DE3439789C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Im Bereich der netzgebundenen Hausleittechnik hat man bisher mit Systemen gearbeitet, bei denen einerseits Sender zur Ausgabe von Befehlen und andererseits Empfän­ ger zur Aufnahme und Ausführung der Befehle dienten. Eine komfortablere Hausleittechnik erfordert jedoch ein Dialogsystem, bei dem der Empfänger zurückmeldet, daß ein vom Sender aufgenommener Befehl ausgeführt wurde und hierzu gegebenenfalls noch weitere Informationen über­ trägt. Um ein solches Dialogsystem zu realisieren, muß dem Empfänger eine Sendeschaltung zugeordnet werden, und der Sender muß zum Empfang der Rückmeldung eine Empfän­ gerschaltung erhalten. Es entstehen also jeweils zwei Sende-/Empfangsgeräte, die je nach Bedarf eine Informa­ tion senden oder empfangen können. Für Haussprechanlagen sind derartige Dialogsysteme zwingend, da sich üblicher­ weise der Informationsfluß hierbei nicht auf eine Rich­ tung beschränken läßt.

Um den Schaltungsaufbau derartiger Sende-/Empfangsgeräte einfach zu halten, verwendet man, wie z. B. aus "Elektro­ nik", 7.10.1983, Seiten 100-104 bekannt, zur Ankopplung des Gerätes an das Netz einen gemeinsamen Wandler. An der Sekundärwicklung dieses Wandlers liegt sowohl der Ausgang der Sendeschaltung, als auch der Eingang der Empfangsschaltung. Nun soll aber der Ausgangswiderstand der Sendeschaltung möglichst klein sein, d.h. die als Funktion des vom Netz gebildeten Lastwiderstandes aufge­ tragene Kennlinie der abgegebenen Spannung soll im unte­ ren Bereichsteil verlaufen, damit eine möglichst große Sendeleistung an das Netz abgegeben werden kann. Der vom Netz gebildete Lastwiderstand wird aber primär durch die Zahl der angeschlossenen Empfänger bestimmt, wobei zu berücksichtigen ist, daß zur Übertragung Hochfrequenz­ signale verwendet werden, also das Lastverhalten des Netzes bei 50 Hz weitgehend unbeachtet bleiben kann. Da nun aber die niedrige Impedanz der Sendeschaltung auch dann wirksam bleibt, wenn das Sende-/Empfangsgerät auf Empfang geschaltet ist, wird die Zahl der anschließbaren Empfänger stark eingeschränkt. Denn selbstverständlich darf der Lastwiderstand einen Mindestwert nicht unter­ schreiten, weil andernfalls das Ansprechen der Empfänger nicht mehr gewährleistet wäre.

Aus der DE 32 15 063 A1 ist es bekannt bei einem Haus­ leitsystem während der Dauer eines Befehlstelegramms senderseitig eine niederohmige Einkopplung zu ermöglichen, die während der übrigen Zeit hochohmig schaltbar ist. Bei dieser Schaltung erfolgt die Einkopp­ lung des Sendesignals nicht mit Hilfe eines gemeinsamen Übertragers, der auch zur Auskopplung des Empfangssig­ nals dient. Zur Herstellung der Hochohmigkeit ist ledig­ lich ein Schalter vorgesehen, der den Sender vom Netz trennt.

In der älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten EP 01 24 260 A2 ist weiterhin eine Schaltung beschrieben, bei der ein Übertrager zur Anwendung kommt, dessen Pri­ märwicklung jedoch nicht an den beiden Netzleitungen liegt, sondern in einer der beiden Netzleitungen in Rei­ he zum Sender geschaltet ist. Auch hier sorgt der Über­ trager dafür, daß der Sender vom Netz getrennt wird, solange kein Sendesignal an das Netz abgegeben werden soll, also nur empfangen wird. Die Trennung wird mit Hilfe gesteuerter Schalter erreicht, die mit der Sekun­ därwicklung des Übertragers verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die Zahl der an das Netz anschließbaren Empfangsschaltungen wesentlich zu erhö­ hen. Dabei soll die Schaltungsanordnung so gestaltet werden, daß sie mit geringem Schaltungsaufwand auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Merkmale gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltun­ gen und Fortbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vor­ teil, daß sie sowohl bei Fernwirk- als auch bei Fern­ sprechanlagen zur Anwendung kommen kann. Es ist davon auszugehen, daß in dem räumlich begrenzten Fernübertra­ gungskreis eines Hauses oder einer Wohnung jeweils nur ein Gerät sendet, während alle übrigen Geräte empfangen. Das zu sendende Signal wird dabei von einem Gerät mit einer niedrigen Kopplungsinpedanz in das Netz einge­ speist und kann durch eine Vielzahl weiterer Geräte mit einer hohen Kopplungsimpedanz abgenommen werden. Durch die hochohmige Empfängereingangsimpedanz läßt sich die Zahl der anschließbaren Empfängerschaltungen wesentlich erhöhen.

Die Schaltungsanordnung besitzt einen Übertrager, dessen Primärwicklung unmittelbar oder über Zwischenglieder am Netz angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung des Über­ tragers ist bei Sendebetrieb mit dem Ausgangssignal ei­ ner Sendeschaltung beaufschlagt und bei Empfangsbetrieb gibt sie vom Netz kommende Sendesignale an den Eingang einer Empfängerschaltung weiter. Eine Steuerschaltung bewirkt das Umschalten zwischen Senden und Empfangen. Erfindungsgemäß ist in Serie zur Sekundärwicklung des Übertragers ein steuerbarer Schalter geschaltet, der bei Sendebetrieb geschlossen und somit niederohmig und bei Empfangsbetrieb geöffnet und dadurch hochohmig ist. Mit dem steuerbaren Schalter wird also auf einfache Weise eine Umschaltung der Impedanz des Übertragers erreicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Se­ kundärwicklung des Übertragers mit ihrem einen Ende an der Endstufe der Sendeschaltung und mit ihrem anderen Ende an einer durch den steuerbaren Schalter einerseits und den Eingang der Empfängerschaltung andererseits ge­ bildeten Parallelschaltung liegt. Durch die Lage des steuerbaren Schalters ist dafür gesorgt, daß nicht nur eine Umschaltung der Kopplungsimpedanz erfolgen kann, sondern beim Umschalten auf Senden der Eingang des Em­ pfängers praktisch auf Nullpotential zu liegen kommt. Der nicht ausgesteuerte Empfänger verbraucht somit während der Sendezeit auch keinen Strom.

Die Endstufe der Sendeschaltung arbeitet mir einer rela­ tiv hohen Versorgungsspannung, damit durch ein hohes Übersetzungsverhältnis der Wicklungen des Übertragers eine niedrige Kopplungsimpedanz erzielt werden kann. In einer Weiterbildung sieht die Erfindung vor, daß zwi­ schen der Endstufe der Sendeschaltung und der Parallel­ schaltung, vorzugsweise zwischen der Sekundärwicklung und der Parallelschaltung, ein Kondensator eingefügt ist. Hierdurch wird der hohe Gleichspannungsanteil der Endstufe der Sendeschaltung gegenüber dem steuerbaren Schalter abgeblockt.

Zur Nutzbarmachung neuer Technologien wird in vorteil­ hafter Weise die Steuerschaltung durch einen Mikropro­ zessor und der steuerbare Schalter durch einen Transi­ stor realisiert. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran­ sistors liegt dabei parallel zum Eingang der Empfänger­ schaltung, während die Basis-Emitter-Strecke zu einem Kondensator parallel liegt, der mit einem vorgeschalte­ ten Widerstand für das vom Mikroprozessor kommende Sig­ nal ein Integrationsglied bildet. Hierdurch werden Span­ nungsspitzen, die bei einem schnellen Umschalten zwi­ schen Sende- und Empfangsbetrieb entstehen können, wirk­ sam unterdrückt. Vor zu hohen Störspannungen, die zu einer Gefährdung der Transistoren führen könnten, werden diese durch eine ihrer Kollektor-Emitter-Strecke paral­ lel geschaltete Zehnerdiode geschützt.

Zweckmäßigerweise ist der Übertrager so ausgelegt, daß seine netzseitige Induktivität gleich oder größer als 0,2 mH beträgt. Bei 120 kHz ergibt das eine Impedanz von 150 Ohm, die möglichst nicht unterschritten werden soll­ te, damit die Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung nicht zu niederohmig ist. Auch das Übersetzungsverhält­ nis des Übertragers sollte bei mindestens 1 : 5 liegen, während die von der Endstufe der Sendeschaltung abgege­ bene Spannungsamplitude mindestens 10 Volt betragen sollte.

In vorteilhafter Weise wird die erhöhte Spannungsampli­ tude für die Endstufe der Sendeschaltung durch eine Spannungsverdopplung der für die übrige Stromversorgung dienenden Ausgangsspannung des Netztransformators er­ zeugt.

Den Stromverbrauch des Sende-/Empfangsgerätes kann man dadurch reduzieren, daß die Steuerschaltung mit dem Öff­ nen des steuerbaren Schalters auch die Stromversorgung der Sendeschaltung ganz oder zumindest teilweise ab­ schaltet. Unterdrückt man auf diese Weise das Sendesig­ nal, so wird auch die Endstufe der Sendeschaltung nicht ausgesteuert und verbraucht demgemäß ebenfalls keinen Strom.

Während bei einer Fernsprecheinrichtung die Teilnehmer durch Umschalter dafür sorgen, daß jeweils nur ein Teil­ nehmer sendet, sieht eine Weiterbildung der Erfindung bei einer Fernwirkeinrichtung vor, daß alle Sende-/Emp­ fangsgeräte, außer dem Leitgerät, grundsätzlich auf Emp­ fang geschaltet sind. Erst ein Befehl des Leitgerätes ermöglicht auch einem der anderen Geräte das Senden einer Information. Dabei sorgt eine Zeitautomatik dafür, daß nach dem Sendebefehl in einer vorgegebenen Zeitspan­ ne das betroffene Sende-/Empfangsgerät selbtätig wieder von Senden auf Empfang schaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung wird im folgenden näher beschrieben und anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einer Sendeschaltung 1, ei­ ner Empfangsschaltung 2, einer Kopplungsschaltung 3 und einer Stromversorgungsschaltung 4.

Die Grundgedanken der Erfindung kommen in der Kopplungs­ schaltung 3 zur Anwendung. Ein Übertrager Ü1 liegt mit seiner Primärwicklung W1 über einen Kondensator C3 an Leitungen des Netzes 5 und ermöglicht so mit Hilfe sei­ ner Primärwicklung W2 die Kopplung der Sendesignale von der Sendeschaltung 1 auf das Netz bzw. der Empfangssig­ nale vom Netz zur Empfangsschaltung 2. Hierzu liegt die Sekundärwicklung W2 des Übertragers Ü1 mit ihrem einen Ende E1 am Ausgang der Sendeschaltung 1 und mit ihrem anderen Ende E2 über einen Kondensator C2 an einer Pa­ rallelschaltung, die durch den Eingang F der Empfangs­ schaltung 2 einerseits, und durch die Kollektor-Emit­ ter-Strecke eines Transistors T3 andererseits gebildet wird. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T3 liegt ein Kondensator C4, der mit einem Widerstand R7 ein Integrationsglied bildet, das die von einer Steuer­ schaltung A kommenden Signale verzögert. Von der Steuer­ schaltung A ausgehende Störimpulse, die durch schnelles Umschalten zwischen Senden und Empfangen bzw. umgekehrt entstehen können, werden durch das Integrationsglied R7, C4 gedämpft.

Die durch einen Mikroprozessor gebildete Steuerschaltung A sorgt dafür, daß die Emitter-Kollektor-Steuerstrecke des Transistors T3 während der Sendephase durchgesteuert ist. Dadurch wird das an der Parallelschaltung F, T3 lie­ gende Ende E2 der Senkundärwicklung W2 des Übertragers Ü1 auf Nullpotential gezogen, so daß im Sekundärkreis eine niedrige Impedanz entsteht. Das Übersetzungsver­ hältnis W1 : W2 des Übertragers Ü1 ist weiterhin so ge­ wählt, daß sich zum Netz hin eine möglichst niedrige Kopplungsimpedanz ergibt.

Die Empfängerschaltung 2 liegt mit ihrem Eingang F wäh­ rend der Sendephase, also bei durchgesteuertem Transi­ stor T3, ebenfalls auf Nullpotential. Am Eingang F liegt somit kein Steuersignal, so daß die Empfangsschaltung 2 während dieser Zeit auch praktisch keinen Strom ver­ braucht. Während der Empfangsphase sperrt die Steuer­ schaltung A den Transistor T3. Dadurch wird der Primär­ kreis des Übertragers Ü1 hochohmig, so daß der Empfang mit einer hohen Kopplungsimpedanz erfolgt.

Die Sendeschaltung 1 arbeitet mit einer Frequenz von 120 kHz. Das an ihrem Eingang H anliegende Signal wird durch einen Multivibrator erzeugt und ist somit rechteckför­ mig. Das dem Netz zuzuführende Signal muß jedoch sinus­ förmig und entsprechend den FTZ-Vorschriften klirrarm und mit geringen Oberwellen behaftet sein.

Zur Weitergabe der Information wird mit Telegrammblöcken T=1ms gearbeitet, die über einen hochohmigen Basiswider­ stand R1 einen Transistor T1 ansteuern. Durch eine In­ duktivität L1 weist der Kollektorstrom des Transistors T1 bereits einen trapezförmigen Verlauf auf, was einer Reduzierung der Oberwellen entspricht. Eine weitere Ver­ minderung des Oberwellengehaltes wird durch einen schwingkreisgeführten Übertrager Ü2 erzwungen, so daß hinter diesem bereits eine saubere Sinusspannung entnom­ men werden kann. Das Sinussignal wird der Basis eines zweiten Transistors T2 zugeführt, die über einen Span­ nungsteiler R4, R5 vorgespannt ist. Die Vorspannung wird über die Steuerschaltung A erzeugt, und ist jeweils so gewählt, daß der Transistor T2 während der Empfangsphase gesperrt wird. Ebenso wie bei der Empfangsschaltung be­ nötigt auch die Sendeschaltung nur dann einen Versor­ gungsstrom, wenn sie in Betrieb ist. Hierdurch kommt man mit einer geringen Versorgungsleistung aus und kann das Netzteil entsprechend schwach dimensionieren. Es wird also nicht nur unnötiger Stromverbrauch vermieden, son­ dern die Bauteile können auch raumsparend dimensioniert werden.

Damit die Sendeschaltung 1 eine möglicht hohe Leistung an den Übertrager Ü1 abgeben kann, wird ihre Endstufe T2 mit einer entsprechend hohen Kollektorspannung beauf­ schlagt. Zu ihrer Erzeugung dient im Netzteil 4 eine Spannungsverdopplerschaltung. Die aus den Dioden D4, D5 und den Kondensatoren C8, C9 aufgebaute Spannungsverdop­ plerschaltung liegt an der gleichen Sekundärwicklung eines Netztransformators N, die auch zur Speisung eines Spannungsreglers SR dient, der die übrige Schaltung mit Strom versorgt. Der von der Endstufe T2 der Sendeschal­ tung 1 kommende Gleichspannungsanteil wird hinter der Sekundärwicklung W2 an ihrem Ende E2 durch einen Konden­ sator C2 unterdrückt, so daß sie nicht an den Kollektor des Transistors T3 gelangt. Vor Überspannungen werden die Transistoren T2, T3 jeweils durch eine ihrer Emit­ ter-Kollektor-Strecke parallel liegende Zehnerdiode D2,- D3 geschützt.

Bei Empfangsbetrieb gelangt das vom Netz kommende HF- Signal mit Hilfe des Übertragers Ü1 an den Transistor T3, der in diesem Fall gesperrt ist. Vom Kollektor des Transistors T3 wird das Signal über den Kondensator C5 und einen hochohmigen Widerstand R8 an die Basis eines Transistors T4 gelegt, von dessen Ausgang es an einen schwingkreisgeführten Übertrager Ü3 gelangt, der für die entsprechende Selektion sorgt. Zur weiteren Verarbeitung wird das Signal vom Ausgang einer nachgeschalteten Endstufe T5 abgenommen.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung für ein Sende-/Empfangsgerät mit einem Übertrager, dessen Primärwicklung unmittelbar oder über Zwischenglieder am Netz angeschlossen ist und dessen Sekundärwicklung bei Sendebetrieb mit dem Aus­ gangssignal einer Sendeschaltung beaufschlagt ist und bei Empfangsbetrieb vom Netz kommende Sendesignale an den Eingang einer Empfängerschaltung gibt und ein Um­ schalten zwischen Senden und Empfang ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbarer Schalter (T3) in Serie zur Sekundärwicklung (W2) des Übertragers (Ü1) geschaltet ist, und eine Steuerschaltung (A) dafür sorgt, daß dieser bei Sendebetrieb geschlossen und somit niederohmig und bei Empfangsbetrieb geöffnet und dadurch hochohmig ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (W2) des Über­ tragers (Ü1) mit ihrem einen Ende (E1) mittelbar oder unmittelbar an der Endstufe (T2) der Sendeschaltung (1) und mit ihrem anderen Ende (E2) an einer Parallelschal­ tung des steuerbaren Schalters (T3) einerseits und des Eingangs (F) der Empfangsschaltung (2) andererseits liegt.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Endstu­ fe (T2) der Sendeschaltung (1) und der Parallelschaltung (T3, F), vorzugsweise zwischen der Sekundärwicklung (W2) und der Parallelschaltung (T3, F), ein Kondensator (C2) liegt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (A) durch einen Mikroprozessor und der steuerbare Schal­ ter (T1) durch einen Transistor realisiert sind, wobei die Kollektor-Emitter-Strecke zum Eingang (F) der Emp­ fangsschaltung (2) und die Basis-Emitter-Strecke zu ei­ nem Kondensator (C4) parallel liegt, und ein vorgeschal­ teter Widerstand (R7) mit einem weiteren Kondensator (C4) für das vom Mikroprozessor kommende Steuersignal ein Integrati­ onsglied (R7, C4) bildet.

5. Schaltunganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kollektor-Emit­ ter-Strecke des Transistors (T1) und der Endstufe T2) der Sendeschaltung (1) je eine Zehnerdiode (D2, D3) pa­ rallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (Ü1) so ausgelegt ist, daß seine netzseitige Induktivität gleich oder größer als 0,2 mH (150 Ohm bei 150 kHz) be­ trägt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsver­ hältnis (W1 : W2) des Übertragers (Ü1) größer als 1 : 5 ist und die Sekundärwicklung (W2) des Übertragers (Ü1) beim Senden mit einer Spannungsamplitude von über 10 Volt beaufschlagt ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Kollek­ torspannung des Endstufentransistors (T2) der Sende­ schaltung (1) durch eine Spannungsverdopplung der für die übrige Stromversorgung dienenden Ausgangsspannung des Netztrafos (N) erfolgt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (A) mit dem Öffnen des steuerbaren Schalters (T1) auch die Stromversorgung der Sendeschaltung (1) ganz oder zumindest teilweise abschaltet.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ihren mehrfachen Einsatz bei einer Fernwirkeinrichtung.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fernwirk­ einrichtung alle Sende-/Empfangsgeräte, außer dem Leit­ gerät, grundsätzlich auf Empfang geschaltet sind, so­ lange ein Befehl des Leitgerätes zum Senden fehlt und eine Zeitautomatik dafür sorgt, daß nach dem Sendebefehl in einer vorgegebenen Zeitspanne das betroffene Sende-/Empfangsgerät selbsttätig wieder von Senden auf Empfang schaltet.