DE4228047C2

DE4228047C2 - System for the transmission of signals

Info

Publication number: DE4228047C2
Application number: DE4228047A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Ing Riedel; Peter Dipl Ing Schoof
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: DE4228047A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Si gnalen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, vorzugsweise zur Anwendung in Anlagen der Gebäudeautoma tion.The invention relates to a system for transmitting Si gnalen of the type specified in the preamble of claim 1, preferably for use in building automation systems tion.

Die Vielzahl von zu übertragenden Meß- und Steuerdaten in komplexen Automatisierungssystemen verlangt, insbesondere bei stark dezentralen Prozessen, eine entsprechend angepaß te Datenübertragung. Prinzipiell wird einerseits in be kannten Datenübertragungssystemen ein digitaler Datenver kehr auf zwei- oder mehradrigen Leitungen realisiert oder es werden andererseits eine Vielzahl von parallelen be triebenen, getrennten Kanälen benutzt, um die Daten von einzelnen Meß- und Regelungspunkten zu einer zentralen Verarbeitungseinheit und umgekehrt zu transportieren.The multitude of measurement and control data to be transmitted in complex automation systems, in particular with strongly decentralized processes, one adapted accordingly te data transmission. In principle, on the one hand, in be knew data transmission systems a digital Datenver realized on two or multi-core cables or on the other hand, there will be a variety of parallel driven, separate channels used to transfer the data from individual measuring and control points to a central Processing unit and vice versa.

Aus der DE-OS 38 43 062 ist eine kombinierte Meßwerter fassung und Meßwertübertragung bekannt, bei der von einer Vielzahl von räumlich verteilten Sensoren Meßwerte auf genommen und an eine zentrale Verarbeitungseinheit weitergegeben werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit gibt ihrerseits Stellinformationen an räumlich verteilte Stellglieder. Die Meßwerte werden analog erfaßt und ana log an die zentrale Verarbeitungseinheit auf separaten Leitungen weitergeleitet. Das gleiche gilt für die ent sprechenden Stellinformationen, die von der zentralen Verarbeitungseinheit abgegeben werden. Für diese Art der Datenübertragung ist eine Vielzahl von Einzelleitungen erforderlich, und die zentrale Verarbeitungseinheit muß eine der Anzahl der Einzelleitungen entsprechende Zahl von Ein- und Ausgängen aufweisen. Dieser Aufwand ist nur bis zu einer geringen Anzahl von Meß- bzw. Regelstellen sinn voll und kostenmäßig vertretbar.DE-OS 38 43 062 is a combined measured value version and measured value transmission known from a Large number of spatially distributed sensors taken and to a central processing unit be passed on. The central processing unit in turn provides positioning information to spatially distributed Actuators. The measured values are recorded analogously and ana log to the central processing unit on separate Lines forwarded. The same applies to the ent speaking actuation information from the central Processing unit are submitted. For this type of Data transmission is a multitude of individual lines required, and the central processing unit must a number corresponding to the number of individual lines Have entrances and exits. This effort is only up to to a small number of measuring or control points fully and cost-justifiable.

Bei einer anderen Anordnung, die in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschrieben ist, werden die Meßwerte analog erfaßt, danach in einem am Meßort vorhandenen Analog-Digital-Wandler digitalisiert und über eine serielle oder parallele Schnittstelle, mit einer Adresse versehen, auf eine Busleitung gegeben, auf der sie von der zentralen Verarbeitungseinheit identifiziert und übernom men werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit gibt ihrer seits mit Adressen versehene Daten auf die Busleitung, wo sie von den jeweils angesprochenen Stelleinheiten iden tifiziert und übernommen werden. Hierbei ist sowohl in der zentralen Verarbeitungseinheit als auch im Empfänger der Stelldaten eine Analog-Digital-Wandlung bzw. Digital- Analog-Wandlung sowie eine Zwischenspeicherung erforder lich. Bei der vorgeschlagenen Kombination von Meßwerter fassung und Meßwertübertragung wird der Meßwert nach einem an sich bekannten Zeitteiler-Verfahren gebildet und liegt dann als pulsbreitenmodulierte Größe vor. Zwar entfällt hierbei eine Zwischenspeicherung von Daten, jedoch ist der Auf wand für die Analog-Digital-Wandlung und die, bei digita ler Datenübertragung erforderliche, Adressierung als we sentlicher Nachteil zu nennen. Darüberhinaus ist jede Um wandlung von Meßwerten innerhalb des Datenüber tragungsweges mit einer bestimmten Verfälschung des abso luten Wertes verbunden, der sich insgesamt nachteilig auf die Genauigkeit des gesamten Meß- und Regelungssy stems auswirkt.In another arrangement, that in the aforementioned Disclosure is described, the measured values recorded analogously, then in one available at the measuring location Analog-to-digital converter digitized and via a serial or parallel interface, with one address provided, on a bus line on which it from the central processing unit identified and takeover men. The central processing unit gives it data with addresses on the bus line, where they from the respective control units be certified and adopted. Here is both in the central processing unit as well as in the recipient of the Control data an analog-digital conversion or digital Analog conversion and intermediate storage required Lich. With the proposed combination of measured values and the transmission of measured values, the measured value is based on a formed and lies in known time divider methods then before as a pulse width modulated variable. It does not apply this is a temporary storage of data, but the up wall for analog-digital conversion and, at digita ler data transmission required, addressing as we to mention considerable disadvantage. Furthermore, every order is conversion of measured values within the data transfer path with a certain falsification of the abso lute value, which is disadvantageous overall the accuracy of the entire measurement and control system stems affects.

Weiterhin ist aus der DE-OS 37 10 939 ein Signalbus be kannt, über den sowohl analoge als auch digitale Daten übertragen werden können. Vorschlagsgemäß werden die auf separaten Leitungen anstehenden Signale jeweils in einem nicht näher beschriebenen Modul normiert und über den Modulausgang auf denselben Signalbus gegeben, der die Signale parallel an eine zentrale Verarbeitungseinheit weiterleitet bzw. in umgekehrter Richtung Steuersignale von der zentralen Verarbeitungseinheit über den Signalbus und die Module an die entsprechenden separaten Leitungen gibt. Die Module haben als kompliziert aufgebaute Baugruppe vor allem die Aufgabe, die Aufarbeitung und die Anpassung der vorliegenden Signale an die nachfolgende Elektronik und die anschließende Abgabe an die einzelnen separaten Leitungen zu gewährleisten. Der vorgeschlagene Signalbus besitzt zwar den Vorteil, daß digitale und ana loge Daten durch die vorgeschlagene Schaltung gleichzeitig verarbeitet und weitergeleitet werden. Nachteilig ist vor allem jedoch, daß jeder Signalleitung ein eigenes Modul zugeordnet werden muß und für die erforderliche Analog- Digital-Wandlung (und umgekehrt) ein erheblicher schal tungstechnischer Aufwand notwendig ist, da die Signale grundsätzlich in digitaler Form über den Signalbus trans portiert werden.Furthermore, a signal bus is from DE-OS 37 10 939 knows about both analog and digital data can be transferred. According to the proposal, the signals present in separate lines each in one module not described in more detail and standardized via the Module output given on the same signal bus that the Signals in parallel to a central processing unit forwards or in the opposite direction control signals from the central processing unit via the signal bus and the modules to the corresponding separate lines gives. The modules have a complex structure Assembly, especially the task, the refurbishment and the Adaptation of the existing signals to the following Electronics and the subsequent delivery to the individual to ensure separate lines. The proposed one Signal bus has the advantage that digital and ana log data through the proposed circuit simultaneously processed and forwarded. The disadvantage is before however, that each signal line has its own module must be assigned and for the required analog Digital conversion (and vice versa) a considerable stale technical effort is necessary because the signals basically in digital form via the signal bus trans be ported.

Desweiteren ist aus der DE-OS 33 30 904 ein Meßwertüber tragungssystem bekannt, bei dem mehrere Meßwertgeberein richtungen über eine Zweidrahtleitung mit einem Meßwert empfänger verbunden sind. Der Meßwertempfänger weist einen Synchronimpulsgeber auf, dessen Ausgang zur Aussendung von Synchronimpulsen an die Zweidrahtleitung angeschlossen ist. Jeder Meßwertgeber besitzt eine Zeitgeberschaltung und einen Taktgenerator mit von ihm gesteuerten Zähler, dessen Rücksetzeingang über die Zweidrahtleitung mit dem Synchronimpulsgeber des Meßwertempfängers verbunden ist.Furthermore, a measured value is from DE-OS 33 30 904 known transmission system, in which several transducers directions over a two-wire line with a measured value are connected to the receiver. The measured value receiver has one Sync pulse generator, whose output for sending Synchronizing pulses connected to the two-wire line is. Each transmitter has a timer circuit and a clock generator with a counter controlled by it, whose reset input via the two-wire line with the Synchronous pulse generator of the measured value receiver is connected.

Über die Dreidrahtleitung erfolgt bei dem bekannten System die Stromversorgung der einzelnen Meßwertgebereinrichtun gen durch eine im Meßwertempfänger angeordnete Batterie. Die zu übertragenden Meßwerte sind als Stromimpulse dem Versorgungsgleichstrom in Form einer Impulsbreitenmodulation überlagert. Die Abtrennung der Meßwertsignale von dem am Eingang des Meßwertempfängers anliegenden Summensignal erfolgt durch eine Tiefpaß- oder Subtrahierschaltung. Das vorab beschriebene Übertragungssystem ist in der Beziehung nachteilig, daß durch das Modulationsprinzip und die er forderliche Subtrahierschaltung zur Rückgewinnung der Meß werte, die infolge der meßwertabhängigen Steuerung der Wi derstandsanordnung als Stromimpulse dem Versorgungsgleich strom aufgeprägt sind, Meßwertverfälschungen unvermeidbar sind. Darüberhinaus ist der schaltungstechnische Aufwand für Modulation und Demodulation sowie die notwendigerweise erforderliche Zuordnung der Meßwerte mittels Zähladressen der zugehörigen Meßwertgebereinrichtung erheblich. EP 168 518 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes System.In the known system, the three-wire line is used the power supply of the individual transmitter devices gene by a battery arranged in the measured value receiver. The measured values to be transmitted are the current pulses DC supply current in the form of pulse width modulation overlaid. The separation of the measured value signals from the Sum signal present at the input of the measured value receiver done by a low-pass or subtract circuit. The previously described transmission system is in the relationship disadvantageous that by the modulation principle and he required subtraction circuit for recovering the measurement values that result from the measurement-dependent control of the Wi derstandsanordnung as current impulses equal to the supply current are imprinted, falsifications of measurement are inevitable are. In addition, the circuitry complexity for modulation and demodulation as well as the necessarily required assignment of the measured values by means of counter addresses the associated transmitter device considerably. EP 168 518 A1 describes a generic system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur Übertragung von Signalen der eingangs genannten Gattung Verbesserungen dahingehend zu erreichen, daß bei vermin dertem schaltungstechnischem Aufwand eine hohe Übertra gungsgenauigkeit für die als Stromwert vorhandenen Meß signale einer Vielzahl von Meßstellen gesichert ist.The invention has for its object in a system for Transmission of signals of the type mentioned at the beginning To achieve improvements in that min other circuitry expenditure a high transfer accuracy for the existing measurement as a current value signals of a variety of measuring points is secured.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the Claim 1 solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß unter Ausnutzung der Tatsache, daß thermische Prozesse, physika lisch bedingt, eine gewisse zeitliche Trägheit aufweisen und dadurch bei Automatisierungsprozessen, in denen Tem peraturen oder Wärmemengen geregelt werden müssen, bei den Signalübertragungseinrichtungen des entsprechenden Automa tisierungssystem besondere Vorteile dadurch erzielt werden können, daß auf eine material- und schaltungstech nisch aufwendige Parallel-Übertragung digitaler Daten ver zichtet wird. Dadurch wird zwar eine Verlangsamung der Übertragungsrate in Kauf genommen. Eine an die Genauigkeit von digitaler Datenübertragung heranreichende Präzision wird dann mit dem erfindungsgemäßen System wieder dadurch erzielt, daß störende Leitungswiderstände, die in die gleiche Größenordnung wie zur Umsetzung der Meßsignale be nötigte Meßwiderstände liegen, durch besondere schaltungs technische Maßnahmen kompensiert werden.The invention is based on the finding that under Taking advantage of the fact that thermal processes, physika due to lisch, have a certain inertia and thus in automation processes in which Tem temperatures or quantities of heat must be regulated at the Signal transmission devices of the corresponding automa tization system achieved special advantages can be that on a material and circuit tech nically complex parallel transmission of digital data is waived. This will slow down the Accepted transfer rate. One for accuracy precision reaching from digital data transmission is then again with the system according to the invention achieved that annoying line resistance, which in the same order of magnitude as for the implementation of the measurement signals necessary measuring resistances are due to special circuitry technical measures are compensated.

Um sowohl Meßgrößen von dezentralen Aufnehmern zu einer zentralen Steuereinheit als auch daraus resultierende Steuersignale zu dezentralen Stellgliedern über ein ein heitliches Bus-System übertragen zu können ist bei dem nach dem Zeitmultiplex-Verfahren arbeitenden System in vorteilhafter Ausbildung eine Dreidrahtleitung vorgesehen, an die die Meß- und Stell einheiten nach Art einer Bus-Leitung parallel angeschlos sen und dabei zeitsequentiell nacheinander mit der zentra len Signalverarbeitungseinheit verbunden werden, wobei ei ne Leitung für die Synchronisation der Datenübertragung, eine Leitung für die Erfassung der analogen Meßwertsignale und eine Leitung für die Steuerung der Stellglieder ver wendet wird.In order to measure both from decentralized transducers to one central control unit as well as resulting therefrom Control signals to decentralized actuators via a The standard bus system can be transferred with the system operating according to the time-division multiplex method in advantageous training a Three-wire line is provided to which the measuring and actuating units connected in parallel in the manner of a bus line sen and sequentially with the center len signal processing unit are connected, ei ne line for the synchronization of data transmission, a line for the acquisition of the analog measured value signals and a line for the control of the actuators ver is applied.

Da in dem Signalübertragungssystem eine Mehrzahl von Meß- und Stelleinheiten vorhanden ist, die jeweils mehrere Meß- und Stelleinheiten aufweisen, ist das Signalübertra gungsverfahren in vorteilhafter Ausbildung als doppeltes Zeitmultiplex realisiert.Since a plurality of measurement and actuators are available, each several Signal and control units have, is the signal transmission tion process in advantageous training as a double time division realized.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Meß- und Stelleinheit mit einer frei programmier baren Ablaufsteuerungs-Einheit, die aus einer Ablauf einheit und einer Startzeit/Fensterlängen-Einheit besteht, ausgerüstet. Deshalb kann, in Bezug auf die aus dem Stand der Technik bekannten Signalübertragungsverfahren, in vor teilhafter Weise auf die Vergabe von speziellen Adressen für die einzelnen, seriell übertragenden analogen Meßdaten verzichtet werden, was zu einer erheblichen Reduzierung des technischen Aufwandes für das Übertragungssystem führt.According to a preferred embodiment of the invention each measuring and control unit with a freely programmable cash flow control unit, which consists of a sequence unit and a start time / window length unit, equipped. Therefore, in relation to those from the prior art prior art known signal transmission method partial way on the allocation of special addresses for the individual, serially transmitted analog measurement data to be dispensed with, resulting in a significant reduction the technical effort for the transmission system leads.

Entsprechend den frei programmierten Ablaufsteuerungs- Einheiten der einzelnen Meß- und Stelleinheiten ist in vorteilhafter Ausbildung jeder dieser Meß- und Stelleinheiten in einem vorgebbaren Zeit bereich ein bestimmtes Zeitfenster fest zugeordnet. Inner halb dieses Zeitfensters sind die zu jeder Meß- und Stelleinheit gehörenden Meßstellen abfragbar. Die Meßwerte werden analog und seriell über die Datenleitung der Drei drahtleitung an die zentrale Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet. Nach diesem Zyklus erfolgt eine Übertra gung von Steuerungsaufgaben dienenden und in der zentralen Signalverarbeitungseinheit berechneten Stellsignalen von der zentralen Signalverarbeitungseinheit zu der jeweiligen Meß- und Stelleinheit über eine getrennte Steuerleitung. Auch für diese Stellsignale kann erfindungsgemäß auf eine normalerweise notwendige Adressierung verzichtet werden, wodurch sich weitere Vorteile hinsichtlich der Verringe rung des technischen Aufwandes für das Signalübertragungs system ergeben.According to the freely programmed sequence control Units of the individual measuring and adjusting units is in an advantageous training each of these measuring and control units in a predeterminable time area is assigned a specific time window. Inner half of this time window are for each measurement and Measuring units belonging to the control unit can be queried. The measured values are analog and serial over the data line of the three wire line to the central signal processing unit forwarded. A transfer occurs after this cycle control functions and in the central Signal processing unit calculated control signals from the central signal processing unit to the respective Measuring and control unit via a separate control line. For these control signals, too, according to the invention, one addressing that is normally necessary is dispensed with, which gives further advantages with regard to the rings tion of the technical effort for the signal transmission system result.

Die Zuordnung der von der zentralen Signalverarbeitungs einheit ermittelten und über die Datenleitung der Drei drahtleitung an die jeweilige Meß- und Stelleinheit über tragenen, aktuellen Stellsignale ist in vorteilhafter Ausbildung durch eine aus einer Komparatorschaltung und einem Speicherglied bestehenden Stellgliedauswahl-Einheit realisiert. Da durch die freie Programmierung der Ablaufsteuerung jeder Meß- und Stell einheit für die Stellsignale ein Stromwert bestimmter Höhe definiert zugeordnet und die jeweilige Komparatorschaltung entsprechend dimensioniert ist, kann das Stellsignal nur von der Meß- und Stelleinheit aus der Datenleitung ent nommen werden, für die das entsprechende Stellsignal auch wirklich bestimmt ist.The assignment of the central signal processing unit determined and via the data line of the three wire line to the respective measuring and control unit carried current control signals in advantageous training through one out of one Comparator circuit and a memory element existing Actuator selection unit implemented. Because by the free Programming the sequence control of each measuring and positioning Unit for the control signals a current value of a certain level assigned and the respective comparator circuit is appropriately dimensioned, the control signal can only ent from the measuring and control unit from the data line be taken for which the corresponding control signal also is really determined.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Er findung sind Vorteile im Hinblick auf eine Reduzierung des Schaltungsaufwandes erzielbar, wenn durch Modifizierung des Programms der Ablaufsteuerung das für die jeweilige Meß- und Stelleinheit bestimmte Stellsignal sofort nach Abarbeitung des entsprechenden Zeitfensters von der zen tralen Signalverarbeitungseinheit an die Meß- und Stell einheit übertragen wird. Hierbei ist eine Komparatorschal tung überflüssig, da bei Betrieb einer bestimmten Meß- und Stelleinheit die übrigen abgeschaltet sind und erst je weils durch den Rücksetzimpuls aktiviert werden. Bei einer Integration der Komparatorschaltung ist eine getrennte An steuerung mehrerer Stellglieder möglich, indem diese über die jeweilige Höhe des Stromwertes adressiert werden. According to a further advantageous embodiment of the Er are advantages in terms of reducing the Circuit effort can be achieved if by modification of the program of the sequence control that for the respective Measuring and control unit determined control signal immediately after Processing of the corresponding time window from the zen central signal processing unit to the measuring and control unit is transferred. Here is a comparator scarf tion unnecessary, since a certain measurement and Control unit the rest are switched off and only ever because activated by the reset pulse. At a Integration of the comparator circuit is a separate on multiple actuators can be controlled by using the respective amount of the current value can be addressed.

Nach Abwicklung dieses Datenflusses ist das nachfolgende Zeitfenster für die nächste Meß- und Stelleinheit ent sprechend der Ablaufsteuerung freigegeben. Nach erfolgter Abarbeitung der Ablaufsteuerung für diese Meß- und Stell einheit geben die restlichen Meß- und Stelleinheiten in gleicher Form ihre Meßwerte an die zentrale Signalverar beitungseinheit und erhalten von dort die erforderlichen Stellsignale innerhalb der ihnen zugeordneten Zeitfenster.After handling this data flow is the following Time window for the next measuring and control unit ent released according to the sequence control. After done Processing of the sequence control for this measuring and actuating unit enter the remaining measuring and control units in their measured values to the central signal processor in the same form processing unit and receive the necessary from there Control signals within the time window assigned to them.

Zu Beginn jeder neuen Meß- und Steuerungsphase des Systems werden die Ablaufsteuerungs-Einheiten aller Meß- bzw. Stelleinheiten zweckmäßigerweise ein Startsignal der zentralen Signal verarbeitungseinheit zurückgesetzt. Der für diese Aufgabe in der zentralen Signalverarbeitungseinheit vorhandene Synchronimpulsgeber ist als stromlose oder ein Strommaxi mum bildende, Synchronimpulse liefernde Baustufe ausgebil det. Diese Impulse werden von der zentralen Signalverar beitungseinheit über die Steuerleitung der Dreidrahtlei tung an die einzelnen Meß- und Stelleinheiten übertragen. Auch diese Form der Synchronisiersignale ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine Reduzierung des für eine Synchro nisierung erforderlichen Schaltungsaufwandes.At the beginning of each new measurement and control phase of the system the sequence control units of all measuring or Actuators expediently a start signal of the central signal processing unit reset. The one for this task existing in the central signal processing unit Synchronous pulse generator is as currentless or a current maxi mum forming, synchronizing impulses building stage trained det. These impulses are processed by the central signal processing unit via the control line of the three-wire line transfer to the individual measuring and control units. This form of synchronization signals also enables advantageous way of reducing that for a synchro nization required circuitry.

Um die Genauigkeit bei der Erfassung und Übertragung der benötigten Meßwerte durch das erfindungsgemäße Signalüber tragungssystem entscheidend zu erhöhen, ist die Meßstel lenauswahl-Einheit der einzelnen, an die Dreidrahtleitung angeschlossenen Meß- bzw. Stelleinheiten in vorteilhafter Ausbildung mit zwei Analog- Multiplexer-Einheiten ausgerüstet, in die eine Impedanzwand ler-Schaltung integriert ist. Der erste Analog-Multiplexer ist erforderlich, um, entsprechend dem verwendeten doppel ten Zeitmultiplex, die Zuordnung der einzelnen Meßstellen kanäle zu dem entsprechenden Zeitfenster zu koordinieren.To ensure accuracy in the acquisition and transmission of the required measured values through the signal according to the invention The measuring point is to significantly increase the support system lenselection unit of the individual, to the three-wire line connected measuring or control units in advantageous training with two analog Multiplexer units equipped in which an impedance wall ler circuit is integrated. The first analog multiplexer is required to, according to the double used time multiplexing, the assignment of the individual measuring points coordinate channels to the appropriate time slot.

Da die als temperaturabhängige Widerstände ausgebildeten Sensoren, mit denen die Messungen ausgeführt werden, Stromwerte als Äquivalent bilden, die durch eine über den Analog-Multiplexer zugeschaltete Referenz-Spannungsquelle erzeugt werden, ergeben sich durch die inneren Leitungswi derstände des ersten Analog-Multiplexers zum Teil erhebli che Meßwertverfälschungen. Es kommt hin zu, daß diese Widerstände von Kanal zu Kanal des Analog- Multiplexers undefinierten Schwankungen unterworfen sind.Because the trained as temperature-dependent resistors Sensors with which the measurements are carried out Form current values as an equivalent, which can be obtained by Reference voltage source connected to the analog multiplexer generated, result from the inner power lines the state of the first analog multiplexer is partially elevated falsification of measured values. It is coming that these resistances from channel to channel of the analog Multiplexers are subject to undefined fluctuations.

Diese Nachteile können auf einfache Weise dadurch elimi niert werden, daß die zur Messung verwendete Referenz spannung über einen in den Meßstellenumschalter integrier ten Impedanzwandler an die Meßwiderstände geführt wird. Dabei ist auch die Rückkopplungsleitung des Spannungsfol gers, die vom Punkt, an dem die Referenzspannung an dem jeweiligen Meßwiderstand anliegt, an seinen invertierenden Eingang geführt ist, durch den zweiten Analog-Multiplexer schaltfähig ausgebildet.These disadvantages can be easily eliminated the reference used for the measurement voltage via an integrated in the measuring point switch ten impedance converter is led to the measuring resistors. This also includes the feedback line of the voltage fol gers, from the point at which the reference voltage at the respective measuring resistor is present at its inverting Input is routed through the second analog multiplexer trained switchable.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ent halten sowohl die Rückkopplungsleitungen als auch die Meß kanalleitungen der Analog-Multiplexer, über die die Referenzspannung an den jeweiligen Meßwiderstand geführt wird, jeweils einen elektronischen Schalter, der mit der Ablaufsteuerungs-Einheit der Meß- bzw. Stelleinheit ver bunden und von ihr gesteuert ist.According to a preferred embodiment of the invention ent hold both the feedback lines and the measurement channel lines of the analog multiplexers, via which the Reference voltage led to the respective measuring resistor is, each an electronic switch that with the Sequence control unit of the measuring or adjusting unit ver bound and controlled by it.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Advantageous developments of the invention are in the Un claims are identified below along with the description of the preferred embodiment the invention with reference to the figures. It demonstrate:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Blockdarstellung in der Übersicht, Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention in a block diagram in the overview,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer in dem erfindungs gemäßen Signalübertragungs-System verwendeten Meß- und Stelleinheit als Detail von Fig. 1 sowie Fig. 2 is a block diagram of a measuring and control unit used in the signal transmission system according to the Invention as a detail of Fig. 1 and

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für einen Analog-Multiple xer mit integrierter Impedanzwandler-Schaltung als Detail von Fig. 2. Fig. 3 is a schematic diagram for an analog multiple xer with an integrated impedance converter circuit as a detail from FIG. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte System enthält eine zentrale Signalverarbeitungseinheit 1, an die eine Mehrzahl von Meß- bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n über eine, eine ana loge Meßdatenleitung 3, eine Steuerleitung für die Daten übertragungssynchronisation 4a und eine Steuerleitung für die angeschlossenen Stellglieder 4b aufweisende Drei drahtleitung angeschlossen ist. Die Meßdatenleitung 3 bil det dabei einen "BUS" für analoge Signale, wobei den ein zelnen Einheiten 2.1 bis 2.n nacheinander Zeitfenster zur Übertragung von Datensignalen einem Zeitmultiplexverfahren zugeordnet werden. Die unter sich parallel angeschlossenen Meß- bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n weisen jeweils einen Datenleitungsanschluß 3.1 bis 3.n, einen Synchronisations leitungsanschluß 4a.1 bis 4a.n sowie einen Steuerleitungs anschluß 4b.1 bis 4b.n. Die Zuordnung der Zeitfenster er folgt über die zentrale Signalverarbeitungseinheit 1, wo bei die erforderlichen Taktsignale über einen Draht der Dreidrahtleitung übermittelt werden.The system shown in Fig. 1 contains a central signal processing unit 1 , to which a plurality of measuring or control units 2.1 to 2. n via a, an analog measurement data line 3 , a control line for the data transmission synchronization 4 a and a control line for the connected actuators 4 b three wire line is connected. The measurement data line 3 forms a "BUS" for analog signals, with the individual units 2.1 to 2. n being assigned time slots for the transmission of data signals in succession to a time-division multiplex method. The measuring or control units 2.1 to 2. n connected in parallel each have a data line connection 3.1 to 3. n, a synchronization line connection 4 a.1 to 4a.n and a control line connection 4 b.1 to 4b.n. The allocation of the time window takes place via the central signal processing unit 1 , where the required clock signals are transmitted over a wire of the three-wire line.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Signalübertragungssystem für die Gebäudeautomatisie rung eingesetzt, um die wohnungsbezogenen Meß- und Steue rungsaufgaben für den Betrieb von Warmwasser-Heizungsan lagen zu realisieren. Hierbei ist die zentrale Signalver arbeitungseinheit 1 ein Wohnungsrechner, dessen Untersta tionen als Meß- bzw. Stelleinrichtungen 2.1 bis 2.n in den einzelnen Räumen der entsprechenden Wohnung angeordnet werden. Die Unterstationen erfassen die repräsentativen Temperaturen der zu beheizenden Räume und liefern über den Wohnungsrechner die für die Steuerung der Ventile der in den einzelnen Räumen angeordneten Heizkörper erforderli chen Stellsignale.In a preferred embodiment of the invention, the signal transmission system is used for building automation in order to implement the housing-related measurement and control tasks for the operation of hot water heating systems. Here, the central signal processing unit 1 is an apartment computer, the substations of which are arranged as measuring or adjusting devices 2.1 to 2. n in the individual rooms of the corresponding apartment. The substations record the representative temperatures of the rooms to be heated and supply the control signals required for controlling the valves of the radiators arranged in the individual rooms via the apartment computer.

Das Signalübertragungssystem arbeitet nach dem Prinzip des doppelten Zeitmultiplex, indem in einer Unterstation in nerhalb eines geteilten Zeitfensters mehrere Meßstellen des zu beheizenden Raumes zyklisch abgefragt und die Meß werte über die Analogdatenleitung zum Wohnungsrechner übermittelt werden. Anschließend wird dann der entspre chende Vorgang in der nächsten Unterstation für die näch ste Wohnung durchgeführt. Innerhalb eines in der Länge vorgebbaren Zeitbereiches zwischen den einzelnen entspre chend unterteilten Zeitfenstern für die einzelnen Unter stationen werden vom Wohnungsrechner Stellsignale an die Unterstationen über die Stellsignalleitung abgegeben bzw. Abfragen bei den Meßstellen veranlaßt. The signal transmission system works on the principle of double time multiplexing by in a substation in several measuring points within a divided time window of the room to be heated cyclically and the measuring values via the analog data line to the apartment computer be transmitted. Then the corresponding operation in the next substation for the next most apartment. Within one in length predeterminable time range between the individual correspond divided time slots for the individual sub The home computer sends control signals to the Sub-stations delivered via the control signal line or Queries at the measuring points.

Dabei werden über die Datenleitung 3 der Dreidrahtleitung von den Unterstationen die Meßwerte in Form von analogen Stromsignalen seriell zum Wohnungsrechner und die Stell signale vom Wohnungsrechner ebenfalls als Stromwerte über die Stellsignalleitung 4b zu den Unterstationen übertra gen. Durch die exakte zeitliche Zuordnung der Signale in nerhalb der einzelnen Zeitfenster ist eine spezielle Adressierung der Signale nicht erforderlich. Dies bringt erhebliche Vorteile bei der Reduzierung des schaltungs technischen Aufwandes für das Automatisierungssystem.Here, the measured values in the form of analog current signals to the apartment computer and the control signals from the apartment computer are also transmitted as current values via the control signal line 4 b to the substations via the data line 3 of the three-wire line from the substations A special addressing of the signals is not necessary in the individual time windows. This brings considerable advantages in reducing the circuitry outlay for the automation system.

In Fig. 2 ist eine einzelne der Meß- bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n im Detail wiedergegeben. Diese bestehen aus jeweils einer Zeitbasis-Einheit 5, die einen Zeittakt für die frei programmierbare Ablaufsteuerungs-Einheit 8 er zeugt. Durch eine entsprechende Programmierung wird hier durch für jede Meß- bzw. Stelleinheit 2.1 bis 2.n der Zeitpunkt des Beginns und die Länge des Zeitraumes für die Nutzung der Datenleitung 3 der Dreidrahtleitung durch die jeweilige Meß- bzw. Stelleinheit sowie die Zeitdauer der Anschaltung jeder der einzelnen Meßstellen an die gemein same Datenleitung 3 festgelegt. Diese Zeitgabe erfolgt im Rahmen des von der zentralen Steuereinheit festgelegten übergeordneten Zeitschemas.In FIG. 2, a single is given of the measuring or control units 2.1 to 2. n in detail. These each consist of a time base unit 5 , which generates a clock cycle for the freely programmable sequence control unit 8 . Through appropriate programming, the time of the beginning and the length of the period for the use of the data line 3 of the three-wire line by the respective measuring or actuating unit and the duration of the connection of each for each measuring or adjusting unit 2.1 to 2. n of the individual measuring points to the common data line 3 . This timing occurs within the framework of the higher-level time schedule defined by the central control unit.

Die Ablaufsteuerungs-Einheit 8 besteht aus einer Ablauf- Einheit 6 und einer Startzeit/Fensterlängen-Einheit 7. Die Ablaufsteuerungs-Einheit 8 der einzelnen Meß- bzw. Stell einheiten wird durch einen über die Steuerleitung 4a der Dreidrahtleitung von der zentralen Signalverarbeitungsein heit 1 als Startsignal abgegebenen Synchronimpuls vor Be ginn jedes Meß-und Steuerzyklus zurückgesetzt. Der Start impuls wird vorteilhafterweise als stromloser oder ein Strommaximum bildender Synchronisierimpuls von der zentra len Signalverarbeitungseinheit 1 an die einzelnen Meß bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n abgegeben. Nach Start des Meß- und Steuerzyklus wird die Meßstellenauswahl-Einheit 9 durch die Ablaufsteuerungs-Einheit 8 aktiviert. Die ent sprechend des vorgegebenen Zeitfensters durch Abfragen der einzelnen Meßstellen als Ströme ermittelten Meßwerte wer den über einen Wandler 10 als analoge Stromwerte nach An passung durch die Einheit 11 an den Datenleitungsanschluß 3.1 gegeben.The sequence control unit 8 consists of a sequence unit 6 and a start time / window length unit 7 . The sequence control unit 8 of the individual measuring or actuating units is reset by a control pulse 4 a of the three-wire line from the central signal processing unit 1 as the start signal of the synchronous pulse before the start of each measuring and control cycle. The start pulse is advantageously delivered as a currentless or a current maximum synchronizing pulse from the central signal processing unit 1 to the individual measuring or adjusting units 2.1 to 2. n. After the start of the measuring and control cycle, the measuring point selection unit 9 is activated by the sequence control unit 8 . The measured values determined according to the specified time window by querying the individual measuring points as currents are given via a converter 10 as analog current values after adjustment by the unit 11 to the data line connection 3.1 .

Die in der Meß- bzw. Stelleinheit vorhandene Stellglied auswahl-Einheit 24 besteht aus einer Komparator-Schaltung 12 und einem Speicherglied 13. Sie dient zum Empfang der über die Steuerleitung 4b der Dreidrahtleitung von der zentralen Signalverarbeitungseinheit 1 in Form von Strom werten abgegebenen Stellsignalen. Da jede Komparatorschal tung 12 der einzelnen Meß- bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n auf einen bestimmten Stromwert des analogen Stellsignals eingestellt ist, kann auch hier in vorteilhafter Weise auf eine spezielle Adressierung der nach erfolgtem Abfragezy klus der Meßstellen innerhalb eines Zeitfensters von der zentralen Signalverarbeitungseinheit 1 abgegebenen Stell signale verzichtet werden. Entsprechend der Amplitude des Stroms des analogen Stellsignals kann nur die zugeordnete Meß- bzw. Stelleinheit das Stellsignal auswerten.The actuator selection unit 24 present in the measuring or actuating unit consists of a comparator circuit 12 and a memory element 13 . It is used to receive the control signals 4 b of the three-wire line from the central signal processing unit 1 in the form of current values. Since each Komparatorschal device 12 of the individual measuring or control units 2.1 to 2. n is set to a certain current value of the analog control signal, can here also advantageously to a special addressing of the measuring points after the polling cycle within a time window from the central Signal processing unit 1 output control signals are dispensed with. According to the amplitude of the current of the analog control signal, only the assigned measuring or actuating unit can evaluate the control signal.

Der Komparator kann gegebenenfalls dann entfallen, wenn nach Ablauf der Meßdatenübertragung über die Steuerleitung 4b die Information, dahingehend, ob das der Meß- und Stel leinheit zugeordnete Stellglied angesteuert werden soll oder nicht, im Speicherglied 13 abgelegt ist. Sind mehrere Stellglieder an eine Meß- und Stelleinheit angeschlossen, übernimmt der Komparator die Adressierung des jeweils an zusteuernden Stellgliedes.The comparator may then not be necessary, if after the transmission of measured data via the control line 4 b, the information as to whether the the measuring and Stel leinheit associated actuator is to be controlled or is not, stored in the memory element. 13 If several actuators are connected to a measuring and actuating unit, the comparator takes over the addressing of the actuator to be controlled.

In Fig. 3 ist eine Meßstellenauswahl-Einheit 9 detail liert dargestellt. Es handelt sich dabei um einen Analog- Multiplexer mit integrierter Impedanzwandler-Schaltung, wie er in der Meßstellenauswahl-Einheit 9 der Meß- bzw. Stelleinheiten 2.1 bis 2.n des Systems zur Signalübertra gung verwendet wird.In Fig. 3, a measuring point selection unit 9 is shown in detail. It is an analog multiplexer with an integrated impedance converter circuit, as used in the measuring point selection unit 9 of the measuring or adjusting units 2.1 to 2. n of the system for signal transmission.

Die Temperaturmeßstellen des Automatisierungssystems, deren Meßwerte für die Steuerung der Heizkörper der Warm wasserheizung von Wohnungen benutzt werden, sind mit Spezial-Widerständen 20 ausgerüstet, die für die Meßgröße "Temperatur" einen Stromwert als Äquivalent bilden. Dieser Meßstrom wird durch eine, von einer konstanten Referenz- Spannungsquelle 14 gelieferten Spannung an den temperatur abhängigen Widerständen 20 erzeugt. Da die einzelnen Meß widerstände 20 im Rahmen des doppelten Zeit-Multiplex durch den Analog-Multiplexer 17 über dessen Meßkanallei tung 25 an die Referenz-Spannungsquelle 14 geschaltet wer den, entsteht durch die Wirkung des inneren Widerstands 18 der Meßkanalleitung 25 eine Meßwertverfälschung. Diese Meßwertverfälschung kann nicht vernachlässigt werden, da die Widerstände 18 und 20 in der gleichen Größenordnung liegen und der Strom durch die Widerstände 18 und 20 last abhängig ist. Die inneren Widerstände des Analog-Multiple xers 17 sind darüberhinaus auch rechnerisch nicht exakt erfaßbar, da der Wert der Widerstände 18 von Meßkanal zu Meßkanal schwankt.The temperature measuring points of the automation system, whose measured values are used for controlling the radiators of the hot water heating of apartments, are equipped with special resistors 20 which form a current value as an equivalent for the measured variable "temperature". This measuring current is generated by a voltage supplied by a constant reference voltage source 14 at the temperature-dependent resistors 20 . Since the individual measuring resistors 20 in the context of double time multiplexing by the analog multiplexer 17 via its Meßkanallei device 25 to the reference voltage source 14 who switched, the effect of the internal resistance 18 of the measuring channel line 25 results in a measurement falsification. This falsification of measured values cannot be neglected, since the resistors 18 and 20 are of the same order of magnitude and the current through the resistors 18 and 20 is dependent on the load. The internal resistances of the analog multiple xer 17 are moreover not exactly detectable by calculation, since the value of the resistors 18 fluctuates from measuring channel to measuring channel.

Aus diesem Grunde wird die Referenz-Spannungsquelle 14 nach einer bevorzugten Ausführungsform des Signalübertra gungssystems über einen als Spannungsfolger betriebenen Operationsverstärker 15 an die Meßkanalleitung 25 des Analog-Multiplexers 17 angeschlossen. Der invertierende, zweite, Eingang des Operationsverstärkers 15 ist durch ei ne Rückkopplungsleitung 23 belegt, die eine Verbindung zum Ausgang A1 des Analog-Multiplexers 17, an dem der Meß spannungswert anliegt, herstellt. Der dadurch entstehende Regelkreis sichert, daß, bei entsprechend hohem Verstär kungsfaktor des Operationsverstärkers 15, eine Spannung an den Ausgang AI des Analog-Multiplexers 17 gelegt wird, die im wesentlichen der Spannung der Referenzspannungsquelle 14 entspricht. Damit ist die Spannung an dem Meßpunkt A1 un abhängig von dem Widerstand Ra1. Da die Spannungsrückkopp lung über den hochohmigen invertierenden Eingang des Impe danzwandlers (Operationsverstärkers) 15 erfolgt, wird auch bei Strombelastung des Meßausgangs dort eine dem aktuell gemessenen Wert entsprechende Spannung aufrechterhalten. Damit kann auf einfache Weise eine hochgenaue Messung und Übermittlung der Temperaturwerte der zu beheizenden Räume an eine zentrale Meßstelle erfolgen.For this reason, the reference voltage source 14 is connected according to a preferred embodiment of the signal transmission system via an operational amplifier 15 operated as a voltage follower to the measuring channel line 25 of the analog multiplexer 17 . The inverting, second, input of the operational amplifier 15 is occupied by a feedback line 23 , which connects to the output A1 of the analog multiplexer 17 , to which the measurement voltage value is applied. The resulting control circuit ensures that, with a correspondingly high amplification factor of the operational amplifier 15 , a voltage is applied to the output AI of the analog multiplexer 17 , which essentially corresponds to the voltage of the reference voltage source 14 . The voltage at the measuring point A1 is therefore independent of the resistance Ra1. Since the voltage feedback takes place via the high-impedance inverting input of the impedance converter (operational amplifier) 15 , a voltage corresponding to the currently measured value is maintained there even when the measuring output is loaded. This enables a highly precise measurement and transmission of the temperature values of the rooms to be heated to a central measuring point in a simple manner.

Um die einzelnen Meßstellen abfragen zu können, werden durch den Analog-Multiplexer 17 die in der Meßkanalleitung 25 und in der Rückkopplungsleitung 23 angeordneten Schalt mittel 19, 22 betätigt. Als Schaltmittel werden vorzugs weise elektronische Schalter benutzt. In einer erprobten Ausführungsform des vorgenannten Automatisierungssystems sind in den einzelnen Räumen der mit einer Warmwasserhei zung ausgerüsteten Wohnung jeweils fünf Temperatur-Meß stellen installiert.In order to be able to query the individual measuring points, the switching means 19 , 22 arranged in the measuring channel line 25 and in the feedback line 23 are actuated by the analog multiplexer 17 . As switching means, electronic switches are preferably used. In a tried and tested embodiment of the aforementioned automation system, five temperature measuring points are installed in each of the rooms equipped with a hot water heater.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not restricted in its implementation to the preferred embodiment given above game. Rather, a number of variants are conceivable which of the solution shown also in principle makes use of different types.

Claims

1. System for the transmission of signals from a plurality of measuring units ( 2.1 to 2. n) to a central signal processing unit ( 1 ) via a common data (bus) line, each measuring unit ( 2.1 to 2. n) having a measuring point selection switch ( 9 ) in the form of an analog multiplexer ( 17 ), characterized in that

- The analog multiplexer ( 17 ) is provided with an impedance converter circuit,
- The impedance converter circuit has an operational amplifier ( 15 ) operated as a voltage follower, the non-inverting input of which is connected to a reference voltage source ( 14 ) and
- The output of the impedance converter circuit via first switching means ( 19 ) of the multiplexer ( 17 ) having measuring channel lines ( 25 ) can be connected alternately with a respective measuring resistor ( 20 ) in a predetermined time cycle, the other inverting input of the operational amplifier being connected to the one currently connected Measuring resistor ( 20 ) can be connected in synchronism with the first switching means ( 19 ) via second switching means ( 22 ) of the multiplexer ( 17 ) and a resistor ( 21 ) connected in series therewith.

2. System for the transmission of signals according to claim 1, characterized in that electronic switches are provided as the first and second switching means ( 19 , 22 ).

3. System for the transmission of signals according to claim 1, characterized in that a measuring unit ( 2.1 to 2. n) each also has at least one assembly forming an actuator.

4. System for the transmission of signals according to claim 3, characterized in that the measuring and actuating units ( 2.1 to 2. n) each have a three wire line, which provide a timing synchronization pulse from the central signal processing unit ( 1 ) to the measuring control line ( 4 a), an analog, measured value-related signals from the measuring points to the central signal processing unit ( 1 ) leading data line ( 3 ) and a control purpose serving, current signals sequentially transmitting control data line ( 4 b), with the central signal processing unit ( 1 ) are connected.

5. System for the transmission of signals according to claim 4, characterized in that the measuring and control units ( 2.1 to 2. n) and the central signal processing unit ( 1 ) in the manner of a bus line in parallel, but in a cyclical cycle control sequentially in time, on the three-wire line is connected.

6. System for the transmission of signals according to one of claims 3 to 5, characterized in that each of the measuring and control units ( 2.1 to 2. n) one of a decentralized sequence control unit ( 8 ) controlled measuring point selection unit ( 9 ) or an actuator selection unit ( 24 ) sequentially controlled by the central signal processing unit ( 1 ).

7. System for the transmission of signals according to one of the Claims 3 to 6, characterized net that the signal transmission with double time tiplex two-stage using no addresses signals containing a certain amount after a fixed time scheme takes place, whereby on the one hand a temporal chess telung to a measuring and actuating unit closed measuring points and on the other hand a temporal Interleaving the signals of the different measuring and Actuators are carried out among each other.

8. System for the transmission of signals according to claim 7, characterized in that by the double time multiplex each measuring and adjusting unit ( 2.1 to 2. n) for signal transmission is assigned a first time window, which in turn has a number of second time windows, which the number of each measuring and control unit ( 2.1 to 2. n) assigned measuring points and control devices corresponds.

9. System for the transmission of signals according to claim 6, characterized in that the actuator selection unit ( 24 ) has a memory element ( 13 ) and / or a comparator circuit ( 12 ).

10. System according to one of claims 4 to 9, characterized by the three-wire line with a common for all system modules return conductor and to this the measuring and actuating units ( 2.1 to 2 n) and the central signal processing unit ( 1 ) are connected in parallel , wherein the central signal processing unit ( 1 ) has a synchronous pulse generator, the synchronizing pulses via the control line ( 4 a) to the measuring and adjusting units ( 2.1 to 2 .n), and each measuring and adjusting unit ( 2.1 to 2 n) contains a time base unit ( 5 ) and a sequence window unit ( 8 ) that generates a specific time window and can be reset by synchronization signals generated by the central signal processing unit ( 1 ).

11. System according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the measuring and control units ( 2.1 to 2. n) each form a common construction group, the one from the decentralized sequence control unit ( 8 ) controlled measuring point selection unit ( 9 ) or an actuator selection unit ( 24 ) controlled by the central signal processing unit ( 1 ).

12. System according to claim 10 or 11, characterized in that the synchronous pulse generator of the central signal processing unit ( 1 ) is designed as a building stage forming a current minimum or a current maximum, providing synchronization pulses.

13. System for the transmission of signals according to claim 11, characterized in that the individual measuring and control units ( 2.1 to 2. n) assigned time windows each have the same duration and each have a similar time schedule.