EP0387601A1 - Signal transmission system - Google Patents

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Publication number
EP0387601A1
EP0387601A1 EP90103820A EP90103820A EP0387601A1 EP 0387601 A1 EP0387601 A1 EP 0387601A1 EP 90103820 A EP90103820 A EP 90103820A EP 90103820 A EP90103820 A EP 90103820A EP 0387601 A1 EP0387601 A1 EP 0387601A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
polarity
transmitter
line
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90103820A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Feucht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Original Assignee
Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG filed Critical Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Publication of EP0387601A1 publication Critical patent/EP0387601A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Definitions

  • the present invention relates to a signal transmission system with a transmitter that sends a current in the range between a predetermined first value and a predetermined second value of the same polarity, in particular between 4 and 20 mA, via a line to at least one receiver.
  • a polarity reversal device is arranged in the line between the transmitter and the receiver, which inverts the polarity of the transmitted current as a function of a signal to be transmitted, and in that at the other end Absolute value generator is arranged, which has an off regardless of the polarity of its input current generated current with a predetermined polarity, wherein the strength of the output current is proportional to the strength of the input current, and has an evaluation device that determines the polarity of the input current.
  • the information of the additionally transmitted signal is therefore in the direction of the current which is transmitted via the line.
  • the absolute value generator always outputs the same current direction at its output and the current always flows in the same direction at the input of the polarity reversal device, the receiver is not subject to the influence of the current direction on the line. In this way, the behavior of the conventional signal transmission system is retained for the receiver and one does not have to prepare it for filtering out any modulated signals.
  • the retrofitting of circuits is possible without intervention in the existing devices. These can continue to work as before.
  • Appropriate coding and subsequent pulse counting in the evaluation unit can also be used to transmit several different signals.
  • the type of signal transmission is mainly suitable for a limited supply of certain signals, for example a warning signal, a switch-off signal, a measuring range exceeded signal or a message request signal.
  • the output current is equal to the input current.
  • the 1: 1 ratio ensures that the operating behavior of the system at the input of the receiver does not differ from that of a conventional system.
  • the absolute value generator is particularly advantageously formed by a rectifier bridge circuit. This is a simple embodiment which can be produced economically and which determines the value of the current practically without inertia. Regardless of the polarity of the current, i.e. the current direction, the current with the same predetermined direction is always output at the output. Only the current strength is influenced by the strength of the input current.
  • the evaluation device can be arranged in front of the absolute value generator. However, it is preferably arranged in a branch of the rectifier bridge circuit.
  • the rectifier bridge circuit has the property that only current in one direction flows in pairs in two branches. If the evaluation device now determines that a current is flowing in the branch in which it is arranged, reliable conclusions can be drawn about the direction of the current in the line.
  • the evaluation device is advantageously formed by a light-emitting diode which, with the same forward direction, lies in series with the diode in the branch of the rectifier bridge circuit.
  • the light emitting diode lights up, which means an optical warning signal for an operator.
  • the state of the light-emitting diode can of course also be tapped via a photo transistor and automatically processed further.
  • An optocoupler is preferably used to minimize the risk of interference from external light. This enables the signal output to be electrically isolated from the current loop.
  • the evaluation device has a resistor, in particular a shunt resistor, and a voltage detection circuit which determines a voltage drop across the resistor.
  • a resistor in particular a shunt resistor
  • a voltage detection circuit which determines a voltage drop across the resistor.
  • a current amplifier or a current / voltage converter which does not cause a voltage drop and has, for example, an operational amplifier can also be used.
  • the voltage determination circuit can have a comparator. This comparator determines whether a voltage across the resistor drops or not. If a voltage drops, this is a sign that the current in the line is flowing in the predetermined direction. Since practically only two voltages can occur, namely the voltage zero and the voltage that corresponds to the product of the flowing current and resistance, and the current must be at least 4 mA, the threshold value limit for the comparator can easily be determined. Furthermore, this need not be overly precise.
  • the rectifier bridge circuit is arranged in the feedback branch of an amplifier with a high amplification factor, in particular an operational amplifier, and the evaluation device is arranged between the output of the amplifier and ground.
  • the polarity of the current in the line ie the direction in which the current flows in the line, can be determined practically without a voltage drop.
  • a capacitor is advantageously arranged at the output of the absolute value generator. This capacitor serves to smooth out the voltage dips that can occur when switching the polarity.
  • the polarity reversing device is preferably designed as a 2-pole reversing switch.
  • This switch can be implemented mechanically or electronically in a simple manner and fulfills the task of inverting the polarity of the current with little effort.
  • the changeover switch can have a relay-operated mechanical switch or can be implemented with semiconductor switches.
  • a mechanical switch can be Carry out signal transmission decoupled from the voltage of the 4 ... 20 mA current.
  • the transmitter is arranged on the same end of the line as the polarity reversal device.
  • the direction of transmission of the signal sent by the transmitter namely the variation of the current strength, and of the signal sent by the polarity reversal device, namely the current direction, is the same.
  • the polarity reversal device and the transmitter are advantageously integrated into one structural unit. This requires only a small additional space.
  • the power supply part in the transmitter for the current source can also be used for the changeover switch.
  • the construction becomes particularly simple if the output stage of the transmitter is bipolar. Then it can be used directly as a switching device.
  • the transmitter is arranged at the end of the line at which the absolute value generator is also arranged.
  • the transmitter is additionally connected to the evaluation device and, after a change in polarity of the current in a predetermined direction, brings about a predetermined change in the strength of the transmission current.
  • the transmitter and the polarity reversal device transmit in opposite directions. This is always advantageous if, for example, the transmitter is removed and is inaccessible for direct checking.
  • the polarity reversal device can send out a status report request signal, upon which the transmitter indicates whether it is OK or not by returning a specific change in current. If the feedback does not correspond to the expected signal, the transmitter is malfunctioning.
  • the absolute value generator is designed so that not only the output current is a function of the input current, but also the input current is dependent on the output current. So if a higher current is caused by the transmitter at the output of the absolute value generator, the current intensity at the input and thus on the line changes accordingly.
  • the request signal is advantageous because it can be used to set the start for a defined state in the system by interpreting the subsequent current change as a status message.
  • the transmitter advantageously falls below the predetermined first current value or exceeds the predetermined second current value for a predetermined period of time. Such exceeding of the transmitter range can be reliably detected.
  • the transmitter effects a current of 21 mA after a change in polarity for a period of about one second.
  • this signal is only generated if the transmitter has a defect or, in another configuration, if it is OK.
  • a signal transmission system has a transmitter 1, which transmits an impressed current in the range between two predetermined values to a receiver 3 via a line 2.
  • the line 2 is designed with two poles, ie it has a path for the current flow from the transmitter 1 to the receiver 3 and a path for the current flow from the receiver 3 to the transmitter 1.
  • the current can vary between 4 and 20 mA.
  • Such a signal is known under the name "Live Zero standard signal”.
  • the transmitter has a current source 4 with a constant, adjustable current output.
  • a polarity reversal device 5 is arranged behind the transmitter 1 and, depending on a signal on an input line 9, inverts the polarity of the current in line 2. Depending on the input signal on the signal input 9, a two-pole changeover switch 7 is actuated, so that the current which was previously conducted on one current path of line 2 is now conducted on the other current path.
  • an absolute value generator 6 is arranged, which has a rectifier bridge circuit.
  • the rectifier bridge circuit has four diodes 11-14 with a low voltage drop, which are arranged in a known manner between an input 10 and an output 15 of the absolute value generator 6.
  • a current with a positive direction flows from input 10 through diode 12 to output 15 and from there to receiver 3.
  • the current from receiver 3 flows via output 15 and diode 13 to input 10 and from there into line 2. If positive Current, therefore, only the diodes 12 and 13 of the rectifier bridge circuit are used.
  • the current flows from the input 10 through the diode 14 to the output 15 and from there to the receiver 3 and on the way back through the output 15 and the diode 11 to the input 10 and to the line 2.
  • the polarity of the current on line 2 is of no importance for the receiver 3. As shown, the current in the receiver 3 always has the same direction.
  • a light-emitting diode 16 is arranged in the branch of the diode 14, ie in the branch in which a current flows only when the current polarity is negative. This light emitting diode 16 has the same forward direction as the diode 14. If a current of negative polarity now flows, the light emitting diode 16 is also passed through and lights up. In order to an optical warning signal is implemented. Of course, the signal from the light-emitting diode can also be picked up by a photo transistor and automatically processed further.
  • a capacitor 22 is arranged, which takes over a buffer function when switching the polarity of the current.
  • FIG. 2 A further embodiment of the signal transmission system is shown in FIG. 2. Elements which are identical to those of FIG. 1 are provided with the same reference symbols, elements which correspond to those of FIG. 1 are provided with reference symbols increased by 100.
  • the transmitter 101 has a current source 104 which generates an impressed current between 4 and 20 mA and sends it to the line 2.
  • the polarity reversing device 105 which has the two-pole reversing switch 7, is integrated in the transmitter 101.
  • the changeover switch 7 is actuated with the aid of a relay 8 as a function of a signal present on the signal line 109.
  • a receiver 3 At the other end of the line, not only a receiver 3 is arranged, but a further receiver 3 'and a recorder 21.
  • further receivers are also possible, each of which responds, for example, only to a predetermined current range.
  • the absolute value generator 106 is constructed similarly to that in FIG. 1. Instead of the light-emitting diode 16, the evaluation device has a resistor 17 through which current flows when a current with negative polarity flows in line 2.
  • the resistor 17 is preferably designed as a shunt resistor, so that the falling voltage can be measured very precisely on it.
  • the falling voltage is examined with the aid of a comparator 18 to determine whether it is above or below a predetermined threshold value. If it is above a predetermined threshold value, a signal appears at signal output 119.
  • This signal can be used, for example, to actuate a relay, which e.g. switches on a signal horn or another consumer with increased power requirements.
  • automatic further processing of the signal at signal output 119 is also possible.
  • the absolute value generator 206 again has a rectifier bridge circuit 211-214, which, however, is in the feedback branch of an operational amplifier 20, i.e. is connected in the branch between the output and inverting input of the operational amplifier 20.
  • the non-inverting input of the operational amplifier is grounded.
  • An active rectifier is thus realized.
  • a signal output 219 can be formed between the output of the operational amplifier and ground, at which a negative voltage is present at input 210 when the current direction is positive and vice versa.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the absolute value generator 306.
  • An optocoupler 316 is arranged in the branch of the rectifier bridge circuit in which the diode 314 is arranged.
  • This optocoupler has a light-emitting element 317 and a light-receiving element 318.
  • the light-emitting element 317 is designed as a light-emitting diode, while the light-receiving element Element 318 is a photo transistor. If a current now flows through this branch, the light-emitting diode 317 lights up and changes the properties of the phototransistor 318, so that a signal can be obtained at the output 319.
  • a signal transmission that is potentially decoupled from the 4 to 20 mA current can be realized with it. This considerably simplifies the handling of the signal transmission system.
  • the direction of the signal sent using the varying current strength is the same as the direction of the signal sent using the voltage polarity. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, however, the directions are opposite. Elements which correspond to those in FIG. 1 are provided with reference numerals increased by 400.
  • a voltage source 423 is connected to the polarity reversal device 405 via a current meter 403, which serves as a receiver.
  • the output of the polarity reversal device is connected via line 402 to the input 410 of the absolute value generator 406, to the output 415 of which the transmitter 401 is connected.
  • a second input of the transmitter 401 is connected to the evaluation device 416 via the output 419 of the absolute value generator.
  • the voltage source 423 generates a constant voltage of, for example, 24 V.
  • the transmitter 401 adjusts itself depending on the signal to be transmitted in such a way that a current with the desired current strength in the range between 4 and 20 mA flows in the line 402. For example, if transmitter 401 is removed and is inaccessible for inspection, it is desirable to remotely monitor transmitter 401 to be able to determine the question. For this purpose, the relay 408 is excited, which reverses the polarity reversal device 405. The voltage and current on line 402 are thereby inverted. In contrast, nothing changes at the output 415 of the absolute value generator 406. The polarity of the current is preserved. The current intensity is only influenced by the transmitter 401.
  • the evaluation device 416 generates a signal at the output 419 of the absolute value generator 406, which also goes to the transmitter 401.
  • the transmitter changes its behavior and changes the current strength in a predetermined manner or shows no reaction. For example, it sends a current of 21 mA for one second if it has to indicate a defect. If care is taken to ensure that, before the polarity reversal of the polarity reversal device 405, all elements have been removed or decoupled from the system for which such a current is not desired, the transmission of a 21 mA signal is readily possible. However, it is generally not necessary to disconnect elements, since the elements of the system generally also tolerate higher currents in the order of 30 to 50 mA.
  • the transmitter By sending this signal, the transmitter indicates that it is not in order. If the expected signal is missing, this is a sign that the transmitter is OK and does not need to be checked more closely. Of course, you can also reverse the process and send out the 21 mA signal with the transmitter intact. The absence of the signal then indicates a defect.
  • the receiver 403 is shown as a display instrument.
  • the receiver 403 it is also possible to design the receiver 403 as an evaluation unit, which enables the transmitted measured values to be evaluated automatically.

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Abstract

A signal transmission system is described with a transmitter (1) which transmits a current ranging between 4 and 20 mA via a line (2) to a receiver (3). In process-control and systems technology, measured value transmission by means of this live zero-standard signal is widespread. The additional intention is to transmit further information via the same line (2) without having to modify the conventional receiver (3) and without impairing its function. To achieve this, a polarity-reversing device (5) is provided in the line (2) behind the transmitter (1) to invert the polarity of the transmitted current depending on a signal which is to be transmitted. Furthermore, disposed between the polarity-reversing device (5) and the receiver (3) there is an absolute value former (6), which generates an output current with a predetermined polarity independently of the polarity of its input current, where the strength of the output current is proportional to the strength of the input current and an evaluation device (16) is provided which determines the polarity of the input current. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Signalübertra­gungssystem mit einem Sender, der einen Strom im Bereich zwischen einem vorbestimmten ersten Wert und einem vorbe­stimmten zweiten Wert gleicher Polarität, insbesondere zwischen 4 und 20 mA, über eine Leitung an mindestens einen Empfänger sendet.The present invention relates to a signal transmission system with a transmitter that sends a current in the range between a predetermined first value and a predetermined second value of the same polarity, in particular between 4 and 20 mA, via a line to at least one receiver.

In der Prozeßsteuerungs- und Anlagentechnik ist die Meßwertübertragung mittels eines eingeprägten 4...20 mA-­Stromes (Live Zero-Normsignal) weit verbreitet. Damit kann eine analoge Größe kontinuierlich übertragen werden. Gleichzeitig steht dem Empfänger aufgrund des Mindest­stromes eine Leistung zur Weiterverarbeitung oder Auswer­tung zur Verfügung. Darüberhinaus kann eine Überwachung auf Leitungsbruch (Strom = 0) oder Meßbereichsüberschrei­tung (Strom > 20 mA) erfolgen. In diesen Fällen weiß der Empfänger, daß er die ankommenden Meßwerte nicht auswerten darf.In process control and plant engineering, the transmission of measured values by means of an impressed 4 ... 20 mA current (live zero standard signal) is widespread. This means that an analog variable can be transferred continuously. At the same time, due to the minimum current, the receiver has a service available for further processing or evaluation. In addition, monitoring for line breaks (current = 0) or exceeding the measuring range (current> 20 mA) can be carried out. In these cases, the receiver knows that it must not evaluate the incoming measured values.

In zunehmendem Maß wird gewünscht, auf den bereits für die Übertragung des Normsignales vorhandenen Leitungen zusätzliche Informationen zu übertragen, z.B. Selbstüber­wachungsmeldung, Alarmmeldungen, Grenzwertüberschrei­tungsmeldungen oder Anforderungen für ein Überprüfungs­signal, weil man die Kosten für eine zusätzliche Lei­tungsführung sparen möchte. Für diesen Zweck werden Geräte angeboten, die das Normsignal modulieren, bei­spielsweise mit Hilfe einer Pulsdauer- oder Frequenzmodu­lation. Dies führt neben dem hohen Schaltungsaufwand für Sender und Empfänger zu dem zusätzlichen Nachteil, daß andere Geräte in der Stromschleife, beispielsweise bereits vorhandene Empfänger, die nicht für die aufmodu­lierten höherfrequenten Bestandteile des Signals ausge­legt sind, stark gestört und in ihrer Funktion beein­trächtigt werden können. Insbesondere ist es nur unter Schwierigkeiten möglich, ein bereits vorhandenes Meßwert­übertragungssystem für die Übertragung weiterer Daten nachzurüsten, wenn die Empfänger von älterer Bauart sind und die höherfrequenten Anteile des überlagerten Digitalsignals nicht verkraften. Zudem ist in der Regel ein Eingriff in den Sender erforderlich.It is increasingly desired to transmit additional information on the lines already available for the transmission of the standard signal, e.g. Self-monitoring message, alarm messages, limit value exceeding messages or requirements for a check signal because you want to save the costs of an additional cable routing. For this purpose, devices are offered that modulate the standard signal, for example with the aid of pulse duration or frequency modulation. In addition to the high circuit complexity for transmitters and receivers, this leads to the additional disadvantage that other devices in the current loop, for example existing receivers which are not designed for the modulated higher-frequency components of the signal, can be severely disrupted and their function impaired. In particular, it is only possible with difficulty to retrofit an existing measured value transmission system for the transmission of further data if the receivers are of older design and cannot cope with the higher-frequency components of the superimposed digital signal. In addition, an intervention in the transmitter is usually required.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sig­nalübertragungssystem anzugeben, das neben einem analogen Stromsignal ein digitales Signal übertragen kann, ohne den oder die Empfänger zu stören.It is the object of the present invention to provide a signal transmission system which, in addition to an analog current signal, can transmit a digital signal without disturbing the receiver or receivers.

Diese Aufgabe wird bei einem Signalübertragungssystem der eingangs genannten dadurch gelöst, daß in der Lei­tung zwischen dem Sender und dem Empfänger an einem Ende eine Umpoleinrichtung angeordnet ist, die die Pola­rität des gesendeten Stromes in Abhängigkeit von einem zu übertragenden Signal invertiert und daß am anderen Ende ein Absolutwertbildner angeordnet ist, der unabhän­gig von der Polarität seines Eingangsstromes einen Aus­ gangsstrom mit vorbestimmter Polarität erzeugt, wobei die Stärke des Ausgangsstroms der Stärke des Eingangs­stromes proportional ist, und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die die Polarität des Eingangsstromes ermit­telt.This object is achieved in a signal transmission system of the type mentioned in that a polarity reversal device is arranged in the line between the transmitter and the receiver, which inverts the polarity of the transmitted current as a function of a signal to be transmitted, and in that at the other end Absolute value generator is arranged, which has an off regardless of the polarity of its input current generated current with a predetermined polarity, wherein the strength of the output current is proportional to the strength of the input current, and has an evaluation device that determines the polarity of the input current.

Die Information des zusätzlich übertragenen Signals steckt also in der Stromrichtung, die über die Leitung übertragen wird. Da der Absolutwertbildner an seinem Ausgang aber immer die gleiche Stromrichtung ausgibt und am Eingang der Umpoleinrichtung der Strom auch immer in die gleiche Richtung fließt, ist der Empfänger nicht dem Einfluß der Stromrichtung auf der Leitung unterwor­fen. Auf diese Weise bleibt für den Empfänger das Verhal­ten des herkömmlichen Signalübertragungssystems erhalten und man muß ihn nicht für das Ausfiltern irgendwelcher aufmodulierten Signale vorbereiten. Trotzdem ist es nun erfindungsgemäß möglich, zusätzlich Signale über die gleiche 4...20 mA-Stromschleife zu übertragen, wobei der Aufwand sehr gering ist und damit eine wirtschaft­liche Lösung möglich wird. Die nachträgliche Aufrüstung von Stromkreisen ist ohne Eingriff in die vorhandenen Geräte möglich. Diese können weiter arbeiten wie bisher. Durch eine entsprechende Codierung und anschließende Impulszählung in der Auswerteeinheit können auch mehrere verschiedene Signale übermittelt werden. Vorteilhafter­weise eignet sich die Art der Signalübertragung haupt­sächlich für einen begrenzten Vorrat an bestimmten Sig­nalen, beispielsweise ein Warnsignal, ein Abschaltsignal, ein Meßbereichsüberschreitungssignal oder ein Meldungsan­forderungssignal.The information of the additionally transmitted signal is therefore in the direction of the current which is transmitted via the line. However, since the absolute value generator always outputs the same current direction at its output and the current always flows in the same direction at the input of the polarity reversal device, the receiver is not subject to the influence of the current direction on the line. In this way, the behavior of the conventional signal transmission system is retained for the receiver and one does not have to prepare it for filtering out any modulated signals. Nevertheless, according to the invention, it is now possible to additionally transmit signals via the same 4 ... 20 mA current loop, the outlay being very low and an economical solution being possible. The retrofitting of circuits is possible without intervention in the existing devices. These can continue to work as before. Appropriate coding and subsequent pulse counting in the evaluation unit can also be used to transmit several different signals. Advantageously, the type of signal transmission is mainly suitable for a limited supply of certain signals, for example a warning signal, a switch-off signal, a measuring range exceeded signal or a message request signal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangs­stromstärke gleich der Eingangsstromstärke. Durch die Übersetzung 1 : 1 wird sichergestellt, daß sich das Betriebsverhalten des Systems am Eingang des Empfängers nicht von dem eines herkömmlichen Systems unterscheidet.In a preferred embodiment, the output current is equal to the input current. The 1: 1 ratio ensures that the operating behavior of the system at the input of the receiver does not differ from that of a conventional system.

Mit besonderem Vorteil ist der Absolutwertbildner durch eine Gleichrichterbrückenschaltung gebildet. Dies ist eine einfache, wirtschaftlich zu fertigende Ausführungs­form, die praktisch trägheitslos den Absoultwert des Stromes ermittelt. Unabhängig von der Polarität des Stromes, d.h. der Stromrichtung, wird immer der Strom mit der gleichen vorbestimmten Richtung am Ausgang ausge­geben. Lediglich die Stromstärke wird von der Stärke des Eingangsstromes beeinflußt.The absolute value generator is particularly advantageously formed by a rectifier bridge circuit. This is a simple embodiment which can be produced economically and which determines the value of the current practically without inertia. Regardless of the polarity of the current, i.e. the current direction, the current with the same predetermined direction is always output at the output. Only the current strength is influenced by the strength of the input current.

Zur Feststellung der Polarität des Stromes kann die Auswerteeinrichtung vor dem Absolutwertbildner angeordnet sein. Bevorzugterweise ist sie aber in einem Zweig der Gleichrichterbrückenschaltung angeordnet. Die Gleichrich­terbrückenschaltung hat die Eigenschaft, daß jeweils paarweise in zwei Zweigen nur Strom einer Richtung fließt. Stellt nun die Auswerteeinrichtun fest, daß in dem Zweig, in dem sie angeordnet ist, ein Strom fließt, lassen sich daraus zuverlässige Rückschlüsse auf die Stromrichtung in der Leitung ziehen.To determine the polarity of the current, the evaluation device can be arranged in front of the absolute value generator. However, it is preferably arranged in a branch of the rectifier bridge circuit. The rectifier bridge circuit has the property that only current in one direction flows in pairs in two branches. If the evaluation device now determines that a current is flowing in the branch in which it is arranged, reliable conclusions can be drawn about the direction of the current in the line.

Mit Vorteil ist die Auswerteeinrichtung durch eine Leuchtdiode gebildet, die mit gleicher Durchlaßrichtung in Reihe mit der Diode in dem Zweig der Gleichrichter­brückenschaltung liegt. Wenn der Strom in der Leitung in der vorbestimmten Richtung fließt, leuchtet die Leuchtdiode auf, was für eine Bedienperson ein optisches Warnsignal bedeutet. Der Zustand der Leuchtdiode kann natürlich auch über einen Fototransistor abgegriffen und automatisch weiterverarbeitet werden. Bevorzugter­weise wird ein Optokoppler verwendet, um die Gefahr von Störungen durch externes Licht gering zu halten. Dadurch läßt sich eine Potentialtrennung des Signalaus­gangs gegenüber der Stromschleife erzielen.The evaluation device is advantageously formed by a light-emitting diode which, with the same forward direction, lies in series with the diode in the branch of the rectifier bridge circuit. When the current in the line flows in the predetermined direction, the light emitting diode lights up, which means an optical warning signal for an operator. The state of the light-emitting diode can of course also be tapped via a photo transistor and automatically processed further. An optocoupler is preferably used to minimize the risk of interference from external light. This enables the signal output to be electrically isolated from the current loop.

Eine andere Art der automatischen Weiterverarbeitung kann dadurch realisiert werden, daß die Auswerteeinrich­tung einen Widerstand, insbesondere einen Shuntwider­stand, und eine Spannungsermittlungsschaltung, die einen Spannungsabfall über den Widerstand feststellt, aufweist. Viele Schaltungen lassen sich einfacher mit einer Signal­spannung als Eingangsgröße betreiben als mit einem Strom.Another type of automatic further processing can be implemented in that the evaluation device has a resistor, in particular a shunt resistor, and a voltage detection circuit which determines a voltage drop across the resistor. Many circuits are easier to operate with a signal voltage as an input than with a current.

Es kann auch ein Stromverstärker oder ein Strom/Span­nungswandler verwendet werden, der keinen Spannungsabfall verursacht und beispielsweise einen Operationsverstärker aufweist.A current amplifier or a current / voltage converter which does not cause a voltage drop and has, for example, an operational amplifier can also be used.

Beispielsweise kann die Spannungsermittlungsschaltung einen Komparator aufweisen. Dieser Komparator stellt fest, ob eine Spannung am Widerstand abfällt oder nicht. Wenn eine Spannung abfällt, ist dies ein Zeichen dafür, daß in der Leitung der Strom in die vorbestimmte Richtung fließt. Da praktisch nur zwei Spannungen auftreten kön­nen, nämlich einmal die Spannung Null und zum anderen die Spannung, die dem Produkt aus fließendem Strom und Widerstand entspricht, und der Strom mindestens 4 mA betragen muß, läßt sich die Schwellwertgrenze für den Komperator leicht festlegen. Diese muß darüberhinaus nicht übermäßig genau sein.For example, the voltage determination circuit can have a comparator. This comparator determines whether a voltage across the resistor drops or not. If a voltage drops, this is a sign that the current in the line is flowing in the predetermined direction. Since practically only two voltages can occur, namely the voltage zero and the voltage that corresponds to the product of the flowing current and resistance, and the current must be at least 4 mA, the threshold value limit for the comparator can easily be determined. Furthermore, this need not be overly precise.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gleichrichterbrückenschaltung im Rückkopplungszweig eines Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor, insbe­sondere eines Operationsverstärkers, angeordnet und die Auswerteeinrichtung ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers und Masse angeordnet. Auf diese Art und Weise läßt sich praktisch ohne Spannungsabfall feststel­len, welche Polarität der Strom in der Leitung hat, d.h. in welche Richtung der Strom in der Leitung fließt.In a particularly preferred embodiment, the rectifier bridge circuit is arranged in the feedback branch of an amplifier with a high amplification factor, in particular an operational amplifier, and the evaluation device is arranged between the output of the amplifier and ground. In this way, the polarity of the current in the line, ie the direction in which the current flows in the line, can be determined practically without a voltage drop.

Mit Vorteil ist am Ausgang des Absolutwertbildners ein Kondensator angeordnet. Dieser Kondensator dient zur Glättung der beim Umschalten der Polarität möglichen Spannungseinbrüche.A capacitor is advantageously arranged at the output of the absolute value generator. This capacitor serves to smooth out the voltage dips that can occur when switching the polarity.

Bevorzugterweise ist die Umpoleinrichtung als 2-poliger Umschalter ausgebildet. Dieser Umschalter läßt sich auf einfache Art und Weise mechanisch oder auch elektro­nisch verwirklichen und erfüllt mit geringem Aufwand die Aufgabe, die Polarität des Stromes zu invertieren. Beispielsweise kann der Umschalter einen relaisbetätigten mechanische Schalter aufweisen oder mit Halbleiterschal­tern realisiert werden. Insbesondere in Verbindung mit einem Optokoppler läßt sich bei einem mechanischen Schal­ter eine potentialgetrennte, d.h. von der Spannung des 4...20 mA-Stromes entkoppelte, Signalübertragung durch­führen.The polarity reversing device is preferably designed as a 2-pole reversing switch. This switch can be implemented mechanically or electronically in a simple manner and fulfills the task of inverting the polarity of the current with little effort. For example, the changeover switch can have a relay-operated mechanical switch or can be implemented with semiconductor switches. Particularly in connection with an optocoupler, a mechanical switch can be Carry out signal transmission decoupled from the voltage of the 4 ... 20 mA current.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sender am gleichen Ende der Leitung wie die Umpoleinrichtung angeordnet. Die Übertragungsrichtung des vom Sender gesendeten Signals, nämlich die Variation der Strom­stärke, und des von der Umpoleinrichtung gesendeten Signals, nämlich die Stromrichtung, ist die gleiche.In a preferred embodiment, the transmitter is arranged on the same end of the line as the polarity reversal device. The direction of transmission of the signal sent by the transmitter, namely the variation of the current strength, and of the signal sent by the polarity reversal device, namely the current direction, is the same.

Mit Vorteil sind die Umpoleinrichtung und der Sender in eine Baueinheit integriert. Dies erfordert nur einen geringen zusätzlichen Platzbedarf. Darüberhinaus kann der im Sender für die Stromquelle vorhandene Leistungs­versorgungsteil auch für den Umschalter verwendet werden.The polarity reversal device and the transmitter are advantageously integrated into one structural unit. This requires only a small additional space. In addition, the power supply part in the transmitter for the current source can also be used for the changeover switch.

Besonders einfach wird der Aufbau, wenn die Endstufe des Senders bipolar aufgebaut ist. Dann kann sie direkt als Umschalteinrichtung verwendet werden.The construction becomes particularly simple if the output stage of the transmitter is bipolar. Then it can be used directly as a switching device.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Sender an dem Ende der Leitung angeordnet, an dem auch der Absolutwertbildner angeordnet ist. Der Sender ist zusätzlich mit der Auswerteeinrichtung verbunden und bewirkt nach einem Polaritätswechsel des Stroms in eine vorbestimmte Richtung eine vorbestimmte Änderung der Stärke des Sendestroms. Sender und Umpoleinrichtung senden in diesem Fall in entgegengesetzte Richtungen. Dies ist immer dann von Vorteil, wenn beispielsweise der Sender entfernt und für eine direkte Überprüfung unzugänglich angeordnet ist. In diesem Fall kann die Umpoleinrichtung ein Zustandsmeldungs-Anforderungssignal aussenden, auf das hin der Sender durch Rücksenden einer bestimmten Stromstärkeänderung anzeigt, ob er in Ordnung ist oder nicht. Entspricht die Rückmeldung nicht dem erwarteten Signal, liegt eine Störung beim Sender vor. Der Absolutwertbildner ist dabei so ausgebildet, daß nicht nur der Ausgangsstrom eine Funktion des Eingangs­stromes darstellt, sondern auch der Eingangsstrom abhän­gig vom Ausgangsstrom ist. Wenn also durch den Sender am Ausgang der Absolutwertbildners ein höherer Strom bewirkt wird, ändert sich dementsprechend die Stromstärke am Eingang und damit auf der Leitung. Das Anforderungs­signal ist deshalb von Vorteil, weil damit der Beginn für einen definierten Zustand im System gesetzt werden kann, in dem die nachfolgende Stromänderung als Zustands­meldung aufgefaßt wird.In another preferred embodiment, the transmitter is arranged at the end of the line at which the absolute value generator is also arranged. The transmitter is additionally connected to the evaluation device and, after a change in polarity of the current in a predetermined direction, brings about a predetermined change in the strength of the transmission current. In this case, the transmitter and the polarity reversal device transmit in opposite directions. This is always advantageous if, for example, the transmitter is removed and is inaccessible for direct checking. In this case, the polarity reversal device can send out a status report request signal, upon which the transmitter indicates whether it is OK or not by returning a specific change in current. If the feedback does not correspond to the expected signal, the transmitter is malfunctioning. The absolute value generator is designed so that not only the output current is a function of the input current, but also the input current is dependent on the output current. So if a higher current is caused by the transmitter at the output of the absolute value generator, the current intensity at the input and thus on the line changes accordingly. The request signal is advantageous because it can be used to set the start for a defined state in the system by interpreting the subsequent current change as a status message.

Mit Vorteil unterschreitet der Sender nach einem Polari­tätswechsel für eine vorbestimmte Zeitdauer den vorbe­stimmten ersten Stromwert oder überschreitet den vorbe­stimmten zweiten Stromwert. Eine solche Überschreitung des Senderbereichs kann zuverlässig erfaßt werden.After a change in polarity, the transmitter advantageously falls below the predetermined first current value or exceeds the predetermined second current value for a predetermined period of time. Such exceeding of the transmitter range can be reliably detected.

In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt der Sender in Abhängigkeit von seinem technischen Zustand nach einem Polaritätswechsel für die Dauer von etwa einer Sekunde einen Strom von der Stärke 21 mA. Je nachdem, wie der Sender ausgebildet ist, wird dieses Signal also nur dann erzeugt, wenn der Sender einen Defekt aufweist, oder, in einer anderen Ausbildung, wenn er in Ordnung ist.In a preferred embodiment, depending on its technical condition, the transmitter effects a current of 21 mA after a change in polarity for a period of about one second. Depending on, how the transmitter is designed, this signal is only generated if the transmitter has a defect or, in another configuration, if it is OK.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • Fig. 1 eine Anordnung eines Signalübertragungssystems,
  • Fig. 2 eine weitere Anordnung,
  • Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Absolutwertbild­ners,
  • Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des Absolutwertbild­ners mit Auswerteeinrichtung und
  • Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Signalübertra­gungssystems.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. In it show:
  • 1 shows an arrangement of a signal transmission system,
  • 2 shows a further arrangement,
  • 3 shows a third embodiment of the absolute value generator,
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the absolute value generator with evaluation device and
  • Fig. 5 shows a third embodiment of the signal transmission system.

Ein Signalübertragungssystem weist einen Sender 1 auf, der über eine Leitung 2 einen eingeprägten Strom im Bereich zwischen zwei vorbestimmten Werten an einen Empfänger 3 überträgt. Die Leitung 2 ist zweipolig ausge­führt, d.h. sie weist einen Pfad für den Stromfluß vom Sender 1 zum Empfänger 3 und einen Pfad für den Stromfluß vom Empfänger 3 zum Sender 1 auf. Der Strom kann zwischen 4 und 20 mA variieren. Ein solches Signal ist unter dem Namen "Live Zero-Normsignal" bekannt. Zur Erzeugung des Stromsignals weist der Sender eine Stromquelle 4 mit konstantem, einstellbarem Stromausgang auf.A signal transmission system has a transmitter 1, which transmits an impressed current in the range between two predetermined values to a receiver 3 via a line 2. The line 2 is designed with two poles, ie it has a path for the current flow from the transmitter 1 to the receiver 3 and a path for the current flow from the receiver 3 to the transmitter 1. The current can vary between 4 and 20 mA. Such a signal is known under the name "Live Zero standard signal". To generate the current signal, the transmitter has a current source 4 with a constant, adjustable current output.

Hinter dem Sender 1 ist eine Umpoleinrichtung 5 angeord­net, die in Abhängigkeit von einem Signal auf einer Eingangsleitung 9 die Polarität des Stromes in der Lei­tung 2 invertiert. In Abhängigkeit vom Eingangssignal auf dem Signaleingang 9 wird nämlich ein zweipoliger Umschalter 7 betätigt, so daß der Strom, der bisher auf den einen Strompfad der Leitung 2 geleitet wurde, nun auf den anderen Strompfad geleitet wird.A polarity reversal device 5 is arranged behind the transmitter 1 and, depending on a signal on an input line 9, inverts the polarity of the current in line 2. Depending on the input signal on the signal input 9, a two-pole changeover switch 7 is actuated, so that the current which was previously conducted on one current path of line 2 is now conducted on the other current path.

Am anderen Ende der Leitung 2 ist ein Absolutwertbildner 6 angeordnet, der eine Gleichrichterbrückenschaltung aufweist. Die Gleichrichterbrückenschaltung weist vier Dioden 11-14 mit niedrigem Spannungsabfall auf, die in bekannter Weise zwischen einem Eingang 10 und einem Ausgang 15 des Absolutwertbildners 6 angeordnet sind. Ein Strom mit positiver Richtung fließt vom Eingang 10 durch die Diode 12 zum Ausgang 15 und von dort zum Empfänger 3. Der Strom vom Empfänger 3 fließt über den Ausgang 15 und die Diode 13 zum Eingang 10 und von dort in die Leitung 2. Bei positivem Strom werden also ledig­lich die Dioden 12 und 13 der Gleichrichterbrückenschal­tung verwendet. Bei der anderen Polarität fließt der Strom vom Eingang 10 durch die Diode 14 zum Ausgang 15 und von dort zum Empfänger 3 und auf dem Rückweg durch den Ausgang 15 und die Diode 11 zum Eingang 10 und zur Leitung 2. Bei negativer Polarität werden also nur die Dioden 11 und 14 vom Strom durchflossen. Für den Empfänger 3 ist die Polarität des Stromes auf der Leitung 2 ohne Bedeutung. Wie gezeigt, hat der Strom in den Empfänger 3 immer die gleiche Richtung.At the other end of line 2, an absolute value generator 6 is arranged, which has a rectifier bridge circuit. The rectifier bridge circuit has four diodes 11-14 with a low voltage drop, which are arranged in a known manner between an input 10 and an output 15 of the absolute value generator 6. A current with a positive direction flows from input 10 through diode 12 to output 15 and from there to receiver 3. The current from receiver 3 flows via output 15 and diode 13 to input 10 and from there into line 2. If positive Current, therefore, only the diodes 12 and 13 of the rectifier bridge circuit are used. At the other polarity, the current flows from the input 10 through the diode 14 to the output 15 and from there to the receiver 3 and on the way back through the output 15 and the diode 11 to the input 10 and to the line 2. With negative polarity, only the Diodes 11 and 14 flowed through by the current. The polarity of the current on line 2 is of no importance for the receiver 3. As shown, the current in the receiver 3 always has the same direction.

Im Zweig der Diode 14, d.h. in dem Zweig, in dem ledig­lich bei negativer Strompolarität ein Strom fließt, ist eine Leuchtdiode 16 angeordnet. Diese Leuchtdiode 16 hat die gleiche Durchlaßrichtung wie die Diode 14. Wenn nun ein Strom negativer Polarität fließt, wird auch die Leuchtdiode 16 durchflossen und leuchtet. Damit wird ein optisches Warnsignal realisiert. Natürlich kann das Signal der Leuchtdiode auch von einem Fototran­sistor aufgenommen und automatisch weiterverarbeitet werden.A light-emitting diode 16 is arranged in the branch of the diode 14, ie in the branch in which a current flows only when the current polarity is negative. This light emitting diode 16 has the same forward direction as the diode 14. If a current of negative polarity now flows, the light emitting diode 16 is also passed through and lights up. In order to an optical warning signal is implemented. Of course, the signal from the light-emitting diode can also be picked up by a photo transistor and automatically processed further.

Am Ausgang des Absolutwertbildners ist ein Kondensator 22 angeordnet, der eine Pufferfunktion beim Umschalten der Polarität des Stromes übernimmt.At the output of the absolute value generator, a capacitor 22 is arranged, which takes over a buffer function when switching the polarity of the current.

Je nach Stellung des Umschalters 7 in der Umpoleinrich­tung 5 erscheint also ein Signal am Signalausgang 19 des Absolutwertbildners 6. Trotzdem wird nach wie vor der gleiche eingeprägte Strom vom Sender 1 an den Empfän­ger 3 übertragen.Depending on the position of the switch 7 in the polarity reversal device 5, a signal appears at the signal output 19 of the absolute value generator 6. Nevertheless, the same impressed current is still transmitted from the transmitter 1 to the receiver 3.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung des Signalüber­tragungssystems dargestellt. Elemente, die mit denen der Fig. 1 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszei­chen versehen, Elemente, die denen der Fig. 1 entsprechen sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.A further embodiment of the signal transmission system is shown in FIG. 2. Elements which are identical to those of FIG. 1 are provided with the same reference symbols, elements which correspond to those of FIG. 1 are provided with reference symbols increased by 100.

Der Sender 101 weist eine Stromquelle 104 auf, die einen eingeprägten Strom zwischen 4 und 20 mA erzeugt und an die Leitung 2 sendet. In dem Sender 101 ist die Umpol­einrichtung 105 integriert, die den zweipoligen Umschal­ter 7 aufweist. Der Umschalter 7 wird mit Hilfe eines Relais 8 in Abhängigkeit von einem an der Signalleitung 109 anstehenden Signal betätigt.The transmitter 101 has a current source 104 which generates an impressed current between 4 and 20 mA and sends it to the line 2. The polarity reversing device 105, which has the two-pole reversing switch 7, is integrated in the transmitter 101. The changeover switch 7 is actuated with the aid of a relay 8 as a function of a signal present on the signal line 109.

Am anderen Ende der Leitung ist nicht nur ein Empfänger 3 angeordnet, sondern ein weiterer Empfänger 3′ und ein Schreiber 21. Grundsätzlich sind noch weitere Empfän­ger möglich, die beispielsweise jeweils nur auf einen vorbestimmten Stromstärkebereich ansprechen.At the other end of the line, not only a receiver 3 is arranged, but a further receiver 3 'and a recorder 21. In principle, further receivers are also possible, each of which responds, for example, only to a predetermined current range.

Der Absolutwertbildner 106 ist ähnlich aufgebaut wie in Fig. 1. Anstelle der Leuchtdiode 16 weist die Aus­werteeinrichtung einen Widerstand 17 auf, der von Strom durchflossen wird, wenn in der Leitung 2 ein Strom mit negativer Polarität fließt. Der Widerstand 17 ist bevor­zugterweise als Shunt-Widerstand ausgebildet, so daß an ihm sehr genau die abfallende Spannung gemessen werden kann. Die abfallende Spannung wird mit Hilfe eines Kom­parators 18 daraufhin untersucht, ob sie über- oder unterhalb einem vorbestimmtem Schwellwert liegt. Liegt sie überhalb einem vorbestimmten Schwellwert, erscheint ein Signal am Signalausgang 119. Dieses Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein Relais zu betätigen, das z.B. ein Signalhorn oder einen anderen Verbraucher mit erhöhtem Leistungsbedarf einschaltet. Natürlich ist auch eine automatische Weiterverarbeitung des Signals am Signalausgang 119 möglich.The absolute value generator 106 is constructed similarly to that in FIG. 1. Instead of the light-emitting diode 16, the evaluation device has a resistor 17 through which current flows when a current with negative polarity flows in line 2. The resistor 17 is preferably designed as a shunt resistor, so that the falling voltage can be measured very precisely on it. The falling voltage is examined with the aid of a comparator 18 to determine whether it is above or below a predetermined threshold value. If it is above a predetermined threshold value, a signal appears at signal output 119. This signal can be used, for example, to actuate a relay, which e.g. switches on a signal horn or another consumer with increased power requirements. Of course, automatic further processing of the signal at signal output 119 is also possible.

Der Absolutwertbildner 206 nach Fig. 3 weist wiederum eine Gleichrichterbrückenschaltung 211-214 auf, die aber in den Rückkopplungszweig eines Operationsverstär­kers 20, d.h. in den Zweig zwischen Ausgang und invertie­rendem Eingang des Operationsverstärkers 20, geschaltet ist. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsver­stärkers liegt auf Masse. Damit wird ein aktiver Gleich­richter realisiert. Zwischen dem Ausgang des Operations­verstärkers und Masse läßt sich ein Signalausgang 219 bilden, an dem bei positiver Stromrichtung am Eingang 210 eine negative Spannung anliegt und umgekehrt.The absolute value generator 206 according to FIG. 3 again has a rectifier bridge circuit 211-214, which, however, is in the feedback branch of an operational amplifier 20, i.e. is connected in the branch between the output and inverting input of the operational amplifier 20. The non-inverting input of the operational amplifier is grounded. An active rectifier is thus realized. A signal output 219 can be formed between the output of the operational amplifier and ground, at which a negative voltage is present at input 210 when the current direction is positive and vice versa.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Absolutwert­bildners 306. In den Zweig der Gleichrichterbrückenschal­tung, in dem die Diode 314 angeordnet ist, ist ein Opto­koppler 316 angeordnet. Dieser Optokoppler weist ein lichtemittierendes Element 317 und ein lichtaufnehmendes Element 318 auf. Das lichtemittierende Element 317 ist als Leuchtdiode ausgebildet, während das lichtaufnehmende Elemente 318 ein Fototransistor ist. Wenn nun ein Strom durch diesen Zweig fließt, leuchtet die Leuchtdiode 317 und verändert die Eigenschaften des Fototransistors 318, so daß am Ausgang 319 ein Signal abgenommen werden kann. Insbesondere mit einer mechanisch betätigten Um­schalteinrichtung am Ausgang des Senders, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, läßt sich damit eine potentialmäßig von dem 4...20 mA-Strom entkoppelte Sig­nalübertragung realisieren. Dies erleichtert die Hand­habung des Signalübertragungssystems ganz erheblich.FIG. 4 shows a fourth embodiment of the absolute value generator 306. An optocoupler 316 is arranged in the branch of the rectifier bridge circuit in which the diode 314 is arranged. This optocoupler has a light-emitting element 317 and a light-receiving element 318. The light-emitting element 317 is designed as a light-emitting diode, while the light-receiving element Element 318 is a photo transistor. If a current now flows through this branch, the light-emitting diode 317 lights up and changes the properties of the phototransistor 318, so that a signal can be obtained at the output 319. In particular with a mechanically actuated switching device at the output of the transmitter, as shown in FIGS. 1 and 2, a signal transmission that is potentially decoupled from the 4 to 20 mA current can be realized with it. This considerably simplifies the handling of the signal transmission system.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist die Rich­tung des mit Hilfe der variierenden Stromstärke gesende­ten Signals die gleiche wie die Richtung des mit Hilfe der Spannungspolarität gesendeten Signals. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rich­tungen dagegen entgegengesetzt. Elemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit um 400 erhöhten Bezugs­zeichen versehen.In the embodiments of FIGS. 1 and 2, the direction of the signal sent using the varying current strength is the same as the direction of the signal sent using the voltage polarity. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, however, the directions are opposite. Elements which correspond to those in FIG. 1 are provided with reference numerals increased by 400.

Eine Spannungsquelle 423 ist über einen Stromstärkemesser 403, der als Empfänger dient, mit der Umpoleinrichtung 405 verbunden. Der Ausgang der Umpoleinrichtung ist über die Leitung 402 mit dem Eingang 410 des Absolutwert­bildners 406 verbunden, mit dessen Ausgang 415 der Sender 401 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Senders 401 ist über den Ausgang 419 des Absolutwertbildners mit der Auswerteeinrichtung 416 verbunden.A voltage source 423 is connected to the polarity reversal device 405 via a current meter 403, which serves as a receiver. The output of the polarity reversal device is connected via line 402 to the input 410 of the absolute value generator 406, to the output 415 of which the transmitter 401 is connected. A second input of the transmitter 401 is connected to the evaluation device 416 via the output 419 of the absolute value generator.

Die Spannungsquelle 423 erzeugt eine konstante Spannung von beispielsweise 24 V. Der Sender 401 stellt sich in Abhängigkeit von dem zu sendenden Signal so ein, daß in der Leitung 402 ein Strom mit der gewünschten Stromstärke im Bereich zwischen 4 und 20 mA fließt. Wenn nun beispielsweise der Sender 401 entfernt und für eine Inspektion unzugänglich angeordnet ist, ist es wünschenswert, den Zustand des Senders 401 per Fernab­ frage ermitteln zu können. Dazu wird das Relais 408 erregt, das die Umpoleinrichtung 405 umpolt. Die Spannung und auch der Strom auf der Leitung 402 werden dadurch invertiert. Am Ausgang 415 des Absolutwertbildners 406 ändert sich dagegen nichts. Die Polarität des Stromes bleibt erhalten. Die Stromstärke wird ausschließlich vom Sender 401 beeinflußt. Andererseits erzeugt die Auswerteeinrichtung 416 ein Signal am Ausgang 419 des Absolutwertbildners 406, das dem Sender 401 ebenfalls zugeht. In Abhängigkeit von seinem Zustand ändert der Sender sein Verhalten und ändert die Stromstärke auf eine vorbestimmte Art und Weise, oder er zeigt keine Reaktion. Beispielsweise sendet er für die Dauer von einer Sekunde eine Stromstärke von 21 mA, wenn er einen Defekt anzeigen muß. Wenn man dafür Sorge trägt, daß vor dem Umpolen der Umpoleinrichtung 405 alle Elemente aus dem System entfernt oder abgekoppelt worden sind, für die eine derartige Stromstärke nicht erwünscht ist, ist die Übertragung eines 21 mA-Signals ohne weiteres möglich. Ein Abkoppeln von Elementen wird aber in der Regel nicht nötig sein, da die Elemente des Systems im allgemeinen auch höhere Stromstärken in der Größenord­nung 30 bis 50 mA vertragen. Der Sender zeigt durch das Aussenden dieses Signals an, daß er nicht in Ordnung ist. Bleibt das erwartete Signal aus, ist dies ein Zei­chen dafür, daß der Sender in Ordnung ist und keiner näheren Überprüfung bedarf. Natürlich kann man das Ver­fahren auch umdrehen und das 21 mA-Signal bei intaktem Sender aussenden. Das Ausbleiben des Signals zeigt dann einen Defekt an.The voltage source 423 generates a constant voltage of, for example, 24 V. The transmitter 401 adjusts itself depending on the signal to be transmitted in such a way that a current with the desired current strength in the range between 4 and 20 mA flows in the line 402. For example, if transmitter 401 is removed and is inaccessible for inspection, it is desirable to remotely monitor transmitter 401 to be able to determine the question. For this purpose, the relay 408 is excited, which reverses the polarity reversal device 405. The voltage and current on line 402 are thereby inverted. In contrast, nothing changes at the output 415 of the absolute value generator 406. The polarity of the current is preserved. The current intensity is only influenced by the transmitter 401. On the other hand, the evaluation device 416 generates a signal at the output 419 of the absolute value generator 406, which also goes to the transmitter 401. Depending on its state, the transmitter changes its behavior and changes the current strength in a predetermined manner or shows no reaction. For example, it sends a current of 21 mA for one second if it has to indicate a defect. If care is taken to ensure that, before the polarity reversal of the polarity reversal device 405, all elements have been removed or decoupled from the system for which such a current is not desired, the transmission of a 21 mA signal is readily possible. However, it is generally not necessary to disconnect elements, since the elements of the system generally also tolerate higher currents in the order of 30 to 50 mA. By sending this signal, the transmitter indicates that it is not in order. If the expected signal is missing, this is a sign that the transmitter is OK and does not need to be checked more closely. Of course, you can also reverse the process and send out the 21 mA signal with the transmitter intact. The absence of the signal then indicates a defect.

Der Empfänger 403 ist im vorliegenden Fall als Anzeige­instrument dargestellt. Natürlich ist es auch möglich, den Empfänger 403 als Auswerteeinheit auszubilden, die eine automatische Auswertung der übertragenen Meßwerte ermöglicht.In the present case, the receiver 403 is shown as a display instrument. Of course, it is also possible to design the receiver 403 as an evaluation unit, which enables the transmitted measured values to be evaluated automatically.

Claims (20)

1. Signalübertragungssystem mit einem Sender, der einen Strom im Bereich zwischen einem vorbestimmten ersten Wert und einem vorbestimmten zweiten Wert gleicher Polarität, insbesondere zwischen 4 und 20 mA, über eine Leitung an mindestens einen Empfänger sendet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (2) zwi­schen dem Sender (1, 101, 401) und dem Empfänger (3, 3′, 403) an einem Ende eine Umpoleinrichtung (5, 105, 405) angeordnet ist, die die Polarität des Stromes in Abhängigkeit von einem zu übertragenden Signal invertiert, und daß am anderen Ende ein Abso­lutwertbildner (6, 106, 206, 406) angeordnet ist, der unabhängig von der Polarität seines Eingangsstro­mes einen Ausgangsstrom mit vorbestimmter Polarität erzeugt, wobei die Stärke des Ausgangsstroms der Stärke des Eingangsstroms proportional ist, und eine Auswerteeinrichtung (16, 17, 18, 416) aufweist, die die Polarität des Eingangsstromes ermittelt.1. Signal transmission system with a transmitter that sends a current in the range between a predetermined first value and a predetermined second value of the same polarity, in particular between 4 and 20 mA, via a line to at least one receiver, characterized in that in the line (2 ) between the transmitter (1, 101, 401) and the receiver (3, 3 ', 403) at one end a polarity reversal device (5, 105, 405) is arranged, which inverts the polarity of the current depending on a signal to be transmitted , and that an absolute value generator (6, 106, 206, 406) is arranged at the other end, which generates an output current of predetermined polarity regardless of the polarity of its input current, the strength of the output current being proportional to the strength of the input current, and an evaluation device ( 16, 17, 18, 416), which determines the polarity of the input current. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstromstärke gleich der Eingangsstromstärke ist.2. System according to claim 1, characterized in that the output current is equal to the input current. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwertbildner (6, 106, 206) durch eine Gleichrichterbrückenschaltung (11-14, 111-114, 211-214) gebildet ist.3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the absolute value generator (6, 106, 206) is formed by a rectifier bridge circuit (11-14, 111-114, 211-214). 4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (16, 17, 18, 316, 416) in einem Zweig der Gleichrichterbrückenschaltung (11-14, 111-114) angeordnet ist.4. System according to claim 3, characterized in that the evaluation device (16, 17, 18, 316, 416) is arranged in a branch of the rectifier bridge circuit (11-14, 111-114). 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung durch eine Leuchtdiode (16) gebildet ist, die mit gleicher Durchlaßrichtung in Reihe mit der Diode (14) in dem Zweig der Gleichrich­terbrückenschaltung (11-14) liegt.5. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device is formed by a light-emitting diode (16) which is in the same direction of passage in series with the diode (14) in the branch of the rectifier bridge circuit (11-14). 6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Optokoppler (316, 416) aufweist.6. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device has an optocoupler (316, 416). 7. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Widerstand (17), insbe­sondere einen Shunt-Widerstand, und eine Spannungser­mittlungsschaltung (18), die einen Spannungsabfall über den Widerstand (17) feststellt, aufweist.7. System according to claim 4, characterized in that the evaluation device has a resistor (17), in particular a shunt resistor, and a voltage detection circuit (18) which detects a voltage drop across the resistor (17). 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsermittlungsschaltung einen Komparator (18) aufweist.8. System according to claim 7, characterized in that the voltage detection circuit has a comparator (18). 9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsermittlungsschaltung (18) bei Auftre­ten einer Spannung am Widerstand (17) ein Relais betätigt.9. System according to claim 7 or 8, characterized in that the voltage detection circuit (18) actuates a relay when a voltage occurs across the resistor (17). 10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterbrückenschal­tung (211-214) im Rückkopplungszweig eines Verstär­kers (20) mit hohem Verstärkungsfaktor, insbesondere eines Operationsverstärker, angeordnet ist und die Auswerteeinrichtung zwischen dem Ausgang (219) des Verstärkers und Masse angeordnet ist.10. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rectifier bridge circuit (211-214) is arranged in the feedback branch of an amplifier (20) with a high gain factor, in particular an operational amplifier, and the evaluation device between the output (219) of the amplifier and mass is arranged. 11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Absolutwertbild­ners (6) ein Kondensator (22) angeordnet ist.11. System according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a capacitor (22) is arranged at the output of the absolute value generator (6). 12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpoleinrichtung (5, 105) als zweipoliger Umschalter (7) ausgebildet ist.12. System according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the polarity reversal device (5, 105) is designed as a two-pole changeover switch (7). 13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpoleinrichtung (5, 105) einen relaisbetä­tigten mechanischen Umschalter (7) aufweist.13. System according to claim 12, characterized in that the polarity reversal device (5, 105) has a relay-operated mechanical changeover switch (7). 14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpoleinrichtung (5, 105) einen Halbleiter­schalter aufweist.14. System according to claim 12, characterized in that the polarity reversal device (5, 105) has a semiconductor switch. 15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1, 101) am gleichen Ende der Leitung wie die Umpoleinrichtung (5, 105) angeordnet ist.15. System according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transmitter (1, 101) is arranged at the same end of the line as the polarity reversal device (5, 105). 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpoleinrichtung (105) und der Sender (101) in eine Baueinheit integriert sind.16. System according to claim 15, characterized in that the polarity reversal device (105) and the transmitter (101) are integrated in a structural unit. 17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (101) als Umschalteinrichtung (105) eine bipolare Endstufe aufweist.17. System according to claim 16, characterized in that the transmitter (101) has a bipolar output stage as a switching device (105). 18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (401) an dem Ende der Leitung (402) angeordnet ist, an dem auch der Absolutwertbildner (406) angeordnet ist, und daß der Sender (401) zusätzlich mit der Auswerteeinrich­tung (416) verbunden ist und nach einem Polaritäts­wechsel des Stroms in eine vorbestimmte Richtung eine vorbestimmte Änderung der Stärke des Sendestroms bewirkt.18. System according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the transmitter (401) is arranged at the end of the line (402) on which the absolute value generator (406) is also arranged, and in that the transmitter (401) is also provided is connected to the evaluation device (416) and, after a change in polarity of the current in a predetermined direction, causes a predetermined change in the strength of the transmission current. 19. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (401) nach dem Polaritätswechsel für eine vorbestimmte Zeitdauer den vorbestimmten ersten Stromwert unterschreitet oder den vorbestimm­ten zweiten Stromwert überschreitet.19. System according to claim 17, characterized in that the transmitter (401) after the polarity change for a predetermined period of time falls below the predetermined first current value or exceeds the predetermined second current value. 20. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Polaritätswechsel der Sender (401) in Abhängigkeit von seinem technischen Zustand für die Dauer von etwa einer Sekunde einen Strom von der Stärke 21 mA auf der Leitung (402) bewirkt.20. System according to claim 18, characterized in that, after a change in polarity, the transmitter (401), depending on its technical condition, causes a current of 21 mA on the line (402) for about one second.
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