DE4126403C2 - Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohrleitungen mit Repeater- oder bidirektionalem Betrieb - Google Patents
Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohrleitungen mit Repeater- oder bidirektionalem BetriebInfo
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- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
- G08C23/02—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using infrasonic, sonic or ultrasonic waves
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Description
Die Erfindung betrifft ein Daten-Übertragungsverfah
ren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohr
leitungen mit Repeater- oder bidirektionalem Betrieb
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges
Verfahren ist z. B. in der DE 29 38 734 A1 beschrie
ben.
Es ist bekannt, daß viele Körper, insbesondere
Metalle aber auch Flüssigkeiten, Schallschwingungen
gut weiter leiten, auch im Ultraschallbereich. Die
ses läßt sich ausnutzen zur Datenübertragung überall
dort, wo eine nachträgliche Verlegung von Datenlei
tungen schwierig oder im Maschinenbau auch manchmal
unmöglich ist. Diese Idee ist nicht neu und in ver
schiedenen Patentanmeldungen beschrieben worden,
neben der o.g. auch z. B. in DE 31 27 184 C2, DE 28
20 979 A1, DE 31 47 339 A1 oder 32 09 189 A1.
Dabei wird jedoch nirgends auf den Nachteil bei
einer Datenübertragung mit Ultraschall hingewiesen,
daß die erzielbare Reichweite sehr stark von dem
Übertragungsmedium abhängt und zwischen nur wenigen
Metern und bis höchstens einige 100 m betragen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Daten-Übertragungs
verfahren anzugeben, das auf der einen Seite eine
relativ hohe Datenübertragungsrate zuläßt, auf der
anderen Seite einen Repeaterbetrieb ohne wesentliche
Verzögerung gegenüber dem Original-Signal bei glei
cher Arbeitsfrequenz ermöglicht, um somit eine Ver
größerung der Reichweite bei entsprechenden Anwen
dungen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß eine Art Puls-Pausen-Modulation so gestaltet
wird,daß das gesamte Datenwort Bit für Bit in feste
Zeiten eingeteilt ist und das Vorhandensein oder
Fehlen der Begrenzungsschwingungen vor oder hinter
den fest eingeteilten Pausen die eigentliche Infor
mation enthält. Dabei werden die Pausen so groß ge
wählt, daß eine zusätzliche Begrenzungsschwingung
innerhalb eines Bits genau mitten in die Pausen paßt
und zusätzlich noch Zeit verbleibt, daß die Strecke
ausreichend ausschwingen kann. Somit läßt sich ein
Repeatersignal oder ggf. ein zweites zusätzliches
Signal in die eine oder andere (Gegen-)Richtung syn
chronisieren. Es ist bei diesem Verfahren vorteil
haft, daß die die Pausen begrenzenden Schwingungen
aus mehreren Schwingungsperioden bestehen, wie in
diesem Fall beispielhaft gewählten 6 Schwingungen
für ein Startsignal und 4 Schwingungen für ein "High-
Signal", während kein Signal in dem zu erwartenden
Zeitfenster ein "Low-Signal" bedeuten. Andere Zuord
nungen sind in großer Zahl denkbar und kein eigener
Erfindungsgedanke. Die Verwendung von mehreren
Schwingungen hat den Vorteil,daß ein Mikroprozessor
oder auch ein spezielles ASIC genau unterscheiden
kann, ob eine in diesem Zeitfenster auftauchende
Schwingung ein zufälliger Störimpuls oder ein "Low-
Signal" ist, da es sehr unwahrscheinlich ist, daß
Störsignale genau in der notwendigen Frequenz, Am
plitude und Phasenlage auftauchen. Sollte trotzdem
ein solch unwahrscheinlicher Fall eintreten,so kann
dieser zusätzlich einmal pro Datenwort mit der be
kannten Hamming-Codierung abgefangen werden, damit
trotz allem eine sicherere Übertragung gewährleistet
ist.
Es ist ferner vorteilhaft bei der Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung, daß die empfangenen Schwin
gen hardwaremäßig heruntergeteilt werden, und zwar
aus folgenden Gründen:
- 1. Gerade bei Übertragung im Maschinenbau über sich bewegende Lager ist oftmals an den bewegten Maschi nenteilen keine eigene Stromversorgung vorhanden,so daß mit Batterien gearbeitet werden muß. Da der Stromverbrauch eines Prozessors proportional mit seiner Taktfrequenz steigt, kann so mit niedrigerer Taktfrequenz und damit mit weniger Stromaufnahme gearbeitet werden.
- 2. Die Triggerwirkung der Teilerschaltung unterdrückt wirkungsvoll Störsignale unterhalb der Trigger schwelle und vergrößert somit die Sicherheit des Übertragungssystems.
Der gesamte Ablauf dieses Verfahrens wird in dem
Diagramm Abb. 1 noch näher erläutert:
Die vier Zeilen des Diagramms kennzeichnen:
I. Sendesignal (HF-Signal mit Pausen)
II. das geteilte Signal hinter dem Empfänger
III. das in den Pausen liegende Repeater-Sendesignal bzw. zweite Datenwort.
IV. das geteilte Empfangssignal hinter dem Repeater.
II. das geteilte Signal hinter dem Empfänger
III. das in den Pausen liegende Repeater-Sendesignal bzw. zweite Datenwort.
IV. das geteilte Empfangssignal hinter dem Repeater.
Nicht dargestellt wurde in dem Diagramm die vorhan
dene Laufzeit zwischen Sender und Empfänger,die für
jede Strecke als konstant vorausgesetzt werden kann
und demnach nur eine Verschiebung aller Signale vom
Startsignal an bewirkt.
Der Ultraschallsender erzeugt zunächst ein Startsig
nal 1), bestehend aus mehreren Schwingungen 5). Die
Anzahl der Schwingungen 5) des Startsignals 1) unter
scheiden sich von der Anzahl der Schwingungen 5)
eines "High-Signals" 2), das dem Startsignal 1) fol
gen kann, so daß eine Interpretation beispielsweise
durch einen Mikroprozessor möglich ist. Im ausge
führten Falle sind 6 Schwingungen für ein Startsig
nal und 4 Schwingungen für ein "High-Signal" gewählt,
ein "Low-Signal" wird durch das Fehlen von Schwin
gungen in dem zu erwartenden Zeitfenster charakteri
siert und in dem Diagramm als gestrichelte Linie
(2. Bit) dargestellt. Es ist jedoch für jeden Fach
mann leicht möglich, andere Zuordnungen für die 3
Signale "Start", "High" und "Low" zu verwenden. Die
Abb. 1 zeigt das Diagramm eines Datenwortes im Anfang
und zwar bestehend aus einem Startsignal 1), einem
"High-Signal" 2), einem "Low-Signal" 4) und als 3.
Bit wieder ein "High-Signal" 2). Dabei beginnen die
"High-" oder "Low-Signale" jeweils mit einer Pause
3), dann folgen die 4 Schwingungen 5), die das
"High-Signal" darstellen bzw. eine weitere Pause für
die Zeit von 4 Schwingungen, wenn es sich um ein
"Low-Signal" handelt. Dieses Muster setzt sich fort,
je nach Daten, bis zum Ende eines Wortes, das hier
nicht mehr gesondert gezeichnet ist. Nach einer
kurzen Pause kann dann ein neues Startbit beginnen.
Auch läßt sich am Ende des Telegramms noch ein ge
sondertes Stoppbit einführen.
Die Zeile II. stellt das zugehörige heruntergeteil
te Empfangssignal 6) (hier um den Faktor 2) mit der
dann folgenden Pause 8) dar, in die das Zeitfenster
9) von hier 10 Originaltakten eingezeichnet ist.
Die gestrichelten Linien 7) symbolisieren wiederum
ein "Low-Signal".
Die Zeile III. zeigt das dann um ca. 1/2 Bit verzö
gerte Repeater-Sendesignal. Dabei deuten die Pfeile
an, welches Signal zu welchem gehört.
Die Zeile IV. ist dann schließlich das Ziel-Empfangs
signal, von dem aus eine Datenweiterverarbeitung
erfolgen kann. Die Empfangssignale sind in der Rea
lität dann allerdings noch um die erwähnte Laufzeit
auf der Strecke gegenüber dem Sendesignal verscho
ben.
Claims (4)
1. Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über
Maschinenteile oder Rohrleitungen, bei dem ein
Repeater- oder bidirektionaler Betrieb möglich
ist,wobei als Codierung für die Signale eine Puls-
Pausen-Modulation verwendet wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Puls-Pausen-Modulation in ein
festes Zeitraster eingeteilt wird,in dem die Pau
sen (3) und die Begrenzungsschwingungen (5) immer
eine konstante Länge haben, daß das Vorhandensein
einer Begrenzungsschwingung als logisch "1", das
Nichtvorhandensein einer Begrenzungsschwingung als
logisch "0" interpretiert wird und daß in die Pau
sen ein zweites Signal gelegt wird, mit dem ein
Repeater die Daten auf der gleichen Frequenz wei
tersenden oder ein zweites Signal, z. B. für bidi
rektionalen Betrieb, gesendet werden kann.
2. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite
das Eingangssignal herunter geteilt wird, um die
Taktfrequenz und damit den Stromverbrauch eines
Prozessors niedrig zu halten und gleichzeitig
Störsignale zu unterdrücken.
3. Datenübertragungsverfahren nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Vermeidung von Rückwirkungen von einem Repea
ter auf einen vorhergehenden Empfänger die Ultra
schallschwingungen auf das Medium gerichtet ein
gekoppelt werden.
4. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß zur Richtwirkung des
Ultraschallwandlers ein Keil verwendet wird, der
eine Einkopplung in bekannter Weise unter einem
bestimmten Winkel ermöglicht, der wiederum abhän
gig ist von der Wellenlänge und dem Material
(Wellenwiderstandsanpassung).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914126403 DE4126403C2 (de) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohrleitungen mit Repeater- oder bidirektionalem Betrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914126403 DE4126403C2 (de) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohrleitungen mit Repeater- oder bidirektionalem Betrieb |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4126403A1 DE4126403A1 (de) | 1993-02-18 |
DE4126403C2 true DE4126403C2 (de) | 1994-04-28 |
Family
ID=6438012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914126403 Expired - Fee Related DE4126403C2 (de) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Daten-Übertragungsverfahren mit Ultraschall über Maschinenteile oder Rohrleitungen mit Repeater- oder bidirektionalem Betrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4126403C2 (de) |
Families Citing this family (3)
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DE19729169A1 (de) * | 1997-07-08 | 1999-02-04 | Asm Automation Sensorik Messte | Verfahren und Anordnung zur Übertragung von Nutzsignalen bei magnetostriktiven Positionssensoren |
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DE102018113311A1 (de) * | 2018-06-05 | 2019-12-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektromechanische Übertragungsvorrichtung, Systeme mit einer elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und Verfahren zum Übertragen einer Information |
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-
1991
- 1991-08-09 DE DE19914126403 patent/DE4126403C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE4126403A1 (de) | 1993-02-18 |
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