DE4421075A1 - Schaltungsanordnung zur Übertragung von Impulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Solche Schaltungsanordnungen eignen sich zur Übertragung von Impulsen zwischen zwei Geräten, die galvanisch getrennt sind. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen Optokoppler einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur energiesparenden Übertragung von Impulsen zwischen zwei galvanisch getrennten Geräten vorzuschlagen.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Ein Verbrauchszähler W, vorzugsweise ein Wärmezähler, ist zur Integration in ein System mit einem Modul bestückbar, welches eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Impulsen vom Wärmezähler W an ein übergeordnetes Gerät G des Systems enthält, wobei eine galvanische Trennung zwischen dem Wärmezähler W und dem Gerät G bzw. dem System besteht. In der einzigen Figur ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gezeigt. Sie weist eine Eingangsschaltung 1, einen Optokoppler 2, ein Schaltungsteil 3 und eine Ausgangsschaltung 4 auf. Die Eingangsschaltung 1 dient der Umwandlung der am Ausgang des Wärmezählers W erscheinenden Impulse in Impulse vorbestimmter, kurzer Dauer. Der Optokoppler 2 überträgt diese Impulse zum Schaltungsteil 3, welches aus den kurzen Impulsen wieder Impulse längerer, vorbestimmter Dauer erzeugt und der Basis eines Schalt­ transistors 5 der Ausgangsschaltung 4 zuführt. Die Ausgangsschaltung 4 weist weiter einen Brückengleichrichter 6 und einen Widerstand 7 auf. Die beiden Eingänge des Brückengleich­ richters 6 stellen zwei Anschlüsse 8 und 9 dar, die mittels zweier Verbindungsdrähte an das Gerät G anzuschließen sind. Emitter und Kollektor des Schalttransistors 5 sind mit den Ausgängen 10 und 11 des Brückengleichrichters 6 verbunden. Die Ausgänge 10 und 11 stellen den Minus- und den Pluspol einer Speisung für den Optokoppler 2 und das Schaltungsteil 3 dar, wobei die Speisung über den hochohmig ausgeführten Widerstand 7 erfolgt, dessen Wert z. B. 150 kΩ beträgt. Ausgangsseitig ist dem Optokoppler 2 ein strombegrenzender Widerstand 14 vorgeschaltet. Weitere Details der Speisung, wie z. B. zusätzliche Kondensatoren, sind nicht dargestellt, da sie nicht erfindungswesentlich sind.

In den Pausen zwischen den zu übertragenden Impulsen sperrt der Schalttransistor 5, so daß die Ausgangsschaltung 4 für das Gerät G eine hochohmige Impedanz darstellt, die wenigstens der Impedanz des Widerstandes 7 entspricht. Während der Dauer eines jeden Impulses leitet der Schalttransistor 5, so daß die Anschlüsse 8 und 9 kurzgeschlossen sind. Die Ausgangsschaltung 4 stellt somit während der Dauer eines zu übertragenden Impulses eine niederohmige Impedanz dar, die einen über die Verbindungsdrähte zwischen dem Modul und dem Gerät G fließenden Stromimpuls bewirkt. Dieser Stromimpuls ist wesentlich größer als der maximale Strom, der zur ausgangsseitigen Stromversorgung des Optokopplers 2 über den Widerstand 7 und den Widerstand 14 oder über den Widerstand 7 und das Schaltungsteil 3 fließen kann, so daß der Stromimpuls im Gerät G einfach meßbar ist. Dank des Brücken­ gleichrichters 6 spielt die Polarität der an den Anschlüssen 8 und 9 anliegenden Spannung keine Rolle, d. h. die Verbindungsdrähte zwischen dem oben erwähnten Modul und dem Gerät G sind vertauschbar. Über die Anschlüsse 8 und 9 erfolgen somit einerseits die Strom­ versorgung des Optokopplers 2 auf der Ausgangsseite und die Speisung des Schaltungsteils 3 durch das Gerät G wie auch andererseits die Übertragung der Impulse vom Wärmezähler W zum Gerät G.

Der Wärmezähler W sendet zu bestimmten Zeiten ein Impulspaket, dessen Impulse typischer­ weise eine Frequenz von 1 Hz und eine Dauer von 500 ms aufweisen. Die Anzahl der gesendeten Impulse entspricht z. B. dem Zählerstand des Wärmezählers. Die Eingangsstufe 1 ist als monostabile Kippstufe mit positiver Flankentriggerung ausgeführt, wobei ihre Ausgangsimpulse die gleiche Frequenz, jedoch eine relativ kurze Dauer von beispielsweise 180 µs aufweisen. Im gezeigten Beispiel besitzen die Impulse am Ausgang des Optokopplers 2 eine umgekehrte Polarität. Das Schaltungsteil 3 ist in einer ersten Ausführung ebenfalls als monostabile Kippstufe mit positiver oder negativer Flankentriggerung ausgeführt, wobei ihre Ausgangsimpulse beispielsweise eine Dauer von 150 ms aufweisen. In einer zweiten, in der Figur dargestellten Ausführung enthält das Schaltungsteil 3 eine erste monostabile Kippstufe 12 mit negativer Flankentriggerung und eine zweite monostabile Kippstufe 13 mit positiver Flankentriggerung, die parallel geschaltet sind. Der Ausgang der ersten Kippstufe 12 ist auf einen weiteren Eingang der zweiten Kippstufe 13 geführt, über den das Ansprechen bzw. nicht Ansprechen der zweiten Kippstufe 13 auf eine Flankentriggerung steuerbar ist. Die negative Flanke eines Impulses am Ausgang des Optokopplers 2 löst einen Impuls am Ausgang der ersten Kippstufe 12 aus. Die Zeitspanne t dieses Impulses ist kürzer zu bemessen als die Dauer der am Ausgang des Optokopplers 2 erwarteten regulären Impulse. Sie beträgt beispielsweise t = 10 µm. Während seiner Dauer bewirkt dieser Impuls, daß eine positive Flanke eines Impulses am Ausgang des Optokopplers 2 keinen Impuls in der zweiten Kippstufe 13 auslösen kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß Störsignale, die zu Impulsen am Ausgang des Optokopplers 2 führen, deren Dauer kürzer als die vorbestimmte Zeitspanne t ist, keine Impulse am Ausgang des Schaltungsteils 3 zur Folge haben. Das Schaltungsteil 3 beinhaltet somit eine bestimmte Filterfunktion, in dem nur Impulse vom Optokoppler 2 zur Ausgangsschaltung 4 gelangen, die eine vorbestimmte Mindestdauer haben.

Die Dauer der Impulse am Ausgang der Eingangsstufe 1 ist so kurz wie möglich bemessen, wobei als Kriterium gilt, daß die Impulse vom Optokoppler 2 zuverlässig übertragen werden. Im beschriebenen Beispiel bewirkt die Verkürzung der Impulsdauer von 500 ms auf 180 µs eine Verkürzung um mehr als einen Faktor 1000, wodurch eine stromsparende Betriebsweise des Optokopplers 2 resultiert. Da der Optokoppler 2 eingangsseitig von der Batterie des Wärmezählers gespeist ist, wirkt sich diese Maßnahme besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer dieser Batterie aus. Mit dem beschriebenen Modul ist so eine Fernabfrage des Wärmezählers W durch das Gerät G unter minimaler Energiebelastung des Wärmezählers W möglich. Im gewählten Beispiel beträgt das Verhältnis der Dauer der Impulse zur Pause zwischen den Impulsen am Ausgang des Wärmezählers W etwa eins. Zur Übertragung wird dieses Verhältnis durch das Schaltungsteil 3 auf einen Wert vermindert, der wesentlich kleiner als eins ist, so daß die Energieersparnis ins Gewicht fällt. Die anschließende Verlängerung der Impulse im Schaltungsteil 3 ist so ausgelegt, daß die Impulse zuverlässig bis zum zweiten Gerät G gelangen, d. h. das vorgenannte Verhältnis wird wieder auf einen Wert erhöht, der von der Größenordnung 0,1 bis 1 ist.

Zum Schutz des Schaltungsteils 3 und des Schalttransistors 5 gegen Überspannung kann der Brückengleichrichter 6 mit Z-Dioden versehen sein.

Unter die Bezeichnung Verbrauchszähler fallen alle Arten von Zählern, die den Bezug von Energie, Gas, Wasser, etc. messen.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von Impulsen zwischen zwei galvanisch getrennten Geräten (W, G), wobei das erste der Geräte ein Verbrauchszähler, insbesondere ein Wärmezähler (W) ist, mit einem Optokoppler (2) und einer Ausgangsschaltung (4) mit zwei Anschlüssen (8, 9) zur Verbindung mit dem zweiten Gerät (G), dadurch gekennzeichnet, daß dem Optokoppler (2) eine Eingangsstufe (1) vorgeschaltet ist, die die Dauer der vom ersten Gerät (W) gelieferten und vom Optokoppler (2) zu übertragenden Impulse verkürzt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Optokoppler (2) ein Schaltungsteil (3) nachgeschaltet ist, das die Dauer der vom Optokoppler (2) übertragenen Impulse verlängert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsteil (3) nur Impulse vom Ausgang des Optokopplers (2) zur Ausgangsschaltung (4) überträgt, die eine vorbestimmte Mindestdauer haben.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung (4) für das zweite Gerät (G) eine hochohmige, durch einen zu übertragenden Impuls während dessen Dauer in einen niederohmigen Zustand schaltbare Impedanz darstellt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Anschlüssen (8, 9) der Ausgangsschaltung (4) ein Brückengleichrichter (6) vorgeschaltet ist, so daß die Polarität der vom zweiten Gerät (G) an die Anschlüsse (8, 9) angelegten Spannung beliebig ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler (2) ausgangsseitig und das Schaltungsteil (3) vom zweiten Gerät (G) speisbar sind.