DE19918893A1 - Kommunikationssystem, insbesondere Hausanlage - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kommunikationssystem, insbesondere eine Hausanlage, mit einer Zentraleinheit, mindestens zwei Endgeräten und einem Bus beschrieben, an dem die Zentraleinheit und die Endgeräte angeschlossen sind. Die Zentraleinheit ist dazu ausgelegt, zur Versorgung der Endgeräte eine Spannung an den Bus anzulegen, die im Ruhestand, d. h. dann, wenn keine Daten über den Bus übertragen werden, einen Ruhepegel hat. Eine Datenübertragung erfolgt in serieller Form unter einem Code entsprechender Veränderung der Spannung auf dem Bus. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Endgeräte jeweils eine eigene Versorgungseinrichtung aufweisen, die die Spannungsversorgung zumindest während der Datenübertragung übernimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, insbe­ sondere eine Hausanlage, mit einer Zentraleinheit, mindestens zwei Endgeräten und einem Bus, an dem die Zentraleinheit und die Endgeräte angeschlossen sind, wobei die Zentraleinheit dazu ausgelegt ist, zur Versorgung der Endgeräte eine Spannung an den Bus anzulegen, die im Ruhezustand, d. h. dann, wenn keine Daten über den Bus übertragen werden, einen Ruhepegel hat, und wobei eine Datenübertragung in serieller Form unter einem Code entsprechender Veränderung der Spannung auf dem Bus erfolgt.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Kommunika­ tionssystem, bei dem Daten in Form von pulsartigen Veränderun­ gen der Bus-Spannung übertragen werden. Diese Art der Daten­ übertragung unterscheidet sich beispielsweise von der seriel­ len Datenübertragung, bei der unterschiedliche Frequenzen ver­ wendet werden (MFV-Zeichen, FSK etc.). Sie unterscheidet sich auch von einer Datenübertragung, bei der jeder zu übertragen­ den Information ein definierter Spannungspegel zugewiesen wird. In einem solchen Fall liegt nämlich keine Übertragung in Form serieller Pulse vor.

Bekannte Kommunikationssysteme, die mit einer Datenüber­ tragung in serieller Form unter einem Code entsprechender Ver­ änderung der Spannung auf dem Bus arbeiten sind vergleichs­ weise einfach aufgebaut, insbesondere weil keine Maßnahmen zur Veränderung von Frequenzen oder dgl. ergriffen werden müssen. Impulse sind nämlich technisch besonders einfach zu generieren und zu detektieren. Gegenüber der Datenübertragung, bei der jede zu übertragende Information einen definierten Leitungspe­ gel hat, ist die Verwendung von Pulsen insofern überlegen, als erheblich mehr Möglichkeiten für unterschiedliche Daten gege­ ben sind.

Das Kommunikationssystem der eingangs genannten Art ist jedoch verbesserungsfähig. Es besteht nämlich das Problem, daß dann, wenn die Endgeräte während der Datenübertragung von der Zentraleinheit über den Bus mit Spannung versorgt werden, Spannungsschwankungen auf dem Bus auftreten können, die die den Daten entsprechende Pulse derart verändern, daß eine si­ chere Datenübertragung nicht mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Kom­ munikationssystem der eingangs genannten Art derart weiterzu­ bilden, daß die Übertragungssicherheit erhöht ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch ge­ löst, daß die Endgeräte jeweils eine eigene Versorgungsein­ richtung aufweisen, die die Spannungsversorgung zumindest wäh­ rend der Datenübertragung übernimmt.

Da mithin die Endgeräte während der Datenübertragung nicht mehr von der Zentraleinheit über den Bus mit Spannung versorgt werden müssen, "ziehen" sie auch keinen Strom mehr aus dem Bus, weshalb sie auch die während der Datenübertragung an dem Bus anliegenden Spannungspegel nicht beeinflussen. Die Datenübertragung ist damit sicherer.

Darüber hinaus wird bei der erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung des Kommunikationssystems für die Dauer der Datenübertra­ gung eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der Zentralein­ heit und dem jeweils sendenden Endgerät erreicht: Alle anderen Endgeräte können nämlich insofern vom Bus abgekoppelt werden, als sie ihre eigene Spannungsversorgung aktiviert haben. So hat beispielsweise auch die Anzahl und der Installationsort der Endgeräte keinen Einfluß auf die jeweiligen "Datenpegel", wodurch die Funktionssicherheit der Datenübertragung gewähr­ leistet ist.

Wegen der bereits beschriebenen Abkopplung von dem Bus wird auch kein NF-Signal von den abgekoppelten Endgeräten auf den Bus aufgeprägt. Auch dies trägt zur Übertragungssicherheit bei.

Auch wird ein für den Knackschutz erforderliches Muten des Lautsprechers eines Endgeräts, das gerade eine Sprechver­ bindung aufgebaut hat, vereinfacht.

Wegen der jeweils eigenen Spannungsversorgung der Endge­ räte muß während der Datenübertragung nur der zur Datenüber­ tragung notwendige Strom vom speisenden zum sendenden Gerät fließen, wohingegen alle anderen Teilnehmer insofern passiv sind. Hierdurch wird die EMV des Gesamtsystems günstig beein­ flußt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung legt die Zentraleinheit während der Datenübertragung keine Spannung mit dem Ruhepegel an den Bus an. Dadurch sind die Endgeräte dazu in der Lage, festzustellen, daß der Daten­ kanal zur Zeit belegt ist, was für die Vermeidung von Daten­ kollisionen wichtig ist.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Endgeräte jeweils eine Prüfeinrichtung aufweisen, die prüft, ob eine Spannung mit dem Ruhepegel an dem Bus anliegt, und dann, wenn dies nicht der Fall ist, die jeweilige Versorgungseinrichtung an­ steuert. Dadurch ist ein einfaches Prinzip verwirklicht, um sicherzustellen, daß die Endgeräte während der Dauer der Da­ tenübertragung auf die eigene Spannungsversorgung umschalten.

Die Prüfeinrichtung weist bevorzugt eine Zenerdiode auf.

Die Datenübertragung erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt unter Verwendung von Spannungspegeln, die nicht dem Ruhepegel gleich sind. Dieses Prinzip steht im Gegensatz zum Stand der Technik, wo bei der seriellen pulsweisen Datenübertragung der Spannungspegel jeweils zwischen dem Ruhespannungspegel und ei­ nem einzigen weiteren Pegel hin- u. hergeschaltet wird. Durch die dadurch erforderliche jeweilige Rückkehr zum Ruhespan­ nungspegel ist eine Detektierung der Tatsache, daß gerade Da­ ten übertragen werden, recht aufwendig.

Weiter bevorzugt erfolgt die Datenübertragung erfindungs­ gemäß unter Verwendung von Spannungspegeln, die unterhalb des Ruhepegels liegen. Solche Spannungspegel sind nämlich tech­ nisch vergleichsweise einfach zu erzeugen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung erfolgt die Datenübertragung unter Verwendung von zwei Spannungspegeln, die unterhalb des Ruhepegels liegen. Es wird also das Prinzip des Standes der Technik, wonach zur Daten­ übertragung der Pegel zwischen dem Ruhepegel und einem darun­ terliegenden Pegel hin- u. herschaltet, insofern modifiziert, daß beide Pegel, zwischen denen hin- u. hergeschaltet wird, unterhalb des Ruhepegels liegen.

Die Versorgungseinrichtungen der Endgeräte können prinzi­ piell beliebig gestaltet sein. Bevorzugt weisen sie jedoch ei­ nen Speicher auf.

Um die Speicher länger betreiben zu können, ist es erfin­ dungsgemäß weiter bevorzugt, daß die Speicher im Ruhezustand über den Bus aufgeladen werden.

Schließlich können die Speicher erfindungsgemäß bevorzugt Kondensatoren aufweisen, wobei aber auch andere Lösungen denk­ bar sind.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Zentraleinheit,

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Endgeräts und

Fig. 3 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf einer Spannung auf einem Bus, an dem die Zentraleinheit und das Endgerät angeschlossen sind.

Eine in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Zen­ traleinheit wird von einem Netzgerät 12 mit einer Versorgungs­ spannung von 24 V versorgt. Es weist eine Spule 14, einen Wi­ derstand 16 und einen Schalter 18 auf. In dem dargestellten Beispiel hat die Spule 14 eine Induktivität von 2H, während der Widerstand 16 einen Wert von 660 Ω hat.

Die Zentraleinheit 10 ist an einen Bus 20 angeschlossen. Bei dem Bus 20 handelt es sich um einen Zweidraht-Bus.

Fig. 2 zeigt den Bus 20, an den ein Endgerät 22 ange­ schlossen ist. Das Endgerät 22 beinhaltet als Verpolungsschutz eine Diodenbrücke 24. Ferner beinhaltet das Endgerät 22 einen ersten Schalter 26 sowie einen zweiten Schalter 28, der in Se­ rie mit einer ersten Zenerdiode 30 verschaltet ist.

Weiter beinhaltet das Endgerät 22 eine Diode 32, eine Stromsenke 34, einen Elektrolyt-Kondensator 36, eine zweite Zenerdiode 38, einen Spannungsregler 40 und eine Logik-Schal­ tung 42.

Die erste Zenerdiode 30 hat eine Schaltschwelle von 6 V, während die zweite Zenerdiode 38 eine Schaltschwelle von 10 V hat.

Im folgenden ist die Funktion eines als Hausanlage be­ triebenen Kommunikationssystems beschrieben, das sich aus der in Fig. 1 dargestellten Zentraleinheit 10 und mehreren in Fig. 2 dargestellten Endgeräten 22 zusammensetzt, die alle an den Bus 20 angeschlossen sind. Bei den Endgeräten kann es sich beispielsweise um Türlautsprecher, Wohnungsstationen oder dgl. handeln.

Im Ruhezustand, d. h. dann, wenn keine Datensignale über den Bus 20 übertragen werden, ist der Schalter 18 der Zen­ traleinheit 10 geschlossen. In diesem Fall liegt an dem Bus 20 die Ruhespannung von 19 V an. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dar­ gestellt. Fig. 3 zeigt nämlich die Bus-Spannung U im Verlaufe der Zeit, wobei bis zu dem Zeitpunkt t₁ der Ruhezustand herrscht.

Von dem Zeitpunkt t₁ bis zu dem Zeitpunkt t₂ werden Daten übertragen. Die Daten haben die Form von Impulsen, wobei die Lage und die Größe der Impulse so gewählt ist, daß die Bus- Spannung zwischen 0 V und 6 V hin- u. hergeschaltet wird. Dazu wird in der Zentraleinheit 10 der Schalter 18 geöffnet. Das Öffnen des Schalters bewirkt zunächst einen Spannungsabfall von 19 V auf 6 V an dem Bus 20. Bedingt durch diesen Spannungs­ abfall wird die Logik-Schaltung 42 in dem Endgerät 22 von dem Bus mit seiner Spannung von 6 V abgekoppelt, weil die Schalt­ schwelle der zweiten Zenerdiode 38 bei 10 V liegt. Die Span­ nungsversorgung der Logik-Schaltung 42 wird in diesem Fall von dem Kondensator 36 gebildet. Durch Betätigen der beiden Schal­ ter 26 u. 28 ist die Logik-Schaltung 42 des Endgeräts 22 dazu in der Lage, die Spannung auf dem Bus 20 zwischen 6 V und 0 V hin- u. herzuschalten, was einem Versenden von Daten ent­ spricht.

Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem hat insbeson­ dere folgende Vorteile:

Da für die Zeiten der Datenübertragung die Bus-Spannung von 19 V auf 6 V bzw. 0 V gesenkt wird, sind die Endgeräte sehr leicht dazu in der Lage, festzustellen, daß der Datenkanal zur Zeit belegt ist. Dadurch können Datenkollisionen vermieden werden.

Für die Zeit der Datenübertragung läßt sich eine Punkt­ zu-Punkt-Verbindung zwischen dem gerade sendenden Endgerät und der speisenden Zentraleinheit erreichen: Alle anderen an den Bus 20 angeschlossenen Endgeräte werden nämlich bei Unter­ schreiten der Schaltschwelle 10 V der zweiten Zenerdiode nur noch einen zu vernachlässigenden Strom aus dem Bus 20 ziehen, weil ja ihre Versorgung auf den Kondensator 36 umgestellt wird. Daher haben sie keine physikalische Auswirkung (z. B. von der Anzahl und dem Installationsort der Geräte abhängiger zu­ sätzlicher Spannungsabfall auf dem Bus 20) auf die jeweiligen "Datenpegel" und damit auf die Funktionssicherheit der Daten­ übertragung.

Da sie jedoch andererseits weiterhin in der Lage sind, den Leitungspegel zu detektieren, und zwar wegen der nach wie vor angeschlossenen zweiten Zenerdiode 38, ergeben sich besser definierte Bedingungen für die Datenempfänger aller Bus-Teil­ nehmer. Darin liegt ein besonderer Vorteil im Vergleich zu demjenigen Verfahren, bei dem während der Datenübertragung im­ mer zwischen dem Ruhepegel und nur einem weiteren Datenpegel hin- u. hergeschaltet wird. Bei einem solchen Verfahren steht nämlich immer wieder kurzzeitig die Ruhespannung an dem Bus an, so daß ein "Passivieren" der anderen Teilnehmer aufwendig ist.

Da die Endgeräte während der Datenübertragung keinen nen­ nenswerten Versorgungsstrom aus dem Bus aufnehmen, ergibt sich ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand, daß zu dieser Zeit kein NF-Signal auf den Bus aufgeprägt wird. Auch diese Tatsache trägt zur Übertragungssicherheit bei.

Auch ist das für den Knackschutz erforderliche Muten ei­ nes Lautsprechers bei einem Teilnehmer, der zur Zeit eine Sprechverbindung aufgebaut hat, im Vergleich zu demjenigen Fall vereinfacht, in dem die Bus-Spannung auch während der Da­ tenübertragung immer wieder den Ruhepegel annimmt. Dieser Vor­ teil hängt wiederum mit der einfachen Detektierbarkeit der Da­ tenübertragung zusammen.

Zur Versorgung vieler Teilnehmer ist eine niederohmige DC-Speisung erforderlich. Durch die oben beschriebene Ausge­ staltung der Zentraleinheit 10 als Speisegerät kann die ge­ nannte Speisung derart umgeschaltet werden, daß bei den be­ schriebenen Logik-Pegeln von 0 V und 6 V nur relativ geringe Ströme (25 bis 35 mA anstelle von 200 bis 300 mA im Ruhezu­ stand) geschaltet werden, da nur der zur Datenübertragung not­ wendige Strom vom speisenden zum sendenden Gerät fließen muß (alle anderen Teilnehmer sind passiv). Hierdurch wird die elektromagnetische Abstrahlung (EMV) des Gesamtsystems günstig beeinflußt.

Der Kondensator 36 lädt sich bei der in Fig. 2 darge­ stellten Verschaltung immer dann wieder auf, wenn die Bus- Spannung den Ruhepegel von 19 V annimmt, genaugenommen immer bereits dann, wenn sie die Schaltschwelle der zweiten Zenerdi­ ode 38 von 10 V überschreitet. Je nach Kapazität des Kondensa­ tors 36 müssen daher u. U. die Maximallängen von Datenübertra­ gungszeiten begrenzt werden, um ein Erschöpfen des Kondensa­ tors 36 zu vermeiden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen so­ wie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfüh­ rungsformen wesentlich sein.

Claims (10)

1. Kommunikationssystem, insbesondere Hausanlage, mit
einer Zentraleinheit (10),
mindestens zwei Endgeräten (22) und
einem Bus (20), an dem die Zentraleinheit (10) und die Endgeräte (22) angeschlossen sind, wobei
die Zentraleinheit (10) dazu ausgelegt ist, zur Versor­ gung der Endgeräte (22) eine Spannung an den Bus (20) anzule­ gen, die im Ruhezustand, d. h. dann, wenn keine Daten über den Bus (20) übertragen werden, einen Ruhepegel hat, und wobei eine Datenübertragung in serieller Form unter einem Code ent­ sprechender Veränderung der Spannung auf den Bus (20) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Endgeräte (22) jeweils eine eigene Versorgungsein­ richtung (36) aufweisen, die die Spannungsversorgung zumindest während der Datenübertragung übernimmt.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zentraleinheit (10) während der Datenüber­ tragung keine Spannung mit dem Ruhepegel an den Bus (20) an­ legt.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endgeräte (22) jeweils eine Prüfeinrichtung (38) aufweisen, die prüft, ob eine Spannung mit dem Ruhepegel an dem Bus (20) anliegt, und dann, wenn dies nicht der Fall ist, die jeweilige Versorgungseinrichtung (36) ansteuert.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prüfeinrichtung eine Zenerdiode (38) auf­ weist.

5. Kommunikationssytem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung unter Verwendung von Spannungspegeln erfolgt, die nicht dem Ruhepegel gleich sind.

6. Kommunikationssytem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung unter Verwendung von Spannungspegeln erfolgt, die unterhalb des Ruhepegels liegen.

7. Kommunikationssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung unter Verwendung von zwei Spannungspegeln erfolgt, die unter­ halb des Ruhepegels liegen.

8. Kommunikationssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrich­ tungen (36) Speicher aufweisen.

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speicher (36) im Ruhezustand über den Bus (20) aufgeladen werden.

10. Kommunikationssytem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Speicher Kondensatoren (36) aufweisen.