DE4333358A1

DE4333358A1 - Schaltungsanordnung zur Informationsübertragung auf einer Zweidrahtleitung

Info

Publication number: DE4333358A1
Application number: DE4333358A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Meyer; Klaus Dipl Ing Krockenberger; Dieter Dipl Ing Faber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: GB2282512B; GB9419056D0; US5687192A; GB2282512A; FR2710801B1; FR2710801A1; DE4333358B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit einer Zweidrahtleitung zwischen einem Sender und einem Empfänger nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE 37 17 260 A1 ist schon eine Schaltungsanordnung zum Übertragen einer Versorgungsspannung und eines Steuersignals bekannt, bei der über ein zweiadriges Kabel die Leistungsstufe eines Magnetventils angesteuert wird. Mit einem Mikrorechner wird durch Pulsbreitenmodulation einerseits das Steuersignal für die Leistungsstufe in eine Wechselspannung umgewandelt, die an die Leistungsstufe übertragen wird. Andererseits ist der Leistungsstufe ein Gleichrichter vorgeschaltet, der aus der Wechselspannung die Betriebsspannung für die Leistungsstufe gewinnt. Diese Lösung ist ungünstig, da das zunächst digital vorliegende Signal vor der Übertragung in ein analoges Signal umgewandelt wird. Nach der Übertragung wird es wieder in ein digitales Signal umgewandelt damit das Magnetventil digital ansteuerbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß keine Digital-/Analogumwandlung erforderlich ist, sondern die Information direkt der Periodendauer bzw. deren Frequenz entnehmbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß sich eine sehr einfache Schaltungsanordnung ergibt, da durch kurzzeitiges Ausschalten der Betriebsspannung, die auf die Zweidrahtleitung gegeben wird, die Information mittels eines einfachen Halbleiterschalters erzeugbar ist. Das große Tastverhältnis hat weiter den Vorteil, daß über die Zweidrahtleitung eine große Energie übertragen werden kann, ohne daß der angeschlossene Verbraucher durch das kurzzeitige Ausschalten der Betriebsspanung gestört wird. Da weiterhin nur Gleichspannungs- oder Gleichstromimpulse übertragen werden, sind weitgehend handelsübliche integrierte Schaltungen verwendbar, an die keine besonders hohen Sperrschutzanforderungen gestellt werden müssen. Dadurch ergibt sich ein vorteilhaft preiswerter Schaltungsaufbau.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich.

Wird nur ein Parameter verändert und bleiben die anderen Parameter konstant, dann kann dadurch die Information leicht kodiert und dekodiert werden.

Durch das Tastverhältnis < 50% kann vorteilhaft auch genügend Energie zur Steuerung des angeschlossenen Empfängers oder eines Verbrauchers zur Verfügung gestellt werden, so daß mit einem Spannungseinbruch oder Datenverlust nicht zu rechnen ist.

Da handelsübliche Mikroprozessoren vielfach preiswert verfügbar sind, können diese insbesondere in Verbindung mit einem Halbleiterschalter eine einfache Codiervorrichtung bilden. Mikroprozessoren sind leicht programmierbar, so daß Änderungen der Programmierung begünstigt werden.

Die Decodierung auf der Empfängerseite mittels eines Mikroprozessors ergibt den Vorteil, daß durch Nutzung der integrierten Zeitfunktionen auch die Decodierung der Information sehr einfach wird. Eine angeschlossene Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ebenso noch sehr leicht vom Mikroprozessor angesteuert werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend naher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 ein erstes Diagramm und

Fig. 3 ein zweites Diagramm.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt einen Sender 1, der über eine Zweidrahtleitung 4 mit einem entfernt liegenden Empfänger 5 verbunden ist. Die Ausführung der Zweidrahtleitung 4 kann bezüglich der zu übertragenden Informationen beliebig sein, wobei auch zur Schirmung gegen äußere Einflüsse die Zweidrahtleitung geschirmt oder verdrillt sein kann. Der Sender 1 enthält eine Steuerung 2, die vorzugsweise mit einem Mikroprozessor ausgebildet ist. Die Steuerung 2 ist mit einem Schalter 3 verbunden, der beispielsweise ein Bipolar-Transistor oder FET (Feldeffekt-Transistor) sein kann. Der Transistor wird von dem Steuerausgang der Steuerung 2 angesteuert, so daß der die Betriebsspannung U ein- oder ausschaltet.

Der Empfänger 5 weist eine Spannungsstabilisierung 6 auf, deren Eingänge mit der Zweidrahtleitung verbunden sind. Parallel zu der ankommenden Zweidrahtleitung 4 ist ein Decoder 8 geschaltet, der aus den gepulsten Spannungs- oder Stromimpulsen die zu übertragende Information decodiert und an die Steuereingänge der Anzeige 7 abgibt.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 und 3 die Funktion dieser Schaltungsanordnung beschrieben. Fig. 2 zeigt ein Spannungsdiagramm, deren Spannungsverlauf an der Zweidrahtleitung 4 gemessen werden kann. Im normalen Betriebsfall, wenn keine Informationen übertragen werden, wird zeitunabhängig die Spannung U₁ = konstant auf der Zweidrahtleitung 4 gemessen. Wird dagegen mittels des Senders 1 eine Information übertragen, dann ergibt sich beispielsweise das Diagramm der Fig. 3. Bei diesem Diagramm ist ebenfalls die Spannung U über der Zeit t aufgetragen. Allerdings ist die Spannung U₁ nicht mehr konstant, sondern wird nach kurzen Zeitabschnitten kurzzeitig unterbrochen. Für jeden Puls und jede Pause ergibt sich eine Periodendauer T. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird je nach Information eine andere Periodendauer übertragen (zum Beispiel T₁, T₂). Auf der Sende- und der Empfangsseite wird die Codierung für die entsprechende Periodendauer beziehungsweise Frequenz beispielsweise gemäß der Tabelle durchgeführt. Dabei wird je nach der Periodendauer T eine bestimmte Funktion der Anzeige gesteuert. Aus der Tabelle ergibt sich, daß bei T = 5,0 ms das Segment 1 der Anzeige eingeschaltet wird. Bei T = 4,9 ms werden Segment 1 und 2 der Anzeige eingeschaltet, usw.

T/ms
Funktion
5,0
Segment 1 on
4,9	Segment 1, 2 on
4,8	Segment 1, 2, 3 on
4,7	Segment 1, 2, 3, 4 on

Die Ermittlung der Periodendauer erfolgt dadurch, daß der Mikroprozessor einen frei laufenden Zähler hat, der mit einem festen Zeittakt hochzählt.

Steht zum Beispiel ein äußeres Ereignis an (zum Beispiel High-Low Flanke am Eingangsport), wird der aktuelle Zählerwert festgehalten. Liegt nun ein Signal, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, am Eingangsport an, so werden alle Zahlerwerte, die bei der jeweiligen High-Low Flanke erreicht sind, festgehalten. Bildet man nun die Differenz zweier benachbarter Zahlerwerte, so kann man die Periodendauer T beziehungsweise die Frequenz f (f = 1/T ) errechnen.

Um die Übertragungssicherheit zu erhöhen, sollte man mindestens dreimal die gleiche Periodendauer übertragen. Sind dann alle Differenzwerte gleich, so kann man die entsprechende Aktion (zum Beispiel eine Anzeige oder einen Lautsprecher ansteuern) starten. Die Steuerung 2 steuert nun den Schalter 3 mit der beispielhaft gezeigten Periodendauer T. Dabei wird die Betriebsspannung U ein- und ausgeschaltet auf die Zweidrahtleitung 4 gegeben. Der Empfänger 5 bildet nun mit der Spannungsstabilisierung 6 seine Betriebsspannung, so daß die Anzeige 7 oder auch ein anderer angeschlossener Verbraucher eine konstante Spannung erhalten.

Als Decoder 8 ist beispielsweise ein Mikroprozessor verwendbar. Mit Hilfe seiner integrierten Zeitfunktionen kann man zum Beispiel die Periodendauer T beziehungsweise die Frequenz f ermitteln.

Ebenso kann man mit Hilfe des Mikroprozessors eine Anzeige (zum Beispiel LCD) und auch noch einen Signalgeber (zum Beispiel Lautsprecher) ansteuern und dadurch ein optisches oder akustisches Signal ausgeben.

Claims

1. Schaltungsanordnung mit einer Zweidrahtleitung zwischen einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender zur Codierung und Übertragung von Informationen Mittel zur Erzeugung von Spannungs- oder Stromimpulsen auf der Zweidrahtleitung aufweist und der Empfänger ausgebildet ist, aus den empfangenen Spannungs- oder Stromimpulsen seine Betriebsspannung zu bilden und die Information zu decodieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2, 3) des Senders (1) durch Ein- oder Ausschalten der Betriebsspannung (U) Spannungs- oder Stromimpulse für die codierten Informationen bilden, daß zur Codierung der Informationen ein großes Tastverhältnis (Pulsdauer/Periodendauer) verwendbar ist und daß die Informationen durch Änderung der Periodendauer (T) und/oder des Tastverhältnisses codierbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2, 3) das Tastverhältnis, oder die Pulslänge oder die Periodendauer unabhängig von der zur übertragenden Information konstant halten.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2, 3) ein Tastverhältnis 50% wählen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2, 3) eine Steuerung (2), vorzugsweise einen Mikroprozessor aufweisen und daß die Steuerung (2) über einen Schalter (3) die Betriebsspannung (U) für die Codierung der Informationen schaltet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (3) ein Halbleiterschalter ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (5) ein Mittel, beispielsweise einen Stabilisator oder Regler zur Bildung der Betriebsspannung und einen Decoder (8) zur Decodierung der Informationen aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder (8) beispielsweise ein Mikroprozessor ist, dessen Steuereingang für eine Zeitfunktion mit der Zweidrahtleitung (4) verbunden ist.