DE69123773T2

DE69123773T2 - Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung

Info

Publication number: DE69123773T2
Application number: DE69123773T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kurashita; Shigehiro Shino; Kazuhiko Uemura
Original assignee: Idec Izumi Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2011-04-04
Also published as: EP0450930A3; EP0450930B1; US5140622A; EP0450930A2; DE69123773D1

Description

Hintergrund der Erfindung

(Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung betrifft Datenübertragungsanlagen zum Gebrauch bei einem System zur Katastrophen- oder Verbrechensverhutung, einer Robotersteuerung oder dergleichen.

(Stand der Technik)

Eine Datenübertragungsanlage, wie beispielsweise eine Anlage beziehungsweise ein System zur Fernerfassung, besteht aus einer Steuereinheit, an jedem gewunschten Platz angeordneter Datenendgeräte (Terminal) und Übertragungsleitungen zur Verbindung der Datenendgeräte mit der Steuereinheit, wobei die Anlage von jedem der Datenendgeräte erfaßte Daten mit der Steuereinheit verarbeitet und andererseits auch Daten von der Steuereinheit an jedes Datenendgerät überträgt. Bei einer solchen Anlage zur Fernerfassung werden Daten im allgemeinen zwischen der Seite der Steuereinheit und der Seite des Erfassungsendgerätes beziehungsweise des Sensorterminals nach dem Verfahren des Multiplexens von Signalen übertragen. D.h. es ist eine Frequenzteilung oder eine zeitteilung zur Verwirklichung der Multiplexübertragung von Signalen zum Einsatz gekommen.
Jedoch macht eine Anlage zur Datenübertragung unter Verwendung einer Multiplexübertragung einen Bereich zur Steuerung der Übertragung sowohl auf der Seite der Steuereinheit als auch auf der Seite jedes Sensorterminals erforderlich, was in sehr hohen Kosten resultiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß stellt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung eine neue Datenübertragungsanlage zur Verfügung, die die Notwendigkeit von solchen Übertragungssteuerbereichen, wie sie vorstehend erwähnt worden sind, völlig beseitigt.
Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung vorgesehen, mit:
einer Vielzahl von mit einem Stromleiter in Reihenschaltung verbundener Sensorterminals;
wobei jedes Sensorterminal
(a) einen Sensor;
(b) eine Sensorschaltung zur Veränderung einer Impedanz in Abhängigkeit vom Zustand des Sensors;
(c) einen mit dem Stromleiter verbundenen Zweigstromleiter; und
(d) eine Schalteinrichtung zur Verbindung des Stromleiters mit der Sensorschaltung für eine bestimmte Zeit nachdem ein Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt und zur Verbindung des Stromleiters mit einer Stromausgangsseite des Sensorterminals nach dem Ablauf der bestimmten Zeit;
und eine mit der Stromeingangsseite des ersten Sensorterminals verbundene Steuereinheit aufweist;
wobei die Steuereinheit
(a) eine Stromquelle zur Einspeisung eines Stromes in den Stromleiter;
(b) eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung des Wertes des Stromes; und
(c) eine Einrichtung zur Bestimmung des Zustandes der Sensorschaltungen in den Sensorterminals besitzt.
Nach den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, Übertragungssteuerbereiche auf der Seite der Steuereinheit und der Seite der Sensorterminals vorzusehen, wie es bei bekannten Anlagen der Fall ist. Dies gestattet es in vorteilhafter Weise, das System kostengünstig und einfach auszubilden. Da darüber hinaus der durch einen Stromleiter fließende Strom als Gleichstrom ausgeführt werden kann, wird es niemals durch Rauschen negativ beeinflußt werden, welches von außen der auf dem Leiter erzeugt wird, so daß eine hochgenaue Erfassung durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Vorteil gemäß der Erfindung liegt darin, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Sensorschaltungen der übrigen Sensorterminals keinen Stromfluß aufweisen, während sich ein Sensorterminal bei der Erfassung befindet, wodurch kein verschwenderischer Energieverlust auftritt. Dies vereinfacht die Ausbildung der Seite der Steuereinheit und gestattet es auch, daß eine Vielzahl von Sensorterminals mit der Steuereinheit verbunden wird.
Darüber hinaus können durch die Abtrennung des Sensors von der Verbindung die Sensorterminals als eine Eingabe/Ausgabeeinheit oder eine Ausgabeeinheit verwendet werden.
Nach der Erfindung ist auch ein Gerät zur Ausgabe und/oder Aufnahme von Daten nach Anspruch 12 und eine Kommunikationsanlage nach Anspruch 17 vorgesehen. Weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, wobei:
Fig. 1 eine Ansicht ist, welche die Anordnung nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform ist;
Fig. 3 eine Ansicht ist, welche die Anordnung nach einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht ist, welche die Anordnung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 5, 6 und 7 Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Ausführungsform sind;
Fig. 8 (A) und (B) Ansichten sind, die ausschnittsweise die Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigen;
Fig. 9 eine Ansicht ist, welche die Anordnung gemäß einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung zeigt;
Fig. 10 (A) bis (C) Ansichten sind, die Input Wellenformen zeigen, welche der Steuereinheit eingegebenen werden;
Fig. 11 (A) bis (C) Ansichten sind, die eine von außen in die Steuereinheit eingebrachte Input Wellenform und die Wellenform des EIN - Signales entsprechend dieses Inputs nach derselben Ausführungsform zeigen;
Fig. 12 eine Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung zeigt;
Fig. 13 (A) und (B) Ansichten sind, die den EIN/AUS Zustand eines Stromleiters in jedem Sensorterminal und die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers nach derselben Ausführungsform zeigen;
Fig. 14 eine Ansicht ist, die den Zustand der Erfassung von Strom im Stromleiter in der Steuereinheit nach derselben Ausführungsform zeigt;
Fig. 15 (A) und (B) Zeichnungen der Montage einer Ausführungsform nach der Erfindung von vorne beziehungsweise von hinten sind;
Fig. 16 eine Ansicht ist, die eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung zeigt; und
Fig. 17 eine Ansicht ist, die die Verbindung zwischen der Steuereinheit und den Sensorterminals zeigt.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen nach der Erfindung

Fig. 1 illustriert die Anordnung einer Anlage zur Fernerfassung, an der eine Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. In der Figur bezeichnen Bezugszeichen 1 und 2 eine Steuereinheit beziehungsweise Sensorterminals oder Sensor-Datenendgeräte, wobei jedes Sensorterminal 2 über einen Zweidrahtstromleiter 3 in Reihenschaltung beziehungsweise Kaskade mit der Steuereinheit 1 verbunden ist.
Das Sensorterminal 2 besitzt eine Gatterschaltung G1, G2, ... zur schaltbaren Verbindung der Stromquellenseite (stromaufwärtigen Seite) des Stromleiters 3 entweder mit der Sensorschaltungsseite, wobei die Sensorschaltung von einer Reihenschaltung eines Widerstandes R1b, R2b, ... und eines Sensors S1, S2, ..., gebildet wird und zwar bei seinem inaktiven Zustand, oder mit der Lastseite (stromabseitige Seite), d.h. der Sensorterminalseite der Folgestufe und zwar bei seinem aktiven Zustand; eine durch R1a, R2a, ... gebildete Zweigstromschaltung zur Abzweigung des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes; und eine Verzögerungsschaltung RY (RY1, RY2, ...) aus beispielsweise Relais zum Betrieb der Gatterschaltung G (G1, G2, ...) mit der Verzögerung einer bestimmten Zeit nachdem die Zweigstromschaltung mit Energie versorgt worden ist, so daß die Stromquellenseite mit der Lastseite verbunden wird. Die Steuereinheit 1 weist andererseits eine Stromquelle 1a zur Einspeisung von Strom in den Stromleiter 3 und eine Stromerfassungsschaltung 1b beziehungsweise Leitungsprüfschaltung zur Erfassung des Betrages des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes auf.
Bei einer wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Anlage zur Fernerfassung fließt, wenn ein EIN-Signal an die Stromquelle 1a der Steuereinheit 1 ausgegeben wird, zunächst ein Strom i1 durch die Zweigstromschaltung des Sensorterminals 2, welches sich am nächsten zur Steuereinheit 1 befindet, d.h. durch den Widerstand R1a. Zur selben Zeit fließt der Strom auch durch die Verzögerungsschaltung RY1 und ruft die Betätigung der Schaltung hervor. Weiterhin befindet sich an dieser Stelle die Gatterschaltung G1 in dem inaktiven Zustand, so daß sie einen Stromfluß durch die von dem Widerstand R1b und dem Sensor S1 gebildete Sensorschaltung gestattet. Wenn sich in diesem Fall der Sensor S1 im AUS-Zustand befindet, wird der Strom i2 nicht fließen. Dies bedeutet, daß wenn der durch die Verzögerungsschaltung RY1 fließende Strom ignoriert wird, dann der durch den Widerstand R1a, eine Zweigstromschaltung, fließende Strom der einzige in dem Sensorterminal 2 fließende Strom ist.
Wenn die Verzögerungsschaltung RY1 die Gatterschaltung G1 nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit aktiviert, dann schaltet die Gatterschaltung G um, um die Stromquellenseite des Stromleiters 3 mit der Lastseite zu verbinden, d.h., der Sensorterminalseite der Folgestufe. Dann fließt der Strom i1 über den Widerstand R2a, der Zweigstromschaltung des Sensorterminals 2 an der zweiten Stufe, während ein Treiberstrom durch die Verzögerungsschaltung RY2 fließt. Auch bei diesem Sensorterminal 2 der zweiten Stufe ist, wenn sich der Sensor S2 in dem AUS-Zustand befindet, der Strom i1 der einzige Strom, der in dem Sensorterminal 2 fließt. Demgemäß ist, wenn sich beide Sensoren S1 und S2 in dem AUS-Zustand befinden, der durch den Stromleiter 3 fließende Strom i1 + i1. Nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit gerechnet von da ab, wenn der Strom i1 über den Widerstand R2a zu fließen beginnt, schaltet die Gatterschaltung G2 um, um mit der Lastseite verbunden zu werden und verursacht, daß der Strom i1 daraufhin durch die Zweigstromschaltung des Sensorterminals der dritten Stufe fließt. Und danach wird der gleiche Vorgang wiederholt.
Fig. 2 (A) stellt eine Veränderung des Stromes dar, der durch den Stromleiter 3 fließt, während sich alle 128 Sensoren in dem AUS-Zustand befinden. Wenn der Widerstandswert der Zweigstromschaltung (R1a, R2a, ...) jedes Sensorterminals 2 auf einen bestimmten Wert eingestellt wird, dann wird der Betrag des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes nach jeder bestimmten Verzögerungszeit in Stufen ansteigen, wie es in der Figur gezeigt ist. Wenn die n-te Gatterschaltung Gn aktiviert ist, dann ist der durch den Stromleiter 3 fließende resultierende Strom
I = (V/Rx) x n,
wobei Rx = R1a = R2a = ... = R128a ist. Wenn sich andererseits in einem Sensorterminal 2 der Sensor S in dem EIN- Zustand befindet, dann wird der Strom i2 für die Dauer einer bestimmten Zeit t fließen, nachdem die Zweigstromschaltung des Sensorterminals 2 einen Stromfluß durch sie hindurch aufweist. Wenn nun angenommen wirdwdaß sich der Sensor S4 in dem vierten Sensorterminal mit der Gatterschaltung G4 im EIN- Zustand befindet, dann verhält sich die Veränderung des Stromes, der durch den Stromleiter 3 fließt, wie es in Fig. 2 (B) dargestellt ist. Genauer gesagt, wenn die Gatterschaltung G des Sensorterminals 2 der dritten Stufe aktiviert ist, so daß ein Strom in dem Sensorterminal 2 der vierten Stufe fließt, dann steigt der Betrag des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes 1 um den Strom i2 an. Wenn ein Strom anfängt, in dem ersten Sensorterminal 2 zu fließen (an der n-ten Stufe), deren Sensoren sich in dem EIN-Zustand befunden haben, nachdem die Stromquelle 1a eingeschaltet wurde, so daß ein Strom durch die Stromleitung 3 zu fließen beginnt, dann wird der durch den Stromleiter 3 fließende Strom I
I = (V/Rx) x n + V/Rs
sein, wobei Rs = R1b = R2b = ... = R128b.
Anhand des vorstehend genannten Vorganges erfasst die Steuereinheit 1 den Strom, der mit jeder bestimmten Zeit t anstei gen wird, nachdem die Stromquelle 1a eingeschaltet worden ist und wenn sie erfasst, daß der Strom 1 an einem Zeitpunkt um den Betrag des Stromes i2 ansteigt, dann erfasst sie dementsprechend die Position des Sensorterminals 2 an der letzten Stufe, in der zu der Zeit ein Strom fließt. Beispielsweise erkennt die Steuereinheit 1 in dem in Fig 2 (B) gezeigten Fall, daß sich der Sensor S4 des Sensorterminals 2 mit der Gatterschaltung G4 in dem EIN-Zustand befindet.
Da dies der Fall ist, wird, wenn sich der Sensor S in einem Sensorterminal 2 in dem EIN-Zustand befindet, ein Strom von einem Betrag gleich der Summe von i2 und i1 in dem Sensorterminal 2 fließen; da jedoch die Gatterschaltung G nach einem Ablauf der bestimmten Zeit t aktiviert wird, so daß die Stromquellenseite des Stromleiter 3 mit der Lastseite verbunden wird, wird der Strom i2 nach der geschalteten Verbindung nicht länger fließen. Dies läßt den durch den Stromleiter 3 fließenden Strom an der Stufe absinken, an der die Stromquelle 1a mit dem Sensorterminal 2 der Folgestufe verbunden wird, wie es in Fig. 2 (B) dargestellt ist. Als Ergebnis hiervon ist die Stromquellenseite 1a mit dem Sensorterminal 2 der letzten Stufe verbunden und wenn die Gatterschaltung G in dem Sensorterminal 2 der letzten Stufe aktiviert ist, dann summiert sich der sich ergebende Strom I auf
I = (V/Rx) x (Zahl der Sensorterminals).
Wenn V 24V beträgt, Rx 24KΩ beträgt und die Zahl der Sensorterminals 64 ist, dann wird der Strom I nach dem Ablauf der bestimmten Zeit t, wenn die Stromquelle 1a mit dem Sensorterminal 2 der letzten Stufe verbunden ist, unabhänging von der Impedanz
I = (24V / 24KΩ) x 64 = 64 mA sein.
Da nach dem obigen Verfahren der Strom i2 niemals gleichzeitig in einer Vielzahl von Sensorterminals 2 fließen wird, wird der sich ergebende maximale Strom IMAX, der durch den Stromleiter 3 fließt
IMAX = (24V / 24KΩ) x 64 + (24V / 120 Ω) = 64 mA + 200 mA = 264 mA sein.
Wie hieraus ersichtlich ist, wird der maximale Strom aus der Steuereinheit 1, der durch den Stromleiter 3 fließt, nicht auf einen beträchtlichen Betrag anwachsen. Dies liegt darin begründet, daß der Strom i2 niemals gleichzeitig in jedem Sensorterminal 2 fließen wird, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Ein solcher vorstehend genannter Stromwert kann durch die Stromquelle 1a in ausreichender Weise zur Verfügung gestellt werden.
Inder Steuereinheit 1 wird die Stromquelle 1a nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit t ab der Verbindung der Stromquelle 1a mit dem Sensorterminal der letzten Stufe einmal abgeschaltet und wieder eingeschaltet; dann wird der obige Vorgang wieder vom Anfang an wiederholt.
Nach dem vorstehend beschriebenen Vorgang benötigen die Steuereinheit 1 und das Sensorterminal 2 keinen Übertragungssteuerbereich, wie er bekanntermaßen verwendet wird, was es ihnen ermöglicht, sehr kostengünstig und einfach ausgebildet zu werden.
Darüber hinaus wird gemäß einer Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung zuerst in dem der Steuereinheit nächsten Sensorterminal der ersten Stufe die erste Gatterschaltung für eine bestimmte Zeit T1 eingeschaltet, wenn die Stromquelle an der Seite der Steuereinheit angesteuert wird, wodurch hervorgerufen wird, daß ein Strom in die Sensorschaltungsseite des Sensorterminals der ersten Stufe eingespeist wird. Da die Sensorschaltung einer Veränderung ihrer Stromkreisimpedanz in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Sensors unterworfen ist, wird der durch den Stromleiter im vorstehend erwähnten Zustand fließende Strom von einem Betrag entsprechend des Betriebszustandes des Sensors sein.
Wenn die bestimmte Zeit T1 abgelaufen ist, schließt sich die erste Gatterschaltung und bewirkt, daß der Strom nicht länger in die Sensorschaltungsseite eingespeist wird. Dann öffnet die zweite Gatterschaltung nach einem weiteren Zeitablauf bis zu einer bestimmten Zeit t2 (T2 > T1) von da an, wenn die Stromquellenseite des Stromleiters des betreffenden Sensorterminals mit der Stromquelle verbunden ist. Die öffnung der zweiten Gatterschaltung verursacht eine Verbindung der Stromquellenseite mit der Lastseite, d.h. die Stromquelle ist mit der Sensorterminalseite an der Folgestufe verbunden. Nun da die Stromquelle mit dem Sensorterminal der zweiten Stufe ver bunden ist, macht die erste Gatterschaltung des Sensorterminals der zweiten Stufe für eine Dauer einer bestimmten Zeit T1 auf und bewirkt, daß der Strom zur Sensorseite eingespeist wird. Und danach wird der obige Vorgang wiederholt werden.
In Folge davon erfaßt die Steuereinheit den Strom, der durch die Sensorschaltung im Sensorterminal in der ersten-, zweiten-, dritten-, ..., n-ten Stufe für jede bestimmte Zeit T2 fließt, nachdem die Steuereinheit anfängt, einen Strom in das erste Sensorterminal einzuspeisen. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit den Betriebszustand der Sensoren in den Terminals beziehungsweise Endstellen der Reihe nach erfassen, beginnend mit dem ersten Sensorterminal, und zwar gemäß dem Stromwert.
Darüber hinaus wird nach dem obigen Verfahren zur Erfassung niemals ein Strom durch die Sensorschaltungen der übrigen Sensorterminals fließen, während der Betriebszustand des Sensors eines Sensorterminals erfaßt wird. Dementsprechend kann der durch den Stromleiter fließende Strom einen kleinen Betrag aufweisen, sogar währenddessen eine Erfassung bezie hungsweise Abtastung in einem von der Steuereinheit weit entfernten Sensorterminal durchgeführt wird. Daraus folgt, daß auch der Spannungsabfall in der zweiten Gatterschaltung klein und die Anzahl der verbindbaren Sensorterminals einen beträchtlich hohen Wert annehmen kann.
Darüber hinaus werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Stromquelle an der Seite der Steuereinheit angesteuert wird, die ersten Gatterschaltungen für die Dauer einer bestimmten Zeit T1 der Reihe nach eingeschaltet, beginnend mit derjenigen des der Steuereinheit am nächsten angeordneten Sensorterminals, während deren die Stromquellenseite mit der Sensorschaltungsseite verbunden ist. Wenn in diesem Zustand von der Steuereinheit Daten über die Datenübertragungsleitung ausgegeben werden, werden die ausgegebenen Daten auf eine Ausgangsschaltung übertragen, wobei die Ausgabe in Abhängigkeit von den ausgegebenen Daten verändert wird.
Wenn der eine Sensorschaltung bildende Sensor verbunden bleibt, wird der Stromzustand beziehungsweise Stromwert in der Sensorschaltung auf der Seite der Steuereinheit erfaßt, so daß auch der Betriebszustand des mit jedem Sensorterminal verbundenen Sensors erfaßt werden kann, was es ermöglicht, das Übertragungssystem als eine Eingabe/Ausgabe Einheit zu verwenden. Wenn der Sensor entfernt wird, kann das Übertragungssystem andererseits als eine Ausgabeeinheit zur lediglich Ausgabe von Daten auf die Ausgangsschaltung verwendet werden.
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Datenübertragungsanlage bei der die Ausgangsschaltung eine Einrichtung zur Erfassung von ausgegebenen Daten und eine Schaltung zum Schalten eines Ausgangssignales besitzt. Bei dieser Anordnung werden Ausgabedaten, die von der Steuereinheit über die Datenübertragungsleitung ausgegeben werden, durch die Einrichtung zur Erfassung von Ausgabedaten erfaßt. Wenn diese Ausgabedaten-Erfassungseinrichtung Ausgabedaten erfaßt, wird ein Ausgangsschaltsignal durch eine Schaltung zum Schalten eines Ausgangssignales erzeugt. In diesem Fall wird die Schaltung zum Schalten eines Ausgangssignales mit einer anderen Leitung als die Datenübertragungsleitung mit Strom versorgt, so daß eine an die Schaltung zum Schalten des Ausgangssignales angelegte Spannung die über die Datenübertragungsleitung übertragenen Eingabe/Ausgabe Daten nicht negativ beeinflußt, was eine korrekte Eingabe/Ausgabe von Daten in das und aus dem Sensorterminal heraus ermöglicht.
Die vorstehend erwähnte zweite Gatterschaltung kann durch ein MOSFET Schaltelement gebildet werden. Die MOSFET sind mit kleineren Widerstände in EIN-Zustand verfügbar, verglichen mit Transistoren. Die Verwendung eines solchen MOSFET mit einem kleineren Widerstand im EIN-Zustand erfordert nur einen Spannungsabfall, der kleiner ist als bei der Verwendung eines Transistors. Da darüber hinaus der Gatterstrom zum Einschalten des MOSFET wesentlich kleiner ist als derjenige für Transistoren, ist auch der durch den Stromleiter fließende Stromwert kleiner.
Nach einer Ausführungsform der Datenübertragungsanlage wird durch einen oder eine Vielzahl von Sensorterminals ein einstückiger Anschlußklemmenblock gebildet. Bei dieser Anordnung kann die Anzahl der eingesetzten Bauteile verringert werden, so daß die Sensorterminalseite mit kleinen Abmessungen ausgebildet und die Montagearbeit vereinfacht werden kann.
Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung.
Eine Steuereinheit 1 weist einen Transistor TR zur Einspeisung eines Stromes in einen Stromleiter 3; einen Stromsensor beziehungsweise Strommesser IS zur Erfassung des Wertes des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes; einen A/D (Analog-Digital) Wandler zur A/D Wandlung der Ausgabe des Sensors; und eine CPU auf. Die CPU gibt ein EIN-Signal zum Transistor TR aus, wenn ein Abtastzyklus beziehungsweise Messzyklus begonnen wird. Wie es später noch beschrieben werden wird, liest sie auch den Wert der A/D Wandlung bei jedem Ablauf eines von einem Timer eingestellten Zeitintervalles (äquivalent zur Verzögerungszeit gemäß der vorliegenden Ausführungsform), welches jedem Sensorterminal zugeführt wird, um über den EIN/AUS Zustand des Sensors S jedes Sensorterminals 2 auf der Basis des Betrages des Wertes eine Entscheidung zu treffen.
Das Sensorterminal 2 umfaßt einen Widerstand R1, der eine Zweigstromschaltung bildet; einen elektronischen Schalter P1, P2, der beispielsweise durch ein MOSFET gebildet wird; eine durch ein NAND-Gatter (NICHT-UND-Gatter) gebildete Gatter schaltung; einen Timer T; und eine Sensorschaltung, die durch eine Reihenschaltung bestehend aus einem Widerstand R2 und einem Sensor S gebildet wird.
Wenn bei der obigen Anordnung eine Spannung an einem Eingangsanschluß IN angelegt wird, fließt ein Strom i1 über den Widerstand R1, während das NAND-Gatter öffnet, um den elektronischen Schalter P1 einzuschalten, was verursacht, daß die Spannung auch an der Sensorschaltung angelegt wird. Wenn sich zu diesem Zeitpunkt der Sensor S in dem AUS-Zustand befindet, wird der Strom i2 nicht fließen, wenn er sich aber in dem EIN-Zustand befindet, wird der Strom i2 fließen. In der Zwischenzeit wird der Schalter P2 eingeschaltet und zur gleichen Zeit schließt das NAND-Gatter, so daß der elektronische Schalter P1 ausschaltet und zwar aufgrund der Tatsache, daß der Timer T durch die am Eingangsanschluß IN angelegte Spannung aktiviert worden ist, wenn der Timer T nach der Dauer einer vorbestimmten Zeit abläuft. D.h., die Stromquellense.ite des Stromleiters 3, die mit der Sensorseite verbunden worden ist, wird nun mit der Lastseite verbunden. Infolgedessen tritt an einem Ausgangsanschluß OUT eine Spannung V auf, die an dem Eingangsanschluß IN des Sensorterminals 2 der Folgestufe zur Anlage kommt. Danach wird in gleicher Weise für jedes Zeitintervall, nachdem der Zähler T vorwärts zählt, in jedem Sensorterminal der obige Vorgang wiederholt werden. Infolgedessen wird sich der durch den Stromleiter 3 fließende Strom verändern, wie es in Fig. 2 (A) dargestellt ist, wenn sich der Sensor S in jedem Sensorterminal 2 im AUS-Zustand befindet.
Im Gegensatz hierzu werden, wenn sich ein Sensor Sn in dem n- ten Sensorterminal 2 im EIN-Zustand befindet, beide Ströme i1 und i2 fließen, wenn eine Spannung am Eingangsanschluß IN des vorstehend erwähnten Sensorterminals 2 angelegt wird. Dann fließt, wenn der Timer T nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit abläuft, so daß der Schalter P2 in die EIN-Zustand versetzt wird, nur der Strom i1 durch das Sensorterminal 2. In einem solchen Fall verhält sich die Veränderung des durch den Stromleiter 3 fließenden Stromes wie es in Fig. 2 (B) dargestellt ist, wenn sich der Sensor Sn in dem n-ten Sensorterminal im EIN-Zustand befindet.
Die Steuereinheit 1, welche die Durchlaufzeit mit ihrem internen Timer nach dem Einschalten des Transistors TR überwacht, liest den Wert der A/D Wandlung für jede eingestellte Zeit des an jedem Sensorterminal 2 vorgesehenen Timers T und entscheidet darüber, ob der Wert dem Produkt aus i1 x n oder demjenigen aus i1 x n + i2 entspricht. Dann entscheidet die Steuereinheit 1, wenn dieser Wert dem zuerst genannten entspricht, daß sich der Sensor S im Sensorterminal 2 der n-ten Stufe im AUS-Zustand befindet und wenn dieser Wert dem letzteren entspricht, daß sich der Sensor S in dem Sensorterminal 2 der n-ten Stufen im EIN-Zustand befindet. Sie wiederholt diesen Vorgang, bis die Spannung am Sensorterminal 2 der letzten Stufe anliegt. Wenn der obige Entscheidungsvorgang hinsichtlich aller Sensorterminals beendet ist, schaltet die Steuereinheit 1 den Transistor TR vorübergehend ab. Infolgedessen wird der Timer T in jedem Sensorterminal 2 zurückgesetzt und auf diese Weise initialisiert. Wenn die Steuerein heit 1 den Transistor TR wieder einschaltet, wiederholt sie den vorstehend erwähnten Vorgang der Reihe nach vom ersten Sensorterminal an noch einmal.
Aufgrund der vorstehend erwähnten Funktionsweise liest die Steuereinheit 1 den Wert der A/D Wandlung für jede eingestellte Zeit t des Timers T und kann den ein/aus Zustand des Sensors S in jedem Sensorterminal 2 durch die Beobachtung des Betrages beziehungsweise der Höhe des Wertes erkennen. Zudem kann in der Steuereinheit 1 nicht nur ein Timer zur Überwachung der Übereinstimmung zwischen dem Wert der A/D Wandlung, der gegenwärtig eingelesen wird, und der Position (Zahl) des Sensorterminals 2 der letzten Stufe, mit dem die Stromquelle verbunden ist, eingesetzt werden, sondern es kann für diesen Zweck auch ein Zähler verwendet werden. Der Zähler, wenn ein solcher eingesetzt wird, sollte zum kontinuierlichen Einlesen des Wertes der A/D Wandlung und zum Inkrementieren an der Vorderflanke, an welcher der Wert plötzlich ansteigt, ausgebildet sein.
Der unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterte, durch den Stromleiter 3 fließende Strom wird nicht auf eine beträchtliche Höhe ansteigen. Daher müssen der Transistor TR, der Stromleiter 3 und die Stromversorgung keine große Belastbarkeit aufweisen.
Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Steuereinheit, an die Sensorterminals 12 mit gesamt 128 Kanälen (128 Stufen) angeschlossen sind. Die Sensorterminals 12 weisen jeweils eine erste Gatterschaltung G1, eine zweite Gatterschaltung G2 und eine Sensorschaltung SC auf.
In der ersten Gatterschaltung G1 wird ein Timer T1 aktiviert, wenn der Eingangsanschluß IN mit der Stromquelle verbunden wird, wodurch das Schaltelement P1 im EIN-Zustand gehalten wird, bis eine bestimmte Zeit T1 abläuft. Wenn die bestimmte Zeit T1 abgelaufen ist, geht der Ausgang des Timers T1 bei geschlossenem NAND-Gatter in den LOW-Zustand, wodurch das Schaltelement P1 abgeschaltet wird. Während dieser bestimmten Zeit T1 fließt ein Strom i vom Eingangsanschluß IN zur Sensorschaltung SC. Wenn sich an dieser Stelle der Sensor S im EIN-Zustand befindet, besitzt der Strom i den Wert i = E/R2 und wenn er sich im AUS-Zustand befindet, ist i = E/(R1 + R2).
Die zweite Gatterschaltung G2 besteht aus einem in den Stromleiter in Reihe eingesetzten Schaltelement P2 und einem Timer T2. Die Einstellzeit des Timers T2 ist länger als diejenige des Timers T1, so daß das Schaltelement P2 einschalten wird nach dem Ablauf eines Zeitintervalles (T2 - T1) ab dem Absöhalten des Schaltelementes P1. Diese zweite Gatterschaltung G2 gestattet die Verbindung des Eingangsanschlusses IN, d.h. der Stromquellenseite mit dem Ausgangsanschluß OUT, d.h. der Lastseite nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit T2, ab der Verbindung des Eingangsanschlusses IN mit der Sensorschaltung SC.
Fig. 5 verdeutlicht die Veränderung des durch einen Stromleiter 13 während eines Zeitintervalles fließenden Stromes i.
Dieses Beispiel zeigt, daß sich der Sensor S im Sensorterminal 12 des m-ten Kanales im AUS-Zustand befindet, während sich der Sensor S im Sensorterminal des (m + 1)-ten Kanales im EIN-Zustand befindet.
Die Sensorschaltung SC besteht aus dem Sensor S und Widerständen R1, R2, die eine Schaltung von veränderlicher Impedanz ausbilden, wobei die Anordnung derart ist, daß, wenn sich der Sensor S im EIN-Zustand befindet, die Sensorschaltung einen Widerstandswert R2 aufweist, während sie, wenn sich der Sensor S im AUS-Zustand befindet, einen Widerstandswert (R1 + R2) aufweist.
Die Steuereinheit 11 speist Strom in den Stromleiter 13 mittels eines mit einer Stromversorgung +V verbundenen Transistors TR ein. In den Stromleiter 13 ist ein Widerstand R3 zur Spannung-Strom Wandlung eingesetzt und zwar mit einer solchen Anordnung, daß ein Spannungsabfall des Widerstandes R3 durch einen Operationsverstärker OP erfaßt wird, dessen Ausgang von Komparatoren C1, C2 erfaßt wird. Dieser Widerstand R3, der Operationsverstärker OP und die Komparatoren C1, C2 bilden eine Stromerfassungsschaltung. An den Komparatoren C1, C2 werden Referenzspannungen VCL beziehungsweise VDATA angelegt, wobei die Referenzspannungen Höhen aufweisen, wie sie in Fig. 6 gezeigt werden. D.h., die Buchstaben A und B in der Figur zeigen die Spannungen über dem Widerstand R3, die auftreten, wenn sich der Sensor S im AUS-Zustand befindet, beziehungsweise sich im EIN-Zustand befindet und zwar in einem beliebigen Sensorterminal 12. Bei dieser Anordnung wird VCL auf eine solche Höhe eingestellt, die die Erfassung der Tatsache gestattet, daß ein Spannungsabfall über dem Widerstand R3 aufgetreten ist aufgrund des in die Sensorschaltung SC fließenden Stromes, während VDATA auf eine solche Höhe eingestellt wird, die die Erfassung eines Spannungsabfalles über dem Widerstand R3 gestattet, der auftritt, wenn der Sensor S in einem Sensorterminal 12 eingeschaltet wird. Der Ausgang des Komparators C1 wird als Taktimpuls für ein Schieberegister S/R und weiter zur Ansteuerung eines Timers T3 verwendet.
Die Einstellzeit des Timers T3 wird so festgelegt, daß sie mindestens länger ist als diejenige des Timers T2, wie es Fig. 6 zeigt und wird von einer Trigger-Timer-Schaltung bereitgestellt. Der Timer T3 wird während der Einstellzeit nicht auslaufen, während er vom Ausgang des Komparators C1 kontinuierlich angesteuert wird; aber er wird, wenn der Ausgang des Komparators C1 sperrt, was als das Sensorterminal 12 des letzten Kanales erfaßt wird. Deutlicher gesagt wird der Ausgang des Timers T3 nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit T3 ab der Zuführung eines Stromes an das Sensorterminal 12 des letzten Kanales ansteigen. Der Ausgang des Timers T3 wird sowohl an den Reset-Anschluß eines Flipflop F als auch an den Latchanschluß einer Ausgangsschaltung OUT und darüber hinaus an den Reset-Anschluß eines Schieberegister S/R über ein Verzögerungselement D angelegt. Die Eingangsklemme des Flipflop F erhält ein Startsignal, welches von einem anderen Schaltungsabschnitt angelegt wird, wenn eine bestimmte Zeit vergangen ist nach dem Einschalten oder dem Time-up des Timers T3 und der gesetzte Ausgang des Flipflop F wird über einen open-collector Inverter INV an die Basis des Transistors TR geführt. Wenn das Startsignal ST am Flipflop F gesetzt wird, schaltet der Transistor TR ein; wenn danach der Ausgang des Timers T3 den Zustand HIGH einnimmt, um das Flipflop F zurückzusetzen, schaltet der Transistor TR aus, um den Abtastzyklus zu beenden. Der Ausgang des Timers T3 dient zum Schalten (latch) des Inhaltes der Schieberegisters SIR zur Ausgangsschaltung OUT, während er mittels des Verzögerungselementes D ein Resetsignal bildet, um das Schieberegister S/R zurückzusetzen.
Der Ausgang des Komparators C2 wird als Daten in das Schieberegister S/R eingegeben. Da der Ausgang des Komparators C1 in das Schieberegister S/R als Taktimpuls eingegeben worden ist, empfängt das Schieberegister S/R einen Input vom Wert 0 bei der Erfassung der Spannung A nach Fig. 6, während es einen Input vom Wert 1 bei det Erfassung der Spannung B empfängt. Die Anzahl der Stufen des Schieberegister S/R wird um wenigstens eins höher ausgelegt als die Gesamtzahl der Sensorterminals 12, wobei ihre Ausgänge parallel zur Ausgabeschaltung OUT gegeben beziehungsweise geschoben (latched) werden.
In der Steuereinheit von der vorstehend beschriebenen Ausbildung ist, wenn das Startsignal ST als erstes eingespeist wird, das Flipflop F so eingestellt, daß ein Strom vom Transistortr zum Stromleiter 13 eingeschleift wird, wodurch der Beginn eines Abtastzykluses hervorgerufen wird. Dann folgt die Abtastung des EIN/AUS Zustandes der Sensoren S der Reihe nach, beginnend mit demjenigen des ersten Sensorterminals 12 für jedes sich anschließende Zeitintervall T2, d.h., durch die Erfassung des Betrages der Spannungen v über den Widerständen R3. Wenn sich der Sensor S im AUS-Zustand befindet, geht nur der Ausgang des Komparators C1 auf HIGH, wodurch ein Input vom Wert 0 in das Schieberegister S/R eingegeben wird. Wenn sich im Gegensatz hierzu der Sensor S im EIN-Zustand befindet, gehen die Ausgänge beider Komparatoren C1 und C2 auf HIGH, wodurch ein Input vom Wert 1 in das Schieberegister S/R eingegeben wird. Als Folge davon, daß dieser Vorgang wiederholt wird, speichert das Schieberegister S/R is in Konjunktion mit nur denjenigen Stufen, die den Sensorterminals entsprechen, in denen sich der Sensor S im EIN-Zustand befindet, während es 0s speichert ihn Konjunktion mit denjenigen, die den anderen Sensorterminals entsprechen. Danach läuft der Zähler T3 aus, um das Flipflop F zurückzusetzen, wodurch die Inhalte des Schieberegisters S/R zur Ausgangsschaltung OUT gegeben werden und darüber hinaus das Schieberegister S/R nach einer bestimmten Verzögerung zurückgesetzt wird, wenn die Abtastung mit dem Sensorterminal vom letzten Kanal vollständig ausgeführt worden ist. Dies läuft alles innerhalb eines Abtastvorganges ab.
Wenn der obige Abtastvorgang vervollständigt ist, kann der Zustand der Sensorschaltung in jedem Sensorterminal 12, d.h., der EIN/AUS Zustand der Sensoren S aus einer Betrachtung des Zustandes der Anschlüsse 1 bis n der Ausgangsschaltung OUT erkannt werden.
Nach der obigen Funktionsweise fließt, während eine Abtastung am Sensorterminal des m-ten Kanales ausgeführt wird, der Strom i nicht durch die Sensorterminals 12 des ersten bis zum (m-1)-ten Kanales. Dies vermeidet jeglichen überflüssigen Stromverbrauch und daher steigt der Wert des Stromes, der durch den Stromleiter 13 aus der Steuereinheit 11 fließt nicht an, sogar dann nicht, wenn eine große Zahl von Sensorterminals 12 vorgesehen ist. Wenn der Stromverbrauch in jedem Sensorterminal 12 ein gewisses größeres Ausmaß einnimmt, fällt der Spannungsabfall über dem Schaltelement P2 in jedem davor angeordneten Sensorterminal 12 desto größer aus, je entfernter die Position eines der Abtastung zu unterziehendes Sensorterminals 12 ist, was bewirkt, daß der durch den Stromleiter 13 fließende Strom ansteigt. Außerdem entsteht ein Problem dahingehend, daß das Verhältnis der Spannungsveränderung über dem Widerstand R3 auf der Basis der EIN/AUS Funktion des Sensors S verringert wird derart daß, je entfernter das Sensorterminal ist, desto weniger genau sein EIN/AUS Zustand erfaßt werden kann. Nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist, da kein Stromverbrauch bei den Sensorterminals außer demjenigen, welches einer Abtastung unterzogen ist, auftritt, der durch den Stromleiter 13 fließende Strom von ausreichend niedriger Höhe, um eine genaue Erfassung des EIN/AUS Zustandes der Sensoren sogar an den nachfolgenden Stufen zu ermöglichen.
Nebenbei erwähnt ist in dem Fall, wenn eine Halbleiter-Einrichtung als das Schaltelement P2 zum Einsatz gelangt, sogar wenn kein großer Strom durch den Stromleiter 13 fließt, der Spannungsabfall über diesem Schalter P2 nicht Null. Aus diesem Grund kann es daher beispielsweise vorkommen daß, wenn die Zahl der mit dem Stromleiter 13 verbundenen Kanäle 100 oder mehr beträgt und wenn die Spannungsquelle +V etwa 24 Volt aufweist, daß während die Abtastung an einem Sensorterminal 12 von einer entfernteren Stufe ausgeführt wird, die Summe der Spannungsabfälle über den Schaltelementen P2 in den davor angeordneten Sensorterminals 12 einen beträchtlichen Wert annimmt. In einem solchen Fall ist es erforderlich, die Referenzspannungen VCL und VDATA auf solche Höhen einzustellen, wie es Fig. 7 zeigt, bei der die Gesamtzahl der Sensorterminals beispielsweise 128 und die Spannungsversorgung +V beispielsweise 24 Volt beträgt. In dieser Figur repräsentiert die Querachse die Zahl der Sensorterminals 12, deren Schaltelemente sich im EIN-Zustand befinden, während die senkrecht verlaufende Achse die Spannung v über dem Widerstand R3 darstellt. In ähnlicher Weise bezeichnet der Buchstabe a die Summe der Spannungsabfälle über den Schaltelementen P2; b bezeichnet eine erfaßte Spannung v des Widerstandes R3, während sich der Sensor S in jedem Sensorterminal 12 im AUS-Zustand befindet; und c bezeichnet eine erfaßte Spannung v des Widerstandes R3, während sich der Sensor S in jedem Sensorterminal 12 im EIN-Zustand befindet. Wie es in der Figur dargestellt ist, erreicht die Summe der Spannungsabfälle über den Schaltelementen P2 einen beträchtlich hohen Wert, während sich das Sensorterminal 12 der letzten Stufe (128-ter Kanal) in der Abtastung befindet, mit dem Ergebnis, daß sich die erfaßten Spannungen b und c des Widerstandes R3 in dem Sensorterminal 12 des 128-ten Kanales auf der Basis des EIN/AUS Zustandes des Sensors S verringern, wie es in der Figur dargestellt ist. Demgemäß ist es bezüglich der Einstellung von VCL und VDATA erforderlich, VA und VB im 128-ten Kanal auf identifizierbare Höhen einzustellen.
Wenn ein MOSFET mit einem kleineren Widerstand im EIN-Zustand als das Schaltelement P2 verwendet wird, kann der Spannungsabfall in der Gatterschaltung verringert werden, wodurch es ermöglicht ist, den vorstehend erwähnten VCL und VDATA größere Spielräume beizugeben. Darüber hinaus kann der Wert des Stromes, der durch den Stromleiter 13 fließt, ebenfalls verringert werden.
Zudem kann die vorstehend erwähnte zweite Gatterschaltung G2 auch so ausgebildet sein, wie es in Fig. 8 (A) dargestellt ist. Bei diesem Beispiel ist die Anordnung derart getroffen, daß ein Timer T2' nach dem Empfang des Outputs des Timers T1 aktiviert wird und das Schaltelement P2 nach einer bestimmten Zeit T2' einschaltet. Die Beziehung zwischen der Einstellzeit T1 des Timers und der Zeit T2' ist dabei wie in Fig. 8 (B) dargestellt.
Weiterhin kann in der Steuereinheit 11 die Spannung über dem Widerstand R3 A/D gewandelt werden, um in der CPU verarbeitet werden zu können, wobei die Ausgabe über einen RS232C Anschluß nach außen geführt werden kann. Als Sensor S in der Sensorschaltung SC sind photoelektrische Sensoren oder dergleichen zusätzlich zu Mikroschaltern möglich; darüber hinaus kann auch ein Sensor verwendet werden, dessen Ausgang sich linear verändert.
Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Datenübertragungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
An einer Steuereinheit 21 mit einer ähnlichen Ausbildung wie es Fig. 4 zeigt, sind Sensorterminals von insgesamt 128 Kanälen (128 Stufen) angeschlossen. Jedes Sensorterminal 22 ist sowohl mit einem Stromleiter als auch mit einer Datenübertragungsleitung 24 in Reihe mit der Steuereinheit 21 verbunden. Jedes Sensorterminal 22 umfaßt: eine erste aus einem Schaltelement P1 und einem Timer T1 gebildete Gatterschaltung; eine zweite Gatterschaltung, die aus einem Schaltelement P2 und einem Timer T2 gebildet ist; eine Sensorschaltung SC, die aus Widerständen R4 und R5 und einem Sensor S gebildet ist und eine Schaltung von veränderlicher Impedanz bildet; und einer Ausgangsschaltung OC mit einer Ausgabe-Lampe L und einem Transistor TR. In der Ausgangsschaltung OC ist ein Flipflop 26 vorgesehen. In der ersten Gatterschaltung wird der Timer T1 aktiviert, wenn ein Eingangsanschluß IN mit der Stromquelle der Steuereinheit 21 verbunden wird, wobei das Schaltele ment P1 in einem EIN-Zustand gehalten wird, bis die bestimmte Zeit T1 abläuft. Wenn die bestimmte Zeit T1 abläuft, geht der Ausgang des Timers T1 auf LOW und schaltet das Schaltelement P1 aus. Während der bestimmten Zeit T1 beginnt daher ein Strom i von dem Eingangsanschluß zur Sensorschaltung SC zu fließen. Wenn sich an dieser Stelle der Sensor S im EIN- Zustand befindet, besitzt der Strom i den Wert i = E/R4 und wenn er sich im AUS-Zustand befindet, besitzt i den Wert i = E/(R4 + R5).
Die Einstellzeit des Timers T2, der die zweite Gatterschaltung bildet, ist länger als diejenige des Timers T1, so daß das Schaltelement P2 nach dem Ablauf eines Zeitintervalles (T2 - T1) ab dem Abschalten des Schreibelementes P1 einschalten wird. Nach dem Ablauf der bestimmten Zeit T2 ab wann der Eingangsanschluß mit der Stromquelle der Steuereinheit verbunden ist, wird der Eingangsanschluß, d.h. die Stromquellenseite mit dem Ausgangsanschluß, d.h. der Lastseite verbunden sein.
Der Ausgang des Timers T1 wird auch an einem Taktanschluß ck des in der Ausgangsschaltung OC enthaltenen Flipflop 26 angelegt. An der Rückflanke des Taktanschlusses ck gibt das Flipflop 26 den Zustand einer Eingangsklemme an einem Ausgangsanschluß Q an den Transistor TR2 aus. In jedem Sensorterminal 22 ist die Ausgabe-Lampe L an einer Netzleitung 25 parallel angeschlossen und wenn ein "H" Signal an der Eingangsklemme des Flipflop 26 eingegeben wird, während der Timer T1 die Zeit T1 zählt, schaltet der Transistor TR2 ein, um somit die Ausgabe-Lampe L zum Leuchen zu bringen. Bei der obigen Anordnung ist die Steuereinheit 21 dazu in der Lage, den EIN/AUS Zustand des Sensors S in jedem Sensorterminal 22 durch die Erfassung der Spannung über dem Widerstand R3 durch den gleichen Betrieb der Schaltungen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, zu erfassen. Wenn die Steuereinheit 21 beispielsweise eine Veränderung der Spannung über dem Operationsverstärker OP erfährt, wie es in Fig. 10 (A) dargestellt ist, nimmt die CPU einen Input von solcher Wellenform auf, wie er in Fig. 10 (B) dargestellt ist, als Adressignal auf, während sie einen Input der in (C) dargestellten Wellenform als Datensignal aufnimmt. Demgemäß kann die CPU in Abhängigkeit von dem am ADD Anschluß der CPU eingegebenen Signal die Sensorterminals 22 bestimmen, in denen das Schaltelement der ersten Gatterschaltung den Zustand EIN eingenommen hat und kann darüber hinaus in Abhängigkeit davon, ob oder ob nicht zur gleichen Zeit ein Datensignal anliegt, erfassen, ob sich der in dem entsprechenden Sensorterminal 22 befindliche Sensor S in dem EIN-Zustand befindet oder nicht.
Wenn die Steuereinheit 21 durch einen Transistor TR3 ein Signal auf die Datenübertragungsleitung 24 ausgibt, während der Timer T1 die Zeit T1 zählt, geht die Ausgabe-Lampe an. Die Stromquellenseite der Steuereinheit 21 wird Stufe für Stufe für jedes vom Zähler T2 gezählte Zeitintervall der Zeit T2 mit einem Sensorterminal 22 der Folgestufe verbunden werden. Demgemäß kann die Steuereinheit die Ausgabe-Lampe L zu einem Zeitpunkt, der durch die Multiplikation der Zahl der Stufen der Sensorterminals, auf das Daten ausgegeben werden, mit der Zeit T2 erhalten wird, durch die Ausgabe des Signales auf die Datenübertragungsleitung 24 in jedem beliebigen gewünschten Anschlußterminal 22 leuchten lassen. In diesem Fall wird durch die Betätigung des Flipflop 26 die einmal erhellte Aus gabe-Lampe L ausgehen, wenn kein Signal an der Rückflanke des Ausganges des Timers T1 während des nächsten Abtastvorganges auf die Datenübertragungsleitung 24 ausgegeben wird.
Bei den oben erwähnten Sensorterminals 22 kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß eine Flicker-Schaltung zwischen dem Flipflop 26 und dem Transistor TR2 vorgesehen ist, um die Ausgabe-Lampe L zu flickern.
Auf eine solche, vorstehend beschriebene Weise kann das Sensorterminal 22 als eine Eingabe/Ausgabe Einheit verwendet werden. Es ist beispielsweise auch einen solche Anordnung möglich, daß der Betriebszustand eines Motors oder dergleichen durch den Sensor S erfaßt und durch die Ausgabe-Lampe L, die in dem entsprechenden Sensorterminal 22 vorhanden ist, durch ihren Leuchtzustand angezeigt werden. In diesem Fall ist die CPU zur Ausgabe eines EIN-Signales für die Ausgabe- Lampe L ausgebildet, wenn sie einen Input eines Datensignales empfängt. Darüber hinaus kann, wenn der einen Teil der Sensorschaltung SC bildende Sensor S entfernt wird, das Sensorterminal 22 als eine Ausgabeeinheit verwendet werden. In einem solchen Fall nimmt die CPU keinen Input eines Datensignales nach Fig. 10 (C) auf, sondern gibt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt entsprechend einem in Fig. 10 (B) gezeigten Adressignal ein EIN-Signal entsprechend einem von außen durch ein I/O Gerät eingegebenem Signal aus.
Wenn beispielsweise Daten zum Einstellen der Terminals 22 bereits eingegeben worden sind, wie sie in Fig. 11 (A) dargestellt sind, dann gibt die CPU ein EIN-Signal zu einem Übertragungszeitpunkt aus, wie es in Fig. 10 dargestellt ist und dann geben die Flipflops 26 in dem Sensorterminal 22 der dritten und achten Stufe EIN-Daten aus, wie sie in Fig. 11 (B) und (C) dargestellt sind.
Wenn zudem ein MOSFET mit einem kleineren Widerstand im EIN- Zustand als das Schaltelement eingesetzt wird, kann aufgrund des Spannungsabfalles und der Torstromverringerung die gleiche Wirkung wie bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung erreicht werden.
Fig. 12 zeigt die Anordnung einer weiteren Ausführungsform der Datenübertragungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
An einer Steuereinheit 41 sind in Kaskade eine Vielzahl von Sensorterminal 42 angeschlossen. Die Steuereinheit 41 erfaßt einen Spannungsabfall über einem Widerstand RS, der in den Stromleiter 50 zur Verwendung bei einer Strom-Spannung- Umwandlung eingefügt ist, durch einen Operationsverstärker OP, indem sein Ausgang mit Referenzspannungen von Komparatoren C1 bis C3 verglichen wird. Referenzspannungen VRF, die an jedem der Komparatoren C1 und C2 eingestellt sind, sind äquivalent zu den Referenzspannungen VDATA und VADD in der vorhergehenden Fig. 10 beziehungsweise Fig. 13 und entsprechen darüber hinaus in dem Stromleiter 50 den durch (2) beziehungsweise (1) in Fig. 14 dargestellten Strömen. Andererseits wird eine am Komparator C3 eingestellte Referenzspannung VRF größer eingestellt als die an den Komparatoren C1 und C2 eingestellten Referenzspannungen, entsprechend dem durch (5) in Fig. 14 bezeichneten Strom in dem Stromleiter 50. Dies gestattet es dem Komparator C3, eine Überspannung aufgrund eines Kurzschlußes oder dergleichen zu erfassen.
Eine Mikroprozessor-Einheit MPU der Steuereinheit 41 gibt über eine Zyklussteuerung ein Signal 45 auf ein FET 1 aus. Bei zugeführtem Signal 45 schaltet der FET 1 an, wodurch ein Sensorterminal 42 über einen Stromleiter 50 mit der Spannungsquelle verbunden wird. Jedes Sensorterminal 42 besitzt einen Timer T1 zum Zählen der Zeit T1 oder T2, wobei der Timer nach dem Ablauf der Zeit T1 einen Transistor TR abschaltet und einen FETM nach dem Ablauf der Zeit T2 einschaltet. Demgemäß wird, wie es in Fig. 13 (A) dargestellt ist, der dem Sensorterminal 42 der M-ten Stufe zugeführte Strom nach dem Ablauf der Zeit t2 zum Sensorterminal der (M + 1)-ten Stufe weitergeleitet. Am Sensorterminal 42 ist eine Sensorschaltung aus Widerständen Ra, Rb und einem Sensor SWM vorgesehen, wobei der Widerstandswert der Sensorschaltung zu Ra wird, wenn der Sensor SWM EIN ist, und im AUS-Zustand den Wert (Ra + Rb) einnimmt. Infolgedessen fließt während des AUS-Zustandes des Sensors SWM ein Strom iA/B durch den Stromleiter 50; während seines EIN-Zustandes fließt ein Strom iAS. Durch eine Strom- Spannung-Umwandlung des Wertes des durch den Stromleiter 50 fließenden Stromes und durch seine Erfassung mit dem Operationsverstärker OP können sowohl die Adresse (Zahl der belasteten Stufen) des Sensorterminals 42 als auch Daten (EIN-Signal für den Sensor SWM) erfaßt werden. Dies gestattet es der Steuereinheit 42, den Wert des durch den Stromleiter 50 in einem in Fig. 14 gezeigten Zustand zu erfassen.
Wenn das Sensorterminal 42 als eine Ausgabeeinheit verwendet wird, ist anstelle des Sensors SWM ein Photokoppler 43 damit verbunden. Eine den Photokoppler 43 bildende Photodiode wird von einem Stromleiter 51 durch FET 0 mit einem gemeinsamen Anschluß der Spannungsquelle verbunden. Der FET 0 wird durch ein von der MPU ausgegebenes Signal 46 eingeschaltet. Bei abgetrenntem Sensor SMW (oder wenn er angeschlossen ist, im AUS-Zustand ist), wenn das Signal 46 ausgegeben wird, um den FET 0 einzuschalten, der durch den Stromleiter 50 fließende Strom gleich einem Treiberstrom iAT für die photoelektrischen, wodurch die den Photokoppler 43 bildende Photodiode in den eingeschalteten Zustand versetzt werden kann. Da die MPU ein unter Strom stehendes Sensorterminal mit der Hilfe eines Ausganges 48 des Komparators C2 bestimmen kann, erzeugt sie das Signal 46, um den FET 0 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einzuschalten, um die Photodiode des Photokopplers 43 in einem gewünschten Sensorterminal 42 einzuschalten, wodurch das Sensorterminal 42 als eine Ausgabeeinheit verwendet werden kann. Bei der obigen Anordnung ist der die Übertragung treibende abgegebene Strom IAT vom selben Betrag wie derjenige eines Sensorerfassungsstromes IAS bei der Verwendung als Empfangseinheit, wobei sowohl die Übertragung als auch die Aufnahme unter den gleichen Bedingungen ausgeführt werden können die zur Sicherstellung einer positiven Datenübertragung ausreichen. Dementsprechend kann jedes einer Vielzahl von Sensorterminals sowohl als eine Eingabeeinheit als auch als eine Ausgabeeinheit verwendet werden, wobei die Bedingungen beziehungsweise Zustände bezüglich des Stromflusses durch den Stromleiter 50 die gleichen sind.
Jedes Sensorterminal 42 umfaßt eine Retriggerschaltung 44 zur Spannungsversorgung von außen, wobei an der Retriggerschaltung ein Phototransistor des Photokopplers 43 angeschlossen ist. Die Retriggerschaltung 44 gibt ein Schaltsignal aus, wenn der Phototransistor einschaltet. Das Vorsehen des vorstehend erwähnten Photokopplers 43 und der Retriggerschaltung 44 gestattet es, das vom Sensorterminal 42 auszugebende Signal als eine Ausgabeeinheit zu verwenden. Zudem gestattet der Anschluß des Sensors SWM am Stromleiter 53 mit dazwischen angeordnetem FET 0' über eine Diode D am gemeinsamen Anschluß die Verwendung des Sensorterminals 42 als eine Eingabe/Ausgabe Einheit. In diesem Fall wird die Retriggerschaltung 44 über einen sich vom Stromleiter 50 unterscheidenden Weg mit Spannung versorgt und daher wird die Treiberspannung für die Retriggerschaltung 44 die durch den Operationsverstärker OP erfaßte Spannung nicht negativ beeinflussen, was die Übertragung und den Empfang von Daten und darüber hinaus die Bestimmung der Adressen in richtiger Weise in der MPU ermöglicht. Insbesondere entsteht, wenn eine Signalleitung und eine Netzleitung so angeordnet sind, daß sie sich eine gemeinsame Leitung teilen, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, um die Retriggerschaltung 44 mit Spannung zu versorgen, in der gemeinsamen Leitung ein großer Spannungsabfall, wenn eine große Zahl von Retriggerschaltungen gleichzeitig eingeschaltet wird; wenn jedoch die Retriggerschaltungen durch eine andere Spannungsversorgung betrieben werden, wie es bei dieser Ausführungsform der Fall ist, kann das vorstehend erwähnte Problem beseitigt werden, was es ermöglicht, die Übertragung und den Empfang von Daten sowie die Bestimmung von Adressen korrekt auszuführen. Es ist hinzuzufügen, daß als Spannungsquelle zur Speisung der Retriggerschaltungen eine. Batterie oder ein Netzteil eines von außen gesteuerten Gerätes verwendet werden kann.
Fig. 15 (A) und (B) sind Montagezeichnungen des Hauptbauteiles einer Datenübertragungsanlage, die von der Erfindung Gebrauch macht, von vorne beziehungsweise von hinten betrachtet.
An einer an der rückwärtigen Seite eines Anschlußklemmenblokkes 31 angeordneten gedruckten Leiterplatte sind ein IC Chip 33, der die Gatterschaltung und die Schaltschaltung bildet und Widerstände 34 sowie 35 vorgesehen, die einen Teil der Sensorschaltung bilden. Und am Anschlußklemmenblock 31 ist in einstückiger Weise ein Sensorterminal 22 vorgesehen. Eine derartige Ausbildung kann in vorteilhafter Weise die Montagearbeit bei Sensorterminals vereinfachen, die bei jeder Arbeitsstation anfällt, die ein LAN System oder dergleichen bilden.
Fig. 16 zeigt die Anordnung einer weiteren Ausführungsform der Datenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung. Eine Steuereinheit 41 umfaßt: eine Empfangssteuereinheit 41b mit 16-Kanal Inputterminals; eine Übertragungssteuereinheit 41a mit 16-Kanal Outputterminals; und eine Entscheidungssteuereinheit 41, die sich aus den übrigen Teilen zusammensetzt. Das Sensorterminal 42 wird gebildet entweder durch eine Eingabeeinheit 42a, in der der Sensor mit Anschlüssen T9 und T12 verbunden sein kann oder durch eine Ausgabeeinheit 42b, in der das Ausgabeelement mit Anschlüssen T9 und T12 verbunden sein kann. Die Ausgabeeinheit 42b wird von außen an ihren Anschlüssen T13 und T14 mit Spannung versorgt. Um die Ausgabeeinheit 42b mit dem Stromleiter 50 (d.h. L1) zu verbinden, sind Anschlüsse T5 und T8 der Ausgabeeinheit mit Anschlüssen T9 und T12 der Eingabeeinheit 42a verbunden, wie es in der Figur gezeigt ist.
Fig. 17 zeigt den Verbindungsplan jeder vorstehend erwähnten Einheit.

Claims

1. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung, mit:

einer Vielzahl von mit einem Stromleiter in Reihenschaltung verbundener Sensorterminals;

wobei jedes Sensorterminal

(a) einen Sensor;

(b) eine Sensorschaltung zur Veränderung einer Impedanz in Abhängigkeit vom Zustand des Sensors;

(c) einen mit dem Stromleiter verbundenen Zweigstromleiter; und

(d) eine Schalteinrichtung zur Verbindung des Stromleiters mit der Sensorschaltung für eine bestimmte Zeit nachdem ein Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt und zur Verbindung des Stromleiters mit einer Stromausgangsseite des Sensorterminals nach dem Ablauf der bestimmten Zeit;

und eine mit der Stromeingangsseite des ersten Sensorterminals verbundene Steuereinheit aufweist,

wobei die Steuereinheit

(a) eine Stromquelle zur Abgabe eines Stromes an den Stromleiter;

(b) eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung des Wertes des Stromes; und

(c) eine Einrichtung zur Bestimmung des Zustandes der Sensorschaltungen in den Sensorterminals besitzt.

2. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung umfaßt:

ein erstes zwischen der Sensorschaltung und dem Stromleiter angeschlossenes Schaltelement;

ein zweites mit dem Stromleiter in Reihe verbundenes Schaltelement;

eine Zeitgebereinrichtung zum Vorwärtszählen der bestimmten Zeit nachdem der Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt und um danach das zweite Schaltelement einzuschalten; und

eine Gattereinrichtung zum Halten des ersten Schaltelementes im ein-Zustand bis die Zeitgebereinrichtung die bestimmte Zeit vorwärts zählt, nachdem der Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt.

3. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung umfaßt:

eine erste Gattereinrichtung, die

(a) ein erstes zwischen der Sensorschaltung und dem Stromleiter angeschlossenes Schaltelement;

(b) eine erste Zeitgebereinrichtung zum Zählen einer bestimmten Zeit T1 nachdem der Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt; und

(c) eine Gattereinrichtung zum Halten des ersten Schaltelementes im ein-Zustand für die bestimmte Zeit T1 auf der Basis einer Ausgabe der ersten Zeitgebereinrichtung, nachdem der Strom zur Stromeingangsseite des Sensorterminals zu fließen beginnt, aufweist; und

eine zweite Gattereinrichtung, die

(a) ein zweites mit dem Stromleiter in Reihe verbundenes Schaltelement; und

(b) die zweite Zeitgebereinrichtung aufweist zum Zählen einer bestimmten Zeit T2 (T2> T1) und zum Einschalten des zweiten Schaltelementes nach dem Vorwärtszählen der Zeit T2.

4. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 3, wobei die Zweigstromschaltung mit dem ersten Schaltelement parallel verbunden ist.

5. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei die Stromerfassungseinrichtung umfaßt:

eine Strom-Sensor-Einrichtung zur Erfassung eines durch den Stromleiter fließenden Stromes;

einen Analog-Digital-Wandler zur Wandlung der Ausgabe der Strom-Sensor-Einrichtung in digitale Daten; und

eine Entscheidungseinrichtung zur Bestimmung des Zustandes des Sensors in jedem Sensorterminal auf der Basis der digitalen Daten.

6. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei die Stromerfassungseinrichtung umfaßt:

einen mit dem Stromleiter in Reihe verbundenen Widerstand;

einen ersten Komparator zum Vergleich des Spannungsabfalles über dem Widerstand mit einem ersten Referenzwert entsprechend einem nur durch den Zweigstromleiter fließenden Strom;

einen zweiten Komparator zum Vergleich des Spannungsabfalles über dem Widerstand mit einem zweiten Referenzwert entsprechend einem sowohl durch den Zweigstromleiter als auch der Sensorschaltung fließenden Strom;

ein Schieberegister in das die Ausgabe des ersten Komparators als Taktimpulse und die Ausgabe des zweiten Kompara tors als Eingabedaten eingegebenen werden;

eine Zeitgebereinrichtung, die zum Zählbeginn an jedem Anstiegszeitpunkt des Ausganges des ersten Komparators ausgebildet ist zum Zählen einer anderen bestimmten Zeit, die länger ist als die bestimmte Zeit;

eine Einrichtung zum Ausschalten der Stromquelle, wenn die Zeitgebereinrichtung die andere bestimmte Zeit vorwärtszählt; und

eine Halteeinrichtung zum Halten der Ausgabe des Schieberegisters.

7. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Übertragungsleitung für Ausgabedaten und einer Ausgangsschaltung zum Schalten des Ausgangszustandes in Abhängigkeit davon, ob oder ob nicht Ausgabedaten an die Übertragungsleitung für Ausgabedaten ausgegeben werden während der Stromleiter durch die Schalteinrichtung mit der Sensorschaltung verbunden ist.

8. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 7, weiterhin mit einer Energieeinrichtung zur Versorgung der Ausgangsschaltung mit Energie.

9. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 2, wobei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement ein MOSFET ist.

10. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Sensorterminals einstückig an einem Anschlußklemmenblock angeordnet ist.

11. Datenübertragungsanlage mit Doppelleitung nach Anspruch 1, wobei der Zweigstromleiter über die Schalteinrichtung mit dem Stromleiter verbunden ist.

12. Gerät zur Ausgabe und/oder Aufnahme von Daten für eine Kommunikationsanlage, mit:

einem stromaufwärtigen Anschluß;

einem stromabseitigen Anschluß;

einer Schalteinrichtung zur Verbindung oder Trennung der stromaufwärtigen und stromabseitigen Anschlüsse in Abhängigkeit von einem am stromaufwärtigen Anschluß aufgenommenen Signal;

einer Einrichtung zur Ausgabe und/oder Aufnahme von Daten, während die Schalteinrichtung den stromabseitigen Anschluß vom stromaufwärtigen Anschluß trennt; und

einer Einrichtung zur Beeinflussung des durch den stromaufwärtigen Anschluß fließenden Stromes.

13. Gerät nadh Anspruch 12, wobei das Signal ein Stromfluß am stromaufwärtigen Anschluß ist und die Schalteinrichtung den stromaufwärtigen Anschluß mit dem stromabseitigen Anschluß mit einer Verzögerung verbindet nachdem Strom am stromaufwärtigen Anschluß zu fließen beginnt.

14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einrichtung zur Beeinflussung des Stromes mit dem stromaufwärtigen Anschluß direkt verbunden ist.

15. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einrichtung zur Beeinflussung des Stromes mit dem stromaufwärtigen Anschluß nur verbunden ist während die Schalteinrichtung den stromabseitigen Anschluß vom stromaufwärtigen Anschluß trennt.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Einrichtung zur Abgabe und/oder Aufnahme von Daten die Daten über den stromaufwärtigen Anschluß abgibt und/oder aufnimmt.

17. Kommunikationsanlage mit einer Folge von Geräten nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der stromabseitige Anschluß eines vorgeschalteten Gerätes mit dem stromaufwärtigen Anschluß eines nachgeschalteten Gerätes verbunden ist und der stromaufwärtige Anschluß eines ersten Gerätes mit einem Anschluß einer Multiplex-Steuereinheit verbunden ist wobei im Betrieb die Schalteinrichtung des ersten Gerätes ihren stromaufwärtigen Anschluß mit ihrem stromabseitigen Anschluß verbindet und dadurch den Anschluß der Multiplex-Steuereinheit mit dem stromaufwärtigen Anschluß des nächsten nachgeschalteten Gerätes koppelt in Antwort auf ein Signal vom Anschluß der Multiplex-Steuereinheit und nachfolgend die Geräte jeweils ihren stromaufwärtigen Anschluß mit ihrem stromabseitigen Anschluß nach der Verbindung des stromaufwärtigen Anschlusses mit dem Anschluß der Multiplex-Steuereinheit verbinden und die Multiplex-Steuereinheit anhand des Musters des an ihrem Anschluß fließenden Stromes bestimmt, welche Einrichtung der Geräte zur Abgabe und/oder Aufnahme von Daten Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt abgibt oder aufnimmt.