DE2623073C3 - Multi-channel control for contacted recipients - Google Patents
Multi-channel control for contacted recipientsInfo
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Description
2020th
2525th
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrkanalsteuerung für eine selektive Datenübermittlung über eine Versorgungs- oder Steuerleitung zu einem oder mehreren mittels Schleifverbindung kontaktierten oder h"> fest angeschlossenen Empfangsgeräten für die Übertragung nacheinander folgender Steuergrößen, bei der sendeseitig und empfangsseitig die Impulsdauer in Form der Impulsbreite als Informationsträger für die Selektion verwandt wird.The invention relates to a multi-channel control for a selective data transmission via a supply or control line to one or more contacted by means of sliding connection or h "> permanently connected receivers for the transmission of successive control variables, in which the transmitting end and the receiving end, the pulse duration in the form of the pulse width as Information carrier is used for the selection.
Es ist bekannt, eine selektive Datenübermittlung (Mehrkanalübertragung) mit mehreren Tonfrequenzen gleichzeitig als Frequenzgemisch oder in zeitlicher Reihenfolge im Multiplexbetrieb über eine Leitung — bei entsprechender Entkopplung des Gleichspannungsanteiles auch über die Versorgungsleitung —, für einen oder mehrere Empfänger zu betreiben. Bei dieser Übertragung muß gewährleistet sein, daß die Sendefrequenz mit der Resonanzfrequenz des anzusprechenden Empfängers übereinstimmt Die Information dieser Steuerung bestimmt das Tastverhältnis (z.B. bei Fernschreibzeichen), also das Ein-Aus-Verhältnis, mit dem der Sender eine Tonfrequenz zur Selektion auf die Leitung schaltet, die am zugeordneten Resonanzkreis des Empfängers eine Spannungsänderung im Rhythmus der Tastung bewirkt, welche als analoge oder digitale Größe ausgewertet werden kann.It is known, a selective data transmission (multi-channel transmission) with several audio frequencies Simultaneously as a frequency mix or in chronological order in multiplex operation via one line - with appropriate decoupling of the DC voltage component also via the supply line -, for one or to operate multiple receivers. With this transmission it must be ensured that the transmission frequency corresponds to the resonance frequency of the recipient to be addressed. The information of this The control also determines the duty cycle (e.g. for telex characters), i.e. the on-off ratio which the transmitter switches a tone frequency for selection on the line, the one on the associated resonance circuit of the receiver causes a voltage change in the rhythm of the keying, which as analog or digital Size can be evaluated.
Bei einer anderen Übertragungsart, der Mittenfrequenzabtastung, erfolgt mit veränderlicher Tonfrequenz und zugeordneter Bandbreite je Kanal eine selektive Datenübermittlung. Diese Mittenfrequenzabtastung unterscheidet sich von der erstgenannten Übertragungsart dadurch, daß die Empfänger mit Bandfiltern arbeiten und die Ausgangsspannung am Diskriminator proportional der Frequenzabweichung zur Mittenfrequenz ist, welche dann als analoger Wert oder, mit einem Schwellwertverstärker umgesetzt, als Digitalinformation zur Verfügung steht Auch hier handelt es sich nicht um eine galvanisch gekoppelte Steuerung zwischen Geber und Empfänger. Bei den bisher bekannten Mehrkanalsteuerungen werden zur Trennung der einzelnen Kanäle verschiedene Tonfrequenzen im Bereich von ca. 200 Hz bis 20 000 Hz verwendet Der Kanalabstand ist von der Flankensteilheit der Resonanzkurven der Empfänger, also von den verwendeten Bauteilen wie Kondensatoren und Spulen unter Verwendung empfindlicher Verstärker sowie der geforderten Betriebssicherheit in bezug auf Umgebungstemperatur und Störsicherheit, abhängig.With another type of transmission, center frequency scanning, a selective one occurs with variable audio frequency and assigned bandwidth per channel Data transfer. This center frequency sampling differs from the first-mentioned type of transmission in that the receivers work with band filters and the output voltage at the discriminator is proportional is the frequency deviation from the center frequency, which is then available as an analog value or, with a Threshold amplifier implemented, available as digital information This is also not the case a galvanically coupled control between transmitter and receiver. With the previously known Multi-channel controls use different audio frequencies to separate the individual channels Range from approx. 200 Hz to 20,000 Hz used. The channel spacing depends on the slope of the resonance curves the receiver, i.e. the components used such as capacitors and coils Use of sensitive amplifiers and the required operational safety with regard to the ambient temperature and interference immunity, dependent.
Bekanntlich können Induktivitäten und Kondensatoren im genannten Frequenzbereich zum Aufbau von Resonanzkreisen mit hoher Güte, d. h. steilen Flanken der Resonanzkurven, in ihren geometrischen Abmessungen nicht beliebig klein hergestellt werden. Somit kommen sie als Bauelemente für den Empfangsteil kleinster Empfangsgeräte nicht in Frage.As is known, inductors and capacitors in the mentioned frequency range can be used to build up High quality resonance circles, d. H. steep flanks of the resonance curves, in their geometric dimensions cannot be made arbitrarily small. Thus they come as components for the receiving part smallest receiving devices out of the question.
Es ist aus der DE-AS 24 42 736 eine Mehrkanalsteuerung für eine Datenübermittlung über eine Steuerleitung zu einem oder mehreren fest angeschlossenen Empfangsgeräten bekannt, bei der die Impulsdauer in Form der Impulsbreite zeitlich nacheinander folgender digitaler Steuergrößen als Informationsträger für die Selektion verwandt wird. Die Verwertung der Impulsdauer zeitlich nacheinander folgender digitaler Steuergrößen als Informationsträger für die Selektion macht hierbei die Einführung einer weiteren Bezugsgröße in Form eines konstanten Zeitpunktes notwendig.It is from DE-AS 24 42 736 a multi-channel control for data transmission via a control line known to one or more permanently connected receiving devices, in which the pulse duration in Form of the pulse width successive digital control variables as information carriers for the Selection is used. The utilization of the pulse duration successively following digital control variables as an information carrier for the selection makes the introduction of a further reference value in Form of a constant point in time necessary.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für selektive Datenübermittlung über die Versorgungs- oder eine Steuerleitung zu einem oder mehreren parallelgeschalteten mit Schleifverbindung oder fest angeschlossenen Empfangsgeräten in einfacher Bauweise ohne die Nachteile der bekannten Steuerungen zu schaffen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein digitales Signal, z. B. ein Rechtecksignal, welches durch eine SpannungsgrößeThe invention is therefore based on the object of providing a controller for selective data transmission the supply or a control line to one or more parallel-connected with sliding connections or permanently connected receivers in a simple design without the disadvantages of the known To create controls. The invention is based on the knowledge that a digital signal, e.g. B. a Square-wave signal, which is determined by a voltage quantity
(Impulshöhe) und eine Zeitgröße (Impulsdauer) gekennzeichnet ist, zwei voneinander unabhängige Informationsmöglichkeiten beinhaltet, die auf elektronischem Wege sendeseitig in einfacher Weise erzeugt und empfangsseitig in einfacher Weise ausgewertet werden können zum Vergleich gegenüber aqm Aufbau der Signalinformation einer mit Tonfrequenz betriebenen Mehrkanalsteuerung.(Pulse height) and a time variable (pulse duration) are two independent information options includes that generated electronically and in a simple manner on the transmission side can be evaluated on the receiving side in a simple manner for comparison with aqm structure of the Signal information of a multi-channel control operated with audio frequency.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geht von dieser Erkenntnis des Bestehens zweier voneinander unabhängiger Informationsmöglichkeiten aus und besteht bei einer Steuerung, mit der eine selektive Datenübermittlung über eine Versorgungs- oder Steuerleitung zu einem oder mehreren mittels Schleifverbindung kontaktierten oder fest angeschlossenen Empfangsgeräten für die Übertragung nacheinander folgender Steuergrößen, bei der sende- und empfangsseitig die Impulsdauer in Form der Impulsbreite als Informationsträger für die Selektion verwandt wird, darin, daß mit nur einer digitalen Steuergröße in Form eines definierten Signals, z. B. eines Rechtecksignals, sowohl die Impulshöhe in Form des Impulspegels als auch die Impulsdauer in Form der Impulsbreite als Informationsträger sowohl für die Information als auch für die Selektion verwandt werden. Hierbei kann die Impulshöhe die Signalkennung (Selektion) und die Impulsdauer die Information oder umgekehrt die Impulshöhe die Information und die Impulsdauer die Signalkennung (Selektion) beinhalten. Die erfindungsgemäße Steuerung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Sender die Empfänger ohne frequenzabhängige Koppel- oder Entkopplungselemente im Falle der Benutzung der Versorgungsleitung mit elektrischer Energie als Steuerleitung wie auch bei Empfängern mit eigener innerer Energieversorgung über eine Steuerleitung nur mit Steuergrößen versorgtThe solution to the problem according to the invention is based on this knowledge of the existence of two of one another independent information options and consists of a control with a selective Data transmission via a supply or control line to one or more by means of a sliding connection contacted or permanently connected receiving devices for the transmission one after the other the following control variables, for the sending and receiving side the pulse duration in the form of the pulse width as Information carrier for the selection is used in the fact that with only one digital control variable in the form a defined signal, e.g. B. a square wave signal, both the pulse height in the form of the pulse level and the pulse duration in the form of the pulse width as Information carriers are used both for the information and for the selection. Here the Pulse height the signal identification (selection) and the pulse duration the information or vice versa the The pulse height contains the information and the pulse duration contains the signal identification (selection). The inventive Control is characterized by the fact that a transmitter controls the receiver without frequency-dependent coupling or decoupling elements in the case of using the supply line with electrical energy as a control line as well as for receivers with their own internal energy supply via a control line only supplied with control variables
Die erfindungsgemäße Steuerung hat ferner den Vorteil, daß die Empfänger, die je nach Einsatzart der Steuerung mit einer Pegel- oder Pulsbreitenselektion arbeiten, als integrierte Bausteine (z. B. mit den Abmessungen eines SN 7400) herstellbar sind und zum Abgleich noch maximal zwei passive Bauteile benötigen. Ein weiterer Vorteil besteht bei der erfindungsgemäßen Steuerung darin, daß die Steuersignale bei kontaktierten Empfangsgeräten quittiert werden können, so daß sendeseitig eine Funktionskontrolle und Überwachung von allen Empfangsgeräten möglich ist (z. B.: Zugmaschinen einer Modellbahn). Ferner zeigt sich die vorliegende Steuerung dadurch als vorteilhaft, daß die Informationsrate gleich der Übertragungsrate (Sendefrequenz) ist Es werden z. B. bei einer Sendefrequenz von 1 kHz 1000 Informationen pro see übermittelt Die erfindungsgemäße Steuerung findet in vorteilhafter Weise Anwendung bei Steuerungen mit Signalselektion mit und ohne Empfangsquittierung bei fest oder schleifend kontaktierten Empfängern mit anzeigender, ausgebender oder ausführender Funktion in der Steuer- und Regelungstechnik.The control according to the invention also has the advantage that the receiver, depending on the type of use Control work with a level or pulse width selection, as integrated modules (e.g. with the Dimensions of an SN 7400) and require a maximum of two passive components for adjustment. Another advantage of the control according to the invention is that the control signals when contacted Receiving devices can be acknowledged, so that a function check and monitoring on the transmitting side is possible from all receiving devices (e.g .: tractors of a model railway). Furthermore, the This control is advantageous because the information rate is equal to the transmission rate (transmission frequency) is There are z. B. at a transmission frequency of 1 kHz, 1000 pieces of information are transmitted per see Control according to the invention is advantageously used in controls with signal selection with and without acknowledgment of receipt for recipients with fixed or dragging contacts with indicating, issuing or executing function in control engineering.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Anwendungsbeispielen dargestellt Bei dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Signalpegel- und Pulsbreitensteuerung mit Signalpegelselektion,
Empfangsquittierung und kontaktierten Empfangsgeräten (Zugmaschinen einer Modellbahn), in
einer weiteren Version wird die erfindungsgemäße Steuerung mit Pulsbreitenselektion und fest angeschlossenen
Empfangsgeräten mit anzeigender, ausgebender oder ausführender Funktion ohne Empfangsquittierung
dargestellt
Es zeigtThe invention is illustrated below with the aid of application examples shown with displaying, issuing or executing function without acknowledgment of receipt
It shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Signalpegel· und Pulsbreitensteuerung mit Signalpegelselektion und
-, Empfangsquittierung. Hierbei sind die Überwachungseinheiten für die Empfangskontrolle schraffiert dargestellt
Das Blockschaltbild ist als Mehrkanalsteuerung mit zwei Empfängern gezeichnet,
F i g. 2 ein Spannungsoszülogramm der Signalpegel-Fig. 1 is a block diagram of the signal level and · pulse width control with signal level selection and - reception acknowledgment. The monitoring units for the reception control are shown hatched. The block diagram is drawn as a multi-channel control with two receivers,
F i g. 2 a voltage zoom graph of the signal level
iü und Pulsbreitensteuerung, gemessen am Ausgang des Leistungsverstärkers für eine Vierkanalübertragung mit Signalpegelselektion und Empfangsquittierung,iü and pulse width control, measured at the output of the Power amplifier for four-channel transmission with signal level selection and receipt acknowledgment,
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Vierkanal-Signalpegel- und Pulsbreitensteuerung mit Pulsbreitenselektion ohne Empfangsquittierung,F i g. 3 is a block diagram of a four-channel signal level and pulse width control with pulse width selection without acknowledgment of receipt,
Fig.4 ein Diagramm der Sendeausgangsspannung für Vierkanalübertragung der Signalpegel- und Pulsbreitensteuerung mit Pulsbreitenselektion ohne Empfangsquittierung. 4 shows a diagram of the transmission output voltage for four-channel transmission of signal level and pulse width control with pulse width selection without acknowledgment of receipt.
In den Zeichnungen bedeuten im Blockschaltbild F i g. 1, die zur Wahrung der besseren Übersichtlichkeit als Mehrkanalsteuerung mit zwei Empfängern dargestellt ist, 1 den Zeitmultiplexer — ZMP mit den Ausgängen für die Kanäle Ki, K 2 ..„ 2 dieIn the drawings, in the block diagram, F i g. 1, which is shown as a multi-channel control system with two receivers for the sake of clarity, 1 the time division multiplexer - ZMP with the outputs for channels Ki, K 2 .. “2 die
r, Pulsbreitenerzeuger — PBEi für Kanal 1, PBE 2 für Kanal 2.., 3 die Signalpegelerzeuger SPE1 für Kanal 1, 5PE 2 für Kanal 2 .., 4 die Kontrollpegelerzeugung KPE, 5 die Kontrollschaltung KSi, KS2 usw, 6 den Leistungsverstärker LSV, über den ein dem jeweiligenr, pulse width generator - PBEi for channel 1, PBE 2 for channel 2 .., 3 the signal level generator SPE 1 for channel 1, 5PE 2 for channel 2 .., 4 the control level generator KPE, 5 the control circuit KSi, KS2 etc., 6 the power amplifier LSV, through which one of the respective
,ο Kanal zugeordneter Signalpegel auf die Leitung (Schiene) 8 geschaltet wird. Von der Schiene 8 wird der Signalpegel über Kontakte zu den Empfängern 7 — Ei, E2... geschaltet 9 sind Kontrollanzeigen. In dem gewählten Ausführungsbeispiel arbeiten die mit der, ο The signal level assigned to the channel is switched to line (rail) 8. The signal level is switched from the rail 8 via contacts to the receivers 7 - Ei, E2 ... 9 are control displays. In the chosen embodiment, they work with the
!"> Versorgungsleitung kontaktierten Empfänger mit Signalpegelselektion, d.h., es wird ein Empfänger nur dann aktiv, wenn der Signalpegel des Senders 3 mit einer zulässigen Abweichung zur Referenzspannung der Empfänger 7 übereinstimmt Der Multiplexer ist ein! "> Supply line contacted receiver with signal level selection, i.e., a receiver is only active if the signal level of transmitter 3 is with a permissible deviation from the reference voltage of the Receiver 7 matches The multiplexer is on
4(i elektronischer Umschalter, der im Anwendungsbeispiel die Kanäle 1 —4 nacheinander fortlaufend aktiviert Die Aktivierung könnte auch mit Tasten oder einer Prioritätssteuerung erfolgen. In dem Beispiel wird der Zeitmultiplexer gebildet durch einen Taktgenerator und4 (i electronic changeover switch, which in the application example channels 1 - 4 are activated consecutively one after the other Priority control take place. In the example, the time division multiplexer is formed by a clock generator and
υ ein Schieberegister. Für die Pulsbreitenerzeugung — PBE ist ein Monoflop verwendbar. Die Ausgangspulsbreite der PBE ist ein Monoflop verwendbar. Die Ausgangspulsbreite der PBE kann durch die Stellung eines Regelwiderstandes (in Schaltung nicht angezeigt)υ a shift register. A monoflop can be used for pulse width generation - PBE. The output pulse width of the PBE can be used as a monoflop. The output pulse width of the PBE can be adjusted by setting a control resistor (not shown in the circuit)
w bestimmt werden, sie ist also von der Zeitkonstante RC abhängig. Sie könnte auch von einer anderen Größe abgeleitet werden. Während der aktiven Zeit eines Empfängers 7 (£"1, £"2...) also der Zeitdauer des Signalpegels, wird die Information (Stellgröße) in einew can be determined, i.e. it is dependent on the time constant RC. It could also be derived from another size. During the active time of a receiver 7 (£ "1, £" 2 ...) that is, the duration of the signal level, the information (manipulated variable) is converted into a
r> analoge Größe umgesetzt, die dann mit der Rückflanke des Signalpegels in einen Halteverstärker (Sample & Hold) übernommen wird. Diese Größe steht dann der nachgeschalteten Elektronik bis zur nächsten Information zur Verfügung.r> analog size implemented, which is then implemented with the trailing edge of the signal level into a hold amplifier (sample & Hold) is accepted. This value is then available to the downstream electronics until the next piece of information to disposal.
Mi Die konstante Impulsbreite aller vier Kanäle kennzeichnet bei dem Schaubild Fig.2 die momentane Gleichstellung aller Fahrtrichtungs- und Geschwindigkeitsregler bei dem Beispiel Modeilbahn. Im gewählten Beispiel werden die Spannungspegel wie folgt bezeich-Mi The constant pulse width of all four channels characterizes In the diagram of Fig. 2, the instantaneous equalization of all travel direction and speed controllers in the example of the Modeilbahn. In the example chosen, the voltage levels are designated as follows
h'i net:h'i net:
11 ist der Betriebsspannungspegci,
12derKontrollpege!,11 is the operating voltage level,
12the control care !,
13 Signaipegel für Kanal 1,13 signal level for channel 1,
14 Signalpegel für Kanal 2,14 signal level for channel 2,
15 Signalpegel für Kanal 3,15 signal level for channel 3,
16 Signalpegel für Kanal 4,16 signal levels for channel 4,
17 Referenzspannung Empfänger 1,17 Reference voltage receiver 1,
18 Referenzspannung Empfänger 2,18 Reference voltage receiver 2,
19 Referenzspannung Empfänger 3,19 Reference voltage receiver 3,
20 Referenzspannung Empfänger 4,20 Reference voltage receiver 4,
21 Bezugspegel 0 Volt.21 Reference level 0 volts.
Im Blockschaltbild F i g. 3 der Steuerung mit Pulsbreitenselektion für eine Vierkanalübertragung ist der Zeitmultiplexer ZMPmit den Ausgängen K ibis K 4 für die Kanäle 1 bis 4 mit 1 bezeichnet, die Pulsbreitenerzeuger PBEl- PBE4 mit 2, die Signalpegelerzeuger SPEi-SPEI mit 3, während der Leistungsverstärker LSVmit 6 gekennzeichnet ist. Die Empfänger Ei — E4 sind mit 7 und die Leitungen (Schiene) mit 8 beziffertIn the block diagram F i g. 3 of the control with pulse width selection for four-channel transmission, the time division multiplexer ZMP with the outputs K ibis K 4 for channels 1 to 4 is designated with 1, the pulse width generator PBEl-PBE 4 with 2, the signal level generator SPEi-SPEI with 3, while the power amplifier LSV with 6 is marked. The receivers Ei - E4 are numbered with 7 and the lines (rail) with 8
In dem Spannungsoszillogramm Fig.4 für eine Steuerung mit Selektion mittels Pulsbreite ohne Empfangsquittierung für eine Vierkanalsteuerung, ge-In the voltage oscillogram Fig.4 for a Control with selection by means of pulse width without acknowledgment of receipt for a four-channel control,
messen am Ausgang des Leistungsverstärkers, Steher alle Stellgrößen auf 0. Es bedeuten U Betriebsspan nungspegel, 22 Impulsbreite Kanal 1, 23 Impulsbreit« Kanal 2,24 Impulsbreite Kanal 3,25 Impulsbreite Kana 4. Die jeweils zulässigen Abweichungen der Impulsbrei te sind durch einen schraffiert angelegten Bereich dargestellt. In dem Oszillogramm bedeuten ferner 2f Referenzzeit für Empfänger I1 27 Referenzzeit füi Empfänger 2, 28 Referenzzeit für Empfänger 3, 2« Referenzzeit für Empfänger 4, 30 Signalpegelbereicl (Informationsinhalt), 21 Bezugspegel 0 Volt. Dei zeitliche Ablauf des Spannungsosziliogramms zeigt, dal zwischen den Steuersignalen auf den Betriebsspan nungspegel umgeschaltet wird. Der Betriebsspannungs pegel versorgt die Empfangsgeräte mit elektrische! Energie, die während der Informationsübermittlung it den Empfangsgeräten gepuffert wird. In dem Diagramn Fig.2 und Fig.4 stellt die X-Achse den zeitlicher Ablauf und damit auch die Impulsbreite dar, währenc die V-Achse die Spannung angibtmeasure at the output of the power amplifier, all manipulated variables set to 0. It means U operating voltage level, 22 pulse width channel 1, 23 pulse width «channel 2.24 pulse width channel 3.25 pulse width channel 4. The respective permissible deviations of the pulse width are hatched with a created area shown. In the oscillogram, 2f reference time for receiver I 1, 27 reference time for receiver 2, 28 reference time for receiver 3, 2 «reference time for receiver 4, 30 signal level range (information content), 21 reference level 0 volts. The time sequence of the voltage osciliogram shows that a switch is made between the control signals to the operating voltage level. The operating voltage level supplies the receiving devices with electrical power! Energy that is buffered by the receiving devices while the information is being transmitted. In the diagrams FIG. 2 and FIG. 4, the X-axis shows the time sequence and thus also the pulse width, while the V-axis shows the voltage
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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- 1976-05-22 DE DE19762623073 patent/DE2623073C3/en not_active Expired
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