DE3908558C2

DE3908558C2 -

Info

Publication number: DE3908558C2
Application number: DE19893908558
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Feucht
Original assignee: Knick Elektronische Messgeraete & Co 1000 Berlin De GmbH
Current assignee: Knick Elektronische Messgeraete & Co 1000 Berlin De GmbH
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-12-20
Also published as: EP0387601A1; DE3908558A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalübertra gungssystem mit einem Sender, der einen Strom im Bereich zwischen einem vorbestimmten ersten Wert und einem vorbe stimmten zweiten Wert gleicher Polarität, insbesondere zwischen 4 und 20 mA, über eine Leitung an mindestens einen Empfänger sendet.The present invention relates to a signal transmission system with a transmitter that has a current in the area between a predetermined first value and a pre agreed second value of the same polarity, in particular between 4 and 20 mA, via a line to at least sends a recipient.

In der Prozeßsteuerungs- und Anlagentechnik ist die Meßwertübertragung mittels eines eingeprägten 4...20 mA- Stromes (Live Zero-Normsignal) weit verbreitet. Damit kann eine analoge Größe kontinuierlich übertragen werden. Gleichzeitig steht dem Empfänger aufgrund des Mindest stromes eine Leistung zur Weiterverarbeitung oder Auswer tung zur Verfügung. Darüber hinaus kann eine Überwachung auf Leitungsbruch (Strom = 0) oder Meßbereichsüberschrei tung (Strom < 20 mA) erfolgen. In diesen Fällen weiß der Empfänger, daß er die ankommenden Meßwerte nicht auswerten darf. In process control and plant engineering is the Measured value transmission using an impressed 4 ... 20 mA Current (live zero standard signal) widely used. In order to an analog quantity can be continuously transmitted. At the same time, the recipient is due to the minimum stromes a service for further processing or evaluation tion available. In addition, surveillance for wire break (current = 0) or overrange device (current <20 mA). In these cases white the receiver that he does not receive the incoming measurements may evaluate.

In zunehmendem Maß wird gewünscht, auf den bereits für die Übertragung des Normsignales vorhandenen Leitungen zusätzliche Informationen zu übertragen, z.B. Selbstüber wachungsmeldung, Alarmmeldungen, Grenzwertüberschrei tungsmeldungen oder Anforderungen für ein Überprüfungs signal, weil man die Kosten für eine zusätzliche Lei tungsführung sparen möchte. Für diesen Zweck werden Geräte angeboten, die das Normsignal modulieren, bei spielsweise mit Hilfe einer Pulsdauer- oder Frequenzmodu lation. Dies führt neben dem hohen Schaltungsaufwand für Sender und Empfänger zu dem zusätzlichen Nachteil, daß andere Geräte in der Stromschleife, beispielsweise bereits vorhandene Empfänger, die nicht für die aufmodu lierten höherfrequenten Bestandteile des Signals ausge legt sind, stark gestört und in ihrer Funktion beein trächtigt werden können. Insbesondere ist es nur unter Schwierigkeiten möglich, ein bereits vorhandenes Meßwert übertragungssystem für die Übertragung weiterer Daten nachzurüsten, wenn die Empfänger von älterer Bauart sind und die höherfrequenten Anteile des überlagerten Digitalsignals nicht verkraften. Zudem ist in der Regel ein Eingriff in den Sender erforderlich.Increasingly, it is desired that the already for the transmission of the standard signal to existing lines transmit additional information, e.g. Yourself watchdog, alarm, limit value exceeded Notification messages or requirements for a review signal because you have the cost of an additional lei management want to save. For this purpose Devices offered that modulate the standard signal at for example with the help of a pulse duration or frequency mod lation. This leads to the high circuit complexity for transmitter and receiver to the additional disadvantage that other devices in the current loop, for example existing recipients that are not for the mod gated higher-frequency components of the signal are severely disturbed and impaired in their function can be pregnant. In particular, it is only under Difficulties possible, an existing measurement transmission system for the transmission of further data retrofit if the receiver is of older design and the higher-frequency components of the superimposed Do not cope with digital signals. It also usually intervention in the transmitter is required.

Bei einem bekannten System der eingangs genannten Art (EP 2 13 768 A) werden zusätzlich zu dem 4 . . . 20 mA-Strom Spannungsimpulse über die Leitung übertragen, die über eine in die Leitung eingekoppelte Schnittstelle erzeugt werden. Durch die Spannungsimpulse soll der Sender gesteuert werden. Die Spannungsimpulse haben nur eine geringe Amplitude, so daß die restliche Übertragung des 4 . . . 20 mA-Stromes nicht gestört wird. In a known system of the type mentioned (EP 2 13 768 A) are in addition to the 4th . . 20 mA current Voltage pulses transmitted over the line that over generates an interface coupled into the line will. The transmitter is to be controlled by the voltage pulses will. The voltage pulses have only one low amplitude, so the rest of the transmission of the 4th . . 20 mA current is not disturbed.

Bei einem weiteren bekannten System (EP 1 01 528 A) wird die 4 . . . 20 mA-Stromversorgung kurzzeitig geändert, bevor digitale Signale gesendet werden. Zur Vorbereitung des Systems erhöht eine in die Leitung eingekoppelte Schnittstelle den Strom kurzzeitig um 16 mA, so daß der Strom auf der Leitung sich dann zwischen 20 und 36 mA bewegt. Die digitalen Signale können in beide Richtungen über die Leitung übertragen werden.In another known system (EP 1 01 528 A) the 4 . . . 20 mA power supply briefly changed before digital signals are sent. To prepare the Systems increases an interface coupled into the line the current briefly by 16 mA, so that the current the line then moves between 20 and 36 mA. The digital signals can go in either direction the line will be transferred.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sig nalübertragungssystem anzugeben, das neben einem analogen Stromsignal ein digitales Signal übertragen kann, ohne den oder die Empfänger zu stören.It is the object of the present invention to provide a Sig nal transmission system specify that in addition to an analog Current signal can transmit a digital signal without to disturb the recipient (s).

Diese Aufgabe wird bei einem Signalübertragungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der Lei tung zwischen dem Sender und dem Empfänger an einem Ende eine Umpoleinrichtung angeordnet ist, die die Pola rität des gesendeten Stromes in Abhängigkeit von einem zu übertragenden Signal invertiert und daß am anderen Ende ein Absolutwertbildner angeordnet ist, der unabhän gig von der Polarität seines Eingangsstromes einen Aus gangsstrom mit vorbestimmter Polarität erzeugt, wobei die Stärke des Ausgangsstroms der Stärke des Eingangs stromes proportional ist, und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die die Polarität des Eingangsstromes ermit telt.This task is done with a signal transmission system of the type mentioned solved in that in the Lei device between the transmitter and the receiver at one At the end a polarity reversal device is arranged which rity of the transmitted current depending on one inverted signal to be transmitted and that at the other An absolute value generator is arranged at the end, which is independent regardless of the polarity of its input current Gangsstrom generated with predetermined polarity, wherein the strength of the output current the strength of the input current is proportional, and an evaluation device which determines the polarity of the input current telt.

Die Information des zusätzlich übertragenen Signals steckt also in der Stromrichtung, die über die Leitung übertragen wird. Da der Absolutwertbildner an seinem Ausgang aber immer die gleiche Stromrichtung ausgibt und am Eingang der Umpoleinrichtung der Strom auch immer in die gleiche Richtung fließt, ist der Empfänger nicht dem Einfluß der Stromrichtung auf der Leitung unterwor fen. Auf diese Weise bleibt für den Empfänger das Verhal ten des herkömmlichen Signalübertragungssystems erhalten und man muß ihn nicht für das Ausfiltern irgendwelcher aufmodulierten Signale vorbereiten. Trotzdem ist es nun erfindungsgemäß möglich, zusätzlich Signale über die gleiche 4 . . . 20 mA-Stromschleife zu übertragen, wobei der Aufwand sehr gering ist und damit eine wirtschaft liche Lösung möglich wird. Die nachträgliche Aufrüstung von Stromkreisen ist ohne Eingriff in die vorhandenen Geräte möglich. Diese können weiter arbeiten wie bisher. Durch eine entsprechende Codierung und anschließende Impulszählung in der Auswerteeinheit können auch mehrere verschiedene Signale übermittelt werden. Vorteilhafter weise eignet sich die Art der Signalübertragung haupt sächlich für einen begrenzten Vorrat an bestimmten Sig nalen, beispielsweise ein Warnsignal, ein Abschaltsignal, ein Meßbereichsüberschreitungssignal oder ein Meldungsan forderungssignal. The information of the additionally transmitted signal is therefore in the direction of the current, which is via the line is transmitted. Since the absolute value generator on his Output always outputs the same current direction and the current at the input of the polarity reversal device flows in the same direction, the receiver is not the influence of the current direction on the line fen. In this way, the behavior remains for the recipient th conventional signal transmission system and you don't have to use it to filter out any Prepare modulated signals. Still it is now possible according to the invention, additional signals via the same 4. . . To transfer 20 mA current loop, where the effort is very low and therefore economical solution is possible. The subsequent upgrade of circuits is without intervention in the existing ones Devices possible. These can continue to work as before. By appropriate coding and subsequent Pulse counting in the evaluation unit can also be several different signals are transmitted. More advantageous The type of signal transmission is the most suitable for a limited supply of certain sig signals, for example a warning signal, a switch-off signal, an out of range signal or a message application demand signal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangs stromstärke des Absolutwertbildners gleich der Eingangsstromstärke. Durch die Übersetzung 1 : 1 wird sichergestellt, daß sich das Betriebsverhalten des Systems am Eingang des Empfängers nicht von dem eines herkömmlichen Systems unterscheidet.In a preferred embodiment, the output is current of the absolute value generator is equal to the input current. The 1: 1 ratio ensures that the operating behavior of the system Input of the receiver is not that of a conventional one Systems differs.

Mit besonderem Vorteil ist der Absolutwertbildner durch eine Gleichrichterbrückenschaltung gebildet. Dies ist eine einfache, wirtschaftlich zu fertigende Ausführungs form, die praktisch trägheitslos den Absolutwert des Stromes ermittelt. Unabhängig von der Polarität des Stromes, d.h. der Stromrichtung, wird immer der Strom mit der gleichen vorbestimmten Richtung am Ausgang ausge geben. Lediglich die Stromstärke wird von der Stärke des Eingangsstromes beeinflußt.The absolute value generator is particularly advantageous a rectifier bridge circuit is formed. This is a simple, economical to manufacture execution form that is practically inertia the absolute value of the Current determined. Regardless of the polarity of the Current, i.e. the current direction, the current will always be with the same predetermined direction at the exit give. Only the current strength depends on the strength of the input current is affected.

Zur Feststellung der Polarität des Stromes kann die Auswerteeinrichtung vor dem Absolutwertbildner angeordnet sein. Bevorzugterweise ist sie aber in einem Zweig der Gleichrichterbrückenschaltung angeordnet. Die Gleichrich terbrückenschaltung hat die Eigenschaft, daß jeweils paarweise in zwei Zweigen nur Strom einer Richtung fließt. Stellt nun die Auswerteeinrichtung fest, daß in dem Zweig, in dem sie angeordnet ist, ein Strom fließt, lassen sich daraus zuverlässige Rückschlüsse auf die Stromrichtung in der Leitung ziehen.To determine the polarity of the current, the Evaluation device arranged in front of the absolute value generator be. However, it is preferably in a branch of Rectifier bridge circuit arranged. The rectifier terbrückenschaltung has the property that each in pairs in two branches only current of one direction flows. Now the evaluation device determines that a current in the branch in which it is arranged flows, reliable conclusions can be drawn pull on the current direction in the line.

Mit Vorteil ist die Auswerteeinrichtung durch eine Leuchtdiode gebildet, die mit gleicher Durchlaßrichtung in Reihe mit der Diode in dem Zweig der Gleichrichter brückenschaltung liegt. Wenn der Strom in der Leitung in der vorbestimmten Richtung fließt, leuchtet die Leuchtdiode auf, was für eine Bedienperson ein optisches Warnsignal bedeutet. Der Zustand der Leuchtdiode kann natürlich auch über einen Fototransistor abgegriffen und automatisch weiterverarbeitet werden. Bevorzugter weise wird ein Optokoppler verwendet, um die Gefahr von Störungen durch externes Licht gering zu halten. Dadurch läßt sich eine Potentialtrennung des Signalaus gangs gegenüber der Stromschleife erzielen.The evaluation device is advantageously provided by a LED formed with the same forward direction in series with the diode in the branch of the rectifier bridge circuit lies. If the current in the line flows in the predetermined direction, the lights LED on what an optical for an operator Warning signal means. The state of the LED can of course also tapped via a photo transistor and automatically processed further. More preferred wise an optocoupler is used to avoid the danger to minimize interference from external light. This allows the signal to be isolated achieve against the current loop.

Eine andere Art der automatischen Weiterverarbeitung kann dadurch realisiert werden, daß die Auswerteeinrich tung einen Widerstand, insbesondere einen Shuntwider stand, und eine Spannungsermittlungsschaltung, die einen Spannungsabfall über den Widerstand feststellt, aufweist. Viele Schaltungen lassen sich einfacher mit einer Signal spannung als Eingangsgröße betreiben als mit einem Strom.Another type of automatic processing can be realized by the evaluation device a resistance, especially a shuntwider stood, and a voltage detection circuit that one Detects voltage drop across the resistor. Many circuits are easier with one signal Operate voltage as an input variable as with a current.

Es kann auch ein Stromverstärker oder ein Strom/Span nungswandler verwendet werden, der keinen Spannungsabfall verursacht und beispielsweise einen Operationsverstärker aufweist.It can also be a current amplifier or a current / span voltage converter can be used, no voltage drop caused and for example an operational amplifier having.

Beispielsweise kann die Spannungsermittlungsschaltung einen Komparator aufweisen. Dieser Komparator stellt fest, ob eine Spannung am Widerstand abfällt oder nicht. Wenn eine Spannung abfällt, ist dies ein Zeichen dafür, daß in der Leitung der Strom in die vorbestimmte Richtung fließt. Da praktisch nur zwei Spannungen auftreten kön nen, nämlich einmal die Spannung Null und zum anderen die Spannung, die dem Produkt aus fließendem Strom und Widerstand entspricht, und der Strom mindestens 4 mA betragen muß, läßt sich die Schwellwertgrenze für den Komparator leicht festlegen. Diese muß darüber hinaus nicht übermäßig genau sein. For example, the voltage detection circuit have a comparator. This comparator provides determines whether a voltage across the resistor drops or not. When a voltage drops, this is a sign that in the line the current in the predetermined direction flows. Since practically only two voltages can occur NEN, namely the voltage zero and the other the voltage that the product of flowing current and Resistance corresponds, and the current at least 4 mA must be, the threshold value limit for the Easily set comparator. This must also go don't be overly accurate.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gleichrichterbrückenschaltung im Rückkopplungszweig eines Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor, insbe sondere eines Operationsverstärkers, angeordnet und die Auswerteeinrichtung ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers und Masse angeordnet. Auf diese Art und Weise läßt sich praktisch ohne Spannungsabfall feststel len, welche Polarität der Strom in der Leitung hat, d.h. in welche Richtung der Strom in der Leitung fließt.In a particularly preferred embodiment, the Rectifier bridge circuit in the feedback branch an amplifier with a high gain factor, in particular special of an operational amplifier, arranged and the evaluation device is between the output of the Amplifier and ground arranged. This way and Way can be found practically without voltage drop the polarity of the current in the line, i.e. in which direction the current flows in the line.

Mit Vorteil ist am Ausgang des Absolutwertbildners ein Kondensator angeordnet. Dieser Kondensator dient zur Glättung der beim Umschalten der Polarität möglichen Spannungseinbrüche.There is an advantage at the output of the absolute value generator Capacitor arranged. This capacitor is used for Smoothing the possible when switching the polarity Voltage dips.

Bevorzugterweise ist die Umpoleinrichtung als 2-poliger Umschalter ausgebildet. Dieser Umschalter läßt sich auf einfache Art und Weise mechanisch oder auch elektro nisch verwirklichen und erfüllt mit geringem Aufwand die Aufgabe, die Polarität des Stromes zu invertieren. Beispielsweise kann der Umschalter einen relaisbetätigten mechanischen Schalter aufweisen oder mit Halbleiterschal tern realisiert werden. Insbesondere in Verbindung mit einem Optokoppler läßt sich bei einem mechanischen Schal ter eine potentialgetrennte, d.h. von der Spannung des 4 . . . 20 mA-Stromes entkoppelte, Signalübertragung durch führen.The polarity reversal device is preferably a 2-pole device Switch trained. This switch can be in a simple way mechanically or also electro nisch realize and fulfilled with little effort the task of inverting the polarity of the current. For example, the switch can be a relay operated have mechanical switch or with semiconductor scarf tern can be realized. Especially in connection with an optocoupler can be used with a mechanical scarf ter a floating, i.e. of the tension of the 4th . . 20 mA current decoupled, signal transmission through to lead.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sender am gleichen Ende der Leitung wie die Umpoleinrichtung angeordnet. Die Übertragungsrichtung des vom Sender gesendeten Signals, nämlich die Variation der Strom stärke, und des von der Umpoleinrichtung gesendeten Signals, nämlich die Stromrichtung, ist die gleiche. In a preferred embodiment, the transmitter is at the same end of the line as the polarity reversal device arranged. The direction of transmission from the transmitter sent signal, namely the variation of the current strength, and that sent by the polarity reversal device Signal, namely the current direction, is the same.

Mit Vorteil sind die Umpoleinrichtung und der Sender in eine Baueinheit integriert. Dies erfordert nur einen geringen zusätzlichen Platzbedarf. Darüber hinaus kann der im Sender für die Stromquelle vorhandene Leistungs versorgungsteil auch für den Umschalter verwendet werden.The polarity reversal device and the transmitter are advantageous integrated into one unit. This only requires one small additional space requirement. Furthermore, can the power available in the transmitter for the power source power supply can also be used for the changeover switch.

Besonders einfach wird der Aufbau, wenn die Endstufe des Senders bipolar aufgebaut ist. Dann kann sie direkt als Umschalteinrichtung verwendet werden.The construction becomes particularly simple when the power amplifier of the transmitter is bipolar. Then she can directly can be used as a switching device.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Sender an dem Ende der Leitung angeordnet, an dem auch der Absolutwertbildner angeordnet ist. Der Sender ist zusätzlich mit der Auswerteeinrichtung verbunden und bewirkt nach einem Polaritätswechsel des Stroms in eine vorbestimmte Richtung eine vorbestimmte Änderung der Stärke des Sendestroms. Sender und Umpoleinrichtung senden in diesem Fall in entgegengesetzte Richtungen. Dies ist immer dann von Vorteil, wenn beispielsweise der Sender entfernt und für eine direkte Überprüfung unzugänglich angeordnet ist. In diesem Fall kann die Umpoleinrichtung ein Zustandsmeldungs-Anforderungssignal aussenden, auf das hin der Sender durch Rücksenden einer bestimmten Stromstärkeänderung anzeigt, ob er in Ordnung ist oder nicht. Entspricht die Rückmeldung nicht dem erwarteten Signal, liegt eine Störung beim Sender vor. Der Absolutwertbildner ist dabei so ausgebildet, daß nicht nur der Ausgangsstrom eine Funktion des Eingangs stromes darstellt, sondern auch der Eingangsstrom abhän gig vom Ausgangsstrom ist. Wenn also durch den Sender am Ausgang der Absolutwertbildners ein höherer Strom bewirkt wird, ändert sich dementsprechend die Stromstärke am Eingang und damit auf der Leitung. Das Anforderungs signal ist deshalb von Vorteil, weil damit der Beginn für einen definierten Zustand im System gesetzt werden kann, in dem die nachfolgende Stromänderung als Zustands meldung aufgefaßt wird.In another preferred embodiment, the Transmitter located at the end of the line, at which too the absolute value generator is arranged. The transmitter is additionally connected to the evaluation device and causes after a change of polarity of the current in a predetermined direction a predetermined change in Strength of the transmission current. Transmitter and polarity reversal device in this case send in opposite directions. This is always an advantage if, for example the transmitter removed and for direct review is inaccessible. In this case, the Pole reverser a status report request signal send out, to which the transmitter by sending back one certain amperage change indicates whether he's okay is or not. Doesn't the feedback correspond to that expected signal, the transmitter is malfunctioning. The absolute value generator is designed so that not just the output current is a function of the input represents current, but also the input current gig of the output current. So if by the broadcaster a higher current at the output of the absolute value generator is caused, the current strength changes accordingly at the entrance and thus on the line. The requirement signal is an advantage because it is the beginning for a defined state in the system can in which the subsequent current change as a state message is understood.

Mit Vorteil unterschreitet der Sender nach einem Polari tätswechsel für eine vorbestimmte Zeitdauer den vorbe stimmten ersten Stromwert oder überschreitet den vorbe stimmten zweiten Stromwert. Eine solche Überschreitung des Senderbereichs kann zuverlässig erfaßt werden.The transmitter advantageously falls below a polar change of action for a predetermined period of time agreed the first current value or exceeds the previous one agreed second current value. Such an overshoot the transmitter area can be reliably detected.

In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt der Sender in Abhängigkeit von seinem technischen Zustand nach einem Polaritätswechsel für die Dauer von etwa einer Sekunde einen Strom von der Stärke 21 mA. Je nachdem, wie der Sender ausgebildet ist, wird dieses Signal also nur dann erzeugt, wenn der Sender einen Defekt aufweist, oder, in einer anderen Ausbildung, wenn er in Ordnung ist.In a preferred embodiment, the transmitter acts depending on its technical condition a polarity change for about one Second a current of 21 mA. Depending on, how the transmitter is designed, this signal is only generated if the transmitter has a defect, or, in another education if he's okay is.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention is based on preferred in the following Embodiments in connection with the drawing explained in more detail. In it show:

Fig. 1 eine Anordnung eines Signalübertragungssystems, Fig. 1 shows an arrangement of a signal transmission system,

Fig. 2 eine weitere Anordnung, Fig. 2 shows a further arrangement,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Absolutwertbild ners, Fig. 3 shows a third embodiment of the absolute value generator,

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des Absolutwertbild ners mit Auswerteeinrichtung und Fig. 4 shows a fourth embodiment of the Absolutwertbild ners with evaluation device and

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Signalübertra gungssystems. Fig. 5 shows a third embodiment of the signal transmission system.

Ein Signalübertragungssystem weist einen Sender 1 auf, der über eine Leitung 2 einen eingeprägten Strom im Bereich zwischen zwei vorbestimmten Werten an einen Empfänger 3 überträgt. Die Leitung 2 ist zweipolig ausge führt, d.h. sie weist einen Pfad für den Stromfluß vom Sender 1 zum Empfänger 3 und einen Pfad für den Stromfluß vom Empfänger 3 zum Sender 1 auf. Der Strom kann zwischen 4 und 20 mA variieren. Ein solches Signal ist unter dem Namen "Live Zero-Normsignal" bekannt. Zur Erzeugung des Stromsignals weist der Sender eine Stromquelle 4 mit konstantem, einstellbarem Stromausgang auf.A signal transmission system has a transmitter 1 , which transmits an impressed current in the range between two predetermined values to a receiver 3 via a line 2 . The line 2 is bipolar leads, ie it has a path for the current flow from the transmitter 1 to the receiver 3 and a path for the current flow from the receiver 3 to the transmitter 1 . The current can vary between 4 and 20 mA. Such a signal is known under the name "Live Zero standard signal". To generate the current signal, the transmitter has a current source 4 with a constant, adjustable current output.

Hinter dem Sender 1 ist eine Umpoleinrichtung 5 angeord net, die in Abhängigkeit von einem Signal auf einer Eingangsleitung 9 die Polarität des Stromes in der Lei tung 2 invertiert. In Abhängigkeit vom Eingangssignal auf dem Signaleingang 9 wird nämlich ein zweipoliger Umschalter 7 betätigt, so daß der Strom, der bisher auf den einen Strompfad der Leitung 2 geleitet wurde, nun auf den anderen Strompfad geleitet wird.Behind the transmitter 1 is a Umpoleinrichtung 5 angeord net, the polarity of the current in the Lei device 2 inverted depending on a signal on an input line 9 . Depending on the input signal on the signal input 9 , a two-pole changeover switch 7 is actuated, so that the current which was previously conducted on one current path of line 2 is now conducted on the other current path.

Am anderen Ende der Leitung 2 ist ein Absolutwertbildner 6 angeordnet, der eine Gleichrichterbrückenschaltung aufweist. Die Gleichrichterbrückenschaltung weist vier Dioden 11-14 mit niedrigem Spannungsabfall auf, die in bekannter Weise zwischen einem Eingang 10 und einem Ausgang 15 des Absolutwertbildners 6 angeordnet sind. Ein Strom mit positiver Richtung fließt vom Eingang 10 durch die Diode 12 zum Ausgang 15 und von dort zum Empfänger 3. Der Strom vom Empfänger 3 fließt über den Ausgang 15 und die Diode 13 zum Eingang 10 und von dort in die Leitung 2. Bei positivem Strom werden also ledig lich die Dioden 12 und 13 der Gleichrichterbrückenschal tung verwendet. Bei der anderen Polarität fließt der Strom vom Eingang 10 durch die Diode 14 zum Ausgang 15 und von dort zum Empfänger 3 und auf dem Rückweg durch den Ausgang 15 und die Diode 11 zum Eingang 10 und zur Leitung 2. Bei negativer Polarität werden also nur die Dioden 11 und 14 vom Strom durchflossen. Für den Empfänger 3 ist die Polarität des Stromes auf der Leitung 2 ohne Bedeutung. Wie gezeigt, hat der Strom in den Empfänger 3 immer die gleiche Richtung.At the other end of line 2 , an absolute value generator 6 is arranged, which has a rectifier bridge circuit. The rectifier bridge circuit has four diodes 11-14 with a low voltage drop, which are arranged in a known manner between an input 10 and an output 15 of the absolute value generator 6 . A current with a positive direction flows from the input 10 through the diode 12 to the output 15 and from there to the receiver 3 . The current from receiver 3 flows via output 15 and diode 13 to input 10 and from there into line 2 . When the current is positive, only the diodes 12 and 13 of the rectifier bridge circuit are used. With the other polarity, the current flows from input 10 through diode 14 to output 15 and from there to receiver 3 and on the way back through output 15 and diode 11 to input 10 and line 2 . With negative polarity, only the diodes 11 and 14 are traversed by the current. The polarity of the current on line 2 is of no importance for the receiver 3 . As shown, the current in the receiver 3 always has the same direction.

Im Zweig der Diode 14, d.h. in dem Zweig, in dem ledig lich bei negativer Strompolarität ein Strom fließt, ist eine Leuchtdiode 16 angeordnet. Diese Leuchtdiode 16 hat die gleiche Durchlaßrichtung wie die Diode 14. Wenn nun ein Strom negativer Polarität fließt, wird auch die Leuchtdiode 16 durchflossen und leuchtet. Damit wird ein optisches Warnsignal realisiert. Natürlich kann das Signal der Leuchtdiode auch von einem Fototran sistor aufgenommen und automatisch weiterverarbeitet werden.In the branch of the diode 14 , ie in the branch in which only a current flows with a negative current polarity, a light-emitting diode 16 is arranged. This light emitting diode 16 has the same forward direction as the diode 14 . If a current of negative polarity now flows, the light-emitting diode 16 also flows through and lights up. This creates an optical warning signal. Of course, the signal from the light emitting diode can also be picked up by a Fototran sistor and automatically processed.

Am Ausgang des Absolutwertbildners ist ein Kondensator 22 angeordnet, der eine Pufferfunktion beim Umschalten der Polarität des Stromes übernimmt.At the output of the absolute value generator, a capacitor 22 is arranged, which takes over a buffer function when switching the polarity of the current.

Je nach Stellung des Umschalters 7 in der Umpoleinrich tung 5 erscheint also ein Signal am Signalausgang 19 des Absolutwertbildners 6. Trotzdem wird nach wie vor der gleiche eingeprägte Strom vom Sender 1 an den Empfän ger 3 übertragen. Depending on the position of the switch 7 in the Umpoleinrich device 5 , a signal appears at the signal output 19 of the absolute value generator 6 . Nevertheless, the same impressed current is still transmitted from the transmitter 1 to the receiver 3 .

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung des Signalüber tragungssystems dargestellt. Elemente, die mit denen der Fig. 1 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszei chen versehen, Elemente, die denen der Fig. 1 entsprechen sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.In Fig. 2, a further embodiment of the signal transmission system is shown. Elements which are identical to those of FIG. 1 are provided with the same reference numerals, elements which correspond to those of FIG. 1 are provided with reference numerals increased by 100.

Der Sender 101 weist eine Stromquelle 104 auf, die einen eingeprägten Strom zwischen 4 und 20 mA erzeugt und an die Leitung 2 sendet. In dem Sender 101 ist die Umpol einrichtung 105 integriert, die den zweipoligen Umschal ter 7 aufweist. Der Umschalter 7 wird mit Hilfe eines Relais 8 in Abhängigkeit von einem an der Signalleitung 109 anstehenden Signal betätigt.The transmitter 101 has a current source 104 which generates an impressed current between 4 and 20 mA and sends it to the line 2 . In the transmitter 101 , the polarity reversal device 105 is integrated, which has the two-pole switch 7 ter. The changeover switch 7 is actuated with the aid of a relay 8 as a function of a signal present on the signal line 109 .

Am anderen Ende der Leitung ist nicht nur ein Empfänger 3 angeordnet, sondern ein weiterer Empfänger 3′ und ein Schreiber 21. Grundsätzlich sind noch weitere Empfän ger möglich, die beispielsweise jeweils nur auf einen vorbestimmten Stromstärkebereich ansprechen.At the other end of the line not only a receiver 3 is arranged, but a further receiver 3 'and a recorder 21st In principle, other receivers are also possible, each of which, for example, only responds to a predetermined current range.

Der Absolutwertbildner 106 ist ähnlich aufgebaut wie in Fig. 1. Anstelle der Leuchtdiode 16 weist die Aus werteeinrichtung einen Widerstand 17 auf, der von Strom durchflossen wird, wenn in der Leitung 2 ein Strom mit negativer Polarität fließt. Der Widerstand 17 ist bevor zugterweise als Shunt-Widerstand ausgebildet, so daß an ihm sehr genau die abfallende Spannung gemessen werden kann. Die abfallende Spannung wird mit Hilfe eines Kom parators 18 daraufhin untersucht, ob sie über- oder unterhalb einem vorbestimmtem Schwellwert liegt. Liegt sie überhalb einem vorbestimmten Schwellwert, erscheint ein Signal am Signalausgang 119. Dieses Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein Relais zu betätigen, das z.B. ein Signalhorn oder einen anderen Verbraucher mit erhöhtem Leistungsbedarf einschaltet. Natürlich ist auch eine automatische Weiterverarbeitung des Signals am Signalausgang 119 möglich.The absolute value generator 106 is constructed similarly to FIG. 1. Instead of the light-emitting diode 16 , the evaluation device has a resistor 17 through which current flows when a current with negative polarity flows in line 2 . The resistor 17 is preferably designed as a shunt resistor, so that the falling voltage can be measured very precisely on it. The falling voltage is examined with the aid of a comparator 18 to determine whether it is above or below a predetermined threshold value. If it lies above a predetermined threshold value, a signal appears at signal output 119 . This signal can be used, for example, to actuate a relay that, for example, switches on a signal horn or another consumer with an increased power requirement. Of course, automatic further processing of the signal at signal output 119 is also possible.

Der Absolutwertbildner 206 nach Fig. 3 weist wiederum eine Gleichrichterbrückenschaltung 211-214 auf, die aber in den Rückkopplungszweig eines Operationsverstär kers 20, d.h. in den Zweig zwischen Ausgang und invertie rendem Eingang des Operationsverstärkers 20, geschaltet ist. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsver stärkers liegt auf Masse. Damit wird ein aktiver Gleich richter realisiert. Zwischen dem Ausgang des Operations verstärkers und Masse läßt sich ein Signalausgang 219 bilden, an dem bei positiver Stromrichtung am Eingang 210 eine negative Spannung anliegt und umgekehrt.The absolute value 206 of FIG. 3 in turn has a rectifier bridge circuit 211-214, which is, however, that is, connected in the branch between the output and invertie rendem input of operational amplifier 20 in the feedback branch of a Operationsverstär kers 20. The non-inverting input of the operational amplifier is at ground. An active rectifier is thus realized. A signal output 219 can be formed between the output of the operational amplifier and ground, at which a negative voltage is present at input 210 when the current direction is positive, and vice versa.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Absolutwert bildners 306. In den Zweig der Gleichrichterbrückenschal tung, in dem die Diode 314 angeordnet ist, ist ein Opto koppler 316 angeordnet. Dieser Optokoppler weist ein lichtemittierendes Element 317 und ein lichtaufnehmendes Element 318 auf. Das lichtemittierende Element 317 ist als Leuchtdiode ausgebildet, während das lichtaufnehmende Element 318 ein Fototransistor ist. Wenn nun ein Strom durch diesen Zweig fließt, leuchtet die Leuchtdiode 317 und verändert die Eigenschaften des Fototransistors 318, so daß am Ausgang 319 ein Signal abgenommen werden kann. Insbesondere mit einer mechanisch betätigten Um schalteinrichtung am Ausgang des Senders, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, läßt sich damit eine potentialmäßig von dem 4 . . . 20 mA-Strom entkoppelte Sig nalübertragung realisieren. Dies erleichtert die Hand habung des Signalübertragungssystems ganz erheblich. Fig. 4 shows a fourth embodiment of the absolute value generator 306 . In the branch of the rectifier bridge circuit, in which the diode 314 is arranged, an opto-coupler 316 is arranged. This optocoupler has a light-emitting element 317 and a light-receiving element 318 . The light-emitting element 317 is designed as a light-emitting diode, while the light-receiving element 318 is a photo transistor. If a current now flows through this branch, the light-emitting diode 317 lights up and changes the properties of the phototransistor 318 , so that a signal can be obtained at the output 319 . In particular with a mechanically operated switching device at the output of the transmitter, as shown in FIGS . 1 and 2, it can be a potential of the 4th . . Realize 20 mA current decoupled signal transmission. This greatly simplifies the handling of the signal transmission system.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist die Rich tung des mit Hilfe der variierenden Stromstärke gesende ten Signals die gleiche wie die Richtung des mit Hilfe der Spannungspolarität gesendeten Signals. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rich tungen dagegen entgegengesetzt. Elemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit um 400 erhöhten Bezugs zeichen versehen.In the embodiments of FIGS. 1 and 2, the direction of the signal sent using the varying current strength is the same as the direction of the signal sent using the voltage polarity. In the embodiment shown in FIG. 5, the directions are opposite. Elements that correspond to those of Fig. 1 are provided with 400 increased reference characters.

Eine Spannungsquelle 423 ist über einen Stromstärkemesser 403, der als Empfänger dient, mit der Umpoleinrichtung 405 verbunden. Der Ausgang der Umpoleinrichtung ist über die Leitung 402 mit dem Eingang 410 des Absolutwert bildners 406 verbunden, mit dessen Ausgang 415 der Sender 401 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Senders 401 ist über den Ausgang 419 des Absolutwertbildners mit der Auswerteeinrichtung 416 verbunden.A voltage source 423 is connected to the polarity reversal device 405 via a current meter 403 , which serves as a receiver. The output of the polarity reversal device is connected via line 402 to the input 410 of the absolute value generator 406 , to the output 415 of which the transmitter 401 is connected. A second input of the transmitter 401 is connected to the evaluation device 416 via the output 419 of the absolute value generator.

Die Spannungsquelle 423 erzeugt eine konstante Spannung von beispielsweise 24 V. Der Sender 401 stellt sich in Abhängigkeit von dem zu sendenden Signal so ein, daß in der Leitung 402 ein Strom mit der gewünschten Stromstärke im Bereich zwischen 4 und 20 mA fließt. Wenn nun beispielsweise der Sender 401 entfernt und für eine Inspektion unzugänglich angeordnet ist, ist es wünschenswert, den Zustand des Senders 401 per Fernab frage ermitteln zu können. Dazu wird das Relais 408 erregt, das die Umpoleinrichtung 405 umpolt. Die Spannung und auch der Strom auf der Leitung 402 werden dadurch invertiert. Am Ausgang 415 des Absolutwertbildners 406 ändert sich dagegen nichts. Die Polarität des Stromes bleibt erhalten. Die Stromstärke wird ausschließlich vom Sender 401 beeinflußt. Andererseits erzeugt die Auswerteeinrichtung 416 ein Signal am Ausgang 419 des Absolutwertbildners 406, das dem Sender 401 ebenfalls zugeht. In Abhängigkeit von seinem Zustand ändert der Sender sein Verhalten und ändert die Stromstärke auf eine vorbestimmte Art und Weise, oder er zeigt keine Reaktion. Beispielsweise sendet er für die Dauer von einer Sekunde eine Stromstärke von 21 mA, wenn er einen Defekt anzeigen muß. Wenn man dafür Sorge trägt, daß vor dem Umpolen der Umpoleinrichtung 405 alle Elemente aus dem System entfernt oder abgekoppelt worden sind, für die eine derartige Stromstärke nicht erwünscht ist, ist die Übertragung eines 21 mA-Signals ohne weiteres möglich. Ein Abkoppeln von Elementen wird aber in der Regel nicht nötig sein, da die Elemente des Systems im allgemeinen auch höhere Stromstärken in der Größenord nung 30 bis 50 mA vertragen. Der Sender zeigt durch das Aussenden dieses Signals an, daß er nicht in Ordnung ist. Bleibt das erwartete Signal aus, ist dies ein Zei chen dafür, daß der Sender in Ordnung ist und keiner näheren Überprüfung bedarf. Natürlich kann man das Ver fahren auch umdrehen und das 21 mA-Signal bei intaktem Sender aussenden. Das Ausbleiben des Signals zeigt dann einen Defekt an.The voltage source 423 generates a constant voltage of, for example, 24 V. Depending on the signal to be transmitted, the transmitter 401 adjusts itself in such a way that a current with the desired current strength in the range between 4 and 20 mA flows in the line 402 . If, for example, the transmitter 401 is now removed and is inaccessible for an inspection, it is desirable to be able to determine the condition of the transmitter 401 by remote inquiry. For this purpose, the relay 408 is excited, which reverses the polarity reversal device 405 . The voltage and current on line 402 are thereby inverted. In contrast, nothing changes at the output 415 of the absolute value generator 406 . The polarity of the current is preserved. The current intensity is only influenced by the transmitter 401 . On the other hand, the evaluation device 416 generates a signal at the output 419 of the absolute value generator 406 , which also goes to the transmitter 401 . Depending on its state, the transmitter changes its behavior and changes the current strength in a predetermined manner or shows no reaction. For example, it sends a current of 21 mA for one second if it has to indicate a defect. If care is taken to ensure that, before the polarity reversal of the polarity reversal device 405, all elements have been removed or decoupled from the system for which such a current is not desired, the transmission of a 21 mA signal is readily possible. A decoupling of elements will usually not be necessary, since the elements of the system generally tolerate higher currents in the order of 30 to 50 mA. By sending this signal, the transmitter indicates that it is not in order. If the expected signal fails to appear, this is a sign that the transmitter is in order and does not require any further examination. Of course, you can also reverse the process and send out the 21 mA signal with the transmitter intact. The absence of the signal then indicates a defect.

Der Empfänger 403 ist im vorliegenden Fall als Anzeige instrument dargestellt. Natürlich ist es auch möglich, den Empfänger 403 als Auswerteeinheit auszubilden, die eine automatische Auswertung der übertragenen Meßwerte ermöglicht.The receiver 403 is shown in the present case as a display instrument. Of course, it is also possible to design the receiver 403 as an evaluation unit, which enables the transmitted measured values to be evaluated automatically.

Claims

1. Signal transmission system with a transmitter that sends a current in the range between a predetermined first value and a predetermined second value of the same polarity, in particular between 4 and 20 mA, via a line to at least one receiver, characterized in that in the line ( 2 ) between the transmitter ( 1 , 101 , 401 ) and the receiver ( 3 , 3 ', 403 ) at one end a polarity reversal device ( 5 , 105 , 405 ) is arranged, the polarity of the current depending on a signal to be transmitted inverted, and that at the other end an absolute value generator ( 6 , 106 , 206 , 406 ) is arranged, which generates an output current of a predetermined polarity regardless of the polarity of its input current, the strength of the output current being proportional to the strength of the input current, and has an evaluation device ( 16 , 17 , 18 , 416 ) which determines the polarity of the input current.

2. System according to claim 1, characterized in that the output current of the absolute value generator is equal to the input current.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the absolute value generator ( 6, 106, 206 ) is formed by a rectifier bridge circuit ( 11-14 , 111-114 , 211-214 ).

4. System according to claim 3, characterized in that the evaluation device ( 16 , 17 , 18 , 316 , 416 ) is arranged in a branch of the rectifier bridge circuit ( 11-14 , 111-114 ).

5. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device is formed by a light-emitting diode ( 16 ) which, with the same forward direction, is in series with the diode ( 14 ) in the branch of the rectifier circuit ( 11-14 ).

6. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device has an optocoupler ( 316 , 416 ).

7. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device has a resistor ( 17 ), in particular a special shunt resistor, and a voltage detection circuit ( 18 ) which detects a voltage drop across the resistor ( 17 ).

8. System according to claim 7, characterized in that the voltage detection circuit has a comparator ( 18 ).

9. System according to claim 7 or 8, characterized in that the voltage detection circuit ( 18 ) actuates a relay when a voltage across the resistor ( 17 ) occurs.

10. System according to claim 3, characterized in that the rectifier bridge circuit ( 211-214 ) is arranged in the feedback branch of an amplifier ( 20 ) with a high gain factor, in particular an operational amplifier, and the evaluation device is arranged between the output ( 219 ) of the amplifier and ground .

11. System according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a capacitor ( 22 ) is arranged at the output of the absolute value image ( 6 ).

12. System according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the polarity reversal device ( 5 , 105 ) is designed as a two-pole changeover switch ( 7 ).

13. System according to claim 12, characterized in that the polarity reversal device ( 5 , 105 ) has a relay-actuated mechanical switch ( 7 ).

14. System according to claim 12, characterized in that the polarity reversal device ( 5 , 105 ) has a semiconductor switch.

15. System according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transmitter ( 1 , 101 ) is arranged at the same end of the line as the polarity reversal device ( 5 , 105 ).

16. System according to claim 15, characterized in that the polarity reversal device ( 105 ) and the transmitter ( 101 ) are integrated in a structural unit.

17. System according to claim 16, characterized in that the transmitter ( 101 ) has a bipolar output stage as a switching device ( 105 ).

18. System according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the transmitter ( 401 ) is arranged at the end of the line ( 402 ) on which the absolute value generator ( 406 ) is also arranged, and in that the transmitter ( 401 ) is also provided is connected to the evaluation device ( 416 ) and, after a change in polarity of the current in a predetermined direction, causes a predetermined change in the strength of the transmission current.

19. System according to claim 17, characterized in that the transmitter ( 401 ) after the polarity change for a predetermined period of time falls below the predetermined first current value or exceeds the predetermined th second current value.

20. System according to claim 18, characterized in that, after a change in polarity, the transmitter ( 401 ), depending on its technical condition, causes a current of 21 mA on the line ( 402 ) for about one second.