DE3412588A1 - Method for data transmission and data transmission system - Google Patents
Method for data transmission and data transmission systemInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Datenübertragung Method of data transmission
und Datenübertragungs system Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Sender und einem diesem relativ dicht benachbarten Empfänger, insbesondere zwischen einem Empfänger und einem Sender eines Transportsystems, die sich im Verlauf einer Relativbewegung für ein begrenztes Zeitintervall bis auf einen vorgegebenen Abstand nähern sowie ein Datenübertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens. and data transmission system The invention relates to a method for data transmission between a transmitter and a transmitter that is relatively close to it Receiver, in particular between a receiver and a transmitter of a transport system, which in the course of a relative movement for a limited time interval up to approach a predetermined distance as well as a data transmission system to carry out of the procedure.
Für die Ubertragung von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger sind zahlreiche Verfahren bekannt geworden. Insbesondere ist es bei der Datenübertragung zwischen Empfängern und Sendern eines Transportsystems bekannt, die Daten per Funk, durch Infrarotstrahlung und mittels Ultraschall zu übertragen, wobei alle drei Verfahren teils störanfällig und teils technisch relativ aufwendig sind, so daß neben diesen berührungslos arbeitenden Datenübertragungssystemen auch Systeme eingesetzt werden, bei denen die Datenübertragung über Drahtleitungen erfolgt, an welchen Schleifer der Fahrzeuge entlanglaufen, was jedoch ebenfalls nicht in allen Fällen voll befriedigen kann.For the transmission of data between a transmitter and a receiver numerous processes have become known. In particular, it is in the case of data transmission between receivers and transmitters of a transport system known, the data transmitted by radio, transmitted by infrared radiation and by means of ultrasound, all three methods partly prone to failure and partly technically relatively complex, so that in addition to these non-contact data transmission systems are also used, in which the data transmission takes place via wire lines, to which grinder the Vehicles run along, but not in all of them either Cases can fully satisfy.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Datenübertragung anzugeben sowie ein entsprechendes Datenübertragungssystem, bei dem die Daten trotz geringen technischen Aufwands mit hoher Störsicherheit übertragen werden können, so daß sich das Datenübertragungsverfahren und das Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung speziell für den Einsatz in Transportsystemen eignen.Based on the prior art, the invention is based on the object to specify an improved method for data transmission and a corresponding one Data transmission system in which the data is transmitted with high interference immunity can be transmitted, so that the data transmission process and the data transmission system according to the invention especially for use in Suitable for transport systems.
Die gestellte Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man mindestens einen frequenzbestimmenden Parameter eines Senderschwingkreises in Abhängigkeit von den zu übertragenden Daten zwischen mindestens zwei Werten ändert, daß man den Senderschwingkreis berührungslos mit einem Empfänger schwingkreis koppelt und daß man die durch eine Parameteränderung im Senderschwingkreis hervorgerufene Änderung der Resonanzfrequenz der gekoppelten Schwingkreise empfängerseitig auswertet.As far as the procedure is concerned, the task is set according to the Invention achieved by having at least one frequency-determining parameter a transmitter oscillating circuit depending on the data to be transmitted between at least two values are changed so that the transmitter oscillating circuit is contactless with a receiver resonant circuit and that you can change the parameters Change in the resonance frequency of the coupled Resonant circuits evaluated on the receiver side.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahrens hat sich dabei ein Datenübertragungssystem bewährt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Sender ausgangsseitig einen Senderschwingkreis aufweist, dessen Kapazität und/oder Induktivität in Abhängigkeit von den zu übertragenden Daten mittels zugeordneter Schalteinrichtungen zwischen mindestens zwei verschiedenen Werten umschaltbar sind, daß der Empfänger eingangsseitig einen Empfängerschwingkreis aufweist, der induktiv mit dem Senderschwingkreis gekoppelt ist und daß Auswerteeinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe empfangsseitig die Resonanzfrequenz der gekoppelten Schwingkreise auswertbar ist.To carry out the data transmission method according to the invention a data transmission system has proven itself, which is characterized by is that the transmitter has a transmitter oscillating circuit on the output side, the capacity of which and / or inductance depending on the data to be transmitted by means of assigned Switching devices can be switched between at least two different values that the receiver has a receiver oscillating circuit on the input side, which is inductive with the transmitter oscillating circuit is coupled and that evaluation devices are provided, with the help of which on the receiving side the resonance frequency of the coupled oscillating circuits can be evaluated.
Ein besonderer Vorteil von Verfahren und System gemäß der Erfindung besteht darin, daß für die Dauer der Datenübertragung zwei einfache Schwingkreise derart gekoppelt werden, daß sie vom Empfänger her gesehen wie ein einziger Schwingkreis wirken, dessen Resonanzfrequenz .in Abhängigkeit von den zu übertragenden Daten, bei denen es sich in aller Regel um digitale Daten handelt, verstimmt wird. Auf diese Weise gelingt es, auf die üblichen, vergleichsweise komplizierten Sende-und Empfangseinrichtungen zu verzichten und so zu einem preiswerten aber zuverlässigen Datenübertragungssystem zu kommen.A particular advantage of the method and system according to the invention consists in the fact that two simple oscillating circuits are used for the duration of the data transmission are coupled in such a way that they are seen from the receiver like a single resonant circuit whose resonance frequency depends on the data to be transmitted, which are usually digital data, is detuned. on In this way it is possible to send and receive on the usual, comparatively complicated To do without receiving facilities and thus to an inexpensive but reliable Data transmission system to come.
Obwohl grundsätzlich eine kapazitive Kopplung der beiden Schwingkreise möglich ist, wird es in Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, wenn die Schwingkreisspulen der Schwingkreise des Senders und des Empfängers für die Datenübertragung transformatorisch gekoppelt werden, da bei dieser Art der Koppelung durch die Ausbildung und Anordnung der Schwingkreisspulen in besonders einfacner und wirksamer Weise Einfluß auf die Form des die Kreise koppelnden elektromagnetischen Feldes genommen werden kann.Although basically a capacitive coupling of the two oscillating circuits is possible, it is preferred in an embodiment of the invention if the resonant circuit coils the oscillating circuits of the transmitter and the receiver for the data transmission in a transformer-like manner be coupled, as in this type of coupling through the training and arrangement the resonant circuit coils in a particularly simple and effective way influence on the Form of the electromagnetic field coupling the circles can be taken.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schalteinrichtungen einen Schalter in Serie zu einem parallel zu der Schwingkreiskapazität des Senders liegenden Kondensator umfassen, da auf diese Art den Werten 1 und 0 der zu übertragenden digitalen Daten besonders einfach eine bestimmte Schwingkreiskapazität zugeordnet werden kann, die entweder durch einen Kondensator oder durch zwei parallel geschaltete Kondensatoren gebildet wird.Furthermore, it has proven to be advantageous if the switching devices a switch in series with one in parallel with the resonant circuit capacitance of the transmitter include lying capacitor, since in this way the values 1 and 0 of the to be transmitted A specific resonant circuit capacitance is particularly easily assigned to digital data can be made either by one capacitor or by two connected in parallel Capacitors is formed.
Bei Transportsystemen ist es häufig ausreichend, wenn einem bestimmten Fahrzeug eine fest vorgegebene Kennung zugeordnet ist, die beim Passieren von Auswerteeinrichtungen abgetastet werden kann. Für diesen Einsatzfall ist es günstig, wenn die zu übertragenden Daten in einem Lesespeicher am Fahrzeug gespeichert sind, beispielsweise in einem sogenannten ROM, der als PROM oder als EPROM ausgebiLdet sein kann. Wenn außer der Kennung zusätzliche Daten, wie z.B. Zielinformationen, Ladegutinformationen etc. übertragen werden sollen, dann empfiehlt sich dagegen der Einsatz eines Schreib/ Lese-Speichers - RAM = Speicher mit wahlfreiem Zugriff.In the case of transport systems, it is often sufficient if a specific Vehicle is assigned a fixed, predetermined identifier that is used when passing evaluation devices can be scanned. For this application, it is beneficial if the Data are stored in a read-only memory on the vehicle, for example in a so-called ROM, which can be designed as a PROM or as an EPROM. If besides the Identification of additional data, such as destination information, cargo information, etc. are to be transferred, the use of a write / Read memory - RAM = memory with random access.
Auf jeden Fall ist es häufig vorteilhaft, die zu übertragenden Daten in einem Speicher des Senders zu speichern.In any case, it is often advantageous to specify the data to be transferred to be stored in a memory of the transmitter.
Bei einem Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung für ein Transportsystem mit längs mindestens einer Strecke verfahrbaren Fahrzeugen ist es in Ausgestaltung der Erfindung günstig, wenn der Sender an einem Fahrzeug des Transportsystems montiert ist und wenn der Empfänger an einer vorgegebenen Position an der Strecke des Transportsystems angeordnet ist, insbesondere, wenn dem Empfängerschwingkreis ein aus einer Spannungsquelle gespeister Oszillator zugeordnet ist und wenn die elektrische Energie für das Arbeiten des Senders induktiv aus dem EmPfängerschwingkreis in den Senderschwingkreis eingekoppelt wird, so daß für den Sender keine eigene Energiequelle vorgesehen sein muß, eventuell mit Ausnahme einer kleinen (Puffer-)Batterie, welche geeignet ist, die eingespeicherten Daten in einem Schreib/Lese-Speicher zu sichern.In a data transmission system according to the invention for a transport system it is being developed with vehicles that can be moved along at least one route of the invention if the transmitter is on a Vehicle of the transport system is mounted and when the receiver is at a predetermined position on the route of the transport system is arranged, especially if the receiver oscillating circuit an oscillator fed from a voltage source is assigned and if the electrical energy for the transmitter to work inductively from the receiver's oscillating circuit is coupled into the transmitter oscillating circuit, so that the transmitter does not have its own Energy source must be provided, possibly with the exception of a small (buffer) battery, which is suitable for storing the data in a read / write memory to back up.
Bei dieser Art der Speisung des Senders durch die von der Schwingkreisspule des Empfängerschwingkreises abgestrahlte Energie können dann in Ausgestaltung der Erfindung mit Hilfe des Oszillators auch Takt- und/oder Startimpulse für die Datenübertragung in den Sender eingekoppelt werden.With this type of power supply to the transmitter by the resonant circuit coil The energy emitted by the receiver oscillating circuit can then be implemented in the Invention with the help of the oscillator also clock and / or start pulses for data transmission coupled into the transmitter.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, als Induktivität bzw. als Bestandteil der Induktivität des Empfängerschwingkreises und des Senderschwingkreises jeweils mindestens eine Ferritantenne vorzusehen, um auf diese Weise eine hohe Dicht des elektromagnetischen Feldes und eine gute Kopplung zu erreichen. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ferritantennen auf der Sendeseite und auf der Empfangsseite jeweils senkrecht zur Laufrichtung des den Sender tragenden Wagens und senkrecht sowie parallel zueinander ausgerichtet sind, da auf diese Weise ein Phasensprung bei der Datenübertragung vermieden werden kann.In a further embodiment of the invention there is the possibility as Inductance or as part of the inductance of the receiver oscillating circuit and of the transmitter resonant circuit to provide at least one ferrite antenna in order to this way a high density of the electromagnetic field and a good coupling to reach. It has proven to be advantageous if the ferrite antennas on the sending side and on the receiving side, each perpendicular to the direction of travel of Carriage carrying the transmitter and perpendicular and parallel to each other are aligned, as in this way a phase jump in the data transmission can be avoided.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, sendeseitig und/oder empfangsseitig jeweils mehrere, über eine Diodenmatrix entkoppelte Ferritantenne vorzusehen, insbesondere zwei P.aare von paarweise parallel zueinander orientierten Ferritantennen,.da bei dieser Ausgestaltung Probleme mit der exakten Positionierung des Senders einerseits und des Empfängers andererseits entfallen.In a further advantageous embodiment of the invention, there is Possibility of having more than one on the transmit and / or on the receive side via a diode matrix Provide a decoupled ferrite antenna, especially two pairs of pairs in parallel Ferrite antennas oriented towards one another, because there are problems with this configuration the exact positioning of the transmitter on the one hand and the receiver on the other omitted.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden .nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.Further details and advantages of the invention are provided below explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems gemäß der Erfindung; Fig. 2 und zwei schematische Schaltbilder zur Fig. 3 Verdeutlichung des Grundprinzips des erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahrens; Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der für die Datenübertragung nutzbaren Weglinge bei einer Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger; Fig. 5 bis Schaltbilder und schematische Fig. 9 Darstellungen zur Erläuterung der Einsatzmöglichkeiten für Ferritantennen bei einem Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung; Fig. 10 und Schaltbilder einer bevorzugten Fig. 11 Ausführungsform des Senders bzw. des Empfängers eines Datenübertragungssystems gemäß der Erfindung.1 shows a schematic block diagram of a data transmission system according to the invention; Fig. 2 and two schematic circuit diagrams for Fig. 3 clarification the basic principle of the data transmission method according to the invention; Fig. 4 a Schematic representation to explain the usable for data transmission Weglinge with a relative movement between transmitter and receiver; Fig. 5 to circuit diagrams and schematic Fig. 9 representations to explain the possible uses for ferrite antennas in a data transmission system according to the invention; Fig. 10 and circuit diagrams of a preferred FIG. 11 embodiment of the transmitter and the Receiver of a data transmission system according to the invention.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein schematisches Blockschalt-.bild eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems mit einem Sender 10 und einem Empfänger 12, die nachstehend aus Gründen, welche aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlich werden, als Codeträger 10 und Sende/Empfanyseinheit 12 bezeichnet werden. Die Sende/Empfangseinheit 12 sendet zu dem Codeträger 10, wie dies durch einen Pfeil E angedeutet ist, die Energie, die im Codeträger benötigt wird, um von dort zuvor gespeicherte Daten zu der Sende/Empfangseinheit 12 zu übertragen, wie dies durch den Pfeil D angedeutet ist.In detail, Fig. 1 shows a schematic block diagram of a data transmission system according to the invention with a transmitter 10 and a receiver 12, which follows for reasons which are evident from the following description become clear, are referred to as code carrier 10 and transceiver unit 12. The transmitting / receiving unit 12 sends to the code carrier 10, as indicated by an arrow E is indicated, the energy that is required in the code carrier to get from there beforehand to transmit stored data to the transceiver unit 12, as done by the arrow D is indicated.
Der Codeträger 10 arbeitet also als ein Sender, der die in ihm gespeicherten Daten sendet, während die Sende Empfangseinheit 12 als Empfänger für diese Daten und gleichzeitig als Sender für die zum Codeträger 10 zu übertragende Energie dient. Ausgangsseitig ist die Sende/Empfangseinheit 12, wie dies durch eine Verbindungsleitung 14 angedeutet ist, mit einer Auswerteeinheit 16 verbunden, die eingangsseitig mit einer Speisespannungsquelle 18 - üblicherweise mit der Netzspannung -verbunden ist und als Ausgänge mehrere Steuerleitungen 20 und Datenleitungen 22 aufweist. Die Auswerteeinheit 16 empfängt die Daten von der Sende/Empfangseinheit 12 über die Leitung 14 und überträgt über diese Leitung 14 auch die erforderliche Energie von der S?eisespannungsquelle zu der Sende/Empfangseinheit, wobei es sich versteht, daß die Leitung 14 mehradrig ist und daß die Auswerteeinheit 16 normalerweise ein Netzgerät enthält, m aus der Netzspannung geeignete Versorgungsspannungen für die Elemente der Auswerteeinheit 16 und der Sende/ Empfangseinheit 12 zu erzeugen.The code carrier 10 thus works as a transmitter that stores the information stored in it Sends data while the transceiver unit 12 acts as a receiver for this data and at the same time serves as a transmitter for the energy to be transmitted to the code carrier 10. The transmitter / receiver unit 12 is on the output side, as is the case with a connecting line 14th is indicated, connected to an evaluation unit 16, the input side with a Supply voltage source 18 - is usually connected to the mains voltage and has a plurality of control lines 20 and data lines 22 as outputs. The evaluation unit 16 receives the data from the transceiver unit 12 via the line 14 and transmits it The required energy from the ice voltage source is also supplied via this line 14 to the transmitting / receiving unit, it being understood that the line 14 is multi-core is and that the evaluation unit 16 normally contains a power supply, m from the Mains voltage Suitable supply voltages for the elements of the evaluation unit 16 and the transmitting / receiving unit 12 to generate.
Bei dem Datenübertragungssystem gemäß Fig. 1 kann gegebenenfalls auch eine Datenübertragung von der Auswerteeinheit 16 über die Sende/Empfangseinheit 12 zu dem Codeträger 10 erfolgen, wie dies durch den gestrichelt eingezeichneten Pfeil D' angedeutet ist, um im Speicher des Codeträaers 10 neue Daten abzulegen. In diesem Fall wird als Speicher für den Codeträger 10 anstelle des üblicherweise verwendeten ROM, d.h. eines Lesespeichers, ein RAM, d.h. ein Schreib/Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff verwendet.In the data transmission system according to FIG. 1, if necessary a data transmission from the evaluation unit 16 via the transmitter / receiver unit 12 to the code carrier 10, as indicated by the dashed line Arrow D 'is indicated in order to store new data in the memory of the Codeträaers 10. In this case, as a memory for the code carrier 10 instead of the usual used ROM, i.e. a read-only memory, a RAM, i.e. a read / write memory used with random access.
Wie Fig. 2 zeigt, besitzen der Codeträger 10 und die Sende/Empfangseinheit 12 ausgangs- bzw. eingangsseitig jeweils einen Schwingkreis. Der Schwingkreis der Sende/ Empfangseinheit 12 umfasst dabei eine Induktivität L1 und eine Kapazität Cl, während der Codeträger 10 einen Schwingkreis mit einer Induktivität L2 und einer Kapazität C2 aufweist. Zusätzlich gehört zur Schaltung des Codeträgers 10 ein weiterer Kondensator CS, der in Serie mit einem Schalter S geschaltet ist, wobei diese Serienschaltung parallel zu der Kapazität bzw. dem Kondensator C2 liegt. Der Schalter S wird, wie dies schematisch angedeutet ist, über einen Ausgang eines Speichers SP in Abhängigkeit von den dort gespeicherten Daten betätigt.As FIG. 2 shows, the code carrier 10 and the transmitter / receiver unit have 12 each have a resonant circuit on the output or input side. The oscillating circuit of the Transmit / receive unit 12 includes an inductance L1 and a capacitance Cl, while the code carrier 10 is a resonant circuit with an inductance L2 and a capacitance C2. It is also part of the circuitry of the code carrier 10 another capacitor CS, which is connected in series with a switch S, this series circuit being parallel to the capacitance or the capacitor C2. The switch S is, as indicated schematically, via an output of a Memory SP operated as a function of the data stored there.
Die Induktivitäten bzw. Spulen L1, L2 sind über die dazwischenliegende Übertragungsstrecke Ü elektromagnetisch gekoppelt, und das gesamte System wirkt somit wie ein eisenloser Ubertrager.The inductances or coils L1, L2 are on the intervening Transmission link Ü is electromagnetically coupled, and the entire system works thus like an ironless transmitter.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge ergibt sich empfangsseitig, c.h. für den Schwingkreis am Eingang der Sende/Empfangseinheit 12 das in Fig. 3 gezeichnete Ersatzschaltbild mit einer transformierten Induktivität L*, einer transformierten Kapazität C* und einer transformierten zusätzlichen bzw. schaltbaren Kapazität CS*, wobei bei einem Ubersetzungsverhältnis ü der beiden Spulen L1, L2 folgende Beziehungen gelten: C* = Cl + CÜ2 , CS* = ü2 Für die Resonanzfrequenz w der gekoppelten Schwingkreise ergeben sich also aufgrund der allgemein gültigen Beziehung: w = 1/L x C die beiden folgenden Werte w1 = L* x C* und 1 w2 = L* x (C* + CS7) Die beiden Resonanzfrequenzen w1 und w2 können nunmehr den Werten 0 und 1 der zu übertragenden Daten zugeordnet werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der Digitalwert "1" dem geöffneten Zustand des Schalters S und der Digitalwert "o" der Schließstellung des Schalters S zugeordnet ist.Due to the relationships described above, it results on the receiving side, c.h. for the resonant circuit at the input of the transmitter / receiver unit 12, that shown in FIG. 3 Drawn equivalent circuit diagram with a transformed inductance L *, a transformed Capacitance C * and a transformed additional or switchable capacitance CS *, with a transmission ratio ü of the two coils L1, L2 the following relationships The following apply: C * = Cl + CÜ2, CS * = ü2 For the resonance frequency w of the coupled oscillating circuits result from the generally applicable Relationship: w = 1 / L x C the following two values w1 = L * x C * and 1 w2 = L * x (C * + CS7) Die both resonance frequencies w1 and w2 can now have the values 0 and 1 of the Data are assigned, assuming that the digital value "1" is the open state of switch S and the digital value "o" of the closed position of the Switch S is assigned.
Die beiden Frequenzen können aber auch den Zuständen "Impuls" und "Pause" zugeordnet sein, so daß die Daten nach dem. Verfahren der Pulslängenmodulation übertragen werden können, wobei dem Wert "1" beispielsweise ein Impüls entspricht, der eine Länge von zwei Taktzeiten aufweist, während der "O"-Impuls eine Taktzeit dauert, wobei pro Bit jeweils -drei Taktzeiten und folglich Pausen von einer oder zwei Taktzeiten vorgesehen sind.However, the two frequencies can also have the "pulse" and "Pause" must be assigned so that the data after the. Process of pulse length modulation can be transmitted, where the value "1" corresponds, for example, to a pulse, which has a length of two cycle times, while the "O" pulse has a cycle time lasts, with -three cycle times per bit and consequently pauses of one or two cycle times are provided.
Im übrigen kann für die Daten eine beliebige Codierung gewählt werden, beispielsweise derart, daß jedes Byte aus einem Startcode mit 4 Bit, aus einem Parity-Bit, aus fünf Adressen-Bits und aus acht Daten-Bits besteht.In addition, any coding can be selected for the data, for example in such a way that each byte consists of a start code with 4 bits, from a parity bit, consists of five address bits and eight data bits.
Wenn bei dem Codeträger 10 des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems ein reiner Lesespeicher vorgesehen ist, also ein ROM, der allenfalls in einem Programmiergerät umprogrammiert werden kann, und wenn eine Kapazität des Datenspeichers von ca. 40 Bit benötigt wird, dann läßt sich der Codeträger 10, insbesondere wenn die Energie von der Sende/Empfangseinheit 12 übertragen wird, vergleichsweise klein ausbilden, beispielsweise mit einem Durchmesser von etwa 10 mm bei einer Länge von etwa 10 mm. Ein solcher Codeträger läßt sich problemlos an einem Wagen 11 eines Transportsystems montieren, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.If in the code carrier 10 of the data transmission system according to the invention a pure read-only memory is provided, that is to say a ROM, which is possibly in a programming device Can be reprogrammed, and if a data memory capacity of approx. 40 Bit is required, then the code carrier 10, especially if the energy is transmitted by the transmitter / receiver unit 12, form comparatively small, for example with a diameter of about 10 mm and a length of about 10 mm mm. Such a code carrier can easily be attached to a carriage 11 of a transport system assemble, as indicated in Fig. 1.
Bei Codeträgern mit variabler Programmierung, d.h. mit einem Schreib/Lese-Speicher (RAM), beispielsweise mit einer Kapazität von 512 Bit, ergeben sich wegen der erforderlichen Zusatzeinrichtungen in der Praxis größere Abmessungen von beispielsweise 130 x 130 x 15 mm, was bei den üblichen Transportsystemen aber immer noch unproblematisch ist. Ein solcher Codeträger mit variabler Programmierung benötigt zum Erhalten der Speicherinformation eine kleine Batterie, die ohne weiteres eine Lebensdauer von mehr als fünf Jahren haben kann (Lithium-Batterie), während im übrigen auch hier die Einkopplung der zur Datenübertragung notwendigen Energie auf induktivem Wege erfolgen kann.For code carriers with variable programming, i.e. with a read / write memory (RAM), for example with a capacity of 512 bits, arise because of the required Additional devices in practice larger dimensions of, for example, 130 x 130 x 15 mm, which is still unproblematic with the usual transport systems is. Such a code carrier with variable programming is required to obtain the Storage information a small battery that easily has a lifespan of can have more than five years (lithium battery), while the rest also here the coupling of the energy required for data transmission by inductive means can be done.
Erfindungsgemäß erfolgt die Energieübertragung von der Sende/Empfangseinheit 12 zu dem Codeträger 10 vorzugsweise mit einer Frequenz von ca. 60 kHz. Die übertragene bzw. induzierte Spannung wird dem Codeträger 10 gleichgerichtet und dient der Versorgung der Elektronik des Codeträgers.According to the invention, the energy is transmitted from the transmitter / receiver unit 12 to the code carrier 10, preferably at a frequency of approximately 60 kHz. The transferred respectively. induced voltage is rectified to the code carrier 10 and is used for supply the electronics of the code carrier.
Vorzugsweise umfasst der Codeträger 10 einen Oszillator, der für die Dauer der induktiven Einkopplung von Energie mit einer Frequenz von ca 60 kHz schwingt. Diese Frequenz wird zur Datenübertragung nach dem Verfahren der Pulslängenmodulation mit einer Taktfrequenz von ca. 8 kHz moduliert. Die Sende/Empfangs-Einheit 12 demoduliert das eingekoppelte Signal und leitet es nach einer entsprechenden Aufbereitung an die Auswerteeinheit weiter.Preferably, the code carrier 10 comprises an oscillator for the Duration of the inductive coupling of energy with a frequency of about 60 kHz oscillates. This frequency is used for data transmission using the pulse length modulation method modulated with a clock frequency of approx. 8 kHz. The transmitting / receiving unit 12 demodulates the coupled signal and directs it after appropriate processing the evaluation unit continues.
Das dynamische Verhalten des Datenübertragungssystems, d.h. dessen Lese- bzw. Programmiergeschwindigkeit sind von folgenden Parametern abhängig: - von der Länge der zu übertragenden Information; - von der Relativgeschwindigkeit zwischen Codeträger und Sende/Empfangseinheit; und - von der Größe des Codeträgers bzw. von dessen bei der Datenübertragung ausnutzbarer Länge.The dynamic behavior of the data transmission system, i.e. its Reading and programming speed depend on the following parameters: - the length of the information to be transmitted; - the relative speed between code carrier and sender / receiver unit; and - the size of the code carrier or its length that can be used for data transmission.
Diese ausnutzbare Länge A ist gemäß Fig. 4 infolge der in Fig. 4 angedeuteten Feldverteilung bei der Abstrahlung größer als die mechanische Länge A' des Codeträgers in Richtung der Relativbewegung, die in Fig. 4 durch den Pfeil R angedeutet ist.This usable length A is shown in FIG. 4 as a result of that indicated in FIG Field distribution during radiation greater than the mechanical length A 'of the code carrier in the direction of the relative movement, which is indicated by the arrow R in FIG.
Bei einem Codeträger mit Lesespeicher beträgt die Lesezeit für eine 40-Bit-Information etwa 40 ms, so daß bei einem Durchmesser des Codeträgers von ca. 10 mm eine maximale Relativgeschwindigkeit von etwa 15 m/min. zulässig ist.In the case of a code carrier with a read-only memory, the read time for a 40-bit information about 40 ms, so that with a diameter of the code carrier of approx. 10 mm a maximum relative speed of approx. 15 m / min. is permissible.
Bei einem Codeträger mit Schreib/Lese-Speicher beträgt die Lesezeit für eine 512-Bit-Information etwa 650 ms.In the case of a code carrier with read / write memory, the read time is for 512-bit information about 650 ms.
Bei einer ausnutzbaren Länge von ca. 200 mm ergibt sich damit eine maximale Relativgeschwindigkeit mn etwa 30 3Om/min.With a usable length of approx. 200 mm, this results in a maximum relative speed mn about 30 30 m / min.
pür die Programm.ierung des gesamten Speicher inhalts des Schreib/Lese-Speichers benötigt das Datenübertragungssystem unter den oben angenommenen Voraussetzungen eine Zeit von ca. 30 s. Soll jedoch nur ein Byte, d.h. ein Datenwort-mit 8 Bit einprogrammiert werden, so beträgt die Programmierzeit 1 s.For programming the entire memory content of the read / write memory is required by the data transmission system under the conditions assumed above a time of approx. 30 s.However, only one byte, i.e. a data word with 8 bits, should be programmed in the programming time is 1 s.
Die angegebenen Zeiten bzw. Geschwindigkeiten gelten Dabei für ein zweimaliges Auslesen der Daten bzw. für eine Programmierung und ein anschließendes Auslesen, wobei in beiden Fällen jeweils eine erhöhte Übertragungssicherheit angestrebt wird.The specified times and speeds apply to a reading out the data twice or for a programming and a subsequent readout, with increased transmission security in both cases is strived for.
Die Auswerteeinheit 16 des in Fig. 1 gezeigten Datenübertragungssystems ist vorzugsweise über eine serielle Datenleitung mit der Sende/Empfangseinheit 12 verbunden und besteht im wesentlichen aus einem Prozessor, der die Prüfung der Daten auf deren Gültigkeit und die Verarbeitung bzw. das Handling der Daten übernimmt. Am Ausgang der Auswerteeinheit 16 stehen die Daten vorzugsweise auf acht Datenleitungen Bit-parallel zur Verfügung.The evaluation unit 16 of the data transmission system shown in FIG. 1 is preferably connected to the transceiver unit 12 via a serial data line connected and consists essentially of a processor that examines the data its validity and the processing or handling of the data. At the output of the evaluation unit 16, the data are preferably on eight data lines Bit-parallel available.
Wie bereits angedeutet, gehört zu der Auswerteeinheit 16 auch noch die Stromversorgung (das Netzteil) für die .Versorgung der Auswerteeinheit selbst und für die Versorgung derSende/Empfangseinheit. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit eine Eingabetastatur, eine Schnittstelle für ein Peripheriegerät, wie z.B. einen Drucker, usw. umfassen.As already indicated, the evaluation unit 16 also belongs to it the power supply (the power supply unit) for supplying the evaluation unit itself and for supplying the transmitter / receiver unit. In addition, the evaluation unit an input keyboard, an interface for a peripheral device such as a Include printer, etc.
Während vorstehend davon ausgegangen wurde, daß für die Koppelung von Sender und Empfänger bzw. von Codeträger und Sende/Empfangseinheit einfach eisenlose Schwingkreisspulen vorgesehen sind, soll nachstehend anhand von Fig. 5 bis 9 näher auf die erfindungsgemäß bevorzugte Variante eingegangen werden, gemäß welcher für die Koppelung zwischen den beiden Bausteinen 10,12 Ferritantennen eingesetzt werden.While above it was assumed that for the coupling from sender and receiver or from code carrier and sender / receiver unit simply ironless Resonant circuit coils are provided below with reference to FIGS. 5 to 9 the variant preferred according to the invention are discussed, according to which for the Coupling between the two modules 10,12 ferrite antennas are used.
Im einzelnen zeigt Fig. 5 schematisch einen Datenträger 10, weicher eine als Schwingkreis geschaltete Ferritantenne 24 aufweist, wobei die Resonanzfrequenz des Schwingkreises auf die Frequenz eines Oszillators 26 der Sendeempfangseinheit 12 abgestimmt ist. Man erkennt, daß die Betriebsspannung UB für den Datenträger 10 durch Gleichrichtung des Schwingkreissignals mittels einer Diode D1 und mittels eines Ladekondensators CL gewonnen wird. Dabei werden die Daten für die Programmierung des Speichers des Datenträgers mit Hilfe eines in üblicher Weise aufgebauten FM-Demodulators 28 demoduliert. (Das .Aussenden der gespeicherten Daten von dem Datenträger 10 zu der Sende/Empfangs-Einheit 12 erfolgt auch hier wieder in der anhand von Fig. 1 bis 4 erläuterten Weise; die entsprechenden Schaltungselemente sind jedoch nicht besonders dargestellt.) Um bei der betrachteten Anordnung eine sichere Datenübertragung zu gewährleisten, darf keine Unterbrechung der Datenübertragung oder der Energieübertragung zu dem Datenträger auftreten.In detail, Fig. 5 shows schematically a data carrier 10, softer has a ferrite antenna 24 connected as a resonant circuit, the resonance frequency of the resonant circuit to the frequency of an oscillator 26 of the transceiver unit 12 is matched. It can be seen that the operating voltage UB for the data carrier 10 by rectifying the resonant circuit signal by means of a diode D1 and by means of a charging capacitor CL is obtained. The data for programming of the memory of the data carrier with the help of a conventional FM demodulator 28 demodulated. (The sending of the stored data from the data carrier 10 to the transmitting / receiving unit 12 is also carried out here again in the manner based on FIG. 1 to 4 explained way; however, the corresponding circuit elements are not especially shown.) In order to ensure secure data transmission in the arrangement under consideration To ensure that there is no interruption in data transmission or energy transmission to the disk.
Es hat sich gezeigt, daß derartige Unterbrechungen dann auftreten können, wenn die Ferritantennen F der Sendeseite und der Empfangsseite der Länge nach aneinander vorbeigeführt werden wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, wo die Richtung der Relativbewegung durch den Pfeil R angedeutet ist und.wo deutlich wird, daß die Feldlinien zunächst nach links und dann nach rechts gerichtet sind.It has been shown that such interruptions then occur can if the ferrite antennas F of the transmitting side and the receiving side of the length are passed one after the other as shown in Fig. 6, Where the direction of the relative movement is indicated by the arrow R und.wo clearly becomes that the field lines are directed first to the left and then to the right.
Der im Verlauf der Relativbewegung auftretende Phasensprung im Bereich der Ebene P kann dadurch vermieden werden, daß man die Ferritantennen in einer senkrechten Lage aneinander vorbeiführt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.The phase jump occurring in the course of the relative movement in the area the plane P can be avoided by placing the ferrite antennas in a vertical position Layer past each other, as shown in Fig. 7.
Wenn außerdem ein Verdrehen des Datenträgers um 90" zulässig sein soll, was im Interesse einer Erleichterung der Montage wünschenswert ist, dann können am Datenträger gemäß Fig. 8 vier Ferritantennen vorgesehen werden, welche paarweise parallel ausgerichtet sind, wobei die.Antennen des einen Paares gegenüber des anderen Paares um 900 gedreht sind, so daß stets eines der Antennenpaare die gewünschte senkrechte Orientierung bezüglich der ebenfalls senkrecht orientierten Antenne des anderen Bausteins aufweist.If the data carrier can also be rotated 90 " should be able to do what is desirable in the interests of facilitating assembly on the data carrier according to FIG. 8 four ferrite antennas are provided, which in pairs are aligned parallel, with the antennae of one pair opposite the other Pair are rotated by 900, so that one of the antenna pairs is always the desired perpendicular orientation with respect to the antenna of the, which is also oriented vertically has other building block.
Wenn am Datenträger 4 paarweise senkrecht zueinander angeordnete Antennen vorgesehen sind, so können diese gemäß Fig. 9 über eine Diodenmatrix entkoppelt werden, die wieder zwei Ausgänge aufweist, an denen die Versorgungsspannung UB bzw. die Daten gewonnen werden.If antennas are arranged in pairs at right angles to one another on the data carrier 4 are provided, they can be decoupled via a diode matrix according to FIG. 9 which again has two outputs to which the supply voltage UB resp. the data are obtained.
Während vorstehend der prinzipielle Aufbau von Datenübertragungssystemen gemäß der Erfindung erläutert wurde, soll nachstehend anhand von Fig. 10 und 11 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Datenübertragungssystems gemäß der Erfindung detailliert erläutert werden.While above the basic structure of data transmission systems according to the invention was explained below with reference to FIGS. 10 and 11 a preferred embodiment of a data transmission system are explained in detail according to the invention.
Im einzelnen zeigt Fig. 10 ein detailliertes Schaltbild eines Datenträgers bzw. Senders eines Datenübertragungssystems gemäß der Erfindung mit einem Schwingkreis aus einer Spule L2 und einem Kondensator C2, welchem mit Hilfe eines Schalters S in Form eines Transistors ein zweiter Kondensator CS parallelgeschaltet werden kann.10 shows a detailed circuit diagram of a data carrier or transmitter of a data transmission system according to the invention with an oscillating circuit from a coil L2 and a capacitor C2, which with the help of a switch S a second capacitor CS can be connected in parallel in the form of a transistor.
Der gemeinsame Verbindungspunkt der Spule L2 und der beiden Kondensatoren C2, CS liegt über einen Widerstand R1 an Bezugspotential und über einen Widerstand R3 an zwei parallel geschalteten Dioden D1 und D2, von denen die Diode Dl ausgangsseitig mit einem Ladekondensator CL verbunden ist, dem eine Z-Diode Z parallel geschaltet ist. Die Elemente D1, CL und Z bilden dabei eine (stabilisierte) Stromversorgung für den Datenträger, welche ihrerseits mit der vom Sender bzw. von der von der Sende/Empfangs-Einheit übertragenen Energie gespeist wird. Eine Diode D2 und ein Widerstand R4 formen aus dem Sinussignal ein Rechtecksigna-l für eine erste inintegrierte Schaltung-IC1, die als Teilerschaltung dient und ausgangsseitig das Taktsignal für eine zweite integrierte Schaltung IC2 erzeugt, welche beim Ausführungsbeispiel als programmierbarer Speicher ausgebildet ist und ausgangsseitig Steuersignale für den Transistorschalter S liefert.The common connection point of coil L2 and the two capacitors C2, CS is connected to reference potential via a resistor R1 and via a resistor R3 to two parallel-connected diodes D1 and D2, of which the diode Dl on the output side is connected to a charging capacitor CL, to which a Zener diode Z is connected in parallel is. The elements D1, CL and Z form a (stabilized) power supply for the data carrier, which in turn is linked to by the transmitter or by the transmitter / receiver unit transferred energy is fed. A diode D2 and a resistor R4 form the sinusoidal signal a square wave signal for a first integrated circuit IC1, which serves as a divider circuit and on the output side the clock signal for a second Integrated circuit IC2 generated, which in the embodiment as a programmable Memory is formed and on the output side control signals for the transistor switch S delivers.
Zu dem Transistorschalter TS gehören dabei in üblicher Weise zwei weitere Widerstände R5 und R6. Außerdem ist der Speicher IC2 extern mit verschiedenen, nicht näher bezeichneten Widerständen beschaltet. In Fig. 10 ist eine Anzahl von mit dünnen Linien angedeuteten Leitungen vorgesehen, über die die Programmierung des Speichers IC2 erfolgen kann, falls dieser nicht vorab, d.h. vor dem Zusammenbau mit den übrigen Teilen der Schaltung des Datentr.ägers, programmiert wird. An den Leitunaen ist deren Funktion in der üblichen Kurz-Schreibweise angegeben.The transistor switch TS usually includes two further resistors R5 and R6. In addition, the memory IC2 is external with various, unspecified resistors wired. In Fig. 10 is a number of Lines indicated with thin lines are provided through which the programming of the memory IC2, if this is not done beforehand, i.e. before assembly with the remaining parts of the circuit of the data carrier, is programmed. To the Leitunaen their function is given in the usual short notation.
Weiterhin zeigt Fig. 11 detailliert eine bevorzugte Ausführungsform eines Empfängers für ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem, wobei die Auswerteeinheit jedoch weggelassen ist. Im einzelnen umfaßt die Schaltung gemäß Fig. 11 einen verstimmbaren Oszillator 12, welcher .in bekannter Weise aufgebaut ist.Furthermore, Fig. 11 shows in detail a preferred embodiment of a receiver for a data transmission system according to the invention, the evaluation unit however is omitted. In detail, the circuit according to FIG. 11 comprises a detunable one Oscillator 12, which is constructed in a known manner.
Mit dem Ausgang des Oszillators 12 ist eine Begrenzer-und Verstärkerschaltung 29 verbunden, die ebenfalls in konventioneller Weise aufgebaut sein kann. Der Ausgang der Schaltung 29 ist mit einer handelsüblichen PLL-Schaltung 30 zur FM-Demodulation verbunden, an deren Ausgang die pulslängenmodulierten Daten zur Verfügung stehen, welche der Auswerteeinheit zugeführt werden.With the output of the oscillator 12 is a limiter and amplifier circuit 29 connected, which can also be constructed in a conventional manner. The exit the circuit 29 is with a commercially available PLL circuit 30 for FM demodulation connected, at the output of which the pulse-length modulated data is available, which are fed to the evaluation unit.
Die PLL-Schaltung 30 kann beispielsweise eine integrierte Schaltung des Typs XR 2212 der Firma EXAR sein, welche an ihren verschiedenen Anschlüssen, deren Nummern in der Zeichnung angegeben sind, mit den in der Zeichnung gezeigten Schaltelementen beschaltet ist. In diesem Zusammenhang soll bezüglich der Schaltung gemäß Fig. 10 noch ergänzend darauf hingewiesen werden, daß für die dort gezeigte integrierte Schaltung IC1 beispielsweise eine integrierte Schaltung des Typs SCL 40193 der Firma SGS verwendet werden kann, während für die zweite integrierte Schaltung IC2 eine integrierte Schaltung des Typs HML 069 der Firma Hughes eingesetzt werden kann.The PLL circuit 30 can, for example, be an integrated circuit be of the type XR 2212 from EXAR, which at their various connections, whose Numbers in the drawing are given with the switching elements shown in the drawing is connected. In this context, with regard to the circuit according to FIG it should also be pointed out that for the integrated Circuit IC1, for example, an integrated circuit of the type SCL 40193 from the company SGS can be used, while for the second integrated circuit IC2 one integrated circuit of the type HML 069 from Hughes can be used.
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