DE4111301A1 - Verfahren und kommunikationssystem zum uebertragen von seriellen daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten in Form von seriellen Impulsen, die zum Senden aus einem Sendedatensignal erzeugt werden und aus denen beim Empfang ein Empfangsdatensignal gewonnen wird, zwischen einer Zentrale und mindestens einem mit der Zentrale verbundenen Endgerät, das aus einer Einrichtung zur Spannungs- und Stromversorgung von der Zentrale mit elektrischer Betriebsleistung versorgt wird, wobei die seriellen Impulse übertragen werden, indem die von der Zen­ trale an das Endgerät übertragene Betriebsleistung den seriellen Impulsen entsprechend moduliert wird.

Auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik, der Datentechnik und der Prozeßsteuerung sowie in benachbarten Gebieten ist es bekannt, Daten in Form von seriellen Impulsen zu übertragen, insbesondere in Form von binärcodierten Impulsen nach Art eines Bit-Musters. Zur Übertragung von Daten innerhalb eines Systems, das aus einer Zentrale und einer Anzahl von daran an­ geschlossenen Endgeräten besteht und im folgenden allgemein als "Kommunikationssystem" bezeichnet werden soll, werden üblicherweise eigens dazu vorgesehene Datenleitungen verwendet. Ein solches Kommunikationssystem kann beispielsweise ein Prozeßsteuerungssystem, ein Fernmeß- oder Fernwirksystem oder ein Telefonsystem sein.

Auf dem Gebiet der Telefonsysteme setzen sich zunehmend mikroprozessorgesteuerte Anlagen durch, deren Zentrale aus einer prozessorgesteuerten Steuereinheit, einem von der Steuereinheit gesteuerten Koppelfeld und einer Anzahl von an das Koppelfeld angeschlossenen Schnittstelleneinrichtungen be­ steht, wobei in dem Koppelfeld in Ansprache auf der Steuer­ einheit zugeführte Signale bestimmte Verbindungen zwischen den jeweiligen Schnittstelleneinrichtungen hergestellt werden. An die Schnittstelleneinrichtungen können eigens für das System entwickelte Telefonapparate, sogenannte Systemtelefone, her­ kömmliche, sogenannte a/b-Telefone, wie sie am öffentlichen Telefonnetz Verwendung finden, Tür- und Haussprechanlagen, Alarmanlagen und ähnliche Endgeräte angeschlossen werden.

Bei einem derartigen Kommunikationssystem werden die Endgeräte bisher aus einer Strom- und Spannungsversorgungsein­ richtung in der Zentrale über die Schnittstelleneinrichtungen mit elektrischer Leistung für ihren Betrieb versorgt, was über eigens dafür vorgesehene Leitungen geschieht. Außerdem sind sie mit den eigens für die Datenübertragung vorgesehenen Leitungen mit der Zentrale bzw. den jeweiligen Schnittstellen­ einrichtungen verbunden. Dies bedeutet jedoch, daß ein verhältnismäßig großer Leitungsaufwand betrieben werden muß, was sich insbesondere dann als nachteilig erweist, wenn bei­ spielsweise bereits bestehende Anlagen erneuert werden sollen. In einem solchen Falle müßte nämlich die gesamte Verkabelung innerhalb des betreffenden Gebäudes ersetzt werden, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden wäre. Jedoch auch bei der Neuinstallation von Kommunikationssystemen jeder der eingangs genannten Arten ist es selbstverständlich wünschenswert, den Leitungsaufwand so gering wie möglich zu halten.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei derartigen Kommunikationssystemen die zur Versorgung der Endgeräte mit elektrischer Leistung dienenden Leitungen zur Datenübertragung zu verwenden, indem die über diese Leitungen von der Zentrale zu dem jeweiligen Endgerät übertragene Betriebsleitung entspre­ chend den zu übertragenden seriellen Impulsen moduliert wird. Allerdings kann dabei sowohl die Zentrale als auch das betref­ fende Endgerät zur gleichen Zeit jeweils entweder nur senden oder nur empfangen. Somit ermöglicht dieses Verfahren nur einen Halbduplexbetrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ver­ fahren der eingangs genannten Art eine über den Halbduplexbetrieb hinausgehende Fähigkeit der Datenübertragung auf den die Betriebsleistung übertragenden Leitungen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Senden der Impulse von der Zentrale zum Endgerät durch Vermindern oder Unterbrechen der Versorgungsspannung unter Sperrung der Emp­ fangsbereitschaft der Zentrale erfolgt, und daß das Senden der Impulse vom Endgerät zur Zentrale durch Vermindern oder Unter­ brechen des Versorgungsstromes unter Aufrechterhaltung der Emp­ fangsbereitschaft des Endgerätes erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also das Sen­ den der Impulse von der Zentrale zum Endgerät durch Vermindern oder Unterbrechen der Versorgungsspannung, während das Senden der Impulse vom Endgerät zur Zentrale durch Vermindern oder Un­ terbrechen des Versorgungsstromes erfolgt. Da aber die Vermin­ derung oder Unterbrechung der Versorgungsspannung beim Senden der Zentrale auch eine Verminderung oder Unterbrechung des Ver­ sorgungsstromes nach sich zieht, kann die Zentrale während des Sendens nicht gleichzeitig empfangen, so daß das Senden der Zentrale eine Sperrung ihrer Empfangsbereitschaft nach sich zieht. Dagegen kann das Endgerät, da sein Sendevorgang durch Unterbrechung oder Verminderung des Versorgungsstromes ohne wesentliche Beeinflussung des Wertes der Versorgungsspannung erfolgt, während seines Sendevorgangs gleichzeitig den Wert der Versorgungsspannung erfassen und damit gleichzeitig mit dem Sendevorgang empfangen. Gegenüber dem herkömmlichen Halbduplex­ betrieb ist also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Be­ triebsweise möglich, bei der das Endgerät völlig unabhängig vom jeweiligen Sende- oder Empfangszustand der Zentrale gleich­ zeitig Daten empfangen und senden kann.

Gemäß einer Weiterbildung ist es vorgesehen, daß die Impulse von der Zentrale gesendet werden, indem die Versor­ gungsspannung auf einen gegenüber der normalen Betriebsspannung niedrigeren Wert gesenkt wird.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist es vorgesehen, daß die Impulse von dem Endgerät gesendet werden, indem der Versorgungsstrom unterbrochen wird.

Weiter wird durch die vorliegende Erfindung ein Kommuni­ kationssystem geschaffen, das eine Zentrale mit einer Spannungs- und Stromversorgungseinrichtung und mindestens ein mit der Zentrale verbundenes Endgerät, das zur Versorgung mit elektrischer Betriebsleistung an die Spannungs- und Strom­ versorgungseinrichtung der Zentrale angeschlossen ist, sowie Sende- und Empfangseinrichtungen zur Übertragung von Daten zwischen der Zentrale und dem Endgerät in Form von seriellen Impulsen enthält, die beim Senden aus einem Sendedatensignal erzeugt werden, und aus denen beim Empfang ein Emp­ fangsdatensignal gewonnen wird, wobei die Sendeeinrichtung der Zentrale eine Schalteinrichtung enthält, die in Ansprache auf ihr Sendedatensignal die Versorgungsspannung entsprechend den seriellen Impulsen vermindert oder unterbricht, wobei die Emp­ fangseinrichtung des Endgerätes eine Einrichtung enthält, die auf die den seriellen Impulsen entsprechende Verminderung oder Unterbrechung der Versorgungsspannung anspricht und daraus ihr Empfangsdatensignal erzeugt, wobei die Sendeeinrichtung des Endgerätes eine Schalteinrichtung enthält, die in Ansprache auf ihr Sendedatensignal den Versorgungsstrom entsprechend den seriellen Impulsen vermindert oder unterbricht, und wobei die Empfangseinrichtung der Zentrale eine Einrichtung enthält, die auf die den seriellen Impulsen entsprechende Verminderung oder Unterbrechung des Versorgungsstromes anspricht und daraus ihr Empfangsdatensignal erzeugt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems ist es, daß keine eigenen Leitungen zur Übertragung der Daten vorgesehen werden müssen, sondern daß allein die für die elektrische Versorgung des Endgerätes vorge­ sehenen Leitungen ausreichen, um auch Daten zwischen der Zen­ trale und dem Endgerät zu übertragen. Trotzdem ist ein über einen reinen Halbduplexbetrieb hinausgehender Sende/Empfangsbe­ trieb möglich.

Weiterhin ist es vorgesehen, daß das Endgerät eine Ladungsspeichereinrichtung zur Versorgung des Endgerätes wäh­ rend der Unterbrechungen der Betriebsleistungsversorgung ent­ hält. Durch eine solche Ladungsspeichereinrichtung kann der Betrieb des Endgerätes auch während der vorübergehenden Vermin­ derung oder Unterbrechung sowohl der Versorgungsspannung als auch des Versorgungsstromes aufrecht erhalten werden.

Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Kommunikationssystem, bei dem die Zentrale die eines Telefonsystems ist, die Endgeräte an die Zentrale angeschlossene Systemtelefone sind, und die übertragenen Daten der Steuerung von Funktionen der Zentrale und der Systemtele­ fone dienen. In diesem Falle ist es möglich, zwischen den Sy­ stemtelefonen und der Zentrale alle zum Betrieb und zur Steue­ rung des Systems benötigten Daten ohne Beschränkung auf einen Halbduplexbetrieb zu übertragen, ohne daß dazu zusätzliche Datenleitungen vorgesehen werden müssen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist es vorgesehen, daß die Sendeeinrichtung der Zentrale einen Spannungsregler ent­ hält, aus dem das Endgerät mit Betriebsspannung versorgt wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die die Ausgangsspannung des Spannungsreglers in Ansprache auf die Im­ pulse des Sendedatensignals auf einen gegenüber der Betriebs­ spannung niedrigeren Spannungswert eingestellt wird. Damit können sowohl die Versorgung des Endgerätes mit einer geregel­ ten Betriebsspannung als auch die Übertragung der Daten von der Zentrale zum Endgerät mit einem äußerst geringen Aufwand er­ reicht werden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist der Spannungsregler über einen Strombegrenzungswiderstand mit dem Endgerät verbunden. Damit wird das Endgerät und insbesondere die darin enthaltene Sendeeinrichtung vor zu hohen Einschaltströmen ge­ schützt. Gleichzeitig dient der Strombegrenzungswiderstand als Kurzschlußschutz im Falle eines Kurzschlusses in der Verbindung zwischen der Zentrale und dem Endgerät.

Auch kann das erfindungsgemäße Kommunikationssystem da­ durch weitergebildet werden, daß der Spannungsregler mit einer Einrichtung zur Verkürzung der Schaltzeit versehen ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Daten über verhält­ nismäßig lange Leitungen und mit großer Geschwindigkeit über­ tragen werden sollen.

Schließlich ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Kommunika­ tionssystems vorgesehen, daß die Sendeeinrichtung des End­ gerätes vor jeder Datensendung eine Folge von zeitlich beab­ standeten Unterbrechungsimpulsen aussendet, bis die Zentrale ansprechend auf den Empfang eines der Unterbrechungsimpulse mittels ihrer Empfangseinrichtung unter der Steuerung durch die Steuereinrichtung durch ihre Sendeeinrichtung einen Freigabe­ impuls an das Endgerät aussendet und die Sendeeinrichtung an­ schließend inaktiviert, und daß die Sendeeinrichtung des Endgerätes ansprechend auf den Empfang des Freigabeimpulses mit dem Senden der Daten beginnt.

Dieser Ablauf des Sende/Empfangsbetriebs trägt dem Umstand Rechnung, daß als Folge des Sendens der Zentrale nicht nur die Versorgungsspannung auf den die Betriebsleistung von der Zen­ trale zu dem jeweiligen Endgerät übertragenden Leitungen abgesenkt oder unterbrochen wird, sondern als Folge dieser Versorgungsspannungsabsenkungen gleichzeitig der Versorgungsstrom unterbrochen wird. Also kann die Zentrale während des Sendens nicht gleichzeitig Daten von dem Endgerät empfangen. Dagegen kann das Endgerät den Versorgungsstrom unterbrechen und damit selbst senden, ohne den Wert der Versorgungsspannung auf den von der Zentrale zum Endgerät führenden Leitungen zu beein­ flussen. Dies bedeutet, daß das Endgerät gleichzeitig senden und empfangen kann. Indem das Endgerät unabhängig von seinem Empfangsbetrieb und gleichzeitig dazu die Unterbrechungsimpulse an die Zentrale aussenden kann, kann es durch diese Aussendung der Zentrale seine Sendebereitschaft für Daten anzeigen und sofort mit seiner Datensendung an die Zentrale beginnen, sobald die letztere in eine Sendepause gelangt und dies durch die Übersendung des Freigabeimpulses an das Endgerät anzeigt. Im Unterschied zu einem Halbduplexbetrieb, bei dem das Endgerät nicht gleichzeitig senden und empfangen könnte, ist also ein darüber hinausgehender erweiterter Datenverkehr zwischen der Zentrale und den Endgeräten möglich.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung in Form eines Block­ schaltbildes der Zentrale eines Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich eines Telefon-Systems, bei dem eine Anzahl von Systemtelefonen und weitere Endgeräte an eine Zentrale anschließbar sind;

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild der Stromversor­ gungs-, Sende-, und Empfangseinrichtungen der in Fig. 1 ge­ zeigten Zentrale eines Telefonsystems und der Sende- und Emp­ fangseinrichtungen eines daran angeschlossenen Systemtelefons gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild der Stromversorgungs- und Sendeein­ richtungen der in Fig. 1 gezeigten Zentrale eines Telefon­ systems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 4 Signalverläufe bei dem in Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Kommunikationssystem.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Zentrale eines Kommunikationssystems in Form eines Telefonsystems ge­ zeigt. Die Zentrale 1 enthält ein elektronisches Koppelfeld 3, das mit Schnittstelleneinrichtungen 5, 5′ und 5′′ für Systemte­ lefone über jeweils eine zweiadrige NF-Leitung 100, 100′ bzw. 100′′ verbunden ist. Die Systemtelefon-Schnittstelleneinrichtungen 5, 5′ und 5′′ sind im wesentlichen gleich aufgebaut. Weiter ist das elektronische Koppelfeld 3 ebenfalls über zweiadrige NF-Leitungen 101, 101′ mit Schnittstelleneinrichtun­ gen 9 und 9′ verbunden, bei denen es sich wahlweise um solche für zusätzliche Systemtelefone oder aber für übliche Telefone handeln kann, die als a/b-Telefone bezeichnet werden. Zum Anschluß an das öffentliche Telefonnetz ist eine Schnitt­ stelleneinrichtung 6 vorgesehen, die mit dem elektronischen Koppelfeld 3 ebenfalls über eine zweiadrige NF-Leitung 102 verbunden ist und einen Gebührenzähleranschluß 7 und einen DTMF-Wahl-Anschluß 8 enthält. Zur Verwendung des Telefonsystems als Hauskommunikationssystem ist schließlich eine Schnitt­ stelleneinrichtung 4 zum Anschluß eines Türsprechsystems vorge­ sehen, an das eine Kombination von Klingelfeld, Türlautsprecher und Türöffner sowie Außenlichtsteuerung angeschlossen werden kann, wie sie bei größeren Wohn- oder Bürogebäuden Anwendung findet. Auch die Türsprechsystem-Schnittstelleneinrichtung 4 ist mit dem Koppelfeld 3 über eine zweiadrige NF-Leitung 103 verbunden. Schließlich ist an das Koppelfeld 3 ein Hör­ tongenerator 10 angeschlossen, mit dem Hörtöne zur Wiedergabe an den über die vorstehend genannten Schnittstelleneinrich­ tungen an die Zentrale des Telefonsystems anschließbaren Endge­ räten erzeugt werden können.

Zur Steuerung des Telefonsystems ist eine Steuereinrich­ tung 2 vorgesehen, die mit dem elektronischen Koppelfeld 3 und mit jeder der Schnittstelleneinrichtungen jeweils über in der Fig. 1 nur für die Schnittstelleneinrichtung 5 dargestellte Daten- und Versorgungsleitungen 110 verbunden ist. Die Steu­ ereinrichtung 2 wird vozugsweise durch einen Mikroprozessor gesteuert und ist dazu eingerichtet, im Koppelfeld 3 Verbindun­ gen zwischen den daran angeschlossenen Schnittstelleneinrich­ tungen und damit zwischen den an die Schnittstelleneinrich­ tungen angeschlossenen Endgeräten bzw. Amtsleitungen in Ansprache auf der Steuereinrichtung 2 zugeführte Steuersignale herzustellen.

Die in Fig. 1 dargestellte Zentrale kann optional mit einer zusätzlichen Erweiterung versehen werden, wie z. B. weite­ ren Schnittstelleneinrichtungen für System- oder a/b-Telefone, weiteren Schnittstelleneinrichtungen zum Anschluß an das öffentliche Telefonnetz oder einem weiteren Koppelfeld.

Die Schnittstelleneinrichtungen 5, 51′ und 51′′ sowie die Schnittstelleneinrichtungen 9 und 91′ enthalten jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Übertragung von Daten mittels nur für die Schnittstelle 5 dargestellten Leitungen 12, 13 zwischen der Zentrale 1 und den jeweils über die Schnitt­ stelleneinrichtungen an die Zentrale 1 angeschlossenen Endge­ räten. Weitere, nur für die Schnittstelleneinrichtung 5 dargestellte NF-Anschlüsse 200, 201 dienen der NF-Verbindung mit dem jeweiligen Endgerät. Die Daten dienen allgemein dazu, zwischen der Steuereinrichtung 2 der Zentrale 1 und den an die Schnittstelleneinrichtungen angeschlossenen Endgeräten die für den Betrieb notwendigen Informationen auszutauschen. Im Falle eines Telefonsystems wie bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel, werden diese Daten zusätzlich zu der zwischen den Schnittstelleneinrichtungen und den daran angeschlossenen Telefonen ausgetauschten niederfrequenten Sprachinformation und unabhängig von dieser übertragen, wobei die niederfrequente Sprachinformation über die eigenen Leitungen 200, 201 übertragen wird. Durch die Daten werden zum einen über die Steuereinrichtung 2 die gewünschten Verbindungen zwischen den an die jeweiligen Schnittstelleneinrichtungen an das Koppelfeld 3 angeschlossenen Endgeräten hergestellt. Somit kann beispiels­ weise ein über eine der Schnittstelleneinrichtungen 5, 5′ oder 5′′ angeschlossenes Systemtelefon wahlweise mit dem an die Schnittstelleneinrichtung 4 angeschlossenen Türsprechsystem, mit einer an die Schnittstelleneinrichtung 6 angeschlossenen Amtsleitung oder mit einem an eine der anderen Schnitt­ stelleneinrichtungen angeschlossenen System- oder a/b-Telefon verbunden werden. Darüber hinaus können durch die Daten zusätz­ liche Funktionen eingestellt oder aktiviert werden, wie sie bei modernen Telefonsystemen üblich sind, z. B. die Rufumleitung zu einem anderen Telefon, die Programmierung von Rufnummern zur Kurzwahl, die selbsttätige Weiterleitung von externen Anrufen zur Nachtzeit, Notizbuch- und Weckfunktionen und ähnliches.

Bei anderen Einsatzzwecken des erfindungsgemäßen Kommuni­ kationssystems, wie z. B. bei Prozeßsteuerungseinrichtungen, telemetrischen Anlagen, Alarmanlagen oder ähnlichem, kann es jedoch auch sein, daß zusätzlich zu den Daten, die an eine zen­ trale Steuereinrichtung zu deren Betrieb übertragen werden, keine Übertragung von weiterer Information vorgesehen ist, wie sie bei einem Telefonsystem in Form der niederfrequenten Sprachsignale vorliegt.

Fig. 2 zeigt eine der in der Zentrale 1 enthaltenen Schnittstelleneinrichtungen 5 und ein daran über die Leitungen 12 und 13 angeschlossenes Endgerät 11. Die Leitungen 12 und 13 dienen zum einen der üblichen Versorgung des angeschlossenen Endgerätes 11 mit elektrischer Leistung zu seinem Betrieb und zum anderen gemäß der vorliegenden Erfindung zur Übertragung von Daten zwischen der Zentrale 1 bzw. der Schnittstellen­ einrichtung 5 und dem Endgerät 11. Die weiteren Leitungsverbin­ dungen zwischen der Zentrale 1 bzw. der Schnittstellenein­ richtung 5 und dem Endgerät 11, wie z. B. die NF-Sprech­ verbindungsleitungen 200, 201 im Falle eines Telefonsystems sind zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit in der Fig. 2 nicht dargestellt.

Die Schnittstelleneinrichtung 5 enthält einen eine Diode D1 und einen Kondensator C1 aufweisenden Ausgang einer Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung, der der Versorgung des Endgerätes 11 über die Leitungen 12 und 13 dient, wobei das nicht mit der Diode D1 verbundene Ende des Kondensators C1 mit Masse verbunden und die Leitung 13 als Masserückführungsleitung vorgesehen ist. Zwischen den gemeinsamen Anschlußpunkt der Diode D1 und des Kondensators C1 der Strom- und Spannungsver­ sorgungseinrichtung sind nacheinander eine Sendeeinrichtung 15 zum Senden von Daten von der Zentrale 1 an das Endgerät 11 und eine Empfangseinrichtung 14 zum Empfangen von vom Endgerät 11 an die Zentrale gesendeten Daten angeschlossen. Das Endgerät 11 enthält eine Sendeeinrichtung 17 zum Senden von Daten vom Endgerät 11 an die Zentrale 1 sowie eine Empfangseinrichtung 16 zum Empfangen von von der Zentrale 1 an das Endgerät 11 gesen­ deten Daten.

Die Sendeeinrichtung 15 enthält einen steuerbaren Span­ nungsregler, der mit seinem Eingang an den die Dioden D1 und C1 aufweisenden Ausgang der Strom- und Spannungsversorgungsein­ richtung und mit seinem Ausgang über die Empfangseinrichtung 14 an die Leitung 12 angeschlossen ist. Der Ausgang des Spannungsreglers LM ist über einen Widerstand R2 auf den Steuereingang des Spannungsreglers zurückgekoppelt, an den weiterhin über einen Widerstand R3 die Kollektor-Emitter- Strecke eines Transistors T1 angeschlossen ist, dessen Emitter auf Masse liegt. Die Basis des Transistors T1 ist mit dem Aus­ gang eines invertierenden Verstärkers T4 verbunden, dessen Eingang ein an das Endgerät 11 zu übertragendes Sendedatensignal TxD zuführbar ist.

Im Ruhezustand, d. h. wenn keine Daten gesendet werden, ist der Transistor T1 gesperrt und der Spannungsregler LM erzeugt einen für den normalen Betrieb des Endgerätes 11 vorgesehenen Spannungswert, der z. B. zwischen 25 und 35 Volt liegen kann. Wenn von der Zentrale 1 an das Endgerät 11 ein Sendedatensig­ nal TxD in Form von seriellen Impulsen gesendet werden soll, wird dieses der Basis des Transistors T1 über den inver­ tierenden Verstärker T4 zugeführt, wodurch der Transistor T1 beim Auftreten jedes seriellen Impulses leitend geschaltet wird, so daß die Widerstände R2 und R3 als ein Spannungsteiler wirksam werden. Der gemeinsame Punkt der Widerstände R2 und R3 ist mit dem Steueranschluß des Spannungsreglers LM verbunden, so daß der Spannungsregler als Konstantspannungsquelle arbeitet, deren Wert über das Verhältnis R2/R3 auf einen Wert eingestellt ist, der beispielsweise bei 10 Volt liegen kann.

Beim Zuführen des Sendedatensignals TxD wird somit die Ausgangsspannung des Spannungsreglers LM entsprechend den seri­ ellen Impulsen des Sendedatensignals vom normalen Betriebsspan­ nungswert auf den durch die Widerstände R2 und R3 eingestellten niedrigeren Wert gesenkt. Die Ausgangsspannung des Spannungs­ reglers LM wird über einen Widerstand R5 in der Empfangsein­ richtung 14, dem eine Zenerdiode ZD3 in Sperrichtung parallel geschaltet ist, der Leitung 12 und über diese der Empfangsein­ richtung 16 im Endgerät 11 zugeführt.

Die Empfangseinrichtung 16 enthält eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode ZD4 und einen Widerstand R8 in Reihenschaltung zwischen der Leitung 12 und Masse. Der gemeinsame Punkt der Zenerdiode ZD4 und des Widerstandes R8 ist mit dem Eingang eines Verstärker T7 verbunden, an dessen Ausgang das Datenempfangssignal RxD abnehmbar ist.

Die Sendeeinrichtung 17 des Endgerätes 11 enthält einen Transistor T3, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Weg des Stromes von der Leitung 12 zu den nicht näher bezeichneten Verarbeitungsschaltungen des Endgerätes 11 liegt, wobei der Emitter des Transistors T3 über eine in Durchlaßrichtung ge­ schaltete Diode D2 mit der Leitung 12 verbunden ist. Zwischen den Kollektor des Transistors T3 und Masse ist ein Speicherkon­ densator C3 geschaltet. Die Basis des Transistors T3 liegt am Ausgang eines invertierenden Verstärkers T6, dem an seinem Eingang das von dem Endgerät 11 an die Zentrale 1 zu sendende Sendedatensignal TxD′ zuführbar ist.

Wenn von der Sendeeinrichtung 15 der Zentrale 1 Daten an das Endgerät 11 gesendet werden, sinkt die Spannung am Ausgang des Spannungsreglers LM entsprechend den seriellen Impulsen des zu übertragenden Sendedatensignals TxD. Das Absinken der Spannung auf der Leitung wird vom Verstärker T7 in der Empfangseinrichtung 16 des Endgerätes 11 erfaßt und somit am Ausgang des Verstärkers T7 ein Empfangsdatensignal RxD mit seriellen Impulsen entsprechend dem Sendedatensignal TxD erzeugt.

Zum Senden eines Sendedatensignals TxD′ durch die Sende­ einrichtung 17 des Endgerätes 11 wird dieses an den Eingang des invertierenden Verstärkers T6 angelegt, wodurch in Ansprache auf das Ausgangssignal desselben und den Impulsen des Sendedatensignals TxD′ entsprechend der Transistor T3 gesperrt wird. Dadurch wird der der Energieversorgung dienende Stromfluß von der Zentrale 1 zu dem Endgerät 11 durch die Leitung 12 unterbunden, was in der Empfangseinrichtung 14 auf der Seite der Zentrale 1 durch die Zenerdiode ZD3 und den Widerstand R5 erfaßt wird. Dadurch wird der Transistor T2 über den Widerstand R6 an dessen Basis durchgeschaltet und am Ausgang des Verstärkers T5 ein Impuls des Empfangsdatensignal RxD′ erzeugt, der einem Impuls des Sendedatensignals TxD′ am Eingang der Sendeeinrichtung 17 auf der Seite des Endgerätes 11 entspricht.

Auf diese Weise werden durch Absenken der Spannung Daten von der Sendeeinrichtung 15 der Zentrale 1 zur Empfangs­ einrichtung 16 des Endgerätes 11 gesandt, während Daten von der Sendeeinrichtung 17 des Endgerätes 11 zur Empfangseinrichtung 14 der Zentrale 1 durch Unterbrechen bzw. Absenken des Stroms übertragen werden. In beiden Fällen wird durch die Übertragung der Daten die Stromversorgung des Endgerätes 11 über die Leitungen 12 und 13 vorübergehend unterbrochen. Während dieser Zeiten wird die Versorgung des Endgerätes 11 durch den Speicherkondensator C3 sichergestellt. Anstelle eines Speicher­ kondensators kann selbstverständlich auch eine andere Ladungs­ speichereinrichtung, beispielsweise eine Pufferbatterie verwen­ det werden.

Da beim Vermindern der Ausgangsspannung der Sendeeinrich­ tung 15 in Ansprache auf das dem invertierenden Verstärker T4 zugeführten Sendedatensignal TxD die Ausgangsspannung des Spannungsreglers LM vermindert und damit auch der Stromfluß durch die Leitung 12 unterbrochen wird, kann die Zentrale nicht gleichzeitig senden und von dem Endgerät Daten empfangen. Das heißt, daß während des Sendens von Daten von der Zentrale 1 deren Empfangseinrichtung 14 inaktiviert werden muß. Da andererseits die Empfangseinrichtung 16 im Endgerät 11 hochohmig ausgelegt ist und vor deren Sendeeinrichtung 17 liegt, die als Schalter wirkt, und das Endgerät auch während der vorübergehenden Unterbrechungen des Versorgungsstromes durch den Speicherkondensator C3 betriebsbereit bleibt, kann das Endgerät 11 gleichzeitig Daten über die Empfangseinrichtung 16 empfangen und über die Sendeeinrichtung 17 senden.

Die Inaktivierung der Empfangseinrichtung 14 der Zen­ trale 1 während des Sendens ihrer Sendeeinrichtung 15 erfolgt durch die Steuereinrichtung 2, die beispielsweise programmge­ steuert die Inaktivierung bewirkt. Auch kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung 2 das Senden der Zentrale 1 in regel­ mäßigen Intervallen unterbricht, um dadurch Energiepausen zum Nachladen des Speicherkondensator 3 in dem Endgerät 11 über die Leitungen 12, 13 zur Verfügung zu stellen. Da im Unter­ schied zur Zentrale 1 das Endgerät 11 während seines Empfangs­ betriebs auch senden kann, werden seine Datensendungen durch in regelmäßigen Zeitabständen wiederkehrende Unterbrechungsimpulse eingeleitet. Diese Unterbrechungsimpulse werden so lange von dem Endgerät 11 ausgesendet, bis die Empfangssperre in der Zentrale 1 aufgehoben wird, wodurch die Empfangseinrichtung 14 der Zentrale 1 den Unterbrechungsimpuls empfangen kann. An­ sprechend auf den empfangenen Unterbrechungsimpuls sendet die Zentrale 1 sodann über ihre Sendeeinrichtung 15 einen Freigabe­ impuls an das Endgerät 11 und sperrt anschließend ihre Sende­ einrichtung 15, worauf die Sendeeinrichtung 17 des Endgerätes 11 ansprechend auf den empfangenen Freigabeimpuls die Daten an die Zentrale 1 ausgibt.

Der Zeitablauf dieses programmgesteuerten Datenverkehrs zwischen der Zentrale 1 und den einzelnen Endgeräten 11 ist in Fig. 4 veranschaulicht. Hierin zeigt Fig. 4 (a) den Spannungsverlauf auf der das Sendedatensignal T_xD führenden Leitung, das dem Transistor T₁ der Sendeeinrichtung 15 zugeleitet wird, sowie den Spannungsverlauf des Empfangsdatensignal RxD′ am Ausgang der Empfangseinrichtung 14 der Zentrale 1. Dagegen sind in Fig. 4 (c) die entsprechenden Spannungsverläufe für das jeweilige Endgerät 11 dargestellt. Es handelt sich hierbei um das am Ausgang der Empfangseinrichtung 16 des Endgerätes 11 auftretende Empfangsdatensignal RxD und das am Eingang der Sendeeinrichtung 17 anliegende Sendedatensignal TxD′. In Fig. 4 (b) ist der zu den in Fig. 4 (a) und (c) dargestellten Verläufen der Sende- und Empfangsdatensignale gehörende Strom- und Spannungsverlauf auf den Leitungen 12, 13 dargestellt.

Fig. 3 zeigt mehr ins einzelne gehend ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel der Sende- und Empfangseinrichtung der Zentrale. Hierbei sind Bauelemente, die denen der Empfangseinrichtung 14 und der Sendeeinrichtung 15 in Fig. 2 gleichen, mit denselben Bezugszeichen versehen. In der Sendeeinrichtung wird das Sendedatensignal TxD über einen invertierenden Verstärker und einen optischen Koppler OK1 galvanisch entkoppelt zugeführt. Der Emitter des optischen Kopplers OK1 ist über einen Widerstand R8 auf Masse geschaltet und über einen Widerstand R9 mit der Basis eines Transistors T1 verbunden. Wie bei Fig. 2 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1 mit dem Kollektor über einen Widerstand R3 am Steueranschluß eines steuerbaren Spannungsreglers LM, der mit seinem Eingang mit einer eine Diode D1 und einen Kondensator C1 aufweisenden Strom- und Spannungsversorgungseinrichtung verbunden ist. Der Ausgang des Spannungsreglers LM ist an ein Ende eines Widerstandes R1 angeschlossen, dessen anderes Ende sowohl mit der Leitung 12 zum Endgerät 11 als auch über einen Widerstand R2 auf den Steueranschluß des Spannungsreglers LM zurückgekoppelt ist. Die Verbindung der Widerstände R2 und R3 ist über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D3 und eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R10 und einem Kondensator C2 mit Masse verbunden.

Wenn keine Daten in Form eines Sendedatensignals TxD gesendet werden, ist der Transistor T1 gesperrt und der Span­ nungsregler LM arbeitet im Normalbetrieb, wobei der Strom durch den Widerstand R1 auf einen Nennwert, z. B. auf 300 mA begrenzt wird. Dieser Strombegrenzungswiderstand R1 dient zum einen dazu, das Endgerät 11 und insbesondere die in Reihe mit der Leitung 12 liegende Sendeeinrichtung 17 des Endgerätes 11 vor zu hohen Einschaltströmen zu schützen. Zum anderen dient der Strombegrenzungswiderstand R1 als Schutzeinrichtung im Falle eines an den Leitungen 12 und 13 auftretenden Kurzschlusses. Falls die Leitungen 12 und 13 kurzgeschlossen sind, wird der Kurzschlußstrom durch den Widerstand R1 begrenzt, und der Span­ nungsregler LM geht solange in Strombegrenzung bis eine dort intern vorgesehene thermische Abschalteinrichtung anspricht und den Spannungsregler abschaltet. Auf diese Weise wird die Schnittstelleneinrichtung 5 der Zentrale 1 automatisch vom fehlerhaften Anschluß getrennt, ohne daß der Rest des Systems davon betroffen wäre. Nach dem Beheben des Kurzschlusses wird die Verbindung wieder funktionsfähig.

Wenn der Spannungsregler LM zum Senden von Datenimpulsen über den optischen Koppler OK1 angesteuert wird, wird der Tran­ sistor T1 über den Widerstand R9 durchgeschaltet, so daß der Spannungsregler LM als Konstantspannungsquelle arbeitet, die über das Verhältnis (R1 + R2)/R3 der betreffenden Widerstände auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, beispielsweise auf etwa 10 Volt, wie auch bei Fig. 2. Um Leitungskapazitäten schnell zu entladen, werden die Widerstände R2 und R3 vorzugsweise niederohmig dimensioniert.

Der dynamische Innenwiderstand des Spannungsreglers LM wird durch die aus der Diode D3, dem Widerstand R10 und dem Kondensator C2 gebildete Schaltung reduziert, so daß die Schaltzeit des Spannungsreglers LM vermindert und die Folgezeit zwischen verschiedenen Impulsen des zu übertragenden Signals stark verkürzt werden können. Dadurch können auch bei größeren Leitungslängen, wie z. B. einige hundert Meter, Schaltzeiten von weniger als 250 µs realisiert werden.

Statt des der Bildung des Empfangsdatensignals R_xD′ dienenden einzigen Transistors T₂ der Empfangseinrichtung 14 von Fig. 2 ist bei der Empfangseinrichtung des Ausführungsbei­ spiels von Fig. 3 ein Optokoppler OK₂ vorgesehen, der mit Hilfe eines Transistors T₄₀ gemäß dem an dem Widerstand R₅ auftreten­ den Spannungsabfall angesteuert wird, welcher die durch die Sendeeinrichtung 17 des jeweiligen Endgerätes 11 auf der Lei­ tung 12 hervorgerufenen Stromänderungen erfaßt. Abweichend von Fig. 2 ist der der Erfassung der Stromänderungen dienende Widerstand R₅ in der Durchlaßrichtung des von der Schnitt­ stelleneinrichtung 5 zu dem Endgerät gerichteten Versorgungs­ stroms durch zwei hintereinandergeschaltete Dioden D₃ und D₄ überbrückt.

Im einzelnen ist der Emitter des Transistors T₄₀ mit dem schnittstellenseitigen Anschluß des Widerstandes R₅ und seine Basis über einen Widerstand R₁₁ mit dem endgeräteseitigen An­ schluß des Widerstandes R₅ verbunden. Der Kollektor des Transi­ stors T₄₀ ist über einen Widerstand R₁₀ an die Anode der Photodiode des Optokopplers OK₂ angeschlossen, wobei die Kathode dieser Photodiode auf Masse liegt. Der Kollektor des in dem Optokoppler OK₂ vorhandenen Phototransistors ist über einen Widerstand R₁₂ mit einer Versorgungsspannung V beaufschlagt, während der Emitter auf Masse liegt. Das Empfangsdatensignal R_xD′ wird am Ausgang eines an den Kollektor angeschlossenen invertierenden Verstärkers abgegriffen.

Da der Transistor T₄₀ gemäß den an dem Widerstand R₅ auftretenden Stromimpulsen leitend bzw. nichtleitend wird, überträgt der Optokoppler OK₂ unter galvanischer Trennung ein den Stromimpulsen entsprechendes Signal von seinem Eingang zu seinem Ausgang, so daß am Ausgang des an den Kollektor an­ geschlossenen invertierenden Verstärkers das Empfangsdatensi­ gnal R_xD′ zur Verfügung steht.

Claims (12)

1. Verfahren zum Übertragen von Daten in Form von seriel­ len Impulsen, die zum Senden aus einem Sendedatensignal (TxD; TxD′) erzeugt werden und aus denen beim Empfang ein Empfangsda­ tensignal (RxD; RxD′) gewonnen wird, zwischen einer Zentrale (1) und mindestens einem mit der Zentrale (1) verbundenen End­ gerät (11), das aus einer Einrichtung zur Spannungs- und Strom­ versorgung von der Zentrale (1) mit elektrischer Betriebslei­ stung versorgt wird, wobei die seriellen Impulse übertragen werden, indem die von der Zentrale an das Endgerät übertragene Betriebsleistung den seriellen Impulsen entsprechend moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Senden der Impulse von der Zentrale (1) zum Endgerät (11) durch Vermindern oder Unterbrechen der Versorgungsspannung unter Sperrung der Emp­ fangsbereitschaft der Zentrale (1) erfolgt, und daß das Senden der Impulse vom Endgerät (11) zur Zentrale (1) durch Vermindern oder Unterbrechen des Versorgungsstromes unter Aufrechterhal­ tung der Empfangsbereitschaft des Endgerätes (11) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse von der Zentrale (1) gesendet werden, indem die Versorgungsspannung auf einen gegenüber der normalen Betriebs­ spannung niedrigeren Wert gesenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Impulse vom Endgerät (11) gesendet werden, indem der Versorgungsstrom unterbrochen wird.

4. Kommunikationssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das eine Zentrale (1) mit einer Spannungs- und Stromversorgungseinrichtung (D1, C1) und mindestens ein mit der Zentrale (1) verbundenes Endgerät (11), das zur Versorgung mit elektrischer Betriebsleistung an die Spannungs- und Stromversorgungseinrichtung (D1, C1) der Zen­ trale angeschlossen ist, sowie Sende- und Empfangseinrichtungen (14, 15, 16, 17) zur Übertragung von Daten zwischen der Zen­ trale (1) und dem Endgerät (11) in Form von seriellen Impulsen enthält, die beim Senden aus einem Sendedatensignal (TxD; TxD′) erzeugt werden, und aus denen beim Empfang ein Empfangs­ datensignal (RxD; RxD′) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (15) der Zentrale (1) eine Schalt­ einrichtung (T1, R2, R3) enthält, die in Ansprache auf ihr Sendedatensignal (TxD) die Versorgungsspannung entsprechend den seriellen Impulsen vermindert oder unterbricht, daß die Emp­ fangseinrichtung (16) des Endgerätes (11) eine Einrichtung (ZD4, R8, T7) enthält, die auf die den seriellen Impulsen entsprechende Verminderung oder Unterbrechung der Versorgungs­ spannung anspricht und daraus ihr Empfangsdatensignal (RxD) er­ zeugt, daß die Sendeeinrichtung (17) des Endgerätes (11) eine Schalteinrichtung (T3, T6) enthält, die in Ansprache auf ihr Sendedatensignal (TxD′) den Versorgungsstrom entsprechend den seriellen Impulsen vermindert oder unterbricht, und daß die Empfangseinrichtung (14) der Zentrale (1) eine Einrichtung (ZD3, R5, R6, T2, T7) enthält, die auf die den seriellen Impulsen entsprechende Verminderung oder Unterbrechung des Versorgungsstromes anspricht und daraus ihr Empfangsdatensignal (RxD′) erzeugt.

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Endgerät eine Ladungsspeichereinrichtung (C3) zur Versorgung des Endgerätes (11) während der Unterbrechungen der Betriebsleistungsversorgung enthält.

6. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale (1) die eines Telefon­ systems ist, daß die Endgeräte (11) an die Zentrale ange­ schlossene Systemtelefone sind, und daß die übertragenen Daten der Steuerung von Funktionen der Zentrale und der System­ telefone dienen.

7. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (15) der Zentrale (1) einen Spannungsregler (LM) enthält, aus dem das Endgerät (11) mit Betriebsspannung versorgt wird, und daß eine Einrichtung (R2, R3; R1, R2, R3) vorgesehen ist, durch die die Ausgangsspannung des Spannungsreglers (LM) in Ansprache auf die Impulse des Sendedatensignals (TxD) auf einen gegenüber der Be­ triebsspannung niedrigeren Spannungswert eingestellt wird.

8. Kommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannungsregler (LM) über einen Strombe­ grenzungswiderstand (R1) mit dem Endgerät (11) verbunden ist.

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (LM) mit einer Einrich­ tung (D3, R10, C2) zur Verkürzung der Schaltzeit versehen ist.

10. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Zentrale (1) vorge­ sehene Steuereinrichtung (3) die Empfangseinrichtung (14) der Zentrale (1) während des Sendebetriebs ihrer Sendeeinrichtung (15) inaktiviert.

11. Kommunikationssystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (3) die Sendeeinrichtung (15) der Zentrale (1) in regelmäßigen zeitlichen Abständen zur Bildung von der Nachladung der Ladungsspeichereinrichtung (C3) dienenden Energiepausen unterbricht.

12. Kommunikationssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (17) des Endgerätes (11) vor jeder Datensendung eine Folge von zeitlich beabstan­ deten Unterbrechungsimpulsen aussendet, bis die Zentrale (1) ansprechend auf den Empfang eines der Unterbrechungsimpulse mittels ihrer Empfangseinrichtung (14) unter der Steuerung durch die Steuereinrichtung (2) durch ihre Sendeeinrichtung (15) einen Freigabeimpuls an das Endgerät (11) aussendet und die Sendeeinrichtung (15) anschließend inaktiviert, und daß die Sendeeinrichtung (17) des Endgerätes (11) ansprechend auf den Empfang des Freigabeimpulses mit dem Senden der Daten beginnt.