DE3931539A1 - Terminal connector to voltage supply bus - has diode between bus and connector in front of output coupling capacitors - Google Patents

Terminal connector to voltage supply bus - has diode between bus and connector in front of output coupling capacitors

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Abstract

Over the bus is supplied the operating voltage to the connector, while each terminal is fitted with an output coupler for the transmitted data and the supply voltage. The output coupler contains a capacitor. In front of the capacitor of the output coupler is incorporated a diode between the bus and the terminal. A constant current source is pref. connected in series to the diode and in parallel to the capacitor. Thus a forward current flow is secured through the diode in operation. A resistor (Rv) is replaced by the constant current source. USE/ADVANTAGE - Current supply in potentially explosive environment. Reliable line terminal for bus.

Description

Technisches Problem Technical problem
Wenn ein Bus durch explosionsgefährdete Bereiche geführt wird und wenn die Busleitung als eigensicher eingestuft werden soll, unterliegen Strom und Spannung auf der Leitung strengen Be schränkungen. If a bus is performed by explosive atmospheres, and when the bus is to be classified as intrinsically safe, current and voltage are subject to restrictions on the line strict Be. Sowohl der Strom, welcher bei einem Kurzschluß an einer beliebigen Stelle fließen kann, als auch die Leerlauf spannung, dürfen bestimmte Grenzen nicht überschreiten. Both the current that can flow in a short-circuit at any point, and the open-circuit voltage must not exceed certain limits. Die Grenzen sind durch Normen (DIN VDE 0170/0171 Teil 108, EN 50 020) geregelt oder werden im Einzelfall von den Zulassungsbehörden festgelegt. The limits are by standards (DIN VDE 0170/0171, Part 108, EN 50 020) controlled or determined in individual cases by the regulatory authorities.

Bei der Berechnung des Stromes müssen alle Einheiten mit be rücksichtigt werden, welche im Falle eines Einzelfehlers (Kategorie "ib") oder eines Doppelfehlers (Kategorie "ia") Energie in die Leitung einspeisen können. In the calculation of the current all units need to be taken into account with be, which in the case of a single failure (Category "ib") or a double error (Category "ia") able to feed energy into the conduit. Im Idealfall sollte nur die Fernspeise-Einrichtung dazu in der Lage sein. Ideally, only the remote feed facility to should be able to.

Falls die Teilnehmer mit einer Dioden- oder Widerstands-Zener- Barriere von der Leitung getrennt sind, ist sichergestellt, daß hier keine Energieverschleppung stattfinden kann. If the participants are separated with a diode or resistor-Zener barrier from the line, it is ensured that there can be no energy carryover here.

Bei Bussen, bei welchen die Teilnehmer über die Signalleitung durch einen Gleichstrom mit Hilfsenergie versorgt werden, müs sen die an beiden Enden der Busleitung notwendigen Anschluß- Widerstände für diesen Gleichstrom hochohmig sein. In buses, in which the devices are supplied via the signal line by a DC power supply with, shall meet the necessary at both ends of the bus line for connection resistors for this DC be highly resistive.

Darstellung der Erfindung Summary of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eigensicheren Leitungsabschluß an der Busleitung vorzusehen. The invention has the object to provide an intrinsically safe line terminal to the bus line. Diese Aufgabe ist bei einer Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved in an arrangement according to Claim. 1

Für nicht eigensichere Busse kann der Leitungsabschluß durch die Reihenschaltung eines Kondensators und eines dem Wellen widerstand entsprechenden ohmschen Widestandes ausreichend gut realisiert werden. For non-intrinsically safe buses of the line terminating resistance can be realized corresponding ohmic Wide prior sufficiently well through the series circuit of a capacitor and a the waves. Die Kapazität dieses Kondensators muß so bemessen sein, daß im Frequenzbereich des zu übertragenden Signals der Scheinwiderstand sehr klein gegen den Wellenwider stand des Kabels ist. The capacitance of this capacitor must be such that in the frequency range of the signal to be transmitted, the impedance was very small compared to the characteristic impedance of the cable. Da der Kondensator jedoch einen Energie speicher darstellt, muß er bei der Strombilanz berücksichtigt werden, wenn das Bussystem eigensicher sein soll. However, since the capacitor is an energy storage, it must be considered in the current balance sheet when the bus system is to be intrinsically safe.

Nach der genannten Norm EN 50 020 darf der Kondensator wie eine Konstantspannungsquelle betrachtet werden (Wellenspannung = maximale Ladespannung). According to the mentioned standards EN 50 020, the capacitor may be considered as a constant voltage source (wave voltage = maximum charging voltage). Diese Betrachtung würde jedoch zu nicht praktikablen Ergebnissen führen, da als Strombegrenzungs- Widerstand nur der ohmsche Anteil des Leitungsabschlusses wirk sam ist, welcher identisch ist mit dem ohmschen Anteil des Wel lenwiderstandes. This consideration would lead to impractical results, since only the resistive component of the line termination is operatively sam as a current limiting resistor, which is identical to the resistive component of the Wel lenwiderstandes.

So wäre zB bei einer Leitungslänge von 1 km und einer Spei sespannung von 19 V ein maximaler Gesamtstrom von 170 mA zu lässig. It would, for example, for a cable length of 1 km and a SpeI sespannung of 19V a maximum total current of 170 mA to casual. Der im Worst Case vom Leitungsabschluß (momentan) ge lieferte Strom beträgt aber (mit Z=100) 19 V/100=190 mA, die Eigensicherheitsbedingung verletzen. Of the line termination in the worst case (currently) ge supplied power is but (= Z 100) 19 V / 100 mA = 190, violate the intrinsic safety condition.

Da der vom Kondensator gelieferte Strom exponentiell abnimmt, ist die oben genannte Bedingung möglicherweise zu hart. Since the current supplied by the capacitor decreases exponentially, the above condition may be too hard. Zünd tests haben dies bestätigt, es gibt jedoch bisher keine Richt linie oder Norm, welche eine saubere Dimensionierung des Lei tungsabschlusses nach Fig. 1 ermöglichen. Ignition tests have confirmed, however, there is so far no directional line or norm, which enables a clean dimensioning of the Lei tung statements of FIG. 1. Die Kombination von Leitung, Speisegerät und Abschlußwiderstand wird im Einzelfall einem Zündtest unterworfen werden müssen. The combination of pipe, supply unit and terminating resistor will have to be subjected to a lighting test in each case. Der Einfluß des Lei tungsabschlusses ist dabei um so größer, je niedriger die untere Grenzfrequenz des Leitungssignals gewählt ist. The influence of the Lei tung statements is the greater, the lower the lower limit frequency of the line signal is selected. Eine Lösung, welche den Einfluß de Abschlußwiderstands auf die Eigensicherheit eliminiert, hat daher nicht nur Vorteile be züglich der Realisierung, sondern auch bezüglich der Genehmi gungsfähigkeit. A solution which eliminates the influence of de terminator to the intrinsic safety, therefore has advantages not only be züglich the realization, but also in the ability APPROVAL.

Darstellung von Ausführungsbeispielen Representation of exemplary embodiments

In den Fig. 1 bis 7 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung angegeben. In Figs. 1 to 7, preferred embodiments of the inventive arrangement are set forth.

Die Lösung beruht auf der Idee, die Kondensatoren der Abschlüs se - von der Leitung aus gesehen - hinter Dioden-Barrieren zu verlegen. The solution is based on the idea se the capacitors of Abschlüs - seen from the line out - to move behind diode barriers.

Dies ist relativ einfach, wenn der Abschluß in einen fernge speisten Teilnehmer/Endgerät integriert werden kann, da diese Teilnehmeranschlüsse eine Diodenbarriere enthalten. This is relatively easy if the conclusion in a fernge dined participant / terminal can be integrated, as these local loops contain a diode barrier. Fig. 2 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows for this purpose an embodiment.

Im Prinzip kann jeder Leitungsabschluß mit einer Dioden-Bar riere versehen werden, wie in Fig. 3 im Prinzip dargestellt. In principle, any line termination can be provided with a centering diode bar, as shown in Fig. 3 in principle. Der Widerstand Rv kann durch eine Konstantstromquelle ersetzt werden. The resistance Rv can be replaced by a constant current source. Es muß sichergestellt werden, daß die Diode im Betriebsfall immer einen Strom I 0 führt. It must be ensured that the diode always carries a current I 0 in the operating case.

Die in Fig. 3 dargestellte Lösung hat den Nachteil, daß der Abschluß der Leitung Hilfsenergie entnimmt. The solution illustrated in Fig. 3 has the disadvantage that the closure of the conduit takes auxiliary power. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, durch Integration des Abschlusses in die Barriere der Fernspeisung diesen Nachteil zu umgehen. But there is a way to get around by integrating the financial statements in the barrier of the remote supply this disadvantage.

Die dem Speisegerät vorgeschaltete oder im Gerät integrierte Barriere besteht oft aus einer Schaltung, wie in Fig. 4 darge stellt. The power supply to the upstream or integrated in the device barrier often consists of a circuit as shown in Fig. 4 represents Darge.

Eine andere Möglichkeit ist mit dem in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel angegeben. Another possibility is indicated by the example shown in the Fig. 5 embodiment. Der Leitungsabschluß kann hier bei in beide Varianten integriert werden, ohne daß der Konden sator die Eigensicherheit beeinflußt ( Fig. 6 und Fig. 7). The line termination can here be incorporated in both variants, without the condensate sator intrinsic safety affected (Fig. 6 and Fig. 7).

In Fig. 7 wird der Kondensator C 1 in beiden Versionen beim Leitungs-Kurzschluß wegen der Diode D nicht über die Leitung entladen. In Fig. 7, the capacitor C1 is not discharged in both versions at the line short-circuit due to the diode D via the line. Der Konstantstrom I V muß mindestens so groß sein, daß die Diode auch dann durchgesteuert ist, wenn über den Konden sator ein Signalstrom fließt, der dem Strom I V entgegengerich tet ist. The constant current I V must be at least so large that the diode is then controlled when sator through the condensate, a signal current flows, which is contrary to the current I V court tet. Die verfügbare Hilfsenergie auf der Leitung wird durch den Leitungsabschluß jedoch nicht verringert. The available power supply on the line is not reduced by the termination. Der Kondensator C 1 muß allerdings, wie alle Bauteile der Barriere, als Reihen schaltung zweier Bauelemente ausgelegt werden. However, the capacitor C 1 must, as all components of the barrier, as a series circuit of two components are designed.

Claims (2)

1. Anordnung zum Anschluß von Endgeräten an eine Busleitung mit 1. Arrangement for the connection of terminals to a bus line
  • - einer über die Busleitung zugeführten Versorgungsspannung, - a supplied via the bus line supply voltage,
  • - jeweils einer Auskoppeleinrichtung je Endgerät für die zu übertragenden Daten und für die Versorgungsspannung, - in each case one decoupling each terminal for the data to be transmitted and for the supply voltage,
  • - wobei die Auskoppeleinrichtung einen Kondensator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß - wherein the output device comprises a capacitor, characterized in that
  • - zwischen der Busleitung und dem Endgerät vor dem Kondensator der Auskoppeleinrichtung eine Diode angeordnet ist. - there is disposed a diode connected between the bus line and the terminal of the capacitor of the output device.
2. Anordnung zum Anschluß von Endgeräten an eine Busleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß 2. Arrangement for connecting terminal devices to a bus line according to claim 1, characterized in that
  • - in Reihe mit der Diode und parallel zum Kondensator eine Konstantstromquelle geschaltet ist, - in series with the diode and in parallel with the capacitor, a constant current source is connected,
  • - wobei sichergestellt ist, daß die Diode im Betriebsfall einen Durchlaßstrom I 0 führt. - it being ensured that the diode performs a forward current I 0 in the operating case.
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