DE3926845A1 - Bussystem - Google Patents

Description

Bussysteme werden bei der Zusammenschaltung von Meß- und Steuergeräten oder Meßsystemen zur Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten, den sogenannten Teil­ nehmern, eingesetzt. Die Kommunikation, beispielsweise eine Steuerung oder ein Datenaustausch zwischen den Teilnehmern. erfolgt über Signalleitungen; dabei dienen Steuerleitungen zur Einstellung des Systems, d.h. zur Festlegung der Datenwege, und Datenleitungen zum Infor­ mationsaustausch zwischen den Teilnehmern untereinan­ der. Vorzugsweise werden sämtliche Teilnehmer über eine einzige gemeinsame Signalleitung miteinander verbunden.

Die Signale zwischen den einzelnen Teilnehmern werden meist auf elektrischem Wege mittels elektrischer Lei­ tungen übertragen. In bestimmten Anwendungsbereichen, beispielsweise beim Einsatz eines Bussystems in Kraft­ fahrzeugen, treten jedoch vielfältige elektrische Störungen auf, so daß eine störungsfreie Kommunikation zwischen den Teilnehmern über das Bussystem nur mit großem Aufwand realisierbar ist.

Daher werden auch optische Bussysteme eingesetzt, bei denen in Lichtleitfasern geführte Strahlungsimpulse zur Signalübertragung dienen. Diese Systeme sind zwar wenig störanfällig, besitzen aber den grundsätzlichen Nach­ teil, daß das optische Signal infolge der Aufteilung auf mehrere Teilnehmer mit wachsender Teilnehmerzahl immer schwächer wird. Ab einer bestimmten Teilnehmer­ zahl ist das Signal für eine sichere Detektion zu schwach, so daß eine sichere Datenübertragung nicht mehr möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nach­ teile zu vermeiden und ein störsicheres Bussystem anzu­ geben, das eine sichere Signalübertragung gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Signalleitungen elektrische Leitungen vorgesehen sind, und daß die Verbindung zwischen den Signalleitungen und den einzelnen Teilnehmern über optoelektronische Kop­ pelanordnungen erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beim erfindungsgemäßen Bussystem ist mindestens eine elektrische Signalleitung vorgesehen, an die eine Viel­ zahl von Teilnehmern angeschlossen werden kann, ohne daß das Signal zu stark geschwächt wird. Zur Vermeidung von Störungen sind die Teilnehmer über optoelektroni­ sche Koppelanordnungen mit der Signalleitung verbunden. Dabei ist je eine Koppelanordnung für das Senden und den Empfang von Signalen vorgesehen, wobei jeweils eine Koppelanordnung mit der Ausgangs- bzw. Eingangsstufe des Teilnehmers verbunden ist. Jede Koppelanordnung besteht aus einem Sende- und einem Empfangselement, die optisch gekoppelt, elektrisch aber getrennt sind; dem­ zufolge können auf der Signalleitung anliegende elek­ trische Störungen die Teilnehmer nicht erreichen. Die Sende- und Empfangselemente sind so beschaltet, daß sie die zum Senden bzw. die zur Detektion erforderlichen Signalpegel erzeugen können.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Block­ schaltbilds näher beschrieben werden.

In der Figur sind zwei Teilnehmer 1, 2 eines Bussystems, beispielsweise Meßgeräte, Sensoren oder Aktuatoren, dargestellt, die über eine Signalleitung 3, beispiels­ weise eine Datenleitung, Informationen empfangen und senden können.

Sowohl die Eingangsstufe 6 als auch die Ausgangsstufe 7 der Teilnehmer 1.2 sind über optoelektronische Kop­ pelanordnungen 4.5 mit der Signalleitung 3 verbunden; dabei ist die Eingangsstufe 6 der Teilnehmer 1.2 mit dem Empfangselement 9 der ersten optoelektronischen Koppelanordnung 4 und die Ausgangsstufe 7 mit dem Sendeelement 8 der zweiten optoelektronischen Koppel­ anordnung 5 verbunden. Zur Spannungsversorgung der Koppelanordnungen 4, 5 sind zwei weitere Versorgungs­ leitungen 12, 13 vorgesehen, über die auch die Teil­ nehmer 1, 2 versorgt werden können.

Das Sendeelement 8 ist eine strahlungsaussendende Diode, beispielsweise eine Diode im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Das Empfangselement 9 ist beispielsweise ein Fototransistor oder eine Fotodiode. Das Sendeelement 8 ist mit dem Widerstand 10 beschal­ tet, der so dimensioniert werden muß, daß der bei den vorliegenden Signalpegeln für die Signalübertragung erforderliche Strom bereitgestellt wird.

Der Arbeitswiderstand 11 am Empfangselement 9 dient dazu, den Strom durch das Empfangselement im Empfangs­ zustand zu begrenzen.

Die Versorgungsleitungen 12, 13 besitzen beispielsweise ein Potential von 0 V bzw. 5 V; die Signalleitung 3 kann dann beispielsweise zwischen den beiden Signal­ pegeln 0,5 V ("Low") und 4.5 V ("High") umgeschaltet werden. Liegt an der Signalleitung 3 ein Low-Signal an (U ca. 0,5 V), sperrt die optoelektronische Koppel­ anordnung 4 die Verbindung zwischen Signalleitung 3 und Eingangsstufe 6, da sich das Sendeelement 8 (Durch­ laßspannung typ. 1,5 V) sowie der Fototransistor 9 im Sperrzustand befinden. Schaltet die Signalleitung 3 in den High-Zustand um (U ca. 4,5 V), wird die Diode 8 durchgeschaltet; bei einem Diodenstrom von typ. 10 mA und einer Restspannung von ca. 3 V sollte der Wider­ stand 10 folglich 300 Ω betragen. Durch die von der Diode 8 ausgehende Strahlung 14 wird der Fototransi­ stor 9 durchgeschaltet, beispielsweise bei einer Span­ nung unterhalb 0,5 V. Bei einem Koppelfaktor Sendeele­ ment-Empfangselement von 100% fließen beispielsweise ebenfalls 10 mA durch den Transistor, der Widerstand 11 sollte dann 450 Ω betragen.

Falls das Bussystem mehr als eine Signalleitung ent­ hält, müssen für jeden Teilnehmer des Bussystems pro Signalleitung zwei optoelektronische Koppelanordnungen vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße Bussystem läßt sich vielfältig einsetzen, beispielsweise in Automobilen oder bei allen Arten von Meß- oder Steuersystemen.

Claims (5)

1. Bussystem, das mehrere Teilnehmer (1, 2) über min­ destens eine gemeinsame Signalleitung (3) miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Signallei­ tungen (3) elektrische Leitungen vorgesehen sind, und daß die Verbindung zwischen den Signalleitungen (3) und den einzelnen Teilnehmern (1, 2) über optoelektronische Koppelanordnungen (4, 5) erfolgt.

2. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Teilnehmer (1, 2) des Bussystems zwei optoelektronische Koppelanordnungen (4, 5) vorgesehen sind, wobei eine optoelektronische Koppelanordnung (4) mit der Eingangsstufe (6) und eine optoelektronische Koppelanordnung (5) mit der Ausgangsstufe (7) des Teilnehmers verbunden ist.

3. Bussystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronische Koppelanordnung (4, 5) aus einem Sendeelement (8) und einem Empfangselement (9) besteht, daß für den Signalempfang das Empfangs­ element (9) mit der Eingangsstufe (6) und für das Senden das Sendeelement (8) mit der Ausgangsstufe (7) des Teilnehmers verknüpft ist, und daß das jeweilige andere Element (8 bzw. 9) mit der Signalleitung (3) verbunden ist.

4. Bussystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sendeelement (8) Lumineszenzdioden vorgesehen sind.

5. Bussystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfangselemente (9) Fototransistoren, Foto­ dioden oder Fotowiderstände vorgesehen sind.