DE19639379C2

DE19639379C2 - Elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE19639379C2
Application number: DE19639379A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gohr; Joerg Schuetze
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: DE19639379A1; DE59711200D1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 10 oder 15.

Unter der Bezeichnung "Aktuator-Sensor-Interface" bzw. "ASI" ist von elf namhaften Aktuator-, Sensor- und Steuerungsherstellern sowie von zwei Hochschuleinrichtun gen ein System von Hardware-Komponenten entwickelt worden, die über drei Inter faces untereinander und mit ihrer Umgebung verbunden sind (vgl. das Buch "ASI Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation", herausgegeben von Prof. Dr. W. Kriesel und Dr. O. W. Madelung, erschienen 1994 im Carl Hanser Verlag, München und Wien). Die Hardware-Komponenten dieses Systems sind das Übertragungssy stem, Slaves und mindestens ein Master (vgl. "ASI Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation", aaO, S. 31, Bild 2.1). Die Erfindung befaßt sich mit einer Hardware- Komponente des in Rede stehenden Systems, nämlich mit dem elektronischen Gerät, das in diesem System mit Slave (bzw. mit ASI-Slave) bezeichnet ist.

Bei dem in Rede stehenden System dient das Übertragungssystem, auch ASI-Leitung genannt, einerseits der Energieversorgung der Slaves (und damit auch der an die Sla ves angeschlossenen Aktuatoren und Sensoren) sowie der Energieversorgung des Masters, andererseits der Datenübertragung zwischen den Slaves untereinander so wie zwischen den Slaves und dem Master. Das ist der Grund dafür, warum das Über tragungssystem, um das es hier geht, einleitend als Energieversorgungs- und Daten übertragungssystem bezeichnet worden ist.

Das elektronische Gerät, um das es im Rahmen der Erfindung geht, das also bei dem in Rede stehenden System als Slave (bzw. als ASI-Slave) bezeichnet ist, stellt das Bin deglied dar zwischen dem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einer seits sowie den Aktuatoren und Sensoren andererseits (vgl. "ASI.....................", aaO, S. 31, Bild 2.1, S. 48, Bild 3.1). Wie sich aus den zuvor angesprochenen Fundstellen ergibt, kann das dort als Slave (bzw. als ASI-Slave) bezeichnete elektronische Gerät ein separates Gerät sein, das einerseits an das Energieversorgungs- und Datenüber tragungssystem angeschlossen wird und an das andererseits die Aktuatoren und/oder Sensoren angeschlossen werden. Gerätetechnisch kann es jedoch auch so sein, daß ein Slave und ein Aktuator oder ein Sensor oder ein Slave und mehrere Aktuatoren und/oder mehrere Sensoren zu einem Gerät zusammengefaßt sind. Das ist für das, was nachfolgend beschrieben wird, ohne Belang.

Zu dem in Rede stehenden elektronischen Gerät, wie bereits mehrfach gesagt, in dem in Rede stehenden System als Slave (oder als ASI-Slave) bezeichnet, gehören (vgl. "ASI....................", aaO, S. 50, Bild 3.2)
ein zweipoliger System- und Geräteanschluß, mit dem das Energieversor gungs- und Datenübertragungssystem an das Gerät und das Gerät an das Energieversorgungs- und Übertragungssystem angeschlossen sind,
ein Versorgungsausgang zur Versorgung der Aktuatoren und/oder Sensoren mit elektrischer Energie, in der zuvor angegebenen Fundstelle mit U_out und 0 V bezeichnet,
eine Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einer seits und dem Versorgungsausgang andererseits, die den Energiepfad und den Datenpfad voneinander trennt, an der zuvor angegebenen Fundstelle mit Stromversorgung bzw. Teil der Stromversorgung bezeichnet,
eine mit dem System- und Geräteanschluß verbundene Datenverarbeitungs elektronik, zu der gemäß der zuvor angegebenen Fundstelle u. a. ein Sender, ein Empfänger, eine Ablaufsteuerung und ein nichtflüchtiger Speicher gehö ren, und
ein an die Datenverarbeitungselektronik angeschlossener mehrpoliger Da tenein- und -ausgang, in der zuvor angegebenen Fundstelle mit D0, D1......... und P0, P1.......... bezeichnet.

Bei dem in Rede stehenden System werden in den Slaves und im Master Daten gene riert, die in Form eines Datentelegramms über das Energieversorgungs- und Daten übertragungssystem ausgetauscht werden. Daraus resultiert, daß einerseits die Slaves dem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem nur einen begrenzten Strom entnehmen dürfen, daß andererseits der Impedanzverlauf der Slaves über der Fre quenz eine Grenzkurve nicht unterschreiten darf (vgl. "ASI...................", aaO, Ab schnitt "3.3 Interface 2: Übertragungsseite des Slaves", S. 55, unten, bis S. 57 oben, insbesondere Bild 3.5 "Impedanz als Funktion der Frequenz; Grenzkurve für ASI- Slaves").

Bei dem in Rede stehenden, am Markt vorhandenen System bestehen die Slaves aus einem hochintegrierten Schaltkreis und einigen wenigen externen Bauteilen (vgl. "ASI....................", aaO, Abschnitt 3.5 "Realisierungsbeispiel: ASI-Chip", S. 59 und 60 mit den Bildern 3.6 und 3.7). Dabei wird eine Versorgungsspannung zwischen 19 V und 25,6 V bei einem maximalen Strom von 35 mA bereitgestellt, was für einige Ak tuatoren und für die überwiegende Zahl von Sensoren ausreicht. Werden größere Ströme benötigt, wird ein Parallelzweig eingerichtet, der den erhöhten Strom zur Ver fügung stellt (Bild 3.7).

Im Stand der Technik ist die Datenentkopplung durch im integrierten Schaltkreis elektronisch nachgebildete Drosseln bzw., wenn höhere Ströme benötigt werden, durch Drosseln als externe Bauteile realisiert.

Die im Stand der Technik bekannten elektronischen Geräte der in Rede stehenden Art, also die Slaves bzw. die ASI-Slaves haben also in zweierlei Hinsicht eine be grenzte Einsatzmöglichkeit:
Einerseits dürfen die anzuschließenden Aktuatoren und Sensoren keine sol che Impedanz haben, daß der Impedanzverlauf über der Frequenz die vor gegebene Grenzkurve unterschreitet.
Andererseits ist die mögliche Energieversorgung, sei es spannungsmäßig oder strommäßig, insbesondere für bestimmte Aktuatoren, unzureichend bzw. zumindest problematisch.

Die begrenzte Einsatzmöglichkeit der im Stand der Technik bekannten Slaves wird insbesondere dann relevant, wenn als Aktuatoren Magnetventile angeschlossen wer den sollen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeit des bekann ten elektronischen Gerätes, also des bekannten Slaves, von dem die Erfindung aus geht, zu erweitern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, 10 oder 15 angegebenen Merkmale.

Bei dem bekannten elektronischen Gerät, von dem zuvor ausgegangen worden ist (DE 44 24 907 A1), handelt es sich um ein solches, bei dem die Datenentkop plung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versorgungs ausgang andererseits nicht, wie bis dahin bekannt, mit Hilfe eines Übertragers erfolgt, sondern elektronisch gewährleistet ist. Dazu ist die Zusatzimpedanz, im Stand der Technik als Ankoppelschaltung bezeichnet, vorgesehen, die, gesteuert von einer An steuerschaltung, erstens für die Frequenzen der Datenübertragung als Konstant stromquelle wirkt und zweitens für die niedrigen Frequenzen, verursacht durch den Energieverbrauch am Versorgungsausgang, als Regelschaltung arbeitet. Im Stand der Technik ist also die Zusatzimpedanz derart gesteuert, daß eine Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versorgungsausgang andererseits gewährleistet ist. Die Steuerung der Zusatzimpedanz erfolgt also aus schließlich unter der Prämisse einer möglichst guten Datenentkopplung. Durch die im Stand der Technik vorgesehene Zusatzimpedanz ist jedoch nicht gewährleistet, daß bestimmte Aktuatoren, insbesondere Magnetventile, die im Anschaltzeitpunkt eine sehr niedrige Gleichstromimpedanz aufweisen, hinreichend mit Energie versorgt wer den. Demgegenüber gibt die erfindungsgemäß vorgesehene, unabhängig von der Da tenentkopplung steuerbare Zusatzimpedanz die Möglichkeit, an das erfindungsge mäße elektronische Gerät auch solche Aktuatoren anzuschließen, die eine so geringe Impedanz haben, daß sie an die im Stand der Technik bekannten elektronischen Ge räte, also an die bekannten Slaves, nicht angeschlossen werden dürfen, weil durch ih ren Anschluß der Impedanzverlauf des Gerätes über der Frequenz die vorgegebene Grenzkurve unterschritten würde, so daß die Datenübertragung nicht mehr einwand frei funktionieren würde.

Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß bei dem im Stand der Technik bekann ten elektronischen Gerät, von dem die Erfindung ausgeht, dann, wenn höhere Ströme für die Energieversorgung bestimmter Aktuatoren benötigt werden, insbesondere wenn als Aktuatoren Magnetventile angeschlossen werden sollen, die Datenent kopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versor gungsausgang andererseits durch Drosseln realisiert ist, die als externe Bauelemente, zusätzlich zum integrierten Schaltkreis, vorgesehen sind (vgl. "ASI....................", aaO, S. 59, letzter Absatz, S. 60, Bild 3.7). Gleichwohl kann die dadurch mögliche Ener gieversorgung für bestimmte Aktuatoren, insbesondere wenn als Aktuatoren Ma gnetventile angeschlossen werden sollen, spannungsmäßig oder strommäßig unzurei chend oder zumindest problematisch sein. Deshalb ist ein erfindungsgemäßes elek tronisches Schaltgerät der hier in Rede stehenden Art des weiteren, ggf. in Verbin dung mit der zuvor erläuterten Maßnahme, dadurch gekennzeichnet, daß der Versor gungsausgang kurzzeitig vor die Drosseln schaltbar ist oder daß ein weiterer Versor gungsausgang vorgesehen und der weitere Versorgungsausgang kurzzeitig vor die Drosseln schaltbar ist. Bei dieser Ausführungsform wird also kurzzeitig hingenom men, daß eine Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einer seits und dem Versorgungsausgang bzw. dem weiteren Versorgungsausgang ande rerseits nicht wirksam ist. Dabei muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß gleichwohl die Datenübertragung über das Energieversorgungs- und Datenübertra gungssystem einwandfrei funktioniert.

Bei den im Stand der Technik bekannten elektronischen Geräten, bei denen als Da tenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Ver sorgungsausgang andererseits jeweils eine Drossel vorgesehen ist, können Stromän derungen im Lastkreis zu unzulässig hohen Überspannungen, nämlich zu unzulässig hohen Induktionsspannungen an den Drosseln führen. Deshalb sind bei den bekann ten elektronischen Geräten entsprechende Schutzmaßnahmen verwirklicht, nämlich einerseits eine Schutzdiode zwischen dem System- und Geräteanschluß und der Da tenverarbeitungselektronik, andererseits eine der Datenverarbeitungselektronik parallel geschaltete Zenerdiode. Die zwischen dem System- und Geräteanschluß und der Datenverarbeitungselektronik vorgesehene Schutzdiode kann jedoch dazu füh ren, daß für eine bestimmte Zeit keine Kommunikation zwischen dem Energieversor gungs- und Datenübertragungssystem einerseits und der Datenverarbeitungselek tronik andererseits - und umgekehrt - möglich ist. Deshalb ist ein erfindungsgemäßes elektronisches Schaltgerät der hier in Rede stehenden Art ferner, gegebenenfalls in Verbindung mit den zuvor erläuterten Maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Schutzdiode vorgesehen ist und die weitere Schutzdiode zwischen die Anode oder die Kathode der ersten Schutzdiode einerseits und die zu geordnete Drossel andererseits geschaltet ist. Dadurch ist erreicht, daß dann, wenn durch eine dafür hinreichend große Stromänderung im Lastkreis eine Überspannung - als Induktionsspannung an den Drosseln - entsteht, die weitere Schutzdiode sperrt, die erste Schutzdiode jedoch leitend bleibt, so daß die Kommunikation zwischen dem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einerseits und der Datenverar beitungselektronik andererseits - und umgekehrt - unbeeinflußt möglich bleibt.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße elek tronische Gerät auszugestalten und weiterzubilden. Solche Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den den Patentansprüchen 1, 10 und 15 nachge ordneten Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungs beispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung einer ersten im Stand der Technik reali sierten Möglichkeit der Energieversorgung eines Aktuators oder eines Sensors,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung einer zweiten im Stand der Technik realisierten Möglichkeit der Energieversorgung eines Aktuators oder ei nes Sensors,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung einer dritten im Stand der Technik re alisierten Möglichkeit der Energieversorgung eines Aktuators oder eines Sensors,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung einer bei erfindungsgemäßen elektroni schen Geräten einzuhaltenden Bedingung,

Fig. 5 eine prinzipielle Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen elektronischen Gerätes,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der in Fig. 5 dargestellten Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 5 prinzipiell dargestellten ersten Aus führungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes,

Fig. 8 bis 11 Ausführungsbeispiele einer zweiten Ausführungsform eines erfindungs gemäßen elektronischen Gerätes,

Fig. 12 und 13 Ausführungsbeispiele einer dritten Ausführungsform eines erfindungs gemäßen elektronischen Gerätes,

Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel einer vierten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen elektronischen Gerätes und

Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel einer fünften Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen elektronischen Gerätes.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät gehört zu einem System, das im einzelnen in dem Buch "ASI Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation", herausgege ben von Prof. Dr. W. Kriesel und Dr. O. W. Madelung, erschienen 1994 im Carl Han ser Verlag, München und Wien, beschrieben ist. Zu diesem System gehören als Hard ware-Komponenten ein Übertragungssystem, Slaves und mindestens ein Master. Die Erfindung befaßt sich mit dem elektronischen Gerät, das in dem in Rede stehenden System mit Slave (bzw. mit ASI-Slave) bezeichnet ist.

Bei dem in Rede stehenden System dient das Übertragungssystem, in dem vorge nannten Buch auch ASI-Leitung genannt, einerseits der Energieversorgung der Sla ves (und damit auch der an die Slaves angeschlossenen Aktuatoren und Sensoren) sowie der Energieversorgung des Masters, andererseits der Datenübertragung zwi schen den Slaves untereinander sowie zwischen den Slaves und dem Master. Folg lich wird im Rahmen der Erfindung das Übertragungssystem, um das es hier geht, als Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem bezeichnet.

Das elektronische Gerät, das Gegenstand der Erfindung ist, stellt in dem in Rede ste henden System das Bindeglied dar zwischen dem - in der Zeichnung nicht dargestell ten - Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einerseits sowie den Ak tuatoren und Sensoren andererseits.

Zu dem in Rede stehenden elektronischen Gerät gehören ein - vorzugsweise - zwei poliger System- und Geräteanschluß 1, mit dem das Energieversorgungs- und Daten übertragungssystem an das Gerät und das Gerät an das Energieversorgungs- und Übertragungssystem angeschlossen sind, ein Versorgungsausgang 2 zur Versorgung der Aktuatoren und/oder Sensoren mit elektrischer Energie, eine Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß 1 einerseits und dem Versorgungsaus gang 2 andererseits, die den Energiepfad und den Datenpfad voneinander trennt, eine mit dem System- und Geräteanschluß 1 verbundene Datenverarbeitungselektro nik 3 und ein an die Datenverarbeitungselektronik 3 angeschlossener mehrpoliger - in der Zeichnung nicht dargestellter - Datenein- und -ausgang (vgl. "ASI...................", aaO, S. 50, Bild 3.2).

Bei dem in Rede stehenden System bedarf die Energieversorgung der besonderen Beachtung. Einerseits erfolgt die Energieversorgung der in Rede stehenden Geräte, also der Slaves, und der an diese Geräte angeschlossenen Aktuatoren und Sensoren sowie die Energieversorgung des Masters über das Energieversorgungs- und Daten übertragungssystem; die für alle in Rede stehenden Geräte und die daran angeschlos senen Aktuatoren und Sensoren sowie für den Master zur Verfügung stehende En ergie ist also insgesamt begrenzt. Andererseits ist die Energieversorgung der an das in Rede stehende Gerät anschließbaren Aktuatoren und Sensoren durch das elektroni sche Gerät selbst begrenzt, - sei es durch den zu dem elektronischen Gerät gehö renden hochintegrierten Schaltkreis, sei es durch als externe Bauteile vorgesehene Drosseln (vgl. "ASI....................", aaO, S. 59 und 60 mit den Bildern 3.6 und 3.7).

Reicht für die Energieversorgung anzuschließender Aktuatoren und Sensoren der Strom aus, der dem hochintegrierten Schaltkreis entnommen werden kann, so erfolgt die Energieversorgung eines an das Gerät angeschlossenen Aktuators 4 in der Weise, wie das in Fig. 1 dargestellt ist (vgl. "ASI.....................", aaO, S. 50, Bild 3.2); der der Energieversorgung des Aktuators 4 dienende Strom wird dem Schaltkreis des elek tronischen Gerätes entnommen.

Wenn für die Energieversorgung anzuschließender Aktuatoren und Sensoren der Strom nicht ausreicht, der dem hochintegrierten Schaltkreis entnommen werden kann, so erfolgt die Energieversorgung eines an das Gerät angeschlossenen Aktuators 4 in der Weise, wie das in Fig. 2 dargestellt ist (vgl. "ASI....................", aaO, S. 60, Bild 3.7); der der Energieversorgung des Aktuators 4 dienende Strom wird über einen Parallel zweig entnommen, in dem sich Drosseln 5 befinden.

Wird für die Energieversorgung anzuschließender Aktuatoren und Sensoren ein Strom benötigt, der dem in Fig. 2 dargestellten Parallelzweig - mit den Drosseln 5 - nicht entnommen werden kann, so ist eine externe Energieversorgung 6 erforderlich, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Fall dient also das - nicht dargestellte - En ergieversorgungs- und Datenübertragungssystem in bezug auf den Aktuator 4 nur als Datenübertragungssystem.

Wie einleitend bereits ausgeführt, werden bei dem System, zu dem das in Rede ste hende elektronische Gerät gehört, von diesen Geräten und vom Master generierte Daten in Form eines Datentelegramms über das Energieversorgungs- und Datenüber tragungssystem ausgetauscht. Damit die Datentelegramme nicht so beeinflußt wer den, daß die einzelnen Daten nicht mehr erkannt werden können, darf, wie in Fig. 4 - Impedanz Z über der Frequenz f - schematisch dargestellt, der Impedanzverlauf 7 der Geräte über der Frequenz eine Grenzkurve 8 nicht unterschreiten (vgl. "ASI ....................", aaO, S. 57, Bild 3.5).

Wie nun Fig. 5 zeigt, ist bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes einem Pol 9 des Versorgungsausgangs 2 eine von der Daten entkopplung unabhängig steuerbare Zusatzimpedanz 10 vorgeschaltet. Das gibt nun die Möglichkeit, an das erfindungsgemäße elektronische Gerät auch solche Aktuato ren 4 anzuschließen, die eine so geringe Impedanz haben, daß sie an die im Stand der Technik bekannten elektronischen Geräte, also an die bekannten Slaves, nicht ange schlossen werden dürfen, weil durch ihren Anschluß der Impedanzverlauf des Gerätes über der Frequenz die vorgegebene Grenzkurve (Grenzkurve 8 in Fig. 4) unterschrit ten würde, so daß die Datenübertragung nicht mehr einwandfrei funktionieren würde, vielmehr das Datentelegramm so beeinträchtigt würde, daß die Daten nicht mehr zu verlässig erkannt werden könnten.

Grundsätzlich bestehen verschiedene Möglichkeiten der Realisierung der erfindungs gemäß vorgesehenen Zusatzimpedanz 10. Zum Beispiel könnte nun als Zusatzimpe danz 10 ein steuerbarer Widerstand verwendet werden. Vorzugsweise ist jedoch die Zusatzimpedanz 10, wie das in Fig. 5 angedeutet ist, als Stromsenke ausgeführt.

Erfindungsgemäß ist nicht einfach eine - konstante - Zusatzimpedanz vorgesehen, vielmehr ist eine steuerbare Zusatzimpedanz 10 vorgesehen. Folglich empfiehlt es sich, die Zusatzimpedanz 10 strombedarfsgerecht zu steuern. Damit ist gemeint, daß durch die Steuerung der Zusatzimpedanz 10 über den Aktuator 4 und die Zusatzim pedanz 10 ein solcher Strom fließen soll, wie er sinnvollerweise zur Verfügung stehen soll.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät ist in besonderem Maße dazu geeignet, die Energieversorgung für ein Magnetventil als Aktuator 4 zur Verfügung zu stellen. Für einen solchen Aktuator 4 sollte der in Fig. 6 schematisch dargestellte Stromver lauf 11, Strom I über der Zeit t, realisiert werden. Dieser Stromverlauf 11 wird durch den in Fig. 5 schematisch dargestellten Steuersignalverlauf 12 erreicht. Die Zusatzim pedanz 10 wird also zunächst so gesteuert, daß sich beim Einschalten der Zusatzim pedanz 10 eine begrenzte Stromanstiegsgeschwindigkeit ergibt, - und zwar bis zum Zeitpunkt t₁ in Fig. 6. Bis zum Zeitpunkt t₂ in Fig. 6 soll dann der Strom einen kon stanten Wert haben, so daß sichergestellt ist, daß das als Aktuator 4 vorgesehene Magnetventil mit Sicherheit eingeschaltet ist; dieser Strom sei Anfangsstrom genannt.

Ist das als Aktuator 4 vorgesehene Magnetventil mit Sicherheit betätigt, so wird nur noch ein Dauerstrom benötigt, der wesentlich geringer ist als der Anfangsstrom. Vor zugsweise wird die Zusatzimpedanz 10 so gesteuert, daß der Übergang vom relativ hohen Anfangsstrom zum wesentlich geringeren Dauerstrom mit einer begrenzten Stromabfallgeschwindigkeit erfolgt; das ist in Fig. 6 für den Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₃ dargestellt.

Daß und warum bei einem Magnetventil als Aktuator 4 der Strom I über der Zeit t den in Fig. 6 dargestellten Stromverlauf 11 haben soll, ist dem Fachmann bekannt, so daß sich hier diesbezügliche Ausführungen erübrigen.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät bietet, wie im einzelnen zuvor erläutert, die Möglichkeit des Anschlusses von Aktuatoren, die eine so geringe Impedanz ha ben, daß sie an die im Stand der Technik bekannten elektronischen Geräte nicht an geschlossen werden dürfen. Natürlich ist das erfindungsgemäße Gerät auch dann ein setzbar, wenn Aktuatoren angeschlossen werden, die eine hinreichend große Impe danz haben. Folglich ist bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der prin zipiell in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroni schen Schaltgerätes vorgesehen, daß die Zusatzimpedanz 10 dann bzw. für die Zeit, wenn bzw. in der die Zusatzimpedanz 10 nicht benötigt wird, durch einen der Zu satzimpedanz 10 parallelgeschalteten steuerbaren Kurzschlußschalter 13 kurzschließ bar ist. Das hat insbesondere den Vorteil, daß die Zusatzimpedanz 10 nur dann Ener gie verbraucht, wenn ihre Wirksamkeit aus den erläuterten Gründen erforderlich ist.

In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes ist in Reihe zu der Zusatzimpedanz 10 - und damit auch in Reihe zum Aktuator 4 - eine Leuchtdiode 14 geschaltet. Bei die sem Ausführungsbeispiel ist deshalb die Reihenschaltung aus der Zusatzimpedanz 10 und der Leuchtdiode 14 durch den Kurzschlußschalter 13 kurzschließbar.

Für den Fachmann ist aus Fig. 7 erkennbar, daß bei dem dort dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes zusätzlich zu dem Strom, der über den Aktuator 4 fließt, noch der Steuerstrom fließt, der zum Steuern der Zusatzimpedanz 10 benötigt wird. Dieser Steuerstrom wird dann natürlich nicht benötigt, wenn die Zusatzimpedanz 10 bzw. die Reihenschal tung aus der Zusatzimpedanz 10 und der Leuchtdiode 14 über den Kurzschlußschal ter 13 kurzgeschlossen ist. Folglich empfiehlt es sich, die Steuerstrecke der steuerba ren Zusatzimpedanz 10 für die Zeit, während der die Zusatzimpedanz 10 bzw. die Reihenschaltung aus der Zusatzimpedanz 10 und der Leuchtdiode 14 kurzgeschlos sen ist, stromlos zu schalten. Dazu ist in Fig. 7 angedeutet, und zwar bei a und b, daß für das Stromlosschalten der Steuerstrecke der steuerbaren Zusatzimpedanz 10 ein Hilfsschalter 15 bzw. 16 vorgesehen sein kann; natürlich reicht für das Stromlos schalten der Steuerstrecke der steuerbaren Zusatzimpedanz 10 der Hilfsschalter 15 oder der Hilfsschalter 16.

Für die in den Fig. 8 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiele einer zweiten Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes und für die in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsbeispiele einer dritten Ausführungsform eines er findungsgemäßen elektronischen Gerätes gilt zunächst, wie das auch die Fig. 5 und 7 zeigen, daß als Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß 1 ei nerseits und dem Versorgungsausgang 2 andererseits jeweils eine Drossel 5 vorgese hen ist. Bei diesen elektronischen Schaltgeräten ist nun ein weiterer Versorgungsaus gang 17 vorgesehen und der weitere Versorgungsausgang 17 kurzzeitig vor die Drosseln 5 schaltbar; "vor die Drosseln 5" meint zwischen dem System-Gerätean schluß 1 und den Drosseln 5. (Alternativ, statt der Realisierung eines weiteren Versor gungsausgangs 17, könnte auch der Versorgungsausgang 2 kurzzeitig vor die Dros seln 5 schaltbar sein.) Bei diesen Ausführungsformen wird also kurzzeitig hingenom men, daß eine Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß 1 einer seits und dem weiteren Versorgungsausgang 17 (bzw. dem Versorgungsausgang 2) andererseits nicht wirksam ist. Dabei muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß gleichwohl die Datenübertragung über das Energieversorgungs- und Datenübertra gungssystem einwandfrei funktioniert. Im übrigen wird die zuvor erläuterte Maß nahme im einzelnen so realisiert, daß zuerst ein Pol 18 des weiteren Versorgungsaus ganges 17 und erst danach der zweite Pol 19 des weiteren Versorgungsausgangs 17 kurzzeitig vor die zugeordnete Drossel 5 schaltbar ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind an jede Drossel 5 einerseits der Öffnerkon takt 20 und andererseits der Schließerkontakt 21 eines Wechselschalters 22 ange schlossen. Der Hauptkontakt 23 des oberen Wechselschalter 22 stellt den Pole 18 des weiteren Versorgungsausgangs 17 dar. Zwischen dem Hauptkontakt 23 des unteren Wechselschalters 22 und dem Pol 19 des weiteren Versorgungsausgangss 17 ist noch ein nicht bezeichneter Schalter vorgesehen, der der Einschaltung des Aktuators 4 dient.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist jeder Drossel 5 die Reihenschaltung von zwei Kommutierungsschaltern 24, 25 parallelgeschaltet. Die Verbindungen der beiden Kommutierungsschalter 24, 25 stellen den Pol 18 bzw. den Pol 19 des weiteren Ver sorgungsausgangs 17 dar. Dabei sind die jeweils zu einer Reihenschaltung gehören den Kommutierungsschalter 24, 25 so gegeneinander verriegelt, daß nicht beide Kommutierungsschalter 24, 25 gleichzeitig geschlossen sein können.

Die Ausführungsbeispiele in den Fig. 10 und 11 entsprechen den Ausführungsbei spielen in den Fig. 8 und 9, - mit dem Unterschied, daß bei den Ausführungsbeispielen in den Fig. 10 und 11 jeweils zwei weitere Versorgungsausgänge 17 realisiert sind.

Weiter oben ist angedeutet worden, daß die zuletzt beschriebenen Maßnahmen - Vor sehen eines weiteren Versorgungsausgangs 17 und kurzzeitiges Schalten des weite ren Versorgungsausgangs 17 vor die Drosseln 5 - realisiert werden können, ohne daß die weiter oben beschriebene Maßnahme "steuerbare Zusatzimpedanz 10" realisiert ist. Entsprechende Ausführungsbeispiele zeigen die Fig. 8 bis 11. Bei erfindungsge mäßen elektronischen Schaltgeräten können jedoch auch die beiden zuvor ange sprochenen Maßnahmen zusammen verwirklicht werden. Entsprechende Ausfüh rungsbeispiele zeigen die Fig. 12 und 13, wobei das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, das Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 9 entspricht. Jeweils angedeutet sind steuerbare Zusatz impedanzen 10, realisiert als steuerbarer Widerstand oder als steuerbare Stromsenke. Im übrigen zeigen die Fig. 12 und 13 noch, daß dem Aktuator 4, realisiert als Magnet ventil, jeweils eine Freilaufdiode 26 parallelgeschaltet ist, deren Zweck jeder Fach mann kennt. Natürlich könnte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen eine Freilaufdiode vorgesehen werden.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer vierten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen elektronischen Gerätes, bei der nicht, wie bei den Ausführungsbei spielen nach den Fig. 8 bis 13, ein weiterer Versorgungsausgang 17, sondern nur der Versorgungsausgang 2 vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine Drossel 5 vorgesehen und der Drossel 5 bzw. der Reihenschaltung aus der Drossel 5 und der Leuchtdiode 14 eine steuerbare Zusatzimpedanz 10 parallelgeschaltet, reali siert als steuerbare Stromsenke oder als steuerbarer Widerstand.

Schließlich zeigt Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel einer fünften Ausführungsform ei nes erfindungsgemäßen elektronischen Gerätes, bei der die weiter oben erläuterten Schutzmaßnahmen verwirklicht sind. Zunächst ist zwischen dem System- und Gerä teanschluß 1 und der Datenverarbeitungselektronik 3 eine Schutzdiode 27 vorgese hen, wobei die Anode der Schutzdiode 27 an den System- und Geräteanschluß 1 und die Kathode der Schutzdiode 27 an die Datenverarbeitungselektronik 3 angeschlos sen ist. Der Datenverarbeitungselekronik 3 ist eine Zehnerdiode 28 parallelgeschaltet. Erfindungsgemäß ist eine weitere Schutzdiode 29 vorgesehen. Die weitere Schutzdi ode 29 ist zwischen die Anode der ersten Schutzdiode 27 einerseits und die zuge ordnete Drossel 5 andererseits geschaltet; die weitere Schutzdiode 29 könnte ohne weiteres auch zwischen die Kathode der ersten Schutzdiode 27 einerseits und die zugeordnete Drossel 5 andererseits geschaltet sein.

Wäre im Ausführungsbeispiel nach Fig. 15 die weitere Schutzdiode 29 nicht vorge sehen, so könnte die zwischen dem System und Geräteanschluß 1 und der Datenver arbeitungselektronik 3 vorgesehene erste Schutzdiode 27 dazu führen, daß für eine bestimmte Zeit keine Kommunikation zwischen dem Energieversorgungs- und Da tenübertragungssystem einerseits und der Datenverarbeitungselekronik 3 anderer seits - und umgekehrt - möglich ist. Dadurch, daß erfindungsgemäß die weitere Schutzdiode 29 in der im einzelnen erläuterten Weise vorgesehen ist, ist erreicht, daß dann, wenn durch eine dafür hinreichend große Stromänderung im Lastkreis eine Überspannung - als Induktionsspannung an den Drosseln 5 - entsteht, die weitere Schutzdiode 29 sperrt, die erste Schutzdiode 27 jedoch leitend bleibt, so daß die Kommunikation zwischen dem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einerseits und der Datenverarbeitungselektronik andererseits - und umgekehrt - un beeinflußt möglich bleibt.

Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes sind noch weitere Schutz maßnahmen verwirklicht:

Zunächst ist zwischen der Verbindung der weiteren Schutzdiode 29 und der Dros sel 5 einerseits und dem der ersten Schutzdiode 27 fernen Anschluß der Datenverar beitungselekronik 3 andererseits eine weitere Zenerdiode 30 vorgesehen. Das Vorse hen dieser weiteren Zenerdiode 30 macht die erste Zenerdiode 28 nicht mehr unbe dingt erforderlich.

Im übrigen ist zwischen der Kathode der ersten Schutzdiode 27 und der Datenverar beitungselektronik 3 eine dritte Schutzdiode 31 vorgesehen. In bezug auf die Daten verarbeitungselekronik 3 sind die erste Schutzdiode 27 und die dritte Schutzdiode 31 in Reihe geschaltet; die Durchlaßrichtung der dritten Schutzdiode 31 ist also gleich der Durchlaßrichtung der ersten Schutzdiode 27.

Schließlich ist in Fig. 15 eine dritte Zenerdiode 32 angedeutet, parallel zu der Reihen schaltung aus der dritten Schutzdiode 31 und der Datenverarbeitungselektronik 3. Wird für die dritte Zenerdiode 32 eine Schottky-Diode verwendet, so kann unter Um ständen auf die erste Zenerdiode 28, die weitere Zenerdiode 30 und die dritte Schutzdiode 31 verzichtet werden.

Claims

1. Elektronisches Gerät als Bindeglied zwischen einem Energieversorgungs- und Da tenübertragungssystem einerseits sowie mindestens einem Aktuator und/oder minde stens einem Sensor andererseits, mit einem vorzugsweise zweipoligen System- und Geräteanschluß, mit einem zweipoligen Versorgungsausgang, mit einer Datenent kopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versor gungsausgang andererseits, mit einer mit dem System- und Geräteanschluß verbun denen Datenverarbeitungselektronik, mit einem an die Datenverarbeitungselektronik angeschlossenen, vorzugsweise mehrpoligen Datenein- und -ausgang sowie mit einer einem Pol des Versorgungsausgangs vorgeschalteten steuerbaren Zusatzimpedanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzimpedanz (10) von der Datenentkopplung unabhängig steuerbar ist.

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz impedanz (10) als Stromsenke ausgeführt ist.

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzimpedanz (10) strombedarfsgerecht steuerbar ist.

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzim pedanz (10) so gesteuert wird, daß sich beim Einschalten der Zusatzimpedanz (10) eine begrenzte Stromanstiegsgeschwindigkeit ergibt.

5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzimpedanz (10) so gesteuert wird, daß nach einer Anfangsphase mit einem rela tiv hohen Anfangsstrom ein Dauerstrom fließt, der wesentlich geringer ist als der An fangsstrom.

6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz impedanz (10) so gesteuert wird, daß der Übergang vom relativ hohen Anfangsstrom zum relativ geringen Dauerstrom mit einer begrenzten Stromabfallgeschwindigkeit er folgt.

7. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzimpedanz (10) durch einen der Zusatzimpedanz (10) parallelgeschalte ten steuerbaren Kurzschlußschalter (13) kurzschließbar ist.

8. Elektronisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der Zusatzimpedanz (10) eine Leuchtdiode (14) geschaltet ist und die Reihenschal tung aus der Zusatzimpedanz (10) und der Leuchtdiode (14) durch den Kurzschluß schalter (13) kurzschließbar ist.

9. Elektronisches Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke der steuerbaren Zusatzimpedanz (10) für die Zeit, während der die Zu satzimpedanz (10) kurzgeschlossen ist, stromlos schaltbar ist.

10. Elektronisches Gerät als Bindeglied zwischen einem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einerseits sowie mindestens einem Aktuator und/oder min destens einem Sensor andererseits, mit einem vorzugsweise zweipoligen System- und Geräteanschluß, mit einem zweipoligen Versorgungsausgang, mit einer Datenent kopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versor gungsausgang andererseits, mit einer mit dem System- und Geräteanschluß verbun denen Datenverarbeitungselektronik und mit einem an die Datenverarbeitungselek tronik angeschlossenen, vorzugsweise mehrpoligen Datenein- und -ausgang, wobei als Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versorgungsausgang andererseits jeweils eine Drossel vorgesehen ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Versorgungsausgang kurzzeitig vor die Drosseln schaltbar ist oder daß ein weiterer Versorgungsausgang (17) vorgesehen und der weitere Versor gungsausgang (17) kurzzeitig vor die Drosseln (5) schaltbar ist.

11. Elektronisches Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Pol des Versorgungsausgangs oder ein Pol (18) des weiteren Versorgungsausgangs (17) und erst danach der zweite Pol des Versorgungsausgangs bzw. der zweite Pol (19) des weiteren Versorgungsausgangs (17) kurzzeitig vor die zugeordnete Drossel (5) schaltbar ist.

12. Elektronisches Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an jede Drossel (5) einerseits der Öffnerkontakt (20) und andererseits der Schließerkon takt (21) eines Wechselschalters (22) angeschlossen sind und die Hauptkontakte (23) der Wechselschalter (22) den Versorgungsausgang bzw. den weiteren Versorgungs ausgang (17) darstellen.

13. Elektronisches Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß je der Drossel (5) die Reihenschaltung von zwei Kommutierungsschaltern (24, 25) parallelgeschaltet ist und die Verbindungen der beiden Kommutierungsschalter (24, 25) jeweils einen Pol des Versorgungsausgangs bzw. jeweils einen Pol (18, 19) des weiteren Versorgungsausgangs (17) darstellen.

14. Elektronisches Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zu einer Reihenschaltung gehörenden Kommutierungsschalter (24, 25) so gegenein ander verriegelt sind, daß nicht beide Kommutierungsschalter (24, 25) gleichzeitig ge schlossen sein können.

15. Elektronisches Gerät als Bindeglied zwischen einem Energieversorgungs- und Datenübertragungssystem einerseits sowie mindestens einem Aktuator und/oder min destens einem Sensor andererseits, mit einem vorzugsweise zweipoligen System- und Geräteanschluß, mit einem zweipoligen Versorgungsausgang, mit einer Datenent kopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versor gungsausgang andererseits, mit einer mit dem System- und Geräteanschluß verbun denen Datenverarbeitungselektronik und mit einem an die Datenverarbeitungselek tronik angeschlossenen, vorzugsweise mehrpoligen Datenein- und -ausgang, wobei als Datenentkopplung zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und dem Versorgungsausgang andererseits jeweils eine Drossel vorgesehen ist und zwischen dem System- und Geräteanschluß einerseits und der Datenverarbeitungselektronik andererseits eine Schutzdiode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eine weitere Schutzdiode (29) vorgesehen ist und die weitere Schutzdiode (29) zwischen die Anode oder die Kathode der ersten Schutzdiode (27) einerseits und die zugeordnete Drossel (5) andererseits geschaltet ist.

16. Elektronisches Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindung der weiteren Schutzdiode (29) und der Drossel (5) einerseits und dem der ersten Schutzdiode (27) fernen Anschluß der Datenverarbeitungselektronik (3) andererseits eine weitere Zenerdiode (30) vorgesehen ist.

17. Elektronisches Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode der ersten Schutzdiode (27) und der Datenverarbeitungselek tronik (3) eine dritte Schutzdiode (31) vorgesehen ist.

18. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß zwischen der Kathode der ersten Schutzdiode (27) und dem der ersten Schutzdiode (27) fernen Anschluß der Datenverabeitungselektronik (3) eine dritte Zenerdiode (32) vorgesehen ist.