DE3932035A1

DE3932035A1 - Verfahren und anordnung zur seriellen datenuebertragung ueber eine potentialtrennstelle

Info

Publication number: DE3932035A1
Application number: DE19893932035
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Balleier; Gunnar Wahl; Karl Dipl Ing Fiedler
Original assignee: WEINERT E MESSGERAETEWERK
Current assignee: MESSGERAETE GMBH MAGDEBURG, O-3011 MAGDEBURG, DE
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1990-05-31
Also published as: DD284396A7

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient der Informationsübertragung über eine für Energieübertragung geeignete Potentialtrennstelle. Sie ist zur potentialgetrennten Ansteuerung von Steuerungseinrichtungen, von Digital-Analog-Wandlern und von Meßwerterfassungseinrichtungen vorteilhaft anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit ist es sinn voll, die Informationsübertragung von und zu digitalen Informa tionsverarbeitungseinrichtungen über Potentialtrennstellen zu führen.

In der DE-OS 28 13 764 werden zur Energieübertragung, zur Syn chronsignalübertragung und zur gemultiplexten Informationsübertra gung einer Meßwerterfassungsvorrichtung jeweils verschiedene Potentialtrennmittel eingesetzt. Nachteilig bei dieser Lösung ist die Potentialtrennung mittels drei paralleler Anordnungen. Dabei tritt eine Vergrößerung der Durchgriffskapazität bzw. eine ver minderte elektromagnetische Verträglichkeit auf.

In der DE-OS 29 27 336 werden zur seriellen Datenübertragung takt gesteuerte Schieberegister eingesetzt, wobei zwischen Sender und Empfänger die seriellen Daten und der Takt gesondert neben der Energieversorgung der Baugruppen übertragen werden. Nachteilig ist die gesonderte Taktsignalübertragung, die im Fall von Potentialtrennanordnungen zwischen Sender und Empfänger die Zahl der Potentialtrennmittel erhöht und eine Vergrößerung der Durch griffskapazität bzw. eine verminderte elektromagnetische Verträg lichkeit nach sich zieht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, digitale Informationen und Energie über eine und dieselbe Potentialtrennstelle zu übertragen, wobei keine Beeinträchtigung der Energieübertragung durch die Informa tionsübertragung erfolgt und die Information sekundärseitig leicht auswertbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur seriellen Datenübertragung über eine Potentialtrennstelle mittels rechnergesteuerter Modulation einer zur Energieübertra gung über die Potentialtrennstelle verwendeten rechteckförmigen Wechselspannung und zur sekundärseitigen Auswertung der modulier ten Wechselspannung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe des Verfahrens dadurch gelöst, daß in einer der Halbwellen jeder Periode der rechteckförmigen Wechselspannung in einem festgelegten Zeitraster jeweils ein Datenwort in Form von Rechteckimpulsen eingeblendet und der Um schaltzeitpunkt auf die zweite Halbwelle der Periode der rechteck förmigen Wechselspannung um die Summe der Impulsdauer, der das jeweilige Datenwort darstellenden Rechteckimpulse mit zum Potential der Halbwelle der Wechselspannung entgegengesetzten Potential, verzögert wird. Damit wird ein konstantes Tastverhält nis der rechteckförmigen Wechselspannung, vorzugsweise 1 : 1, er reicht. Sekundärseitig werden die die Information darstellenden Impulse aus der rechteckförmigen Wechselspannung ausgekoppelt, in Datenimpulse definierter Breite umgewandelt und diese Datenim pulse taktgesteuert in eine bitparallele Darstellung des über tragenen Datenwortes umgewandelt. Die Länge des übertragenen Datenwortes ist dabei beliebig wählbar.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist auf der Sekundärseite der Potentialtrennstelle bekannterweise eine Gleichrichteranordnung zur Erzeugung der Betriebsspannung aus der rechteckförmigen Wechselspannung auf, welche parallel zu einer Auswerteanordnung liegt. Erfindungsgemäß besitzt die Auswerteanordnung eine Impuls abtrennschaltung mit nachgeordneter Impulsformerschaltung zur Er zeugung von Datenimpulsen definierter Breite. Der Ausgang der Impulsformerschaltung ist an den Setzeingang eines Speichers und an die Dateneingänge mehrerer Datenspeicher geschaltet. Der Aus gang des Speichers ist mit einem Taktgenerator, dessen Ausgang auf den Takteingang eines Schieberegisters geführt ist, verbun den. Der Speicher wird mit Beginn der Halbwelle der rechteckför migen Wechselspannung, in welche die die Information tragenden Datenimpulse eingeblendet sind, gesetzt und gibt den Taktgenera tor frei, der die Abfragezeitpunkte der Datenimpulse bestimmt. Die Ausgänge des Schieberegisters sind jeweils mit dem Taktein gang einer der Datenspeicher verbunden, wobei der höchstwertige Ausgang des Schieberegisters mit dessen Rücksetzeingang und mit dem Rücksetzeingang des Speichers verbunden ist. Der Taktgenera tor schaltet das Schieberegister und nach Durchlauf aller Stellen des Schieberegisters wird der Speicher zurückgesetzt sowie der Taktgenerator angehalten. Die Schaltflanken der Ausgangsimpulse des Schieberegisters takten den jeweils nachgeordneten Datenspei cher, an dessen Dateneingang die Datenimpulse vom Ausgang der Impulsformerschaltung liegen. Entsprechend den anliegenden Daten impulsen werden die Ausgänge der Datenspeicher im Takt der Aus gangsimpulse des Taktgenerators gesetzt. Damit liegt an den Aus gängen der Datenspeicher das übertragene Datenwort in bitparal leler Darstellung an, welches in jeder Periode der energieübertra genden Wechselspannung aktualisiert wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur bitparallelen Datenausgabe nach serieller Übertragung eines Daten wortes mit einer Wortlänge von 2 bit über eine Potentialtrennstelle und

Fig. 2 das Impulsdiagramm der Anordnung nach Fig. 1 mit entsprechender Verarbeitung des modulierten Wechsel spannungssignals.

In Fig. 2 ist das Impulsdiagramm der erfindungsgemäß modulierten rechteckförmigen Wechselspannung I 1 dargestellt. In der positiven Halbwelle der rechteckförmigen Wechselspannung werden auf der Primärseite der Potentialtrennstelle 1 in Fig. 1 rechnergesteuert zu den Zeitpunkten A und B die das digitale Datenwort darstellen den Rechteckimpulse eingeblendet. Die eingeblendeten Rechteckim pulse können in beliebiger Kombination der logischen Pegel L (Low) und H (High) auftreten. In Abhängigkeit von der Summe der zu den Zeitpunkten A und B auftretenden Rechteckimpulse mit logischen Pegel L wird die Lowflanke V der nachfolgenden Halbwelle der rechteckförmigen Wechselspannung verzögert, so daß das Tastver hältnis der rechteckförmigen Wechselspannung während der Perioden dauer T gleich Eins bleibt. Die energieübertragende modulierte Wechselspannung I 1 enthält somit unabhängig von der Modulation der Wechselspannung keine Gleichspannungsanteile, wodurch eine verzerrungsfreie Impulsübertragung über die Potentialtrennstel le I gesichert ist.

Zur Auskoppelung der übertragenen Information in Form der einge blendeten Rechteckimpulse auf der Sekundärseite der Potential trennstelle 1 dient eine Impulsabtrennschaltung 2, welche bei jeder Low-High-Flanke der modulierten Wechselspannung I 1 positive Nadelimpulse I 2 erzeugt. Durch die nachgeordnete Impulsformer schaltung 3 wird aus den Nadelimpulsen I 2 eine Impulsfolge I 3, be stehend aus Datenimpulsen definierter Breite, gebildet. Damit ist jeder Low-High-Flanke der modulierten Wechselspannung I 1 ein Rechteckimpuls definierter Breite in der Impulsfolge I 3 zugeord net.

Die erste Low-High-Flanke E der modulierten Wechselspannung I 1 bzw. der Impulsfolge I 3 während der Periodendauer T setzt einen nachgeordneten Freigabespeicher 4. Das Ausgangssignal I 4 des Freigabespeichers 4 gibt einen damit verbundenen Taktgenerator 5 frei, welcher eine Taktimpulsfolge I 5, mit den Low-High-Flanken G 0 bis G 3, während jeder Halbwelle der modulierten Wechselspan nung I 1 erzeugt. Die Low-High-Flanken G 0, G 1 und G 2 liegen dabei synchron zu den die Information darstellenden Datenimpulsen der Impulsfolge I 3. Der Taktgenerator 5 schaltet mit jeder Low-High- Flanke G 0 bis G 3 nacheinander die Ausgänge Q 0 bis Q 3 eines nach geordneten Schieberegisters 6 von Low auf High um.

Die Ausgangssignale I 6 an den Ausgängen Q 1 und Q 2 des Schiebere gisters 6 takten je einen nachgeordneten Datenspeicher 7 und 8, an deren Dateneingängen D die Datenimpulse der Impulsfolge I 3 liegen. Gesteuert durch den Low-High-Übergang der Impulse am Aus gang Q 1 des Schieberegisters 6, während am Dateneingang D des Da tenspeichers 7 der Datenimpuls zum Zeitpunkt A liegt, wird der Datenausgang D 1 des Datenspeichers 7 entsprechend gesetzt.

In gleicher Weise erfolgt das Setzen des Ausgangs des Daten speichers 8 zum Zeitpunkt B durch den Low-High-Übergang am Aus gang Q 2 des Schieberegisters 6. Damit steht an den Ausgängen D 1 und D 2 der Datenspeicher 7 und 8 eine 2 bit breite Information parallel und statisch zur Verfügung, welche mit der Perioden dauer T der rechteckförmigen Wechselspannung aktualisiert wird. In Fig. 2 sind die Daten I 7 an den Datenausgängen D 1 und D 2 der Datenspeicher 7 und 8 dargestellt, wobei die Daten I 7 in der ersten Periode der rechteckförmigen Wechselspannung den logischen Pegel H und in der zweiten Periode den logischen Pegel L anneh men.

Das Ausgangssignal I 6 am Ausgang Q 3 des Schieberegisters 6 setzt mit Low gegen High den Freigabespeicher 4 und das Schieberegi ster 6 zurück.

Das Ausgangssignal I 6 am Ausgang Q 0 des Schieberegisters 6 wird von der Low-High-Flanke der modulierten Wechselspannung I 1 immer auf High gesetzt und trägt keine Information. Es kann zur Syn chronisation der Datenübertragung genutzt werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Potentialtrennstelle
2 Impulsabtrennschaltung
3 Impulsformerschaltung
4 Freigabespeicher
5 Taktgenerator
6 Schieberegister
7 Datenspeicher
8 Datenspeicher
I 1 modulierte Wechselspannung
I 2 Nadelimpulse
I 3 Impulsfolge
I 4 Ausgangssignal des Freigabespeichers 4
I 5 Taktimpulsfolge
I 6 Ausgangssignale des Schieberegisters 6
I 7 Daten
A, B Zeitpunkte
V Lowflanke
L, H logische Pegel
T Periodendauer
E erste Low-High-Flanke der modulierten Wechsel spannung I 1
G 0 bis G 3 Low-High-Flanken
Q 0 bis Q 3 Ausgänge des Schieberegisters 6
D Dateneingänge
D 1, D 2 Datenausgänge

Claims

1. Verfahren zur seriellen Datenübertragung über eine Potential trennstelle mittels rechnergesteuerter Modulation einer zur Energieübertragung über die Potentialtrennstelle verwendeten rechteckförmigen Wechselspannung, welche sekundärseitig ausge wertet bzw. gleichgerichtet wird, gekennzeichnet dadurch, daß in einer der Halbwellen jeder Periode der rechteckförmigen Wechselspannung in einem festgelegten Zeitraster jeweils ein Datenwort in Form von Rechteckimpulsen eingeblendet wird, daß der Umschaltzeitpunkt auf die zweite Halbwelle der Periode der rechteckförmigen Wechselspannung um die Summe der Impuls dauer, der das jeweilige Datenwort darstellenden Rechteckim pulse mit zum Potential der Halbwelle der Wechselspannung ent gegengesetzten Potential, verzögert wird, so daß das Tastver hältnis der rechteckförmigen Wechselspannung konstant bleibt und daß sekundärseitig die die Information darstellenden Im pulse aus der rechteckförmigen Wechselspannung ausgekoppelt, in Impulse definierter Breite umgewandelt und diese Impulse taktgesteuert in eine bitparallele Darstellung des übertra genen Datenwortes umgewandelt werden.

2. Anordnung zur seriellen Datenübertragung über eine Potential trennstelle mittels rechnergesteuerter Modulation einer zur Energieübertragung über die Potentialtrennstelle verwendeten rechteckförmigen Wechselspannung, welche sekundärseitig ausge wertet bzw. gleichgerichtet wird, gekennzeichnet dadurch,
daß auf der Sekundärseite der Potentialtrennstelle bekannter weise eine Gleichrichteranordnung zur Erzeugung der Betriebs spannung aus der rechteckförmigen Wechselspannung, welche parallel zu einer Auswerteanordnung liegt, angeordnet ist,
daß die Auswerteanordnung eine Impulsabtrennschaltung mit nach geordneter Impulsformerschaltung zur Erzeugung von Impulsen definierter Breite aufweist,
daß der Ausgang der Impulsformerschaltung an den Setzeingang eines Speichers und mit den Dateneingängen mehrerer Daten speicher verbunden ist,
daß der Ausgang des Speichers an einen Taktgenerator, dessen Ausgang auf den Takteingang eines Schieberegisters geführt ist, geschaltet ist,
daß die Ausgänge des Schieberegisters jeweils mit einem Takt eingang einer der Datenspeicher verbunden sind,
daß der höchstwertige Ausgang des Schieberegisters mit dessen Rücksetzeingang und mit dem Rücksetzeingang des Speichers ver bunden ist und
daß an den Ausgängen der Datenspeicher das übertragene Datenwort in bitparalleler Darstellung anliegt.