DE3308127A1 - Ein-ausgabestufe - Google Patents

Ein-ausgabestufe

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DE3308127A1
DE3308127A1 DE19833308127 DE3308127A DE3308127A1 DE 3308127 A1 DE3308127 A1 DE 3308127A1 DE 19833308127 DE19833308127 DE 19833308127 DE 3308127 A DE3308127 A DE 3308127A DE 3308127 A1 DE3308127 A1 DE 3308127A1
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George 11040 Manhasset N.Y. Klein
Solomon 11050 Sands Point N.Y. Manber
Marvin 07047 North Bergen N.J. Sudhalter
Alvin 11364 Bayside N.Y. Taylor
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Description

uiri-.- irauk:iä__nnHnu:r« πιεοουπ
PATENTANWALT EUROPEAN PATENT ATTORNEY
Distributed Control Systems Inc. D-7700S' 1
===================_==_========= Erzbergerstraße 5a
Telegr./Cables: Bodenseepatent
One DCS Plaza Telex793850
= = = = = = = = = = = = = Telefon (07731) 63075
63076
G-reat Neck,N. Y. 11021/USA
AUS-Ul 07.03-1983 I/ab
Datum / Oate
Ein-Ausgabestufe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein-Ausgabestufe, insbesondere auf ein solches Gerät, das eine zentrale Station mit mehreren unterschiedlichen entfernten Stationen verbinden kann.
Universelle Steuergeräte kann man in vielen Anuiendungsfällen einsetzen. Besonders bedeutsam sind heute die Anuendungsfälle, die sich auf die Steuerung bzw. Regelung von Energie, Klima, Beleuchtung und Verfahrenstechnik beziehen. Wegen der steigenden Brennstoffkosten wird man in zunehmendem Maße gezwungen, in Geschäftshäusern, Industriegebäuden und öffentlichen Gebäuden Energie zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Beleuchtung, Heizung, Uentilation und
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AUS-141 * ·· - 2 -
Klimatisierung in verschiedenen Bereichen des Gebäudes nur nach 3edarf regelt. Um diese Funktion zu erfüllen, verteilt man im Gebäude Sensoren, die in bestimmten Zonen des Gebädes die Umgebungsbedingungen erfassen. In diesen Zonen sind außerdem Geräte zur Steuerung der Beleuchtung sowie Geräte zur Zufuhr von Uärme und Klimatisierung vorgesehen. Da die Zonen über das Gebäude zerstreut sind, ist ein zentrales Steuergerät vorgesehen, das über Drähte mit den Sensoren sowie den Stellgeräten in den versciedenen Zonen verbunden ist. Bisher wurden solche Systeme kundenspezifisch angefertigt und die Montage uar außerordentlich schwierig und verwirrend. Diese Methode ist nicht nur kostspielig, sondern bereitet auch Schwierigkeiten bei der Fehlersuche und Überwachung o
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ein-Ausgabestufe zu schaffen, die bei einer solchen Anordnung mit mehreren Zonen universell einsetzbar ist.
Diese Aufgabe uird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wach der vorliegenden Erfindung hat die universelle Ein-Ausgabestufe eine steuerbare elektrische Energiequelle mit wenigstens einem Treiber, der eine Ausgangsklemme
*) z. B. als sog. jigsaw puzzle, i.e. Folgeschnittzusammensetzung - 3 -
.·.···■> - " ; ". I Ov5Uöl
sowie eine Rücklaufklemme aufweist· AuBerdem ist eine elektrische Energiemeßstufe mit wenigstens einem Sensor vorgesehen, dessen Eingang an die Ausgangsklemme der steuerbaren elektrisc-hen Energiequelle angeschlossen ist. Darüberhinaus ist wenigstens ein Leitungszug mit einer ersten und zweiten Zuleitung vorgesehen, wobei die einen Enden dieser Zuleitungen an die Ausgangsklemme bzw. die Rücklaufklemme des Treibers angeschlossen sind. An die anderen Enden dieser Zuleitungen ist wenigstens eine Integritätsteststufe mit einer Zenerdiode angeschlossen, die diese anderen Enden dieser ersten bzw. zweiten Zuleitung miteinander verbindet. Dabei hat diese Teststufe eine erste Klemme, die an eines der anderen Enden angeschlossen ist, eine zweite Klemme, die über ein einseitig wirkendes leitfähiges Element an dieses andere Ende angeschlossen ist, sowie eine dritte Klemme, die über einen Widerstand ebenfalls an dieses andere Ende des Leitungszuges angeschlossen ist. An diese Klemmen der Integritätsteststufe können l/orrichtungen angeschlossen werden, die elektrische Energie in digitaler oder analoger Form aufnehmen, ader es können Vorrichtungen daran angeschlossen werden, die Informationen an die Energiemeßstufe zurücksenden.
Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Uorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles hervor,
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wobei die Zeichnung die derzeit besonders bevorzugte Ausführung zeigt.
Fig.1 zeigt ein aiockdiagramm einer Stufe zur Verwirklichung der Erfindung und
Fig.2 zeigt Vorrichtungen, die an die Stufe nach Fig. 1 angeschlossen werden können.
Fig. 1 zeigt ein zentrales Steuergerät CL, das über eine erfindungspemäBe Ein-Ausgabestufe mit mehreren externen Vorrichtungen gekoppelt werden kann. Das Steuergerät CL ist über ein mehradriges Kabel und einen Digital-Analoq-UJandler D/A mit einem Ausgangsmultiplexor OMX verbunden. Das Steuergerät kann einen digitalen Uert liefern, der beispielsweise einer analogen Spannung entspricht. Dieser Wert wird dem Eingang des Digital-Analog-Lüandlers D/A zugeführt, der seinerseits eine analoge Spannung bestimmter Höhe dem Eingang des Ausgangsmultiplexors OMX zuführt.
Gleichzeitig gibt das Steuergerät CL ein Adressignal aus,
OSL das über die Ausgangsauswahlleitungen dem Steuereingang des Multiplexors OMX zugeführt wird. Der Multiplexor OMX verbindet daraufhin seinen Eingangsanschluß mit einem seiner Ausgänge. Gleichzeitig gibt das Steuergerät auf den Eingangsauswahlleitungen ISL ein Adressignal aus, das dem Adresseingang des Eingangsmultiplexors IMX zugeführt wirdo Der Eingangsmultiplexor IMX verbindet daraufhin einen seiner Eingänge mit dem Eingang eines Analog-
W I
Digital-üJandlers A/D, an dessen Ausgang ein Leitungskabel DIM angeschlossen ist. Das Steuergerät CL ist also mit einer speziellen Vorrichtung derart verbunden, daß es digitale Signale abgeben und empfangen kann.
Jeder Ausgang des Ausgangsmultiplexors OMX ist mit seinem eigenen Abtast- und Halteverstärker SAIM verbunden. Der Ausgang des Abtast- und Halteverstärkers SAIM ist mit dem Eingang eines Stromtreibers CDIM verbunden, der eine Ausgangsklemme CDO sowie eine Rücklaufklemme CDR aufweist. Diese Ausgangsklemme CDO und diese Rücklaufklemme CDR sind verbunden mit den einen Enden eines Leitungszuges LN, dessen andere Anschlüsse mit einer Integritätsteststufe ITCIM verbunden sind. An diese Integritätsteststufe ITCIM ist eine entfernte externe Vorrichtung angeschlossen, uie das im folgenden noch erläutert wird. Außerdem ist die Ausgangsklemme CDO des Stromtreibers CDIM mit dem Eingang IWXAJ des Eingangsmultilexors IMX verbunden. Auf diese Weise uiird eine bestimmte externe Vorrichtung IM mit dem Steuergerät CL verbunden. Es uird darauf hingeuiiesen, daß der Buchstabe (M eine verallgemeinerte externe Vorrichtung und seine Verbindungen repräsentiert. Wenn folglich 48 externe Vorrichtungen vorgesehen sind, hat der Multiplexor OMX 48 Ausgänge, von denen jeder über seinen entsprechenden Abtast- und Halteverstärker und Stromtreiber mit einer bestimmten Integritätsteststufe verbunden ist. Außerdem ist die Ausgangsklemme dieses Stromtreibers mit einem zugeordneten
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Eingang des Multiplexors IMX verbunden.
Eine Integritätsteststufe hat erste und zweite Anschlüsse, die über den zugeordneten Leitungszug LN mit der Ausgangsklemme und der Rücklaufklemme des zugeordneten Stromtreibers CDM verbunden sind. Eine Zenerdiode ZD verbindet diese Anschlüsse T1 und T2. An den Anschluss T1 sind drei Klemmen TA, TB und TC angeschlossen. Die Klemme TA ist direkt mit dem Anschluss T1 verbunden. Die Klemme TB ist über eine Diode XT und die dritte Klemme TC ist über einen Widerstand RS damit verbunden. Eine dieser Klemmen TA, TB und TC wird zum Anschluss der externen Uorrichtung ausgenutzt.
Die externe Uorrichtung bestimmt, welche der Klemmen genutzt wird. Fig. 2Azeigt beispielsweise einen Typ einer Uorrichtung, die an die Klemme TA angeschlossen werden kann. Eine Uorrichtung ist eine analoge Uorrichtung, etuia ein drehzahlveränderbarer Motor. Eine andere Uorrichtung ist eine digitale Vorrichtung, beispielsweise ein Relais oder eine Magnetspule. Die Klemme TB wird normalerweise mit einer variablen Spannungsquelle gemäß Fig. 2B verbunden Eine solche variable Spannungsquelle arbeitet üblicherweise analog. Fig. 2C zeigt vorrichtungen, die üblicherweise an die Klemme TC angeschlossen werden. Es handelt sich dabei um passive Uorrichtungen, die wie der als Beispiel dargestellte Kontaktsatz CT digital oder wie der
AlJS-141 -T-
veränderbare Lüiderstand UR analog arbeiten. Im folgenden 'wird nun die Betriebsweise beschrieben.
Während der Datenausgabe, d.h. wenn van dem Steuergerät CL Signale an die externe Vorrichtung abgegeben werden, löst das Steuergerät CL auf der Leitung GSL ein Adressignal aus, das einen bestimmten Ausgang des Ausgangsmultiplexars OMX auswählt. Gleichzeitig gibt das Steuergerät ein digitales Wort an den Digital- Analog-ijJandler D/A, der dies in ein analoges Signal umwandelt, das dem Eingang des Ausgangsmultiplexars OMX zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Multiplexors wird über den Abtast- und Halteschaltkreis SAN dem Stromtreiber CDN zugeführt, der es an die Integritätsteststufe der zugeordneten externen Vorrichtung weiterleitet. Zugleich wird die Unversehrtheit des Leitungszuges überprüft, da die Ausgangsklemme CDO des Stromtreibers CDIM mit dem entsprechenden Eingang IMXIM des Eingangsmultiplexors IMX verbunden ist. Der Eingangsmultiplexar IMX leitet dieses Signal an den Analog-Digital-Wandler A/D weiter, der es in einen digitalen Wert umwandelt. Innerhalb bestimmter Toleranzen stimmt der digitale Wert, der von dem Steuergerät an die Leitung DOC abgegeben wird, mit dem digitalen liiert überein, den das Steuergerät über das Leitungskabel DIM empfängt. Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn die Vorrichtung digital arbeitet, das Steuergerät entweder eine sehr große digitale Zahl oder eine sehr kleine digitale Zahl ausgibt und damit die beiden
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Ein-Aus-bchaltzustände erreicht werden. Außerdem wird darauf hinneuiesen, daß der Abtast- und Halteverstärker sowie der Stromtreiber so ausgenutzt werden, daß den Vorrichtungen dauerhafte Signale zugeführt werden können. Dabei ist es allerdings notwendig, die Abtast- und Halteverstärker periodisch "uiiederauf zufrischen" .
Während der Dateneingabe, d.h. wenn das Steuergerat den Zustand der externen Vorrichtungen abtastet, wird der Treiber der abzutastenden Vorrichtung völlig abgeschaltet" und nur der Eingangsmultiplexor und der Analog-Digital-Wandler sind betriebsbereit. Dies ist der Fall, uienn die Testvorrichtung selbst eine Spannung oder einen Strom erzeugen kann. Lüenn die zu testende Vorrichtung eine nassive Vorrichtung ist, wird der Stromtreiber so gesetzt, daß aus einem bekannten Ausgangszustand eine bekannte Eingangsspannung resultiert.
Die Integritätsteststufe arbeitet ifolgendermaßen. Wenn es sich bei cer zu testenden Vorrichtung um eine solche handelt, die von einer Spannung erregt werden muß, ist diese Vorrichtung an die Klemme TA angeschlossen. Die Spannung der Zenerdiode ist so ausgewählt, daß sie über der normalen
deutlich
Erregerspannung dieser Vorrichtung, aber unter der Versorgungsspannung des Systems liegt. Ist beispielsweise die normale, an den Anschlüssen T1 und T2 zu erwartende Spannung zwischen .Null und zehn Volt und liegt die Versorgungsspannung bei fünfzehn Volt, kann die Zenerspannung zwölf Volt betragen.
- 9 " COPY
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Während des Testvorganges uiird die Spannung am Anschluss T1 dem Eingangsmultiplexür zugeführt. Wenn die Schaltung und die Vorrichtung intakt sind, wird die erwartete Spannung erfaßt. Wenn die Vorrichtung kurzgeschlossen oder sogar uenn die Leitungen zu dem Testschaltkreis kurzgeschlossen sind, ujird die gemessene Spannung bei PJuIl liegen. Wenn der angeschlossene Schaltkreis offen ist, tjird die Spannung der Zenerdiode erfaßt. Da diese Spannung der Diode oberhalb der normalen maximalen Spannung liegt, uird ein Fehlsr angezeigt. Wenn der Leitungszug LIM offen ist, uird die Versorgungsspannung erfaßt. Bei Eingangsvorrichtungen, d.h. wenn die externe Vorrichtung an das Steuergerät ein Signal zurückgibt, muß der Typ dieser Vorrichtung bekannt sein. Handelt es sich um eine Vorrichtung, die gemäß Fig. 2B selbst eine Spannung erzeugt, ist diese Vorrichtung an die Klemme TB angeschlossen. Während des Testvorganges uird der Stromtreiber kurzzeitig maximal ausgesteuert und die Diode XT ist in Sperrichtung beaufschlagt, sodaß die Eingangsspannungsquelle von dem Meßkreis abgetrennt ioird. Wenn die Integritätsteststufe intakt ist, uiird die gemessene Spannung der Zenerspannung entsprechen. Wenn der angeschlossene Schaltkreis offen ist, uird die Versorgungsspannung erfaßt. Eingangsschaltkreise gemäß Fig. 2C, die selbst keine Spannung erzeugen, uerden an die Klemme TC angeschlossen. Unter normalen Betriebsbedingungen liefert der Stromtreiber einen Strom, uie dies oben beschrieben uiurde. Während des
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Testes ujird eier Stromtreiber kurzzeitig maximal ausgesteuert. Der Widerstand RS hat einen solchen Wert, daß der ihn durchflieBsnde Strom den Spannungsabfall über dem Widerstand auf die Zenerspannung hebt, selbst uenn der zu testende Eingangsschaltkreis kurzgeschlossen ist. Wenn die angeschlossenen Dr ähte kurzgeschlossen sind, idird die gemessene Spannung bei IMuIl liegen. Wenn die angeschlossenen Drähte intakt sind, uird die Zener spannung gemessen. Wenn die angeschlossenen Drähte offen sind, uiirri die Uersorgungsspannung gemessen.
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Claims (1)

  1. PATENTANWALT DIPL-ING. HIEBSCH -JD- ϊ^δίΛ&Ν- « _ - " '_'-/· 3308127
    A.Z. AUS-141 Blatt -Al-
    PATEIMTANSPRLiCHE
    1.yEin-Ausgabestufe, dadurch aekennzeichnet, daß 7
    eine steuerbare elektrische Energiequelle mit wenigstens einem Treiber (CDIM) , der eine Ausgangsklemme (CDO) sowie eine Rücklaufklemme (CDR) aufweist, vorgesehen ist, daB eine elektrische Energiemeßstufe mit wenigstens einem Sensor vorgesehen ist, dessen Eingang an die Ausgangsklemme (CDG) der steuerbaren elektrischen Energiequelle angeschlossen ist, daß ein Leitungszug (LN) aus einer ersten und zweiten Zuleitung besteht, wobei die einen Enden dieser Zuleitungen an die Ausgangsklemme (CDD) bzw. die Rücklaufklemme (CDR) des Treibers (CDIM) angeschlossen sind, und daß wenigstens eine Integritätsteststufe (ITCN) mit einer Zenerdiode (ZD) vorgesehen ist, die an die anderen Enden dieser ersten"und zweiten Zuleitung angeschlossen ist, wobei eine erste Klemme (TA) der Integritätsteststufe (ITCN) an das andere Ende einer Zuleitung, eine zweite Klemme (TB) über ein einseitig wirkendes leitfähiges Element (XT) und eine dritte Klemme (TC) über einen Widerstand (RS) an dieses andere Ende einer Zuleitung angeschlossen sind.
    - A 2 -
    COPY
    ·· ·· »w »» ■ » ·> > 0 0 UO I
    AUS-141
    2. Ein-Ausgabestufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese steuerbare elektrische Energiequelle mehrere dieser Treiber (CDIM) aufweist und daß mehrere dieser Integritätsteststufen (ITCW) und Leitungszüge (LPJ) vorgesehen sind, wobei jeder dieser Leitungszüge (LiM) eine dieser verschiedenen Integritätsteststufen (ITClM) mit einem der verschiedenen Treiber (CDfM) verbindet.
    3. Ein-Ausgabestufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese steuerbare elektrische Energiequelle eine Spannungsquelle sowie einen Multiplexor (DMX) aufweist, der einen an diese Spannungsquelle angeschlossenen Eingang und mehrere Ausgänge hat, die jeweils mit einem dieser Treiber (CDtM) verbunden sind.
    Ein-Ausgabestufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser Treiber aus einem Abtast- und Halteschaltkreis (SAIM) , der einen mit einem der Ausgänge des Multiplexors (DMX) verbundenen Eingang sowie einen Ausgang hat, sowie einem Stromtreiber (CDN) besteht, dessen Eingang an den Ausgang des Abtast- und Halteschaltkreises (SAlM) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit der Ausgangsklemme (CDO) und der Rücklaufklemme (CDR) verbunden ist.
    - A 3 ORIGINAL INSPECTED
    AUS-141 1 - /V-T -
    5. Ein-Ausgabestufe nach Anspruch 3 ader 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle eine digitale Lüerte abgebende Stufe sowie einen Digital-Analog-Uandler (D/A) aufweist, dessen Eingang diese digitalen Lderte zugeführt ujerden und dessen Ausgang mit dem Eingang des Multiplexors (DMX) verbunden ist.
    6. Ein-Ausgabestufe nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast- und Halteschaltkreis (SAN) periodisch uieceraufgefrischt tuird.
    7. Ein-Ausgabestufe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemeßstufe einen weiteren Multiplexor (IMX) mit mehreren Eingängen und einem Ausgang aufweist, wobei jeder dieser Eingänge an die Ausgangsklemme (CDU) eines dieser verschiedenen Treiber (CDiM) angeschlossen ist und wobei eine Auswertestufe an den Ausgang dieses Multiplexors (IMX) angeschlossen ist»
    8. Ein-Ausgabestufe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe einen Analog-Digital-Wandler (A/D) aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang dieses weiteren Multiplexors (IMX) und dessen Ausgang mit einer Stufe zur digitalen Auswertung des Ausgangssignals dieses Analog-Digital-Ldandlers (A/D) verbunden ist.
DE19833308127 1982-03-11 1983-03-08 Ein-ausgabestufe Ceased DE3308127A1 (de)

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US06/357,058 US4417151A (en) 1982-03-11 1982-03-11 Universal input-output device

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JP (1) JPS58181200A (de)
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FR (1) FR2541473A1 (de)
GB (1) GB2116764A (de)

Cited By (2)

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