DE19512856A1 - Einrichtung, insbesondere in Fahrzeugen, zur leitungsgebundenen, bidirektionalen Übertragung von elektrischen Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, insbesondere in Fahrzeugen, zur leitungsge­ bundenen, bidirektionalen Übertragung von elektrischen Signalen, insbesondere Schwachstromsignalen, zwischen einem primärseitigen Modul und einem sekun­ därseitigen Modul, die über eine Übertragungseinrichtung miteinander verbindbar sind, wobei vom primärseitigen zum sekundärseitigen Modul zumindest ein Versor­ gungssignal für eine im sekundärseitigen Modul angeordnete Verbraucher­ einheit und vom sekundärseitigen Modul zum primärseitigen Modul zumindest ein Steuersignal, das von einem im sekundärseitigen Modul angeordneten Geberele­ ment ausgelöst wird, übertragbar ist, sowie ein entsprechendes Verfahren.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-A1 43 22 811 bekannt. Bei dieser Einrich­ tung werden elektrische Schwachstromsignale zwischen dem primärseitigen Modul und dem sekundärseitigen Modul leitungsgebunden über Zweidrahtleitungen der Übertragungseinrichtung übertragen, wobei in den Zweidrahtleitungen ein Steckver­ binder liegt, der die Zweidrahtleitungen abschließende Spulen aufweist, die trans­ formatorisch gekoppelt sind. Bei dieser bekannten Einrichtung ist es möglich, die für die Versorgung der elektrischen Verbraucher im sekundärseitigen Modul erforderli­ che elektrische Leistung zusammen mit diese steuernden Stellsignalen über eine gemeinsame Leitung zu übertragen. Hierzu ist im primärseitigen Modul ein Steuer­ gerät vorgesehen, welches die Steuersignale in binär codierter Form auf das die elektrischen Verbraucher versorgende Signal aufmoduliert. Im sekundärseitigen Mo­ dul werden die übertragenen Signale demoduliert und frequenzmäßig getrennt. Die im übertragenen Signal enthaltenen Steuersignale werden durch ein Mikro-Control­ ler ausgewertet und steuern über Schaltstufen die im sekundärseitigen Modul vor­ gesehenen Verbraucher.

Eine derartige Einrichtung ist von Vorteil, wenn zwischen dem primärseitigen und dem sekundärseitigen Modul ein hohes Informationsvolumen übertragen werden muß, wie es z. B. dann der Fall ist, wenn durch die beschriebene Einrichtung die Ausgangssignale eines im primärseitigen Modul befindlichen Radios zu den im se­ kundärseitigen Modul angeordneten Lautsprechern übertragen werden sollen. Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, bei denen nur wenige Informationen zwi­ schen dem primärseitigen und dem sekundärseitigen Modul der Einrichtung übertra­ gen werden müssen, ist aber der in der o.g. deutschen Offenlegungsschrift be­ schriebene Aufbau zu aufwendig und daher unwirtschaftlich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie für eine bidirektionale Übertragung mit nur geringem Informationsaufkommen besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 enthaltenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahmen wird in besonders vorteilhafter Art und Weise eine für eine bidirektionale Übertragung mit nur geringem Informationsauf­ kommen geeignete Einrichtung geschaffen, die sich durch ihre äußerst geringen Systemkosten auszeichnet. Durch den erfindungsgemäß gegenüber der bekannten Einrichtung stark vereinfachten Schaltungsaufbau ist in besonders vorteilhafter Art und Weise eine kostengünstigere und damit wirtschaftlichere Herstellungsweise möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der einzigen Figur beschrieben wird. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer insbesondere für einen Einsatz in Fahrzeugen geeigneten Einrichtung 1 zum leitungsgebundenen, bidirek­ tionalen Übertragen von elektrischen Signalen wird im folgenden exemplarisch an­ hand der Konstellation beschrieben, bei der von einem primärseitigen Modul 10 über eine Übertragungseinrichtung 20 ein Versorgungssignal V für eine im sekun­ därseitigen Modul 30 angeordnete, von einem Bedienschalter 5 ein- und ausschalt­ baren Verbrauchereinheit 31 zu übertragen ist, während in der Gegenrichtung ein von einem Geberelement 32 des sekundärseitigen Moduls 30 erzeugtes Ausgangs­ signal S zu einer im primärseitigen Modul 10 angeordneten Steuereinheit 11 zu übertragen ist. Eine derartige Konstellation trifft z. B. im automobilen Bereich dann auf, wenn von einer im primärseitigen Modul, also dem Restfahrzeug, befindlichen Spannungsquelle eine Versorgungsspannung für eine Sitzheizung eines - in diesem Fall das sekundärseitige Modul 30 repräsentierenden - Sitzes des Automobils über­ tragen werden muß, während in der Gegenrichtung das für die Aktivierung eines Airbags benötigte "Sitz-belegt"-Signal, das von einem im Sitz angeordneten Kon­ taktgeber - dem Geberelement 32 - erzeugt wird, zur Steuereinrichtung 11 übertra­ gen werden soll, die dann ein entsprechendes Aktivierungssignal für den Airbag erzeugt. Da die elektrische Verbindung zwischen dem Sitz und dem Restfahrzeug möglichst einfach durchgeführt werden soll, ist es von Vorteil, beide Signale, also das vom primärseitigen Modul 10 abgehende Versorgungssignal V auch als das vom sekundärseitigen Modul 30 abgehende Steuersignal S, über eine gemeinsame Signalleitung zu übertragen.

Hierzu ist nun vorgesehen, daß das primärseitige Modul 10 ein Leistungstreiberele­ ment 13 aufweist, welches die von einer Spannungsquelle des Fahrzeug-Bordnet­ zes bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und über eine erste Zweidrahtleitung 14a, 14b zu einer Primärspuleneinheit 21 der Übertra­ gungseinrichtung 20 leitet. Diese Primärspule 21 eines primärseitigen Teils 20a ei­ nes Steckverbinders der Übertragungseinheit 20 ist über ein magnetisches Joch 22 mit einer zum sekundärseitigen Teil 20b des Steckverbinders der Übertragungsein­ richtung 20 gehörigen Sekundärspuleneinheit 23 gekoppelt, die über eine zweite Zweidrahtleitung 34a, 34b mit einer Gleichrichtereinheit 33 des sekundärseitigen Moduls 30 verbunden ist. Dieses Gleichrichterelement 33 wandelt die vom Lei­ stungstreiberelement 13 des primärseitigen Moduls 10 erzeugte und von der Über­ tragungseinrichtung 20 zum sekundärseitigen Modul 30 übertragene Wechselspan­ nung - also das Versorgungssignal V - wieder in eine Gleichspannung G um, die die Verbrauchereinheit 31, in dem hier beschriebenen Fall also die Sitzheizung, ver­ sorgt, wobei in einer die Verbrauchereinheit 31 mit dem Gleichrichterelement 33 verbindenden Leitung 35 noch ein Schalter 36 angeordnet ist, der von einer weiter unten noch näher beschriebenen Zeitschaltung 38 betätigbar ist, welcher den Schalter 36 nach einem Zeitraum t < T₀ schließt, nachdem die Zeitschaltung 38 von der Gleichspannung G beaufschlagt wurde.

Das Geberelement 32 zur Erzeugung des "Sitz-belegt"-Signales oder eines entspre­ chenden anderen zur Steuereinrichtung 11 des primärseitigen Moduls 10 zu leiten­ den Steuersignals S ist parallel zur Verbrauchereinheit 31 und dem Schalter 36 an­ geordnet. Es ist derart ausgebildet, daß eine Veränderung der zu überwachenden Kenngröße in einer Änderung des elektrischen Widerstands des Geberelements 32 resultiert. Im einfachsten Fall besteht das Geberelement 32 - wie in Fig. 1 darge­ stellt - aus einem Schalter 32′, der in Abhängigkeit von der zu überwachenden Kenngröße entweder geöffnet oder geschlossen ist. In dem hier beschriebenen Fall, bei dem vom Geberelement 32 überwacht werden soll, ob der hier das sekundärsei­ tige Modul 30 repräsentierende Sitz des Kraftfahrzeuges belegt ist oder nicht, wird der Schalter 32′ geschlossen, wenn der Fahrer oder ein Fahrgast auf dem entspre­ chenden Sitz Platz nimmt, und ist offen, wenn der entsprechende Sitz unbelegt ist. Das Schließen des einen Widerstand R1 aufweisenden Schalters 32′ bewirkt, daß nun ein Strom I_s im sekundärseitigen Modul 30 fließt, der im primärseitigen Modul 10 in einem Strom I resultiert, der von einer Strommeßeinrichtung 15 des primärseitigen Moduls 10 registrierbar ist.

Die Funktionsweise der Einrichtung 1 ist nun wie folgt. Die mit dem Bedienschalter 5 für die Verbraucherelement 31 verbundene Steuereinrichtung 11 des primärseitigen Moduls 10 schaltet das Leistungstreiberelement 13

• a) permanent ein, wenn der Bedienschalter 5 für die Verbrauchereinheit 31 eingeschaltet ist, oder
• b) periodisch für einen kurzen Zeitraum t < T₀ wenn der Bedienschalter 5 für die Verbrauchereinheit 31 sich in seiner "Aus"-Stellung befindet.

Diese von der Steuerungseinrichtung 11 bewirkte Aktivierung des Leistungstreibere­ lements 13 bewirkt, daß das vom primärseitigen Modul 10 erzeugte Versorgungs­ signal V über die Übertragungseinrichtung 20 zum sekundärseitigen Modul 30 über­ tragen wird, so daß am Ausgang 33a des Gleichrichterelements 33 eine Versor­ gungsspannung G für die Verbrauchereinheit 31 anliegt. Diese kann jedoch nicht zur Verbrauchereinheit 31 geleitet werden, da der in der Leitung 35 zwischen das Gleichrichterelement 33 und die Verbrauchereinheit 31 geschaltete Schalter 36 sich in seiner Offen-Stellung befindet und erst von der Zeitschaltung 38 nach dem Zeit­ raum t < T₀nach dem Aktivieren des Leistungstreiberelements 13 geschlossen wird, so daß die Verbrauchereinheit 31 erst nach einem Zeitraum größer als T₀ aktiviert werden kann, (d. h., daß die Sitzheizung zu heizen beginnt), wodurch dann von der dem Leistungstreiberelement 13 vorgeschalteten Strommeßeinheit 15 ein Strom Ia registriert wird, der im wesentlichen von der Leistungsaufnahme P der Verbrau­ chereinheit 31 bestimmt wird.

Befindet sich jedoch der Bedienungsschalter 5 in seiner "Aus"-Stellung, so wird die Verbrauchereinheit 31 nicht aktiviert, da die Zeitschaltung 38 den Schalter 36 erst zu dem Zeitpunkt t < T₀ schließt, während die Steuereinrichtung 11 des primärseiti­ gen Moduls 10 den Leistungstreiber 13 bereits nach einem Zeitraum von t = T₀ abschaltet.

Dies bedeutet, daß im Zeitraum t < T₀ wird somit von der Strommeßeinheit 15 des primärseitigen Moduls 10 der Ruhestrom I_o des Leistungstreiberelements 13 regi­ striert wird, wenn sich der Schalter 32′ des Geberelements 32 in seiner Offen-Stel­ lung befindet, welche anzeigt, daß der dem Geberelement 32 zugeordnete Sitz nicht belegt ist.

Hat jedoch eine Person auf dem Sitz Platz genommen, so wird der den Widerstand R1 aufweisende Schalter 32′ des Geberelements 32 geschlossen, wodurch der Aus­ gang 33a des Gleichrichterelements 33 mit Masse M verbunden wird. Der Wider­ stand R1 bewirkt, daß nun die Strommeßschaltung 15 einen Strom I_o′ registriert, der größer als der Ruhestrom I_o des Leistungstreiberelements 13 ist. Durch eine geeig­ nete Wahl des Widerstands R1 (ggf. unter Verwendung eines Vorschaltwiderstan­ des) wird erreicht, daß vorzugsweise der bei geschlossenem Schalter 32′ des Gebe­ relements 32 fließende Strom I_o′ deutlich größer als der Ruhestrom I_o des Lei­ stungstreiberelements 13 ist, so daß die Strommeßeinheit 15 besonders einfach aufgebaut werden kann.

Das von der Strommeßeinheit 15 in Abhängigkeit von der gemessenen Stromstärke I₀ bzw. I_o′ erzeugte, den Schaltzustand des Geberelements 32 repräsentierende Ausgangssignal A wird dann zur Steuerungseinrichtung 11 des primärseitigen Moduls 10 geleitet, die folglich bei einem Strom I = I_o das Sitz-frei-Signal und bei ei­ nem Strom von I = I_o′ das Sitz-belegt-Signal S1 erzeugt. Es ist auf diese Art und Wei­ se also besonders einfach möglich, eine Übertragung des Steuersignals S zwischen dem sekundärseitigen Modul 30 und dem primärseitigen Modul 10 zu gewährleisten, ohne daß man auf eine komplizierte Prozessoreinheit oder auf eine komplexe Signalcodierung angewiesen ist.

Es soll noch angeführt werden, daß die eben beschriebene Art und Weise der Si­ gnalübertragung zwischen dem primärseitigen Modul 10 und dem sekundärseitigen Modul 30 über die transformatorisch gekoppelten Steckverbinder 20a, 20b der Übertragungseinrichtung 20, welche im Detail in der bereits eingangs genannten DE-A1 43 22 811, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen explizit verwiesen und deren technische Lehre somit zum Gegenstand der Anmeldung gemacht wird, aufgrund der hierbei erzielbaren leichten Trennung zwischen primärseitigem und sekundärseitigem Modul 10, 30, zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig ist. Vielmehr ist es möglich, daß, wenn auf die vorteilhafte leichte Trennbarkeit der Mo­ dule 10, 30 durch die in der DE-A1 43 22 811 beschriebenen Übertragungseinrich­ tung 20 verzichtet werden kann, die das Versorgungssignal V bereitstellende Quelle direkt mit dem durch die Verbrauchereinheit 31 und dem dazu parallel geschaltete Geberelement 32 gebildeten Komplex zu verbinden. In diesem Fall kann die Über­ tragungseinrichtung 20 aus einer ein Ausgangselement 10a des primärseitigen Moduls 10 mit einem Knotenpunkt 35′ der Leitung 35 verbindenden einzigen Lei­ tungsverbindung (nicht gezeigt) bestehen.

Desweiteren ist es möglich, daß - wenn ein Gleichspannungssignal vom primärseitigen Modul 10 zum sekundärseitigen Modul 30 übertragen werden soll - den beschriebenen Leistungstreiber 13 durch eine von der Steuereinrichtung 11 gesteuertes Schaltelement zu ersetzen.

Claims (18)

1. Einrichtung, insbesondere in Fahrzeugen, zur leitungsgebundenen, bidirek­ tionalen Übertragung von elektrischen Signalen, insbesondere von Schwach­ stromsignalen, zwischen einem primärseitigen (10) und einem sekundärseiti­ gen Modul (30), die über eine Übertragungseinrichtung (20) miteinander ver­ bindbar sind, wobei vom primärseitigen (10) zum sekundärseitigen Modul (30) zumindest ein Versorgungssignal (V) für eine im sekundärseitigen Modul (30) angeordnete Verbrauchereinheit (31) und vom sekundärseitigen Modul (30) zum primärseitigen Modul (10) zumindest ein Signal (S), das von einem im sekundärseitigen Modul (30) angeordneten Geberelement (32) ausgelöst wird, übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssignal (V) für die Verbrauchereinheit (31) dem parallel zur Verbrauchereinheit (31) geschalteten Geberelement (32) zuführbar ist, daß der Verbrauchereinrich­ tung (31) ein von einer Zeitschaltung (38) betätigbarer Schalter (36) vorge­ schaltet ist, daß durch die Zeitschaltung (38) der (36) nach einem Zeitraum t < T₀ schließbar ist, daß das Geberelement (32) derart ausgebildet ist, daß eine Änderung einer von ihm überwachten Kenngröße in einer Änderung seines elektrischen Widerstands (R1) resultiert, daß das primärseitige Modul (10) eine Strommeßeinheit (15) aufweist, durch die der vom primärseitigen Modul (10) über die Übertragungseinrichtung (20) zum sekundärseitigen Mo­ dul (30) fließende Strom (I_o, I_o, Ia) meßbar ist, daß ein von der Strommeßein­ heit (15) in Abhängigkeit von der gemessenen Stromstärke des vom primären (10) zum sekundären Modul (30) fließenden Stroms (I_o, I_o′, Ia) erzeugte Aus­ gangssignal (A) zur Steuerungseinrichtung (11) des primärseitigen Moduls (10) leitbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Übertragung des Versorgungssignals (V) für die Verbrauchereinheit (31) des sekundärseitigen Moduls (30) durch die Steuereinrichtung (11) des pri­ märseitigen Moduls (10) steuerbar ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssignal (V) der Verbrauchereinheit (31) des sekundärsei­ tigen Moduls (30) zuführbar ist, wenn ein der Verbrauchereinheit (31) zuge­ ordneter Bedienschalter (5) eingeschaltet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausgeschaltetem Bedienungsschalter (5) das Versorgungssignal (V) dem sekundärseitigen Modul (30) für einen Zeitraum t < T₀ zuführbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zeit­ raum t < T₀ dauernde Zuführung des Versorgungssignals (V) mindestens zweimal in Folge durchführbar ist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Versorgungssignal (V) von einem von der Steuereinrich­ tung (11) steuerbaren Leistungstreiberelement (13) des primärseitigen Mo­ duls (10) erzeugbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lei­ stungstreiberelement (13) ein Wechselspannungssignal erzeugt.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übertragung des Versorgungssignals (V) für die Verbrau­ chereinheit (31) des sekundärseitigen Moduls (30) über eine in einen primär­ seitigen Teil (20a) und einen sekundärseitigen Teil (20b) trennbare Übertra­ gungseinrichtung (20) erfolgt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertra­ gungseinrichtung (20) einen transformatorisch gekoppelten Steckverbinder (20a, 20b) aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der primärseitige Teil (20a) des Steckverbinders der Übertragungseinrichtung (20) eine primärseitige Spuleneinheit (21) aufweist, die über eine Zweidrahtleitung (14a, 14b) mit dem Leistungstreiberelement (13) verbindbar ist, daß die pri­ märseitige Spuleneinheit (21) über ein magnetisches Element (22) mit einer den sekundärseitigen Teil (20b) des Steckverbinders der Übertragungsein­ richtung (20) ausbildenden sekundärseitigen Spuleneinheit (23) transforma­ torisch verbindbar ist, die über eine Zweidrahtleitung (34, a, 34b) mit dem se­ kundärseitigen Modul (30) verbindbar ist.

11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das sekundärseitige Modul (30) ein Gleichrichterelement (33) aufweist, durch das die vom Leistungstreiberelement (13) erzeugte Wech­ selspannung in eine Gleichspannung (G) umwandelbar ist.

12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Geberelement (32) einen Widerstand (R1) aufweisenden Schalter (32′) aufweist.

13. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrauchereinheit (31) als Sitzheizung ausgebildet ist.

14. Verfahren zur leitungsgebundenen, bidirektionalen Übertragung von elektri­ schen Signalen, insbesondere Schwachstromsignalen, zwischen einem pri­ märseitigen Modul (10) und einem sekundärseitigen Modul (30), die über ei­ ne Übertragungseinrichtung (20) miteinander verbindbar sind, bei dem vom primärseitigen (10) zum sekundärseitigen Modul (30) zumindest ein Versor­ gungssignal (V) für eine im sekundärseitigen Modul (30) angeordnete Ver­ brauchereinheit (31) und vom sekundärseitigen Modul (30) zum primärseiti­ gen Modul (10) zumindest ein Signal (S), das von einem im sekundärseitigen Modul (30) angeordneten Geberelement (32) ausgelöst wird, übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrauchereinheit (31) erst nach ei­ nem Zeitraum t < T₀ eingeschaltet wird, daß im sekundärseitigen Modul (30) ein Geberelement (32) verwendet wird, dessen elektrischer Widerstand (R1) mit der vom Geberelement (32) überwachten Kenngröße korreliert ist, daß im Zeitraum t < T₀ der vom primärseitigen (10) zum sekundärseitigen Modul (30) fließende Strom (I_o, I_o′, Ia) gemessen wird, um daß in Abhängigkeit von der Stromstärke dieses Stroms (I_o, I_o′) ein den Schaltzustand des Geberelements (32) repräsentierendes Ausgangssignal (A) erzeugt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der Übertragung des Versorgungssignals (V) vom primärseitigen Modul (10) zum sekundärseitigen Modul (30) durch eine Steuereinrichtung (11) des primärseitigen Moduls (10) vorgebbar ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssignal (V) der Verbrauchereinheit (31) des sekundärseitigen Moduls (30) zugeführt wird, wenn ein der Verbraucher­ einheit (31) zugeordneter Bedienschalter (5) eingeschaltet ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungssignal (V) dem sekundärseitigen Modul (30) für einen Zeitraum t < T₀ bei ausgeschaltetem Bedienschalter (5) zuführbar ist.

18. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Zeitraum t < T₀ andauernde Zuführung des Versorgungssignals (V) in zeitlichen Abständen wiederholbar ist.