DE4315674A1

DE4315674A1 - Energy supply system for subscriber connected to two=wire data line - combines supply voltage with transmitted digital data stream with temporary storage of operating voltage during level transitions

Info

Publication number: DE4315674A1
Application number: DE19934315674
Authority: DE
Inventors: Eckehard Gras; Hans Gustat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1993-10-07

Abstract

The supply system has a parallel energy supply circuit (E8) providing a supply voltage combined with each binary condition of the serial digital data stream fed along the 2-wire line. The operating voltage for the subscriber is locally stored during each level transition and is supplied via the line during each constant level, with rectification via a diode bridge. Pref. the max. value of the supply current is reduced in response to a rapid rise in the load current. ADVANTAGE - Allows use of independent supply circuit for all subscribers coupled to data bus.

Description

Die Erfindung dient dazu, sowohl die Übertragung eines digitalen seriellen Datenstromes von einem oder zu einem abgesetzten Busteil nehmer T an einer Zweidrahtleitung zu ermöglichen, als auch dessen Energieversorgung ausschließlich über diese Zweidrahtleitung zu gewähr leisten. Die Anschaltung mehrerer derartiger Busteilnehmer ist möglich. Als Bus eignet sich insbesondere eine symmetrische Zweidrahtleitung entsprechend dem RS-422- oder RS-485-Standard. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können die Eigenschaften des Busses im Rahmen der Festlegungen des Standards RS-485 bzw. RS-422 erhalten bleiben, d. h., diesen Spezifikationen entsprechende Teilnehmer können ohne zusätzlichen Aufwand weiterhin am Bus betrieben werden. Das der Erfindung zugrunde liegende Schaltungsprinzip ermöglicht es, kosten günstig abgesetzte Sensor/Aktor-Systeme an einer symmetrischen Zweidrahtleitung zu betreiben.The invention serves both the transmission of a digital serial data stream from or to a remote bus section to allow T on a two-wire line, as well as its Ensure energy supply exclusively via this two-wire line Afford. The connection of several such bus participants is possible. A symmetrical two-wire line is particularly suitable as a bus according to the RS-422 or RS-485 standard. By using a Circuit arrangement according to the invention can the properties of the bus received within the framework of the stipulations of the RS-485 or RS-422 standard stay d. that is, participants who meet these specifications can can continue to be operated on the bus without additional effort. That the Circuit principle underlying the invention makes it possible to cost low-priced sensor / actuator systems on a symmetrical To operate two-wire line.

Bekannte Lösungen realisieren die Übertragung von Energie und Daten über eine Zweidrahtleitung meist dadurch, daß eine Gleichspannung oder ein Gleichstrom mit den zu übertragenden Daten moduliert wird. Dies hat den Nachteil, daß spezielle, nicht standardisierte, Busdefinitionen verwendet werden müssen.Known solutions implement the transmission of energy and data a two-wire line usually in that a DC voltage or a Direct current is modulated with the data to be transmitted. This has the Disadvantage that special, non-standardized, bus definitions are used Need to become.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Bus eine von allen Busteilnehmern unabhängige Energieversorgungsschaltung EV angeschaltet wird, welche auf einer begrenzten Mitkopplung der Buspegel beruht. Ein Beispiel hierfür wird in Fig. 1 dargestellt. Mit Hilfe eines Komparators K werden die Pegel beider Busleitungen miteinander verglichen und im Sinne einer Mitkopplung, über von K gesteuerte Schalter, auf die jeweilige Leitung zurückgeführt.The invention is characterized in that an energy supply circuit EV which is independent of all bus subscribers is connected to the bus and is based on a limited positive feedback of the bus level. An example of this is shown in FIG. 1. With the aid of a comparator K, the levels of both bus lines are compared with one another and fed back to the respective line in the sense of positive feedback, via switches controlled by K.

Qp und Qn in Fig. 1 stellen im Ruhezustand positive bzw. negative Spannungsquellen dar, welche die Ruhepegel Vp und Vn in beiden binären Zuständen der Busleitung bestimmen. Damit jeder Busteilnehmer in der Lage ist, den Zustand der Busleitung zu ändern, müssen die Speiseströme Ip aus Qp und In aus Qn begrenzt werden, so daß der Treiberstrom jedes Teil nehmers ausreicht, die Buspolarität umzukehren. Anstelle der einfachen Strombegrenzung mit der in Fig. 2 als Beispiel dargestellten Ausgangs kennlinie von Qp und Qn sind auch andere Verfahren möglich. Beispiels weise kann eine Fold-back Kennlinie, wie in Fig. 2 gepunktet dargestellt, die Umschaltung beschleunigen.Qp and Qn in FIG. 1 represent in the idle state positive and negative voltage sources, respectively, which determine the idle levels Vp and Vn in both binary states of the bus line. So that each bus subscriber is able to change the state of the bus line, the supply currents Ip from Qp and In from Qn must be limited so that the driver current of each subscriber is sufficient to reverse the bus polarity. Instead of the simple current limitation with the output characteristic of Qp and Qn shown as an example in FIG. 2, other methods are also possible. For example, a fold-back characteristic, as shown in dotted lines in FIG. 2, can accelerate the switchover.

Die genannten Strombegrenzungsverfahren erfordern im allgemeinen Fall eine Begrenzung des Speisestromes auf einen Wert unterhalb des kleinsten maximalen Treiberstromes aller Busteilnehmer. Ein darüber hinausgehender Speisestrom ist mit dem erfindungsgemäßen Prinzip der Energieversorgung möglich, indem die Ströme Ip und In dynamisch bei schnellen Anstiegen des Laststromes begrenzt bzw. vermindert werden. Eine lokale Pufferung der Betriebsspannung jedes Teilnehmers ermöglicht die Trennung von Signal wechseln und Änderungen in der Leistungsaufnahme.The current limiting methods mentioned generally require a limitation of the feed current to a value below the smallest maximum driver current of all bus participants. Another one Feed current is with the principle of energy supply according to the invention possible by the currents Ip and In dynamically with rapid increases of the Load current can be limited or reduced. Local buffering of the Operating voltage of each participant enables the separation of signal switch and changes in power consumption.

Die Energieversorgung eines Busteilnehmers T aus der Differenzspannung V_AB kann dadurch erfolgen, daß mit Hilfe einer Graetz-Brücke die Pegel der Busleitungen entsprechend Fig. 1 gleichgerichtet und z. B. über einen Kondensator gepuffert dem Busteilnehmer zur Verfügung gestellt werden. Der zur Pufferung notwendige Kondensator muß dabei nur den jeweils zur Pegelumkehr notwendigen Zeitraum überbrücken.The energy supply of a bus subscriber T from the differential voltage V _AB can be achieved by using a Graetz bridge to rectify the levels of the bus lines according to FIG . B. buffered via a capacitor can be made available to the bus subscriber. The capacitor required for buffering only has to bridge the period of time required for level reversal.

Bei dieser Schaltung liegen die Ruhepegel auf der Busleitung um eine Diodenflußspannung der Graetz-Brücke außerhalb der Betriebsspannungs grenzen des jeweiligen Teilnehmers T. Um einen Stromfluß durch Schutz- und parasitäre Dioden von T zu vermeiden, sollten als Dioden für die Graetz-Brücke zweckmäßig solche mit einer möglichst geringen Flußspannung, z. B. Schottky-Dioden, gewählt werden.With this circuit, the idle levels on the bus line are one Diode forward voltage of the Graetz bridge outside of the operating voltage boundaries of the respective participant T. To prevent current flow through protective and to avoid parasitic diodes from T should be used as diodes for the Graetz Bridge expediently those with the smallest possible Yield voltage, e.g. B. Schottky diodes can be selected.

Claims

1. Feeding principle for the energy supply of participants connected with two-wire lines with serial digital data traffic, both binary states having a sufficient level difference,
characterized by
that the level present on the two-wire line in each of the two binary states is supported by a power supply circuit connected in parallel by positive feedback with a supply voltage, and
that by a suitable limitation or regulation of the feed current each connected subscriber is given the opportunity to change the binary state of the two-wire line, and
that the operating voltages of the subscribers to be supplied are locally buffered during the level change and are fed from this level during the duration of constant levels on the two-wire line, which requires rectification circuits in the case of conventional symmetrical bus definitions.

2. Food principle according to point 1, characterized in that the rectification for the supply of the participants by a Graetz Bridge of diodes with a lower forward voltage than that of the protection and parasitic diodes of the subscriber circuits, for example with Schottky diodes.

3. Food principle according to point 1, characterized in that the value of the maximum supply current with a rapid increase in Load current is temporarily reduced.