DE19809334A1 - Process for energizing analog component e.g. sensor valve using signals transmitted by programmable circuit - Google Patents

Process for energizing analog component e.g. sensor valve using signals transmitted by programmable circuit

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DE19809334A1 DE1998109334 DE19809334A DE19809334A1 DE 19809334 A1 DE19809334 A1 DE 19809334A1 DE 1998109334 DE1998109334 DE 1998109334 DE 19809334 A DE19809334 A DE 19809334A DE 19809334 A1 DE19809334 A1 DE 19809334A1
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    • H03M1/822Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval using pulse width modulation

Abstract

The length and/or time sequence of the signals, transmitted by the digital circuit (10) forms the rate for the analog signals to be supplied to the analog component (20). The signals are transmitted in a pulse width modulation mode. Pulse time and pulse code modulating modes may be also used. The signals are typically transmitted over a two-wire line and are converted into analog signal in the analog component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels von einer digitalen Schaltung ausgegebener Signale. The invention relates to a method for driving an analog component by means of a digital circuit signals issued.

Seit einiger Zeit sind analoge Ansteuersysteme bekannt, bei denen analoge Bauteile durch analoge Signale, dh analoge Spannungen oder Ströme angesteuert werden. For some time analog drive systems are known in which analog components analog voltages or currents are driven by analog signals, ie.

Um analoge Bauteile auch von digitalen Rechnersystemen, speicherprogrammierbaren Steuerungen u. To analog components and digital computer systems, programmable logic controllers u. dgl. anzusteuern zu können, bedarf es einer Umwandlung digitaler Signale in analoge Signale, welche bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren durch Digital-Analog-Wand ler-Bausteine vorgenommen werden. to be able to control the like., it requires a conversion of digital signals into analog signals, which are made known from the prior art by digital-to-analog wall ler blocks. Bekannte digitale Ansteuersysteme sind beispielsweise 4- bis 12-Bit-Systeme, die 4 bis 12 Leitungen zuzüglich einer Nulleitung erfordern, oder Bus-Systeme, z. Known digital driving systems, for example, 4- to 12-bit systems, requiring 4 to 12 lines, plus a neutral line or bus systems, z. B. Interbus, Profibus, A-Bus u. As Interbus, Profibus, A bus u. dgl. like.

Derartige Verfahren erfordern aufwendige, platzintensi ve und letztendlich auch teure Umsetzersysteme in Form von Digital-Analog-Wandlern. Such methods require expensive, platzintensi ve and ultimately expensive converter systems in the form of digital to analog converters. Darüber hinaus verläuft die Datenübertragung nicht immer störungsfrei. In addition, the data transmission does not always go smoothly.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels von einer digitalen Schaltung ausgegebener Signale derart zu verbessern, daß mit möglichst geringem technischem Aufwand, insbesondere mit möglichst wenig Leitungen und Bauteilen, eine optimale und störunabhängige Ansteue rung des analogen Bauteils ermöglicht wird. The object of the invention is to improve a method for driving an analog component by means of output from a digital circuit signals so as to allow with minimal technical expenditure, in particular with as few lines and components, an optimal and free of interference dently tion of the analog component ,

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Länge und/oder zeitliche Abfolge der von der digitalen Schaltung ausgegebenen Signale ein Maß für das dem analogen Bauteil zuzuführende analoge Signal sind. This object is achieved with a method of the type described at the outset according to the invention characterized in that the length and / or time sequence of the signals output from the digital circuit are a measure for the supplied to the analog component analog signal.

Durch Verwendung der Länge und/oder der zeitlichen Abfolge der von der digitalen Schaltung ausgegebenen Signale als Maß für das dem analogen Bauteil zuzufüh rende analoge Signal wird auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht, daß Daten, die sendeseitig digital gesendet und empfangsseitig analog umgewandelt werden, mit einem minimalen Aufwand von nicht abgeschirmten Leitungen praktisch störungsfrei übertragen werden können. By using the length and / or the time sequence of the signals output from the digital circuit as a measure of the zuzufüh the analog component Rende analog signal is possible in a particularly advantageous manner that data at the transmitting end digital transmitted and the reception side converted analog, with a minimal effort can be transmitted virtually without interference from unshielded cables.

Was die Übertragung der Daten betrifft, so sind hier rein prinzipiell die unterschiedlichsten Ausführungs formen, welche die Länge-und/oder die zeitliche Abfolge der digitalen Signale verändern, möglich. As regards the transmission of the data, so a wide variety of execution are here purely in principle forms, which alter the length and / or the temporal sequence of digital signals is possible.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Signale im Pulsweitenmodulationsverfahren übertragen werden. An advantageous embodiment provides that the signals are transmitted in the pulse width modulation method.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Signale im Pulszeitmodulations verfahren übertragen werden. In another advantageous embodiment it is provided that the signals are transmitted in the pulse time modulation methods.

Bei einer dritten sehr vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Daten im Pulscodemodulations verfahren übertragen werden. In a third very advantageous embodiment it is provided that the data are transmitted in pulse code modulation method.

Vorzugsweise werden die Signale auf einer Zwei-Draht-Lei tung übertragen. Preferably, the signals on a two-wire Lei tung be transmitted.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbei spiele. Further advantages and features of the invention are the subject of the following description and the drawings of several Ausführungsbei games.

In der Zeichnung zeigen: In the drawing:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulsweiten modulationsverfahrens; Fig. 1 shows schematically an embodiment of to the invention OF INVENTION method for control of an analog component by means of a pulse width modulation method;

Fig. 2 das Übertragungsverhalten über der Zeit des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens; Figure 2 shows the transmission behavior over time of the method illustrated in Fig. 1.

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulszeitmo dulationsverfahrens; Figure 3 shows another embodiment of the method according to proper control of an analog component by means of a Pulszeitmo dulationsverfahrens.

Fig. 4 das Übertragungsverhalten über der Zeit bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren; FIG. 4 shows the transmission behavior over time in the method shown in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ausführungsform eines Decoders, der bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren zum Einsatz kommen kann; Figure 5 shows an embodiment of a decoder, which can come in the procedure 3 represented for use in Fig..;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulscodemo dulationsverfahrens; 6 shows a further embodiment of the method according to proper control of an analog component by means of a Pulscodemo dulationsverfahrens.

Fig. 7 das Übertragungsverhalten über der Zeit bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren und Fig. 7 shows the transmission characteristics in the process over time in FIG. 6, and shown

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Decoders, der bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren zum Einsatz kommen kann. Fig. 8 shows an embodiment of a decoder that can be used in the method illustrated in Fig. 6.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils wird nachfolgend anhand der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und des in Fig. 2 dargestellten Übertragungsverhaltens über der Zeit beschrieben. An embodiment of a method of driving an analog component will be described below with reference to in Fig. 1 illustrated circuit and the transmission behavior shown in Fig. 2 over time.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist beispielsweise als Sender eine speicherprogrammierbare Schaltung SPS 10 vorgesehen, weiche ein Proportionalventil mit inte grierter Elektronik, ein sogenanntes Sensorventil 20 , als Empfänger über eine Zwei-Draht-Leitung 30 an steuert. As is apparent from Fig. 1, for example, provided as a transmitter circuit, a programmable PLC 10, a proportional valve with soft inte grated electronics, a so-called sensor valve 20 controls the receiver through a two-wire line 30 to.

Die speicherprogrammierbare Schaltung SPS 10 weist einen digitalen Ausgang auf, an dem ein pulsweitenmodu liertes Signal PWM erzeugt und ausgegeben wird. The programmable circuit SPS 10 has a digital output at which a modulated signal PWM pulsweitenmodu is generated and output. Das pulsweitenmodulierte Signal PWM gelangt über die Zwei- Draht-Leitung 30 zu dem Sensorventil 20 . The pulse width modulated signal PWM passes via the two-wire line 30 to the sensor valve 20th Es wird dort zunächst in einem Schaltungsteil 21 stabilisiert und durchläuft sodann einen Tiefpaß 22 , welcher ein Si gnal W ausgibt. It is there initially stabilized in a circuit part 21 and then passes through a low pass filter 22 which outputs a Si gnal W.

Das Übertragungsverhalten ist in Fig. 2 dargestellt. The transmission behavior is shown in Fig. 2. Im oberen Schaubild ist das Ausgangssignal der speicher programmierbaren Schaltung SBS 10 über der Zeit dargestellt, das aus einer Folge von pulsweitenmodu lierten Signalen besteht. In the upper diagram, the output signal of the programmable logic circuit SBS 10 is shown over the time, which consists of a sequence of pulsweitenmodu profiled signals. Aufgrund von Übertragungsver lusten u. Due to losses Übertragungsver u. dgl. schwankt die Amplitude dieses puls weitenmodulierten Signals UE, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. the like. fluctuates the amplitude of this pulse width modulated signal UE, as shown in Fig. 2b. Dabei ist zu bemerken, daß die Zwei-Draht-Leitung 30 keinerlei Abschirmung o. dgl. aufweist. It should be noted that the two-wire line 30 no shielding o. The like. Has. Die Verluste des Signals beeinflussen das Übertragungs verhalten jedoch in keiner Weise, wie weiter unten näher erläutert wird. The losses of the signal influence the transmission, however, behave in any way, as explained further below.

Das Signal UE wird sodann dem Sensorventil 20 zu geführt, in dessen Schaltungsteil 21 es zunächst stabilisiert wird (Signal UB vgl. Fig. 2c). The signal P is then guided to the sensor valve 20, in the circuit part 21, it is first stabilized (UB signal cf. Fig. 2c). Nach Durchlaufen des Tiefpasses 22 wird aus dein pulsweiten modulierten Digitalsignal UB das analoge Signal W, welches direkt der Ansteuerung des Proportionalventils dient ( Fig. 2d). After passing through the low-pass filter 22, the analog signal is from your pulse width modulated digital signal UB W, which is used directly to control the proportional valve (Fig. 2d).

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Signals wird nachfolgend anhand der Fig. 3, 4 und 5 beschrieben. Another embodiment of the method for controlling an analog signal will be described below with reference to FIGS. 3, 4 and 5. Wie in Fig. 3 dargestellt, dient als Sender ebenfalls wiederum eine speicherprogrammierbare Schaltung 10 , die über die Zwei-Draht-Leitung 30 Signale einem Sensorventil 20 zuführt. As shown in Fig. 3, also serves as a transmitter, in turn, a programmable circuit 10 which supplies via the two-wire line 30 signals a sensor valve 20. Das Sensorventil 20 umfaßt einen Decoder 23 , der schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. The sensing valve 20 comprises a decoder 23 which is schematically shown in Fig. 5. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Übertragungsverfahren wird hier jedoch ein Pulszeitmodulationsverfahren verwendet. In contrast to the above transmission method, however, a pulse time modulation method is used. Das Pulszeitcodediagramm PZM am Ausgang der speicher programmierbaren Schaltung SPS 10 wird softwaremäßig erstellt und gelangt über die Zwei-Draht-Leitung 30 zum Sensorventil 20 . The pulse time code graph PZM at the output of the programmable circuit SPS 10 is created by software and passes via the two-wire line 30 to the sensor valve 20th Ein Pulszeitcodediagramm PZM ist beispielsweise in Fig. 4a dargestellt. A pulse time code graph PZM is shown for example in Fig. 4a. Der in dem Sensorventil 20 angeordnete Decoder 23 verwandelt dieses Pulszeitcodediagramm in das in Fig. 4b darge stellte analoge Signal W, das dem PZM-Protokoll äquiva lent ist. The sensor disposed in the valve 20 decoder 23 converts this pulse time code graph in which in Fig. 4b Darge presented analog signal W, which is lent the PZM protocol äquiva. Das geschieht beispielsweise durch den in Fig. 5 dargestellten Decoder 23 auf folgende Weise. This is done for example, by the results shown in Fig. 5 decoder 23 in the following manner. Eine positive Flanke setzt einen Zähler zunächst auf Null. A positive edge initially sets a counter to zero. Nach dem Rücksetzen des Zählers wird dem Zähler ein Zähltakt über ein Tor so lange zugeführt, bis die Pulszeit wieder auf Null springt. After resetting the counter to the counter a count clock is supplied via a gate until the pulse time jumps back to zero. Innerhalb dieser Zeit zählt der Zähler kontinuierlich hoch. Within this time, the counter counts continuously high. Beim Rücksprung des Eingangssignals UE von beispielsweise 1 nach 0, wird der Zählerstand von einem Digital-Analog-Wandler eingelesen, welcher das Ausgangssignal W erzeugt. Upon return of the input signal P, for example, 1 to 0, the count is read from a digital-to-analog converter which generates the output signal W.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels einer digitalen Schaltung ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Another embodiment of a method for driving an analog component by means of a digital circuit is shown in Figs. 6, 7 and 8. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den beiden oben dargestellten dadurch, daß ein Pulscodemodulationsverfahren zur Ansteuerung des analogen Bauteils, im vorliegenden Falle wiederum ein Sensorventil 20 , durch die speicherprogrammierbare Schaltung 10 über die Zwei-Draht-Leitung 30 verwendet wird. This embodiment differs from the two described above in that a pulse code modulation method for driving the analog component, in this case again a sensor valve 20, is used by the programmable logic circuit 10 via the two-wire line 30th Ein Pulscodesignal PCM am Ausgang der speicher programmierbaren Schaltung SPS 10 , das softwaremäßig erstellt wird, besteht aus einer Anzahl von Impulsen in einer definierten Zeit. A pulse code signal PCM at the output of the programmable circuit PLC 10 that is created by software, consists of a number of pulses in a defined time. Die Anzahl der Impulse defi niert das Maß des umzuwandelnden analogen Signals W. Hierzu werden die Impulse in einem Decoder 24 , der Teil des Sensorventils 20 ist, in ein analoges Ausgangs signal W umgewandelt. The number of pulses defi ned the measure of the converted analog signal W. For this purpose the pulses are in a decoder 24, which is part of the sensor valve 20, converted into an analog output signal W.

Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Decoders 24 ist in Fig. 8 dargestellt. An embodiment of such a decoder 24 is shown in Fig. 8. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, setzt eine positive Flanke des Signals einen Zähler auf Null. As is apparent from Fig. 8, sets a positive edge of the signal a counter to zero. Die ankommenden einzelnen Impulse werden durch den Zähler gezählt, bis die letzte Impulsflanke, dh ein Sprung auf Null, den Zähler stoppt und einen Digi tal-Analog-Wandler freischaltet, der das Ausgangssignal W ausgibt. The incoming individual pulses are counted by the counter, until the last pulse edge, that is, a jump to zero, stopping the counter, and a Digi tal-to-analog converter unlocks which outputs the output signal W.

Sämtliche der oben genannten Ausführungsformen des Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels digitaler Signale haben den großen Vorteil, daß sie gegenüber leitungsbedingten Einflüssen sehr störsicher sind, so daß die Zwei-Draht-Leitung 30 nicht abgeschirmt sein muß und auch Spannungsverluste auf langen Leitungen praktisch bedeutungslos sind. All of the above embodiments of the method for driving an analog component by means of digital signals have the great advantage that they are very resistant to interference over circuit-related influences, so that the two-wire line 30 does not need to be shielded and voltage losses on long lines practically meaningless are. Ins besondere können zum Generieren analoger Spannungen Schaltungsteile, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungen und Verfahren Teil der speicher programmierbaren Steuerung sind, vollständig entfallen. In particular can to generate analog voltages circuit parts that are part of the programmable controller in the known from the prior art circuits and methods, completely eliminated.

Claims (6)

  1. 1. Verfahren zur Ansteuerung eines analogen Bauteils ( 20 ) mittels von einer digitalen Schaltung ( 10 ) ausgegebener Signale, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge und/oder die zeitliche Abfolge der von der digitalen Schaltung ( 10 ) ausgegebenen Signale ein Maß für die dem analogen Bauteil ( 20 ) zuzufüh renden analogen Signale sind. 1. A method for controlling an analog component (20) by means of a digital circuit (10) of output signals, characterized in that the length and / or the timing of the digital circuit (10) output signals a measure of the analog zuzufüh component (20) in power analog signals.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale im Pulsweitenmodulationsverfahren übertragen werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the signals are transmitted in the pulse width modulation method.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale im Pulszeitmodulationsverfahren übertragen werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the signals are transmitted in the pulse time modulation methods.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale im Pulscodemodulationsverfahren übertragen werden. 4. The method according to claim 1, characterized in that the signals are transmitted in pulse code modulation method.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale auf einer Zwei-Draht-Leitung übertragen werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the signals are transmitted on a two-wire line.
  6. 6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in dem analogen Bauteil in Analogsignale umgewandelt werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the signals are converted into the analog component into analog signals.
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