DE69325927T2

DE69325927T2 - Fehlertolerantes mehrpunkt-datensammlungssystem

Info

Publication number: DE69325927T2
Application number: DE69325927T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Appley; Salvatore Defrancesco; John Judd
Original assignee: VIBRANETICS; Vibrametrics Inc
Current assignee: VIBRANETICS; Vibrametrics Inc
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2013-11-23
Also published as: EP0697094A1; CA2151502A1; DE69325927D1; WO1994014026A1; CA2151502C; AU5616294A; EP0697094A4; AU672079B2; ATE182982T1; US5430663A; EP0697094B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Systeme, die Daten von mehreren Sensoren sammeln, insbesondere von Beschleunigungsmessern, die an verschiedenen Stellen um einen Produktionsort herum installiert sind, und welche die Daten zu einer zentralen Überwachungsstelle bringen. Sie bezieht sich insbesondere auf Systeme, bei denen die Sensoren über einen gemeinsamen Datenbus eindeutig adressierbar sind.
Fertigungsstraßen bzw. Fließbänder und Verarbeitungsmaschinen müssen im Hinblick auf Verschleiß überwacht werden, um teuere und unerwartete Stillstände zu vermeiden. Dies wird oftmals mit Hilfe von Beschleunigungsmessern bewerkstelligt, die auf den Lagern bzw. Lagerstellen von Motoren, Pumpen und anderen kritischen Maschinen installiert sind, um die Schwingung des Geräts zu überwachen. Stillständen gehen oftmals Veränderungen im Schwingungspegel des Geräts voraus. Diese Veränderungen können mittels regelmäßiger Überwachung festgestellt werden, so daß das Gerät während planmäßig vorgesehener Wartungsintervalle repariert werden kann.
Ein Verfahren zur Überwachung der Sensoren besteht darin, daß das Wartungspersonal regelmäßig die Schwingungswerte an den Sensoren abliest, indem es eine tragbare Datenspeichereinheit unmittelbar zu jedem Sensor trägt, um die Daten zu sammeln. Dies ist zeitaufwendig, aber effizient.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, daß die Sensoren individuell mit einer zentralen Station fest verkabelt sind. In dieser Anordnung verläuft ein separates Kabelpaar von jedem Sensor zu der zentralen Überwachungsstation oder einem Multiplexer, der dann mit der zentralen Station verbunden ist. Diese Auslegung vereinfacht den Datensammlungsauftrag, weil die Daten von der zentralen Station gesammelt werden können, die an einer geeigneten Stelle angeordnet ist.
Bei der Anordnung mit der zentralen Überwachungsstation können auch andere Arten von Sensoren, beispielsweise Geschwindigkeitsmesser, Drucksensoren, Temperatursensoren und dergleichen, zum System hinzugefügt werden. Dadurch kann die Überwachung des Produktionsverfahrens in das Schwingungsüberwachungssystem integriert werden.
In großen Systemen machen jedoch die zahlreichen Sensoren die Kosten zur Installation einzelner Kabelpaare von den Sensoren zu der zentralen Station oder einem Multiplexer zu einem Hauptfaktor für die Gesamtkosten des Systems. Außerdem müssen Schwingungssensoren, die dazu verwendet werden, um durch Verschleiß hervorgerufene abnormale Schwingungen bzw. Schwingungszustände zu detektieren, nur kurz an weit auseinander liegenden Zeitintervallen überwacht werden. Somit besitzen Systeme gemäß dem Stand der Technik mit einem einzelnen Kabelpaar, das zu jedem Sensor verläuft, eine weitaus größere Datenübertragungskapazität als für die Mehrzahl der Anwendungen erforderlich ist. Ein einzelner Datenbus, der von den Sensoren geteilt wird, ist deshalb wünschenswert, um die Verkabelungskosten und die Komplexität zu reduzieren.
Obwohl das Verfahren, bei dem ein gemeinsamer Datenbus zur Verbindung von digital adressierbaren elektronischen Elementen verwendet wird, bekannt ist, weist es in einer Fabrikumgebung gewisse Schwierigkeiten auf, wenn es zur Überwachung von Sensoren umgesetzt wird. Eine besteht darin, daß sämtliche der Daten von all den Sensoren über einen einzigen Datenbus gelangen. In der realen Welt, mit einem Netzwerk von Sensoren, die über die gesamte Fabrikumgebung verstreut sind, ist ein einzelner Datenbus empfänglich für einen Schaden. Ein offener Stromkreis auf dem Bus wird den Verlust von Information von allen Sensoren jenseits des offenen Stromkreises bewirken und ein Kurzschluß macht eine Kommunikation mit irgendeinem Sensor auf dem Bus unmöglich.
Falls die Sensoren über das Kabel mit Strom versorgt werden, wird außerdem die Stromübertragungskapazität des Kabels zu einem Faktor. Beschleunigungsmesser werden über die Kabel des Datenbusses mit Strom versorgt, über die die Daten übermittelt werden. Datenbuskabel mit vernünftiger Größe besitzen nicht die Stromübertragungskapazität, um die große Anzahl von Sensoren, die für viele Installationen benötigt werden, kontinuierlich und simultan mit Strom zu versorgen.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Auslegung in einer Buskonfiguration besteht darin, daß die Sensoren mit Hilfe einer Adresse eindeutig identifiziert werden müssen, so daß ein gewünschter Sensor auf dem Bus ausgewählt wird und diesem mitgeteilt werden kann, daß er Information übermitteln soll. Eine digitale Adresse und eine Digitaladreßschaltung ist eindeutig am geeignetsten für diese Aufgabe, allgemein verfügbare Sensoren erzeugen jedoch analoge Daten. Dies erfordert die Verwendung eines Paares von Kabeln zum Adressieren der Sensoren und einen weiteren Satz zur Übermittlung der analogen Daten. Eine alternative Lösung besteht darin, die analogen Daten in digitale Form zu wandeln und einen rein digitalen Bus zu betreiben, dies erfordert jedoch eine aufwendige Analog-zu-Digital-Schaltung bei jedem Sensor. Keine der Lösungen ist erstrebenswert.
US-A-4530045 offenbart ein Meß- und Steuersystem zum Einsatz bei einer Anzahl von erheblich beabstandeten Verfahrenszugriffsstellen, bei dem ein einzelnes Kabel sich in einer Schleife von diesen Zugriffsstellen erstreckt und beide Enden des Kabels an einer zentralen Steuereinheit enden. Das Kabel besteht aus einem festen leitfähigen Außengehäuse und vier beabstandeten Leitern innerhalb des Gehäuses, wobei das Gehäuse ansonsten mit einem dielektrischen Material ausgefüllt ist. Dateneinheiten sind bei jeder Zugriffsstelle angeordnet und jede Dateneinheit ist ausgelegt, um diskrete Daten zur Verfügung zu stellen und zu empfangen, indem diese mit dem Kabel verbunden sind, wobei zwei der Leiter des Kabels die Dateneinheit mit Strom versorgen und die anderen zwei eine Kommunikation bewerkstelligen. Bestimmte Dateneinheiten verwenden Meßwandler, um einen einzelnen physikalischen Zustand zu messen. Ausgangssignale von diesen Meßwandlern, in analoger Form, werden in serielle Form gewandelt, in digitale Daten gewandelt, quer verglichen, um Meßwerte außerhalb des Empfindlichkeits- bzw. Meßbereichs festzustellen, und gute Meßwerte werden gemittelt. Die durchschnittlichen Meßwerte gemeinsam mit anderen Messungen an der Verfahrensstelle werden von der zentralen Steuereinheit abgefragt, welche jede Dateneinheit entlang der Schleife in der Größenordnung von einmal pro 30 Sekunden abfragt.
Ziele der Erfindung beinhalten:
(a) die Bereitstellung eines Busdatensammelsystems, das redundante parallele Datenbusse umfaßt, und zwar zur Fehlertoleranz für den Fall, daß irgendein Bus beschädigt wird,
(b) ein Design, bei dem jeder Sensor mit mehreren Datenbussen verbunden ist und eine zentrale Steuereinheit irgendeinen Sensoren auf einen beliebigen ausgewählten Datenbus von den Datenbussen elektrisch schalten kann,
(c) ein Design, bei dem mehrere parallele Datenbusse simultan dazu verwendet werden können, um Daten von verschiedenen Sensoren zu erhalten, um einen direkten Vergleich in Echtzeit zwischen dem Ausgangssignal der Sensoren zu ermöglichen,
(d) ein Design, bei dem eine digitale Sensoradressierung und die Übermittlung von analogen Daten auf einem geteilten Datenbus erfolgt, und
(e) ein Design, bei dem mehrere Sensoren einen einzelnen Datenbus teilen und diesen Datenbus bidirektional einsetzen, um digitale Adreßdaten von der zentralen Stelle zu übermitteln, um einen speziellen Senat auszuwählen, und um analoge Sensordaten von dem Sensor zu der zentralen Stelle zu übermitteln.
Die Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen festgelegt.
Die Erfindung sorgt für eine fehlertolerante Mehrpunktdatensammlung durch die Verwendung eines Satzes von redundaten parallelen Zweidraht-Datenbussen, die in einem einzigen Kabel organisiert sind.
Die zentrale Steuereinheit ist mit der Anzahl von Sensoren über das Kabel verbunden, das mit der entsprechenden Anzahl von adressierbaren Sensorschnittstellen verbunden ist, angeordnet zwischen dem Kabel und der Sensorschnittstelle. Die zentrale Steuereinheit erzeugt ein Adreßsignal, das eine ausgewählte Sensorschnittstelle und einen ausgewählten Datenbus bezeichnet, und sendet dieses Signal über Busschnittstellen, und zwar eines für jeden Datenbus, die zwischen die Steuereinheit und den entsprechenden Datenbus geschaltet sind.
Jede Sensorschnittstelle ist mit sämtlichen der Datenbusse in dem Kabel verbunden und umfaßt Mittel, die auf ein Signal der zentralen Steuereinheit ansprechen, um ihre eindeutige Adresse in dem Signal zu erkennen und ihren entsprechenden Sensor mit einem ausgewählten Datenbus von den Datenbussen zu verbinden, der in dem Signal spezifiziert wird.
Das Adreßsignal besteht aus einem Sensoradreßabschnitt und einem Busadreßabschnitt. Somit kann die zentrale Steuereinheit einen beliebigen Sensor und einen beliebigen der Datenbusse spezifizieren, indem das Signal der zentralen Steuereinheit über einen beliebigen der Datenbusse übermittelt wird.
Die Erfindung verwendet vorzugsweise ein besonders vorteilhaftes Verfahren, bei dem sich digitale Adreßsignale, die Sensorstromversorgung und analoge Daten von dem Sensor einen einzigen Datenbus teilen. Dies beseitigt das Bedürfnis nach einem separaten digitalen Adreßbus. In der einfachsten Form der Erfindung wird ein einziger Datenbus von digitalen und analogen Daten geteilt, in der bevorzugten Auslegung werden die Vorteile des geteilten Busses durch Verwendung von mehreren parallelen Bussen multipliziert, die für eine Redundanz und eine fehlertolerante Betriebsweise sorgen. Die zentrale Steuereinheit versorgt die Sensoren über den ausgewählten Datenbus mit Strom bzw. Spannung von einer Sensorversorgungseinheit. Die Sensorversorgungseinheit stellt dem Sensor Strom bzw. Spannung zur Verfügung und der Sensor verwendet diesen Strom bzw. diese Spannung, um analoge Daten innerhalb eines sorgfältig gesteuerten und eingeschränkten Spannungsbereichs zu erzeugen, der einen voreingestellten oberen und unteren Spannungsgrenzwert aufweist.
Das Signal der Steuereinheit, das dazu verwendet wird, um den Datenbus und den gewünschten Sensor auszuwählen, ist ein digitales Signal, das von einer Busschnittstelle erzeugt wird, die eine An-Spannung aufweist, die größer ist als die maximale Sensorversorgungsspannung, sowie eine Aus-Spannung, die kleiner ist als die minimale Spannung. Dies plaziert das Steuersignal des Kontrollers vollständig außerhalb des Spannungsbereichs, der für Daten zur Verfügung steht, und ermöglicht es, daß die Sensorschnittstellen zwischen den beiden auf der Grundlage dieser Differenz unterscheiden können.
Bei dem bevorzugten Design kodiert die zentrale Steuereinheit den Sensor und die Busadresse unter Verwendung eines selbsttaktenden Formats, bei dem jedes Datenbit der Adresse asynchron geliefert wird und diesem ein Taktbit vorangeht. Dies macht das System unempfindlich auf zufällige Ausbreitungsverzögerungen, die von langen Kabellängen der Kabel herrühren, die entfernte Sensoren mit der Steuereinheit verbinden.
Die Sensorschnittstelle umfaßt eine Schaltungseinrichtung zum Trennen des Sensors von dem ausgewählten Datenbus, wann immer die Sensorleistung von dem Datenbus genommen wird.
Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben, und zwar nur in beispielhafter Weise, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 das Buslayout des Überwachungssystems darstellt.
Fig. 2 ist ein Schaltschema als Blockdiagramm, das die zentrale Steuereinheit zeigt.
Fig. 3 ist ein Schaltschema einer Busschnittstelle in der zentralen Steuereinheit, wie dies als Blockdiagramm in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 4 ist ein Schaltschema einer Sensorschnittstelle.
Fig. 5a ist eine Kurve der Spannung, aufgetragen gegen die Zeit, die die Übermittlung eines digitalen Adreßsignals auf einem Datenbus zeigt, gefolgt vom Empfang von analogen Daten von dem ausgewählten Sensor auf demselben Bus.
Fig. 5b ist eine Kurve der Spannung, aufgetragen gegen die Zeit, die die Impulse zeigt, die von einer Adreßdetektorschaltung erzeugt werden und verwendet werden, um die selbstgetakteten Daten in dem Adreßsignal zu lesen.
Fig. 6 ist ein Schaltschema einer Vorspannungs-/Impedanzwandlerschaltung, die geeignet zur Verwendung bei Beschleunigungsmessern ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 umfaßt die Erfindung eine zentrale Steuereinheit 10, die über ein Kabel 12 mit mehreren spezialisierten Beschleunigungsmessern 14 (markiert mit A), gattungsgemäßen Beschleunigungsmessern 15 (markiert mit A') und gattungsgemäßen Sensoren 16 (markiert mit S) verbunden ist. Die zentrale Steuereinheit würde normalerweise an einer geeigneten Stelle installiert sein, wo Daten von den Sensoren gesammelt werden können. Sie akzeptiert ein Eingangssignal, das einen zu überwachenden Sensor spezifiziert, signalisiert dem Sensor, daß dieser mit einem Datenbus innerhalb des Kabels 12 verbunden werden soll, versorgt die Sensoren und eine zugeordnete Adreßschaltung über das Kabel mit Strom bzw. Spannung und stellt die Daten an einem Ausgang bereit.
Die Sensoren 14, 15 und 16 sind mit den Bussen innerhalb des Kabels 12 über Sensorschnittstellen verbunden, die im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben werden. Die Sensoren sind typischerweise über einen Produktionsstandort verstreut, eingebaut an verschiedenen kritischen Überwachungspunkten. Beispielsweise werden Beschleunigungsmesser oftmals in Schwingungskontakt mit den Lagern von sich drehenden Maschinen montiert.
Jeder Sensor besitzt seine eigene Sensorschnittstelle, die eine eindeutige Adresse speichert, was es ermöglicht, daß die zentrale Steuereinheit bestimmte Sensoren über die Adresse der entsprechenden Sensorschnittstelle spezifizieren kann. Bei einem spezialisierten Sensortyp 14, der bei dem bevorzugten Design einige oder sämtliche der Beschleunigungsmesser umfaßt, befindet sich die Sensorschnittstelle innerhalb des Gehäuses des Sensors. Dies sorgt für einen zweckmäßigen einstückigen Aufbau, insbesondere bei Beschleunigungsmessern, die die Mehrzahl von Sensoren in vielen Installationen umfassen.
Bei den allgemein erhältlichen Sensoren 16 bzw. gattungsgemäßen kann es sich um einen beliebigen Sensor aus einer großen Vielzahl von handelsüblichen Sensoren handeln, die verfügbar sind, um Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, Spannung, Strömungsgeschwindigkeit oder einen beliebigen anderen gewünschten physikalischen Parameter zu messen. Solche Sensoren besitzen nicht die gewünschte integrierte Sensorschnittstelle, so daß diese separat vorgesehen ist. Allgemeine Beschleunigungsmesser 15, denen auch die Sensorschnittstelle abgeht, können auch gemeinsam mit dem System verwendet werden, was den Vorteil hat, daß existierende Schwingungsüberwachungssysteme aufgerüstet werden können, ohne das Erfordernis, daß sämtliche der Beschleunigungsmesser ersetzt werden müssen.
Für Sensoren ohne die integrierte Sensorschnittstelle kann die Schnittstelle an einer beliebigen Stelle einer Anzahl von geeigneten Stellen angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Eine solche Stelle befindet sich innerhalb eines Moduls 18 (markiert mit M), die speziell für die Sensorschnittstellenfunktion reserviert ist. Ein Spannungs- und Signalaufbereiter 19 (markiert mit PW/COND) ist auch gezeigt, positioniert zwischen dem Sensor und dem Schnittstellenmodul. Seine Funktion besteht darin, eine beliebige spezielle Spannung bereitzustellen, die der Sensor 16 benötigen kann, und um das Ausgangssignal des Sensors in eine Form zu wandeln, die kompatibel zu dem Überwachungssystem ist. Die Funktionsweise des Spannungs- und Signalaufbereiters 19 hängt von den individuellen Anforderungen des speziell an diesem angebrachten Sensors ab, so daß diese nicht im Detail beschrieben wird, aber dieser erzeugt ein analoges Ausgangssignal, das ähnlich innerhalb desselben Spannungsbereichs wie das nachfolgend beschriebene Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers liegt.
Beschleunigungsmessertypen 14 und 15 und viele allgemein erhältliche Sensoren können von Spannungsversorgungen innerhalb oder verbunden mit der zentralen Steuereinheit 10 über das Kabel 12 mit Strom bzw. Spannung versorgt werden. Gewisse spezialisierte Sensoren werden zweckmäßiger von Spannungsversorgungen innerhalb des Spannungsaufbereiters 19 versorgt, der eine separate Verbindung mit externen Spannungsversorgungen benötigen kann.
Andere geeignete Stellen für das Modul, das die Sensorschnittstelle enthält, sind innerhalb des Verbinders bzw. Steckers 20 (markiert mit C/M), der die Verbindung mit dem Kabel 12 herstellt, innerhalb eines Abschlußverbinders 33 (markiert mit T/M) oder innerhalb einer Mehrsensorverteilungsbox 21 (markiert mit DISTR.). Die Mehrsensorverteilungsbox ist mit dem Kabel 12 mit einem einzigen Stecker 28 verbunden, enthält jedoch mehrere Sensorschnittstellen, jede mit ihrer eigenen eindeutigen Adresse und jede entsprechend einem der mehreren Sensoren, die mit dieser verbunden sind.
Unabhängig davon, wo die Sensorschnittstelle installiert ist, ist der Sensor schließlich mit dem Kabel 12 über die Sensorschnittstelle über einen Stecker bzw. Verbinder verbunden, der die Form eines Standardsteckers bzw. Standardsteckverbinders 28 (markiert mit C), eines Steckerverbinders mit integrierter Sensorschnittstelle 20 (markiert mit C/M), eines Abschlusses 32 (markiert mit T) oder eines Abschlusses mit integrierter Sensorschnittstelle 33 (markiert mit T/M) einnehmen kann.
Der Steckverbinder sorgt für eine Verbindung mit Drahtpaaren innerhalb des Kabels 12, die als mehrere parallele Busse dienen, um Strom bzw. Spannung und Daten zu und von den Sensoren zu leiten. Das bevorzugte Design für das System verwendet ein Kabel 12 mit einem internen Bandkabel, das innerhalb eines runden Außenmantels gefaltet ist. Der Mantel kann an perforierten Kabelspleißungen geöffnet sein, die entlang seiner Länge beabstandet sind, um das Bandkabel freizulegen, das dann auf seine normale flache Gestalt entfaltet ist.
Eine Verbindung mit dem flach gemachten Bandkabel wird mit Hilfe von Standard- Isolationsverschiebungssteckern (Standard Insulation Displacement Connectors; IDC) bewerkstelligt, deren Sockelabschnitt an dem flach gemachten Bandkabel angebracht ist und deren Steckerabschnitt an der Sensorschnittstelle angebracht ist. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Sensoren schnell an dem Kabel an einer beliebigen Stelle längs dessen Länge angebracht werden können und erneut positioniert oder ersetzt werden können, je nachdem, wie dies erforderlich ist.
Die IDC-Stecker sorgen für einen Kontakt mit den Drahtpaaren in dem Kabel 12, ohne diese zu unterbrechen. Jeder Stecker, der in der Lage ist, eine solche Verbindung mit den Drähten in dem Kabel zu bewerkstelligen, und jede Kabelkonfiguration, die mehrere zugängliche Drähte enthält, würde auch geeignet sein. Die Stecker 28 können mit einer Impedanzanpaßschaltung ausgestattet sein, falls dies erforderlich ist, und zwar entsprechend zu herkömmlichen Bus-Design-Verfahren.
Nebenstellenstecker 30 (markiert mit E) sorgen für ein Mittel zum Verzweigen des Kabels 12. Diese sind ähnlich zu den Steckern 28, und zwar dahingehend, daß sie auch IDC-basierte Verbindungen darstellen, diese verbinden jedoch eine Verzweigung des Kabels 12, umfassend mehrere zusätzliche Sensoren entlang dessen Länge, anstatt einen einzelnen Sensor. Abschlußstecker 32 (markiert mit T) sind vergleichbar, umfassen jedoch ein Standard-Widerstandsabschluß-Netzwerk, um einen Rufzustand bzw. Besetzzeichen auf dem Bus zu vermeiden.
Bei dem gezeigten bevorzugten Design umfaßt das Bandkabel innerhalb des Kabels 12 drei parallele Drahtpaare, die extern als Datenbusse A, B und C bezeichnet werden. Diejenigen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, werden erkennen, daß mehr als drei Datenbusse oder bis zu nur einem Datenbus dazu verwendet werden können, um die Fehlertoleranz des Datensammelsystems zu verbessern oder zu verschlechtern. Sogar ein Design mit einem einzigen Datenbus besitzt Vorteile im Vergleich zu dem direkt verkabelten Datensammlungssystem des Standes der Technik, weil es weniger Drähte verwendet.
Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt das Datenbusdrahtpaar für Datenbus A einen einzelnen Draht 42 und einen entsprechenden Massedraht 43. Die Datenbusdrahtpaare für die Datenbusse B und C umfassen Signaldrähte 44 und 46 und Massedrähte 45 und 47. Wie nachfolgend beschrieben wird, werden die Datenbusse A, B und C von der Steuereinheit 10 in einem Busadreßabschnitt eines Adreßsignals digital angesteuert.
Die Datenbusse A, B und C sind mit den Datenausgängen 22, 24 und 26 auf der zentralen Steuereinheit 10 über entsprechende Busschnittstellen 48, 50 und 52 (siehe Fig. 2) verbunden. Diese Ausgänge sind so beschaffen, daß eine tragbare Datenspeichereinheit mit irgendeinem von diesen verbunden werden kann, um Daten von einem ausgewählten Sensor über den entsprechenden Datenbus zu empfangen.
Bei dem bevorzugten Design umfaßt das Kabel 12 auch mindestens ein und vorzugsweise zwei weitere Drahtpaare, die als Versorgungsbusse ausgelegt sind, um die Sensorschnittstellen zu versorgen. Diese stellen Strom bzw. Spannungen zur Verfügung, um die Digitaladreßschaltung in den Sensorschnittstellen zu betreiben, so daß diese ihre Adresse erkennen können, wenn sie ausgewählt werden, und ihren Sensor mit dem Datenbus verbinden können. Der Sensor seinerseits wird nicht über den Versorgungsbus versorgt, sondern wird statt dessen über den ausgewählten Datenbus versorgt.
Die Adreßschaltung in jeder Sensorschnittstelle überwacht simultan sämtliche der Datenbusse. Die zentrale Steuereinheit 10 spezifiziert eine Schnittstelle und einen Datenbus, und zwar über ein Adreßsignal, das die Adresse der gewünschten Schnittstelle und des zu verwendenden Busses enthält. Dieses Signal wird an eine Busschnittstelle gesendet, wo es formatiert und auf einen Datenbus gegeben wird. Jede Sensorschnittstelle empfängt das Signal und die Sensorschnittstelle, deren intern gespeicherte Adresse zu der Adresse in dem Signal paßt, verbindet ihren Sensor mit dem Datenbus, der in dem Busabschnitt des Adreßsignals spezifiziert wird, so daß die Datenübermittlung beginnen kann.
Im Vergleich zu einem Sensor erfordert die Adreßschaltung sehr wenig Leistung und eine große Anzahl von Sensorschnittstellen kann simultan auf dem Versorgungsbus versorgt werden. Der zweite Versorgungsbus kann als Ersatz verwendet werden oder dann, wenn die Anzahl von Sensoren so groß ist, daß die Spannungsübertragungskapazität eines Versorgungsbusses überschritten wird, können die Sensoren zwischen den zwei Bussen aufgeteilt werden.
Die Steuereinheit wird über eine Standard-Wechselspannungsverbindung 38 versorgt und umfaßt ein Eingabemittel 34, das dazu verwendet wird, um der Steuereinheit zu sagen, welcher Sensor aktiviert werden soll und welcher Datenbus verwendet werden sollte, um die Daten von diesem Sensor zu senden. Für den Fall eines manuellen Betriebs kann es sich bei der Eingabe um ein Tastaturfeld 34, wie in Fig. 1 gezeigt, oder eine Tastatur handeln. Diese ermöglichen es, daß eine Sensoradresse und der gewünschte Bus manuell eingegeben werden können.
Alternativ kann das System für einen stärker automatisierten Betrieb unter der externen Steuerung eines Computers oder einer automatisierten Datenspeichereinheit eingerichtet sein, in welchem Fall eine serielle RS-232 Schnittstelle oder eine direkte Verbindung mit einem Computerbus als Eingabe verwendet werden kann. Diese Eingaben können anstelle von oder zusätzlich zu einem Tastenfeld oder einer Tastatur verwendet werden. In jedem Fall besteht die zugrundeliegende Funktion des Eingabemittels darin, die Adresse eines Sensors, der für eine Datensammlung versorgt werden soll, und eines Busses zu spezifizieren, über den die Daten übermittelt werden sollen.
Die zentrale Steuereinheit umfaßt auch ein Ausgabemittel, um den Status der Steuereinheit zu signalisieren. Dies kann die Form einer LCD-Anzeige 36 einnehmen, wie in Fig. 1 gezeigt. Dieses kann auch eine RS-232-serielle Schnittstelle umfassen, einen Computermonitor, eine Verbindung mit einem Computerbus oder eine beliebige Kombination aus diesen. Die Ausgabe wird dazu verwendet, um Information entweder direkt an einen Nutzer des Systems oder an einen automatischen Datensammler zu geben. Die Information kann solche Dinge, wie beispielsweise die Adresse des augenblicklich ausgewählten Sensors, welcher der Datenbusse im Einsatz ist, ob gerade Daten auf den Bussen eintreffen und ob die Daten gut sind, umfassen und wird nicht durch Abschneiden (clipping) verzerrt.
Bezugnehmend auf Fig. 2 führt der Mikrokontroller 40 den Auftrag eines Verwaltungssystemvorgangs und einer Übersetzung zwischen dem Eingabe- und Ausgabemittel 34, 36 einerseits und dem Datensammlungssystem andererseits aus. Er führt solche Funktionen aus, wie beispielsweise das Akzeptieren von Daten von dem Zahlenfeld, wenn Tasten niedergedrückt worden sind, die Auswertung der Eingabe, die den Sensor und den Bus spezifiziert, die Aufbereitung eines digitalen Adreßsignals, das Anschalten von gewissen Triggersignalen, um Abschnitte der Busschnittstelle zu aktivieren, die Überwachung, um zu sehen, ob die ankommenden Daten gut sind, das Senden von Statusinformation aus dem Ausgang und andere Synchronisierungs- und Sequenzfunktionen, um den Systembetrieb zu koordinieren.
Ein optionales digitales Eingabe-/Ausgabemittel, wie beispielsweise die RS-232-Verbindung 37, kann anstelle von oder zusätzlich zu dem Eingabe-/Ausgabemittel 34, 36 verwendet werden, um eine automatisierte Steuerung des Systems von einem Computer oder einem tragbaren Datenausleser auszuführen.
Wie diejenigen, die mit herkömmlichen Mikrokontrollerschaltungen vertraut sind, erkennen werden, wird der Mikrokontroller auch weitere Unterstützungschips (nicht gezeigt) umfassen, wie beispielsweise Pufferspeicher, einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM), um ein Eingabe-/Ausgabeprogramm zu speichern, das den Betrieb des Mikrokontrollers steuert, und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der einen Teil des Mikrokontrollerchips darstellen kann oder getrennt von diesem sein kann. Sämtliche der Unterstützungschips würden innerhalb des Steuerabschnitts 41 der zentralen Steuereinheit 10 enthalten sein und das Design des mikrokontrollerbasierten Steuerabschnittes 41 ist gänzlich konventionell.
Die Daten von dem spezifizierten Sensor kommen an der zentralen Steuereinheit über einen der spezifizierten Zweidraht-Datenbusse 42-43, 44-45 und 46-47 an und werden für eine Aufzeichnung mittels eines Datenauslesers oder eines anderen Geräts an den Datenausgängen 22, 24 und 26 extern verfügbar gemacht. Die Datenbusse sind mit der zentralen Steuereinheit über drei im wesentlichen identische Busschnittstellen 48, 50 und 52 verbunden.
Der Mikrokontroller 40 steuert den Betrieb der Busschnittstellen über die Steuerbusse 58, 60 und 62. Die Steuerbusse umfassen mehrere Steuer- und Statusleitungen, die vollständig im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben werden, um digitale Signale zu senden und zu empfangen, und zwar an die oder von den Busschnittstellen.
Zusätzlich zu den sechs Drähten der drei Datenbusse umfaßt das Kabel 12 zwei Drähte des Versorgungsbusses 54, 55, die von der Gleichspannungseinheit 56 versorgt werden. Die Gleichspannungsversorgungseinheit versorgt auch den Mikrokontroller 40, die Busschnittstellen 48, 50 und 52 und über diese die Sensoren über die Datenbusse.
Weitere Zweidraht-Datenbusse und/oder Versorgungsbusse können in dem Kabel 12 enthalten sein, um weitere Daten- und/oder Versorgungswege bereitzustellen.
Die Gleichspannungsversorgungseinheit 56 erzeugt mindestens drei verschiedene Spannungen, um verschiedene Abschnitte der Schaltung zu versorgen, und zwar +KPV, +SPV und +DPV. Eine Versorgungsleitung 57 ist gezeigt, um die Tatsache zu betonen, daß ein Strom bzw. eine Spannung an die Busschnittstellen und von dort an die Sensoren über das Kabel 12 geschickt wird. Andere Teile der zentralen Steuereinheit werden auch in üblicher Weise versorgt, obwohl die Versorgungsverbindungen nicht gezeigt sind.
Die höchste Spannung, die von der Gleichspannungsversorgungseinheit 56 zur Verfügung gestellt wird, ist die Versorgungsspannung (+KPV). Dies ist die Spannung, die an die Adreßschaltung über den Versorgungsbus 54-55 angelegt wird. Wie nachfolgend beschrieben wird, wird diese Spannung auch als die binäre "An"-Spannung in dem digitalen Adreßsignal verwendet, das über die Datenbusse gesendet wird. Die Aus-Spannung beträgt im wesentlichen 0 Volt.
Die zweite und nächstniedrigere Spannung ist die Sensorversorgungsspannung (+SPV). Diese Spannung wird verwendet, um die Konstantstrom-Sensorversorgungsquelle 86 zu versorgen. Die Sensoren richten auf den Datenbussen eine Vorspannung ein, die kleiner ist als +SPV, wobei die AC-Analogdaten um die Vorspannung fluktuieren. Die Analogdatenspannung kann niemals +SPV überschreiten und diese Differenz wird dazu verwendet, um zu verhindern, daß analoge Daten mit digitalen Daten verwechselt werden, die immer 0 oder +SPV betragen. Beschränkungen hinsichtlich des minimalen Spannungspegels der analogen Daten bewirken, daß sich die Spannungsbereiche für gültige digitale Daten und gültige analoge Daten gegenseitig ausschließen.
Der letzte und niedrigste Spannungspegel ist eine digitale Versorgungsspannung (+DPV). Diese Spannung wird verwendet, um viele der digitalen integrierten Schaltungen zu versorgen.
Indem wir uns nun den Busschnittstellen zuwenden, stellt Fig. 3 ein ausführliches Schaltschema für eine Busschnittstelle 48 zur Verfügung, die mit einem Datenbus A verbunden ist. Weil die drei Busschnittstellen 48, 50 und 52 identisch sind, wird nur eine Busschnittstelle 48 vollständig beschrieben.
Digitale Steuersignale von dem Mikrokontroller 40 werden an die Busschnittstelle 48 über verschiedene Steuerleitungen gesendet, die bezeichnet werden mit "A ADDR" 68, "A ADDR AN" 70, "A AUS" 72 und "A AUX AN" 74. Digitale Statussignale von der Busschnittstelle werden an den Mikrokontroller 40 über Statusleitungen gesendet, die mit "A DATA" 76 und "A CLIP" 78 bezeichnet werden. Bei der mit "A AUX" 80 bezeichneten Leitung handelt es sich um eine Gleichspannungs-Hilfsverbindung mit den Sensoren über den Datenbus 42. Diese kann verwendet werden, um über den Datenbus einem beliebigen Sensor einen Strom bzw. eine Spannung zur Verfügung zu stellen, der eine Nicht-Standardversorgung erfordern kann, oder diese kann als Gleichspannungsdatenausgang verwendet werden.
Generell wird jedoch an dem Datenausgang 22 von Datenbus 42 über ein herkömmliches Wechselspannungsausgabenetzwerk, das aus einem Widerstand 64 und einem Kondensator 66 besteht, ein AC-Datenausgabesignal zur Verfügung gestellt. Diese übermitteln das AC-Datensignal und blockieren die DC-Vorspannung auf dem Datenbus während des Intervalls, wenn die Daten gerade übermittelt werden.
Die Steuer- und Statusleitungen, auf die hierin Bezug genommen wird, stellen einen Teil des Steuerbusses 58 in Fig. 2 dar und die bezeichneten Steuer- und Statusleitungen 68-80 in Fig. 3 enden an adressierbaren Eingängen und Ausgängen des Mikrokontrollers 40. Der Mikrokontroller 40 umfaßt auch entsprechende Steuer- und Statusleitungen für die anderen zwei Busschnittstellen 50 und 52 innerhalb des Steuerbusses 60, 62.
Die Busschnittstelle 48 führt die folgenden wesentlichen Funktionen aus:
1. Sie empfängt ein digitales Adreßsignal von dem Mikrokontroller 40, das eine Sensoradresse und einen Datenbus spezifiziert, formatiert das Adreßsignal, indem dessen Spannung von herkömmlichen Null-zu-fünf-Volt-TTL-Spannungspegeln zu Null-zu- +KPV-Pegeln verschoben wird, damit die Sensorschnittstellen dieses als eine digitale Adresse erkennen können, und übermittelt dann das Signal über den Datenbus 42-43.
2. Sie steuert ein Verzögerungsintervall, während dem das Adreßsignal gesendet wird, legt dann einen Konstantstrom an den Datenbus 42 an, um die Vorspannung einzurichten, und versorgt den ausgewählten Beschleunigungsmessersensor.
3. Wenn Daten gerade beginnen, auf dem Datenbus 42 anzukommen, überwacht die Busschnittstelle 48 die Daten und testet diese und signalisiert dem Mikrokontroller a), daß Daten nun gerade ankommen und b), daß sich die Daten innerhalb des Betriebsbereichs befinden.
4. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt, und zwar auf den Befehl von dem Mikrokontroller hin, unterbricht die Busschnittstelle die Versorgungsspannung von dem Datenbus 42, was sämtliche der Sensorschnittstellen in einen Standby-Modus zurücksetzt, in welchem diese auf ein neues Adreßsignal warten.
Diese Funktionen werden prinzipiell mit Hilfe einer Zeitgeberschaltung 82, einer Adreßschaltung 84, einer Sensorversorgungseinheit 86 und zwei (2) Datenüberwachungsschaltungen 88 und 90 ausgeführt.
Der erste Schritt bei einem Datensammlungszyklus besteht für den Mikrokontroller 40 darin, sicherzustellen, daß die Sensorversorgungsspannung auf der Datenleitung 42 ausgeschaltet wird, indem die Leitung A AUS 72 auf niedrig geschaltet wird. Dies löscht den Flipflop 92 und öffnet den FET-Elektronikschalter 94, der mit dem Flipflop 92 über die Leitung 96 verbunden ist. Das Löschen bzw. Zurücksetzen des Flipflop-Ausgangs öffnet den Schalter 94 und trennt die Sensorversorgungseinheit 86 vom Adreßbus 42.
Wenn die Sensorversorgungsspannung vom Datenbus A entfernt wird, wird jeder zuvor ausgewählte Sensor, der mit diesem Datenbus verbunden ist und Sensorleistung von diesem Datenbus zieht, getrennt und zurückgesetzt werden und in den Bereitschaftszustand wechseln.
Als nächstes, mit dem Datenbus gelöscht, signalisiert der Mikrokontroller 40 der Busschnittstelle, daß eine Adresse über den Datenbus A gesendet werden soll, indem die Leitung A ADDR AN 70 hochgeschaltet wird.
Das Hochschalten von Leitung 70 schließt den FET-Schalter 58, was die Adreßschaltung 84 mit dem Datenbus 42 verbindet und gleichzeitig den Synchronisationszyklus der Zeitgeberschaltung 82 startet.
Die Zeitgeberschaltung 82 wird dann damit beginnen, über einen 555 Zeitgeber 100 ein voreingestelltes Zeitintervall auszuzählen, wie es mittels der RC-Zeitkonstanten des Widerstand 108 und des Kondensators 112 eingestellt war. Am Ende des voreingestellten Zeitintervalls wird das Ausgangssignal des Zeitgebers 100 den Zustand von J-K-Flipflop 92 wechseln, was den Schalter 94 schließt und dem Datenbus 42 eine Sensorspannung von der Sensorversorgungsschaltung 86 zuführt.
Innerhalb des voreingestellten Zeitintervalls, das mit Hilfe des Zeitgebers 100 erzeugt wird, muß der Mikrokontroller 40 ein Adreßsignal erzeugen, das den gewünschten Sensor spezifiziert, und dieses Signal an die Busschnittstelle senden, so daß der geeignete Sensor mit dem Datenbus 42 verbunden werden kann, um die Versorgungsspannung zu erhalten. Bei dem bevorzugten Design erzeugt der Zeitgeber 100 eine Verzögerung von mindestens 100 Millisekunden im Anschluß daran, daß die Leitung A ADDR AN 70 hoch wird, bevor er den Zustand von J-K-Flipflop 92 wechselt.
Sobald die Leitung A ADDR AN 70 auf hoch gewechselt hat, wird das Adreßsignal von dem Mikrokontroller 40 über die Steuerleitung 68 an die Adreßschaltung 84 gesendet. Das vom Mikrokontroller erzeugte Adreßsignal umfaßt zwei Abschnitte. Der erste Abschnitt stellt die Adresse der Sensorschnittstelle dar, die mit dem Sensor verbunden ist, von dem Daten gesammelt werden sollen.
Der zweite Abschnitt bezeichnet den Bus, über den die Daten gesendet werden sollen. Die A-Busschnittstelle 48 wird dazu benutzt, um einem Sensor zu signalisieren, daß Daten über den A-Datenbus 42-43 gesendet werden sollten, die B-Busschnittstelle 50 wird dazu benutzt, um einem Sensor zu signalisieren, daß Daten über den B-Datenbus gesendet werden sollen, etc.
Bei der Adreßschaltung 84 handelt es sich im wesentlichen um einen Spannungspegelverschieber, der das Adreßsignal, das vom Mikrokontroller 40 erzeugt wird, von seinem ursprünglichen Null-(Aus-)bis-Fünf-Volt-(An-)Pegel auf ein digitales Null-(Aus-)bis- +KPV(An) Adreßsignal wandelt, bevor es auf den Datenbus 42 gesendet wird.
Wenn der Zeitgeber 100 auszählt, öffnet dieser den Schalter 98 und kippt den Zustand von Flipflop 92, was den Schalter 94 schließt, wodurch die Adreßschaltung 84 vom Datenbus getrennt wird und statt dessen die Sensorstromversorgung 86 verbunden wird.
Die Sensorstromversorgungsschaltung 86 umfaßt einen Stromregler 102 mit drei Anschlüssen, der mittels Widerständen 104 und 106 als Konstantstromquelle ausgelegt ist. Weil die Stromversorgung mit einer maximalen Spannung von +SPV versorgt wird, die kleiner ist als +KPV, kann die analoge Sensordatenspannung nicht +SPV überschreiten und kann nicht mit digitalen Adreßsignalen verwechselt werden, die entweder aus sind oder einen Wert von +KPV besitzen.
Die Vorspannungs-/Impedanzwandlerschaltung beim Beschleunigungsmesser (siehe Fig. 6) stellt eine nominelle Vorspannung von 50% von +SPV von dem Strom ein, der von der Sensorversorgungsschaltung 86 zugeführt wird. Diese Schaltung begrenzt auch die minimale Spannung der Daten von dem Sensor, was verhindert, daß die Adreßschaltung auf anderen Sensorschnittstellen Daten mit Adreßsignalen von dem Mikrokontroller 40 verwechselt. Die Abwesenheit einer Vorspannung, wenn die Sensorversorgungsschaltung 86 mit Hilfe des Schalters 94 abgetrennt wird, kann in der Sensorschnittstelle eindeutig detektiert werden, um den ausgewählten Sensor zurückzusetzen und diesen von der Leitung zu nehmen.
Die Konstantstromquelle ist insbesondere geeignet zur Versorgung von Beschleunigungsmessern. Für andere Arten von Sensoren, die andere Formen einer Versorgung erfordern, kann die Leitung A AUX 80 dazu verwendet werden, um eine Spannung bzw. einen Strom zur Verfügung zu stellen, vorausgesetzt, daß dieser auf den Spannungsbereich von der minimalen Datenspannung bis +SPV beschränkt ist, wie zuvor beschrieben wurde. Die Verbindung der Leitung A AUX wird über die Leitung A AUX AN 74 mit Hilfe des Mikrokontrollers gesteuert.
Die Adreßschaltung 84 verschiebt den Spannungspegel der eingehenden Adreßbits auf Leitung A ADDR 68, so daß ein digitales "An" +KPV beträgt. Die Adreßpulse von Leitung 68 schalten den Transistor 116. Wenn die Leitung A ADDR hoch wird, leitet der Transistor 116, verschiebt sich die Spannung an dem Kollektor von Transistor 116 auf niedrig, was die Spannung an dem invertierenden Eingang von Komparator 118 unter die Spannung verschiebt, die mit Hilfe der Vorspannungswiderstände auf dem nichtinvertierenden Eingang von 118 eingestellt ist, was bewirkt, daß das Ausgangssignal von 118 am Schalter 98 sich auf Hoch verschiebt, und zwar etwa auf die volle Spannung +KPV.
Falls die Sensorschnittstelle, wie nachfolgend beschrieben wird, richtig arbeitet, wird der Sensor der Sensorschnittstelle, die der Adresse entspricht, die in dem gerade gesendeten Adreßsignal spezifiziert wird, mit dem A-Datenbus verbunden sein und die Vorspannungsschaltung auf diesem wird eine Vorspannung auf dem Datenbus von etwa 50% von +SPV eingestellt haben. Analoge Daten im Bereich zwischen der minimalen Datenspannung und +SPV werden auf dem Datenbus A zu erscheinen beginnen, wenn der Sensor arbeitet, und diese Daten gelangen zum Datenausgang A über den Kondensator 66.
Um zu verifizieren, daß gute Daten gerade ankommen, wird die Spannung auf Datenbus A mit Hilfe der Module 88 und 90 überwacht. Das Modul 88 überwacht die Gleichspannung und das Modul 90 überwacht die Wechselspannung, um zu verifizieren, daß das Signal im gültigen Bereich liegt und nicht als Ergebnis eines Abschneidens (clipping) oder einer Sättigung verzerrt wird.
Das Modul 88 überwacht die A-Datenbussignalleitung über den Draht 136 mittels des Widerstands 150, der gemeinsam mit dem Kondensator 151 und dem Widerstand 149 als Tiefpaßfilter funktioniert und im wesentlichen die Wechselspannungskomponente auf Masse kurzschließt. Die Komparatoren 138 und 140 stellen ein Spannungsfenster um die erwartete Vorspannung herum ein und signalisieren der Hauptsteuereinheit 40 durch Wechseln der Leitung A DATA 76 auf den hohen Zustand, wann immer die Vorspannung gut ist. Dies signalisiert, daß Daten auf dem A-Datenbus zur Verfügung stehen. Typischerweise wird der Mikrokontroller dann einen Hinweis auf der Anzeige 36 anschalten oder einem automatischen Datensammler anzeigen, daß nun Daten gesammelt werden können.
Falls die Vorspannung auf Hoch wechselt, wird der Komparator 138 sein Ausgangssignal auf Niedrig schalten, was das Daten-Gut-Signal auf Leitung A DATA 76 ausschaltet. Falls die Vorspannung auf Niedrig wechselt, wird der Komparator 140 sein Ausgangssignal auf Niedrig schalten, was das Daten-Verfügbar-Signal auf A DATA ausschaltet. Jede Situation wird dem Mikrokontroller signalisieren, daß gute Daten nicht länger zur Verfügung stehen.
Die Überwachungsschaltung 90 funktioniert vergleichbar zur Überwachungsschaltung 88, mit der Ausnahme, daß dieser die Tiefpaßfilterung fehlt. Sie umfaßt zwei Komparatoren 152 und 154, die mit dem Datenbus 42 über die Leitung 156 und mittels Widerständen 162 und 164 verbunden sind. Die Komparatoren 152 und 154 setzen ein viel breiteres Vergleichsfenster, um die Wechselspannungsnatur des Datensignals zu überwachen, als dies von dem Gleichspannungsüberwacher in Modul 88 eingestellt wurde.
Die Widerstände 158 und 160 können eingestellt werden, um die Spannungen einzustellen, bei denen die Komparatoren das Signal auf A CLIP 78 ausschalten.
Falls die Flanken des Wechselspannungssignals aus dem breiten Spannungsfenster, das mit Hilfe der Komparatoren 152 und 154 eingestellt wird, herausfallen, wird einer der Komparatoren sein Ausgangssignal auf niedrig wechseln, solange die Spannung außerhalb eines Fensters liegt. Die Datenleitung A CLIP 78 wird dann niedrig werden, was dem Mikrokontroller 40 signalisiert, daß die Daten nicht gut sind.
Fig. 4 stellt das Schaltungsschema für eine Sensorschnittstelle 168 dar. Die Sensorschnittstelle 168 kann in dem Gehäuse für einen Beschleunigungsmesser 14 installiert sein, in einem separaten Schnittstellenmodul 18, in einem Abschluß 33, in einem Busverbinder bzw. Busverbindungsstecker 20 oder in einer Mehrsensorverteilungsbox 21. Jede Sensorschnittstelle ist identisch, mit der Ausnahme der eindeutigen Adresse, die in dieser gespeichert ist.
Eine Spannung bzw. ein Strom wird der Sensorschnittstellenschaltung über den Versorgungsbus 54, 55 zugeführt, der +KPV führt. Diese Spannung wird verwendet, um eine Referenzspannung bei der Detektion der digitalen Impulse auf den Datenbussen zu erzeugen. Sie wird auch in herkömmlicher Weise dazu verwendet, um eine niedrigere Spannung, +DPV, für die Digitalschaltung zu erzeugen, und zwar über die Zenerdiode 169 und die zugeordneten Widerstände und Filterkondensatoren.
Jede Busschnittstelle 168 ist mit sämtlichen drei Datenbussen 42-43, 44-45 und 46-47 verbunden sowie mit dem Versorgungsbus (Keep alive power bus) 54-55. Die Datenbusse sind unmittelbar mit einem Adreßdetektor 170 über die Dioden 172, 174 und 176 verbunden.
Der Adreßdetektor führt zunächst mit dem Komparator 178 eine Spannungspegeldetektion aus, der nur die +KPV-Digitaladreßsignale durchläßt, wie sie von den Vorspannungswiderständen 180, 182, 184 und 186 eingestellt werden. Spannungen von +SPV und darunter gelangen nicht durch den Komparator 178.
Weil die Sensoren in dem System in variablen Abständen zum Hauptkontroller angeordnet sein können, kommt es bei der Ausbreitung des Adreßsignals zu Verzögerungen von variabler Dauer. Um Probleme aufgrund der unbekannten Länge dieser Verzögerungen zu vermeiden, geht jedem Datenbit in dem Adreßsignal ein Taktbit voraus. Diese "Selbsttaktung" wird nachfolgend ausführlicher im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, das Taktbit wird jedoch dazu benutzt, um den Flipflop 188 auszulösen bzw. zu triggern, um einen synchronisierten Ausgangspuls zu erzeugen, der mit Hilfe des Widerstands 190 und des Kondensators 192 eingestellt wird, der das Adreßbit unmittelbar nach dem Taktbit freigibt. Dieser synchronisierte Ausgangspuls besitzt eine abfallende bzw. hintere Flanke, die in das Datenbit hineinfällt, das diesem Taktbit folgt.
Der resultierende Ausgangspuls von 188 wird von dem Q-Ausgang an den Adreßkomparator 194 angelegt und von dem Nicht-Q-Ausgang an den Seriell-zu-Parallel- Wandler 196, und zwar über die Leitungen 198 bzw. 200. Die Adreßbits, die den Taktbits folgen, werden ebenfalls dem Adreßkomparator 194 und dem Seriell-zu-Parallel- Wandler 196 zugeführt, und zwar über die Leitungen 202 und 204. Die nacheilende Flanke des synchronisierten Pulses von 188 bewirkt, daß der Adreßkomparator 194 und der Seriell-zu-Parallel-Wandler 196 die Datenbits auf den Leitungen 202 und 204 lesen.
(Tatsächlich, wie nachfolgend beschrieben wird, ist das Eingangsgate des Seriell-zu- Parallel-Wandlers 196 nur während des Busadreßabschnittes des Adreßsignals offen, so daß dieser nur Datenbits innerhalb dieses Abschnittes lesen wird.)
Der Adreßkomparator 194 umfaßt ein E2ROM, um die eindeutige Adresse dieser Sensorschnittstelle zu speichern. Das bevorzugte Bauelement für diese Funktion ist ein programmierbarer 16-Bit-Kode-Detektor, wie beispielsweise ein HC2063. Der gespeicherte "Kode" stellt die eindeutige Adresse der Sensorschnittstelle dar und dieser kann über den Steuerbus 206 elektrisch eingegeben oder verändert werden. Dies wird für gewöhnlich zu dem Zeitpunkt vorgenommen, wenn der Sensor installiert wird und wenn der Steuerbus nicht mit dem Datenbus verbunden ist. Der Steuerbus umfaßt typischerweise eine Programmleitung, eine Taktleitung, eine Datenleitung und Leitungen zum Lesen und Modifizieren der Daten in dem E2ROM.
Der Adreßkomparator 194 benötigt ein anfängliches "An"-Bit, um seinen Vergleich zu beginnen, somit beträgt das anfängliche Bit des Sensoradreßfeldes immer Eins. Dieses Bit wird in Fig. 5 als "Vergleich An" bezeichnet.
Auf den Empfang einer Adresse hin, die zu der gespeicherten Adresse paßt bzw. mit dieser übereinstimmt, schaltet der Adreßkomparator 194 die Ausgangsleitung 208 auf hoch, was bewirkt, daß der bistabile Flipflop 210 die Leitung VERGLEICH (H) 212 hochschaltet. Bei VERGLEICH (H) handelt es sich um ein Übereinstimmungssignal, das signalisiert, daß dieser Sensor ausgewählt worden ist. Sie ist mit dem A-Eingang des Seriell-zu-Parallel-Wandlers 196 verbunden. Die A- und B-Eingänge zum Wandler 196 sind die Eingänge zu einem AND-Gate; so daß solange, bis die Leitung VERGLEICH (H) 212 auf Hoch wechselt, die Adreßbits, die an dem B-Eingang ankommen, auf Leitung 204 blockiert werden.
Die Leitung VERGLEICH (H) wechselt nach der Ankunft der ersten acht Bits (die die passende Sensoradresse spezifizieren) in dem 16-Bit-Adreßsignal auf Hoch. Die ver bleibenden Adreßbits (die den zu verwendenden Datenbus spezifizieren) werden dann in den Seriell-zu-Parallel-Wandler hineingelassen.
Ein vollständiges Adreßsignal, das in Fig. 5a gezeigt ist, umfaßt ein Sensoradreßfeld und ein Busauswahlfeld. Bei einem Design mit einem einzigen Datenbus kann man das Busauswahlfeld eliminieren. Jedes Feld umfaßt acht Datenbits, wobei jedem Datenbit ein Taktbit vorangeht. Das Taktbit besitzt eine Dauer, die der Hälfte der Dauer des Datenbits entspricht. Es löst den Adreßdetektor 170 aus, um einen Impuls (siehe Fig. 5b) zu erzeugen, dessen nacheilende bzw. hintere Flanke in die Mitte des unmittelbar folgenden Datenbits fällt. Diese Bit-für-Bit-Selbsttaktung vermeidet alle Probleme bei der Synchronisierung aufgrund von langen Kabellängen.
Das erste Datenbit des Sensoradreßfelds wird mit "Vergleich An" bezeichnet und das erste Bit der Busauswahladresse wird mit "SW (H) bezeichnet. Diese ersten Bits von jedem Feld sind stets an, das heißt eine digitale Eins. Das Anschalten des ersten Bits von jedem Feld vereinfacht die Adreßschaltung. Die verbleibenden sieben Bits in jedem Feld stellen die Sensoradresse oder die Datenbusadresse dar. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden nur die ersten drei Bits der sieben für die Busadresse verfügbaren Bits verwendet. Die Bits werden in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den drei Datenbussen eingestellt. Bei den sieben Bits der Sensoradresse handelt es sich um eine herkömmliche binäre Zahl.
Vergleich An, bei dem es sich um das Bit 0 des Sensoradreßfeldes mit acht Bits handelt, tritt zwischen dem Zeitpunkt t&sub0; und dem Zeitpunkt t&sub4; auf. Das Taktbit 250, das diesem Datenbit entspricht, tritt zwischen den Zeiten t&sub0; bis t&sub1; auf, und das Datenbit 252 (das stets Eins ist) tritt vom Zeitpunkt t&sub2; bis t&sub4; auf. In dem Intervall nach dem Taktbit und vor dem Datenbit fällt die Spannung immer auf Null ab, was eine deutliche hintere bzw. nacheilende Flanke des Taktbits erzeugt. Die hintere Flanke des Taktbits 250 wird den Flipflop 188 auslösen, was einen synchronisierten Impuls 254 (Fig. 5b) erzeugt, dessen hintere Flanke 194 und 196 freigeben wird, um das darauffolgende Datenbit etwa zum Zeitpunkt t&sub3; einzulesen, und zwar genau in der Mitte dieses Datenbits.
Bit 1 (das zweite Bit des Adreßfeldes und das erste signifikante Bit bzw. Kennbit der Adresse) beginnt zum Zeitpunkt t&sub4;. Es besitzt ein vorangehendes Taktbit 256 von t&sub4; bis t&sub5;, das deshalb, weil es sich bei dem vorangehenden Datenbit um eine Eins handelt, als eine Fortsetzung dieses Bits erscheint. Es ist jedoch die hintere Flanke jedes Taktbits, die die synchronisierten Impulse von 188 erzeugt, die in Fig. 5b gezeigt sind, und die hintere Flanke wird stets deutlich sein. Zum Zeitpunkt t&sub6; liest der Impuls 258 einen Datenimpuls 260 (einen anderen) ein.
Bit zwei (das dritte Bit des Feldes) umfaßt ein Taktbit 262, dessen hintere Flanke den Impuls 264 startet. Die hintere Flanke von Impuls 264 liest das Datenbit (eine Null) zum Zeitpunkt t&sub7; ein. Sämtliche der verbleibenden Bits werden in derselben Art und Weise wie das Taktbit eingelesen, das einen Impuls im Flipflop 188 erzeugt (was in Fig. 5b), dessen hintere Flanke in der Mitte des Datenbits auftritt. Nicht gezeigt sind die Bits 4-7 des Sensoradreßfeldes und die Bits 13-15 des Busadreßfeldes.
Die drei Datenbits nach SW (H) entsprechen den drei Datenbussen. In dem Busadreßfeld ist Bus A ausgewählt worden, weil das Datenbit 266 an ist, und die Busse B und C wurden nicht ausgewählt, weil deren entsprechende Datenbits aus sind.
Das vollständige Adreßsignal, das in Fig. 5a gezeigt ist, umfaßt das Bit Vergleich An (das stets Eins ist), eine binäre Sensoradresse von sieben Bits (deren erste drei Bits als 1, 0 und 1 gezeigt sind, und deren vier letzten Bits nicht gezeigt sind), SW (H) (stets eine Eins), drei Bits für die Busadresse (gezeigt als 1, 0 und 0, was anzeigt, daß der Datenbus A verwendet werden soll), und vier nicht verwendete Bits (die jedoch für weitere Datenbusse verwendet werden könnten).
Die gesamte Übermittlung des 16-Bit-Adreßsignals erfolgt während des Zeitintervalls, das von dem Zeitgeber 100 in der Busschnittstelle eingestellt wird. Nach diesem Zeitintervall wird der Zeitgeber 100 auszählen und wird sich der Schalter 94 schließen, was die Sensorversorgung mit dem Datenbus A verbindet. Wie dargestellt, werden dann Daten auf dem Datenbus anzukommen beginnen. Diese werden hinsichtlich der Spannung zwischen der minimalen Datenspannung und +SPV beschränkt sein, wie zuvor beschrieben wurde.
Bezugnehmend wiederum auf Fig. 4, verhindert die Leitung VERGLEICH (H) 212 eine Eingabe in den Seriell-zu-Parallel-Wandler 196, solange bis von dem Adreßkomparator 194 eine passende Adresse erkannt worden ist. Der Seriell-zu-Parallel-Wandler dient als ein Busauswahlmittel. Sobald der Eingang durch ein digitales Hoch auf VERGLEICH (H) geöffnet wurde, wird die Busadresse in 196 gewechselt und schreitet die acht parallelen Ausgänge QA bis QH ab. Wenn wir die Busadresse von Fig. 5 als Beispiel verwenden, wird, sobald die Busadresse vollständig in den 8-Bit-Wandler 196 gelangt ist, SW (H) (das stets hoch ist) am Ausgang QH anliegen und wird das Bit, das dem Datenbus A entspricht, am Ausgang QG anliegen. Das Bit, das Datenbus B entspricht, wird am Ausgang QF anliegen und das Bit, das dem Bus C entspricht, wird am Ausgang QE anliegen.
SW (H) ist auch mit Leitung 214 an den Bus-AND-Gates 222, 224 und 226 verbunden. Dies verhindert, daß die Busauswahlschalter 216, 218 und 220 arbeiten, solange bis die vollständige Busauswahladresse in den Wandler 196 eingegeben worden ist. Bevor die Busauswahladresse eingegangen ist, werden sämtliche der Ausgänge QA-QH niedrig sein. Wegen des ersten Bits in dem Busadreßabschnitt wird SW (H) stets Eins sein und wird die Leitung 214 auf Hoch schalten, wenn die Busauswahladresse vollständig in den Wandler 196 gelangt ist. Wenn die Leitung 214 hoch wird, werden es die AND-Gates 222, 224 und 226 zulassen, daß die geeignete Busauswahlleitung 228, 230, 232 den entsprechenden Busauswahlschalter 216, 218 und 220 auslöst, um den Sensor 234 über den in Fig. 6 gezeigten Impedanzwandler mit dem spezifizierten Datenbus zu verbinden.
Der Sensor 234 fährt fort, Daten entlang dem Datenbus zu senden, bis die Sensorspannung durch Öffnen des Sensorspannungsschalters 94 in Antwort auf das Signal in der Leitung A AUS 72 von dem Hauptkontroller getrennt wird.
Wenn die Sensorspannung von dem Datenbus 42 getrennt wurde, dient die Rücksetzschaltung 236, die aus einem Spannungskomparator 238 und einem Flipflop 240 besteht, dazu, um die AUS-Leitung 242 auf Niedrig zu schalten. Der Spannungskomparator 238 fühlt den Abfall der Spannung auf dem Datenbus. Wann immer die Datenbusspannung unter die Referenzspannung fällt, die mit Hilfe der Spannungsteilerwiderstände 237 und 239 eingestellt ist, wird Flipflop 240 ausgelöst, was das Ausgangssignal Nicht-Q verändert, was AUS-Leitung 242 absenkt.
AUS-Leitung 242 löst das Gate 244 und das NAND-Gate 246 aus, die als Invertierer eingerichtet sind. Die LÖSCHEN-Leitung 248 löscht dann den Seriell-zu-Parallel- Wandler 196, was bewirkt, daß die Ausgangsleitung 214 niedrig wird und sämtliche der Datenbusschalter 220, 218 und 216 geöffnet werden. Die Sensorschnittstellenschaltung befindet sich dann in dem Bereitschaftszustand und wartet auf das nächste Adreßsignal, das diese anschalten wird und ihren Sensor mit einem Datenbus verbinden wird.
Der Sensor 234, bei dem es sich um einen beliebigen Sensor von einer Vielzahl von verschiedenen Sensoren handeln kann, wird über den Draht 300 mit dem mittels des Schalters ausgewählten Datenbus verbunden. Als ein Beispiel zeigt Fig. 6 einen herkömmlichen piezoelektrischen Beschleunigungssensor 302, mit einem Impedanzwandler und notwendigen Anpassungen zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung.
Die wesentliche Abweichung vom herkömmlichen Impedanzwandlerdesign ist die Verwendung von Dioden, um eine minimale Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, bevor das Signal an den Datenbus angelegt wird. Die minimale Spannung verhindert einen nicht beabsichtigten Vorgang der Rücksetzschaltung 236, was eine Trennung der Sensorschnittstelle von dem Datenbus und eine Zurücksetzung in den Bereitschaftsmodus bewirken würde.
Wenn wir uns in Erinnerung rufen, daß es sich bei der Sensorversorgungseinheit um eine Konstantstromquelle handelt, stellt die Vorspannungsschaltung von Sensor 234 eine nominelle Vorspannung ein, die 50% der maximalen Sensorversorgungsspannung +SPV beträgt. Das Schwingungssignal von dem piezoelektrischen Sensor 302 stellt ein Wechselspannungssignal dar, das dieser DC-Vorspannung überlagert ist. Der obere Grenzwert des Signals wird mit Hilfe der maximalen Spannung +SPV gesteuert und der untere Grenzwert des Signals wird mit Hilfe von Dioden 304 und 306 gesteuert. Bei den Dioden 304 und 306 handelt es sich um Siliziumdioden mit einem nominellen Spannungsabfall von jeweils 0,6 Volt.
Sogar dann, wenn der Ausgangstransistor 308 gesättigt ist, wird die Ausgangsspannung auf Draht 300 nicht kleiner sein als die Spannung über diese zwei in Reihe geschalteten in Vorwärtsrichtung vorgespannten Dioden. Wenn Transistor 308 ausgeschaltet ist, wird die Ausgangsspannung nicht mehr als die volle +SPV betragen. An beiden Grenzwerten wird sich die Spannung innerhalb eines beschränkten Bereiches befinden, der oberhalb des Wertes für eine digitale Null in dem Adreßsignal (Spannung aus) und unterhalb des Wertes für eine digitale eins (+KFV) liegt, wie in Fig. 5 gezeigt.
Der verbleibende Rest des Impedanzwandlers ist herkömmlich. Der piezoelektrische Sensor 302 erzeugt eine Wechselspannung, wenn er Schwingungen ausgesetzt ist. Das Signal wird über FET 322 verstärkt, der den konstanten Strom über die Transistoren 310 und 308 moduliert. Der Kondensator 324 und der Widerstand 320 bilden die Eingangslast und spannen FET 322 vor. Die Widerstände 318 und 316 sind für eine zusätzliche Vorspannung und eine negative Rückkopplung bestimmt. Der Widerstand 314 stellt eine Last für FET 322 dar. Die Ausgangsspannung auf dem Datenbus ist die Kollektor-zu-Emitter- Spannung auf Transistor 308 plus dem Spannungsabfall über die Dioden 304 und 308.
Andere Sensorschaltungen, wie sie für andere Arten von Sensoren erforderlich sind, würden auch geeignet sein, vorausgesetzt, daß diese den Spannungsbereich zwischen +SPV und einem Minimum beschränken, das genügend weit oberhalb der Massespannung liegt, um ein Auslösen der Rücksetzschaltung 236 zu vermeiden.
Man wird somit erkannt haben, daß die vorstehend dargelegten Ziele, die neben weiteren Zielen aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wurden, in effizienter Weise erreicht wurden, und weil gewisse Änderungen an dem vorstehenden Aufbau bzw. den vorstehenden Aufbauten vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt wird, abzuweichen, ist es beabsichtigt, daß sämtliche Ausführungen bzw. Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind oder in der beigefügten Zeichnung bzw. den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, als erläuternd und nicht in beschränkender Art und Weise ausgelegt werden sollen.

Claims

1. Mehrpunkt-Datensammlungssystem, das einen Datenbus aufweist, der zwischen eine Anzahl von Sensoren und einen Hauptkontroller bzw. eine Hauptsteuereinheit geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrpunkt-Datensammlungssystem umfaßt:

eine Anzahl von parallelen Datenbussen (4247), die in einem einzigen Kabel (12) organisiert bzw. ausgeführt sind, wobei jeder Datenbus ausgelegt ist, um Daten unabhängig von jedem anderen Datenbus zu übertragen;

wobei der Hauptkontroller (10) eine Anzahl von Busschnittstelleneinrichtungen (48, 50, 52) umfaßt, die jeweils mit einem entsprechenden Datenbus verbunden sind, wobei der Hauptkontroller ausgelegt ist, um ein Adressignal an eine Anzahl von Sensorschnittstellen (168) zu senden, welches Adressignal eine Sensoradresse, die eine ausgewählte Sensorschnittstelle kennzeichnet, und eine Busadresse umfaßt, die einen ausgewählten Datenbus von der Anzahl von Datenbussen kennzeichnet; und

die Anzahl von Sensorschnittstellen (168), die jeweils mit mehr als einem der Datenbusse (42-47) in dem Kabel (12) sowie mit einem entsprechenden Sensor (234) verbunden sind und jeweils eine eindeutige Sensoradresse besitzen, wobei jede Sensorschnittstelle (168) eine Adresseneinrichtung (194) umfaßt, die auf das Adressignal anspricht, um ihren entsprechenden Sensor mit dem ausgewählten Datenbus zu verbinden, der in der Busadresse des Adressignals spezifiziert wird, wenn die eindeutige Sensoradresse des entsprechenden Sensors zu der Sensoradresse, die in dem Adresssignal spezifiziert wird, paßt, um Daten von dem entsprechenden Sensor an den Hauptkontroller (10) über den ausgewählten Datenbus zu senden.

2. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Kabel außerdem einen Halte-Versorgungsbus (54, 55) umfaßt, wobei jede der Sensorschnittstellen von dem Halte-Versorgungsbus versorgt wird.

3. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Hauptkontroller außerdem ein Sensorversorgungs- bzw. Sensorstrommittel (86) umfaßt, um einen Sensorstrom bzw. eine Sensorleistung an die ausgewählte Sensorschnittstelle über den ausgewählten Datenbus anzulegen.

4. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 3, bei dem das Sensorsstrommittel (86) einen Sensorstrom bzw. eine Sensorleistung zur Verfügung stellt, um analoge Daten innerhalb eines eingeschränkten Spannungsbereichs zu erzeugen, und bei dem es sich bei dem Adressignal um ein digitales Signal handelt, mit Spannungen, die Einsen und Nullen entsprechen, die sich außerhalb des eingeschränkten Spannungsbereichs befinden.

5. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Sensorschnittstelle einen Adressendetektor bzw. eine Adressauswerteschaltung (170) umfaßt, der bzw. die durch Detektieren von Spannungen außerhalb des eingeschränkten Spannungsbereichs Adressen detektiert.

6. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 3, bei dem der Hauptkontroller (10) außerdem ein Zeitgebermittel (82) umfaßt, um dem Sensorleistungs- bzw. Sensorstrommittel (86) zu signalisiere; an den ausgewählten Datenbus eine Sensorleistung bzw. einen Sensorstrom anzulegen, nachdem das Adressignal gesendet worden ist, das die ausgewählten Sensorschnittstelle und den ausgewählten Datenbus kennzeichnet.

7. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Hauptkontroller (10) außerdem ein Eingabemittel (34, 37) umfaßt, um einen gewünschten Sensor auszuwählen.

8. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Hauptkontroller (10) außerdem ein Status-Ausgabemittel (36) umfaßt, um den Betriebsstatus des Hauptkontrollers anzuzeigen.

9. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Hauptkontroller (10) außerdem eine Anzahl von Datenausgabemitteln (22, 24, 26) umfaßt, die mit entsprechenden Datenbussen verbunden sind.

10. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem jede Sensorschnittstelle außerdem ein Rücksetzschaltungsmittel (236) umfaßt, um den Sensor von dem ausgewählten Datenbus zu trennen.

11. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 10, bei dem der Hauptkontroller (10) außerdem ein Sensorleistungs- bzw. Sensorstrommittel (86) umfaßt, um über den ausgewählten Datenbus an die ausgewählte Sensorschnittstelle eine Sensorleistung bzw. einen Sensorstrom anzulegen und von diesem wegzuführen, und bei dem das Rücksetzschaltungsmittel (236) zum Trennen des Sensors von dem ausgewählten Datenbus in Antwort auf die Wegnahme von Sensorleistung bzw. Sensorstrom von dem ausgewählten Datenbus betrieben wird.

12. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 10, bei dem das Sensorleistungs- bzw. Sensorstrommittel (86) eine Konstantstromquelle umfaßt.

13. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 12, bei dem das Adressignal ein digitales Signal ist, das eine "An-"Spannung oberhalb der maximalen Spannung besitzt, die von dem Sensorstrommittel zur Verfügung steht.

14. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Adressignal ein Digitalsignal ist, das aus Datenbits (252, 260) und Taktbits (250, 256) zusammengesetzt ist, wobei jedem Bit des Adressignals ein Taktbit vorausgeht.

15. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Adressignal aus einer Sensoradresse und einer Busadresse zusammengesetzt ist.

16. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem eine Anzahl von Sensorschnittstellen in einer Mehr-Sensorverteilungsbox (21) organisiert sind, wobei die Sensorschnittstellen mit den Datenbussen über eine gemeinsame Verbindungseinrichtung (28) verbunden sind und eine Anzahl von Sensoren (15) mit den Sensorschnittstellen (168) in der Mehr-Sensorverteilungsbox (21) verbunden sind.

17. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, das außerdem ein Sensorleistungs- bzw. Sensorstrommittel (86) umfaßt, das getrennt von dem Hauptkontroller angeordnet ist.

18. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem jedes Busschnittstellenmittel (48, 50, 52) eine Hilfsverbindung umfaßt, um eine Gleichstromverbindung mit dem Datenbus herzustellen, der mit der Busschnittstelle verbunden ist.

19. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Sensorschnittstelle (168) innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, das auch einen Sensor einschließt.

20. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Hauptkontroller (10) umfaßt:

ein Eingabemittel (34, 37), um einen Sensor auszuwählen, von dem Daten gesammelt werden sollen, und

einen Mikrokontroller (40), der auf das Eingabemittel anspricht, um das Adresssignal zu erzeugen, und bei dem jedes Busschnittstellenmittel (48, 50, 52) umfaßt:

ein Adressenmittel, um das Adressignal auf den Datenbus zu geben, verbunden mit der Busschnittstelle (48),

ein Sensorleistungs- bzw. Sensorstrommittel (86), um eine Sensorleistung bzw. einen Sensorstrom an den Datenbus anzulegen, verbunden mit der Busschnittstelle; und

bei dem jede Sensorsschnittstelle (168) umfaßt:

Mittel zum Speichern einer eindeutigen Sensoradresse (194), einen Adressendetektor bzw. eine Adressauswerteschaltung (170), die mit der Anzahl von Datenbussen verbunden ist,

einen Adressenvergleicher (194), der auf den Adressendetektor (170) anspricht und ein Busauswahlausgabesignal erzeugt, das der Busadresse entspricht, und zwar auf den Empfang einer Sensoradresse von dem Adressendetektor hin, die zu der eindeutig kennzeichnenden Sensoradresse paßt,

ein Busauswahlmittel (196), das auf das Busauswahlausgabesignal des Adressenvergleichers (194) anspricht, um den Sensor mit dem ausgewählten Datenbus zu verbinden, der in der zugehörigen Busadresse spezifiziert wird, und

Rücksetzmittel (236) zum Trennen des Sensors von dem ausgewählten Bus.

21. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 20, bei dem das Rücksetzmittel (236) zum Trennen des Sensors von dem ausgewählten Bus den Sensor trennt, wann immer die Spannung auf dem Adressbus auf einen Wert unterhalb einer vorbestimmten Referenzspannung fällt.

22. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 20, bei dem eine Anzahl von Sensorschnittstellen (168) in einer Mehr-Sensorverteilungsbox (21) organisiert sind, wobei die Sensorschnittstellen (168) mit den Datenbussen über eine gemeinsame Verbindungseinrichtung verbunden sind und eine Anzahl von Sensoren mit den Sensorschnittstellen in der Mehr-Sensorverteilungsbox (21) verbunden sind.

23. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 20, bei dem das Sensorleistungs- bzw. Sensorsstrommittel (86) Sensorleistung bzw. Sensorstrom zur Verfügung stellt, um analoge Daten innerhalb eines eingeschränkten Spannungsbereichs zu erzeugen, und bei dem es sich bei dem Adressignal um ein digitales Signal handelt, mit Spannungen, die Einsen und Nullen entsprechen, die außerhalb des eingeschränkten Spannungsbereichs liegen.

24. Mehrpunkt-Datensammlungssystem nach Anspruch 23, bei dem der Adressendetektor Adressen detektiert bzw. auswertet, indem er Spannungen außerhalb des eingeschränkten Spannungsbereichs detektiert bzw. auswertet.