DE2806677A1

DE2806677A1 - Schaltungssystem

Info

Publication number: DE2806677A1
Application number: DE19782806677
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Phys Dr Philipp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-02-16
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1979-08-23
Also published as: DE2806677C2

Description

Schaltungssystem
Die Erfindung betrifft ein Schaltungssystem, bei dem von einer Spannungsquelle versorgte Verbraucher auf Grund von Schaltinformationen durch eine Anschalteinheit betätigt werden.
Sollen mehrere Verbraucher in unterschiedlicher, gegebenenfalls wechselnder Weise geschaltet werden, so ist bisher å jeder die Schaltinformation vorgebende Schaltfunktionsgeber mit dem äeweiligen Verbraucher bzw. dem ihn schaltenden Schalter, d.h.
mit einer oder mit mehreren Anschalteinheiten jeweils individuell zu verbinden, was zu einem erheblichen Schaltungsaufwand und damit Materialverbrauch führt, beispielsweise sind in einem Kraftfahrzeug ca. 20 kg Kupfer in Form von elektrischen Leitungen enthalten.
Dieser Aufwand ist nicht nur kostspielig und erfordert viel Raum, sondern führt möglicherweise auch zu Fehlschaltungen durch induzierte Störsignale oder durch falsche Verdrahtungen.
Insbesondere wenn von einem Schaltfunktionsgeber wechselnd mehr als eine Anschalteinheit angesteuert werden soll, führt dies zu einem kompliziert aufgebauten Schaltungssystem.
Dies gilt insbesondere, wenn die Anschalteinheiten und die Schaltfunktionsgeber räumlich voneinander entfernt angeordnet sind.
Bei der Übertragung von Nachrichten und Informationen werden Leitungen dadurch eingespart, daß die Information im Zeitmultiplex und/oder als codiertes Binärsignal übertragen wird. Die Empfänger und Sender dieser Information müssen dabei mit einer Stromversorgung verbunden sein, was ebenfalls zu einem kompliziert aufgebauten Schaltungssystem führt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schaltungssystem der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Schaltungsaufwand möglichst gering ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß n Schaltfunktionsgeber sowie m Anschalteinheiten zwischen den zwei Leitern von der Spannungsquelle parallel geschaltet sind, daß die Schaltinformation von einem der Schaltfunktionsgeber mindestens eine der Anschalteinheiten auslöst, und daß die Auslösung auf Grund einer nur über die zwei Leitungen übertragenen charakteristischen Signalfolge erfolgt.
Bei der Erfindung wird also die den Schaltbetrieb auslösende Funktion zu, vorteilhaft auch eine Rückmeldung über den ausgelösten Schaltbetrieb von dem jeweiligen Schaltfunktionsgeber über die gleichen Leitungen übertragen, die auch die Schaltfunktionsgeber und die Anschalteinheiten, insbesondere deren Verbraucher, mit der Spannungsquelle verbinden, die eine Spannungsquelle für Gleichstrom oder Wechselstrom beliebigen Phasenwinkels sein kann, d.h. mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt.
Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, daß in Schaltfunktionsgeber und Anschalteinheit einerseits die Information durch z.B. Decodierung aus den gesamten über die Leitungen übertragenen Signalen wiedergewonnen wird und andererseits aich die Bauelemente von Schaltfunktionsgeber und Anschalteinheit einschließlich Verbraucher von den gleichen Leitungen versorgt werden, wozu vorteilhaft in jedem Schaltfunktionsgeber und jeder Anschalteinheit eine eigene Baugruppen-Stromversorgung vorgesehen ist.
Diese Baugruppen und die Baugruppen-Stromversorgung können, insbesondere bei Massenfertigung, kostengünstig hergestellt werden und können zumindest teilweise als z.B. IC oder Hybridschaltung ausgeführt werden1 die bei der Erfindung nur zwei Kontakte nach außen aufweisen, wodurch die Ausfallquote bei der Fertigung erheblich herabgesetzt wird.
Weiter kann das erfindungsgemäße System auch bei bestehenden Zweileiter-Stromversorgungen nachträglich eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Xig. 1 schematisch das Prinzip des erfindungsgemäßen Schaltsystems, Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild einer Anschalteinheit, Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild eines Schaltfunktionsgebers.
Gemäß Fig. 1 sind zwischen den beiden Leitungen L1 und L2 einer Spannungsquelle SPQ n Schaltfunktionsgeber SFj (j = 1, 2,.. n) sowie m Anschalteinheiten AEi (i = 1, 2,.. m) parallel geschaltet. Die Spannungsquelle SPQ kann Energie über die Leitungen L1 und L2 in Form von Gleichstrom oder von Wechselstrom beliebiger Phasenzahl abgeben. Über die Leitungen L1 und L2 werden zusätzlich die gewünschten Schaltfunktionen von den Schaltfunktionsgebern SFj an die Anschalteinheiten AEi übertragen. Dabei kann jeder Schaltfunktionsgeber SFj eine beliebige unzahl der Anschalteinheiten AEi zwischen 1 und m ansteuerll.
Vorteilhaft werden von den Anschalteinheiten AEi Rückmelde-Informationen zu den Schaltfunktionsgebern SFå übertragen.
Der Nachrichtenverkehr, d.h. die Reihenfolge und Art der zu übertragenden Informationen ist dabei vorzugsweise durch ein Protokoll vorab festgelegt.
Der schematische Aufbau einer Anschalteinheit AEi, die zur Spannungsquelle SPQ parallel geschaltet ist, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Mittels eines Decoders Di wird die Schaltinformation, die über die Leitungen L1 und L2 übertragen wird, ständig abgetastet und wird die für den jeweiligen Decoder Di und damit der jeweiligen Anschalteinheit AE charakteristische Signalfolge erkannt und ausgewählt. Zu diesem Zweck kann der Decoder Di Speicherglieder aufweisen, durch die der Vergleich mit der über die Leitungen L1 und L2 übertragenen Schalt information zum Erkennen der jeweils charakteristischen Signalfolge möglich ist. Ist die für die jeweilige Anschalteinheit AEi charakteristische Signalfolge erkannt worden, wird der Schalter Sch der Anschalteinheit AEi entsprechend der gewünschten Schaltfunktion betätigt.
Mittels eines Rückmelders Ri wird über die Leitungen L1 und L2 eine Signalfolge zu den SchaltfunktionsgebTn SFj übertragen, die diesen die Durchführung der Schaltfunktion mitteilt. Der die gewünschte Schaltfunktion durchführende Schalter Schi kann Speicherglieder aufweisen, um den Ist-Zustand des Schalters Schi in Ausnahmesituationen festzuhalten, wie beispielsweise bei Netzausfall.
Die Anschalteinheit AEi enthält weiter einen Verbraucher Vis der durch den Schalter Schi geschaltet werden soll, d.h. mit elektrischer Energie versorgt oder nicht versorgt werden soll.
Die Anschalteinheit AEi enthält weiter eine Baugruppen-Stromversorgung Bi, die aus der über die Leitungen L1 und L2 von der Spannungsquelle SPQ zugeführten elektrischen Energie die für die Baugruppen Di, Ri, Schi, gegebenenfalls auch Vi, benötigte elektrische Energie ableitet.
In Fig. 3 ist schematisch der Aufbau eines Schaltfunktionsgebers SF. dargestellt.
J Der zwischen die Leitungen L1 und L2 geschaltete Schaltfunktionsgeber SF. weist einen Schaltgeber G. auf, der über einen Koppler K. mit den Leitungen L1 und L2 verbunden ist. Am Schaltgeber G. wird die gewünschte Schaltfunktion angewählt bzw.
eingegeben und über den Koppler K. einem Decoder D. zugeführt, der aus dieser Information eine zur Übertragung über die Leitungen L1, L2 und zur Auslösung der gewünschten Anschalteinheit AEi geeignete Signalfolge erzeugt. Diese Signalfolge wird in einer durch ein Protokoll festgelegte vorgegebene Folge von einem Sender Sj über die Leitungen L1, L2 zu allen anderen a Schaltfunktionsgebern SF1.. SFå 1 SFå+1..SFn sowie zu allen Anschalteinheiten AE1.. AEn übertragen. Dabei muß der Koppler K nicht, wie schematisch dargestellt, ein galvanischer Koppler sein, sondern kann auch anderer Art sein, wie z.B. ein optischer Koppler.
Andererseits überwacht ein Empfänger Eå den Nachrichtenverkehr bzw. den Informationsfluß auf den Leitungen L1, L2 und ermittelt daraus eine Sende- und Empfangsbereitschaft sowie Zeitpunkte zur zulässigen Übertragung auf den Leitungen L1, 2. Der Empfänger E. empfängt darüber hinaus Rückmeldungen von den Anschalteinheiten AS1b- AEm.
Weiter weist der Schaltfunktionsgeber SF ähnlich den Anschalteinheiten AEi eine Baugruppen-Stromversorgung B. auf, durch die aus der von der Spannungsquelle SPQ zugeführten elektrischen Energie die für die jeweiligen Baugruppen Kås Dås Så, Eås Gä benötigte elektrische Energie (Strom, Spannung) abgeleitetwird.
Mittels des erfindungsgemäßen Schaltsystems kann durch geeignete Codierung der von den Schaltfunktionsgebern SF abgegebenen Information durch deren Decodierung bei Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Signalfolge mindestens eine Anschalteinheit AEi ausgelöst und damit der jeweils zugeordnete Verbraucher Vi geschaltet werden. Vorteilhaft ist dabei sowohl zur Übertragung der Schaltinformation als auch zur Zufuhr der benötigten elektrischen Energie ein einziges Leitungspaar L1, L2 erforderlich, wodurch insbesondere bei räumlich getrennter Anordnung von Schaltfunktionsgebern SF und Anschalteinheiten AEi die Ver-J 1 drahtungsarbeit erheblich herabgesetzt ist. Dadurch kann der Materialaufwand erheblich verringert werden, der bei herkömmlicher Verdrahtung sehr groß sein kann.
Daher ist die Erfindung überall dort anwendbar, wo eine sonst aufwendige Verdrahtung zu hohem Materialaufwand und/oder hoher Verdrahtungsarbeit führt, d.h. auch dort, wo bisher aus diesen Gründen derartige Schaltungssysteme als unwirtschaftlich nicht verwendet werden.
Die Erfindung ist beispielsweise be-i der Verdrahtung in Kraftfahrzeugen verwendbar, wobei außerdem eine zuverlässige Rückmelde information dem Kraftfahrzeugführer ohne zusätzliche Verdrahtung zugeführt werden kann.
Weiter ist die Erfindung auch in ausbaubaren Systemen anwendbar, beispielsweise bei einer elektrischen Spielzeugeisenbahn, deren Aufbau ohne Verdrahtungs-lVlehraufwand auf aufmehrere gleichzeitig betreibbare Lokomotiven vergrößert werden kann, wobei sich der Betreiber auch entfernt vom System befinden kann.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Schaltungssystem auch von Versorgungsunternehmen zum Ausgleich von Last-Tälern verwendbar. Beispielsweise können abhängig von Last-Tälern Verbraucher, wie z.B. Waschmaschinen oder dergleichen, von einer Zentrale aus in Betrieb gesetzt werden, die sich an beliebigen Stellen des Versorgungsnetzes befinden, ohne daß eine zusätzliche Leitungsverlegung erforderlich ist. Die Zentrale und die in Frage kommenden Verbraucher müssen lediglich mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Schaltfunktionsgebern und/oder Anschalteinheiten versehen sein.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE Schaltungssystem, bei dem von einer Spannungsquelle versorgte Verbraucher auf Grund von Schaltinformationen durch eine Anschalteinheit betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß n Schaltfunktionsgeber (SF.) sowie m Anschalteinheiten (AEi) zwischen den zwei Leitungen (L1, L2) von der Spannungsquelle (SPQ) parallel geschaltet sind, daß die Schaltinformation von einem der Schaltfunktionsgeber (SFä) mindestens eine der Anschalteinheiten (AEi) auslöst und daß die Auslösung auf Grund einer nur über die zwei Leitungen ( L2) übertragenencharakteristischenSignalfolge erfolgt.
2. Schaltungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfunktionsgeber (SFj) über die Leitungen (L1, L2) von den Anschalteinheiten (AEi) RiiclSmeldtm,en erhalten.
3. Schaltungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsübermittlung nach vorgegebenem Protokoll erfolgt.
4. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschalteinheit (AEi) zusätzlich zum Verbraucher (Vi) und den ihn schaltenden Schalter (Schi) einen die über die Leitungen (L1, L2) übertragene Information abtastenden Decoder (Di) enthält, der bei Empfang einer für die åeweilige Anschalteinheit (AEi) bestimmtenInformation den Schalter (such) auslöst.
5. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschalteinheit (AEi) einen Rückmelder (Ri) aufweist, der eine Signalfolge zu den Schaltfunktionsgebern (SF.) überträgt, die davon abhängig ist, ob nach Empfang einer Schaltinformation der Schalter (Schi) den Schaltvorgang durchgeführt hat oder nicht.
6. Schaltungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder(Di) einen Vergleicher besitzt, der die am Eingang. anstehende Schaltinformation abtastet und feststellt, ob diese für die å jeweilige Anschalteinheit (AEi) bestimmt ist.
7. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (Schi) Speicherglieder aufweist, durch die der Ist-Zustand der Schalter (Schi) speicherbar ist.
8. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfunktionsgeber (SF.) einen Geber (G zum Eingeben bzw. Anwählen der Soll-Schaltfunktion und einen mit dem Geber (G.) gekoppelten Decoder (D.) aufweist zum Umsetzen der Soll-Schaltinformation in die entsprechende über die Leitungen (L1, L2) übertragbare charakteristische Signalfolge.
9. Schaltungssystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Koppler (K.) zwischen Geber (G.) und Decoder (1).).
J 3 J 10. Schaltungssystem nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen mit dem Decoder (n.) verbundenen Sender (Så) zur Ab-J gabe der Signalfolge auf die Leitungen (L1, L2).
11. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen Empfänger (E-), der den Informationsfluß auf den Leitungen (L1, L2) erfaßt, daraus Sende- und Empfangsbereitschaft ermittelt und den Zeitpunkt der tbertragung feststellt.
12. Schaltungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (E.) eine Rückmeldung von den entsprechenden J Anschalteinheiten (AEi) erfaßt.
13. Schaltungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (E.) Informationen von allen anderen J Schaltfunktionsgebern (SF.) und von allen Anschalteinheiten (AEi) J empfängt.
14. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschalteinheit (AEi) und/oder der Schaltfunktionsgeber (SF.) eine interne Baugruppen-Stromversorgung (Bi, Bå) aufweist, die aus den Spannungen von der Spannungsquelle (SPQ) eine für die jeweilige Anschalteinheit (AEi) bzw.

den jeweiligen Schaltfunktionsgeber (SF.) geeignete Versorgungs-J spannung erzeugt.
15. Schaltungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschalteinheiten (AEi) und/oder die Schaltfunktionsgeber (SFj) Mikroprozessoren aufweisen.