DE4239802A1

DE4239802A1 - Switch over system connecting analogue components to central control - has very long analogue bus line and bus amplifier to control output impedance connected between bus line and central control

Info

Publication number: DE4239802A1
Application number: DE19924239802
Authority: DE
Inventors: H Stephane Manac
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1993-06-17
Also published as: FR2684259A1; FR2684259B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umschaltsystem zum einzel nen Umschalten analoger Komponenten zu einer Zentrale.

Bei Systemen dieser Art nach dem Stand der Technik handelt es sich üblicherweise um zentral aufgebaute Systeme, die um einen herkömmlichen Umschalter mit n Kanälen auf einen Kanal aufgebaut sind (wenn n zu schaltende Komponenten vorgesehen sind), wobei diese n Kanäle mit n Komponenten über n Einzel- Verbindungen und den einen Kanal mit der Zentrale verbunden sind, wobei zur Steuerung des Umschalters eine entsprechende Einrichtung, beispielsweise ein Prozessor, vorgesehen ist.

Der Einsatzbereich, von dem die Anmelderin mit ihrer Erfin dung ausgeht, ist die Funktelefonie, bei welcher die analog ausgelegte Zentrale ein Funkfernsprechgerät ist, im vorlie genden Fall für ein Fahrzeug, während die Komponenten bzw. Signalquellen beispielsweise eine Vielzahl von Mikrofonen sind, die sowohl Mikrofone in Handapparaten bzw. Hörern als auch sogenannte "Freisprech-Mikrofone" umfassen.

Der Nachteil eines solchen Umschaltsystems liegt in seinem zentralen Aufbau und Unflexibilität, wobei die Verbindungen, die in gleicher Anzahl wie die Signalquellen vorgesehen sind, schon bei der Systemauslegung vorgegeben sein müssen, ohne daß ein späterer Ausbau möglich ist.

Aus der DE-A-37 37 647 ist bereits ein Ein-zu-Eins-Umschalt system zum einzelnen Umschalten analoger Komponenten auf eine Zentrale bekannt, welches Logikeinrichtungen zur Steuerung und Umschaltung aufweist, wobei das System eine mit der Zen trale verbundene Busleitung aufweist und jede zu schaltenden Komponente Verbindungseinrichtungen zugeordnet ist, die so angesteuert werden, daß sie die jeweilige Komponente unter dem Einfluß von Steuereinrichtungen und über eine Logikbus leitung mit der analogen Busleitung verbinden.

Bei diesem bekannten System kann wegen der Verbindungsein richtungen, welche die ihnen zugeordneten Komponenten nur auf einen Befehl hin verbinden und durch welche somit die Um schaltung gewährleistet ist, am Ausgang der Komponenten eine hohe Impedanz vorliegen (offene Verbindung), während an jedem Punkt der analogen Busleitung in jedem Augenblick somit eine einzige Komponente angeschlossen sein kann, wodurch bereits ein Nachteil der Systeme mit Umschalter beseitigt wird.

Bei einem solchen bekannten System, bei welchem die Verbin dungseinrichtungen für jede Komponente einen Verstärker auf weisen, wenn die analoge Busleitung sehr lang ist, wird die sem Umstand dadurch Rechnung getragen, daß der Leistungsver stärkungsfaktor der Verstärker der Komponente erhöht wird, was jedoch eine schwerfällige Lösung darstellt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine elegantere Lösung für dieses Problem zu schaffen, das bei großer Länge der analogen Busleitung bei einem System der vorstehend um rissenen Art auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem System der ein gangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei einer analogen Busleitung mit einer großen Länge mindestens ein Busverstär ker zur Steuerung der Ausgangsimpedanz vorgesehen ist.

Mit dem vorgesehenen Busverstärker, der so angesteuert wird, daß er eine niedrige oder hohe Ausgangsimpedanz aufweisen kann, wird somit jede Schwierigkeit vermieden.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der logischen Buslei tung um einen 1²C-Bus.

Das heute jedem Fachmann geläufige 1²C-System besteht aus untereinander über Datenbusleitungen und spezielle Taktbus leitungen verbundenen Komponenten, zwischen welchen der Aus tausch nach einem ebenfalls speziellen Protokoll abgewickelt wird, wobei die Besonderheiten dieser Busleitungen und dieses Protokolls den Merkmalen entsprechen, wie sie deutlich in der EP-A-00 51 332 definiert sind. Das 1²C-System wurde von der Firma N.V. Philips′ Gloeilampenfabriken erfunden und wei terentwickelt; angesichts der in dieser Schrift enthaltenen Beschreibung wird hier der Einfachheit halber auf dieses Dokument verwiesen.

Der Busverstärker ist vorzugsweise getrennt vom logischen Steuerbus in transparenter Weise angeschlossen, d. h. ohne Veränderung der Anschlüsse und der Steuerlogik des Systems.

Somit weist bei der bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Systems jede zu schaltende Komponente einen NF- Generator auf, der mit einer vorgegebenen Gleichspannung vorgespannt ist, während der Busverstärker am Ausgang mit einem Schalter und am Eingang mit einer Abtastschaltung zur Erfassung des Gleichspannungsanteils der analogen Busleitung und zur Steuerung des Schalters verbunden ist, um in dem Fall, in dem alle Komponenten die analoge Busleitung mit hoher Impedanz beaufschlagen, den Busverstärker auf hoher Impedanz zu lassen, wobei sein Schalter geöffnet ist, und in dem Fall, in dem eine der Komponenten eine niedrige Impedanz aufweist, den Busverstärker zwangsweise in den Zustand nied riger Impedanz zu bringen, wobei sein Schalter geschlossen ist.

Ganz allgemein ist der Busverstärker einem Schaltkreis zuge ordnet, um den von den zu schaltenden Komponenten an die ana loge Busleitung abgegebenen Impedanzzustand zu übermitteln, und in diesem Sinne ist sein Anschluß transparent.

Noch allgemeiner ist der Busverstärker einer Schaltung zur automatischen Steuerung seiner Ausgangsimpedanz zugeordnet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Umschaltsystems unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems bekann ter Art, das eine "kurze" analoge Busleitung auf weist;

Fig. 2 einen Teil des erfindungsgemäßen Systems mit "lan ger" analoger Busleitung; und

Fig. 3 ein veränderte Ausführungsform des Systemteils aus Fig. 2.

Das System gemäß Fig. 1 dient dazu, die Komponenten 1 und 2 einzeln mit einer Zentrale 3 zu verbinden (wobei natürlich auch mehr Komponenten vorgesehen sein können), im vorliegen den Fall beispielsweise Mikrofone 1 und 2, wovon das eine zu einem Handapparat gehört und das andere ein sogenanntes "Freisprechmikrofon" ist, mit den Analogschaltkreisen 4 eines Funktelefonapparats 3, mit dem ein Kraftfahrzeug ausgerüstet ist. Die Umschaltung erfolgt über eine relativ kurze analoge Busleitung 5, die an die Analogschaltkreise 4 des Apparats 3 angeschlossen ist, über eine Logikbusleitung 6, im vorliegen den Fall eine 12CBusleitung, die mit einem Befehls- und Steuerprozessor 7 des Apparats 3 verbunden ist, und über identische Schaltkreise 8, 9, die jeweils den Mikrofonen 1, 2 zugeordnet sind.

Jeder Mikrofonschaltkreis weist einen Schalter 10, einen zwi schen Mikrofon und Schalter 10 geschalteten Verstärker 11, und ein Mikrosteuerteil 12 auf, das mit der Logikbusleitung 6 verbunden ist und den Schalter 10 steuert. Ist der Schal ter 10 geöffnet, bietet ein Mikrofon nun für die analoge Bus leitung 5 eine hohe Impedanz; ist er dagegen geschlossen, so liegt eine niedrige Impedanz an. Unter der Voraussetzung, daß kein anderes Mikrofon an die analoge Busleitung 5 angeschlos sen ist, kann jedes Mikrofon jederzeit und an jedem Punkt mittels des zugeordneten Mikrosteuerteils 12, der Logikbus leitung 6 und der zentralen Prozessoreinheit 7 des Apparats 3 auf Veranlassung des Betreibers quasi in intelligenter Weise mit der analogen Busleitung 5 verbunden werden.

Bei dem System gemäß Fig. 2, dessen einzelne Elemente iden tisch mit denen in Fig. 1 sind und denen die gleichen Bezugs zeichen zugeordnet sind, weist jedes Mikrofon einen Nieder frequenz-Generator 13 auf, der einerseits mit einer vorgege benen Gleichspannung VI vorgespannt ist, während die analoge Busleitung 5′ andererseits vergleichsweise lang ist. Die Bus leitung 5′ weist somit eine Vielzahl von Bus- oder Leitungs verstärkern 14 auf, deren Ausgangsimpedanz automatisch über eine Schaltung 15 gesteuert wird.

Ein Leitungsverstärker 14 ist in Reihe mit der Busleitung 5′ und mit einem am Ausgang angeschlossenen Schalter 16 geschal tet. Sein Eingang ist mit einem Ende eines Widerstands 17 verbunden, dessen Widerstandswert R gegenüber dem Wert r der internen Ausgangsimpedanz der Leitungsverstärker 14 und des Mikrofons 11 sehr hoch ist, sowie an ein Filter 18 zur Erfas sung des Gleichspannungsanteils auf der analogen Buslei tung 5′ angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 17 ist mit einer vorgegebenen Gleichspannung V₃ vorgespannt. Der Ausgang des Filters 18 ist mit einem der beiden Eingänge eines Komparators 19 verbunden, an dessen anderem Eingang eine vorgegebene Schwellen-Gleichspannung V₂ angelegt ist, die zwischen V₁ und V₃ liegt. Das Ausgangssignal des Kompara tors 19 steuert den Schalter 16.

Die Betätigung des Schalters 16, durch den die Busleitung 5ß ihre Fähigkeit behalten kann, in jedem Augenblick und an je dem Punkt eine Mikrofonkomponente zu empfangen, wird automa tisch gesteuert, und zwar getrennt von der logischen Buslei tung 6 und der Prozessoreinheit 7.

Betrachtung des Falles V₃< V₁

Hat die auf der Busleitung 5′ liegende Spannung den Wert V₁, so bedeutet dies, daß mindestens eine der Mikrofonkomponenten eine niedrige Impedanz aufweist und an die Busleitung ange schlossen ist. Da R »r, erhält der Komparator 19 die Span nungen V₁ und V₂ an seinen beiden Eingängen. Da bei diesem Zustand auf der Busleitung der Schalter 16 geschlossen sein muß, muß die folgende Ungleichung erfüllt sein:
V₂< V₁.

Wenn keine der Mikrofonkomponenten an die Busleitung ange schlossen ist, erhält der Komparator 19 an diesen beiden Ein gängen die Spannungen V₃ und V₂. Da bei diesem Zustand der Schalter 16 geöffnet bleiben muß, muß die folgende Unglei chung erfüllt sein:
V₃< V₂.

Somit erfüllen die Spannungen V₁, V₂, V₃ die doppelte Unglei chung
V₃< V₂< V₁.

Als bevorzugter Wert für V₃ gilt Null.

Betrachtung des Falles V₃< V₁

Wenn die Spannung auf der Busleitung 5′ den Wert V₁ hat, so erhält, wie zuvor, der Komparator 19 die beiden Spannungen V₁ und V₂. Doch im Gegensatz zum oben geschilderten Fall muß der Schalter 16 geschlossen bleiben, so daß die folgende Unglei chung erfüllt sein muß:
V₂< V₁.

Wenn dem Komparator die beiden Spannungen V₃ und V₂ zugeführt werden, muß der Schalter 16 offen sein, so daß die folgende Ungleichung erfüllt werden muß:
V₃< V₂.

In beiden Fällen überträgt die Schaltung 15 zur automatischen Steuerung der Ausgangsimpedanz des Busverstärkers 14 den Zu stand niedriger oder hoher Impedanz der Gesamtanordnung der Mikrofonkomponenten.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel dadurch, daß die Schal tung 15′ zur Steuerung der Ausgangsimpedanz der Busleitung 14 in diesem Fall einen zusätzlichen Komparator 19′ mit einer Schwellenspannung V′₂ aufweist, die einer Vorspannung V′₁ eines NF-Generators im Mikrofon 13′ entspricht und sich von anderen V₁-Werten unterscheidet, um so einen Schalter 20 zu steuern und den eingangsseitigen Bereich der Busleitung 5′, zwischen dem Verstärker 14 und dem Apparat 3, von der mit V′₁ vorgespannten Mikrofonkomponente 13′ zu einer anderen Mikro fonkomponente 21 außerhalb der zu schaltenden Gesamtanordnung von Komponenten zu schalten. Auf diese Weise kann anstelle eines "Freisprechmikrofons" eines Funkfernsprechgeräts ein im Auto fest installiertes Mikrofon mit deutlich besserer Quali tät eingesetzt werden.

Beispielsweise kann an das Mikrofon des Handapparats eine Vorspannung von 1,5 V angelegt werden, während am "Frei sprechmikrofon" eine Vorspannung von 2 V anliegt. Sobald der Komparator 19′, der eine Schwellenspannung von beispielsweise 1,7 V hat, die Spannung von 2 V feststellt, schaltet der Schalter 20 den eingangsseitigen Teil der Busleitung zum Mikrofon 21 um.

Auf diese Weise können mehrere Abstufungen des Zustands nied riger Impedanz übermittelt werden, und zwar ebenso viele, wie es Werte von Vorspannungen des NF-Generators und der an den Ausgang des Filters 18 angeschlossenen Komparatoren gibt.

Claims

1. Umschaltsystem zum einzelnen Umschalten analoger Kompo nenten (13, 13′) zu einer Zentrale (3), welches logische Steuereinrichtungen (7) für den Umschaltvorgang und eine mit der Zentrale (3) verbundene analoge Busleitung (5′) aufweist, wobei jede zu schaltenden Komponente Verbin dungseinrichtungen (10) zugeordnet ist, die so gesteuert werden, daß sie die jeweilige Komponente (13) unter dem Einfluß der Steuereinrichtungen und über eine Logikbus leitung (6′) mit der analogen Busleitung (5′) verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Busleitung (5′) eine große Länge besitzt und daß mindestens ein Busverstärker (14) zur Steuerung der Ausgangsimpedanz (15) vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (15) zur automatischen Steuerung der Ausgangsimpedanz des Busverstärkers (14) vorgesehen ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (15) in der Weise arbeitet, daß sie den Impedanzzustand überträgt, der durch die zu schaltenden Komponenten an der analogen Busleitung (5′) anliegt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schaltenden Komponenten einen NF-Genera tor (13; 13′) aufweisen, der mit einer vorgegebenen Gleichspannung vorgespannt ist, und daß der Busverstärker (14) an seinem Ausgang mit einem Schalter (16) und an seinem Eingang mit einer Abtastschaltung (17-19) zum Erfassen des Gleichspan nungsanteils auf der analogen Busleitung (5′) und zum Ansteuern des Schalters (16) verbunden ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Steuerschaltung einen mit einer vor gegebenen Gleichspannung vorgespannten Eingangswider stand (17) und mindestens einen Komparator (19) mit einer Schwellenspannung aufweist, die zwischen den Vorspannun gen für die NF-Generatoren (13; 13′) und der Vorspannung für den Eingangswiderstand (17) liegt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein NF-Generator für die zu schaltende Komponente (13′) vorgesehen ist, der mit einer anderen Gleichspannung als die anderen vorgespannt ist, und daß die Abtast- und Steuerschaltung mindestens einen zusätzlichen Komparator (19′) mit einer Schwellenspannung zum Ansteuern eines Schalters (20) aufweist, welche der anderen Vorspannung entspricht, um den Schalter (20) anzusteuern und um den Bereich des Buses (5′), der zwi schen dem Busverstärker (14) und der Zentrale (3) liegt, von der (13′) mit der anderen Vorspannung auf eine andere Komponente (21) außerhalb der Anordnung der umzuschalten den Komponenten umzuschalten.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (15′) zum automatischen Steuern der Ausgangsimpedanz des Busverstärkers (14) vorgesehen ist, der so betreibbar ist, daß eine Vielzahl von Abstufungen des Zustands niedriger Impedanz übertragen wird, die durch die zu schaltenden Komponenten an der analogen Bus leitung (5′) anliegen.