DE3852482T2 - Rauch- und feuernachweissystem mit datenübertragung. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Diese Erfindung betrifft ein interaktives Fernmeldesystem bzw. -verfahren in Rauch- und Feuernachweissystemen.
• In Erfassungssystemen, in denen eine zentrale Steuereinrichtung mit einer Anzahl von Transpondern (die Rauch/Feuer- Detektoren enthalten) durch eine zweiadrige Fernmeldeleitung verbunden ist, ist es bekannt, sowohl Leistung zu den Transpondern zu liefern als auch Daten von und zu den Transpondern über die Leitung zu schicken. Die Steuereinrichtung "fragt ab" und testet periodisch den Zustand (z.B. die Rauchempfindlichkeit) eines ausgewählten Transponders durch Adressieren des ausgewählten Transponders über die Fermneldeleitung und durch Senden eines Befehls für den Transponder zum Rückübertragen eines für seinen Status repräsentativen Signals über die Leitung zur Steuereinrichtung.
• In einem derartigen System, das in US-A-4 470 047 (die Offenbarung dieser Referenz wird in dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 berücksichtigt) beschrieben wird, adressiert die Steuereinrichtung durch Übertragen einer Folge von Impulsgruppen über die Leitung selektiv die Transponder, wobei jede Impulsgruppe mit einein der Transponder korrespondiert. Jeder Transponder zählt die Anzahl der Impulsgruppen, bis seine Impulsgruppe erreicht ist, und reagiert auf jeden Befehl, der in der Impulsgruppe enthalten ist. Die Befehle sind durch Verlängern der Dauer von speziellen Impulsen in der Gruppe gekennzeichnet. Wenn ein Impuls über eine Schwellenzeitdauer hinaus anhält, erfaßt dies der Transponder, um den verlängerten Impuls und somit den entsprechenden Befehl zu erfassen.
• Der Transponder überträgt Ansprechempfindlichkeitsdaten an die Steuereinrichtung durch Abzweigen eines Stromimpulses von der Fernmeldeleitung, der eine Dauer aufweist, die der Ansprechempfindlichkeit des Detektors entspricht. Die Steuereinrichtung mißt die Dauer des Stromimpulses, um festzustellen, ob die Ansprechempfindlichkeit des Detektors zum Beispiel innerhalb eines "normalen" oder "Alarm"-Bereichs liegt. Der Transponder ist auch geeignet, ein getrenntes Eichsignal an die Steuereinrichtung zurückzuübertragen, um den Status (z.B. "normal" oder "Alarm") des Detektors genauer zu bestimmen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Eine allgemeine Erscheinungsform der Erfindung stellt ein Feuernachweissystem der Art bereit, bei der eine Steuereinrichtung Daten zu mehreren Transpondern über eine Fernmeldeleitung in Form von Impulsfolgen überträgt, wobei die Impulsamplituden gemäß einer Impulskodierung die Daten repräsentieren, die Transponder den Beginn jedes Impulses auf der Leitung erfassen und jeden Impuls ausschließlich aufgrund seines Amplitudenpegels dekodieren, wodurch die Impulse ohne Berücksichtigung des Zeitpunktes, zu dem jeder Impuls beginnt, oder ihrer Dauer dekodiert werden können und der Transponder zu der Steuereinrichtung Daten in Signalform mit einer Dauer zurücküberträgt, die jeweils auf den zurückzuübertragenden Daten basiert.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung schließen die folgenden Nerkmale ein. Wenn kein Impuls gebildet wird, wird die Fernmeldeleitung auf einer ersten relativ hohen Spannung betrieben und wenn ein Impuls gesendet wird, wird die Fernmeldeleitung auf eine niedrigere Spannung gesteuert. Die Impulse werden durch Ansteuern der Fernmeldeleitung mit jeweils zwei unterschiedlichen, niedrigeren Spannungen entweder als Null-wertige oder Eins-wertige Bits kodiert. Der Transponder umfaßt eine Leistungsversorgungs-Schaltungsanordnung, um Leistung von der Leitung abzuleiten, wenn die Leitung bei hoher Spannung betrieben wird, und um die Leistung dem Transponder zu liefern. Beim Transponder wird der Beginn eines jeden Impulses durch Überwachen einer Spannungsänderung auf der Fernmeldeleitung über einen Schwellenwert hinaus erfaßt.
• Eine andere allgemeine Erscheinungsform der Erfindung stellt ein Feuernachweissystem folgender Art bereit, bei der jeder von mehreren Transpondern über eine Fernmeldeleitung Daten zu einer Steuereinrichtung überträgt, wobei die Daten in Form einer Gruppe von Datensignalen gesendet werden, jedes Datensignal eine Dauer aufweist, die auf Daten basiert, die am Eingang der Übertragungsschaltungsanordnung in dem Transponder vorliegen, ein Referenzwert am Eingang der Übertragungsschaltungsanordnung gebildet wird, um ein Referenzsignal einer vorbestimmten Nominaldauer für die Steuereinrichtung am Ende der Fernmeldeleitung bereitzustellen, jeder Gruppe von Datensignalen ein Stromreferenzsignal zugesetzt wird, und wobei die Steuereinrichtung die tatsächliche Dauer der Datensignale und die tatsächliche Dauer des zugehörigen Referenzsignals zur Eichanwendung erfaßt.
• In einer anderen allgemeinen Erscheinungsform der Erfindung überträgt die Steuereinrichtung die Impulse mit einer wählbaren Impulsrate. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfassen die Transponder den Beginn jeden Impulses auf der Leitung und dekodieren jeden Impuls ausschließlich aufgrund seines Amplitudenpegels.
• In einer anderen allgemeinen Erscheinungsform der Erfindung sind mindestens einige der Befehle geeignet, die durch den Transponder ausgeführte Funktion zu verschieben, wobei die Steuereinrichtung die Befehle in einer solchen Binärkodierung kodiert, bei der sich die Kodierungen für zwei Befehle, die unterschiedliche durch den Transponder auszuführende Funktionen erfordern, in mindestens zwei Bitpositionen unterscheiden, und wobei der Transponder erfaßt, ob sich ein bestimmter von der Steuereinrichtung empfangener Befehl in mindestens zwei Bitpositionen von einem früheren Befehl der Steuereinrichtung unterscheidet.
• Bevorzugte Ausführungsformen schließen die folgenden Merkmale ein. Die durch den Transponder ausgeführte Funktion wird nur verändert, wenn der gleiche Befehl zweimal erfaßt wird. In einer Funktion gibt der Transponder an die Steuereinrichtung einen Wert zurück, der repräsentativ für ein Antwortsignal eines Meßwandlers ist, der zu dem Transponder gehört. In einer anderen Funktion sendet der Transponder an die Steuereinrichtung einen Wert zurück, der repräsentativ für ein hypothetisches Alarmsignal des Meßwandlers ist.
• In einer anderen allgemeinen Erscheinungsform der Erfindung sendet die Steuereinrichtung die Daten in Form einer Folge von 13-Bitworten aus, wobei jedes Eins-wertige Bit durch einen ersten Spannungspegel auf der Fernmeldeleitung dargestellt wird, jedes Null-wertige Bit durch einen zweiten Spannungspegel auf der Fernmeldeleitung dargestellt wird und das 13- Bitwort ein Neun-Bit Adressenwort und ein Drei-Bit Befehlswort und ein Paritätsbit umfaßt, und wobei der Transponder Daten zur Steuereinrichtung zurücküberträgt, die dem Empfang jeden 13-Bitwortes folgen, wobei die Daten in der Form von fünf Impulsen zurückübertragen werden und jeder Impuls durch Stromabzweigung von der Fernmeldeleitung für einen Zeitraum dargestellt wird, der eine für einen entsprechenden Datenwert repräsentative Dauer aufweist.
• In bevorzugten Ausführungsformen mittelt die Steuereinrichtung aufeinanderfolgende Werte der Daten, die von den Transpondern zurückübertragen werden, um die Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen zu erhöhen, wobei der Transponder einen relativ hohen Strompegel zu Beginn jeden Datensignals zieht und einen verminderten Strompegel während der Aufrechterhaltung des Datensignals zieht, um die Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen zu verbessern, und wobei der Strom auf der Fernmeldeleitung durch die Steuereinrichtung trotz der Spannungsänderungen auf der Leitung, die durch Rauschen verursacht werden, konstant gehalten wird.
• Die Erfindung stellt ein wirkungsvolles, schnelles und genaues Kommunikationsprotokoll bereit. Der Transponder erfordert keine unabhängige Energiequelle und muß keinen Taktgeber zur Taktgabe seiner Erfassung der Befehle und Adressen, die von der Steuereinrichtung gesandt werden, aufweisen. Das System ist relativ unempfindlich gegenüber Rauschen (einschließlich dem Rauschen durch Überschwingen) auf der Leitung, selbst wenn die Leitung eine einfache zweiadrige Verbindung ist. Das Transpondererfordernis weist keine komplizierte Übertragungs- oder Treiberschaltungsanordnung auf, da Daten einfach durch Stromabzweigung von der Leitung für eine gewählte Zeitspanne zurückübertragen werden.
• Andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und aus den Ansprüchen ersichtlich.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Als erstes werden die Zeichnungen kurz beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Rauch/Feuernachweis- und Alarmsystems.
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Schleifenanpassungsabschnittes des Systems der Fig. 1.
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Detektors für den Transponder des Systems der Fig. 1.
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm und eine schematische Darstellung des Kommunikationsanpassungsabschnittes des Transponders der Fig. 3.
• Fig. 5 ist eine repräsentative Kommunikationswellenform für das System der Fig. 1.
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Transpondermoduls des Systems der Fig. 1.
• Fig. 7 ist ein Blockdiagramm und eine schematische Darstellung eines Kommunikationsanpassungsabschnittes des Transponders der Fig. 6.
• Fig. 8A-8E sind Wellenformen, die für das Verständnis einer Erscheinungsform des Systems der Fig. 1 nützlich sind.
• Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer Erscheinungsform für eine Übersteuerungsschaltung.
• Fig. 10A-10E sind Wellenformen, die zu der Erscheinungsform der Übersteuerungsschaltung gehören.
• Fig. 11 ist ein funktioneller Block und eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Fig. 2.
• Fig. 12A und 12B sind Wellenformen, die zu Fig. 11 gehören.
Struktur und Arbeitsweise
• Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt ein Rauch/Feuernachweis- und Alarmsystem 10 eine Steuereinrichtung 12, die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 14 und eine Anzahl, in diesem Fall zehn, Schleifenanpassungsabschnitte 16a - 16j, die mit der CPU 14 über einen zweiadrigen Datenbus 18 verbunden sind, enthält. Die Schleifenanpassungsabschnitte 16a - 16j haben je zwei Sätze von Eingangs/Ausgangsanschlüssen 20a, 20b, wobei jeder mit einer zweiadrigen Standard-Fernmeldeleitung verbunden ist, z.B. einer Leitung 22, die mit dem Eingangs/Ausgangsanschluß 20a des Schleifenanpassungsabschnittes 16a verbunden ist.
• Die Fernmeldeleitung 22 hat zwei parallele Zweige 22a und 22b (es kann eine größere oder geringere Anzahl von Zweigen verwendet werden). Sechs Transponder 24 für Rauch/Feuer-Detektoren werden ebenso wie ein Paar Transpondermodule 26 an die Fernmeldeleitungszweige 22a, 22b angeschlossen. Die Transpondermodule 26 werden weiterhin mit peripheren Einrichtungen 28, wie Schallgebern, Taktgebern, Türschließern oder Wasserstromschaltern, verbunden.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt jeder Schleifenanpassungsabschnitt 16a bis 16j, wie zum Beispiel der Schleifenanpassungsabschnitt 16a, einen Prozessor 30, der mit dem Datenbus 18 über eine Datenbusschnittstelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Prozessor 30 wird durch ein Taktgebersystem 31 getaktet und ist mit einem Speicher 32 verbunden, der einen Nur- Lese-Speicher 27 (ROM) und einen Schreib-Lese-Speicher 29 (RAM) einschließt. Der Prozessor 30 ist auch mit einer Rücksetzungseinheit 33 verbunden. Der Prozessor 30 arbeitet in Übereinstimmung mit einem Programm, das im ROM 27 gespeichert ist.
• Ein Datenausgangsanschluß 34 des Prozessors 30 stellt Steuersignale zu einem 24V-Leitungstreiber 36, einem 5V-Leitungstreiber 38 und einem 0V-Leitungstreiber 40 über eine Verbindungsleitung 35 bereit. Die (+) Ausgänge der Leitungstreiber 36, 38, 40 sind in einer verdrahteten UND-Konfiguration mit einer (+) Leitung 42, die eine der Leitungen der zweiadrigen Fernmeldeleitung 22 (Fig. 1) ist, verbunden. Die (-) Anschlüsse der Treiber 36, 38, 40 sind gemeinsam mit einer (-) Leitung 43 verbunden, um ein Referenzpotential Vss auf der (-) Leitung zu errichten.
• Eine Leistungsversorgung (nicht gezeigt) in der Steuereinrichtung 12 (Fig. 1) stellt +24 Volt Gleichstrom in Bezug auf Vss für die Schleifenanpassungsabschnitte 16a - 16j zur Verfügung. Der Prozessor 30 koppelt durch Einschalten des 24V Treibers 36 über die Verbindungsleitung 35 den 24 Volt Gleichstrom über die Fernmeldeleitung 22, um die Betriebsleistung für die Transponder 24, 26 zu liefern. Wie erörtert werden wird, überträgt der Prozessor 30 auch Daten (z.B. Adressen und Befehle) zu den Transpondern 24, 26 durch Impuls-Kode-Modulierung (PCM) des 24V Potentials über die Leitung 22 mit 5V oder 0V Impulsen (durch Versenden von Steuersignalen auf der Verbindungsleitung 35, jeweils entweder zu dem 5V Treiber 38 oder dem 0V Treiber 40). Ein Strombegrenzer 44 ist zwischen der 24 Volt Gleichstromversorgung und dem 24V Treiber 36 geschaltet, um zu vermeiden, daß zu viel Strom zu den Transpondern 24, 26 während der PCM Datenübertragung gelangt.
• Die Transponder 24, 26 übertragen durch Stromabzug für eine bestimmte Zeitspanne auf der Fernmeldeleitung 22 Daten (z.B. Daten, die Antwortsignale eines Transponders darstellen) zurück zu dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a, wenn die Spannung auf der Leitung 22 5 Volt beträgt. Die Zeitspannen (z.B. Breiten) solcher Stromabzugsperioden (d.h. Impulsen) sind gemäß den Daten, die zu dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a zurückübertragen werden, impulsweitenmoduliert (PWM), wie anschließend erläutert wird. Ein Stromsensor 46, der mit der Fernmeldeleitung 22 über eine Leitung 45 und den 5V Treiber 38 verbunden ist, erfaßt, wenn ein Transponder 24, 26 Strom abzieht. Die Transponder 24, 26 werden durch einen Strombegrenzer 48, der zwischen dem Stromsensor 46 und der +24V Gleichstromversorgung geschaltet ist, am Abziehen von mehr als einem vorbestimmten Strompegel gehindert.
• Der Ausgang des Stromsensors 46 ist an einen Dateneingangsanschluß 50 des Prozessors 30 über einen Tiefpaßrauschfilter 52 angeschlossen. Der Filter 52 beseitigt Übergangszustände, die durch das Rauschen verursacht werden, und andere Beeinflussungen, die durch die Fernmeldeleitung 22 aufgefangen werden. Ein Schutz vor Übergangsleistung (z.B. Stromstoß) wird durch einen Unterdrücker 54 der quer über den Eingangsanschluß 20a angeschlossen ist, bereitgestellt. Ein anderer Satz von 24V, 5V und 0V Treibern (nicht gezeigt) ist in ähnlicher Weise zwischen dem Prozessor 30 und dem Ausgangsanschluß 20b (Fig. 1) angeschlossen.
• Bezugnehmend auf Fig. 3 umfaßt ein Transponder eines Rauch/Feuer-Detektors ein Paar Eingangs/Ausgangsanschlüsse 54, 56, die mit einer zweiadrigen Fernmeldeleitung 22 (Fig. 1) verbunden sind. Die Betriebsspannung, die von dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a über die Fernmeldeleitung 22 empfangen wird, wird in einer Leistungsversorgung 58 gleichgerichtet und geregelt, um eine Betriebsspannung Vdd, in diesem Fall +10,5 Volt Gleichstrom, auf einer Leitung 60 zu erzeugen. Die geregelte Spannung Vdd liefert eine Betriebsleistung für einen Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 und einen Sensor 64, die elektrisch mit dem Eingangs/Ausgangsanschluß 56 (und folglich mit dem Referenzpotential Vss) über die Rückführungsleitung 66 verbunden sind. Die Leistungsversorgung 58 erzeugt auch eine gleichgerichtete, aber ungeregelte Betriebsspannung für eine Licht-emittierende Diode (LED) eines Anzeigeabschnitts 76. Die Leistungsversorgung 58 umfaßt einen Speicherkondensator (nicht gezeigt) zum Aufrechterhalten der Betriebsspannung, die dem Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 und dem Sensor 64 mit 10,5 Volt während der Datenübertragung von und zum Transponder 24 geliefert wird (d.h. zu den Zeiten, zu denen die Leitungsspannung auf der Leitung 22 5V oder 0V sein kann).
• Ein Unterdrücker 68 ist direkt quer über den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 54, 56 zum Schutz der Transponderkomponenten vor signalübergängen auf der Fernmeldeleitung 22 und zufälligen Polaritätsumkehrungen bei der Verbindung der Anschlüsse 54, 56 mit der Leitung 22 angeschlossen. Ein Ausgangsstromtreiber 70 ist ebenfalls, wie gezeigt, direkt quer über den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 54, 56 angeschlossen. Der Eingangs/Ausgangsanschluß 54 ist mit einem Eingangsanschluß 72 des Kommunikationsanpassungsabschnitts 62 über einen Tiefpaßrauschfilter 73 verbunden.
• Der Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 empfängt die PCM Daten, die durch den Schleifenanpassungsabschnitt 16a zum Eingangsanschluß 72 übertragen werden und reagiert auf die Daten durch Erzeugen eines PWM Steuersignals am Ausgangsanschluß 74 für den Ausgangsstromtreiber 70 und (in einigen Fällen) durch Erzeugen eines Steuersignals an einem Ausgangsanschluß 75 zum LED Anzeigeabschnitt 76, wie im einzelnen unten erörtert wird. Ein Adressenabschnitt 78 (zum Beispiel eine Anordnung aus Schaltern umfassend) ist mit einer einzigen Adresse für jeden Transponder 24 vorprogrammiert, wobei die einzige Adresse an den Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 über eine Leitung 79 angeschlossen ist.
• Der Sensor 64 kann irgendeiner aus einer Vielfalt von Rauch- oder Feuer-Erfassungssensoren sein, zum Beispiel ein Ionisations- oder photoelektrischer Rauchdetektor oder ein thermischer Sensor. Der Sensor 64 erzeugt kontinuierlich ein analoges Ausgangssignal auf einer Leitung 65, das repräsentativ für die augenblickliche "Empfindlichkeit" des Sensors 64 ist (z.B. der analoge Signalpegel, der dem augenblicklich erfaßten Rauch- oder Temperaturpegel entspricht). Der Sensor 64 reagiert auch auf ein Testaktivierungssignal auf einer Leitung 63 vom Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 durch Simulieren einer "Alarm" Bedingung und Herstellen eines Ausgangssignals auf der Leitung 65 entsprechend einer tatsächlichen Alarmbedingung (z.B. einem hohen Pegel an erfaßtem Rauch oder erfaßter Temperatur). Das Sensorausgangssignal ist mit dem Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 über eine Eicheinheit 80 gekoppelt, was ein Eichen des Ausgangsspannungsbereichs des Sensors 64 erlaubt, um mit einem vorbestimmten Bereich der PWM Stromimpulsweiten, die durch den Transponder 24 übertragen werden, zu korrespondieren. Der Sensor 64 erzeugt alternativ sein simuliertes Alarmausgangssignal auf der Leitung 65 als Antwort auf ein Steuersignal von einer lokalen Testeinheit 82.
• Bezugnehmend auf Fig. 4 umfaßt der Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 einen Bit-Dekodierer 84, der einen Eingang aufweist, der mit dem Eingangsanschluß 72 verbunden ist. Der Bit- Dekodierer 84 konvertiert die Impulse, die auf der Leitung 72 von dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a empfangen werden, zu Bitwerten und Steuersignalen für die Verwendung in anderen Teilen des Kommunikationsanpassungsabschnittes 62. Der Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 umfaßt auch eine PWM Referenzsignal-Generatoreinheit 86, eine Sensortest-Aktivierungseinheit 88 und eine Sensoridentifikationseinheit 90. Ein Spannungszustandsabschnitt 92 ist auch eingeschlossen, aber dieser wird primär mit den Transpondermodulen 26 verwendet, wie unten erörtert wird.
• Die Ausgänge des PWM-Referenzabschnittes 86, des Testaktivierungsabschnittes 88, des Identifikationsabschnittes 90 und des Zustandsabschnittes 92 sind mit einer Schalteinheit 94 zusamämen mit dem geeichten Ausgang des Sensors 64 gekoppelt. Die Schalteinheit 94 ist ein einpoliger, mit fünf Umschaltungen versehener, digitaler, elektronischer Schalter zum aufeinanderfolgenden Verbinden jedes von fünf Signalen mit dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 96 (in Reaktion auf ein Steuersignal vom Bit-Dekodierer 84 über eine Leitung 98 und einer Torschaltung 93), um Referenzspannungen (Ref. V) zur Verwendung in dem Komparator 96 bereitzustellen.
• Der invertierende Eingang des Komparators 96 wird gespeist durch ein Rampenspannungssignal (Ramp V) von einer R-C Zeitschaltung 100 in Reaktion auf das Steuersignal auf einer Leitung 97. In der R-C Zeitschaltung 100 werden ein variabler Widerstand 102 (2 Megaohm) und ein Kondensator 104 (0,01 uF) in Reihe zwischen Vdd und Vss geschaltet. Der normalerweise geschlossene Schalttransistor 106, der auf das Steuersignal auf der Leitung 97 reagiert, ist quer über den Kondensator 104 geschaltet.
• Der Ausgang des Komparators 96 ist über eine Gatterschaltung 108 mit dem Treiber 110 verbunden, dessen Ausgang an dem Ausgang des Stromtreibers 70 (Fig. 3), insbesondere an der Basis des Transistors 71 über dem Ausgangsanschluß 74, liegt. Die Gatterschaltung 108 ist ein normalerweise geöffneter Schalttransistor, der durch das Steuersignal auf der Leitung 97 betätigt wird.
• Bezugnehmend auf Fig. 5 beginnt in Betrieb der Schleifenanpassungsabschnitt 16a periodisch ein zyklisches Abfragen oder eine Testfolge 101 eines ausgesuchten Transponders 24 durch Erzeugen eines 13-Bit PCM Adressen/Befehlswortes 103, das eine 9-Bit Adresse 105 des ausgesuchten Transponders und ein 3-Bit Befehlswort 107 entsprechend dem ausgesuchten Test enthält. Bit 13 ist ein Paritätsbit 109.
• Bezugnehmend auch auf Fig. 2 deaktiviert der Prozessor 30 des Schleifenanpassungsabschnitts, um ein 1-wertiges Bit (z.B. Bit 1 der Fig.5) zu übertragen, den 24V Treiber 36 und aktiviert den 5V Treiber 38, der durch Herunterziehen der Spannung auf der Leitung 22 auf 5 Volt in einem Impuls reagiert. Ein 0- wertiges Bit (z.B. Bit 2 der Fig. 5) wird durch den 0V Treiber 40 unter Herabziehen der Spannung auf der Leitung 22 auf 0 Volt als Antwort auf ein Steuersignal vom Prozessor 30 auf der Verbindungsleitung 35 erzeugt. Am Ende eines Bits deaktiviert der Prozessor 30 den angewandten Treiber 38, 40 und reaktiviert den 24V Treiber 36, um die 24 Volt auf der Leitung 22 wiederherzustellen. Jedes Bit hat eine Dauer von 207 usec und wird durch Zwischenschaltperioden von 207 usec getrennt.
• In der Adressenkodierung für das 9-Bit Adressenwort ist das erste Bit des Adressenwortes ein 1-wertiges Bit zum Adressieren eines Transponders 24 für einen Rauch/Feuer-Detektor und ein 0-wertiges Bit zum Adressieren eines Transpondermoduls 26. Die verbleibenden acht Bits des Adressenwortes werden als ein Paar von Vier-Bit Unterworten behandelt, wobei jedes eine Dezimalziffer 0 - 9 darstellt. Die folgende Erörterung setzt eher die Wahl eines Transponders 24 für einen Rauch/Feuer- Detektor als eines Transpondermoduls 26 voraus.
• Bezugnehmend auch auf Fig. 4 vergleicht der Bit-Dekodierer 84 fortlaufend den Spannungspegel des Signals am Anschluß 72 mit einer Schwellenspannung 111 (Fig. 5), wie z.B. 8 Volt (in Bezug auf Vss), um zu erfassen, wenn ein Bit auf der Leitung 72 vom Schleifenanpassungsabschnitt 16a auftritt, das auf der Erfassung eines Spannungsübergangs von 24 Volt auf unter 8 Volt basiert. Die Komparatorschaltungsanordnung (nicht gezeigt) in dem Bit-Dekodierer 84 bestimmt durch Messen der Höhe der Leitungsspannung, unmittelbar nachdem der Beginn des Bits erfaßt wurde, ob das erfaßte Bit eine logische 1 (5V) oder eine logische 0 (0V) ist. Jedes erfaßte Bit wird seinerseits in ein serielles Schieberegister (nicht gezeigt) in dem Bit- Dekodierer 84 geladen (z.B. verriegelt), wenn ein anwachsender Übergang über die 8 Volt-Schwelle gemessen wird (was die Beendigung des Bits anzeigt). Auf diese Weise leitet der Bit- Dekodierer 84 das Adressen/Befehlswort, das durch den Schleifenanpassungsabschnitt 16a übertragen wird, ausschließlich durch Erfassen der Spannungsübergänge und der Spannungsamplituden auf der Leitung 72 ab, ohne daß eine separate Zeitschaltung erforderlich ist, um den Beginn und das Ende irgendeines Bit-Intervalls anzuzeigen. Auf diese Weise kann der Prozessor 30 die Bitrate und die Bitdauer (in Reaktion auf die Software im ROM 27) ändern, wenn Übertragungsprobleme bei einer Bitrate auftreten, ohne die Arbeitsweise des Bit-Dekodierers 84 zu beeinflussen.
• Wenn der Bit-Dekodierer 84 das dreizehnte (Paritäts-) Bit des Adressen/Befehlswortes erfaßt, wird die Parität des gesamten Wortes auf gleichbleibende Parität getestet. Wenn die Parität korrekt ist, überprüft der Bit-Dekodierer 84 das empfangene Adressenwort 105 (Bit 1-9) gegenüber der vorprogrammierten Adresse des Transponders 24 in dem Adressenabschnitt 78. Nur der Transponder 24, der eine Adresse aufweist, die zu der empfangenen Adresse paßt, wird das Befehlswort 107 (Bit 10-12) ausführen. Die anderen Transponder 24 überwachen einfach die Fernmeldeleitung 22 für das nächste Adressen/Befehlswort. Wenn das erfaßte Paritätsbit und das Befehlswort gültig sind, erzeugt der Bit-Dekodierer ein "gültig" Signal auf einer Leitung 99, welches die Kommunikationsanpassungsschaltung 62 aktiviert, die am Anschluß 74 notwendige Modulationsinformation bereitzustellen, um die PWM Stromimpulse zu erzeugen. Wenn die Parität falsch oder das Befehlswort ungültig ist, erzeugt der Bit-Dekodierer 84 kein "gültig" Signal und die Stromimpulse werden nicht erzeugt.
• Wieder bezugnehmend auf Fig. 5 überträgt der Schleifenanpassungsabschnitt 16a, nachdem das 13-Bit PCM Adressen/Befehlswort übertragen wurde, fünf aufeinanderfolgende Taktimpulse für Daten auf der Fernmeldeleitung 22 durch Absenken der Spannung von 24 Volt auf 5 Volt, die zu den Zeiten DCLK1-DCLK5 beginnen. Der richtig adressierte Transponder 24 antwortet auf die gültigen Befehlsworte und die fünf Taktübergänge DCLK1- DCLK5 durch Rückübertragung von fünf Informationseinheiten an den Schleifenanpassungsabschnitt 16a. Dies wird durch Stromabzug von der Leitung 22 während der fünf Zeitspannen durchgeführt, wobei jede bei einer der DCLK Übergänge beginnt. Die Zeitdauer (PW1-PW5) jedes Stromimpulses wird gemäß der Informationseinheit, die dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a zurückübertragen wird, moduliert (d.h. PWM).
• Die Dauer jeden PWM-Datenbits wird durch den Komparator 96 (Fig. 4) als Antwort auf die Differenz zwischen irgendeiner der Referenzspannungen (Ref.V), die an den nicht invertierenden Eingang der Schalteinheit 94 angeschlossen ist, und der Rampenspannung (Ramp V), die in den invertierenden Eingang von der R-C Schaltung 100 eingespeist wird, gesteuert. Beim Beginn jeden Stromimpulses erfaßt der Bit-Dekodierer 84 das Auftreten des anwendbaren Übergangs (z.B. DCLK1) unter die 8 Volt Schwelle und antwortet durch Erzeugen eines Steuersignals auf der Leitung 98 (welches mit dem "gültig" Signal beim Gatter 93 logisch UND-verknüpft ist) zum: Weiterschalten der Einheit 94 zur nächsten der fünf Positionen; Öffnen des Schalters 106 zum Beginnen des Rampensignals und Schließen des Gatterschalters 108 zum Bereitstellen des Ausgangs. Der Komparator 96 und der Treiber 110 aktivieren so den Ausgangsstromtreiber 70 (durch Einschalten des Transistors 71, Fig. 3), um einen konstanten Strom (wie beispielsweise 50 Milliampere) von der Leitung 22 abzuziehen. Die Stromquellenrückführung 77 und der Emitterwiderstand RE halten den Strom während des Impulses konstant. Sobald der Schalter 106 geöffnet wird, beginnt sich der Kondensator 104 auf zuladen und folglich beginnt die Rampenspannung (Ramp V) zu steigen. Jedes PWM Bit wird zu einer Zeit beendet, wenn die Rampenspannung die Referenzspannung überschreitet. Zu dieser Zeit deaktivieren der Komparator 96 und der Treiber 110 den Ausgangsstromtreiber 70, um den Stromabzug von der Leitung 22 einzustellen. Als Folge ist die Dauer jeden Stromimpulses proportional zu dem Wert auf dem ausgewählten der fünf Eingänge zum Schalter 94.
• Der Stromsensor 46 (Fig. 2) in dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a erfaßt den Beginn und das Ende jedes PWM Stromwertes und informiert den Prozessor 30. Der Prozessor 30 mißt die Dauer jedes Stromimpulses (PW1-PW5), um die Information (wie beispielsweise das Ausgangssignal des Sensors 64), die in dem PWM Stromimpuls durch den Transponder 24 übermittelt wird, abzuleiten.
• Nachdem jeder PWM Stromimpuls (PW1-PW5) beendet ist, deaktiviert der Prozessor 30 den 5V Treiber 38 und reaktiviert den 24V Treiber 40, um wieder 24 Volt auf der Leitung 22 herzustellen. Der Bit-Dekodierer 84 erfaßt den wachsenden Übergang über die 8 Volt Schwelle und öffnet den Gatterschalter 108 und schließt über ein Steuersignal auf Leitung 98 den Schalter 106 (um den Kondensator 104 zu entladen). Das Verfahren wird wiederholt, bis alle fünf Informationseinheiten zurückübertragen sind.
• Um dem Prozessor 30 zu helfen, den Wert genau auszuwerten, der durch die Zeitdauer des PWM Stromimpulses repräsentiert wird, der von dem Transponder 24 während einer bestimmten zyklischen Abfrage oder eines Testes eines speziellen Transponders zurückübertragen wurde, hat der erste, bei DCLK1 beginnende Stromimpuls eine Referenzimpulsweite (PW1), die durch den Ausgang des PWM Referenzabschnittes 86 gesteuert wird. Der Bit-Dekodierer 84 aktiviert den PWM Referenzabschnitt 86 mit dem "gültig" Signal. Der PWM Referenzabschnitt 86 reagiert durch Koppeln einer Referenzspannung von 0,024 Vdd an der Position #1 von der Schalteinheit 94. Nach Erfassen der fallenden Flanke von DCLK1 setzt der Bit-Dekodierer 84 die Schalteinheit 94 auf Position #1, um die PWM Referenzspannung (0,024 Vdd mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 96 zu koppeln. Zu dieser Zeit liegt der Ausgang des Komparators 96 hoch, genauso wie der Ausgang des Treibers 110, was den Stromausgang des Stromtreibers 70 "aktiviert", um Strom von der Leitung 22 abzuziehen. Der Stromimpuls endet, wenn die Rampenspannung 0,024 Vdd überschreitet, um eine Referenzimpulsweite PW1 von nominal 150 usec bereitzustellen.
• Der Prozessor 30 mißt die tatsächliche Breite des Referenzstromimpulses, der von dem Transponder 24 zurückübertragen wird, und speichert einen Eichwert, der gleich dem Verhältnis der nominalen zur tatsächlichen Impulsweite PW1 ist. Der Eichwert wird auf die folgenden vier Stromimpulsweiten angewandt (PW2-PW5), um die Meßgenauigkeit des Systems 10 zu verbessern. Zum Beispiel, wenn der Impuls PW1 mit 153 usec gemessen wird, weiß der Prozessor 30, daß der Transponder 24 in der Dauer 2% längere Stromimpulse als die nominale Dauer zurückübertragen wird. Der Prozessor 30 vermindert die gemessene Dauer von PW2-PW5, um genaue Meßwerte zu erhalten.
• Während einer Abfrage/Test-Folge wird ein Stromimpuls, der entweder für die augenblickliche Empfindlichkeit des Sensors 64 oder für eine simulierte Alarmbedingung repräsentativ ist, durch den Transponder 24 als Antwort auf die Bits 10 und 12 des Befehlswortes übertragen. Der Bit-Dekodierer 84 koppelt die verriegelten Bits 10 und 12 mit einer Sensortest-Steuereinheit 112, die als Antwort auf die Werte der Bits 10 und 12 ein Steuersignal auf einer Leitung 113 für den Sensortest- Aktivierungsabschnitt 88 erzeugt. Die Wahrheitstabelle der Sensortest-Steuerschaltung 112 ist folgendermaßen: Bit Ausgang (Leitung 113) (Test) keine Zustandsänderung (Abfrage)
• Wie gezeigt, müssen die Bits 10 und 12 übereinstimmen, um eine Zustandsänderung des Ausgangs der Sensortest-Steuereinheit 112 herzustellen. Deshalb können einzelne Bitfehler in den Bits 10 und 12 den Ausgangszustand nicht ändern. Weiterhin muß dem Zustandszähler in der Sensortest-Steuereinheit 112 eine gültige Kombination der Bits 10 und 12 ("00" oder "11") in zwei nachfolgenden gültigen Übertraqungen des 13-Bit PCM Adressen/Befehlswortes (das heißt, zwei aufeinanderfolgende Abfrage/Test-Folgen, die an einen bestimmten Transponder 24 adressiert sind) vorangestellt werden, um den Ausgangszustand der Sensortest-Steuereinheit 112 zu ändern. Diese Merkmale verbessern die Unempfindlichkeit des Systems gegenüber Rauschen und anderen Übergängen, die fehlerhafte Befehlsworte mit Datenbits, die durch den Bit-Dekodierer 84 zu empfangen und zu verriegeln sind, verursachen können.
• Der Testaktivierungsabschnitt 88 erzeugt ein Paar der Ausgangssignale als Antwort auf ein vom Ausgang des Sensortest- Aktivierungsabschnitts 112 empfangenes Signal. Ein erstes Ausgangssignal folgt dem logischen Status des Ausgangs der Steuereinheit 112 und wird mit dem Sensor 64 (Fig. 3) über die Leitung 63, wie das Testaktivierungssignal, gekoppelt. Eine logische 1 als Testaktivierungssignal versetzt den Sensor 64 ineinen "Test" Zustand, um ein Ausgangssignal auf der Leitung 65 zu erzeugen, das eine Amplitude entsprechend einer Alarmbedingung aufweist. Der Sensor 64 reagiert auf eine logische 0 als Testaktivierungssignal mit einem normalen Betriebsverhalten, so daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das eine den tierende Amplitude aufweist.
• Ein zweiter Ausgang des Sensortest-Aktivierungsabschnitts 88 ist mit der Postion #2 der Schalteinheit 94 verbunden. Dieser Ausgang hat eine Amplitude von 0,047 Vdd, wenn der Ausgang der Sensortest-Steuereinheit 112 logisch 1 ist (um den Sensor 64 zu testen) und hat eine Amplitude von 0,024 Vdd, wenn der Ausgang der Sensortest-Steuereinheit 112 logisch 0 ist (um den Sensor 62 abzufragen).
• Bit 10 wird also an den Ausgang der Aktivierungseinheit 85 angelegt, die ein Steuersignal über den Ausgang 75 für die Sensoridentifikations-Steuereinheit 91 (die unten beschrieben wird) als Antwort auf den logischen Pegel des Bits 10 bereitstellt. Wenn Bit 10 logisch 1 ist, erzeugt die Ausgangsaktivierungseinheit 85 eine logische 1 als Ausgangsimpuls (z.B. größer als Vdd-1,0 Volt), beginnend mit dem Auftreten des "gültigen" Ausgangssignals des Bit-Dekodierers 84 und endend nach dem Auftreten des Bits 1 während der nächsten durch den Schleifenanpassungsabschnitt 16a ausgelösten Abfrage/Test- Folge. Wenn jedoch das Bit 10 logisch 0 ist, endet der Ausgangsimpuls nicht, bis eine logische 1 als Bit 10 empfangen oder ein Rücksetzungssignal von der Rücksetzungseinheit 120 erzeugt wird. Die Beendigung solch eines Impulses stellt ein Rücksetzungssignal für einen Spannungszustandsabschnitt 92 bereit. Der Ausgangsaktivierungsimpuls aktiviert den LED Anzeigeabschnitt 76 und aktiviert den Betrieb des Identifikationssteuerungsabschnitts 91, wenn solch ein Impuls logisch 1 ist.
• Nach Empfang von DCLK2 rückt die Schalteinheit 94 auf die Position #2 vor und der Komparator 96 und der Treiber 100 beginnen mit dem Stromimpuls PW2 als Antwort auf den zweiten Ausgang des Testaktivierungsabschnitts 88. Die Dauer des Stomimpulses PW2 hängt von dem Pegel eines derartigen zweiten Ausgangssignals ab (welches als ein Ref. V Signal für den Komparator 96 dient): PW2 ist nominal 150 usec, wenn der Sensor 64 abgefragt wird und ist nominal 300 usec, wenn der Sensor 64 getestet wird. Infolgedessen informiert der Transponder 24 den Schleifenanpassungsabschnitt 16a durch Modulation der Weite des Stromimpulses PW2, ob der Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 das Befehlswort als einen Befehl, den Sensor 64 abzufragen, oder als einen Befehl, den Sensor 64 zu testen, interpretiert hat.
• Nach dem nächsten Übergang (DCLK3) wird ein Stromimpuls übertragen, der eine Weite (PW3) entsprechend dem Ausgang des Spannungszustandsabschnitts 92 aufweist. Dieses Merkmal wird primär mit dem Transpondermodul 26 verwendet und wird im einzelnen unten mit Bezug auf Fig. 6 erörtert. In einem Transponder 24 für einen Detektor reagiert jedoch der Spannungszustandsabschnitt 92 auf den Ausgang eines Spannungsteilers 114, der ein Widerstandspaar R&sub1;, R&sub2; umfaßt, das zwischen Vdd und Vss angeschlossen ist. Die Widerstandswerte von R&sub1; und R&sub2; werden ausgewählt, um eine Systemkodierung bereitzustellen, die zur Identifikation, zum Beispiel des Herstellers des Transponders, verwendet werden kann, so daß die Ausgangssignale von "nicht zugelassenen" Transpondern durch den Prozessor 30 ignoriert werden können. Zum Beispiel erzeugt der Zustandsabschnitt 92 ein Ausgangssignal von 0,024 Vdd, das mit der Position #3 der Schalteinheit 94 gekoppelt wird, wenn die Spannung, die an die Zustandseinheit 92 angelegt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist (hier beispielsweise zwischen 30% und 70% von Vdd). Wenn eine solche verwendete Spannung über 70% von Vdd ist, wird eine Ausgangsspannungsamplitude von 0,047 Vdd an Position #3 gelegt. Eine Spannung von 0,70 Vdd wird an Position #3 angeschlossen, wenn der Zustandsabschnitt 92 eine Spannung von weniger als 30% von Vdd erfaßt. Der Transponder 24 erzeugt einen Stromimpuls während DCLK3, der eine Dauer (PW3) von 150 usec (wenn die Eingangsspannung in einem vorbestimmten Bereich liegt), 300 usec (wenn die Eingangsspannung über dem Bereich liegt) oder 450 usec (wenn die Eingangsspannung unter dem Bereich liegt) aufweist. Der Prozessor 30 kann programmiert werden, Rückübertragungen von den Transpondern, die eine andere als eine vorbestimmte PW3 Dauer erzeugen, zu ignorieren, wodurch verhindert wird, daß Transponder, die durch nicht zugelassene Hersteller gebaut sind, an das System 10 "angebaut" werden.
• Das Ausgangssignal des Sensors 64 wird mit dem Kommunikationsanpassungsabschnitt 62 über die Eicheinheit 80 verbunden, die eine Eingangsspannung für die Position #4 der Schalteinheit 94 in einem vorbestimmten Bereich von 0 Volt bis 2,25 Volt (mit Bezug auf Vss) bereitstellt. Nach Empfang des vierten Übergangs DCLK4 erzeugen der Komparator 96, der Treiber 100 und der Ausgangsstromtreiber 70 einen Stromimpuls auf der Leitung 22, der eine Impulsweite (PW4) aufweist, die gemäß der Amplitude der Ausgangsspannung des Sensors 64 moduliert ist. Der Stromimpuls endet, wenn die Rampenspannung, die durch die R-C Schaltung 100 erzeugt wird, solch eine Ausgangsspannung überschreitet. Hierbei ist die Impulsweite PW4 zwischen 0 usec (für ein 0 Volt Sensorausgangssignal) und 1500 usec (für ein Sensorausgangssignal von 2,25 Volt).
• Der Prozessor 30 bestimmt durch Messen der Impulsweite PW4 unter Anwenden jeder notwendigen Eichung bei der gemessenen Dauer gemäß der Referenzimpulsweite PW1 und unter Vergleichen des geeichten Wertes mit einer Alarmschwelle, ob eine "normale" oder eine "Alarm" Bedingung beim Sensor 64 vorliegt. Die Alarmschwelle ist eine Impulsdauer von 1000 usec. Deshalb sollte PW4 beim Testen mindestens 1000 usec betragen oder der Sensor 64 hat eine Fehlfunktion. Weil der Prozessor 30 im Gegensatz zu dem einzelnen Transponder 24 das Vorhandensein einer normalen oder Alarmbedingung bestimmt, können Anpassungen der gesamten Systemempfindlichkeit, um zum Beispiel das Altern von Komponenten zu kompensieren, an einem zentralen Platz (Steuereinrichtung 12) - anstatt bei jedem Transponder 24 - durchgeführt werden. Der Prozessor 30 kann auch die Ergebnisse von mehreren Abfrage/Test Folgen speichern und mitteln, um Informationen über die Wirkungen des Alterns des Sensors 64 zu erhalten. Der Prozessor 30 braucht auch keinen Alarm unmittelbar nach Erhalt eines Impulses, der länger als die Alarmschwelle ist, auszulösen, sondern kann erst den Sensor wieder abfragen, um sicherzustellen, daß die anfängliche Rückmeldung nicht ein Fehler aufgrund von zum Beispiel Leitungsrauschen war.
• Der Sensor 64 kann manuell mit einer lokalen Testeinheit 82 getestet werden, die einen manuell betriebenen Schalter (nicht gezeigt) zum Anlegen von Vdd als Testaktivierungssignal an den Sensor 64 umfaßt.
• Der Prozessor 30 wird von der Identität des Sensors 64 (das bedeutet, ob der Sensor ein Ionisations- oder ein photoelektrischer Rauchdetektor oder ein thermischer Detektor ist) durch die Weite (PW5) des Stromimpulses informiert, der durch den Transponder 24 als Antwort auf Bit 11 des Befehlswortes nach der fünften abfallenden Flanke bei DCLK5 übertragen wird. Bit 11 ist mit einer Identifikationssteuereinheit 91 gekoppelt, die eine hohe Spannung (Vdd -1,0 Volt) an den Sensoridentifikationsabschnitt 90 anlegt, wenn Bit 11 eine logische 0 ist und eine niedrige Spannung (Vss + 0,4 Volt) an den Sensoridentifikationsabschnitt 90 anlegt, wenn Bit 11 eine logische 1 ist. Der Ausgang der Steuereinheit 91 ist mit einem Spannungsteiler aus Widerständen R&sub3; und R&sub4; in dem Identifikationsabschnitt 90 gekoppelt. Auf diese Weise koppelt der Identifikationsabschnitt 90 ein Signal mit der Position #5 der Schalteinheit 94, das eine Amplitude gemäß dem angelegten Signalpegel von der Steuereinheit 91 und den Widerständen R&sub3;, R&sub4; aufweist. Derartige Widerstände R&sub3;, R&sub4;, sind in Übereinstimmung mit der Identität des Sensors 64 vorhanden.
• Der Komparator 96, der Treiber 110 und der Ausgangsstromtreiber 70 erzeugen einen Stromimpuls auf der Leitung 22 während DCLK5, der eine Weite PW5 zwischen 0 usec und 1500 usec entsprechend der Identität des Sensors 64 aufweist. Der Prozessor 30 verwendet diese Identifikationsinformation zusammen mit der Sensorausgangsinformation (PW4) und dem Referenzimpuls (PW1), um die Betriebsbedingungen (z.B. normal oder Alarm) des Transponders 24 zu bestimmen.
• Nachdem der Prozessor 30 das Ende des Stromimpulses PW5 erfaßt, wird die Leitung 22 wieder auf 24 Volt gezogen und ein Rücksetzungssignal wird auf der Leitung 22 gesendet, indem die Spannung auf der Leitung 22 bei 24 Volt für eine Dauer aufrechterhalten wird, die größer als die Zeitkonstante einer R-C Schaltung 116 ist, die zwischen dem Eingangsanschluß 72 und Vss angeschlossen ist. Die R-C Schaltung 116 umfaßt einen Kondensator 117 (0,01 uF) und einen Widerstand 118 (1,5 Megaohm). Der Ausgang der R-C Schaltung 116 ist mit der Rücksetzungseinheit 120 verbunden, die das Aufladen des Kondensators 117 über eine Rücksetzungsschwelle (80% von Vdd) erfaßt, um das Schieberegister und den Paritätsprüfer in dem Bit- Dekodierer 84 in Vorbereitung für die nächste Testfolge des Schleifenanpassungsabschnitts 16a zurückzusetzen. Die Rücksetzungseinheit 120 setzt auch den Ausgangsimpuls der Ausgangsaktivierungsschaltung 85 auf eine logische 0 zurück.
• Es ist anzumerken, daß der Transponder 24 die Stromimpulse PW1-PW5 erzeugt, wenn eine Spannung von 5 Volt auf der Leitung 22 ist; das heißt, der Stromsensor 46 in dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a erfaßt den Strom auf der Leitung 22 nur, wenn die Spannung auf der Leitung 22 5 Volt ist. Deshalb kann der Prozessor 30 einen PWM Stromimpuls durch Anheben der Leitungsspannung auf 24 Volt übersteuern. Dieses erzeugt mehr Strom auf der Leitung 22 als der Ausgangsstromtreiber 70 aufnehmen kann. Auch der Bit-Dekodierer 84 erfaßt den Übergang über 8 Volt und deaktiviert das Gatter 108.
• Bezugnehmend auf Fig. 6 ist jedes Transpondermodul 26 in seiner Konfiguration ähnlich wie der Transponder 24 für einen Detektor (Fig. 3) außer, daß ein peripherer Überwachungsabschnitt 64' den Sensor 64 ersetzt und er über einen Ausgangsanschluß 130 der Klasse A und einen Ausgangsanschluß 132 der Klasse B mit einer peripheren Einrichtung 28 (Fig. 1) verbunden ist. Eine externe Leistungsversorgung (nicht gezeigt) ist mit einem Leistungsversorgungsanschluß 134 verbunden. Der periphere Überwachungsabschnitt 64' schaltet unter Steuerung eines modifizierten Kommunikationsanpassungsabschnitts 62' durch Signale auf der Leitung 63 die periphere Einrichtung 28 zwischen dem Betrieb in Klasse A und Klasse B. Wie bekannt ist, wird im Klasse B Betrieb die Leistung nur über den Anschluß 132 mit der peripheren Einrichtung 28 angekoppelt. Im Klasse A Betrieb werden die (+) Anschlüsse der Anschlüsse 130 und 132 zusammengeschaltet, wie auch die (-) Anschlüsse, um die periphere Einrichtung 28 über ein Paar paralleler Leitungen zu betreiben, und damit leichter Unterbrechungen in den Leitungen zu vereinzeln.
• Der periphere Überwachungsabschnitt 64' berichtet über den Zustand der peripheren Einrichtung 28 an den Kommunikationsanpassungsabschnitt 62' über die Leitung 65.
• Bezugnehmend auf Fig. 7 umfaßt der modifizierte Kommunikationsanpassungsabschnitt 62' einen Schalteraktivierungsabschnitt 88' für die Klassen A/B unter Steuerung durch eine Schaltsteuereinheit 112'. Auch die Leitung 65 ist, wie die Quellenspannung für den Spannungsteiler 114', angeschlossen, der die Eingangssignale für einen Spannungszustandsabschnitt 92' und die Position #4 der Schalteinheit 94 bereitstellt.
• In Betrieb ist Bit 1 des Adressenbefehlswortes eine logische 0, um einen Transpondermodul 26 zu adressieren. Bezugnehmend auf die Wahrheitstabelle für die Bits 10 und 12 setzt der Schaltaktivierungsabschnitt 88' für die Klassen A/B ein logisches 1 Signal auf die Leitung 63, um den peripheren Überwachungsabschnitt 64' in eine Klasse A Verbindung fit der peripheren Einrichtung 28 zu schalten, wenn die Bits 10 und 12 beide eine logische 0 (für zwei aufeinanderfolgende Abfrage/Test Folgen) sind. Gleichzeitig koppelt der Schaltaktivierungsabschnitt 88' für die Klassen A/B ein 0,047 Vdd Signal an der Position #2 der Schalteinheit 94. Zwei aufeinanderfolgende Übertragungen der Bits 10 und 12 als logische 1 ergeben in dem Schaltaktivierungsabschnitt 88' für die Klassen A/B ein Koppeln einer logischen 0 mit dem peripheren Überwachungsabschnitt 64' (um zum Klasse B Betrieb zu schalten) und eine Signalamplitude von 0,024 Vdd an der Position #2.
• Auf diese Weise überträgt das Transpondermodul 26 einen Stromimpuls beginnend bei DCLK2 zurück zur Steuereinrichtung 12, der eine Dauer (PW2) von 150 usec für einen Klasse B Betrieb und 300 usec für einen Klasse A Betrieb aufweist.
• Die Rückmeldung von der peripheren Einrichtung 28, die mit dem Spannungszustandsabschnitt 92' über den Spannungsteiler 114' verbunden ist, stellt eine Anzeige der zu der peripheren Einrichtung 28 gelieferten Spannung bereit, die durch den Spannungszustandsabschnitt 92' gemessen wird. Wenn die Spannung an der Verbindungsstelle der Widerstände R&sub1;', R&sub2;, zwischen 30% und 70% von Vdd ist, liegt die Spannung in einem normalen Bereich, und der Zustandsabschnitt 92' koppelt ein Signal, das eine Amplitude von 0,024 Vdd aufweist, mit der Position #3 der Schalteinheit 94. Wenn eine derartige Spannung über 70% von Vdd liegt (was einen offenen Schaltkreis in der Leitungsverbindung zu der peripheren Einrichtung 28 anzeigt), koppelt der Zustandsabschnitt 92' ein Signal von 0,047 Vdd mit der Position #3. Wenn die Spannung an der Verbindungsstelle von R&sub1;'und R&sub2;' weniger als 30% von Vdd ist (was anzeigt, daß die periphere Einrichtung einen kurzgeschlossenen Schaltkreis enthält> wird eine Signalamplitude von 0,70 Vdd mit der Position #3 gekoppelt.
• Infolgedessen überträgt das Transpondermodul 26 einen Impuls, der bei DCLK3 beginnt, mit einer Dauer (PW3) von entweder 150 usec (normal), 300 usec (offener Schaltkreis), oder 450 usec (kurzgeschlossener Schaltkreis) zurück.
• Beginnend bei DCLK4 wird auf der Leitung 22 ein Stromimpuls erzeugt, der eine für die augenblickliche Amplitude der Rückmeldung von der peripheren Einrichtung 28 repräsentative Dauer (PW4) aufweist. Eine solche Impulsdauer liegt zwischen 0 usec und 1500 usec. Diese sofortige Meßmöglichkeit stellt der Steuereinrichtung 12 eine laufenden Anzeige der Spannung der peripheren Einheit 28 zur Verfügung, so daß ein allmählicher Anstieg oder Abfall einer derartigen Spannung über die Zeit beobachtet wird, anstelle eines Wartens auf einen katastrophalen Fehler (z.B. einen offenen oder kurzgeschlossenen Schaltkreis).
• Wieder bezugnehmend auf die Fernmeldeleitung 22 umfaßt diese typischerweise ein standardmaßiges (z.B. 12 bis 18 maßig) verdrehtes Paar einer Einzelleitungsverdrahtung, was ein relativ einfaches Signalübertragungsmedium ist. Zum Beispiel ist die Leitung 22 hochreaktiv und weist keine charakteristische Impedanz über eine begrenzte Frequenzbandbreite auf. Infolgedessen werden die auf der Leitung 22 durch die Transponder 24, 26 erzeugten Stromimpulse (PW1-PW5) bei dem Schleifenanpassungsabschnitt 16a mit beträchtlicher Verzerrung (zum Beispiel Überschwingen an den vorderen und hinteren Impulsflanken) empfangen, was eine genaue Erfassung durch den Stromsensor 46 schwierig macht.
• Bezugnehmend auf Fig. 8A, 8B ergibt die Strom-Zeit Kennlinie eines der Stromimpulse 200 (derart wie der Referenzimpuls PW1), wie sie durch den Stromtreiber 70 erzeugt wird, einen korrespondierenden Stromimpuls 202, der durch den Stromsensor 46 erfaßt wird. Der Sensor 46 erfaßt den Stromabzug durch den Transponder 24, 26 mittels Messung des Leitungsstroms (nominal 50 mA) und durch Vergleichen des Stroms mit einem Schwellenpegel 203. Bezugnehmend auf Fig. 8C erzeugt jedes Überschwingen, das den Schwellenpegel 203 überquert, eine Unterbrechung 205 in dem durch den Stromsensor 46 erzeugten Ausgangsimpuls 206 bei der Stromerfassung, weil der Stromimpuls 200 mit einem beträchtlichen Anteil an Überschwingen 204 auf der vorderen Flanke eines derartigen Impulses empfangen wird.
• Bezugnehmend auf Fig. 8D integriert der Rauschfilter 52 (Fig. 2) den Impuls 206 und wendet eine zweite Schwelle 207 auf den integrierten Impuls 208 an. Der Abschnitt 209 des Impulses 208, der unter die Schwelle 207 fällt (aufgrund der Unterbrechung 205), wird aus dem Impuls 210 herausgefiltert, der mit dem Prozessor 30 gekoppelt wird, wie in Fig. 8E gezeigt. Deshalb mißt der Prozessor anstelle einer einzigen Impulsweite PW1 ein Impulspaar 212, 214 der Übergangsadauer bzw. der Dauer PW1'.
• Bezugnehmend auf Fig. 9 kann die Ausgangstreiberschaltung 70 im Transponder 24, 26 um solche Verzerrung der Stromimpulse PW1-PW5 zu kompensieren, wie folgt modifiziert sein. Der Basisanschluß eines Leistungstransistors 71 ist mit dem Ausgangsanschluß 74 des Kommunikationsanpassungsabschnitts über einen Spannungsteiler 140, der Widerstände 142, 144 umfaßt, verbunden. Eine Rückkopplungsschaltung 77, die einen Transistor 146 umfaßt, ist zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 71 angeschlossen. Ein Zeitschaltkreis, der einen Widerstand Rb und einen Kondensator Cb umfaßt, ist - wie gezeigt - mit der Basis und dem Emitter des Rückkopplungstransistors 146 verbunden. Ein Emitterwiderstand RE (hier beispielsweise 12 Ohm) ist - wie gezeigt - in Reihe zwischen dem Emitter des Transistors 71 und Vss geschaltet.
• In Betrieb erzeugt der Treiber 110 in der Kommunikationsanpassungsschaltung eine relativ große Spannung, wenn er zu Beginn eines Stromimpulses aktiviert wird, welche an der Basis des Transistors 71 durch den Spannungsteiler 140 auf ungefähr 3 Volt reduziert wird. Der Transistor 71 wird leitend und erzeugt etwa 2 Volt über dem Emitterwiderstand RE, der einen Strom von etwa 160 mA von der Leitung 22 abzieht.
• Zu dieser Zeit ist der Transistor 146 nicht leitend aufgrund des Kondensators Cb. Cb wird jedoch ausreichend in ungefähr 50 usec (der Zeitkonstante von Ra-Cb) geladen, um den Transistor 146 einzuschalten, was die Basisspannung (und folglich die Emitterspannung) des Transistors 71 vermindert. Die Spannung über RE fällt deshalb auf etwa 0,6 Volt scharf ab, was den nominalen Strom von 50 mA auf der Leitung 22 abzieht.
• Bezugnehmend auf Fig. 10A hat ein durch den Treiber 70 erzeugter Stromimpuls 200' einen vorderen Flankenabschnitt 201a' bei 160 mA, mit einem Haltebereich 201b' des Stromimpulses 200', der eine Amplitude von 50 mA aufweist.
• Wie in Fig. 10B gezeigt, hat der Stromimpuls 202', der durch den Stromsensor 46 erfaßt wird, einen überschwingenden Abschnitt 204' auf der vorderen Flanke. Jedoch wird das Überschwingen augenblicklich durch die große Stromamplitude der vorderen Flanke in bezug auf die nominale Amplitude, welche mit dem Schwellenpegel 203 zu erfassen ist, weit unter diesen Schwellenpegel 203 getrieben. Obwohl das Überschwingen 204' eventuell den Schwellenpegel 203 kreuzt, erfolgt dies infolgedessen bei einer Zeit t' in bezug auf die vordere Flanke, welche um einiges größer als die entsprechende Kreuzungszeit t des empfangenen Impulses 202 (Fig. 8B) ist.
• Bezugnehmend auf Fig. 10C hat der Ausgangsimpuls 206', der durch den Stromsensor 46 mit dem Rauschfilter 52 gekoppelt wird, eine Unterbrechung 205', die nahe der Mitte des Impulses 206' auftritt. Die Integration des Impulses 206' durch den Filter 52 erzeugt einen integrierten Impuls 208', der eine Weite PW1 oberhalb der Schwelle 207 aufweist und die Schwelle 207 aufgrund der Unterbrechung 205' nicht wieder kreuzt, wie in Fig. 10D gezeigt.
• Bezugnehmend auf Fig. 10E wird als Ergebnis ein einzelner Impuls 210', der die gewünschte Weite PW1 aufweist, mit dem Eingangsanschluß 50 des Prozessors 30 gekoppelt, dadurch wird eine genaue Messung der Dauer des Stromimpulses, der durch die Transponder 24, 26 erzeugt wird, trotz einer leitungsinduzierten Verzerrung bereitgestellt.
• Bezugnehmend auf Fig. 11 umfaßt der Schleifenanpassungsabschnitt 16a weiterhin eine Hystereseeinheit 160, um die Wirkungen des Rauschens, die auf den (+) und (-) Leitungen der Fernmeldeleitung 22 auftreten, zu reduzieren. Die Hystereseeinheit 160 umfaßt einen Transistor 162, der einen geerdeten Emitter und einen Kollektor aufweist, der in Reihe mit der (+) Leitung der Leitung 22 über einen Widerstand 164 (56 Ohm) und eine 5,6 Volt Zenerdiode 166 verbunden ist. Die Basis des Transistors 162 wird durch ein Steuersignal von dem Stromsensor 46 auf der Leitung 163 gespeist. Der 5V Treiber 38 (sowie der 24V Treiber 36 und der 0V Treiber 40) wird auf das Erdpotential über einen Widerstand R&sub0; (zwischen 33 und 56 Ohm) bezogen, um zu helfen, die Leitung 22 zu stabilisieren.
• Bezugnehmend auf Fig. 12A ist die Hystereseschaltungsanordnung typischerweise in dem Stromsensor selber.angeordnet, um den Schwellenstrom-Erfassungspegel 170 in Reaktion auf das Rauschen (wie das Überschwingen 172 auf der Leitung) zu verschieben, so daß die Wirkungen des Überschwingens ignoriert werden und die korrekte Impulsweite eines Stromimpulses 174 erfaßt wird. Häufig ist jedoch ein Ruhestrom 176 auf der Fernmeldeleitung vorhanden. Wenn folglich der Schwellenpegel 170 zu sehr angehoben wird (z.B. wenn zu viel Hysterese eingeführt wird), kann der Stromsensor den Ruheström 176 messen, was bewirkt, daß der Stromsensor ungeeignet ist, später auftretende Stromimpulse 174 zu erfassen.
• Bezugnehmend auf Fig. 11 und 12B wird in Betrieb, wenn der Stromsensor 46 die vordere Flanke des Stromimpulses erfaßt, der einen Strom IL aufweist, das Steuersignal auf der Leitung 163 aktiviert, um den Transistor 162 einzuschalten, um einen Strom IH von dem (+) Ausgang des 5V Treibers 38 zu ziehen. Deshalb wird der 5V Treiber 38 eine Stromamplitude ID = IL + IH auf der (+) Leitung erzeugen, welches die Stromamplitude ist, die durch den Stromsensor 46 erf aßt wird. Der zurückübertragene Strom IL vom Transponder 24, 26 ist über R&sub0; mit der Erde gekoppelt. Deshalb "schwebt" die Leitung 22 über dem Erdpotential mit ILR&sub0;.
• Ein Rauschen, das auf den (+), (-) Leitungen auftritt, induziert eine Strom IN. Wenn der Rauschpegel anwächst, tendiert der Strom in der (-) Leitung dahin, anzusteigen (IL + IN), indem er die Spannung auf der (-) Leitung in bezug auf die Erde hoch treibt. Der 5V Treiber 38 hält den Spannungsabfall über der Leitung 22 konstant und folglich erhöht er die Spannung auf der (+) Leitung. Die Hystereseeinheit 160 reagiert auf das Anwachsen der Spannung auf der (+) Leitung durch begleitendes Anwachsen des Hysteresestroms IH, um den Rauschstrom IN auszugleichen und dadurch den erfaßten Strom ID trotz des Anwachsens des Rauschens konstant zu halten.
• Auf ähnliche Weise nimmt auch der Rauschstrom IN ab, wenn der Rauschpegel auf den (+), (-) Leitungen abnimmt, wodurch die Spannung auf der (-) Leitung niedriger wird. Der 5V Treiber 38 reduziert entsprechend die Spannung in bezug auf die Erde auf der (+) Leitung, wobei der Hysteresestrom IH vermindert wird, so daß der Rauschstrom IN fortlaufend durch den Hysteresestrom IH ausgeglichen wird.
• Infolgedessen wird, wie in Fig. 12B gezeigt, der Schwellenpegel 170 des Stromsensors 46 nicht gewechselt. Vielmehr wird der Strompegel ID, der durch den Sensor 46 erfaßt wird, von dem Leitungsstrom IL durch den Hysteresestrom IH vergrößert und ändert sich entsprechend mit dem auf der Leitung 22 auftretenden Rauschen. Dieses liefert eine größere Rauschunempfindlichkeit, da die Differenz zwischen dem Signalpegel und dem Rauschpegel konstant beibehalten wird, um die Rauscheffekte zu reduzieren, anstatt einen Schwellenstrompegel in einem Stromsensor in Reaktion auf das Rauschen zu ändern.
• Die Hystereseeinheit 160 stoppt das Leiten des Stromes ID, wenn der Schleifenstrom IL am Ende des Stromimpulses abfällt. Das bedeutet, daß die Hystereseeinheit 160 ausschaltet, bevor der Stromsensor 46 das Ende des Impulses erfaßt und das Steuersignal auf der Leitung 163 deaktiviert. Die Hystereseeinheit 160 kann nicht wieder eingeschaltet werden, bis sie durch den Stromsensor 46 aktiviert wird. Deshalb aktivieren der Ruhestrom 176 oder das auf der Leitung 22 auftretende Rauschen nicht die Hystereseeinheit 160, wenn keine Stromimpulse von einem Transponder 24, 26 gezogen werden. Dieses vermindert die Möglichkeit, daß ein Leitungsrauschen oder ein Ruhestrom irrtümlicherweise vom Sensor 46 als Stromimpuls erfaßt werden.
• Andere Ausführungsformen sind in den folgenden Ansprüchen enthalten.

Claims (1)

1. Feuernachweissystem der Art, bei der eine Steuereinrichtung (12) über eine Fernmeldeleitung (22) Daten an mehrere Transponder (24, 26) in Form von Impuls folgen überträgt, und bei der Einrichtungen (62, 70) jedem der Transponder zugeordnet sind, um Daten in Signalform mit einer Dauer zurückzuübertragen, die jeweils auf den zurückzuubertragenden Daten basiert,

wobei das System gekennzeichnet ist durch

Treiberschaltungen (30, 36, 38, 40), die der Steuereinrichtung (12) zugeordnet sind, um eine Folge (103) von beabstandeten digitalen Impulsen auf der Leitung (22) zu erzeugen, wobei jeder Impuls von jedem benachbarten Impuls durch ein Trennsignal mit einem ersten Amplitudenwert beabstandet ist, und wobei jeder der Impulse einen aus zwei Werten ausgewählten Wert aufweist, die jeweils durch einen zweiten und dritten, vom ersten Amplitudenwert verschiedenen Signalamplitudenwert repräsentiert werden, und durch Dekodierschaltungen (84), die jedem der Transponder (24, 26) zugeordnet sind, um jeden der beabstandeten Impulse auf der Leitung (22) zu erfassen und die beabstandeten Impulse ausschließlich aufgrund der Amplitudenwerte ohne Berücksichtigung des Zeitpunktes, zu dem der Impuls beginnt, oder dessen Dauer, zu dekodieren.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Amplitudenwert (24V) ein relativ hoher Spannungswert ist und der zweite sowie der dritte Amplitudenwert (5V, 0V) niedrigere Spannungswerte sind.

3. System nach Anspruch 2, wobei die Impulse entweder Null-wertige oder Eins-wertige Bits sind, die dadurch kodiert werden, daß die Fernmeldeleitung (22) mit zwei verschiedenen, jeweils niedrigeren Spannungen angesteuert wird.

4. System nach Anspruch 2, wobei die Transponder (24, 26) Leistungsversorgungsschaltungen (58) umfassen, um Leistung aus der Leitung (22) abzuleiten, wenn die Leitung mit der hohen Spannung betrieben wird, und um diese Leistung an die Transponder zu liefern.

5. System nach Anspruch 2, wobei die Dekodierschaltung (84) Mittel umfaßt, um den Beginn jedes Impulses durch Erfassung der Überschreitung eines Spannungsschwellwertes (111) auf der Fernmeldeleitung (22) zu ermitteln.

System nach Anspruch 1, umfassend weitere der Steuereinrichtung (12) zugeordnete Schaltungen (30), um die Impulse mit einer auswälbaren Impulsrate zu übertragen.

7. System nach Anspruch 1, wobei die von der Steuereinrichtung (12) übertragenen digitalen Daten eine Adresse (105) und einen Befehl (107) umfassen.

8. System nach Anspruch 1, wobei die von der Steuereinrichtung (12) übertragenen digitalen Daten ein Paritätsbit (109) umfassen.

System nach Anspruch 1, wobei jeder Transponder (24, 26) eine Referenzschaltung (86) zur Bildung eines Referenzwertes umfaßt, der dazu dient, ein Referenzsignal einer vorgegebenen Nominaldauer an der Steuereinrichtung (12) bereitzustellen.

System nach Anspruch 7, wobei mindestens einige der Befehle die vom Transponder (24, 26) ausgeführte Funktion verändern können, umfassend

Einrichtungen, die der Steuereinrichtung (12) zugeordnet sind, um die Befehle in Binärkode zu kodieren, so daß die Kodierung für zwei Befehle, welche die Ausführung verschiedener Funktionen durch den Transponder fordern, sich zumindest in zwei Bitpositionen unterscheiden, und

Dekodiereinrichtungen (84), die dem Transponder (24, 26) zugeordnet sind, um zu erfassen, ob ein bestimmter, von der Steuereinrichtung (12) emfangener Befehl sich in zumindest zwei Bitpositionen von einem früheren, von der Steuereinrichtung (12) empfangenen Befehl unterscheidet.

11. System nach Anspruch 10, wobei die Dekodiereinrichtung (84) Mittel umfaßt, um die vom Transponder ausgeführte Funktion nur dann zu ändern, wenn der gleiche Befehl zweimal erfaßt wird.

12. System nach Anspruch 10, wobei der Transponder (24, 26) in einer Funktion der Steuereinrichtung (12) einen Wert zurückgibt, der charakteristisch ist für das Antwortsignal eines dem Transponder zugeordneten Meßwandlers (64).

13. System nach Anspruch 10, wobei der Transponder (24, 26) in einer Funktion der Steuereinrichtung (12) einen Wert zurückgibt, der charakteristisch ist für ein hypothetisches Testereignis-Antwortsignal eines dem Transponder zugeordneten Meßwandlers (64).

14. Verfahren zum Betrieb eines Feuernachweissystems nach Anspruch 1, umfassend folgende Schritte:

Bildung von Impulsen auf der Leitung (22), deren Amplituden die digitalen Daten gemäß einer Impulskodierung darstellen,

Erfassung des Beginns jedes Impulses auf der Leitung und Dekodierung jedes Impulses ausschließlich auf der Grundlage des Amplitudenpegels ohne Berücksichtigung des Zeitpunktes, an dem der Impuls beginnt oder dessen Dauer, und

Zurückübertragen von Daten an die Steuereinrichtung (12) in Form von Datensignalen, wobei die Dauer der jeweiligen Datensignale auf der Grundlage der zurückzusendenden Daten beruht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Fernmeldeleitung (22) um einen bestimmten Betrag übersteuert wird, wenn die Daten an die Steuereinrichtung zurückübertragen werden.