DE4114535A1 - Schnittstelle fuer ein ueberwachtes akustisches warnsystem mit mehrfach-eingaengen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle für ein überwachtes akustisches Warnsystem mit Mehrfach-Eingängen.

Akustische Warnsysteme mit piezoelektrischen Bauteilen zur Erzeugung eines Alarmtones sind bekannt. Als Treiber für das Piezoelement kann beispielsweise ein als Oszillator konfigurierter 555-Timer vorgesehen sein. Bei Registrierung einer Alarmbedingung wird eine Eingangsspannung an den Timer angelegt, um das Piezoelement zu betreiben. Die Schwingung des Piezoelementes erzeugt den Alarmton.

Der Ton des Piezoelementes ist durch die Frequenz des an dem Piezoelement anliegenden Signales bestimmt, welche von der Frequenz der Eingangsspannung des Timers abhängt. Die Frequenz der Eingangsspannung ist durch die Ansprechcharakteristik der passiven Elemente des Netzwerkes am Eingang des Timers bestimmt. Der Ton des Piezoelementes kann daher durch Variieren der bezogen auf den Eingang des Timers betrachteten äquivalenten Kapazität gesteuert werden. Diese Eigenschaft ermöglicht es, ein piezoelektrisches Bauteil zur Erzeugung einer Vielzahl von Tönen zu verwenden, indem lediglich die in der Eingangsschaltung vorgesehenen Kondensatoren variiert werden. Bei mehreren parallelen Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitäten wird der Ton abhängig davon variieren, an welchem der Kondensatoren Spannung anliegt. Wenn sich ferner die Werte der Kapazitäten signifikant voneinander unterscheiden und an zwei oder mehreren Kondensatoren die gleiche Spannung anliegt, wird der Kondensator mit der höheren bzw. der höchsten Kapazität die Eingangsfrequenz bestimmen, da dieser Kondensator die bezogen auf den Eingang des Timers betrachtete äquivalente Kapazität im wesentlichen bestimmt. Aufgrund dieser Eigenschaft ist es möglich, den verschiedenen Alarmtönen eines piezoelektrischen Bauteils Prioritäten zuzuordnen.

Bei Heranziehung mehrerer paralleler Kondensatoren kann ein einziges piezoelektrisches Bauteil für den Betrieb mit mehr als einem Eingang verwendet werden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, eine Vielzahl von Alarmbedingungen an eine gemeinsame Schaltung zur Erzeugung des Alarmschalls zu richten. Aufgrund der Fähigkeit eines Piezoelementes, verschiedene Töne in Abhängigkeit von seiner - mittels der ausgewählten Kondensatoren steuerbaren - Eingangsfrequenz zu erzeugen, ist es mit einem einzigen Bauteil möglich, für jeden Eingang einen anderen Ton zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Anzahl piezoelektrischer Bauteile für eine gegebene Anwendung vermindert werden.

Eine weitere erwünschte Eigenschaft eines akustischen Warnsystems ist die Fähigkeit, die Alarmerfassungs- und Eingangsschaltung hinsichtlich elektrischer Störungen zu überwachen. Ohne diese Eigenschaft kann es vorkommen, daß eine Alarmbedingung nicht registriert wird. Der Bedarf nach einer Überwachung wird ersichtlich, wenn man in Betracht zieht, daß der Hauptteil der Eingangsschaltung in einem Steuerpult oder Bedienungsfeld lokalisiert sein kann, welches räumlich getrennt von der in einer Alarmeinheit vorgesehenen gemeinsamen Schaltung angeordnet sein kann. Je größer der Abstand zwischen dem Bedienungsfeld und der Alarmeinheit ist, desto größer ist das Risiko einer elektrischen Störung in den Leitungen, die das Bedienungsfeld und die Alarmeinheit miteinander verbinden. Die Überwachung informiert das System oder eine Bedienungsperson darüber, daß einer der Alarme gegenwärtig möglicherweise nicht funktioniert.

Die Überwachung der Schaltung besteht typischerweise darin, daß ein durch die Eingangsschaltung fließender Teststrom mit einem Komparator überwacht wird. Etwaige Störungen in der Schaltung werden von dem Komparator erfaßt, der dann das System und/oder eine Bedienungsperson auf das Problem hinweist. Der Teststrom fließt oft in die dem Eingangsstrom entgegengesetzte Richtung zu dem Timer. Eine zwischen der Eingangsschaltung und dem Timer geschaltete Diode verhindert, daß der Teststrom den Timer in Betrieb setzt.

Die beiden vorstehend beschriebenen erwünschten Eigenschaften, nämlich einerseits eine gemeinsame Schaltung für mehrere Eingänge zu verwenden und andererseits eine Eingangsschaltungsüberwachung zu gewährleisten, waren leider nicht kompatibel. Die mehrfachen Eingangsschaltkreise müssen voneinander isoliert sein, damit die beiden Eigenschaften einander ergänzen. Ohne Isolierung entweder aller Strompfade von der Eingangsschaltung zu dem gemeinsamen Schaltkreis oder von dem gemeinsamen Schaltkreis zu der Eingangsschaltung, könnte der Überwachungsteststrom von einem Eingang durch den gemeinsamen Schaltkreis und durch den Eingangsschaltkreis eines anderen Eingangs fließen, mit der Folge, daß ein unerwünschter Alarm ausgelöst würde. Die Verwendung der für Alarmsysteme mit einem Eingang ausreichende Diode stellt daher diesbezüglich keine ausreichende Maßnahme für Alarmsysteme mit mehreren Eingängen dar, da die Diode nur einen Strompfad isolieren kann. Ohne die vollständige Isolierung der Eingänge könnte ein beschädigter bzw. betriebsunfähiger Eingang den Betrieb der anderen Eingänge beeinträchtigen, indem er einen nicht erwünschten Strompfad bietet.

Ziel der Erfindung ist es, die bei einem überwachten Alarmsystem mit mehreren Eingängen und einem gemeinsam genutzten Schaltkreis auftretenden Probleme zu überwinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein überwachtes Mehrfacheingangs-Alarmsystem mit einem adressierbaren Mikrocontroller als Teil des gemeinsamen Schaltkreises zu kombinieren und damit eine Auswahl von programmierten Klängen in Abhängigkeit davon zu ermöglichen, welcher der überwachten Eingänge aktiviert ist.

Zur Erreichung der genannten Ziele wird erfindungsgemäß eine Schnittstelle vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Eingangsschaltkreisen in einer Kontroll- oder Steuereinheit und einen gemeinsamen Schaltkreis in einer Alarmeinheit überbrückt und sowohl die Überwachung als auch die Isolierung jedes Eingangsschaltkreises bietet. Die Schnittstelle umfaßt einen Satz von Schnittstellenschaltkreisen, die selektiv ein Signal von einer elektrischen Quelle zu dem gemeinsamen Schaltkreis übertragen. Jeder Schnittstellenschaltkreis ist an der elektrischen Quelle angeschlossen. Eine Überwachungseinheit, wie z. B. ein Komparator, ist zur Überwachung des Schnittstellenschaltkreises hinsichtlich elektrischer Störungen mit der elektrischen Quelle verbunden. Ein Schalter oder eine entsprechende Einrichtung mit einem an der elektrischen Quelle angeschlossenen Eingang ist in der Lage, den Stromfluß durch seinen Ausgang entweder von einer Alarmierungsrichtung in eine Überwachungsrichtung oder von einer Überwachungsrichtung in eine Alarmierungsrichtung umzukehren. Mit dem Ausgang des Schalters sind Isolationskomponenten verbunden, die in Alarmierungsrichtung fließenden Strom in den gemeinsamen Schaltkreis fließen lassen. Die Isolationskomponenten bilden jedoch für den Überwachungsstrom eine Sperre, so daß dieser nicht in den gemeinsamen Schaltkreis fließen kann. Ein Widerstand oder eine entsprechende Komponente ist an dem Ausgang des Schalters angeschlossen, um einen Strompfad in den Schnittstellenschaltkreis vorzusehen, wenn der Strom in die Überwachungsrichtung fließt.

Jeder einen Eingang für den gemeinsamen Schaltkreis bereitstellende Schnittstellenschaltkreis wird ungeachtet der Stromflußrichtung hinsichtlich elektrischer Störungen überwacht und außerdem von dem gemeinsamen Schaltkreis isoliert, wenn kein Strom in die Alarmierungsrichtung fließt. Die bei in Überwachungsrichtung fließendem Strom vollständige Isolierung jedes Strompfades zu jedem Schnittstellenschaltkreis verhindert, daß irgendein Überwachungsstrom das Piezoelement treibt oder falsche Überwachungsstörsignale verursacht. Andererseits verhindert die vollständige Isolierung jedes Überwachungsstrompfades von dem Schnittstellenschaltkreis zu dem gemeinsamen Schaltkreis oder zu anderen Schnittstellenschaltkreisen ebenso, daß der Überwachungsstrom das Piezoelement treibt oder falsche Überwachungsstörsignale verursacht.

Die Schnittstellenschaltkreise können ferner an einem adressierbaren Dekodierer, wie beispielsweise einem Mikrocontroller, angeschlossen sein, um eine Vielzahl von Klängen mittels Eingangssignalen zu selektieren. Der Mikrocontroller dekodiert die Eingangssignale von den Schnittstellenschaltkreisen und erzeugt ein elektrisches Signal mit wenigstens einer zu den Eingangsinformationen korrespondierenden Frequenz. Ferner ordnet der Mikrocontroller intern den verschiedenen Eingangssignalen Prioritäten zu, um festzulegen, welche vorbestimmte akustische Ausgabe Vorrang haben soll, wenn mehr als ein Eingangssignal gleichzeitig aktiviert bzw. eingeschaltet ist. Der adressierbare Decoder kann alternativ ein in der Fachsprache als "logic array" bezeichnetes logisches Schaltnetz sein.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren detailliert beschrieben, woraus die oben angeführten und weitere Vorteile der Erfindung besser verständlich werden sollen.

Es zeigt

Fig. 1 Ein Schaltbild zur Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Steuereinheit und der Alarmeinheit in der Überwachungsbetriebsart.

Fig. 2 ein Schaltbild der Isolationskomponenten.

Fig. 3 ein Schaltbild eines Schnittstellenschaltkreises.

Fig. 4 ein Schaltbild einer alternativen Ausführung der Isolationskomponenten.

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen überwachten akustischen Warnsystems mit mehreren Eingängen, und

Fig. 6 ein Flußdiagramm der Funktion der adressierbaren Selektion des Mikrocontrollers.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 gezeigt. Fig. 1 zeigt die Steuereinheitsabschnitte von drei Schnittstellenschaltkreisen 10, 12 und 14 und wie diese einzeln an einer Alarmeinheit 16 angeschlossen sind. Drei Schnittstellenschaltkreise 10, 12 und 14 werden in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer gemeinsamen 24-V- Gleichspannungsquelle 30 gespeist. Es können auch andere Spannungspegel, wie beispielsweise 12 V Gleichspannung, verwendet werden. In jedem der Schnittstellenschaltkreise 10, 12 und 14 ist ein Leitungsendwiderstand 18 sowohl außerhalb einer Steuereinheit 20 als auch außerhalb der Alarmeinheit 16 vorgesehen. Die Schnittstellenschaltkreise 10, 12 und 14 sind einzeln an separaten Anschlüssen der Alarmeinheit 16 angeschlossen, so daß jeder Schnittstellenschaltkreis 10, 12, 14 mit einem jeweils anderen, von einem Piezoelement 22 erzeugten Ton (Sirene, Heul- bzw. Trillerton oder Horn) korrespondiert. Falls erwünscht, können die Eingänge von den Schaltkreisen 10, 12 und 14 über einen gemeinsamen positiven Anschluß oder einen gemeinsamen negativen Anschluß für einen unüberwachten Betrieb an der Alarmeinheit 16 angeschlossen sein.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie die Abschnitte der drei Schnittstellenschaltkreise 10, 12 und 14 innerhalb der Alarmeinheit 16 an einem gemeinsamen Schaltkreis 58 angeschlossen sind. In Anbetracht dieser Anordnung und der den drei Schnittstellenschaltkreisen 10, 12 und 14 gemeinsamen elektrischen Quelle 30 sind die drei Schnittstellenschaltkreise parallelgeschaltet. Real ist einer der prioritätsbestimmenden Kondensatoren in Reihe mit einem korrespondierenden Schnittstellenschaltkreis 10, 12 oder 14 geschaltet. Die Schaltung zwischen den drei Kondensatoren und dem Piezoelement 22 ist die gemeinsame Schaltung.

Das Alarmsystem kann eine rein akustische oder eine akustisch/visuelle Alarmeinheit umfassen. Im letzteren Fall ist ein "visueller" Alarmschaltkreis, wie beispielsweise eine Stroboskopschaltung, parallel mit separaten Eingängen von den Schnittstellenschaltkreisen 10, 12 und 14 an dem gemeinsamen Schaltkreis 58 angeschlossen.

In dem Schaltbild Fig. 3 ist gezeigt, wie einer der Schnittstellenschaltkreise, beispielsweise der Schaltkreis 10, an der elektrischen Quelle 30 und der Alarmeinheit 16 angeschlossen ist. Die anderen beiden Schaltkreise 12 und 14 sind in entsprechender Weise an der elektrischen Quelle 30 und der Alarmeinheit 16 angeschlossen. Die räumlich in der Steuereinheit 20 angeordnete elektrische Quelle 30 ist über die Anschlüsse 32, 34 an dem Schnittstellenschaltkreis 10 angeschlossen. Sie könnte ebenso integral mit dem Schnittstellenschaltkreis 10 verbunden sein. Ein ebenfalls in der Steuereinheit 20 untergebrachter Überwachungsschaltkreis 36 ist mit der elektrischen Quelle 30 parallelgeschaltet. Der Überwachungsschaltkreis 36 weist einen als Komparator konfigurierten Operationsverstärker 38 auf, der mittels der Widerstände 39, 41, 43 über die elektrische Quelle 30 geschaltet ist. Der Überwachungsschaltkreis 36 überwacht den durch den Schnittstellenschaltkreis 10 fließenden Strom. Eine elektrische Störung in dem elektrischen Schnittstellenschaltkreis 10, wie beispielsweise ein abgeklemmter oder gebrochener Leitungsdraht, wird von dem Überwachungsschaltkreis 36 wahrgenommen. Der Überwachungsschaltkreis 36 liefert dann einen Hinweis oder eine Anzeige, daß der Schnittstellenschaltkreis 10 und damit ein Alarm möglicherweise nicht einwandfrei funktioniert.

Eine ebenfalls in der Steuereinheit 20 untergebrachte Schalteinrichtung 40 ist an der elektrischen Quelle 30 und dem Überwachungsschaltkreis 36 angeschlossen. Die Schalteinrichtung 40 kann die Stromflußrichtung an ihrem Ausgang umkehren. Dies wird mit einem Netzwerk aus normalerweise offenen bzw. normalerweise geschlossenen Relaiskontakten 45 bzw. 47 erreicht, die auf ihr Umschalten hin die Richtung des Stromes am Ausgang des Schnittstellenschaltkreises 10 ändern. Die beiden Stromrichtungen sind als Überwachungsrichtung bzw. Alarmierungsrichtung bezeichnet und in Fig. 3 mit Pfeilen gekennzeichnet. Im Normalfall, d. h., in Abwesenheit einer Alarmbedingung, fließt der Strom in die Überwachungsrichtung. Ein bei Registrierung einer Alarmbedingung auftretendes Signal schaltet die Relais 45 und 47, die dann den Strom in die Alarmierungsrichtung fließen lassen. Der Schaltkreis, der die Alarmbedingung registriert, ist von herkömmlicher Art und in den Figuren nicht gezeigt.

Der Leitungsendwiderstand 18 ist mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 40 parallelgeschaltet. Solange der Strom in dem Schnittstellenschaltkreis 10 in die Überwachungsrichtung fließt, schließt der Leitungsendwiderstand 18 den Strompfad. Aufgrund des im Vergleich zu dem Widerstandswert des gemeinsamen Schaltkreises 58 großen Widerstandswertes des Leitungsendwiderstandes 18 ist der Stromfluß durch den Leitungsendwiderstand 18 jedoch minimiert, wenn der Strom in die Alarmierungsrichtung fließt.

Die Isolationskomponenten 42 des Schnittstellenschaltkreises 10 sind mit dem Leitungsendwiderstand 18 und dem Ausgang der Schalteinrichtung 40 parallelgeschaltet. Diese Komponenten sind räumlich in der Alarmeinheit 16 untergebracht. Der obere Eingangsanschluß 44 zu den Isolationskomponenten 42 ist ein positiver Anschluß, wenn der Strom in Alarmierungsrichtung fließt und ein negativer Anschluß, wenn der Strom in Überwachungsrichtung fließt. Entsprechend Entgegengesetztes gilt für den unteren Eingangsanschluß 46. Die Isolationskomponenten 42 sind über einen oberen und einen unteren Ausgangsanschluß 48, 50 an dem gemeinsamen Schaltkreis 58 angeschlossen, der das (in Fig. 3 nicht gezeigte) Piezoelement 22 treibt.

Die zentrale Isolationskomponente ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein bipolarer NPN-Transistor 52. Die Basis des Transistors 52 ist über einen Widerstand 54 mit dem oberen Eingangsanschluß 44 verbunden. Eine zwischen dem oberen Eingangsanschluß 44 und dem oberen Ausgangsanschluß 48 geschaltete Sperrdiode 56 verhindert, daß Strom von dem gemeinsamen Schaltkreis oder von den anderen Schnittstellenschaltkreisen 10, 12, 14 durch den oberen Ausgangsanschluß 48 fließt. Die Diode 56 verhindert ferner, daß Strom von dem gemeinsamen Schaltkreis 58 oder von anderen Schnittstellenschaltkreisen den Transistor 52 so vorspannt, daß dieser in Vorwärtsrichtung betrieben wird. Der Kollektor des Transistors 52 ist an dem unteren Ausgangsanschluß 50 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 52 ist mit dem unteren Eingangsanschluß 46 verbunden.

Im Normalfall, d. h. in Abwesenheit einer Alarmbedingung, fließt der Strom durch den Schnittstellenschaltkreis 10 in die Überwachungsrichtung, wie es durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist. Dieser Stromfluß versetzt den Transistor 52 in den Sperrbetriebszustand, so daß der Schnittstellenschaltkreis 10 von dem gemeinsamen Schaltkreis 58 isoliert ist. Die Kombination aus der Diode 56 und dem im Sperrzustand befindlichen Transistor 52 stellt sicher, daß kein von einem anderen Schnittstellenschaltkreis oder dem gemeinsamen Schaltkreis 58 kommender Strompfad existiert. Ein vollständiger Strompfad existiert jedoch dennoch von der elektrischen Quelle 30 durch die Schalteinrichtung 40 und den Leitungsendwiderstand 18. Dadurch ist es möglich, den Schnittstellenschaltkreis 10 hinsichtlich elektrischer Störungen kontinuierlich zu überwachen.

Aufgrund einer durch das Auftreten einer Alarmbedingung hervorgerufenen Umschaltung der Kontaktrelais 45, 47 in der Schalteinrichtung 40 findet eine Stromrichtungsumkehr am Ausgang der Schalteinrichtung 40 statt, so daß der Strom am Ausgang der Schalteinrichtung 40 danach in die Alarmierungsrichtung fließt. Der Transistor 52 ist nun in Vorwärtsrichtung betrieben, so daß Strom zwischen dem Schnittstellenschaltkreis 10 und dem Schaltkreis 58 fließen kann. Die Kombinationen aus den Sperrdioden 56 und den im Sperrzustand vorgespannten Transistoren 52 der nicht im Alarmierungszustand befindlichen Schnittstellenschaltkreise 12 und 14 hält die Isolierung dieser Schnittstellenschaltkreise 12 und 14 von dem im Alarmierungszustand befindlichen Schnittstellenschaltkreis 10 und dem gemeinsamen Schaltkreis 58 aufrecht. Falls zwei oder mehrere Schnittstellenschaltkreise Stromfluß in Alarmierungsrichtung aufweisen, dann bestimmt der Schnittstellenschaltkreis mit dem größten prioritätsbestimmenden Kondensator den Ton des Piezoelementes 22.

Fig. 4 zeigt eine alternative Anordnung der Isolationskomponenten 42, bei welcher ein PNP-Transistor 60 verwendet wird.

Die grundsätzliche Betriebsweise dieser Schaltung entspricht den vorstehenden Erläuterungen, mit der Ausnahme, daß der Transistor 60 die oberen Eingänge zu dem gemeinsamen Schaltkreis 58 und die Diode 62 die unteren Eingänge zu dem gemeinsamen Schaltkreis 58 isoliert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schnittstellenschaltkreise mit einem adressierbaren Dekodierer, wie beispielsweise einem Mikrocontroller 64 oder einer in der Fachsprache als "ASIC custom chip" bezeichneten integrierten Schaltung, verbunden. Der adressierbare Decoder ist Teil des gemeinsamen Schaltkreises 58. Der Mikrocontroller 64 ist ein sogenannter COP-vier-bit-Mikrocontroller, der mittels Software betrieben wird, die zur Verwendung mit diesem Mikrocontroller erstellt und in einen internen ROM-Speicher kopiert wurde.

Jeder an dem Mikrocontroller 64 angeschlossene Schnittstellenschaltkreis liefert eine 1-bit-Eingangsinformation, welche angibt, ob der Schnittstellenschaltkreis in Alarmierungsrichtung arbeitet oder nicht. Das Softwareprogramm in dem Mikrocontroller 64 dekodiert die Eingangsinformationen von den Schnittstellenschaltkreisen mittels einer Reihe von Algorithmen und ruft nach der Dekodierung die Frequenz oder Frequenzen hervor, die einen mit den Eingangsinformationen korrespondierenden bzw. den Eingangsinformationen zugeordneten Ton bzw. Töne bilden. Das Softwareprogramm nutzt zur Ausführung der Dekodier- und Klangerzeugungsfunktionen verschiedene interne Register und Ports des Mikrocontrollers 64. Die Dekodierung der adressierbaren Schnittstellenschaltkreisausgaben erfolgt durch Lesen der an einem 8-bit-Eingangsport des Mikrocontrollers 64 präsenten Daten. Nachdem das Softwareprogramm die Eingangsinformationen dekodiert hat, wählt es basierend auf den Eingangsinformationen eine Programmnummer. Der Programmnummer ist ein Programm zugeordnet, das das mit den eindeutigen Eingangsinformationen korrespondierende Klangsignal generiert. Das generierte Frequenzsignal wird dann an eine Ausgangstreiberstufe 66 abgegeben, wo es zur Erzeugung des ausgewählten Klanges durch einen piezoelektrischen Wandler 22 akustisch abgestrahlt wird.

Das den Mikrocontroller 64 betreibende Softwareprogramm ist in der Lage, in der beschriebenen Weise die adressierbaren Eingangsinformationen von den Schnittstellenschaltkreisen 10, 12 und 14 und ferner Klangselektionseingangsinformationen, wie beispielsweise von sog. Jumpern oder von einem dip-Schalter 68 zu dekodieren. Der dip-Schalter 68 dient zur Auswahl einer Gruppe von Klängen.

Jede Gruppe enthält verschiedene Kombinationen gleicher oder unterschiedlicher Töne bzw. Klänge. Bei drei Schnittstellenschaltkreisen 10, 12, 14 hat jede Gruppe drei Klänge, die mit den Schnittstellenschaltkreisen korrespondieren. Die Gruppen sind mittels eines an dem Mikrocontroller 64 angeschlossenen dip-Schalters auswählbar. Die Stellung des dip-Schalters 68 bestimmt den Klang, der entsprechend der von dem Schnittstellenschaltkreis 10, 12 oder 14 indizierten Alarmbedingung erzeugt wird.

Jedem Schnittstellenschaltkreis 10, 12, 14 ist eine Priorität in dem Softwareprogramm zugewiesen. Wenn ein Schnittstellenschaltkreis 10, 12 oder 14 Stromfluß in die Alarmierungsrichtung aufweist, d. h., ein entsprechendes Eingangssignal an den Mikrocontroller abgibt, dekodiert der Mikrocontroller 64 die Priorität des Schnittstellenschaltkreises. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Schnittstellenschaltkreise 10, 12, 14 vorgesehen. Zwei der drei Schnittstellenschaltkreise haben Terminaleingänge zu dem Mikrocontroller 64, von denen jeder eine bestimmte Priorität hat. Der dritte Schnittstellenschaltkreis liefert Spannung für den gemeinsamen Schaltkreis 58, mit dem Effekt, daß er die niedrigste Priorität hat. Einer der Schnittstellenschaltkreise 10 wird programmäßig als höchste oder erste Priorität betrachtet. Nachdem der Schnittstellenschaltkreis 10 mit der obersten Priorität eingeschaltet ist, bleibt der mit der obersten Priorität korrespondierende Klang oder Ton ungeachtet der anderen Prioritäten eingeschaltet. Die oberste Priorität wird nur dann unterbrochen, wenn der Schnittstellenschaltkreis mit der obersten Priorität abgeschaltet wird. Der zweite Schnittstellenschaltkreis 12 wird programmäßig als zweite Priorität betrachtet. Wenn der Schnittstellenschaltkreis 12 mit der zweiten Priorität eingeschaltet wird, dann geht der Mikrocontroller zunächst sicher, daß der Schnittstellenschaltkreis 10 mit der obersten Priorität nicht aktiviert ist. Falls die oberste Priorität nicht eingeschaltet ist, dann akzeptiert der Mikrocontroller 64 die zweite Priorität. Die dritte Priorität resultiert, wenn weder der erste noch der zweite Schnittstellenschaltkreis aktiviert ist. Dann und nur dann akzeptiert der Mikrocontroller die dritte Priorität. Aufgrund der Verwendung des Mikrocontrollers 64 zur Prioritätsbehandlung der Eingänge sind keine externen Schaltungselemente zur Realisierung des prioritätsbestimmten Betriebs erforderlich.

Das den Mikrocontroller 64 betreibende Softwareprogramm ist so gestaltet, daß es zu jeder Zeit plötzliche Prioritätsänderungen akzeptiert. Das Warnsystem nach der Erfindung kann beispielsweise dazu verwendet werden, Arbeiter vor potentiellen oder aktuellen Gefahrensituationen zu warnen. Die oberste Priorität würde der aktuellen Gefährdungsbedingung zugewiesen sein. Die zweite Priorität würde der potentiellen Gefährdungsbedingung zugewiesen sein. Bei Vorliegen der potentiellen Gefährdungsbedingung gibt das Warnsystem einen entsprechenden Alarm. Wenn dann die aktuelle Gefährdungsbedingung registriert wird, geht das Warnsystem infolge der mikrocontrollerinternen Prioritätsbehandlung der Schnittstellenschaltkreise von der Abgabe des die potentielle Gefahrensituation indizierenden Warntones zur Abgabe eines die aktuelle Gefahrensituation indizierenden Warntones über. Ein Flußdiagramm dieser Funktion ist in Fig. 6 gezeigt.

Das Ausgangssignal des Mikrocontrollers 64 wird in der Ausgangstreiberstufe 66 verarbeitet, die typischerweise einen Leistungstransistor oder Audio-Verstärker und einen Aufwärtswandler bzw. Aufwärtstransformator enthält. Die Ausgangstreiberstufe 66 treibt den akustischen piezoelektrischen Wandler 22.

Wenngleich die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsbeispiele erläutert wurde, sind Modifikationen und Variationen möglich, ohne daß dadurch das offenbarte erfinderische Konzept verlassen wird. Derartige Modifikationen oder Variationen werden von der beanspruchten Erfindung mitumfaßt.

Claims (23)

1. Schnittstelle zur selektiven Übertragung einer Vielzahl von Signalen über eine Vielzahl von Schnittstellenschaltkreisen von einer elektrischen Quelle zu einem gemeinsamen Schaltkreis zum Betrieb einer Alarmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14)

• - Anschlußmittel (32, 34) zur Verbindung des Schnittstellenschaltkreises (10, 12, 14) mit einer elektrischen Quelle (30),
• - eine elektrisch über die Anschlußmittel (32, 34) geschaltete Überwachungseinrichtung (36) zur Überwachung des Schnittstellenschaltkreises (10, 12, 14) hinsichtlich elektrischer Störungen,
• - eine einen elektrisch über die Anschlußmittel (32, 34) geschalteten Eingang und einen Ausgang aufweisende Schalteinrichtung (40) zur Umkehrung des Stromflusses durch den Ausgang von einer Alarmierungsrichtung in eine Überwachungsrichtung bzw. von der Überwachungsrichtung in die Alarmierungsrichtung,
• - eine einen mit dem Ausgang der Schalteinrichtung (40) parallelgeschalteten Eingang und einen Ausgang zum Anschluß an einen gemeinsamen Schaltkreis (58) umfassende Isolationseinrichtung (42), die in Alarmierungsrichtung fließenden Strom in den gemeinsamen Schaltkreis (58) fließen läßt, jedoch bei nicht in Alarmierungsrichtung fließendem Strom den Stromfluß zwischen dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) und dem gemeinsamen Schaltkreis (58) sperrt, und
• - eine mit dem Ausgang der Schalteinrichtung (40) parallelgeschaltete Widerstandseinrichtung (18) zur Bereitstellung eines Überwachungsstrompfades in dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) bei Stromfluß in die Überwachungsrichtung umfaßt,

wobei der Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) ungeachtet der Stromflußrichtung hinsichtlich elektrischer Störungen überwacht wird und außerdem von dem gemeinsamen Schaltkreis (58) und den anderen Schnittstellenschaltkreisen (10, 12, 14) isoliert wird, wenn der Strom nicht in die Alarmierungsrichtung fließt,

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationseinrichtung (42) bei nicht in Alarmierungsrichtung fließendem Strom den Stromflußpfad von dem gemeinsamen Schaltkreis (58) zu dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) sperrt.

3. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationseinrichtung (42) eine zwischen einem ersten Ausgangsanschluß der Schalteinrichtung (40) und einem ersten Eingangsanschluß des gemeinsamen Schaltkreises (58) geschaltete Diode (56) zur Sperrung des Stromes von dem gemeinsamen Schaltkreis (58) zu dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) und einen bipolaren NPN-Transistor (52) umfaßt, der mit seiner Basis an dem ersten Ausgangsanschluß der Schalteinrichtung (40), mit seinem Emitter an einem zweiten Anschluß der Schalteinrichtung (40) und mit seinem Kollektor an einem zweiten Eingangsanschluß (50) des gemeinsamen Schaltkreises (58) angeschlossen ist, so daß der bipolare Transistor (52) bei Stromfluß in Alarmierungsrichtung in Vorwärtsrichtung betrieben wird jedoch bei Stromfluß in Überwachungsrichtung sperrt.

4. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationseinrichtung (42) bei nicht in Alarmierungsrichtung fließendem Strom den Stromflußpfad von dem Schnittstellenschaltkreis (10) zu dem gemeinsamen Schaltkreis (58) sperrt.

5. Schnittstelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationseinrichtung (42) einen bipolaren PNP-Transistor (60) umfaßt, der mit seinem Emitter an einem ersten Ausgangsanschluß der Schalteinrichtung (40), mit seinem Kollektor an einem ersten Eingangsanschluß des gemeinsamen Schaltkreises (58) und mit seiner Basis an einem zweiten Ausgangsanschluß der Schalteinrichtung (40) angeschlossen ist, so daß der Transistor (60) bei Stromfluß in Alarmierungsrichtung in Vorwärtsrichtung betrieben wird und bei Stromfluß in Überwachungsrichtung in Sperrichtung betrieben wird, und daß die Isolationseinrichtung (42) ferner eine zwischen dem zweiten Ausgangsanschluß der Schalteinrichtung (40) und einem zweiten Eingangsanschluß des gemeinsamen Schaltkreises (58) geschaltete Diode zum Sperren des Stromes von dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) zu dem gemeinsamen Schaltkreis (58) umfaßt.

6. Schnittstelle nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung (16) ein piezoelektrisches Bauteil (22) umfaßt.

7. Überwachtes akustisches Warnsystem mit Mehrfach-Eingängen, zur Erzeugung eines akustischen Alarms von wenigstens einem von mehreren Eingangsschaltkreisen, gekennzeichnet durch

• - eine adressierbare Dekodiereinrichtung (64) zur Dekodierung von Eingangsinformationen und zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit wenigstens einer mit den Eingangsinformationen korrespondierenden Frequenz,
• - eine akustische Alarmeinrichtung (22, 66) zur Transformierung des elektrischen Signals in eine akustische Ausgabe entsprechend der Frequenz des elektrischen Signals und
• - eine Schnittstelle zur selektiven Übertragung der Eingangsinformationen über eine Vielzahl von Schnittstellenschaltkreisen (10, 12, 14) zu der adressierbaren Dekodiereinrichtung (64), wobei jeder Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14)
• - Anschlußmittel (32, 34) zur Verbindung des Schnittstellenschaltkreises (10, 12, 14) mit einer elektrischen Quelle (30),
• - eine elektrisch über die Anschlußmittel (32, 34) geschaltete Überwachungseinrichtung (36) zur Überwachung des Schnittstellenschaltkreises (10, 12, 14) hinsichtlich elektrischer Störungen,
• - eine einen elektrisch über die Anschlußmittel (32, 34) geschalteten Eingang und einen Ausgang aufweisende Schalteinrichtung (40) zur Umkehrung des Stromflusses durch den Ausgang von einer Alarmierungsrichtung in eine Überwachungsrichtung bzw. von der Überwachungsrichtung in die Alarmierungsrichtung,
• - eine einen mit dem Ausgang der Schalteinrichtung (40) parallelgeschalteten Eingang und einen Ausgang zum Anschluß an die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) umfassende Isolationseinrichtung (42), die in Alarmierungsrichtung fließenden Strom als Eingangsinformation in die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) fließen läßt, jedoch bei nicht in Alarmierungsrichtung fließendem Strom den Stromfluß zwischen dem Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) und der adressierbaren Dekodiereinrichtung (64) sperrt,
• - eine mit dem Ausgang der Schalteinrichtung (40) parallelgeschaltete Widerstandseinrichtung (18) zur Bereitstellung eines Überwachungsstrompfades durch den Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) bei Stromfluß in die Überwachungsrichtung umfaßt, wobei der Schnittstellenschaltkreis (10, 12, 14) ungeachtet der Stromflußrichtung hinsichtlich elektrischer Störungen überwacht und ferner von der adressierbaren Dekodiereinrichtung (64) und den anderen Schnittstellenschaltkreisen (10, 12, 14) isoliert wird, wenn der Strom nicht in Alarmierungsrichtung fließt.

8. Überwachtes akustisches Warnsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) auf der Grundlage der Eingangsinformationen intern Prioritäten hinsichtlich der Frequenz des elektrischen Ausgangssignals setzt, so daß jeder der Schnittstellenschaltkreise (10, 12, 14) eine individuelle vorbestimmte Priorität bezüglich seines Vorrangs vor den anderen Schnittstellenschaltkreisen (10, 12, 14) hat, wenn mehr als einer der Schnittstellenschaltkreise (10, 12, 14) Stromfluß in Alarmierungsrichtung aufweist.

9. Überwachtes akustisches Warnsystem nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine mit der adressierbaren Dekodiereinrichtung (64) verbundene manuelle Selektionseinrichtung (68) zur manuellen Selektion des akustischen Alarms.

10. Überwachtes akustisches Warnsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die manuelle Selektionseinrichtung (68) ein dip-Schalter ist.

11. Überwachtes akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine mit der adressierbaren Dekodiereinrichtung (64) verbundene Gruppenselektionseinrichtung (68) zur Auswahl einer Gruppe aus einer Vielzahl von elektrischen Signalfrequenzausgaben entsprechend einer der Eingangsinformationen.

12. Überwachtes akustisches Warnsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppenselektionseinrichtung (68) ein dip-Schalter ist.

13. Überwachtes akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) ein Mikrocontroller ist.

14. Überwachtes akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) ein "logic array"-Schaltnetz ist.

15. Überwachtes akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) ein ASIC-Schaltkreis ist.

16. Akustisches Warnsystem zur Erzeugung eines akustischen Alarms von wenigstens einem aus einer Vielzahl von Mehrfach-Eingangs-Schaltkreisen, gekennzeichnet

• - durch Mehrfach-Eingangsmittel (10, 12, 14) zur Bereitstellung einer Vielzahl von möglichen Eingangssignalen, insbesondere Potential-Eingangssignalen, zur Erzeugung eines akustischen Alarms,
• - eine adressierbare Dekodiereinrichtung (64), die den Eingangsmitteln (10, 12, 14) intern Prioritäten zuweist,
• - und eine akustische Alarmeinrichtung (22, 66) zur Transformierung der höchsten Priorität der aktuell aktivierten Eingangssignale in eine mit dem aktuell aktivierten Eingangssignal mit der höchsten Priorität korrespondierenden Ausgabe.

17. Akustisches Warnsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) Transfermittel zum Umschalten von einer mit einem bereits aktivierten Eingangssignal mit niedriger Priorität korrespondierenden Ausgabe zu einer mit einem nachfolgend aktivierten Eingangssignal mit höherer Priorität korrespondierenden Ausgabe.

18. Akustisches Warnsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfermittel automatisch von der Ausgabe mit niedriger Priorität zu der Ausgabe mit höherer Priorität umschalten.

19. Akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Eingangsmittel drei Eingangsanschlüsse aufweisen.

20. Akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) ein Mikrocontroller ist.

21. Akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung (64) ein "logic array"-Schaltnetz ist.

22. Akustisches Warnsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbare Dekodiereinrichtung ein ASIC-Schaltkreis ist.