarer Schalter
- 301, 302
- Teilnehmer
- 310
- Gleichspannungsquelle
- 320
- Senke
- 331-334
- Induktivitäten
- 341-344
- Kapazitäten
- 400
- Busleitung
- 510 ,520, 530
- Netzwerkgerät mit zwei Bus-Schnittstellen
- 511,512
- Bus-Schnittstelle
- 521, 522
- Bus-Schnittstelle
- 531, 532
- Bus-Schnittstelle
- 600
- Bus
