DE4330939C2 - Pegelwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pegelwandler zur Adaption von Schnittstellen unterschiedlicher Pegelsysteme gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Beispiel für oben genannte Schnittstellen ist die typische RS232-Schnittstelle, die als serielle Schnittstelle einen bipolaren Spannungspegel liefert bzw. verlangt. Solche RS232-Schnittstellen sind typischerweise an Rechnern vorhanden. Ein weiteres Pegelsystem ist der sogenannte TTL-Level, der ein unipolares Signal liefert bzw. verlangt. Es sind dabei Pegelwandler bekannt, die unter Verwendung elektronisch aktiver Bauelemente den Übergang von einem bipolaren zu einem unipolaren Spannungspegel adaptieren. Üblicherweise werden aufgrund der notwendigen aktiven elektronischen Bauelemente diese Pegelwandler mit einer gesonderten Betriebsspannung versorgt, die entweder aus einem Netzteil oder aus Batterien geliefert wird.

Nachteilig hierbei ist, daß solche Pegelwandler von dieser externen Betriebsspannung abhängig sind, und bei Ausfall derselben die Schnittstelle vollständig blockieren.

Aus der DE 37 18 001 C2 ist eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Um jedoch die entsprechenden Polaritäten bei der Umwandlung des unipolaren Signales in ein bipolares Signal zu generieren, ist eine zusätzliche Spannungsquelle vorgesehen. Dieser Pegelwandler ist daher an die Notwendigkeit einer zusätzlichen Spannungsquelle gebunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pegelwandler zu schaffen, der eine zuverlässige Adaption zweier Schnittstellensysteme zueinander erzeugt.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Pegelwandler der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen angegeben. Das Wesen der Erfindung besteht hierbei darin, daß die Elektronik des Pegelwandlers ihre Betriebsspannung aus den Handshake- und/oder Signalleitungen der seriellen, beispielsweise der RS232-Schnittstelle erhält. Ein zusätzliches Netzteil oder zusätzliche Energieversorgung wie Batterien etc. sind überflüssig. Somit ist die Fehlerquelle Netzteil oder Batterieversorgung ausgeschaltet. Dadurch daß der Pegelwandler nun von einer externen Energieversorgung unabhängig wird, ist es möglich, ihn als Adapter auszubilden, der direkt in die Verbindungsleitung der beiden zu adaptierenden Geräte bzw. Schnittstellen eingeschleift werden kann; beispielsweise als steckbarer Interface-Baustein.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben.

Die Abbildung enthält ein exemplarisches Schaltungsbeispiel, bei der die Energieversorgung direkt aus den Handshake- und Signalleitungen der RS232-Schnittstelle gewonnen wird.

Der Operationsverstärker OP1 erhält seine negative Betriebsspannung über D6 aus der Sendeleitung TxD der RS232-Schnittstelle. Das TxD-Signal hat im Ruhezustand immer negatives Potential. Die Spannung wird mit dem Elektrolyt-Kondensator (Elko) C2 gepuffert, der die Spannung für den OP liefert, wenn das TxD-Signal kurzzeitig positiv ist. Die positive Betriebsspannung wird auf dem gleichen Wege über D1/D2 aus den Handshake-Signalen DTR oder RTS gewonnen und in C1 gepuffert. Das Programm, welches die RS232-Schnittstelle bedient, muß nur dafür sorgen, daß jeweils eine der beiden Leitungen auf positivem Potential liegt, also aktiv ist. Der Betrieb der Schaltung ist nachfolgend einmal in Senderichtung von unipolar nach bipolar RS232 und in einem zweiten Beispiel von Senden vom bipolaren RS232 nach unipolar dargestellt.

Das Senden von unipolar zu bipolar RS232 geschieht wie folgt:
Am positiven Eingang des OP′s wird mittels der Dioden D4, D5 eine Referenzspannung von ca. 1,4 Volt erzeugt. Ein unipolares Signal, welches über R2 auf den negativen Eingang des OP′s gegeben wird, wird je nachdem ob es unterhalb oder oberhalb der Referenzspannung liegt in ein bipolares Signal umgewandelt. Dieses Signal liegt dann am Empfangseingang RxD der RS232-Schnittstelle. D3 dient als Schutzdiode gegen Eingangsspannungen, die über der Betriebsspannung liegen.

Senden von bipolar RS232 nach unipolar:
Das TxD-Signal der RS232-Schnittstelle gelangt über R3 auf das Gate des FET′s T1. Positive Spannungen werden mit einer Zener-Diode D7 auf 3,9 Volt begrenzt. Negative Spannungen werden ebenfalls mit D7, die dann in Durchlaßrichtung geschaltet ist, auf ca. 0,7 Volt begrenzt.

Bei positiven Spannungen schaltet T1 durch und legt den RxD-Ausgang auf low. Am entsprechenden Eingang des unipolaren Gerätes muß ein Pull-Up-Widerstand vorhanden sein, damit beim Sperren von T1 hier ein positives Signal anliegt. Wenn am Stecker der unipolaren Schnittstelle die positive Betriebsspannung herausgeführt ist, kann dieser Widerstand auch im Pegelwandler eingebaut werden (R4). In der beschriebenen Schaltung werden nur die Sende- und Empfangssignale gewandelt. Sollen noch weitere Signale umgewandelt werden, kann ein 2- oder 4fach OP eingesetzt werden. Da die RS232-Schnittstellen in der Lage sind einige mA Strom zu liefern, reicht die Versorgung für mehrere OP′s aus. Der hier verwendete TL061 hat z. B. einen Stromverbrauch von ca. 200 µA.

Insgesamt ergibt sich somit eine von externen Energiequellen unabhängige Schaltungsanordnung die als einfacher möglicherweise sogar als steckbarer Adapter in die Verbindungsleitungen der Schnittstellen eingeschleift bzw. aufgeschaltet werden können.

Claims (3)

1. Pegelwandler zur Adaption von Schnittstellen elektronischer Geräte untereinander, welche verschiedene Signalpegelsysteme aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelwandler zur Umwandlung eines beliebigen unipolaren Signals in ein bipolares Signal eine positive Betriebsspannung aus den Handshakeleitungen und eine negative Betriebsspannung aus einer Signalleitung der bipolaren Schnittstelle erhält, und daß Pufferelemente vorgesehen sind, über welche in der Betriebsphase die Betriebsspannung vom Signalpegel auf den Handshakeleitungen und der Signalleitung unabhängig gehalten wird.

2. Pegelwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferelemente aus Kondensatoren und Dioden bestehen.

3. Pegelwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelwandler baulich als Adapter zusammengefaßt ist, der in die Verbindungsleitung zweier Geräte einschleifbar ist.