DE19725710B4 - Method and device for power and data transmission on common lines - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Leistungs- und Datenübermittlung auf gemeinsamen Verbindungsleitungen (3,4) zwischen einem Master (1) und mindestens einem Slave (2), wobei der Master (1) in einem Versorgungsmodus die Verbindungsleitungen (3,4) niederohmig mit einer Stromversorgung (5) verbindet und in einem Übertragungsmodus die Verbindungsleitungen (3,4) während Übertragungspulsen nur hochohmig mit der Stromversorgung (5) verbindet und in den Übertragungspulsen Daten vom Slave (2) zum Master (1) übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Daten vom Master (1) zum Slave (2) mittels Phasenmodulation der Übertragungspulse übertragen werden, indem der Zeitpunkt, zu welchem der Master (1) die Übertragungspulse generiert, abhängig von den vom Master (1) zum Slave (2) zu übertragenden Daten gewählt wird.method for power and data transmission on common connecting lines (3,4) between a master (1) and at least one slave (2), wherein the master (1) in one Supply mode, the connecting lines (3,4) low impedance with a power supply (5) connects and in a transmission mode the Connecting lines (3,4) during transmission pulses only high impedance connects to the power supply (5) and in the transmission pulses Data from the slave (2) to the master (1) are transmitted, thereby characterized in that data from the master (1) to the slave (2) by means of Phase modulation of the transmission pulses transmitted be determined by the time at which the master (1) the transmission pulses generated, dependent is selected from the data to be transmitted from the master (1) to the slave (2).

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leistungs- und Datenübermittlung auf gemeinsamen Leitungen gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a method and a device for Power and data transmission on common lines according to the generic term of the independent Claims.

Es ist bekannt, auf einem Leitungspaar sowohl Daten als auch Leistung zu übertragen. Hierbei wird die Leistung z.B. als im wesentlichen konstante Gleichspannung übertragen, die Daten werden als Hochfrequenzsignal auf die Gleichspannung aufmoduliert. Diese Lösung ist jedoch schaltungstechnisch aufwendig, da sie komplizierte Modulatoren und Demodulatoren erfordert.It It is known that both data and power are on a pair of wires transferred to. Here, the power is e.g. transmitted as a substantially constant DC voltage, The data is modulated as a high frequency signal to the DC voltage. This solution However, circuitry is complex, since they are complicated modulators and demodulators required.

Die US 4,949,359 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Übertragung von Daten zwischen einem Master und einem Slave und die gleichzeitige Rückgabe von Daten in Richtung des Masters über einen Datenbus mit nur zwei Leitungen. Die vom Master ausgesendeten Daten sind Kontrollsignale, die auch gleichzeitig Leistung an den Slave übertragen. Zur Übertragung der Daten vom Master an den Slave wird hier eine Wechselspannung auf beiden Leitungen benötigt, da zur Datenübertragung vom Master zum Slave der Zeitpunkt der abfallenden Flanke auf der ersten Leitung bzw. der ansteigenden Flanke auf der zweiten Leitung variiert wird. Die Verwendung von Wechselspannung ist jedoch mit zusätzlichem Schaltungsaufwand (Wechselrichter im Master, Gleichrichter im Slave) verbunden. The US 4,949,359 discloses a method and apparatus for electronically transferring data between a master and a slave and concurrently returning data toward the master over a data bus having only two lines. The data sent by the master are control signals that also transmit power to the slave at the same time. To transmit the data from the master to the slave an AC voltage on both lines is required here, since the time of the falling edge on the first line and the rising edge on the second line is varied for data transmission from the master to the slave. However, the use of AC voltage is associated with additional circuitry (inverter in the master, rectifier in the slave).

Aus der DE 37 32 287 A1 ist die Pulslagemodulation bekannt.From the DE 37 32 287 A1 is the pulse position modulation known.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein einfacheres Verfahren und eine einfachere Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen.It is therefore the task, a simpler method and a To provide a simpler device of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Verbindung gemäß Anspruch 9 gelöst. These The object is achieved by a method according to claim 1 and by a A compound according to claim 9 solved.

Diese Lösung kommt ohne Hochfrequenzkomponenten aus und kann schaltungstechnisch einfach implementiert werden. Besonders einfach zu realisieren ist die Schaltung, wenn die Daten vom Master zum Slave mittels Phasenmodulation der Ubertragungspulse und/oder die Daten vom Slave zum Master mittels Amplitudenmodulation der Spannung während der Übertragungspulse übertragen werden.These solution comes without high-frequency components and can circuit technology easy to implement. Especially easy to realize the circuit when the data from master to slave by means of phase modulation the transmission pulses and / or the data from the slave to the master means Amplitude modulation of the voltage during the transmission pulses are transmitted.

Vorzugsweise werden im erfindungsgemässen Verfahren Datenworte mit mehreren Bits ausgetauscht, wobei mindestens ein Teil der Datenworte wiederholt gesendet wird. Damit erhöht sich die Übertragungssicherheit und der Slave erhält Gelegenheit, verzögert eine Antwort auf ein Datenwort zu schicken.Preferably be in the inventive Method Data words exchanged with multiple bits, where at least a part of the data words is sent repeatedly. This increases the transmission security and the slave receives Opportunity, delayed to send an answer to a data word.

Die Erfindung kann überall dort verwendet werden, wo Stromversorgung und Datenaustausch in einer Master-Slave-Anordnung über dieselben Leitungen geführt werden müssen. Besonders geeignet ist sie für Anwendungen, bei denen hohe Übertragungssicherheit gefordert wird, aber die Menge der zu übertragenden Daten beschränkt ist. Die Erfindung kann zur Fernüberwachung von elektrischen Stellantrieben, insbesondere für Feuerschutzklappen in HLK-Anlagen, eingesetzt werden.The Invention can be everywhere used where power supply and data exchange in one Master-slave arrangement via the same lines out Need to become. It is especially suitable for Applications where high transmission safety is required, but the amount of data to be transmitted is limited. The invention can be used for remote monitoring Electric actuators, in particular for fire dampers in HVAC systems, be used.

Weitere Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Dabei zeigen:Further Advantages and applications of the invention will become apparent from the now following description of an embodiment with reference to the figures. Showing:

1 ein Blockdiagramm einer Ausführung der Master-Slave-Anordnung, 1 a block diagram of an embodiment of the master-slave arrangement,

2 die Interface-Schaltung des Masters, 2 the interface circuit of the master,

3 die Interface-Schaltung des Slaves, 3 the interface circuit of the slave,

4 den Verlauf der Spannung zwischen den Verbindungsleitungen bei der Übertragung eines einzelnen Pulses, und 4 the course of the voltage between the connecting lines in the transmission of a single pulse, and

5 den Verlauf der Spannung zwischen den Verbindungsleitungen bei der Übertragung eines Datenworts. 5 the course of the voltage between the connecting lines during the transmission of a data word.

Der Grundaufbau einer Master-Slave-Vorrichtung ist in 1 dargestellt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst einen "Master" 1 und einen "Slave" 2, die über zwei Verbindungsleitungen 3, 4 verbunden sind.The basic structure of a master-slave device is in 1 shown. The embodiment shown here comprises a "master" 1 and a "slave" 2 that have two connection lines 3 . 4 are connected.

Der Master 1 und der Slave 2 können zum Beispiel Teil eines Steuerungssystems für Feuerschutzklappen in einer Lüftungsanlage sein. Der Master 1 ist hierbei in einer Zentrale angeordnet. Er ist ausgebildet, um den Slave 2 über die Leitungen 3, 4 mit Strom zu versorgen und gleichzeitig fernzusteuern. Er muss in der Lage sein, Befehle an den Slave zu senden und Antworten bzw. Statusmeldungen vom Slave zu empfangen.The master 1 and the slave 2 For example, they may be part of a control system for fire dampers in a ventilation system. The master 1 is arranged here in a central office. He is trained to be the slave 2 over the wires 3 . 4 to supply power while controlling it remotely. He must be able to send commands to the slave and receive responses or status messages from the slave.

Im Master 1 ist eine Stromversorgung 5 untergebracht, welche eine nicht regulierte Gleichspannung z. B. im Bereich von 24 bis 35 Volt liefert. Die Stromversorgung 5 kann auch ausserhalb des Masters untergebracht sein, so dass der Master lediglich mit einem geeigneten Versorgungseingang auszurüsten ist. Ferner umfasst der Master einen Mikroprozessor 6. Der Mikroprozessor 6 kann jedoch ebenfalls auch ausserhalb des Masters angeordnet werden, so dass der Master selbst lediglich mit geeigneten analogen oder digitalen Ein- und Ausgängen ausgerüstet werden muss. Schliesslich besitzt der Master eine Interface-Schaltung 7, welche die Versorgungsleitungen 3, 4 ansteuert. Die Interface-Schaltung 7 ist einerseits mit der Stromversorgung 5, andererseits mit dem Mikroprozessor 6 verbunden.In the master 1 is a power supply 5 housed, which has a non-regulated DC voltage z. B. in the range of 24 to 35 volts. The power supply 5 can also outside the Mas be housed so that the master is equipped only with a suitable supply input. Furthermore, the master comprises a microprocessor 6 , The microprocessor 6 However, it can also be arranged outside the master so that the master itself only has to be equipped with suitable analog or digital inputs and outputs. Finally, the master has an interface circuit 7 which the supply lines 3 . 4 controls. The interface circuit 7 is on the one hand with the power supply 5 on the other hand with the microprocessor 6 connected.

Im Slave 2 ist ebenfalls eine Interface-Schaltung 8 vorgesehen, ferner ein Verbraucher 9 und ein Mikroprozessor 10. Der Verbraucher 9 umfasst zum Beispiel einen Treiber für ein Stellglied 11 und wird vom Mikroprozessor 10 gesteuert.In the slave 2 is also an interface circuit 8th provided, furthermore a consumer 9 and a microprocessor 10 , The consumer 9 For example, it includes a driver for an actuator 11 and is from the microprocessor 10 controlled.

Die Aufgabe der Interface-Schaltungen 7, 8 liegt darin, über die Leitungen 3, 4 sowohl Leistung als auch Daten zu übertragen. Die Leistung fliesst dabei vom Master 1 zum Slave 2, die Übertragung der Daten erfolgt bidirektional.The task of the interface circuits 7 . 8th lies in it, over the wires 3 . 4 to transmit both power and data. The power flows from the master 1 to the slave 2 , the transmission of data is bidirectional.

Der konkrete Aufbau der Interface-Schaltungen 7 und 8 ergibt sich aus den 2 bzw. 3.The concrete structure of the interface circuits 7 and 8th arises from the 2 respectively. 3 ,

Die Interface-Schaltung des Masters besitzt einen Spannungseingang Vin, der mit der Stromversorgung 5 verbunden ist und die erwähnte ungeregelte Gleichspannung trägt. Weiter besitzt sie einen Eingang TX1 für ein digitales Signal vom Mikroprozessor 6 und einen Ausgang RX1 für ein analoges Signal zu einem Analog/Digital-Wandler des Mikroprozessors 6. Ein weiterer Ausgang Ref liefert ein zu Vin proportionales Signal, welches ebenfalls zu einem Analog/Digital-Wandler des Mikroprozessors 6 geführt wird. Schliesslich besitzt die Schaltung zwei Anschlüsse P1 und P2 für die Verbindungsleitungen 3, 4.The interface circuit of the master has a voltage input V in which is connected to the power supply 5 is connected and carries the mentioned unregulated DC voltage. It also has an input TX1 for a digital signal from the microprocessor 6 and an analog signal output RX1 to an analog-to-digital converter of the microprocessor 6 , Another output Ref provides a signal proportional to V in , which also becomes an analog to digital converter of the microprocessor 6 to be led. Finally, the circuit has two connections P1 and P2 for the connection lines 3 . 4 ,

Während die eine Verbindungsleitung 4 permanent auf Masse liegt, ist die andere Verbindungsleitung 3 über einen Schalter T1, T2 und einen dazu parallelen Widerstand R1 mit Vin verbunden.While the one connecting line 4 permanently grounded, is the other connection line 3 connected via a switch T1, T2 and a parallel resistor R1 to V in .

Der Schalter T1, T2 kann vom Mikroprozessor 6 über den Eingang TX1 und den Transistor T3 angesteuert werden. Sind T1 und T2 eingeschaltet (TX1 auf logisch 1), so ist die Verbindungsleitung 3 niederohmig mit dem Versorgungseingang Vin verbunden. Sind T1 und T2 ausgeschaltet (TX1 auf logisch 0), so ist die Verbindungsleitung 3 hochohmig über R1 mit Vin verbunden.The switch T1, T2 can be from the microprocessor 6 be controlled via the input TX1 and the transistor T3. If T1 and T2 are switched on (TX1 to logical 1), then the connection line is 3 low impedance connected to the supply input V in . If T1 and T2 are switched off (TX1 to logical 0), then the connection line is 3 High impedance connected via R1 to V in .

Ein Filterwerk R2-R6 und C1-C3 beschränkt die Schaltgeschwindigkeit von T1, T2, so dass durch deren Ein- und Ausschalten keine hochfrequenten Störungen erzeugt werden.One Filter unit R2-R6 and C1-C3 limits the switching speed of T1, T2, so that by their switching on and off no high-frequency interference generated become.

Der Ausgang RX1 trägt eine Spannung, die proportional zu jener auf Verbindungsleitung 3 ist. Der Zweck dieses Ausgangs wird weiter unten beschrieben.The output RX1 carries a voltage proportional to that on connecting line 3 is. The purpose of this output will be described below.

Die Interface-Schaltung des Slaves 2 ist in 3 dargestellt. Sie besitzt zwei Anschlüsse P3 und P4 für die Verbindungsleitungen 3 bzw. 4. Zwei Ausgänge VOUT1, VOUT2 liefern eine Gleichspannung für den Verbraucher 9. Zum Mikroprozessor 10 ist ein digitaler Ausgang RX2 und ein digitaler Eingang TX2 vorgesehen.The interface circuit of the slave 2 is in 3 shown. It has two connections P3 and P4 for the connection lines 3 respectively. 4 , Two outputs V OUT1 , V OUT2 provide a DC voltage for the load 9 , To the microprocessor 10 a digital output RX2 and a digital input TX2 is provided.

Die von den Verbindungsleitungen P3, P4 kommende Spannung wird durch einen Brückengleichrichter G1 geführt, so dass die Schaltung unabhängig von der Polung der Verbindungsleitungen 3, 4 ist. Der eine Ausgang des Gleichrichters bildet die Referenzspannung VOUT2, der andere Ausgang ist über eine Koppeldiode D10 mit einem Speicherkondensator C10 verbunden. Dieser Kondensator bildet einen Energiespeicher für den Verbraucher 9, sowie für einen konventionellen integrierten Spannungsregler U10.The voltage coming from the connection lines P3, P4 is passed through a bridge rectifier G1, so that the circuit is independent of the polarity of the connection lines 3 . 4 is. The one output of the rectifier forms the reference voltage V OUT2 , the other output is connected via a coupling diode D10 to a storage capacitor C10. This capacitor forms an energy store for the consumer 9 , as well as for a conventional integrated voltage regulator U10.

Der Spannungsregler U10 dient zur Versorgung eines Komparators U11. Am positiven Eingang des Komparators U11 liegt eine Spannung, die zu jener über C10 pro portional ist. Sie wird über einen Spannungsteiler R10, R11 erzeugt und beträgt im vorliegenden Fall ca. 6.4% der Spannung über C10. Am negativen Eingang liegt ein zweiter Spannungsteiler R12, R13, der ca. 7.6% der Ausgangsspannung des Gleichrichters G1 liefert. Der Ausgang des Komparators U11 ist über den Anschluss RX2 mit dem Mikroprozessor 10 des Slaves verbunden.The voltage regulator U10 is used to supply a comparator U11. At the positive input of comparator U11 is a voltage proportional to that over C10. It is generated by a voltage divider R10, R11 and in the present case is approx. 6.4% of the voltage across C10. At the negative input is a second voltage divider R12, R13, which supplies about 7.6% of the output voltage of the rectifier G1. The output of comparator U11 is via terminal RX2 to the microprocessor 10 connected to the slave.

Zwischen den Ausgängen des Gleichrichters G1 liegt ferner ein Transistor T10 in Serie mit einem Widerstand R15. Parallel zu diesen liegt dauernd ein Widerstand R16.Between the exits of the rectifier G1 is also a transistor T10 in series with a resistor R15. Parallel to these is constantly a resistance R16.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der Schaltungen gemäss 2 und 3 beschrieben.In the following, the operation of the circuits according to 2 and 3 described.

Im Normalbetrieb ist das Signal TX1 auf 1, d.h. die Transistoren T1, T2 sind durchgeschaltet und über den Verbindungsleitungen 3, 4 liegt im wesentlichen die Spannung Vin. Diese Spannung lädt über die Koppeldiode D10 den Kondensator C10 und dient zur Versorgung des Verbrauchers 9. Da das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers R12, R13 etwas kleiner ist als jenes von R10, R11, die Spannungen über den Teilern aber etwa gleich gross sind, ist der Ausgang des Komparators U11 auf logisch 0. Der Mikroprozessor des Slaves hält TX2 auf 0, T10 ist unterbrochen.In normal operation, the signal TX1 is at 1, ie the transistors T1, T2 are turned on and over the connecting lines 3 . 4 is essentially the voltage V in . This voltage charges via the coupling diode D10 the capacitor C10 and is used to supply the load 9 , Since the division ratio of the voltage divider R12, R13 is slightly smaller than that of R10, R11, but the voltages across the dividers are approximately equal, the output of the comparator U11 is at logic 0. The microprocessor of the slave holds TX2 at 0, T10 is interrupted.

Die Datenübertragung geschieht mittels einzelner Übertragungspulse, von denen einer in 4 gezeigt wird. Zur Einleitung des Pulses setzt der Mikroprozessor 6 des Masters das Signal TX1 zur Zeit t0 auf 0. Dadurch werden die Transistoren T1, T2 unterbrochen. Leitung 3 ist nun über R1 hochohmig mit Vin verbunden. Die Spannung U über den Leitungen 3, 4 fällt auf einen Wert U1 ab, der durch den Spannungsteiler gebildet aus R1 und R16 gegeben ist. Der Abfall der Spannung geschieht dank des bereits erwähnten Filterwerks innert einer Zeit dt von ca. 1 ms.The data transmission is done by means of a individual transmission pulses, one of which in 4 will be shown. To initiate the pulse is the microprocessor 6 of the master, the signal TX1 at time t0 to 0. Thus, the transistors T1, T2 are interrupted. management 3 is now connected via R1 high impedance to V in . The voltage U across the wires 3 . 4 drops to a value U1 given by the voltage divider formed by R1 and R16. The drop in voltage occurs thanks to the already mentioned filter unit within a time dt of about 1 ms.

TX1 bleibt während ca. 5 ms bis zur Zeit t3 auf 0.TX1 stays while about 5 ms until time t3 to 0.

Sobald die Spannung U auf den Wert U1 abgefallen ist, geht RX2 auf 1 und der Mikroprozessor 10 des Slaves weiss, dass ein Puls begonnen hat. Nun kann der Slave seinerseits die Spannung U beeinflussen.Once the voltage U has dropped to the value U1, RX2 goes to 1 and the microprocessor 10 The slave knows that a pulse has started. Now, the slave can in turn affect the voltage U.

Wenn das Signal TX2 auf 0 bleibt, so ist T10 weiterhin unterbrochen und die Impedanz zwischen den Leitungen 3 und 4 ist dauernd durch X16 gegeben. Damit bleibt die Spannung U während des ganzen Pulses auf dem Wert U1 und folgt dem gestrichelt dargestellten Verlauf 15.If the signal TX2 remains at 0, then T10 is still interrupted and the impedance between the lines 3 and 4 is constantly given by X16. Thus, the voltage U remains at the value U1 during the entire pulse and follows the course shown in dashed lines 15 ,

Wenn der Mikroprozessor 10 des Slaves andererseits zur Zeit t1 das Signal TX2 auf 1 setzt, so vermindert sich die Impedanz zwischen den Leitungen 3 und 4 auf etwa 500 Ohm und die Spannung U fällt auf den Wert U2 ab, bis der Slave, rechtzeitig vor dem Ende des Pulses, zur Zeit t2, TX2 wieder auf 0 setzt. In diesem Fall folgt der Spannungsverlauf der durchgezogenen Kurve 16.If the microprocessor 10 on the other hand, at time t1 sets the signal TX2 to 1, the impedance between the lines decreases 3 and 4 to about 500 ohms and the voltage U drops to the value U2 until the slave, in time before the end of the pulse, at the time t2, TX2 back to 0. In this case, the voltage curve follows the solid curve 16 ,

Im Master werden während des Pulses die Spannungen Ref und RX1 verglichen. Der Spannungsteiler R7, R8, der das Signal Ref erzeugt, ist so dimensioniert, dass Ref kleiner als RX1 ist, wenn die Spannung U den Wert U1 hat, und grösser als RX1, wenn U den Wert U2 hat. Auf diese Weise kann der Mikroprozessor 6 des Masters unabhängig vom genauen Wert von Vin feststellen, ob das Signal TX2 während des Pulses auf 1 ging oder nicht. Der Slave 2 kann also während des Pulses ein Signal an den Master 1 senden, indem er die Amplitude der Spannung U ändert.The master compares the voltages Ref and RX1 during the pulse. The voltage divider R7, R8, which generates the signal Ref, is dimensioned such that Ref is less than RX1 when the voltage U is U1 and greater than RX1 when U is U2. In this way, the microprocessor 6 regardless of the exact value of V in determine whether the signal TX2 went to 1 during the pulse or not. The slave 2 can therefore send a signal to the master during the pulse 1 send by changing the amplitude of the voltage U.

Die Datenübertragung vom Master 1 zum Slave 2 geschieht andererseits über eine Phasenmodulation. Dies ist in 5 illustriert. Diese Figur zeigt ein Datenwort, welches zwei Startbits S0, S1, vier Datenbits D0-D3 und z. B. zwei Kontrollbits C0, C1 umfasst. Jedes Bit entspricht einem Puls gemäss 4.The data transfer from the master 1 to the slave 2 on the other hand happens via a phase modulation. This is in 5 illustrated. This figure shows a data word which contains two start bits S0, S1, four data bits D0-D3 and z. B. comprises two control bits C0, C1. Each bit corresponds to a pulse according to 4 ,

Das Datenwort beginnt mit dem Startbit S0 zur Zeit 0, gefolgt vom Startbit S1 zur Zeit t = 50 ms. Im zweiten Startbit S1 senkt der Slave die Spannung U ab und gibt somit Empfangsbereitschaft zu erkennen. Sodann folgt das erste Datenbit D0, entweder zur Zeit 1.5t = 75 ms (gestrichelter Puls) oder 2t = 100 ms (nicht gestrichelter Puls), abhängig vom Wert, den der Master 1 dem Bit D0 zuordnet. Somit kann der Slave 2 aus dem Startzeitpunkt von D0 dessen Wert ermitteln. Dasselbe gilt auch für die folgenden Datenbits D1-D3, sowie für die Kontrollbits: Beginnt ein Bit zu einer Zeit n·t (wobei n eine ganze Zahl ist), so ist sein Wert z. B. 1, beginnt es zur Zeit (n – 0.5)·t, so ist sein Wert 0.The data word starts with the start bit S0 at time 0, followed by the start bit S1 at time t = 50 ms. In the second start bit S1, the slave lowers the voltage U and thus indicates readiness to receive. Then the first data bit D0 follows, either at the time 1.5t = 75 ms (dashed pulse) or 2t = 100 ms (non-dashed pulse), depending on the value that the master 1 assigns to the bit D0. Thus, the slave can 2 determine its value from the start time of D0. The same applies to the following data bits D1-D3, as well as to the control bits: If a bit starts at a time n · t (where n is an integer), its value z. For example, if it begins at time (n-0.5) * t, its value is 0.

Damit diese Übertragung sicher funktioniert, muss die Zeitdauer t dem Master und dem Slave möglichst genau bekannt sein. Hierzu misst der Slave im vorliegenden Beispiel den Abstand zwischen den beiden Startbits S0 und S1.In order to this transfer works safely, the time t needs to the master and the slave as possible be known exactly. To do this, the slave measures in this example the distance between the two start bits S0 and S1.

Die Kontrollbits C0, C1 bilden z. B. eine Kontrollsumme der vorangehenden Datenbits und erlauben es, die Korrektheit der Datenübertragung zu verifizieren. Je nach gewünschter Übertragungssicherheit kann die Zahl der Kontrollbits variieren. Die Kontrollbits können unter Umständen auch ganz wegfallen, falls einzelne Datenworte mehrmals übertragen werden.The Control bits C0, C1 form z. B. a checksum of the preceding Data bits and allow the correctness of data transmission to verify. Depending on the desired transmission security The number of control bits can vary. The control bits can be under circumstances also completely omitted, if individual data words are transmitted several times.

Im Normalbetrieb sendet der Master jedes Datenwort mehrmals aus. Zwischen den Datenworten wird ein Mindestabstand von z. B. 300 ms eingehalten. Die mehrfache Übertragung der Datenworte erlaubt es dem Slave, z. B. beim ersten Empfang des Datenworts dieses auszuwerten, und seine Antwort während des nächsten Datenworts zurückzusenden. Auch erhöht sich durch die mehrfache Übertragung die Übertragungssicherheit.in the Normal operation, the master sends each data word several times. Between the data words is a minimum distance of z. B. 300 ms complied with. The multiple transmission the data words allow the slave, z. B. at the first reception of the data word to evaluate this, and to return his answer during the next data word. Also elevated the transmission reliability due to the multiple transmission.

Zwischen den Datenworten befindet sich das System in einem Versorgungsmodus und die Leitungen 3, 4 dienen nur zur Leistungsübertragung, d.h. zum Aufladen des Speicherkondensators C10. Während dieser Zeit überwacht der Master 1 die Spannung U, indem er regelmässig das Signal RX1 mit einem aus dem Signal Ref abgeleiteten Minimalwert vergleicht. Auf diese Weise kann ein Kurz schluss zwischen den Leitungen 3, 4 festgestellt werden. Sinkt RX1 unter den Minimalwert, so setzt der Prozessor 6 des Masters das Signal TX1 auf 0, wodurch T1 und T2 ausgeschaltet werden und eine Überlastung der Komponenten verhindert wird. Da der Prozessor 6 einen Kurzschluss nur mit einer gewissen Verzögerung feststellen kann, sind T1 und T2 zusätzlich mit einer Strombegrenzung versehen, indem der Emitterwiderstand von T1 bei zu hohem Strom die Emitterspannung von T1 derart absenkt, dass T1 nicht mehr voll ausgesteuert wird.Between the data words, the system is in a supply mode and the lines 3 . 4 are used only for power transmission, ie for charging the storage capacitor C10. During this time, the master monitors 1 the voltage U by regularly comparing the signal RX1 with a minimum value derived from the signal Ref. In this way, a short circuit between the lines 3 . 4 be determined. If RX1 drops below the minimum value, then the processor resets 6 of the master, the signal TX1 to 0, which T1 and T2 are turned off and an overload of the components is prevented. Because the processor 6 can detect a short circuit only with a certain delay, T1 and T2 are additionally provided with a current limiting in that the emitter resistance of T1 at too high current, the emitter voltage of T1 so low that T1 is no longer fully controlled.

Während der Übertragung eines Datenworts befindet sich das System in einem Übertragungsmodus. Da die Länge der einzelnen Pulse nur etwa 1/10 des mittleren Abstands zwischen den Pulsen beträgt, ist auch in diesem Modus eine ausreichende Versorgung des Speicherkondensators C10 gewährleistet.During transmission of a data word, the system is in a transmission mode. Because the length of each pulse is only about 1/10 is the average distance between the pulses, a sufficient supply of the storage capacitor C10 is ensured even in this mode.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die Erfindung insbesondere zum Einsatz in Anwendungen, bei denen eine relativ geringe Datenmenge mit hoher Sicherheit über Versorgungsleitungen übertragen werden muss, wie es z. B. bei der Fernsteuerung von Stellantrieben der Fall ist. Weitere Einsatzgebiete liegen z. B. in der Fernsteuerung bzw. Abfrage von Sensoren, von Antennensteuerungen und -verstärkern, Energie- und Klimaanlagen, usw..As already mentioned, the invention is particularly suitable for use in applications in which a relatively small amount of data is transmitted with high security via supply lines must, as it is z. B. in the remote control of actuators of Case is. Further applications are z. B. in the remote control or interrogation of sensors, antenna controls and amplifiers, energy and air conditioners, etc ..

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsleitungen während den Übertragungspulsen über den Widerstand R1 von 10 kΩ hochohmig mit der Versorungsspannung Vin verbunden. Der Wert dieses Widerstandes kann jedoch in weiten Grenzen variiert werden, solange es für den Slave zu einer deutlich messbaren Reduktion des Wertes von U kommt, wenn T1, T2 abgeschaltet werden. R10 kann im Extremfall sogar unendlich sein, wobei in diesem Falle der Slave, z. B. unter Verwendung von Energie aus C10, eine Amplitudenmodulation bewirken kann.In the present embodiment, the connecting lines during the transmission pulses via the resistor R1 of 10 kΩ high impedance connected to the supply voltage V in . However, the value of this resistance can be varied within wide limits, as long as it comes to the slave to a significantly measurable reduction in the value of U when T1, T2 are turned off. R10 can be even infinite in extreme cases, in which case the slave, z. B. using energy from C10, can cause an amplitude modulation.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Master über die zwei Leitungen mit einem Slave verbunden. Es ist auch denkbar, im Rahmen der Erfindung am gleichen Leitungspaar mehrere Slaves anzuordnen, wobei die Ansteuerung der einzelnen Slaves z. B. über Adressbits im Datenwort geschieht oder aufgrund einer festen Zeiteinteilung erfolgt.in the present embodiment is a master over the two lines are connected to a slave. It is also conceivable in the context of the invention on the same line pair several slaves to arrange, with the activation of the individual slaves z. B. over address bits happens in the data word or due to a fixed time schedule he follows.

In der Ausführung nach 5 wird pro Übertragungspuls D0-D3 genau ein Bit in jeder Richtung übertragen. Um die Übertragungsrate zu erhöhen, können auch mehr Bits pro Puls ausgetauscht werden. So können z.B. mehr als zwei Phasenpositionen für die Pulse vorgesehen sein, z.B. bei n·t, (n – ¼)·t, (n – ½)·t und (n – ¾)·t, zur Übertragung von vier verschiedenen Werten vom Master zum Slave. Andererseits kann der Slave pro Übertragungspuls mehr als einmal die Impedanz zwischen den Leitungen ändern, oder die Spannung U auf mehr als zwei Werte setzen.In the execution after 5 For each transmission pulse D0-D3, exactly one bit is transmitted in each direction. To increase the transmission rate, more bits per pulse can be exchanged. Thus, for example, more than two phase positions may be provided for the pulses, eg at n * t, (n-1) * t, (n -½) * t and (n -¾) * t, for transmission of four different values from Master to the slave. On the other hand, the slave may change the impedance between the lines more than once per transmission pulse, or set the voltage U to more than two values.

Es ist auch denkbar, dass der Master gemäss einem vorgegebenen Protokoll seinerseits auch die Spannung U der Leitungen während der Übertragungspulse variiert, um Daten an den Slave zu senden.It It is also conceivable that the master according to a predetermined protocol in turn, the voltage U of the lines during the transmission pulses varies, to send data to the slave.

Claims (9)

Verfahren zur Leistungs- und Datenübermittlung auf gemeinsamen Verbindungsleitungen (3,4) zwischen einem Master (1) und mindestens einem Slave (2), wobei der Master (1) in einem Versorgungsmodus die Verbindungsleitungen (3,4) niederohmig mit einer Stromversorgung (5) verbindet und in einem Übertragungsmodus die Verbindungsleitungen (3,4) während Übertragungspulsen nur hochohmig mit der Stromversorgung (5) verbindet und in den Übertragungspulsen Daten vom Slave (2) zum Master (1) übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Daten vom Master (1) zum Slave (2) mittels Phasenmodulation der Übertragungspulse übertragen werden, indem der Zeitpunkt, zu welchem der Master (1) die Übertragungspulse generiert, abhängig von den vom Master (1) zum Slave (2) zu übertragenden Daten gewählt wird.Method for transmitting power and data on common connection lines ( 3 . 4 ) between a master ( 1 ) and at least one slave ( 2 ), whereby the master ( 1 ) in a supply mode the connection lines ( 3 . 4 ) low impedance with a power supply ( 5 ) and in a transmission mode the connection lines ( 3 . 4 ) while transmission pulses only high impedance with the power supply ( 5 ) and in the transmission pulses data from the slave ( 2 ) to the master ( 1 ), characterized in that data from the master ( 1 ) to the slave ( 2 ) are transmitted by means of phase modulation of the transmission pulses by the time at which the master ( 1 ) generates the transmission pulses, depending on which of the master ( 1 ) to the slave ( 2 ) is selected for transferring data. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Übertragungsmodus zuerst mindestens ein erster Übertragungspuls (S0,S1) als Startbit erzeugt wird und dass sodann weitere Übertagungspulse als Datenbits (D0-D3) erzeugt werden, wobei sich der Wert der Datenbits aus deren genauem zeitlichen Abstand vom Startbit (S0) ergibt.Method according to claim 1, characterized in that that in transfer mode at least one first transmission pulse first (S0, S1) is generated as start bit and that then further transmission pulses are generated as data bits (D0-D3), wherein the value of the data bits from their exact time interval from the start bit (S0) results. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Übertragungsmodus zuerst mindestens ein erster Übertragungspuls (S0,S1) als Startbit erzeugt wird und dass sodann weitere Übertragungspulse als Datenbits (D0-D3) und Kontrollbits (C0, C1) erzeugt werden, wobei sich der Wert der Daten- und Kontrollbits aus deren genauem zeitlichen Abstand vom Startbit (S0) ergibt.Method according to claim 1, characterized in that that in transfer mode at least one first transmission pulse first (S0, S1) is generated as a start bit and that then further transmission pulses are generated as data bits (D0-D3) and control bits (C0, C1), wherein the value of the data and control bits from the exact temporal distance from the start bit (S0) results. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten vom Slave (2) zum Master (1) mittels Amplitudenmodulation der Spannung (U) der Verbindungsleitungen (3,4) während der Übertragungspulse übertragen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the data from the slave ( 2 ) to the master ( 1 ) by means of amplitude modulation of the voltage (U) of the connecting lines ( 3 . 4 ) are transmitted during the transmission pulses. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Übertragungspulse im Slave (2) die Impedanz zwischen den Verbindungsleitungen (3,4) abhängig von den vom Slave (2) an den Master (1) zu übertragenden Daten geändert wird.Method according to claim 4, characterized in that during the transmission pulses in the slave ( 2 ) the impedance between the connecting lines ( 3 . 4 ) depending on the slave ( 2 ) to the master ( 1 ) to be transferred. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Übertragungspuls ein Bit vom Master (1) zum Slave (2) und ein Bit vom Slave (2) zum Master (1) übertragen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one transmission pulse per bit from the master ( 1 ) to the slave ( 2 ) and one bit from the slave ( 2 ) to the master ( 1 ) is transmitted. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Master (1) und Slave (2) Datenworte ausgetauscht werden, wobei jedes Datenwort mehrere Datenbits (D0-D3) umfasst und wobei mindestens ein Teil der Datenworte wiederholt übertragen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between master ( 1 ) and slave ( 2 ) Data words are exchanged, wherein each data word comprises a plurality of data bits (D0-D3) and wherein at least a part of the data words is repeatedly transmitted. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Master (1) die Spannung (U) der Verbindungsleitungen (3,4) sowie die Spannung (Vin) der Stromversorgung (5) gemessen werden, und dass aus diesen Spannungen ermittelt wird, ob die Verbindungsleitungen im Versorgungsmodus kurzgeschlossen sind und/oder was für ein Signal der Slave im Übertragungsmodus aussendet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the master ( 1 ) the voltage (U) of the connecting lines ( 3 . 4 ) and the voltage (V in ) of the power supply ( 5 ), and that it is determined from these voltages whether the connection lines in the supply mode are short-circuited and / or what kind of signal the slave transmits in the transmission mode. Master-Vorrichtung (1) zur Übermittlung von Leistung und Daten auf gemeinsamen Verbindungsleitungen (3, 4) zu mindestens einem Slave (2), wobei die Master-Vorrichtung (1) einen Versorgungsmodus aufweist, in welchem die Verbindungsleitungen (3, 4) niederohmig mit einer Stromversorgung (5) verbunden sind, und einen Übertragungsmodus, in welchem die Verbindungsleitungen (3, 4) während Übertragungspulsen nur hochohmig mit der Stromversorgung (5) verbunden sind, wobei die Master-Vorrichtung (1) ausgestaltet ist, um in den Übertragungspulsen Daten vom Slave (2) zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Master-Vorrichtung (1) dazu ausgestaltet ist, Daten zum Slave (2) mittels Phasenmodulation der Übertragungspulse zu übertragen, indem der Zeitpunkt, zu welchem die Master-Vorrichtung (1) die Übertragungspulse generiert, abhängig von den von der Master-Vorrichtung (1) zum Slave (2) zu übertragenden Daten gewählt ist.Master device ( 1 ) for the transmission of power and data on common interconnections ( 3 . 4 ) to at least one slave ( 2 ), the master device ( 1 ) has a supply mode in which the connecting lines ( 3 . 4 ) low impedance with a power supply ( 5 ) and a transmission mode in which the connection lines ( 3 . 4 ) while transmission pulses only high impedance with the power supply ( 5 ), the master device ( 1 ) is configured to receive in the transmission pulses data from the slave ( 2 ), characterized in that the master device ( 1 ) is designed to send data to the slave ( 2 ) by phase modulation of the transmission pulses, by the time at which the master device ( 1 ) generates the transmission pulses, depending on those of the master device ( 1 ) to the slave ( 2 ) is selected to be transmitted data.
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