DE3833004A1 - Parallel/serien-umsetzer fuer parallele fuehlersignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Parallel/Serien-Um­ setzer, auch Serienübertragungssystem genannt, der bei Er­ halt serieller Taktsignale von einem Steuerabschnitt die Ausgangszustände mehrerer Fühler eines an einer entfernten Stelle angeordneten Fühlerabschnitts nach Überlagerung der Ausgangszustände mit seriellen Taktsignalen seriell überträgt.

Auf dem Gebiet der selbsttätigen Steuerung und Messung ist es üblich, die Ausgangssignale von die Zustände von an entfernten Stellen angeordneten Vorrichtungen in Abhängigkeit von Befehlen eines Steuerungs- und Überwachungssystems festellenden Fühlern zu sammeln.

Auf technischen Gebieten, wie Industrierobotern und ande­ ren selbsttätig gesteuerten Maschinen, wird häufig ein Fluid als Steuermedium verwendet, das durch ein Magnetven­ til EIN-AUS-gesteuert wird. Um Platz zu sparen, wird ein Magnetventilverteiler verwendet, bei dem es sich um einen Verteiler handelt, an den mehrere Magnetventile angeschlos­ sen sind. Bei einer selbsttätigen Steuerung (Regelung) wird der Zustand einer Einrichtung durch Fühler festge­ stellt, die durch Befehle zur Verwendung als Daten zur Bestimmung des nächsten Steuerungsschritts gesteuert wer­ den. Zu den von den Fühlern festgestellten Größen gehört der physikalische Zustand der gesteuerten Einrichtung und der Zustand des Umfelds (EIN-AUS-Zustände, Positionen, Winkel, Temperaturen usw.). Entsprechend dem derzeitigen Trend, die Abmessungen gesteuerter Einrichtungen zu ver­ ringern und mehrere Teile einer derartigen Einrichtung an einer Stelle zu konzentrieren, ist man gezwungen, die Größe der Fühler und Steuerabschnitte, die die gesteuerte Einrichtung steuern, zu verringern, die Steuerabschnitte an einer Stelle zu konzentrieren und die Verbindung zwi­ schen der gesteuerten Einrichtung und dem Steuerabschnitt zu vereinfachen.

Bekannt ist eine Einrichtung zum Übertragen der Ausgangs­ signale mehrerer Fühler mittels Steuersignalen des Steuer­ abschnitts, bei der Steuersignalleitungen, Betriebsspan­ nungsleitungen und Taktsignalleitungen getrennt zwischen einem Steuerabschnitt und Fühlern vorgesehen sind und die Steuersignale bewirken, daß die Ausgangssignale der Fühler den Datenleitungen zugeführt werden.

Ferner ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Signal auf der Taktsignalleitung verschoben und der Fühler, der der verschobenen Position entspricht, durch die über eine Betriebsspannungsleitung zugeführte Betriebsspannung so betätigt wird, daß das Ausgangssignal des Fühlers einer Signalleitung zugeführt wird, statt individuelle Fühler mit mehreren Leitungen, z. B. Steuersignalleitungen und Betriebsspannungsleitungen, vorzusehen.

Bei der zuerst erwähnten bekannten Einrichtung ist der Arbeitsaufwand und Platzbedarf zur Herstellung und Unter­ bringung der zahlreichen Verbindungsleitungen zu den ein­ zelnen Fühlerabschnitten erheblich. Bei der zuletzt ge­ nannten bekannten Einrichtung sind dagegen Betriebsspan­ nungsleitungen zwischen dem Steuerabschnitt und den Füh­ lern zur Stromversorgung der Schaltungen und Fühler zu­ sätzlich zu den Steuersignalleitungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Parallel/ Serien-Umsetzer bzw. ein Serienübertragungssystem für parallele Fühlersignale anzugeben, der bzw. das serielle Signale von einem Steuerabschnitt in einem Fühlerabschnitt ohne Stromversorgung erhält und die Signale mehrerer pa­ ralleler Fühler, die in dem Fühlerabschnitt vorgesehen sind, in serielle Signale zur Übertragung zum Steuerab­ schnitt umsetzt. Hierbei soll insbesondere die Anzahl der Leitungen zwischen dem Steuerabschnitt und dem Fühler­ abschnitt verringert werden, ohne daß Betriebsspannungslei­ tungen vorgesehen sind. Ferner sollen mehrere Einheiten einen Block des Fühlerabschnitts umfassen, so daß irgend­ eine Anzahl von Fühlerabschnittsblöcken in Abhängigkeit von der Anzahl der Fühler ergänzt werden kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Steuerabschnitt und der Fühlerabschnitt durch eine Seriensignalleitung verbunden sind, die Betriebsspannungs­ werte während Taktsignalzeiten in verschiedene Werte zur Übertragung umsetzt, während eine Massesignalleitung zur Übertragung von Signalen mit Massepotential vorgesehen ist; daß der Fühlerabschnitt ein Startsignalfeststellmittel, ein Taktsignalextrahiermittel zum Extrahieren von Taktsignalen aus den Seriensignalen und ein Fühlerbetriebs­ spannungserzeugungsmittel aufweist, Verteilungssignale erzeugt, welche Fühlerpositionen auf der Basis von Takt­ signalen aus dem Startsignalerzeugungsmittel und dem Takt­ signalextrahiermittel bestimmen, und die Taktsignale in Abhängigkeit von den Ausgangszuständen der Fühler modu­ liert, die durch die Verteilungspositionen vorgesehen sind; und daß der Steuerabschnitt die Zustände der Fühler durch Feststellung der Eingangssignalwerte der Taktsignal­ postionen identifiziert.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2a ein Blockschaltbild einer Steuereinheit eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2b ein Blockschaltbild eines Fühlerabschnitts eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Betriebs eines Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei der die Erfindung angewandt wird, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Systems, bei dem die Erfindung angewandt wird.

In Fig. 1 sind mit 10 ein Steuerabschnitt, mit 101 ein Serien/Parallel-Umsetzmittel, mit 102 ein Taktsignalum­ setzmittel, mit 103 ein Datenextrahier- und -umsetzmittel, mit OSC ein Oszillator, mit 11 ein Fühlerabschnitt, beste­ hend aus einem Startbitabschnitt 12, einem Umsetzabschnitt 13 und einem nachgeschalteten (nicht dargestellten) Umsetz­ abschnitt mit ähnlichem Aufbau, mit 121 und 131 jeweils Mittel zum Erzeugen einer stabilisierten Betriebsspannung für Schaltungen (in der Fig. mit CV bezeichnet), mit 122 ein Fühlerbetriebsspannungserzeugungsmittel, mit 123 ein Startsignalfeststellmittel, mit 132 ein Taktsignalex­ trahiermittel, mit 133 eine zweistufige Flipflop-Schaltung, mit 138 ein Startsignalerzeugungsmittel einer folgenden Stufe und mit 140 und 141 jeweils ein Fühler 1 und ein Fühler 2 bzeichnet.

Der Aufbau ist so gewählt, daß wenn ein Taktsignal und eine Betriebsspannung dem Fühlerabschnitt 11 auf der glei­ chen Signalleitung zugeführt werden, in dem Fühlerabschnitt 11 eine Betriebsspannung erzeugt und ein Taktsignal extra­ hiert und auf die Verteilungsposition verteilt wird. Die Spannungswerte in den Taktsignalpositionen auf einer Signalleitung werden in Abhängigkeit von den Fühleraus­ gangssignalen in den Verteilungspositionen geändert, und der Zustand jedes Fühlers wird durch Feststellen des Span­ nungswertes im Steuerabschnitt empfangen.

Nach Fig. 1 werden das Taktsignal des Oszillators OSC im Steuerabschnitt 10 und eine Betriebsspannung mit dem Betrag V _x dem Taktsignalumsetzmittel 102 zugeführt, das die Betriebsspannung in Abhängigkeit vom Taktsignal in ein Ausgangssignal OUT mit dem in der Zeile (A) der Fig. 1 dargestellten Verlauf umsetzt und der Signalleitung 104 zuführt.

Wenn ein Startbefehlsignal, das den Beginn einer Daten­ extraktion anzeigt, von dem Serien/Parallel-Umsetzmittel 101 abgegeben wird, wird durch das Taktsignalumsetzmittel 102 ein Startsignal (START), das in Zeile (B) der Fig. 1 dargestellt ist, erzeugt und über die Signalleitung 105 ausgegeben und ein Signal GND, das das Massepotential bzw. Bezugspotential darstellt, vom Steuerabschnitt 10 der Signalleitung 106 zuführt.

Das Signal auf der Signalleitung 104 hat eine Spannung mit einem Wert (von V _x/2), der während der Impulsbreite des Taktsignals von dessen Wert (V _x) während der anderen Zeitabschnitte abweicht. Wenn das serielle Ausgangssignal OUT, das in Zeile (A) dargestellt ist, über die Signallei­ tung 104 in den Fühlerabschnitt 11 übertragen wird, wird eine Betriebsspannung V _s (von weitgehend dem gleichen Wert V _x) für die Fühler 140, 141 usw. durch das Fühlerbe­ triebspannungserzeugungsmittel 122 erzeugt, während die stabilisierten Betriebsspannungserzeugungsmittel 121 und 131 usw. eine Betriebsspannung (die kleiner als V _x ist) für verschiedene Mittel (z. B. das Startsignalfeststell­ mittel, das Taktsignalextrahiermittel usw.), einschließ­ lich elektronischer Schaltungen, erzeugen.

Die von dem Fühlerbetriebsspannungserzeugungsmittel 122 erzeugte Betriebsspannung V _s wird dem Umsetzabschnitt 13 und dem Steckverbinder 124 auf seiten des Steuerab­ schnitts 10 zugeführt. Obwohl es im Normalbetrieb nicht erforderlich ist, kann der Steckverbinder 124 zur unabhän­ gigen Betriebsspannungsversorgung der Fühlermittel ver­ wendet werden, indem ihm eine externe Betriebsspannung (beispielsweise vom Steuerabschnitt 10) bei einem Nothalt oder unzureichender Betriebsspannung zugeführt wird.

Neben der Erzeugung einer Betriebsspannung hat das Start­ signalfeststellmittel 123 die Aufgabe, ein Startsignal festzustellen, das auf der Signalleitung 105 erscheint. Wenn es zur Zeit (im Takt) t 1 ein Startsignal START fest­ stellt, wie es in der Zeile B in Fig. 1 dargestellt ist, führt es dem Signalverteilungsmittel 133 ein Ausgangssignal St zu.

Dagegen überprüft das Taktsignalextrahiermittel 132 den Signalpegel des seriellen Ausgangssignals OUT (dargestellt in Zeile (A) der Fig. 1) auf der Signalleitung 104, wobei sie die Taktsignalkomponente extrahiert, um ein Ausgangs- Taktsignal CK zu erzeugen.

Wenn das Signalverteilungsmittel 133 ein Ausgangssignal St vom Startsignalfeststellmittel 123 erhält, wird dessen 1-Signal durch das Taktsignal CK aus dem Taktsignalextra­ hiermittel 132 eingeschoben und am Ausgangsanschluß Q 1 der ersten Flipflop-Stufe ein 1-Signal erzeugt. Wenn dieses Ausgangssignal am Anschluß Q 1 auftritt, sind zwei Eingänge einer UND-Schaltung 134 durch ein 1-Signal belegt, nämlich durch das Taktsignal und das am Ausgang Q 1 auftretende 1-Signal. Wenn gleichzeitig das Ausgangssignal (bei dem es sich ebenfalls um ein binäres Signal handelt, das den Wert "1" oder "0" annehmen kann) des mit der Betriebsspannung V _s gespeisten Fühlers 1 (140) ein 1-Signal ist, er­ zeugt die UND-Schaltung 134 ein 1-Signal, so daß der Sig­ nalleitung 104 über eine Umkehr-Schaltung 136 und einen ohmschen Widerstand R 1 erhält ein 0-Signal bzw. ein Signal mit Massepotential zugeführt wird.

Zur gleichen Zeit wird das serielle Ausgangssignal OUT "0", d. h. ein Signal mit Massepotential (0 Volt), wie es durch gestrichelte Linien nur für die Dauer des Takt­ signals zur Zeit t 1 in Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt ist. Währenddessen stellt das Signal auf der Signalleitung 104 im wesentlichen ein serielles Eingangssignal dar, das aus dem Fühlerabschnitt 11 übertragen wird. Wenn das Ausgangssignal des Fühlers 1 (140) "0" ist, wird der Be­ trag des Taktsignals auf dem gleichen Wert (V _x/2) wie der des aus dem Steuerabschnitt 10 zugeführten Signals gehalten.

Nach der Extraktion eines zweiten Taktsignals aus dem Startsignal zur Zeit t 2 wird das 1-Signal vom Ausgangsan­ schluß Q 1 des Signalverteilungsmittels 133 zur zweiten Flipflop-Stufe geschoben, so daß am Ausgangsanschluß Q 2 ein 1-Signal auftritt. Hierbei werden der 1-Zustand des Taktsignals CK und des Ausgangsanschlusses Q 2 einer UND- Schaltung 135 zugeführt, und wenn der Zustand des Fühlers 2 (141) in diesem Zeitpunkt "0" ist, erzeugt die UND-Schal­ tung 135 ein 0-Signal, das keinen Einfluß auf die Signal­ leitung 104 hat. Das Signal auf der Signalleitung 104 zu dieser Zeit ist durch den Verlauf zur Zeit t 2 in der Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt.

Im Steuerabschnitt 10 wird ein Ausgangssignal, welches das in der Zeile (A) der Fig. 1 dargestellte Taktsignal enthält, durch das Taktsignalumsetzmittel 102 erzeugt, während die Ausgangssignale der Fühler 1 und 2, die seriell aus dem Fühlerabschnitt 11 über die Signalleitung 104 übertragen werden, festgestellt bzw. demoduliert werden. Das heißt, der Betrag oder Wert des Signals auf der Signal­ leitung 104 während der Taktsignaldauer wird durch das Datenextrahier-Umsetzmittel 103 festgestellt, und wenn der Wert kleiner als V _x/2 ist, wird ein 1-Signal erzeugt, und wenn nicht, wird ein 0-Signal erzeugt.

Folglich werden 1- und 0-Signale, bei denen es sich um die Zustände der Fühler 1 und 2 handelt, während der Zei­ ten t 1 und t 2 durch das Datenextrahier- und -Umsetzmittel 103 erzeugt, dem Serien-Parallel-Umsetzmittel 101 zuge­ führt und durch die Taktsignale verriegelt bzw. festgehal­ ten, wobei die Daten jeder Stufe nacheinander in die näch­ ste Stufe geschoben werden.

Der Umsetzabschnitt 13 des Fühlerabschnitts 11 ist so aufgebaut, daß er die Zustände der Fühler 1 und 2 fest­ stellt. Weitere Umsetzabschnitte mit dem gleichen Aufbau können an die nächsten Stufen angeschlossen werden. Um das Startsignal den Umsetzabschnitten der folgenden Stufen zuzuführen, wird das Folgestufen-Startsignalerzeugungsmittel 138 durch den Ausgang des Signalverteilungsmittels 133 betätigt.

Auf diese Weise werden Fühlerausgangssignale erzeugt, wie es durch gestrichelte Linien dargestellt ist, da die Signale den Taktsignalen im seriellen Ausgangssignal OUT, das in Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt ist, überlagert sind, wodurch angezeigt wird, daß die Fühler 1, 2, 3 (nicht dargestellt), 4 (nicht dargestellt), . . . sich im Zustand "EIN", "AUS", "EIN", "EIN", . . . befinden. Auf diese Weise werden Fühlerinformationen als "1", "0", "1", "1", . . . nacheinander in dem Serien/Parallel-Umsetzmittel 101 ge­ speichert.

Nach Fig. 1 ist zwar eine eigene Leitung zur Übertragung von Startsignalen vorgesehen, doch kann die Ausbildung auch so getroffen sein, daß die Startsignale über die Serienausgangssignalleitung übertragen werden können. In diesem Falle können die Startsignale durch einen vom Signalpegel der Daten abweichenden Pegel oder als Ände­ rungen der Impulsbreiten, die von dem Taktsignal abweicht, dargestellt werden.

Nachstehend wird der Aufbau eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 2a und 2b und dessen Wirkungsweise anhand des Zeitdiagramms der Fig. 3 beschrieben.

Fig. 2a zeigt den Aufbau einer Steuereinheit 20, die der Steuereinheit 10 nach Fig. 1 entspricht, und Fig. 2b zeigt den Aufbau mehrerer Einheiten, die der Fühlereinheit 11 nach Fig. 1 entsprechen.

In Fig. 2a ist mit 20 eine Steuereinheit, mit 21 eine Ausgangsschnittstellenschaltung (mit einer LED-Anzeige­ funktion), mit 22 ein Serien/Parallel-Umsetzregister, mit 23 eine Taktgeneratorschaltung, mit 24 eine Verstär­ kerschaltung, mit 25 ein Verstärker und mit 26 eine Ver­ gleicherschaltung bezeichnet.

In Fig. 2b sind mit 30 eine Startbiteinheit 1, mit 31 eine Umsetzeinheit 1 mit Fühlern 1 und 2, mit 32 eine Umsetzeinheit 2 mit Fühlern 3 und 4 (mit dem gleichen Aufbau wie dem der Umsetzeinheit 1), mit 33 eine Endbitein­ heit, mit 34 eine Startbiteinheit 2, mit CV 1 (303), CV 2 (311), CV 3, CV 4 stabilisierte Stromversorgungseinrichtungen, mit FF 1 und FF 2 Flipflop-Schaltungen, mit 312 eine Taktsignalfeststellschaltung (DT 1), mit 313 und 314 Umkehr­ schaltungen und mit 315 und 316 Fühlerausgangsfeststell­ schaltungen (DT 2 und DT 3) bezeichnet.

Die Steuereinheit nach Fig. 2a und die Einheiten des Füh­ lerabschnitts nach Fig. 2b sind über die Serienausgangs- (Serieneingangs)-Signalleitung 200, die Startbitsignallei­ tung 201 und die Massepotentialsignalleitung 202 verbun­ den. Obwohl im Normalbetrieb nicht verbunden, sind beide über eine 24 V-Betriebsspannungsleitung (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) verbunden, wie es bei einem Not­ halt oder dann erforderlich ist, wenn die Belastung für den Betrieb des Fühlers zu groß ist.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wird nachstehend anhand des Zeitdiagramms nach Fig. 3 beschrieben.

Zunächst wird die Wirkungsweise der Steuereinheit 20 nach Fig. 2a beschrieben.

Die Taktgeneratorschaltung 23 erzeugt ein Taktsignal 230 aus dem Ausgangssignal des Oszillators OSC, das dem Ver­ stärker 25 und dem Serien/Parallel-Umsetzregister 22 (nach­ stehend kurz "Register" genannt) zugeführt wird. Der Ver­ stärker 25 erhält das Taktsignal 230 und eine Betriebsspan­ nung (24 V) über die Betriebsspannungsleitung 203 und setzt die Betriebsspannung in Abhängigkeit von dem Kurvenverlauf des Taktsignals 230 in ein serielles Ausgangssignal OUT (S) um, das in Fig. 3 dargestellt ist und über die Signal­ leitung 200 abgegeben wird.

Das S des seriellen Ausgangssignals OUT (S) bedeutet, daß das Signal eine SENDE-Komponente aufweist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieser Signalverlauf imagi­ när ist, da der Pegel der Taktsignalposition durch das Fühlerausgangssignal umgewandelt wird.

Die Spannung des Signals OUT (S) beträgt nur 12 V, wenn einzelne Taktsignale auftreten, und wird während der Zwi­ schenzeiten auf einem Wert von 24 V gehalten.

Das Register 22 erhält das Taktsignal 230 am Anschluß CP und das durch die Vergleicherschaltung 26 festgestellte Fühlerausgangssignal am Datenanschluß DATEN und speichert sie seriell.

Das Register 22 erzeugt am Anschluß STB ein Startsignal (START), das zu Beginn jedes Zyklus, in dem die Daten jedes Fühlers gesammelt werden (ein Zyklus ist beendet, wenn die Endbitposition durch eine Schiebeoperation er­ reicht ist), mit dem Taktsignal synchronisiert wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und führt das Startsignal der Signalleitung 201 über die Verstärkerschaltung 24 zu.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Fühlerabschnitts nach Fig. 2b anhand des Zeitdiagramms der Fig. 3 beschrie­ ben.

Das serielle Ausgangssignal OUT der Steuereinheit 20 und das Massesignal GND werden nacheinander allen Einheiten über die Signalleitungen 200 und 202 zugeführt, die Be­ triebsspannung für die elektronischen Schaltungen wird durch die stabilisierten Stromversorgungseinrichtungen CV 1 (303), CV 2 (311), CV 3 und CV 4 (bekannte Schaltungen aus Zener-Dioden, Kondensatoren und ohmschen Widerständen) in allen Einheiten erzeugt, und die Betriebsspannung für die Fühler wird durch die Diode 301 und den Kondensator C 1 (302) der Startbiteinheit 1 (30) erzeugt.

Wenn dem Anschluß START 1 der Startbiteinheit 1 (30) zur Zeit t 1 nach Fig. 3 ein Startsignal zugeführt wird, erzeugt die Leuchtdiode PD 1 Licht, das den Phototransporter PT 1 der Umsetzeinheit 1 (31) durchsteuert. Daraufhin wird vom Emitter des Phototransistors PT 1 dem Dateneingangsan­ schluß D der Flipflop-Schaltung FF 1 ein 1-Signal zugeführt. Gleichzeitig erzeugt die Taktsignalfeststellschaltung DT 1 (312) an ihrem Feststellausgang ein Taktsignal, das dem Taktanschluß CP zugeführt wird, so daß die Flipflop- Schaltung FF 1 gesetzt wird und an ihrem Ausgang Q (siehe FF 1 in Fig. 3) ein 1-Signal abgibt.

Die Art des Fühlers 1 kann sich in Abhängigkeit von der festzustellenden physikalischen Größe ändern, doch zeigt Fig. 2b ein spezielles Beispiel eines Fühlers, der so ausgebildet ist, daß er ein einem Fühlerverstärker AMP zugeführtes Eingangssignal am Kollektor seines Transistors abgibt.

Ferner ist es auf einfache Weise möglich, die erfindungs­ gemäße Umsetzeinheit (aus nur einer Schaltung) in den Fühler aufzunehmen, um einen Fühler mit Parallel/Serien- Umsetzfunktion zu bilden.

Im Falle der Fig. 2b wird das Ausgangssignal des Fühlers 1 durch die Feststellschaltung DT 2 (315) der Umsetzeinheit 1 (31) festgestellt (demoduliert) und der UND-Schaltung 317 zugeführt.

Wenn die Flipflop-Schaltung FF 1 durch das Taktsignal zur Zeit t 1 gesetzt wird und ein 1-Signal am Ausgang Q abgibt, wodurch angezeigt wird, daß der Fühler 1 den EIN-Zustand feststellt, erhalten alle Eingänge der UND-Schaltung 317 ein 1-Signal, so daß sie ein 1-Signal abgibt, das durch die Umkehrschaltung (NICHT-Schaltung) 313 umgekehrt wird, so daß der Signalpegel der Signalleitung 200 null Volt (Massepotential) annimmt. Auf diese Weise werden die Daten vom Fühlerausgang übertragen.

Nachstehend wird dieser Betrieb ausführlicher beschrieben. Die Umkehrschaltung 313 (das gleiche gilt für die Umkehr­ schaltung 314) hat einen Leerlauf-Kollektorausgang. Wenn die Umkehrschaltung 313 eingeschaltet wird, erzeugt sie ein nahe bei null Volt liegendes Ausgangssignal auf der Signalleitung 200, dagegen erzeugt sie ein Ausgangssignal von 24 V, wenn eine Spannung von 24 V aus der Steuereinheit 20 (d. h. am Ende des Taktsignals) zugeführt wird. Der ohmsche Widerstand R 1 (R 2) verhindert eine Überlastung der Umkehrschaltung, wenn der Signalleitung 200 eine Span­ nung von 24 V zugeführt wird. Das heißt, ein geschlossener Kreis, bestehend aus der Signalleitung 200, der Taktsignal­ feststellschaltung 312, der UND-Schaltung 317 und der Umkehrschaltung 313, wirkt als Verriegelungs- oder Halte­ schaltung, um das Taktsignal CK auf einem niedrigen Wert (12 V) zu halten, die durch den Widerstand R 1 freigegeben (ausgelöst) wird, wenn der Signalleitung 200 eine Spannung von 24 V zugeführt wird.

Das Pegelumsetzausgangssignal auf der Signalleitung 200 wird der Steuereinheit 20 zugeführt, wie es in Fig. 2a dargestellt ist, wo ein Signal OUT (S, E) an deren Aus­ gangsanschluß gebildet wird. Das E von OUT (S, E) bedeutet EMPFANG, und (S, E) bedeutet, daß das Signal sowohl eine SENDE- als auch eine EMPFANGS-Signalkomponente aufweist.

Dieses Signal OUT (S, E) wird in die Vergleicherschaltung 26 der Steuereinheit 20 eingegeben und mit dem Bezugssig­ nalpegel von V _x/2 (12 V) verglichen. Wenn ein Signalpegel von 0 V, der niedriger als der Bezugssignalpegel ist, ein­ gegeben wird, wird ein 1-Signal erzeugt und über den DATEN- Anschluß des Registers 22 eingeschoben.

In der nächsten Taktsignalzeit t 2 wird das 1-Signal vom Ausgangsanschluß Q der Flipflop-Schaltung FF 1 durch das Taktsignal CK in der Umsetzeinheit 1 (31) nach Fig. 2b in die Flipflop-Schaltung FF 2 geschoben, so daß am Aus­ gangsanschluß Q der Flipflop-Schaltung FF 2 ein 1-Signal auftritt, während am Ausgangsanschluß Q der Flipflop-Schal­ tung FF 1 ein 0-Signal auftritt, da der Flipflop-Schaltung FF 1 ein 0-Signal zugeführt wird (weil in diesem Augenblick der Fototransistor PT 1 ausgeschaltet bzw. gesperrt ist).

Wenn das 1-Signal vom Ausgangsanschluß Q der Flipflop- Schaltung FF 2 und das 1-Taktsignal CK der UND-Schaltung 318 zugeführt werden, wird das Ausgangssignal des Fühlers 2, das durch die Feststellschaltung DT 3 (316) festgestellt und in diesem Augenblick der UND-Schaltung 318 zugeführt worden ist, von der UND-Schaltung 318 durchgeschaltet. Wenn das Ausgangssignal der Feststellschaltung DT 3 "0" ist, ist auch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 318 "0", so daß das Ausgangssignal der Umkehrschaltung 314 den gleichen Wert hat und den Signalpegel der Signalleitung 200 auf den gleichen Pegel wie den des übertragenen Signals bringt (siehe den Kurvenverlauf von OUT (S, E) in Fig. 3 zur Zeit t 2).

Wenn zur Taktsignalzeit t 2 am Ausgangsanschluß Q der Flip­ flop-Schaltung FF 2 ein 1-Signal auftritt (wobei am Aus­ gangsanschluß ein 0-Signal auftritt), emittiert die Leuchtdiode PD 2 Licht, das den Fototransistor PT 2 der Umsetzeinheit 2 (32) durchsteuert. In diesem Augenblick ist jedoch das Taktsignal zur Zeit t 2 verschwunden, so daß die Flipflop-Schaltung FF 1 der Umsetzeinheit 2 (die den gleichen Aufbau wie die Umsetzeinheit 1 hat) nicht betätigt wird.

Wenn das Taktsignal zur nächsten Taktzeit t 3 empfangen wird, wird die Flipflop-Schaltung FF 1 der Umsetzeinheit 2 betätigt, und der gleiche Vorgang wiederholt sich in der nächsten Taktzeit t 4, so daß die Ausgangssignale der Füh­ ler 3 und 4 (die zu den Zeiten t 3 und t 4 erzeugten Aus­ gangssignale), die sich beide im 1-Zustand befinden, auf der Signalleitung 200 erscheinen und nacheinander in das Register 22 der Steuereinheit 20 geschoben und darin ge­ speichert werden.

Die Endbiteinheit 33 ist der Umsetzeinheit 2 (32) nachge­ schaltet, und das Licht der Leuchtdiode PD 3 der Umsetzein­ heit 2 (32) wird durch den Fototransistor PT 3 festgestellt, der daraufhin ein Endbitsignal erzeugt. Dieses Endbitsignal wird über eine Leitung vom Anschluß END 1 dem Anschluß START 2 der nächsten Startbiteinheit 2 (34) zugeführt, woraufhin der gleiche Vorgang wie bei der erwähnten Start­ biteinheit 1 (30) abläuft, der die Übertragung der Aus­ gangssignale der Fühler 5 und 6 zu den den Taktsignalzei­ ten t 5, t 6, . . . entsprechenden Positionen auslöst.

Die Einheiten 30, 31, 32, 33 und 34 nach Fig. 2b werden durch Hintereinanderschaltung der erforderlichen Anzahl von Einheiten, in Abhängigkeit von der Anzahl der abzufra­ genden Fühler, ergänzt.

Eine Vorrichtung, bei der die Erfindung angewandt wird, ist in Fig. 4 dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, bei dem mehrere Fühler-Anschlußstationen oder Fühler-Endstatio­ nen 41, 42, 43 . . . an Roboter und andere Einrichtungen angeschlossen sind, um die Ausgangssignale der Fühlergrup­ pen 44, 45, 46, . . . zur Steuereinheit 40 zu übertragen.

Der Aufbau der Steuereinheit 40 entspricht dem in Fig. 2a dargestellten, und jeder Fühlerabschnitt umfaßt eine Einheit, die aus einer Startbit-Einheit (SB-Einheit), einer Fühler-Anschlußstation, die eine Fühlergruppe auf­ weist, und einer Endbit-Einheit (EB-Einheit) besteht, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. Die Daten mehrerer Fühler können durch Hintereinanderschaltung der erforderlichen Anzahl dieser Einheiten übertragen werden.

Ein System, bei dem die Erfindung angewandt werden kann, ist in Fig. 5 dargestellt.

In Fig. 5 sind mit 50 bis 52 Fühler-Anschlußstationen oder Fühler-Endstationen, mit 53 eine Steuereinheit und mit 54 und 55 Ausgangs-Anschluß- oder Endstationen bezeich­ net.

Die Signale der Fühler, die den Zustand der Anlage darstel­ len, werden den Fühler-Anschlußstationen 50 bis 52 parallel zugeführt und als serielle Signale zur Steuereinheit 53 übertragen.

In der Steuereinheit 53 werden die seriellen Signale se­ riell von der Eingangs-Schnittstelle 531 aufgenommen, in parallele Signale umgesetzt und dem Ablaufsteuerwerk 532 zugeführt. Im Ablaufsteuerwerk 532 werden die Steuer­ ausgangssignale in der in Abhängigkeit vom Informationsin­ halt der Eingangssignale programmierten Reihenfolge paral­ lel an die Ausgangs-Schnittstelle 533 ausgegeben.

In der Ausgangs-Schnittstelle 533 werden die Eingangssigna­ le in serielle Signale umgesetzt und an die Ausgangs-An­ schlußstationen ausgegeben.

Das System nach Fig. 5 ist so aufgebaut, daß zwei Systeme der Fühler-Ausgangssignale, bestehend aus denjenigen von den Fühler-Anschlußstationen 50 und 51 und denjenigen von der Fühler-Anschlußstation 52, zur Eingangsschnittstelle 531 (die zwei Gruppen von Schieberegistern enthält) übertragen werden. Dieser Aufbau gestattet die Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit durch Parallelbetrieb zweier Systeme.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es nach der Erfindung mög­ lich, die Anzahl der Leitungen zwischen dem Fühlerabschnitt und dem Steuerabschnitt durch serielle Übertragung und Überlagerung der Ausgangssignale von Fühlern, die an mehre­ ren Teilen einer selbsttätigen Steuereinrichtung an der Betriebsspannungsleitung angeordnet sind, erheblich zu verringern.

Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die Anzahl von Fühlereinrichtungen, die auf begrenztem Raum angeordnet werden können, durch Übertragung von Start/End-Signalen zwischen allen Einheiten mittels Licht zu erhöhen, da Ver­ bindungseinrichtungen, wie Steckverbinder, entfallen. Dies führt zu einer Vereinfachung des Verdrahtungsaufwands und zu einer Verringerung der Kosten.

Claims (10)

1. Parallel/Serien-Umsetzer für parallele Fühlersignale, der serielle Signale aus einem Steuerabschnitt in einem Fühlerabschnitt ohne Stromversorgung erhält und parallele Fühlersignale mehrerer in dem Fühlerabschnitt enthaltener Fühler seriell überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerabschnitt ein Taktsignal-Umsetzmittel zum Umsetzen einer Betriebsspannung in verschiedene Werte zu Taktsignalzeiten, um Startsignale auf einer Startsignal­ leitung und Seriensignale auf einer Seriensignalleitung zu erzeugen, und ein Datenextrahier- und -Umsetzmittel zum Feststellen von Eingangssignalwerten in Taktsignalpo­ sitionen aufweist; daß der Fühlerabschnitt, der durch die erwähnten Startsignal- und Seriensignalleitungen mit dem Steuerabschnitt verbunden ist, ein Betriebsspannungser­ zeugungsmittel zum Erzeugen der für den Fühlerabschnitt erforderlichen Betriebsspannung durch Glätten der empfange­ nen Seriensignale, ein Startsignalfeststellmittel zum Feststellen der Startsignale, ein Taktsignalextrahiermittel zum Extrahieren von Taktsignalen und ein Signalverteilungs­ mittel zum Erzeugen von Signalen, die Fühlerpositionen darstellen, unter Verwendung der Startsignale, die durch das Startsignalfeststellmittel festgestellt werden, und von Taktsignalen, die durch das Taktsignalextrahiermittel festgestellt werden, aufweist; daß die Zustände von Fühlern identifiziert werden, während die Ausgangssignale der Fühlerzustände, die durch die Fühlerpositionsdarstellungs­ signale erzeugt werden, entsprechende Taktsignale modulie­ ren, und daß die Eingangssignalwerte durch das Datenextra­ hier- und Umsetzmittel des Steuerabschnitts festgestellt werden.

2. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktsignalumsetzmittel bewirkt, daß Ausgangssignale einen weitgehend konstanten Gleichspannungswert während außerhalb von Taktsignalzeiten liegender Zeitspannen und andere Gleichspannungswerte während Taktsignalzeiten auf­ weisen.

3. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ausgangssignale der Fühlerzustände modu­ lierten Taktsignale Binärwerte darstellen, indem sie den Bezugswert (das Massepotential) oder den Gleichspannungs­ wert der ursprünglichen Taktsignale in Abhängigkeit von den Zuständen der Fühler annehmen.

4. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktsignalextrahiermittel Taktsignale aus den Seriensignalen durch Vergleichen von Gleichspannungswer­ ten extrahiert.

5. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverteilungsmittel Signale zur Darstellung von Fühlerpositionen durch Verschieben der Startsignale, die durch das Startsignalfeststellmittel mittels der durch das Taktsignalextrahiermittel extrahierten Taktsignale festgestellt werden, erzeugt.

6. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerabschnitt als ein Block durch eine Startbit­ einheit zum Feststellen von Startsignalen, eine Umsetzein­ heit zum Erzeugen paralleler Signale für mehrere Fühler und eine Endbiteinheit zum Erzeugen von Startsignalen für den nächsten Block gebildet ist.

7. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Steckverbinder zum Verbinden irgendeiner Anzahl von Blöcken, die mehrere Einheiten aufweisen, an der Vorder- und Rückseite der Einheiten vorgesehen sind.

8. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerabschnitt eine Betriebsspannung verwendet, die durch das Betriebsspannungserzeugungsmittel als Be­ triebsspannung für die Fühler erzeugt wird, und daß eine Betriebsspannung für Schaltungsmittel, die den Fühlerab­ schnitt aufweisen, aus der durch das Betriebsspannungs­ erzeugungsmittel erzeugten Betriebsspannung erzeugt wird.

9. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Taktsignalumsetzmittel des Steuerab­ schnitts erzeugten Startsignale vom Wert der Seriensignale abweichende Gleichspannungswerte aufweisen.

10. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenextrahier- und -Umsetzmittel des Steuerab­ schnitts Fühlerzustände darstellende Binärsignale durch Vergleichen des Gleichspannungswertes von Eingangssigna­ len zu Taktsignalzeiten mit einem Bezugsspannungswert erzeugt.