DE4333358B4

DE4333358B4 - Schaltungsanordnung zur Informationsübertragung auf einer Zweidrahtleitung

Info

Publication number: DE4333358B4
Application number: DE4333358A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) Meyer; Klaus Dipl.-Ing. Krockenberger; Dieter Dipl.-Ing. Faber (FH)
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: US5687192A; GB2282512B; FR2710801B1; GB2282512A; FR2710801A1; DE4333358A1; GB9419056D0

Abstract

Schaltungsanordnung mit einer Zweidrahtleitung zwischen einem Sender und einem Empfänger, wobei über die Zweidrahtleitung eine Gleichspannung zum Betrieb des Empfängers übertragen wird, wobei der Sender Mittel zur Erzeugung von Spannungs- oder Stromimpulsen auf der Zweidrahtleitung aufweist zur Codierung und Übertragung von Informationen an den Empfänger, wobei der Empfänger ausgebildet ist, die Informationen zu decodieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2, 3) des Senders (1) durch Aus- und Einschalten der Betriebsspannung Spannungs- oder Stromimpulse für die codierten Informationen bilden und dass die Informationen durch Änderung der Periodendauer (T) und/oder des Tastverhältnisses der Spannungs- oder Stromimpulse codierbar sind.

Description

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 zunächst 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.

Aus der DE 42 02 568 A1 ist eine Polarisatorsteuerung für eine Satellitenempfangsantenne bekannt, bei der von einem Satellitentuner T eine Information an einen Konverter C durch ein Gleichspannungssignal mit einem Pegel übertragen wird, dessen Höhe steuerbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Steuersignal als ein moduliertes Signal übertragen. Hierbei wird der Steueranteil auf den konstanten Gleichspannungspegel aufgesetzt, wobei z.B. der Gleichspannungswert mit dem Steuersignal je nach Größe des Steuersignals zwischen 14, 5 V und 15, 5 V schwankt.

Aus der DE 36 15 452 A1 ist eine Anordnung zur Signalübertragung in einer Messanordnung bekannt. Zur Bildung der Messwertsignale setzt der Messumformer den zu übertragenden Messwert in pulsmodulierte Messwertstromimpulse konstanter Amplitude um, die dem Versorgungsgleichstrom auf der Zweidrahtleitung überlagert werden .

Aus der GB 2 083 301 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle von Lasten bekannt, bei denen die Signalform der Wechselspannungsversorgung dadurch verändert wird, dass ausgehend von dem Nulldurchgang der Wellenform für einen kurzen Zeitraum eine Unterbrechung der Stromversorgung erfolgt.

Die Anzahl der veränderten Wellenformen wird gezählt und für eine Steuerung einer angeschlossenen Last verwendet.

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. 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 unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich.

Wird nun 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. Angeschlossene Verbraucher werden durch das kurzzeitige Ausschalten der Betriebsspannung nicht gestört.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen 1 ein Blockschaltbild, 2 ein erstes Diagramm und 3 ein zweites Diagramm.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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 2 und 3 die Funktion dieser Schaltungsanordnung beschrieben. 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 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 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.
Tabelle
Die Ermittlung der Periodendauer erfolgt dadurch, daß der Mikroprozessor einen freilaufenden 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 3 dargestellt ist, am Eingangsport an, so werden alle Zählerwerte, die bei der jeweiligen High-Low Flanke erreicht sind, festgehalten. Bildet man nun die Differenz zweier benachbarter Zählerwerte, 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

Schaltungsanordnung mit einer Zweidrahtleitung zwischen einem Sender und einem Empfänger, wobei über die Zweidrahtleitung eine Gleichspannung zum Betrieb des Empfängers übertragen wird, wobei der Sender Mittel zur Erzeugung von Spannungs- oder Stromimpulsen auf der Zweidrahtleitung aufweist zur Codierung und Übertragung von Informationen an den Empfänger, wobei der Empfänger ausgebildet ist, die Informationen zu decodieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2, 3) des Senders (1) durch Aus- und Einschalten der Betriebsspannung Spannungs- oder Stromimpulse für die codierten Informationen bilden und dass die Informationen durch Änderung der Periodendauer (T) und/oder des Tastverhältnisses der Spannungs- oder Stromimpulse codierbar sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis der Spannungs- oder Stromimpulse derart gewählt ist, dass die Gleichspannung (U1) zumindest für 50 % der Zeit zu dem Empfänger gelangt.
Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2, 3) des Senders (1) eine Steuerung zum Schalten der Betriebsspannung über einen Schalter (3) zum Codieren der Informationen aufweisen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) ein Mikroprozessor ist und der Schalter ein Halbleiterschalter (3) ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (5) eine Spannungsstabilisierung (6) zu Bildung einer Betriebsspannung des Empfängers (5) oder anderer angeschlossener Verbraucher aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (5) einen als ein Mikroprozessor ausgeführten Decoder (8) mit integrierten Zeitfunktionen zur Bestimmung der Frequenz oder der Periodendauer (T) der Spannungs- oder Stromimpulse aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (5) eine Anzeige (7) aufweist, wobei je nach der Periodendauer (T) der Spannungs- oder Stromimpulse eine bestimmte Funktion der Anzeige (7) angesteuert wird.