EP4453518A1 - Signal-übertragungssystem - Google Patents

Signal-übertragungssystem

Info

Publication number
EP4453518A1
EP4453518A1 EP22823561.0A EP22823561A EP4453518A1 EP 4453518 A1 EP4453518 A1 EP 4453518A1 EP 22823561 A EP22823561 A EP 22823561A EP 4453518 A1 EP4453518 A1 EP 4453518A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
signal
input
loop
phy
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22823561.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pascal Buchschacher
Alex Huber
Hanspeter SCHMID
Werner Tanner
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.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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 Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP4453518A1 publication Critical patent/EP4453518A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/50—Systems for transmission between fixed stations via two-conductor transmission lines
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/037—Bistable circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272—Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/06—Indicating or recording devices
    • G01F15/068—Indicating or recording devices with electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G01F23/2966—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
    • G01F23/2967—Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves for discrete levels

Definitions

  • the invention relates to a signal transmission system for digital signal transmission (as fast as possible and as energy-saving as possible), possibly also ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS)-compliant.
  • LVDS ANSI/TIA/EIA-644-1995
  • industrial measurement and automation technology For fast transmission of digital (measuring and/or operating data) at bit rates of more than 500 kBit/s (kilobits per second), industrial measurement and automation technology also uses differential voltage levels, in particular the ANSI/ TIA/EIA-644-1995 (LVDS - Low Voltage Differential Signaling) compliant signal transmission systems are used, for example to digital (useful) data, such as measurement and / or operational data, within a means of at least one sensor and an electrically connected converter electronics formed (independent) measuring device or measuring system in series. 0124888, US-A 2009/0045852, US-A 2015/0247747, US-A 2016/0290847, US-A 2018/0328774 or US-A 2019/0107425.
  • ANSI/ TIA/EIA-644-1995 LVDS - Low Voltage Differential Signaling
  • Such a signal transmission system which conforms to the ANSI/TIA/EIA-644-1995 standard or is suitable for LVDS transmission, includes a transmission circuit, sometimes also referred to as an LVDS driver, with a signal input and a signal output, and a receiver circuit with a - typically having an input resistance of more than 1 MQ (MegaOhm) - signal input and with a signal output.
  • a transmission circuit sometimes also referred to as an LVDS driver
  • a receiver circuit with a - typically having an input resistance of more than 1 MQ (MegaOhm) - signal input and with a signal output.
  • the transmitter circuit and the receiver circuit are also electrically connected by means of a pair of signal conductors, mostly of the same type and/or having identical electrical properties, the same signal conductors also being connected to a receiver circuit soapy (respective) line end via a - typically more than 20 Q (ohms) and less as a 1 kQ (MegaOhm), for example about 100 Q - terminating resistor are electrically connected together, and wherein the signal output of the transmitting circuit and the signal input of the receiving circuit are electrically connected to each other by means of the pair of signal conductors; this in particular in such a way that a current loop is formed involving the signal output of the transmitter circuit, the pair of signal conductors and a current divider formed by means of the terminating resistor and the signal input of the receiver circuit.
  • the transmission circuit of such a signal transmission system is set up to transmit a (loop) current with a predeterminable, typically between 3 mA (milliampere) and 10 mA, possibly also adjustable (signal) current strength and a predeterminable, possibly also on or adjustable current direction in the to drive the current loop in such a way that across the terminating resistor a (signal) voltage - serving here as an input voltage of the receiver circuit - with a voltage level proportional to the (signal) current strength of the (loop) current and a voltage level dependent on the current direction of the (loop) ) Current-dependent polarity drops, and the transmission circuit is set up to modulate a binary or digital input signal present at its signal input, for example also with a unipolar voltage, onto the (loop) current; this, for example, also in such a way that the transmission circuit drives the (loop) current with a predefinable or alternating current direction in the current loop, the (loop) current having a first current
  • the receiver circuit is set up to convert an input voltage, namely a (signal) voltage present at the signal input of the receiver circuit, into a corresponding output voltage, namely a (signal) voltage at the signal output of the receiver circuit, in such a way that the output voltage of the receiver circuit (only ) assumes or has a non-zero first voltage level for a (positive) input voltage with a voltage level that exceeds a (non-zero positive) first switching voltage threshold value or is above that first switching voltage threshold value.
  • an input voltage namely a (signal) voltage present at the signal input of the receiver circuit
  • a corresponding output voltage namely a (signal) voltage at the signal output of the receiver circuit
  • the digital input signal to be transmitted by means of the signal transmission system can be, for example, a UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)-compliant digital signal, i.e. a digital signal with which the actual (measurement and/or operating) data can be transmitted as a serial digital data stream is transmitted with a fixed frame (corresponding to a specified number of transmitted bits), which typically consists of a start bit, (depending on the protocol) five to a maximum of nine (payload) data bits, an optional parity bit for recognizing transmission errors and one or two stop bits.
  • the data transmission can accordingly take place asynchronously or byte-synchronously, for example.
  • a means of such signal transmission systems with a predetermined transmission rate for a given (transmission) length of the signal conductor achievable (signal) quality over the Each terminating resistor dropping (signal) voltage is in addition to the electrical properties, such as esp Transmission circuit in the signal conductor fed or fed electric (transmission) power (co-) determined.
  • the transmission circuits in US-B 62 81 715, US-B 62 88 581 , US-A 2004/0124888 and US-A 2009/0045852 are further set up, during a so-called pre-emphasis (phase) at the beginning of each one, in each case by a (a signal state change HIGH ⁇ LOW or LOW - ⁇ HIGH corresponding) signal edge of the digital input signal (re)started (LVDS) clock cycle of the transmission circuit the (loop) current briefly, for example for about 10% to 15% of the respective (LVDS) clock cycle or a reciprocal of the (nominal) bit duration corresponding to the respective (nominal) bit rate, for example 2 ps/bit at a bit rate of 500 kbit/s, with an excess current intensity, namely an increased current intensity compared to the previously
  • phase also makes it possible, among other things, to have a larger (signal) transmission distance of more than 10 m (meters) between the signal output of the transmission circuit and the signal input of the receiver circuit using a signal cable formed by the pair of signal conductors , for example a symmetrical signal cable or one suitable for symmetrical signal transmission, possibly also a shielded (twisted pair) signal cable.
  • a signal cable formed by the pair of signal conductors for example a symmetrical signal cable or one suitable for symmetrical signal transmission, possibly also a shielded (twisted pair) signal cable.
  • the electrical power available for the operation of such a signal transmission system not least when used in a regularly also the above-mentioned high transmission rates of not less than 500 kbits/s, can therefore require low bit durations of not more than 2 ps (microseconds).
  • Measuring device of industrial measuring and automation technology for example a (two-wire) measuring device with at least temporarily low power consumption of less than 50 mW (MilliWatt) or a measuring device according to US-A 2018/0328774, be limited or quotad to a considerable extent; this, for example, in such a way that the (loop) current can only be permanently set with current intensities of less than 10 mA, possibly also at least temporarily less than 5 mA or a corresponding (transmission) power of less than 10 mW, possibly .is also available from at least temporarily less than 5 mW.
  • one object of the invention is to improve signal transmission systems of the type in question in such a way that, despite an overall low available electrical power of no more than 10 mW or a temporarily reduced to less than 10 mW (transmission) power to be further reduced, digital (measurement and/or operational) data can also be transmitted at a transmission rate of more than 500 kbit/s over transmission distances of more than 30 m, in particular more than 50 m .
  • the invention consists in a signal transmission system for, for example, ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS)-compliant digital signal transmission, which signal transmission system comprises:
  • a receiver circuit with a signal input, for example having an input resistance of more than 1 M ⁇ (MegaOhm), and with a signal output;
  • a signal cable for example symmetrical and/or shielded and/or having a (transmission) length of more than 30 m (meters) and/or suitable for symmetrical signal transmission, for example a twisted pair cable, for electrical connection of transmitter circuit and receiver circuit with at least one pair of signal conductors, for example having similar and/or identical electrical properties and/or twisted together, and with at least one line end electrically connecting the signal conductors on a receiver circuit soapy (respective), for example a more than 20 (ohm) and less than 0.5 kQ (kilo ohms).
  • the signal output of the transmitting circuit and the signal input of the receiving circuit are electrically connected to each other by means of the signal cable such that a current loop is formed involving the signal output of the transmitting circuit, the pair of signal conductors of the signal cable and a current divider formed by means of the terminating resistor and the signal input of the receiving circuit; • and wherein the transmission circuit is set up to drive a (loop) current with a specifiable current strength, e.g. temporarily kept constant, and a specifiable current direction, e.g an input voltage of the receiver circuit useful, (signal) voltage with a voltage level proportional to the current strength of the (loop) current and a polarity dependent on the current direction of the (loop) current;
  • a specifiable current strength e.g. temporarily kept constant
  • a specifiable current direction e.g an input voltage of the receiver circuit useful, (signal) voltage with a voltage level proportional to the current strength of the (loop) current and a
  • the receiver circuit is set up to convert an input voltage, namely a (signal) voltage at the signal input of the receiver circuit, into a corresponding, for example unipolar, output voltage (ua), namely a (signal) voltage at the signal output of the receiver circuit, in such a way , that the same output voltage (only) in the case of a (positive) input voltage with a voltage level exceeding a (non-zero), for example not less than +5 mV (millivolt), (positive) first switching voltage threshold value, a, for example, non-zero and /or assumes a (positive) first voltage level of not less than +500 mV or that the same output voltage has the first voltage level in the case of an input voltage with a voltage level above the first switching voltage threshold value;
  • the receiver circuit has an adjustable hysteresis, for example, namely a dependency of the output voltage both on the input voltage and on an instantaneous voltage level of the output voltage, such that an output voltage having the first voltage level, for example with the polarity of the input voltage remaining the same, also with an input voltage with a value that falls below the first switching voltage threshold value, but is above one (non-zero), for example not more than -5 mV (millivolts),
  • the transmission circuit is set up to modulate a signal input present at the digital input signal (s), for example with a unipolar voltage and / or a UART-compliant input signal, the (loop) current, for example such that the (loop) current has a first current direction when the input signal has a first signal state (HIGH) and that the (loop) current has a second current direction opposite to the first current direction when the input signal has a second signal state (LOW) that differs from the first signal state;
  • the transmission circuit is set up to adjust the current strength of the (loop) current as a function of the digital input signal at the signal input, such that the (loop) current in a first signal state (HIGH) having a digital input signal in a first current direction is allowed to flow in the current loop, and that the (loop) current (flowing in the first current direction) has or can have at least two deviating (each positive) current intensities in chronological succession, one of which, for example, more than 1 mA Amount, (positive) first current is greater than a first switching current threshold, measured as a ratio of the first switching voltage threshold (of the receiver circuit) to the resistance of the terminating resistor, and one, for example by more than 0.5 mA, less than the first Current level, for example more than 0.5 mA, (positive) second current level less than the first switching current threshold value but greater than a second switching current threshold value, measured as a ratio of the second switching voltage threshold value (of the receiver circuit) to the resistance value of the terminating resist
  • the invention also consists in an acoustic, vibronic or magnetic-inductive measuring system, for example a vortex flow meter, a Coriolis mass flow meter, an ultrasonic flow meter, a microwave fill level meter, a pressure meter , a temperature measuring device, a pH measuring device, etc., comprising: at least one signal transmission system according to the invention; • a, for example digital, sensor that is set up to detect at least one, for example physical or chemical, measured variable, for example in a (pipe) line and/or held in a container (fluid) measured substance, and in at least to convert a (primary) sensor signal representing the same measured variable, for example a digital one, at a signal output;
  • converter electronics for example having at least one microprocessor and/or at least one application-specific integrated circuit, with a (measurement) signal input and with a data output for digital (useful) data;
  • the converter electronics being set up to receive and evaluate the at least one sensor signal or a (secondary) signal derived from it via the (measurement) signal input, namely to use it to determine measurement values that quantify the at least one measurement variable in succession over time,
  • converter electronics are set up to output digital (useful) data containing the same measured values at the data output.
  • the second switching voltage threshold lies below the first switch-on threshold.
  • the first switching voltage threshold value is not less than +5 mV (millivolts), for example greater than +7 mV (millivolts) and/or less than +200 mV (millivolts).
  • the second switching voltage threshold value is not more than -5 mV (millivolts), for example not greater than -7 mV (millivolts) and/or greater than -200 mV (millivolts).
  • the first and second switching voltage threshold values have the same absolute value.
  • the first and second switching voltage threshold values (representing different polarities of the input voltage) have different signs from one another, for example such that the first threshold value has a positive sign and the second threshold value has a negative sign.
  • the receiver circuit is set up to convert the input voltage into the output voltage in such a way that, given a (negative) input voltage with a voltage level that falls below the second switching voltage threshold value, the output voltage is, for example, also zero ( negative) assumes the second voltage level or that the output voltage has the second voltage level given an input voltage with a voltage level below the second switching voltage threshold value.
  • the receiver circuit or its hysteresis is also set up so that an output voltage having the second voltage level, for example with the polarity of the input voltage remaining the same, even in the case of an input voltage with an exceeding the second switching voltage threshold value, but nevertheless below the first switching voltage threshold value remaining voltage level has the second voltage level (further).
  • the transmission circuit can also be set up to set the current strength of the (loop) current, depending on the digital input signal at the signal input, in such a way that the (loop) current flowing in a second current direction, which is opposite to the first current direction, has at least two consecutive currents has or can have deviating (each negative) current intensities, of which one, for example less than -1 mA, (negative) third current is smaller than the second switching current threshold value and one, for example more than 0.5 mA more than the fourth current amounting to the third current value is greater than the second switching current threshold value but less than the first switching current threshold value (of the receiver circuit); this, for example, also such that the transmission circuit is set up to transmit the third current strength of the (loop) current (flowing in the second current direction) for a predetermined, for example adjustable, more than 0.1 ps, for example more than 0.2 ps and/or less than 0.5 ps, and then, for example in a time-controlled manner after the specified holding time, the
  • the transmission circuit is set up to emit an (LVDS) output signal at the signal output, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels.
  • the transmission circuit is set up to convert a binary input signal supplied via the signal input into an (LVDS) output signal conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995.
  • the transmission circuit is set up to transmit the first current strength of the (loop) current (flowing in the first current direction) for a predetermined, for example also adjustable, more than 0.1 ps, possibly more than 0.2 ps and/or less than 0.5 ps, and then, e.g 5 ps, for example also more than 1 ps, and/or for more than 2 times, for example more than 5 times, the duration of the first current intensity and/or as long (further) to keep it set as the digital input signal has the first signal state (HIGH).
  • a predetermined for example also adjustable, more than 0.1 ps, possibly more than 0.2 ps and/or less than 0.5 ps, and then, e.g 5 ps, for example also more than 1 ps, and/or for more than 2 times, for example more than 5 times, the duration of the first current intensity and/or as long (further) to keep it set as the digital input signal has the first signal state (HIGH).
  • the transmission circuit has a (direct) current source, for example an adjustable current source, for driving the (loop) current, for example with an adjustable current intensity.
  • a (direct) current source for example an adjustable current source, for driving the (loop) current, for example with an adjustable current intensity.
  • the transmission circuit is in the form of an LVDS driver.
  • the receiver circuit is set up to receive an (LVDS) input signal at the signal input, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels .
  • LVDS LVDS
  • the receiver circuit is set up to receive an (LVDS) input signal supplied via the signal input, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels process, for example to convert it into a binary output signal.
  • an (LVDS) input signal supplied via the signal input, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels process, for example to convert it into a binary output signal.
  • the receiver circuit is in the form of an LVDS receiver.
  • the receiver circuit has a Schmitt trigger that serves to set up or set the hysteresis.
  • the receiver circuit has a non-clock-controlled flip-flop (RS flip-flop), for example an asynchronous edge-controlled flip-flop, useful for setting up or setting the hysteresis.
  • RS flip-flop non-clock-controlled flip-flop
  • the signal cable is set up, for example an ANSI/TIA/EIA-644-1995-compliant and/or symmetrical and/or differential voltage level (LVDS) output signal at the signal output of the transmission circuit to the signal input of the receiver circuit.
  • LVDS differential voltage level
  • the signal cable has a (transmission) length of more than 30 m (meters), for example more than 50 m.
  • each of the signal conductors of the signal cable has a specific (length) ohmic resistance of less than 50 ⁇ /m.
  • the signal cable has a characteristic impedance (line characteristic impedance) of not less than 20 ⁇ , especially not more than 500 ⁇ .
  • the signal cable is a twisted pair cable.
  • the transmission circuit comprises a (direct) current source which is useful for driving the (loop) current and can also be controlled, for example.
  • the senor is set up to emit a digital sensor signal at the signal output. Further developing this embodiment of the invention, it is also provided that the signal input of the transmission circuit of the signal transmission system is electrically connected to the signal output of the sensor and the signal output of the receiver circuit of the signal transmission system is electrically connected to the (measuring) signal input of the converter electronics.
  • the measuring system further comprises an (electronic) display element, for example formed by means of a touch display, for example a display and control element, which is set up for this by the converter electronics display measured values determined for the at least one measured variable.
  • the signal input of the transmission circuit of the signal transmission system can be electrically connected to the data output of the converter electronics and the signal output of the receiver circuit of the signal transmission system can be electrically connected to a data input of the display element.
  • the measuring system further comprises an input/output circuit with a two-wire interface and with a supply output.
  • the input/output circuit can be set up to be integrated by means of the two-wire interface into a current loop involving evaluation and supply electronics (external to the measuring system), and the input/output circuit can also be set up to obtain electrical power from the same current loop as well also provide electrical power required for the operation of the measuring system via the supply output.
  • the converter electronics can also be set up to draw electrical power from the input/output circuit via the supply output and/or the input/output circuit can have a control input connected to the data output of the converter electronics.
  • the control input of the one-Z output circuit can also be electrically connected to the data output of the converter electronics and the one-Z output circuit can in turn be set up, a current strength of an external (loop) current flowing in the two-wire interface depending on via data output to the one-Z output circuit transmitted digital (useful) data, for example as a function of measured values contained in the (useful) data and/or in a current strength range between 4 mA and 20 mA and/or by load modulation.
  • the transmission circuit is set up to set an effective value of the (loop) current (flowing in the signal cable) or an electrical (transmission) power fed into the signal cable as a function of the measured variable, for example in this way That the effective value of the (flowing in the signal cable) (loop) current and / or an adjustable holding time for the first current and / or the effective value of the electrical (transmission) power is increased with increasing measured variable and / or such that the effective value of the (flowing in the signal cable) (loop) current and/or an adjustable holding time for the first current intensity and/or the effective value of the electrical (transmission) power is reduced when the measured variable falls and/or such that the first current intensity and/or the second amperage of the (loop) current (flowing in the signal cable) is reduced as the measured variable decreases.
  • the transmission circuit can also be set up to set the first current and/or second current of the (loop) current (flowing in the signal cable) as a function of the current set for the external (loop) current flowing in the two-wire interface, for example such that the first current and/or the second current of the (flowing in the signal cable) (loop) current is increased with increasing current of the external (loop) current and/or that the first current and/or the second current of the (loop) current (flowing in the signal cable) is reduced as the external (loop) current decreases.
  • a basic idea of the invention is to use in the receiver circuit of the signal transmission system a hysteresis or a self-holding function associated with it established in the receiver circuit (“naturally”) inherent in the receiver circuit (“naturally”) to keep the (loop) current only for a short time at the beginning of each (LVDS) clock cycle of the transmission circuit, each started by a signal edge of the digital input signal, the (loop) current only flows briefly, for example for about 10% to 15% of the respective (LVDS) clock cycle or a (nominal) bit duration, with a high first current intensity, i.e.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a signal transmission system according to the invention
  • FIG. 2 shows, in various diagrams, temporal characteristics of a (loop) current flowing in a signal transmission system according to FIG. 1 or an output voltage provided by a signal transmission system according to FIG. 1 as a function of the (loop) current; and 3 shows an exemplary embodiment of a measuring system formed by means of a signal transmission system according to FIG.
  • a signal transmission system 2PHY for example externally and/or battery-powered, is shown schematically, which uses a signal input Din and a signal output Tx, for example with a voltage between 1.5 V (volts) and 3.5 V operating voltage operating, transmitting circuit PHY-T, by means of a signal input Rx and a signal output Dout having, for example also operating with an operating voltage between 1, 5 V and 3.5 V, receiver circuit PHY-R and by means of at least a pair of signal conductors STP, in particular having similar and/or identical electrical properties and/or twisted together, and having at least one terminating resistor RT, for electrically connecting the transmission circuit PHY-T and the receiver circuit PHY-R.
  • a signal input Din and a signal output Tx for example with a voltage between 1.5 V (volts) and 3.5 V operating voltage operating
  • transmitting circuit PHY-T by means of a signal input Rx and a signal output Dout having, for example also operating with an operating voltage between 1, 5 V and 3.5 V
  • the signal output Tx of the transmission circuit PHY-T and the signal input Rx of the receiver circuit PHY-R are also electrically connected to one another by means of the signal cable STP in such a way that one connects the signal output Tx, the pair of signal conductors of the signal cable STP and one, by means of the aforementioned, the signal conductors a receiver circuit PHY-R soapy (respective) line end electrically connecting terminating resistor RT and the signal input Rx current divider involving current loop is formed.
  • the signal cable is also set up to send an (LVDS) output signal at the signal output Tx of the transmission circuit PHY-T to the To transmit signal input Rx of the receiver circuit PHY-R.
  • the signal cable STP can also be a symmetrical and/or shielded signal cable or a signal cable suitable for symmetrical signal transmission, for example a twisted pair cable.
  • the signal cable also has a (transmission) length of more than 30 m (meters), for example also more than 50 m, possibly also more than 100 m and/or the signal cable has no less than 20 ⁇ , especially not more than 250 ⁇ , with a characteristic impedance (line characteristic impedance).
  • the transmission circuit PHY-T is set up to emit and/or output an (LVDS) output signal at the signal output Tx, e.g the transmission circuit PHY-T is set up to convert a binary input signal e (e@Din) supplied via the signal input Din into an ANSI/TIA/EIA-644-1995-compliant (LVDS) output signal.
  • LVDS binary input signal
  • the receiver circuit PHY-R is set up to send an (LVDS) input signal to the signal input Rx, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels received and/or the receiver circuit PHY-R is set up to process an (LVDS) input signal fed via the signal input Rx, for example conforming to ANSI/TIA/EIA-644-1995 and/or having symmetrical and/or differential voltage levels, esp namely to convert it into a binary output signal (Ua@Din).
  • the transmission circuit PHY-T can also be embodied as an LVDS driver, for example
  • the receiver circuit PHY-R can also be embodied, for example, as an LVDS receiver.
  • the transmission circuit PHY-T of the signal transmission system 2PHY according to the invention is accordingly set up in particular to transmit a (loop) current iLVDS with a current strength that can be specified, in particular that is temporarily kept constant, and a current direction that can be specified, in particular that is kept constant at times (+; - ) in the current loop in such a way that a (signal) voltage with a voltage level R*iLVDS proportional to the current strength of the (loop) current iLVDS is generated across the terminating resistor RT, in particular as an input voltage uLVDS of the receiver circuit PHY-R and a polarity (+) dependent on the current direction of the (loop) current iLVDS (R*iLVDS - uLVDS).
  • the transmission circuit PHY-T is set up to modulate a digital input signal e present at its signal input Din, for example with a unipolar voltage and/or a UART-compliant input signal, onto the (loop) current iLVDS; in particular such that the (loop) current iLVDS has a first current direction (+) when the input signal e has a first signal state (HIGH 1) and that the (loop) current iLVDS has a second signal state different from the first signal state (HIGH).
  • Signal state (LOW 0) having input signal e of the first current direction (+) opposite second current direction (-).
  • the receiver circuit PHY-R is set up to convert an input voltage uLVDS, namely a (signal) voltage present at the signal input Rx, into a corresponding output voltage ua, namely a (signal) voltage at the signal output Dout that serves as the output signal of the receiver circuit, in such a way that, as also shown in FIG. 2, the output voltage ua (only) with a (positive) input voltage uLVDS (uLVDS +uLVDS) with a (non-zero) value, for example not less than +5 mV (millivolts).
  • a (positive) first voltage level UAa1 in particular different from zero and/or not less than +500 mV, assumes a first voltage level Ua1 (further) if the voltage level is above the switching voltage threshold value UTH1. having.
  • the receiver circuit PHY-R can also be set up so that its switching voltage threshold value UTH1 is not less than +5 mV, for example also greater than +7 mV and/or less than +200 mV (FIG. 2).
  • the receiver circuit PHY-R is also set up to convert the input voltage uLVDS into the output voltage ua in such a way that the output voltage ua (only) in the case of a (negative) input voltage uLVDS (uLVDS -uLVDS) has a one (from the first switching voltage threshold value UTH1 as well as non-zero) second switching voltage threshold value UTH2, a second voltage level Ua2 that deviates from the first voltage level Ua1 of the output voltage, etc., for example zero or also different from zero (negative), assumes or at below the second Switching voltage threshold value UTH2 lying voltage level second voltage level Ua2.
  • the second switching voltage threshold value UTH2 can accordingly be below the aforementioned first
  • Switching voltage threshold value UTH1 are (UTH2 ⁇ UTH1).
  • the receiver circuit PHY-R can also advantageously be set up in such a way that its switching voltage threshold value UTH2 is no more than -5 mV, for example is less than -7 mV and/or greater than -200 mV.
  • the receiver circuit PHY-R is set up in such a way that the first and second switching voltage threshold values UTH1, UTH2, as also shown in FIG.
  • the transmission circuit PHY-T has a (direct) current source, especially a controllable one.
  • the power source can also be set up, for example, the (loop) current iLVDS with at least four drive different currents, esp.
  • a first current is greater than 1 mA and/or less than 5 mA and a second current is more than 0.5 mA less than the first current and/or that a third current is less than -1 mA and/or greater than -5 mA and a fourth current is more than 0.5 mA greater than the third current, and/or the (loop) current at times with a first current direction (+) or at times with one of the first Drive current direction opposite second current direction (-).
  • the receiver circuit PHY-R of the signal transmission system 2PHY according to the invention also has a possibly also adjustable hysteresis, namely a dependency of the output voltage, inter alia, both on the input voltage uLVDS and on an instantaneous
  • the transmission circuit PHY-T is set up to set the current strength of the (loop) current iLVDS, depending on the digital input signal e at the signal input Din, in such a way that (loop) current iLVDS has a first signal state (HIGH 1) having digital input signal e is allowed to flow in a first current direction (+) in the current loop (iLVDS +iLVDS).
  • the aforementioned hysteresis of the receiver circuit PHY-R is exploiting
  • Transmission circuit PHY-T is also set up to set the current strength of the (loop) current iLVDS, depending on the digital input signal e at the signal input Din, in such a way that the (loop) current iLVDS (flowing in the first current direction) is at least two different in time in succession has or can have (in each case non-zero positive) current intensities.
  • a (positive) first current for example more than 1 mA, is greater (set) than a first switching current threshold value UTH1/R (of the receiver circuit PHY-R), measured as a ratio of the first switching voltage threshold value UTH1 (of the receiver circuit PHY-R) to the resistance value R of the terminating resistor RT, and a (positive) second current value that is less than the first current value, for example more than 0.5 mA, is smaller (set) than the first Switching current threshold value UTH1/R nevertheless greater than a second switching current threshold value UTH2/R (of the receiver circuit PHY-R), measured as a ratio of the second switching voltage threshold value UTH2 (of the receiver circuit) to
  • the transmission circuit PHY-T is also set up to carry the aforementioned first current strength for a specified more than 0.1 ps, especially more than 0.2 ps and/or less than 0.5 ps, for example also adjustable or changeable during operation, holding time tH and then, for example, namely time-controlled after the specified holding time tH, the setting the second current intensity for a duration of more than 0.5 ps, in particular more than 1 ps, and/or for more than twice, in particular more than 5 times, the duration of the first current intensity and/or (Only) as long as (continued) to be kept set as the digital input signal e has the first signal state (HIGH) (FIG. 2).
  • the receiver circuit PHY-R or its hysteresis is also set up in such a way that an output voltage u.a. having the second voltage level Ua2, especially if the polarity of the input voltage uLVDS remains the same, even with an input voltage uLVDS having a voltage above the second
  • the transmission circuit PHY-T is advantageously also set up to set the current strength of the (loop) current iLVDS, depending on the digital input signal at the signal input Din, in such a way that the second current direction flowing in a second current direction opposite to the first current direction (loop) Current iLVDS has or can have at least two different (negative) currents in succession over time, of which a (negative) third current, for example less than -1 mA, is smaller than the second switching current threshold value UTH2/R and a fourth current intensity, in particular more than 0.5 mA more than the third current intensity, is greater than the second switching current threshold value UTH2/R but nevertheless smaller than the first switching current threshold value UTH1/R. Furthermore, the
  • Transmission circuit PHY-T also be set up, also the third current strength of the (flowing in the second current direction) (loop) current (iLVDS) for a predetermined more than 0.1 ps, esp. For more than 0.2 ps and / or less than 0.5 ps, holding time (tH) and then, in particular time-controlled after the specified holding time has expired, the fourth current intensity of the (loop) current (iLVDS) (flowing in the second current direction) for a duration of more than 0 .5 ps, especially more than 1 ps, and/or for more than 2 times, especially more than 5 times the duration of the third current intensity and/or to keep it set as long as (further) than the digital one Input signal e has the second signal state (LOW).
  • the third current strength of the (flowing in the second current direction) (loop) current (iLVDS) for a predetermined more than 0.1 ps, esp. For more than 0.2 ps and / or less than 0.5
  • the 2PHY signal transmission system can in particular also be a component of a measuring system - for example a measuring and/or switching device used in industrial measuring and automation technology - with one, for example at least one, microprocessor (pC ) and/or at least one application-specific integrated circuit (ASIC) having converter electronics M1 and having a, for example digital, sensor MA electrically coupled to the converter electronics M1, for example an acoustic, a vibronic or magnetic-inductive (flow) sensor, be.
  • pC microprocessor
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the same sensor MA can in turn be set up, in particular, for measuring at least one (physical or chemical) variable, for example namely one in a (pipe) line and/or stored (fluid) medium in a container, and to supply at least one (primary) sensor signal s1 representing the same measured variable, possibly also a digital one, in particular the (detected) measured variable in the to convert at least one (primary) sensor signal s1 at a (sensor) signal output or to provide the (primary) sensor signal s1 at the (sensor) signal output for further processing in the measuring system.
  • the converter electronics M1 also have a (measurement) signal input Min and a data output Mout for digital (useful) data D.
  • the converter electronics M1 can also be set up to receive and evaluate the at least one sensor signal s1 or a (secondary) signal derived therefrom via the aforementioned (measurement) signal input, namely using the sensor signal s1 or the (secondary) signal to determine at least one measured variable, possibly also digital, measured values sequentially chronologically quantifying, for example also to output digital (useful) data containing the measured values at the aforementioned data output.
  • the measuring system also has an (electronic) display element HMI, for example formed by means of a touch display, for example a display and control element, which is set up for the converter electronics M1 for the at least one measured variable display measured values.
  • the signal input Din of the transmission circuit PHY-T can be electrically connected directly to the data output Mout of the converter electronics M1 and the signal output Dout of the receiver circuit PHY-R to a data input of the display element HMI.
  • the signal input Din of the transmission circuit of the signal transmission system 2PHY (or another signal transmission system of the measuring system) can also (directly ) be electrically connected to the signal output of the sensor MA and the signal output Dout of the receiver circuit of the same signal transmission system to the (measurement) signal input of the converter electronics M1.
  • the converter electronics M1 can be arranged within a protective housing H, as is quite usual in such measuring systems or as also shown schematically in FIG.
  • the aforementioned measuring system can also be a component of an (industrial) communication system, for example, which has an evaluation system (external or remote measuring system), possibly also located far away from the converter electronics M1 or the measuring system formed with it.
  • supply electronics NLU which in turn are electrically connected to the converter electronics M1, in particular to the data output Mout of which is coupled in terms of signals, for example via fieldbus and/or by radio.
  • the evaluation and supply electronics NLU can be, for example, a remote control (remote I/O), a programmable logic controller (PLC), a bus master in a fieldbus, for example according to the industry standard IEC 61158:1999, especially according to one of
  • Families CPF1 (FOUNDATION FIELDBUS), CPF3 (PROFIBUS), CPF9 (HART) or CPF15 (MODBUS), a gateway, a possibly also mobile (edge) computer or a Radio module or a radio adapter, for example according to IEEE 802.15.4:2007 (WirelessHART), act, the evaluation and supply electronics NLU itself being able to be mains and/or battery powered, for example.
  • the measuring system described above also has an input/output circuit I/O with a two-wire interface 2L and with a supply output EV.
  • the input/output circuit I/O is particularly intended or set up to be integrated by means of the two-wire interface 2L into a current loop that also involves the evaluation and supply electronics NLU (external to the measuring system).
  • the input/output circuit I/O can advantageously also be set up both to obtain electrical power from the same current loop and to provide or supply electrical power (P) required for the operation of the measuring system, not least also the signal transmission system 2PHY, via the supply output.
  • converter electronics M1 can also be appropriately set up to draw electrical power P from the input/output circuit I/O via the supply output.
  • the input/output circuit I/O also has a data output Mout of the
  • Converter electronics M1 (electrical or signaling) connected control input Ctl, and the input / output circuit I / O is also set up to a current in the two-wire interface 2L flowing external electrical (loop) current iLOOP depending on via data output Mout of digital (useful) data D transmitted to the input/output circuit I/O, for example of measured values contained in the (useful) data.
  • the input/output circuit I/O can also be set up accordingly, the external (loop) current iLOOP (driven by the evaluation and supply electronics NLU) by (load) modulation or by adjusting its current intensity as a function of to vary the aforesaid measured values between 4 mA and 20 mA, consequently the external (loop) current iLOOP can be used as a standard signal conforming, for example, to DIN I EC 60381-1: 1985-1 1, in particular as a (4- 20 mA) current signal.
  • the external (loop) current iLOOP driven by the evaluation and supply electronics NLU
  • the external (loop) current iLOOP can be used as a standard signal conforming, for example, to DIN I EC 60381-1: 1985-1 1, in particular as a (4- 20 mA) current signal.
  • Transmission circuit PHY-T also be set up, an effective value of the (loop) current iLVDS or an electrical (transmission) power fed into the signal cable STP depending on the measured variable or depending on the current strength of the external current flowing in the two-wire interface 2L (Loop) current iLOOP set, for example in such a way that the effective value of the (loop) current iLVDS or the electrical (transmission) power increases with increasing measured variable or increasing current strength of the external (loop) current iLOOP or vice versa decreasing measured variable or decreasing current strength of the external (loop) current iLOOP is reduced accordingly.
  • the Transmission circuit PHY-T also be set up to set the first current and/or the second current of the (loop) current iLVDS depending on the measured variable or the current set for the external (loop) current iLOOP flowing in the two-wire interface 2L, for example in such a way that the first current and/or the second current of the (loop) current iLVDS is increased when the measured variable or the current of the external (loop) current iLOOP increases, or vice versa when the measured variable or the current of the external decreases (loop) current iLOOP is reduced accordingly.
  • the transmission circuit PHY-T in which the transmission circuit PHY-T is set up to set the first current strength in each case for a holding time tH that can be set or changed during operation, the transmission circuit PHY-T can also be set up to measure the effective value of the (loop) current iLVDS or to vary the electrical (transmission) power fed into the signal cable STP accordingly by setting the same hold time tH as a function of the measured variable or as a function of the current intensity set for the electrical (loop) current iLOOP flowing in the two-wire interface 2L is, for example, such that the holding time th is correspondingly increased when the measured variable or increasing current of the (loop) current iLOOP or, conversely, is correspondingly reduced when the measured variable or decreasing current of the (loop) current iLOOP.
  • the signal transmission system 2PHY (or another signal transmission system according to the invention) can also be used for the (signal-related) connection of converter electronics M1 and input/output circuit I/O, for example in such a way that the data output D of the converter electronics M1 the signal input Din of the transmission circuit PHY-T and the signal output Dout of the receiver circuit PHY-R is connected to the control input Ctl of the input/output circuit I/O.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

Das Signal-Übertragungssystem umfaßt eine Sendeschaltung (PHY-T), eine Empfängerschaltung (PHY-R) sowie ein Signalkabel (STP) zum elektrischen Verbinden von Sendeschaltung (PHY-T) und Empfängerschaltung (PHY-R). Ein Signalausgang (Tx) der Sendeschaltung (PHY-T) und ein Signaleingang (Rx) der Empfängerschaltung (PHY-R) sind mittels des Signalkabels elektrisch miteinander verbunden, derart, daß eine den Signalausgang (Tx), ein Paar Signalleiter des Signalkabels sowie einen (mittels eines die Signalleiter an einem Empfängerschaltung (PHY-R) seitigen jeweiligen Leitungsende elektrisch zusammenschließenden Abschlußwiderstands (RT) sowie des Signaleingangs (Rx) gebildeten) Stromteiler involvierende Stromschleife gebildet ist. Die Sendeschaltung (PHY-T) ist eingerichtet, einen (Schleifen-)Strom (iLVDS) mit einer vorgebbaren Stromstärke und einer vorgebbaren Stromrichtung in der Stromschleife zu treiben. Die Empfängerschaltung (PHY-R) wiederum ist eingerichtet, eine vom (Schleifen-)Strom (iLVDS) abhängige Eingangsspannung (uLVDS) in eine entsprechende Ausgangsspannung (ua) umzuformen, derart, daß die Ausgangsspannung (ua) bei einer Eingangsspannung (uLVDS) mit einer einen Schaltspannung-Schwellenwert (UTH1) übersteigenden Spannungshöhe eine Spannungshöhe (Ua1) annimmt bzw. weiter aufweist, wobei eine die Spannungshöhe (Ua1) aufweisende Ausgangsspannung (ua) auch bei einer Eingangsspannung mit einer den Schaltspannung-Schwellenwert (UTH1) unterschreitenden, gleichwohl oberhalb eines Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH2) verbleibenden Spannungshöhe die Spannungshöhe (Ua1) weiter aufweist (Hysterese). Die Sendeschaltung (PHY-T) ist zudem eingerichtet, ein digitales Eingangssignal (e) dem (Schleifen-)Strom (iLVDS) aufzumodulieren sowie die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals (e), einzustellen, derart, daß (Schleifen-)Strom (iLVDS) bei einem einen Signalzustand (HIGH) aufweisendem digitalen Eingangssignal in einer ersten Stromrichtung in der Stromschleife fließen gelassen wird, und daß der (Schleifen-)Strom (iLVDS) zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene positive) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen eine erste Stromstärke größer ist als ein Schaltstrom-Schwellenwert (UTH1/R) der Empfängerschaltung und eine zweite Stromstärke kleiner als der Schaltstrom-Schwellenwert (UTH1/R) und als ein Schaltstrom-Schwellenwert (UTH2/R) der Empfängerschaltung ist.

Description

Signal-Übertragungssystem
Die Erfindung betrifft ein Signal-Übertragungssystem zur (möglich schnellen und möglichst energiesparenden), ggf. auch ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS) konformen, digitalen Signalübertragung.
Zur schnellen, nämlich bei Bitraten von mehr als 500 kBit/s (KiloBit pro Sekunde) liegenden Übertragung von digitalen (Meß- und/oder Betriebsdaten kommen in der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik u.a. auch differenzielle Spannungspegel nutzende, insb. auch dem Standard ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS - Low Voltage Differential Signaling) konforme, Signal-Übertragungssysteme zum Einsatz, beispielsweise nämlich, um digitale (Nutz-)Daten, wie etwa Meß- und/oder Betriebs-Daten, innerhalb eines mittels wenigstens eines Sensors und einer damit elektrisch verbundenen Umformer-Elektronik gebildeten (eigenständigen) Meßgeräts bzw. Meßsystems seriell zu übertragen. Ein derartiges Signal-Übertragungssystem ist beispielsweise in der US-B 62 81 715, der US-B 62 88 581 , US-A 2004/0124888, der US-A 2009/0045852, der US-A 2015/0247747, der US-A 2016/0290847, der US-A 2018/0328774 oder der US-A 2019/0107425 gezeigt.
Ein solches, dem Standard ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes bzw. für eine LVDS-Übertragung taugliches Signal-Übertragungssystem umfaßt eine, gelegentlich auch als LVDS-Treiber bezeichnete, Sendeschaltung mit einem Signaleingang und mit einem Signalausgang sowie eine Empfängerschaltung mit einem - typischerweise einen Eingangswiderstand von mehr als 1 MQ (MegaOhm) aufweisenden - Signaleingang und mit einem Signalausgang. Die Sendeschaltung und die Empfängerschaltung sind zudem mittels eines Paares, zumeist gleichartiger und/oder identische elektrische Eigenschaften aufweisender, Signalleiter elektrisch verbunden, wobei nämliche Signalleiter zudem an einem Empfängerschaltung seifigen (jeweiligen) Leitungsende über einen - typischerweise mehr als 20 Q (Ohm) und weniger als 1 kQ (MegaOhm), beispielsweise nämlich etwa 100 Q aufweisenden - Abschlußwiderstand elektrisch zusammen geschlossen sind, und wobei der Signalausgang der Sendeschaltung und der Signaleingang der Empfängerschaltung mittels des Paares Signalleiter elektrisch miteinander verbunden sind; dies im besonderen derart, daß eine den Signalausgang der Sendeschaltung, das Paar Signalleiter sowie einen mittels des Abschlußwiderstands und des Signaleingangs der Empfängerschaltung gebildeten Stromteiler involvierende Stromschleife gebildet ist. Zudem ist die Sendeschaltung eines solchen Signal-Übertragungssystems eingerichtet, einen (Schleifen-)Strom mit einer vorgebbaren, typischerweise zwischen 3 mA (MilliAmpere) und 10 mA liegenden, ggf. auch ein- bzw. verstellbaren (Signal-)Stromstärke und einer vorgebbaren, ggf. auch ein- bzw. verstellbaren Stromrichtung in der Stromschleife zu treiben, derart, daß über dem Abschlußwiderstand eine - hier als eine Eingangsspannung der Empfängerschaltung dienliche - (Signal-)Spannung mit einer der (Signal-)Stromstärke des (Schleifen-)Stroms proportionalen Spannungshöhe und einer von der Stromrichtung des (Schleifen-)Stroms abhängigen Polarität abfällt, und ist die Sendeschaltung eingerichtet, ein an deren Signaleingang anliegendes binäres bzw. digitales Eingangssignal, beispielsweise auch mit einer unipolaren Spannung, dem (Schleifen-)Strom aufzumodulieren; dies beispielsweise auch derart, daß die Sendeschaltung den (Schleifen-)Strom mit vorgebbarer bzw. alternierender Stromrichtung in der Stromschleife treibt, wobei der (Schleifen-)Strom bei einen ersten Signalzustand (HIGH 1) aufweisendem Eingangssignal eine erste Stromrichtung aufweist und daß der (Schleifen-)Strom bei einen vom ersten Signalzustand verschiedenen zweiten Signalzustand (LOW ^ 0) aufweisendem Eingangssignal eine der ersten Stromrichtung entgegengesetzte zweite Stromrichtung aufweist. Desweiteren ist die Empfängerschaltung eingerichtet, eine Eingangsspannung, nämlich eine am Signaleingang der Empfängerschaltung liegende (Signal-)Spannung, in eine damit korrespondierende Ausgangsspannung, nämlich eine (Signal-)Spannung am Signalausgang der Empfängerschaltung umzuformen, derart, daß die Ausgangsspannung der Empfängerschaltung (lediglich) bei einer (positiven) Eingangsspannung mit einer einen (von Null verschiedenen positiven) ersten Schaltspannung-Schwellenwert überschreitenden bzw. oberhalb nämlichen ersten Schaltspannung-Schwellenwerts liegenden Spannungshöhe eine von Null verschiedene erste Spannungshöhe annimmt bzw. aufweist. Bei den in der US-B 62 81 715, US-B 62 88 581 , US-A 2004/0124888 oder US-A 2009/0045852 jeweils gezeigten Signal-Übertragungssystemen ist die jeweilige Empfängerschaltung zudem auch eingerichtet, die vorbezeichnete Eingangsspannung so in die Ausgangsspannung umzuformen, daß diese (lediglich) bei einer (negativen) Eingangsspannung mit einer einen (vom ersten Schaltspannung-Schwellenwert wie auch von Null verschiedenen negativen) zweiten Schaltspannung-Schwellenwert unterschreitenden bzw. unterhalb nämlichen zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts liegenden Spannungshöhe eine von der ersten Spannungshöhe der Ausgangsspannung abweichende, Null betragende oder ggf. auch von Null verschiedene (NRZ, NRZI), zweite Spannungshöhe annimmt bzw. angenommen hat.
Bei dem mittels des Signal-Übertragungssystems zu übertragenden digitalen Eingangssignal kann es sich beispielsweise um ein UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) konformes Digitalsignal, mithin ein solches Digitalsignal handeln, mit dem die eigentlichen (Meß- und/oder Betriebs-)Daten als ein serieller digitaler Datenstrom mit einem (einer festgelegten Anzahl übertragener Bits entsprechenden) fixen Rahmen übertragen werden, der typischerweise aus einem Start-Bit, (je nach Protokoll) fünf bis maximal neun (Nutz-)Daten-Bits, einem optionalen Paritäts-Bit zur Erkennung von Übertragungsfehlern und einem oder zwei Stopp-Bits besteht. Die Datenübertragung kann dementsprechend beispielsweise asynchron bzw. bytesynchron erfolgen. Eine mittels derartiger Signal-Übertragungssysteme mit einer vorgegebenen Übertragungsrate für eine gegebene (Übertragungs-)Länge der Signalleiter erreichbare (Signal-)Qualität der über dem jeweiligen Abschlußwiderstand abfallenden (Signal-)Spannung wird neben den elektrischen Eigenschaften, wie insb. einer Impedanz oder Dämpfung, der Signalleiter bzw. des damit gebildeten (Signal-)Kabels u.a. auch durch die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms bzw. die mittels der Sendschaltung in die Signalleiter einspeisbare bzw. eingespeiste elektrische (Sende-)Leistung (mit-)bestimmt.
Zur Kompensation von die vorbezeichnete Übertragungsrate des Signal-Übertragungssystems bzw. die vorbezeichnete Signalqualität der (Signal-)Spannung beeinträchtigenden Einflüssen der Signalleiter bzw. des damit gebildeten Kabels sind die Sendeschaltungen der in der US-B 62 81 715, US-B 62 88 581 , US-A 2004/0124888 bzw. US-A 2009/0045852 jeweils gezeigten Signal-Übertragungssysteme ferner eingerichtet, während einer sogenannten Pre-Emphasis(-Phase) zu Beginn eines jeden, jeweils durch eine (einem Signalzustandswechsel HIGH^LOW bzw. LOW-^HIGH entsprechende) Signalflanke des digitalen Eingangssignals (neu) gestarteten (LVDS-)Taktzyklus der Sendeschaltung den (Schleifen-)Strom kurzzeitig, beispielsweise nämlich für etwa 10% bis 15% des jeweiligen (LVDS-)Taktzyklus bzw. einer einem Kehrwert der jeweiligen (nominellen) Bitrate entsprechenden (nominellen) Bitdauer, beispielsweise 2 ps/Bit bei einer Bitrate von 500 kBit/s, mit einer Über-Stromstärke, nämlich einer im Vergleich zu der für die restliche Taktzeit eingestellten vorbezeichneten (Signal-)Stromstärke erhöhten Stromstärke zu treiben. Das Einrichten einer solchen Pre-Emphasis(-Phase) ermöglicht es u.a. auch, zwischen dem Signalausgang der Sendeschaltung und dem Signaleingang der Empfängerschaltung eine größere (Signal-)Übertragungsstrecke von mehr als 10 m (Meter) unter Verwendung eines mittels des Paares Signalleiter gebildeten Signalkabels, beispielsweise nämlich eines symmetrischen bzw. für eine symmetrische Signalübertragung geeigneten, ggf. auch geschirmten (Twisted-Pair-)Signalkabels, zu etablieren. Allerdings kann die für den Betrieb eines solchen Signal-Übertragungssystems verfügbare elektrische Leistung, nicht zuletzt auch bei Verwendung in einem regelmäßig auch die vorbezeichneten hohe Übertragungsraten von nicht weniger als 500 kBits/s, mithin niedrige Bitdauern von nicht mehr als 2 ps (MicroSekunde) erfordernden Meßgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik, beispielsweise einem (Zweileiter-)Meßgerät mit zumindest vorübergehend geringer Leistungsaufnahme von weniger als 50 mW (MilliWatt) bzw. einem Meßgerät gemäß der US-A 2018/0328774, in erheblichem Maße limitiert bzw. kontingentiert sein; dies beispielsweise auch derart, daß der (Schleifen-)Strom dauerhaft lediglich mit Stromstärken von weniger als 10 mA, ggf. auch von zumindest zeitweise weniger als 5 mA einstellbar ist bzw. eine entsprechende (Sende-)Leistung von weniger als 10 mW, ggf. auch von zumindest zeitweise weniger als 5 mW verfüglich ist. Damit einhergehend ist auch die mittels eines solchen Signal-Übertragungssystems überbrückbare (Signal-)Übertragungsstrecke regelmäßig auf wenige Meter, insb. aber weniger als 20 m begrenzt. Ausgehend vom vorbezeichneten Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, Signal-Übertragungssysteme der in Rede stehenden Art dahingehend zu verbessern, daß damit trotz einer dafür insgesamt niedrigen verfüglichen elektrischen Leistung von nicht mehr als 10 mW bzw. einer vorübergehend auf weniger als 10 mW weiter zu reduzierenden (Sende-)Leistung digitale (Meß- und/oder Betriebs-) Daten mit einer Übertragungsrate von mehr als 500 kBit/s auch über Übertragungsstrecken von mehr als 30 m, insb. nämlich auch mehr als 50 m, übertragen werden können.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Signal-Übertragungssystem zur, beispielsweise ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS) konformen, digitalen Signalübertragung, welches Signal-Übertragungssystem umfaßt:
• eine Sendeschaltung mit einem Signaleingang und mit einem Signalausgang;
• eine Empfängerschaltung mit einem, beispielsweise einen Eingangswiderstand von mehr als 1 MQ (MegaOhm) aufweisenden, Signaleingang und mit einem Signalausgang;
• sowie ein, beispielsweise symmetrisches und/oder geschirmtes und/oder eine (Übertragungs-)Länge von mehr als 30 m (Meter) aufweisendes und/oder für eine symmetrische Signalübertragung geeignetes, Signalkabel, beispielsweise ein Twisted-Pair-Kabel, zum elektrischen Verbinden von Sendeschaltung und Empfängerschaltung mit wenigstens einem Paar, beispielsweise gleichartiger und/oder identische elektrische Eigenschaften aufweisender und/oder miteinander verdrillter, Signalleiter und mit wenigstens einem die Signalleiter an einem Empfängerschaltung seifigen (jeweiligen) Leitungsende elektrisch zusammenschließenden, beispielsweise einem mehr als 20 (Ohm) und weniger als 0,5 kQ (KiloOhm) betragenden
Widerstandswert R (R = 20 Q ... 500 Q) aufweisenden, Abschlußwiderstand;
• wobei der Signalausgang der Sendeschaltung und der Signaleingang der Empfängerschaltung mittels des Signalkabels elektrisch miteinander verbunden sind, derart, daß eine den Signalausgang der Sendeschaltung, das Paar Signalleiter des Signalkabels sowie einen mittels des Abschlußwiderstands und des Signaleingangs der Empfängerschaltung gebildeten Stromteiler involvierende Stromschleife gebildet ist; • und wobei die Sendeschaltung eingerichtet ist, einen (Schleifen-)Strom mit einer vorgebbaren, beispielsweise zeitweise konstant gehaltenen, Stromstärke und einer vorgebbaren, beispielsweise zeitweise konstant gehaltenen, Stromrichtung in der Stromschleife zu treiben, derart, daß über dem Abschlußwiderstand eine, beispielsweise als eine Eingangsspannung der Empfängerschaltung dienliche, (Signal-)Spannung mit einer der Stromstärke des (Schleifen-)Stroms proportionalen Spannungshöhe und einer von der Stromrichtung des (Schleifen-)Stroms abhängigen Polarität abfällt;
• wobei die Empfängerschaltung eingerichtet ist, eine Eingangsspannung, nämlich eine am Signaleingang der Empfängerschaltung liegende (Signal-)Spannung, in eine damit korrespondierende, beispielsweise unipolare, Ausgangsspannung (ua), nämlich eine (Signal-)Spannung am Signalausgang der Empfängerschaltung umzuformen, derart, daß nämliche Ausgangsspannung (lediglich) bei einer (positiven) Eingangsspannung mit einer einen (von Null verschiedenen), beispielsweise nicht weniger als +5 mV (Millivolt) betragenden, (positiven) ersten Schaltspannung-Schwellenwert übersteigenden Spannungshöhe eine, beispielsweise von Null verschiedene und/oder nicht weniger als +500 mV betragende, (positive) erste Spannungshöhe annimmt bzw. daß nämliche Ausgangsspannung bei einer Eingangsspannung mit oberhalb des ersten Schaltspannung-Schwellenwerts liegender Spannungshöhe die erste Spannungshöhe aufweist;
• und wobei die Empfängerschaltung eine, beispielsweise einstellbare, Hysterese, nämlich eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung sowohl von der Eingangsspannung als auch von einer momentanen Spannungshöhe der Ausgangsspannung aufweist, derart, daß eine die erste Spannungshöhe aufweisende Ausgangsspannung, beispielsweise bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung, auch bei einer Eingangsspannung mit einer den ersten Schaltspannung-Schwellenwert unterschreitenden, gleichwohl oberhalb eines (von Null verschiedenen), beispielsweise nicht mehr als -5 mV (Millivolt) betragenden,
(negativen) zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts verbleibenden Spannungshöhe die erste Spannungshöhe (weiter) aufweist; • wobei die Sendeschaltung eingerichtet ist, ein an deren Signaleingang anliegendes digitales Eingangssignal (e), beispielsweise mit einer unipolaren Spannung und/oder ein UART-konformes Eingangssignal, dem (Schleifen-)Strom aufzumodulieren, beispielsweise derart, daß der (Schleifen-)Strom bei einen ersten Signalzustand (HIGH) aufweisendem Eingangssignal eine erste Stromrichtung aufweist und daß der (Schleifen-)Strom bei einen vom ersten Signalzustand verschiedenen zweiten Signalzustand (LOW) aufweisendem Eingangssignal eine der ersten Stromrichtung entgegengesetzte zweite Stromrichtung aufweist;
• und wobei die Sendeschaltung eingerichtet ist, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals am Signaleingang, einzustellen, derart, daß der (Schleifen-)Strom bei einem einen ersten Signalzustand (HIGH) aufweisendem digitalen Eingangssignal in einer ersten Stromrichtung in der Stromschleife fließen gelassen wird, und daß der (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene positive) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen eine, beispielsweise mehr als 1 mA betragende, (positive) erste Stromstärke größer ist als ein erster Schaltstrom-Schwellenwert, gemessen als ein Verhältnis des ersten Schaltspannnung-Schwellenwerts (der Empfängerschaltung) zum Widerstandwert des Abschlußwiderstandes, und eine, beispielsweise um mehr als 0,5 mA, weniger als die erste Stromstärke, beispielsweise mehr als 0,5 mA, betragende, (positive) zweite Stromstärke kleiner als der erste Schaltstrom-Schwellenwert gleichwohl größer als ein zweiter Schaltstrom-Schwellenwert, gemessen als ein Verhältnis des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts (der Empfängerschaltung) zum Widerstandwert des Abschlußwiderstandes, ist.
Ferner besteht die Erfindung auch in einem, beispielsweise akustischen, vibronischen bzw. magnetisch-induktiven, Meßsystem, beispielsweise einem Vortex-Durchfluß-Meßgerät, einem Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät, einem Ultraschall-Durchfluß-Meßgerät, Mikrowellen-Füllstandsmeßgerät, einem Druck-Meßgerät, einem Temperatur-Meßgerät, einem pH-Meßgerät etc., umfassend: wenigstens ein erfindungsgemäßes Signal-Übertragungssystem; • einen, beispielsweise digitalen, Sensor, der dafür eingerichtet ist, wenigstens eine, beispielsweise physikalische oder chemische, Meßgröße, beispielsweise eines in einer (Rohr-)Leitung geführten und/oder in einem Behälter vorgehaltenen (fluiden) Meßstoffs, zu erfassen und in wenigstens ein nämliche Meßgröße repräsentierendes, beispielsweise digitales, (Primär-)Sensorsignal an einem Signalausgang zu wandeln;
• sowie eine, beispielsweise wenigstens einen Mikroprozessor und/oder wenigstens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung aufweisende, Umformer-Elektronik mit einem (Meß-)Signaleingang und mit einem Datenausgang für digitale (Nutz-)Daten;
• wobei die Umformer-Elektronik eingerichtet ist, das wenigstens eine Sensorsignal oder ein davon abgeleitetes (Sekundär-)Signal via (Meß-)Signaleingang zu empfangen und auszuwerten, nämlich anhand dessen die wenigstes eine Meßgröße zeitlich aufeinanderfolgend quantifizierende Meßwerte zu ermitteln,
• und wobei die Umformer-Elektronik eingerichtet ist, nämliche Meßwerte enthaltende digitale (Nutz-)Daten am Datenausgang auszugeben.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der zweite Schaltspannung-Schwellenwert unterhalb des ersten Einschalt-Schwellenwerts liegt.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der erste Schaltspannung-Schwellenwert nicht weniger als +5 mV (Millivolt) beträgt, beispielsweise nämlich größer als +7 mV (Millivolt) und/oder kleiner als +200 mV (Millivolt) ist.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der zweite Schaltspannung-Schwellenwert nicht mehr als -5mV (Millivolt) beträgt, beispielsweise nämlich nicht größer als -7 mV (Millivolt) und/oder größer als -200 mV (Millivolt) ist.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerten den gleichen Betrag aufweisen.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerte (unterschiedliche Polaritäten der Eingangsspannung repräsentierende) voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen, beispielsweise derart, daß der erste Schwellenwert ein positives Vorzeichen und der zweite Schwellenwert ein negatives Vorzeichen aufweisen. Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung eingerichtet ist, die Eingangsspannung derart in die Ausgangsspannung umzuformen, daß die Ausgangsspannung bei einer (negativen) Eingangsspannung mit einer den zweiten Schaltspannung-Schwellenwert unterschreitenden Spannungshöhe eine, beispielsweise auch Null betragende, (negative) zweite Spannungshöhe annimmt bzw. daß die Ausgangsspannung bei einer Eingangsspannung mit einer unterhalb des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts liegenden Spannungshöhe die zweite Spannungshöhe aufweist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist die Empfängerschaltung bzw. deren Hysterese ferner eingerichtet, daß eine die zweite Spannungshöhe aufweisende Ausgangsspannung, beispielsweise bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung, auch bei einer Eingangsspannung mit einer den zweiten Schaltspannung-Schwellenwert übersteigenden, gleichwohl unterhalb des erste Schaltspannung-Schwellenwerts verbleibenden Spannungshöhe die zweite Spannungshöhe (weiter) aufweist. Ferner kann die Sendeschaltung zudem eingerichtet sein, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms, in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals am Signaleingang, derart einzustellen, daß auch der in einer zur ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiter Stromrichtung fließende (Schleifen-)Strom zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene negative) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen eine, beispielsweise weniger als -1 mA betragende, (negative) dritte Stromstärke kleiner ist als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert und eine, beispielsweise mehr als 0.5 mA mehr als die dritte Stromstärke betragende, vierte Stromstärke größer als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert gleichwohl kleiner als der erste Schaltstrom-Schwellenwert (der Empfängerschaltung) ist; dies beispielsweise auch derart, daß die Sendeschaltung eingerichtet ist, die dritte Stromstärke des (in zweiter Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom für eine vorgegebene, beispielsweise einstellbare, mehr als 0,1 ps, beispielsweise mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende Haltezeit einzustellen und hernach, beispielsweise nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit, die vierte Stromstärke des (in zweiter Strom rieh tun g fließende) (Schleifen-)Strom jeweils für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, beispielsweise auch mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, beispielsweise mehr als ein 5-faches, der Dauer der dritten Stromstärke einzustellen und/oder solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignal den zweiten Signalzustand aufweist.
Nach einer siebten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eingerichtet ist, am Signalausgang ein, beispielsweise zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal auszugeben. Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eingerichtet ist, ein via Signaleingang zugeführtes binäres Eingangssignal in ein zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes (LVDS-)Ausgangssignal umzuformen.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eingerichtet ist, die erste Stromstärke des (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom für eine vorgegebene, beispielsweise auch einstellbare, mehr als 0,1 ps, ggf. mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende Haltezeit einzustellen und hernach, beispielsweise nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit, die zweite Stromstärke des (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, beispielsweise auch mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, beispielsweise mehr als ein 5-faches, der Dauer der ersten Stromstärke einzustellen und/oder solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignall den ersten Signalzustand (HIGH) aufweist.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eine dem treiben des (Schleifen-)Stroms dienliche, beispielsweise einstellbare, (Gleich-)Stromquelle, beispielsweise mit einstellbarer Stromstärke, aufweist.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung als ein LVDS-Treiber ausgebildet ist.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung eingerichtet ist, am Signaleingang ein, beispielsweise zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu empfangen.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung eingerichtet ist, ein via Signaleingang zugeführtes, beispielsweise zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu verarbeiten, beispielsweise nämlich in ein binäres Ausgangssignal umzuformen.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung als ein LVDS-Empfänger ausgebildet ist.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung einen dem Einrichten bzw. Einstellen der Hysterese dienlichen Schmitt-Trigger aufweist. Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Empfängerschaltung ein dem Einrichten bzw. Einstellen der Hysterese dienliches nicht taktgesteuertes Flip-Flop (RS-Flip-Flop), beispielsweise nämlich ein asynchrones flankengesteuertes Flip-Flop, aufweist.
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Signalkabel eingerichtet ist, ein, beispielsweise zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal am Signalausgang der Sendeschaltung zum Signaleingang der Empfängerschaltung zu übertragen.
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Signalkabel eine (Übertragungs-)Länge von mehr als 30 m (Meter), beispielsweise mehr als 50 m, aufweist.
Nach einer neunzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jeder der Signalleiter des Signalkabels einen jeweils einen (längen-)spezifischen ohmschen Widerstand von weniger als 50 Q/m aufweist.
Nach einer zwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Signalkabel eine nicht weniger als 20 Q, insb. nicht mehr als 500 Q, betragende Wellenimpedanz (Leitungswellenwiderstand) aufweist.
Nach einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Signalkabel ein Twisted-Pair-Kabel ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eine dem Treiben des (Schleifen-)Stroms dienliche, beispielsweise auch steuerbare, (Gleich-)Stromquelle umfaßt.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Sensor eingerichtet ist, ein digitales Sensorsignal am Signalausgang auszugeben. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß der Signaleingang der Sendeschaltung des Signal-Übertragungssystems an den Signalausgang des Sensors und der Signalausgang der Empfängerschaltung des Signal-Übertragungssystems an den (Meß-)Signaleingang der Umformer-Elektronik elektrisch angeschlossen sind.
Nach einer ersten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Meßsystem weiters ein (elektronisches), beispielsweise mittels eines Touch-Display gebildetes, Anzeigeelement, beispielsweise ein Anzeige- und Bedienelement, umfaßt, das dafür eingerichtet ist, von der Umformer-Elektronik für die wenigstens eine Meßgröße ermittelte Meßwerte anzuzeigen. Zudem können der Signaleingang der Sendeschaltung des Signal-Übertragungssystems an den Datenausgang der Umformer-Elektronik und der Signalausgang der Empfängerschaltung des Signal-Übertragungssystems an einen Dateneingang des Anzeigeelements elektrisch angeschlossen sein.
Nach einer zweiten Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Meßsystem weiters eine Ein-/Ausgangsschaltung mit einer Zweileiterschnittstelle und mit einem Versorgungsausgang umfaßt. Zudem kann die Ein-/Ausgangsschaltung eingerichtet sein, mittels der Zweileiterschnittstelle in eine eine (Meßsystem externe) Auswerte- und Versorgungselektronik involvierende Stromschleife eingegliedert zu werden, und kann die Ein-/Ausgangsschaltung ferner eingerichtet sein, sowohl elektrische Leistung aus nämlicher Stromschleife zu beziehen als auch für den Betrieb des Meßsystems benötigte elektrische Leistung via Versorgungsausgang bereitzustellen. Darüberhinaus kann die Umformer-Elektronik auch eingerichtet sein, elektrische Leistung via Versorgungsausgang von der Ein-/Ausgangsschaltung zu beziehen und/oder kann die Ein-ZAusgangsschaltung einen an den Datenausgang der Umformer-Elektronik angeschlossenen Steuereingang aufweisen. Der Steuereingang der Ein-ZAusgangsschaltung kann ferner an den Datenausgang der Umformer-Elektronik elektrisch angeschlossen und die Ein-ZAusgangsschaltung kann wiederum eingerichtet sein, eine Stromstärke eines in der Zweileiterschnittstelle fließenden externen (Schleifen-)Stroms in Abhängigkeit von via Datenausgang an die Ein-ZAusgangsschaltung übermittelten digitalen (Nutz-)Daten einzustellen, beispielsweise nämlich in Abhängigkeirt von in den (Nutz-)Daten enthaltenen Meßwerten und/oder in einem zwischen 4 mA und 20 mA liegenden Stromstärkebereich und/oder durch Lastmodulation. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbilden ist ferner vorgesehen, daß die Sendeschaltung eingerichtet ist, einen Effektivwert des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms bzw. einer in das Signalkabel eingespeisten elektrischen (Sende-)Leistung in Abhängigkeit von der Meßgröße einzustellen, beispielsweise derart, daß der Effektivwert des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms und/oder eine einstellbare Haltezeit für die erste Stromstärke und/oder der Effektivwert der elektrischen (Sende-)Leistung bei ansteigender Meßgröße erhöht wird und/oder derart, daß der Effektivwert des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms und/oder eine einstellbare Haltezeit für die erste Stromstärke und/oder der Effektivwert der elektrischen (Sende-)Leistung bei sinkender Meßgröße verringert wird und/oder derart, daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms bei sinkender Meßgröße verringert wird. Alternativ oder in Ergänzung kann die Sendeschaltung zudem eingerichtet sein, die erste Stromstärke und/oder zweite Stromstärke des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms in Abhängigkeit von der für den in der Zweileiterschnittstelle fließenden externen (Schleifen-)Strom eingestellten Stromstärke einzustellen, beispielsweise derart, daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms bei ansteigender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms erhöht wird und/oder daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (im Signalkabel fließenden) (Schleifen-)Stroms bei absinkender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms verringert wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, in der Empfängerschaltung des Signalübertragungssystems eine - nämlicher Empfängerschaltung („naturgemäß“) innewohnenden bzw. darin eingerichtete - Hysterese bzw. eine damit einhergehende in der Empfängerschaltung etablierte Selbsthaltefunktion dafür zu nutzen, den (Schleifen-)Strom lediglich für eine kurze Zeit zu Beginn eines jeden, jeweils durch eine Signalflanke des digitalen Eingangssignals gestarteten (LVDS-)Taktzyklus der Sendeschaltung den (Schleifen-)Strom lediglich kurzzeitig, beispielsweise nämlich für etwa 10% bis 15% des jeweiligen (LVDS-)Taktzyklus bzw. einer (nominellen) Bitdauer, mit einer hohen, nämlich mehr als ein Schaltstrom-Schwellenwert (der Empfängerschaltung) betragende ersten Stromstärke und hernach für die restliche Taktzykluszeit bis zur nächsten Signalflanke des digitalen Eingangssignals, nicht zuletzt zwecks Verringerung dafür benötiger elektrischer Leistung bzw. Einsparung dafür aufgewendeter elektrischer Energie, lediglich mit einer weniger als der vorbezeichnete Schaltstrom-Schwellenwert betragenden niedrigen zweiten Stromstärke, mithin einer entsprechend verringerten elektrischen (Sende-)Leistung weiter zu treiben, ohne das die Spannungshöhe der Ausgangsspannung bzw. ein dementsprechender Signalzustand (HIGH bzw. LOW) eines durch die Ausgangsspannung gebildeten digitalen Ausgangssignals der Empfängerschaltung ändern würde.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche bzw. gleichwirkende oder gleichartig fungierende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung und/oder aus den Ansprüchen an sich.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Signal-Übertragungssystem;
Fig. 2 in verschiedenen Diagrammen zeitliche Verläufe eines in einem Signal-Übertragungssystem gemäß Fig. 1 fließenden (Schleifen-)Stroms bzw. einer von einem Signal-Übertragungssystem gemäß Fig. 1 abhängig vom (Schleifen-)Strom bereitgestellten Ausgangsspannung; und Fig. 3 eine Ausführungsbeispiel für ein mittels eines Signal-Übertragungssystems gemäß Fig. 1 gebildeten Meßsystems.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein, beispielsweise fremd- und/oder auch batteriegespeistes, Signal-Übertragungssystem 2PHY schematisch dargestellt, das mittels einer einen Signaleingang Din und einem Signalausgang Tx aufweisenden, beispielsweise mit einer zwischen 1 ,5 V (Volt) und 3,5 V liegenden Betriebsspannung operierenden, Sendeschaltung PHY-T, mittels einer einen Signaleingang Rx und einen Signalausgang Dout aufweisenden, beispielsweise ebenfalls mit einer zwischen 1 ,5 V und 3,5 V liegenden Betriebsspannung operierenden, Empfängerschaltung PHY-R sowie mittels eines wenigstens ein Paar, insb. gleichartiger und/oder identische elektrische Eigenschaften aufweisender und/oder miteinander verdrillter, Signalleiter sowie wenigstens einen Abschlußwiderstand RT aufweisenden Signalkabels STP zum elektrischen Verbinden von Sendeschaltung PHY-T und Empfängerschaltung PHY-R gebildet ist. Der Signalausgang Tx der Sendeschaltung PHY-T und der Signaleingang Rx der Empfängerschaltung PHY-R sind zudem mittels des Signalkabels STP elektrisch miteinander verbunden, derart, daß eine den Signalausgang Tx, das Paar Signalleiter des Signalkabels STP sowie einen mittels des vorbezeichneten, die Signalleiter an einem Empfängerschaltung PHY-R seifigen (jeweiligen) Leitungsende elektrisch zusammenschließenden Abschlußwiderstands RT und des Signaleingangs Rx gebildeten Stromteiler involvierende Stromschleife gebildet ist.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Signalkabel ferner eingerichtet, ein, beispielsweise auch ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal am Signalausgang Tx der Sendeschaltung PHY-T zum Signaleingang Rx der Empfängerschaltung PHY-R zu übertragen. Bei dem Signalkabel STP kann es sich dementsprechend auch um ein symmetrisches und/oder geschirmtes bzw. um ein für eine symmetrische Signalübertragung geeignetes Signalkabel, beispielsweise nämlich ein Twisted-Pair-Kabel, handeln. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Signalkabel zudem eine (Übertragungs-)Länge von mehr als 30 m (Meter), beispielsweise auch von mehr als 50 m, ggf. auch mehr als 100 m auf und/oder weist das Signalkabel eine nicht weniger als 20 Q, insb. auch nicht mehr als 250 Q, betragende Wellenimpedanz (Leitungswellenwiderstand) auf. Alternativ oder in Ergänzung bzw. auch zwecks Realisierung der vorbezeichneten Wellenimpedanz kann jeder der Signalleiter des Signalkabels STP vorteilhaft jeweils einen (längen-)spezifischen ohmschen Widerstand von weniger als 50 Q/m (Ohm pro Meter) und/oder kann der Abschlußwiderstand RT einen mehr als 20 Q (Ohm) vorzugsweise weniger als 0,5 kQ (KiloOhm) betragenden Widerstandswert R ( R = 20 Q ... 500 Q) aufweisen. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Sendeschaltung PHY-T eingerichtet, am Signalausgang Tx ein, beispielsweise ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal auszugeben und/oder ist die Sendeschaltung PHY-T eingerichtet, ein via Signaleingang Din zugeführtes binäres Eingangssignal e (e@Din) in ein ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes (LVDS-)Ausgangssignal umzuformen. Alternativ oder in Ergänzung ist die Empfängerschaltung PHY-R nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung eingerichtet, am Signaleingang Rx ein, beispielsweise ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu empfangen und/oder ist die Empfängerschaltung PHY-R eingerichtet, ein via Signaleingang Rx zu geführtes, beispielsweise ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu verarbeiten, insb. nämlich in ein binäres Ausgangssignal (Ua@Din) umzuformen. Dementsprechend kann die Sendeschaltung PHY-T beispielsweise auch als ein LVDS-Treiber bzw. kann die Empfängerschaltung PHY-R beispielsweise auch als ein LVDS-Empfänger ausgebildet sein.
Die Sendeschaltung PHY-T des erfindungsgemäßen Signal-Übertragungssystems 2PHY ist dementsprechend insbesondere dafür eingerichtet, einen (Schleifen-)Strom iLVDS mit einer vorgebbaren, insb. zeitweise konstant gehaltenen, Stromstärke und einer vorgebbaren, insb. zeitweise konstant gehaltenen, Stromrichtung (+; -) in der Stromschleife zu treiben, derart, daß über dem Abschlußwiderstand RT eine, insb. als eine Eingangsspannung uLVDS der Empfängerschaltung PHY-R dienliche, (Signal-)Spannung mit einer der Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS proportionalen Spannungshöhe R*iLVDS und einer von der Stromrichtung des (Schleifen-)Stroms iLVDS abhängigen Polarität (+) abfällt (R*iLVDS - uLVDS). Darüberhinaus ist die Sendeschaltung PHY-T eingerichtet, ein an deren Signaleingang Din anliegendes digitales Eingangssignal e, beispielsweise mit einer unipolaren Spannung und/oder ein UART konformes Eingangssignal, dem (Schleifen-)Strom iLVDS aufzumodulieren; dies insb. derart, daß der (Schleifen-)Strom iLVDS bei einen ersten Signalzustand (HIGH 1) aufweisendem Eingangssignal e eine erste Stromrichtung (+) aufweist und daß der (Schleifen-)Strom iLVDS bei einen vom ersten Signalzustand (HIGH) verschiedenen zweiten Signalzustand (LOW 0) aufweisendem Eingangssignal e eine der ersten Stromrichtung (+) entgegengesetzte zweite Stromrichtung (-) aufweist. Zudem ist die Empfängerschaltung PHY-R eingerichtet, eine Eingangsspannung uLVDS, nämlich eine am Signaleingang Rx liegende (Signal-)Spannung, in eine damit korrespondierende Ausgangsspannung ua, nämlich eine als Ausgangssignal der Empfängerschaltung dienliche (Signal-)Spannung am Signalausgang Dout umzuformen, derart, daß, wie auch in Fig. 2 dargestellt, die Ausgangsspannung ua (lediglich) bei einer (positiven) Eingangsspannung uLVDS (uLVDS +uLVDS) mit einer einen (von Null verschiedenen), beispielsweise nämlich nicht weniger als +5 mV (Millivolt) betragenden, (positiven) ersten Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 übersteigenden Spannungshöhe eine, insb. von Null verschiedene und/oder nicht weniger als +500 mV betragende, (positive) erste Spannungshöhe UAa1 annimmt bzw. bei einer oberhalb nämlichen Schaltspannung-Schwellenwerts UTH1 liegenden Spannungshöhe die erste Spannungshöhe Ua1 (weiter) aufweist. Vorteilhaft kann die Empfängerschaltung PHY-R ferner so eingerichtet sein, daß deren Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 nicht weniger als +5 mV beträgt, beispielsweise nämlich auch größer als +7 mV und/oder kleiner als +200 mV ist (Fig. 2). Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfängerschaltung PHY-R ferner eingerichtet, die Eingangsspannung uLVDS derart in die Ausgangsspannung ua umzuformen, daß die Ausgangsspannung ua (lediglich) bei einer (negativen) Eingangsspannung uLVDS (uLVDS -uLVDS) mit einer einen (vom ersten Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 wie auch von Null verschiedenen) zweiten Schaltspannung-Schwellenwert UTH2 unterschreitenden Spannungshöhe eine von der ersten Spannungshöhe Ua1 der Ausgangsspannung ua abweichende, beispielsweise Null betragenden oder auch von Null verschiedene (negative), zweite Spannungshöhe Ua2 annimmt bzw. bei unterhalb des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts UTH2 liegender Spannungshöhe zweite Spannungshöhe Ua2 aufweist. Der zweite Schaltspannung-Schwellenwert UTH2 kann, wie auch in Fig. 2 dargestellt, dementsprechend unterhalb des vorbezeichneten ersten
Schaltspannung-Schwellenwerts UTH1 liegen (UTH2 < UTH1). Vorteilhaft kann die Empfängerschaltung PHY-R ferner so eingerichtet sein, daß deren Schaltspannung-Schwellenwert UTH2 nicht mehr als -5 mV beträgt, beispielsweise nämlich kleiner als -7 mV und/oder größer als -200 mV ist. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfängerschaltung PHY-R so eingerichtet, daß die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerte UTH1 , UTH2, wie auch in Fig. 2 dargestellt, (unterschiedliche Polaritäten der Eingangsspannung uLVDS repräsentierende) voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen, beispielsweise nämlich derart, daß der erste Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 ein positives Vorzeichen (+) und der zweite Schaltspannung-Schwellenwert UTH2 ein negatives Vorzeichen (-) aufweisen, mithin der Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 dementsprechend oberhalb von Null und der Schaltspannung-Schwellenwert UTH2 dementsprechend unterhalb von Null liegen (UTH2 < 0 < UTH1), insb. nämlich auch derart, daß die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerten UTH1 , UTH2 einen gleichen Betrag aufweisen (|UTH1 | = |UTH2|). Nicht zuletzt um im Betrieb einen, im Vergleich zu einem durch den Abschlußwiderstands RT fließenden (Teil-)Strom, möglichst geringen (Teil-)Strom durch den Signaleingang Rx der Empfängerschaltung PHY-R fließen zu lassen, weist dieser nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung einen Eingangswiderstand von mehr 1 MQ (MegaOhm) auf.
Zum Treiben des (Schleifen-)Stroms iLVDS weist die Sendeschaltung PHY-T nach einerweiteren Ausgestaltung eine, insb. steuerbare, (Gleich-)Stromquelle auf. Die Stromquelle kann zudem beispielsweise auch eingerichtet sein, den (Schleifen-)Strom iLVDS mit zumindest vier verschiedenen Stromstärken zu treiben, insb. derart, daß eine erste Stromstärke größer als 1 mA und/oder kleiner als 5 mA und eine zweite Stromstärke mehr als 0,5 mA kleiner als die erste Stromstärke und/der daß eine dritte Stromstärke kleiner als -1 mA und/oder größer als -5 mA und eine vierte Stromstärke mehr als 0,5 mA größer als die dritte Stromstärke ist, und/oder den (Schleifen-)Strom zeitweise mit einer ersten Stromrichtung (+) bzw. zeitweise mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung (-) zu treiben.
Die Empfängerschaltung PHY-R des erfindungsgemäßen Signal-Übertragungssystems 2PHY weist ferner eine, ggf. auch einstellbare Hysterese, nämlich eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung ua sowohl von der Eingangsspannung uLVDS als auch von einer momentanen
Spannungshöhe (Ua1 ; Ua2) der Ausgangsspannung ua auf, derart, daß eine die erste Spannungshöhe Ua1 aufweisende Ausgangsspannung ua, insb. bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung uLVDS, auch bei einer Eingangsspannung uLVDS mit einer unter den ersten Schaltspannung-Schwellenwert UTH1 fallenden, gleichwohl oberhalb des (negativen) zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts UTH2 verbleibenden Spannungshöhe die erste
Spannungshöhe Ua1 (weiter) annimmt. Desweiteren ist die Sendeschaltung PHY-T eingerichtet, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS, in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals e am Signaleingang Din, einzustellen, derart, daß (Schleifen-)Strom iLVDS bei einem einen ersten Signalzustand (HIGH 1) aufweisendem digitalen Eingangssignal e in einer ersten Stromrichtung (+) in der Stromschleife fließen gelassen wird (iLVDS +iLVDS). Die vorbezeichnete Hysterese der Empfängerschaltung PHY-R ausnutzend ist die
Sendeschaltung PHY-T zudem eingerichtet, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS, in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals e am Signaleingang Din, so einzustellen, daß der (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom iLVDS zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene positive) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann. Von nämlichen Stromstärken des (Schleifen-)Strom iLVDS ist eine, beispielsweise mehr als 1 mA betragende, (positive) erste Stromstärke größer (eingestellt) als ein erster Schaltstrom-Schwellenwert UTH1/R (der Empfängerschaltung PHY-R), gemessen als ein Verhältnis des ersten Schaltspannnung-Schwellenwerts UTH1 (der Empfängerschaltung PHY-R) zum Widerstandwert R des Abschlußwiderstandes RT, und ist eine weniger als die erste Stromstärke, beispielsweise nämlich mehr als 0.5 mA, betragende, (positive) zweite Stromstärke kleiner (eingestellt) als der erste Schaltstrom-Schwellenwert UTH1/R gleichwohl größer als ein zweiter Schaltstrom-Schwellenwert UTH2/R (der Empfängerschaltung PHY-R), gemessen als ein Verhältnis des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts UTH2 (der Empfängerschaltung) zum
Widerstandwert R des Abschlußwiderstandes RT. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist Sendeschaltung PHY-T ferner eingerichtet, die vorbezeichnete erste Stromstärke jeweils für eine vorgegebene mehr als 0,1 ps, insb. mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende, beispielsweise auch einstellbare bzw. im Betrieb veränderbare, Haltezeit tH einzustellen und hernach, beispielsweise nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit tH, die zweite Stromstärke jeweils für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, insb. mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, insb. mehr als ein 5-faches, der Dauer der ersten Stromstärke einzustellen und/oder (lediglich) solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignal e den ersten Signalzustand (HIGH) aufweist (Fig. 2).
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfängerschaltung PHY-R bzw. deren Hysterese desweiteren auch so eingerichtet, daß eine die zweite Spannungshöhe Ua2 aufweisende Ausgangsspannung ua, insb. bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung uLVDS, auch bei einer Eingangsspannung uLVDS mit einer über den zweiten
Einschaltspannung-Schwellenwert UTH2 steigenden, gleichwohl unterhalb des erste Schaltspannung-Schwellenwerts UTH1 verbleibenden Spannungshöhe die zweite Spannungshöhe Ua2 (weiter) annimmt. Dementsprechend ist die Sendeschaltung PHY-T vorteilhaft weiter dafür eingerichtet, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS, in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals am Signaleingang Din, derart einzustellen, daß auch der in einer zur ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiter Stromrichtung fließende (Schleifen-)Strom iLVDS zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene negative) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen eine, beispielsweise weniger als -1 mA betragende, (negative) dritte Stromstärke kleiner ist als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert UTH2/R und eine, insb. mehr als 0.5 mA mehr als die dritte Stromstärke betragende, vierte Stromstärke größer als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert UTH2/R gleichwohl kleiner als der erste Schaltstrom-Schwellenwert UTH1/R ist. Ferner kann die
Sendeschaltung PHY-T zudem eingerichtet sein, auch die dritte Stromstärke des (in zweiter Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) für eine vorgegebene mehr als 0,1 ps, insb. für mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende Haltezeit (tH) einzustellen und hernach, insb. nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit, die vierte Stromstärke des (in zweiter Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) jeweils für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, insb. mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, insb. mehr als ein 5-faches, der Dauer der dritten Stromstärke einzustellen und/oder solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignal e den zweiten Signalzustand (LOW) aufweist.
Das Signal-Übertragungssystem 2PHY kann, wie bereits erwähnt bzw. in Fig. 3 schematisch dargestellt, insbesondere auch Bestandteil eines Meßsystems - beispielsweise nämlich eines Meß- und/oder Schaltgeräts der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik - mit einer, beispielsweise wenigstens einen Mikroprozessor (pC) und/oder wenigstens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) aufweisenden, Umformer-Elektronik M1 und mit einem mit der Umformer-Elektronik M1 elektrisch gekoppelten, beispielsweise digitalen, Sensor MA, beispielsweise einem akustischen, einem vibronischen oder magnetisch-induktiven (Durchfluß-)Sensor, sein. Nämlicher Sensor MA wiederum kann insb. dafür eingerichtet sein, wenigstens eine (physikalische oder chemische) Meßgröße, beispielsweise nämlich eines in einer (Rohr-)Leitung geführten und/oder in einem Behälter vorgehaltenen (fluiden) Meßstoffs, zu erfassen und wenigstens ein nämliche Meßgröße repräsentierendes, ggf. auch digitales (Primär-)Sensorsignal s1 zu liefern, insb. nämlich die (erfasste) Meßgröße in das wenigstens eine (Primär-)Sensorsignal s1 an einem (Sensor-)Signalausgang zu wandeln bzw. das (Primär-)Sensorsignal s1 am (Sensor-)Signalausgang für eine weitere Verarbeitung im Meßsystem bereitzustellen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Umformer-Elektronik M1 ferner einen (Meß-)Signaleingang Min und einen Datenausgang Mout für digitale (Nutz-)Daten D auf. Darüberhinaus kann die Umformer-Elektronik M1 zudem eingerichtet sein, das wenigstens eine Sensorsignal s1 oder ein davon abgeleitetes (Sekundär-)Signal über vorbezeichneten (Meß-)Signaleingang zu empfangen und auszuwerten, nämlich anhand des Sensorsignals s1 bzw. des (Sekundär-)Signals die wenigstes eine Meßgröße zeitlich aufeinanderfolgend quantifizierende, ggf. auch digitale Meßwerte zu ermitteln, beispielsweise nämlich auch die Meßwerte enthaltende digitale (Nutz-)Daten am vorbezeichneten Datenausgang auszugeben. Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Meßsystem weiters ein (elektronisches), beispielsweise mittels eines Touch-Display gebildetes, Anzeigeelement HMI, beispielsweise nämlich ein Anzeige- und Bedienelement, auf, das dafür eingerichtet ist, von der Umformer-Elektronik M1 für die wenigstens eine Meßgröße ermittelte Meßwerte anzuzeigen. Für diesen Fall kann der Signaleingang Din der Sendeschaltung PHY-T, ggf. auch direkt an den Datenausgang Mout der Umformer-Elektronik M1 und der Signalausgang Dout der Empfängerschaltung PHY-R an einen Dateneingang des Anzeigeelements HMI elektrisch angeschlossen sein. Für den anderen vorbezeichneten Fall, daß der Sensor MA eingerichtet ist, das Sensorsignal s1 als ein digitales Sensorsignal am Signalausgang auszugeben, kann der Signaleingang Din der Sendeschaltung des Signal-Übertragungssystems 2PHY (bzw. eines weiteren Signal-Übertragungssystems des Meßsystems) beispielsweise auch (direkt) an den Signalausgang des Sensors MA und der Signalausgang Dout der Empfängerschaltung nämlichen Signal-Übertragungssystems an den (Meß-)Signaleingang der Umformer-Elektronik M1 elektrisch angeschlossen sein. Zudem kann die Umformer-Elektronik M1 , wie bei solchen Meßsystemen durchaus üblich bzw. wie auch in Fig. 3 schematisch dargestellt, innerhalb eines Schutzgehäuse H angeordnet sein. Alternativ oder in Ergänzung kann das vorbezeichnete Meßsystem desweiteren beispielsweise auch Bestandteil eines (industriellen) Kommunikationssystems sein, das beispielsweise eine (Meßsystem externe bzw. abgesetzte), ggf. auch von der Umfomer-Elektronik M1 bzw. dem damit gebildeten Meßsystem weit entfernt angeordnete Auswerte- und Versorgungselektronik NLU aufweist, die wiederum mit der Umfomer-Elektronik M1 elektrisch verbunden, insb. nämlich mit deren Datenausgang Mout signaltechnisch gekoppelt ist, beispielsweise via Feldbus und/oder per Funk. Bei der Auswerte- und Versorgungselektronik NLU kann es sich beispielsweise um eine Fernsteuerung (Remote-I/O), eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), einen Busmaster in einem Feldbus, beispielsweise gemäß dem Industriestandard IEC 61158:1999, insb. gemäß einer der
Familien CPF1 (FOUNDATION FIELDBUS), CPF3 (PROFIBUS), CPF9 (HART) oder CPF15 (MODBUS), ein Gateway, einen, ggf. auch mobilen (Edge-)Computer oder auch um ein Funkmodul bzw. einen Funkadapter, beispielsweise gemäß IEEE 802.15.4:2007 (WirelessHART), handeln, wobei die Auswerte- und Versorgungselektronik NLU selbst beispielsweise netz- und/oder batteriegespeist sein kann.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das vorbezeichnete Meßsystem weiters eine Ein-/Ausgangsschaltung I/O mit einer Zweileiterschnittstelle 2L und mit einem Versorgungsausgang EV auf. Die Ein-/Ausgangsschaltung I/O ist im besondern dafür vorgesehen bzw. eingerichtet, mittels der Zweileiterschnittstelle 2L in eine auch die (Meßsystem externe) Auswerte- und Versorgungselektronik NLU involvierende Stromschleife eingegliedert zu werden. Darüberhinaus kann die Ein-/Ausgangsschaltung I/O vorteilhaft auch eingerichtet sein, sowohl elektrische Leistung aus nämlicher Stromschleife zu beziehen als auch für den Betrieb des Meßsystems, nicht zuletzt auch des Signal-Übertragungssystems 2PHY benötigte elektrische Leistung (P) via Versorgungsausgang bereitzustellen bzw. kann Umformer-Elektronik M1 ferner entsprechend eingerichtet sein, elektrische Leistung P via Versorgungsausgang von der Ein-/Ausgangsschaltung I/O zu beziehen. Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ein-/Ausgangsschaltung I/O ferner einen an den Datenausgang Mout der
Umformer-Elektronik M1 (elektrisch bzw. signaltechnisch) angeschlossenen Steuereingang Ctl auf, und ist die Ein-/Ausgangsschaltung I/O zudem dafür eingerichtet, eine Stromstärke eines in der Zweileiterschnittstelle 2L fließenden externen elektrischen (Schleifen-)Stroms iLOOP in Abhängigkeit von via Datenausgang Mout an die Ein-/Ausgangsschaltung I/O übermittelten digitalen (Nutz-)Daten D, beispielsweise nämlich von in den (Nutz-)Daten enthaltenen Meßwerten einzustellen. Im besonderen kann die Ein-/Ausgangsschaltung I/O dementsprechend auch eingerichtet sein, den (von der Auswerte- und Versorgungselektronik NLU getriebenen) externen (Schleifen-)Strom iLOOP durch (Last-)Modulation bzw. durch Einstellen von dessen Stromstärke in Abhängigkeit von den vorbezeichneten Meßwerten zwischen 4 mA und 20 mA zu variieren, mithin kann der externe (Schleifen-)Strom iLOOP als ein, beispielsweise zur DIN I EC 60381-1 : 1985-1 1 konformes, Einheitssignal, insb. nämlich als ein (4-20 mA-)Stromsignal, dienen. Nicht zuletzt zwecks einer Anpassung des Leistungsbedarfs der Signal-Übertragungssystem 2PHY bzw. der damit gebildeten Umformer-Elektronik M1 an die via Ein-/Ausgangsschaltung I/O aktuell bereitgestellte elektrische Leistung P kann die
Sendeschaltung PHY-T ferner eingerichtet sein, einen Effektivwert des (Schleifen-)Stroms iLVDS bzw. einer in das Signalkabel STP eingespeisten elektrischen (Sende-)Leistung in Abhängigkeit von der Meßgröße bzw. in Abhängigkeit von der Stromstärke des in der Zweileiterschnittstelle 2L fließenden externen (Schleifen-)Stroms iLOOP einzustellen, beispielsweise derart, daß der Effektivwert des (Schleifen-)Stroms iLVDS bzw. der elektrischen (Sende-)Leistung bei ansteigender Meßgröße bzw. steigender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms iLOOP erhöht bzw. umgekehrt bei absinkender Meßgröße bzw. sinkender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms iLOOP entsprechend verringert wird. Alternativ oder in Ergänzung kann die Sendeschaltung PHY-T auch eingerichtet sein, die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS in Abhängigkeit von der Meßgröße bzw. der für den in der Zweileiterschnittstelle 2L fließenden externen (Schleifen-)Strom iLOOP eingestellten Stromstärke einzustellen, beispielsweise derart, daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLVDS bei ansteigender Meßgröße bzw. bei steigender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms iLOOP erhöht wird bzw. umgekehrt bei absinkender Meßgröße bzw. sinkender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms iLOOP entsprechend verringert wird. Für den vorbezeichneten Fall, daß die Sendeschaltung PHY-T eingerichtet ist, die erste Stromstärke jeweils für eine einstellbare bzw. im Betrieb veränderbare Haltezeit tH einzustellen kann die Sendeschaltung PHY-T zudem auch eingerichtet sein, den Effektivwert des (Schleifen-)Stroms iLVDS bzw. der in das Signalkabel STP eingespeisten elektrischen (Sende-)Leistung dadurch entsprechend zu variieren, indem nämliche Haltezeit tH in Abhängigkeit von der Meßgröße bzw. in Abhängigkeit von der für den in der Zweileiterschnittstelle 2L fließenden elektrischen (Schleifen-)Strom iLOOP eingestellten Stromstärke eingestellt wird, beispielsweise derart, daß die Haltezeit th bei ansteigender Meßgröße bzw. bei steigender Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLOOP entsprechend erhöht bzw. umgekehrt bei absinkender Meßgröße bzw. bei sinkendem Stromstärke des (Schleifen-)Stroms iLOOP entsprechend verringert wird. Das Signal-Übertragungssystems 2PHY (bzw. weiteres erfindungsgemäßes Signal-Übertragungssystem) kann ferner auch zur (signaltechnischen) Verbindung von Umformer-Elektronik M1 und Ein-/Ausgangsschaltung I/O verwendet werden, beispielsweise derart das der Datenausgang D der Umformer-Elektronik M1 an den Signaleingang Din der Sendeschaltung PHY-T und der Signalausgang Dout der Empfängerschaltung PHY-R an den Steuereingang Ctl der Ein-/Ausgangsschaltung I/O angeschlossen ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Signal-Übertragungssystem zur, insb. ANSI/TIA/EIA-644-1995 (LVDS) konformen, digitalen Signalübertragung, umfassend:
- eine Sendeschaltung (PHY-T)
- mit einem Signaleingang (Din)
- und mit einem Signalausgang (Tx);
- eine Empfängerschaltung (PHY-R)
- mit einem, insb. einen Eingangswiderstand von mehr als 1 MQ (MegaOhm) aufweisenden, Signaleingang (Rx)
- und mit einem Signalausgang (Dout);
- sowie ein, insb. symmetrisches und/oder geschirmtes und/oder eine (Übertragungs-)Länge von mehr als 30 m (Meter) aufweisendes und/oder für eine symmetrische Signalübertragung geeignetes, Signalkabel (STP), insb. ein Twisted-Pair-Kabel, zum elektrischen Verbinden von Sendeschaltung (PHY-T) und Empfängerschaltung (PHY-R)
- mit wenigstens einem Paar, insb. gleichartiger und/oder identische elektrische Eigenschaften aufweisender und/oder miteinander verdrillter, Signalleiter
- und mit wenigstens einem die Signalleiter an einem Empfängerschaltung (PHY-R) seifigen (jeweiligen) Leitungsende elektrisch zusammenschließenden, insb. einem mehr als 20 (Ohm) und weniger als 0,5 kQ (KiloOhm) betragenden Widerstandswert R (R = 20 Q ... 500 Q) aufweisenden, Abschlußwiderstand (RT);
- wobei der Signalausgang (Tx) der Sendeschaltung (PHY-T) und der Signaleingang (Rx) der Empfängerschaltung (PHY-R) mittels des Signalkabels elektrisch miteinander verbunden sind, derart, daß eine den Signalausgang (Tx) der Sendeschaltung (PHY-T), das Paar Signalleiter des Signalkabels sowie einen mittels des Abschlußwiderstands (RT) und des Signaleingangs (Rx) der Empfängerschaltung (PHY-R) gebildeten Stromteiler involvierende Stromschleife gebildet ist; - und wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, einen (Schleifen-)Strom (iLVDS) mit einer vorgebbaren, insb. zeitweise konstant gehaltenen, Stromstärke und einer vorgebbaren, insb. zeitweise konstant gehaltenen, Stromrichtung in der Stromschleife zu treiben, derart, daß über dem Abschlußwiderstand (RT) eine, insb. als eine Eingangsspannung der Empfängerschaltung (PHY-R) dienliche, (Signal-)Spannung mit einer der Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) proportionalen Spannungshöhe und einer von der Stromrichtung des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) abhängigen Polarität abfällt;
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) eingerichtet ist, eine Eingangsspannung (uLVDS), nämlich eine am Signaleingang (Rx) der Empfängerschaltung (PHY-R) liegende (Signal-)Spannung, in eine damit korrespondierende, insb. unipolare, Ausgangsspannung (ua), nämlich eine (Signal-)Spannung am Signalausgang (Dout) der Empfängerschaltung (PHY-R) umzuformen, derart,
- daß nämliche Ausgangsspannung (ua) bei einer (positiven) Eingangsspannung (uLVDS) mit einer einen (von Null verschiedenen), insb. nicht weniger als +5 mV (Millivolt) betragenden, (positiven) ersten Schaltspannung-Schwellenwert (UTH1) übersteigenden Spannungshöhe eine, insb. von Null verschiedene und/oder nicht weniger als +500 mV betragende, (positive) erste Spannungshöhe (Ua1) annimmt
- bzw. daß nämliche Ausgangsspannung (ua) bei einer Eingangsspannung (uLVDS) mit oberhalb des ersten Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH1) liegender Spannungshöhe die erste Spannungshöhe (Ua1) aufweist;
- und wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) eine, insb. einstellbare, Hysterese, nämlich eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung sowohl von der Eingangsspannung als auch von einer momentanen Spannungshöhe der Ausgangsspannung aufweist, derart,
- daß eine die erste Spannungshöhe (Ua1) aufweisende Ausgangsspannung (ua), insb. bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung, auch bei einer Eingangsspannung mit einer den ersten Schaltspannung-Schwellenwert (UTH1) unterschreitenden, gleichwohl oberhalb eines (von Null verschiedenen), insb. nicht mehr als -5 mV (Millivolt) betragenden, (negativen) zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH2) verbleibenden Spannungshöhe die erste Spannungshöhe (weiter) aufweist;
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, ein an deren Signaleingang (Din) anliegendes digitales Eingangssignal (e), insb. mit einer unipolaren Spannung und/oder ein UART-konformes Eingangssignal, dem (Schleifen-)Strom (iLVDS) aufzumodulieren, insb. derart, daß der (Schleifen-)Strom (iLVDS) bei einen ersten Signalzustand (HIGH) aufweisendem Eingangssignal eine erste Stromrichtung aufweist und daß der (Schleifen-)Strom bei einen vom ersten Signalzustand verschiedenen zweiten Signalzustand (LOW) aufweisendem Eingangssignal eine der ersten Stromrichtung entgegengesetzte zweite Stromrichtung aufweist;
- und wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals (e) am Signaleingang (Din), einzustellen, derart,
- daß der (Schleifen-)Strom (iLVDS) bei einem einen ersten Signalzustand (HIGH) aufweisendem digitalen Eingangssignal in einer ersten Stromrichtung in der Stromschleife fließen gelassen wird,
- und daß der (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene positive) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen eine, insb. mehr als 1 mA betragende, (positive) erste Stromstärke größer ist als ein erster Schaltstrom-Schwellenwert (UTH1/R), gemessen als ein Verhältnis des ersten Schaltspannnung-Schwellenwerts (UTH1) (der Empfängerschaltung) zum Widerstandwert (R) des Abschlußwiderstandes (RT) und eine, insb. um mehr als 0,5 mA, weniger als die erste Stromstärke, insb. mehr als 0.5 mA, betragende, (positive) zweite Stromstärke kleiner als der erste
Schaltstrom-Schwellenwert (UTH1/R) gleichwohl größer als ein zweiter Schaltstrom-Schwellenwert (UTH2/R), gemessen als ein Verhältnis des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH2) (der Empfängerschaltung) zum Widerstandwert (R) des Abschlußwiderstandes (RT), ist.
2. Signal-Übertragungssystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei der zweite Schaltspannung-Schwellenwert (UTH2) unterhalb des ersten Einschalt-Schwellenwerts (UTH1) liegt (UTH2<UTH1); und/oder
- wobei der erste Schaltspannung-Schwellenwert (UTH1) nicht weniger als +5 mV (Millivolt) beträgt, insb. nämlich größer als +7 mV (Millivolt) und/oder kleiner als +200 mV (Millivolt) ist; und/oder
- wobei der zweite Schaltspannung-Schwellenwert (UTH2) nicht mehr als -5mV (Millivolt) beträgt, insb. nämlich nicht größer als -7 mV (Millivolt) und/oder größer als -200 mV (Millivolt) ist; und/oder
- wobei die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerten (UTH1 , UTH2) den gleichen Betrag aufweisen (|UTH1 | = |UTH2|); und/oder
- wobei die ersten und zweiten Schaltspannung-Schwellenwerte (UTH1 , UTH2) (unterschiedliche Polaritäten der Eingangsspannung repräsentierende) voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen, insb. derart, daß der erste Schwellenwert (UTH1) ein positives Vorzeichen (+) und der zweite Schwellenwert (UTH2) ein negatives Vorzeichen (-) aufweisen.
3. Signal-Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist,
- die erste Stromstärke des (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) für eine vorgegebene, insb. einstellbare, mehr als 0,1 ps, insb. für mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende Haltezeit (tH) einzustellen
- und hernach, insb. nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit (tH), die zweite Stromstärke des (in erster Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, insb. mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, insb. mehr als ein 5-faches, der Dauer der ersten Stromstärke einzustellen und/oder solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignal (e) den ersten Signalzustand (HIGH) aufweist.
4. Signal-Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) eingerichtet ist, die Eingangsspannung (uLVDS) derart in die Ausgangsspannung (ua) umzuformen,
- daß die Ausgangsspannung bei einer (negativen) Eingangsspannung (uLVDS) mit einer den zweiten Schaltspannung-Schwellenwert (UTH2) unterschreitenden Spannungshöhe eine, insb. Null betragende, (negative) zweite Spannungshöhe (Ua2) annimmt
- bzw. daß die Ausgangsspannung (ua) bei einer Eingangsspannung (uLVDS) mit einer unterhalb des zweiten Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH2) liegenden Spannungshöhe die zweite Spannungshöhe (Ua2) aufweist.
5. Signal-Übertragungssystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) bzw. deren Hysterese eingerichtet ist, daß eine die zweite Spannungshöhe (Ua2) aufweisende Ausgangsspannung (ua), insb. bei gleichbleibender Polarität der Eingangsspannung (uLVDS), auch bei einer Eingangsspannung (uLVDS) mit einer den zweiten Schaltspannung-Schwellenwert (UTH2) übersteigenden, gleichwohl unterhalb des erste Schaltspannung-Schwellenwerts (UTH1) verbleibenden Spannungshöhe die zweite Spannungshöhe (Ua2) (weiter) aufweist.
6. Signal-Übertragungssystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, die Stromstärke des (Schleifen-)Stroms, in Abhängigkeit des digitalen Eingangssignals am Signaleingang (Din), derart einzustellen, daß auch der in einer zur ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiter Stromrichtung fließende (Schleifen-)Strom zeitlich aufeinanderfolgend wenigstens zwei voneinander abweichende (jeweils von Null verschiedene negative) Stromstärken aufweist bzw. aufweisen kann, von denen
- eine, insb. weniger als -1 mA betragende, (negative) dritte Stromstärke kleiner ist als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert (UTH2/R)
- und eine, insb. mehr als 0.5 mA mehr als die dritte Stromstärke betragende, vierte Stromstärke größer als der zweite Schaltstrom-Schwellenwert (UTH2/R) gleichwohl kleiner als der erste Schaltstrom-Schwellenwert (UTH1/R) (der Empfängerschaltung) ist.
7. Signal-Übertragungssystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist,
- die dritte Stromstärke des (in zweiter Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) für eine vorgegebene, insb. einstellbare, mehr als 0,1 ps, insb. mehr als 0,2ps und/oder weniger als 0,5 ps, betragende Haltezeit (tH) einzustellen
- und hernach, insb. nämlich zeitgesteuert nach Ablauf der vorgegebenen Haltezeit (tH), die vierte Stromstärke des (in zweiter Stromrichtung fließende) (Schleifen-)Strom (iLVDS) jeweils für eine Dauer von mehr als 0,5 ps, insb. mehr als 1 ps, und/oder für mehr als ein 2-faches, insb. mehr als ein 5-faches, der Dauer der dritten Stromstärke einzustellen und/oder solange (weiter) eingestellt zu halten wie das digitale Eingangssignal (e) den zweiten Signalzustand (LOW) aufweist.
8. Signal-Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, am Signalausgang (Tx) ein, insb. ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal auszugeben; und/oder
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, ein via Signaleingang (Din) zugeführtes binäres Eingangssignal in ein zur ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes (LVDS-)Ausgangssignal umzuformen; und/oder
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eine dem treiben des (Schleifen-)Stroms dienliche, insb. einstellbare, (Gleich-)Stromquelle, insb. mit einstellbarer Stromstärke, aufweist; und/oder
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) als ein LVDS-Treiber ausgebildet ist; und/oder
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) eingerichtet ist, am Signaleingang (Rx) ein, insb. ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu empfangen; und/oder
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) eingerichtet ist, ein via Signaleingang (Rx) zugeführtes, insb. ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Eingangssignal zu verarbeiten, insb. nämlich in ein binäres Ausgangssignal umzuformen; und/oder
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) als ein LVDS-Empfänger ausgebildet ist; und/oder
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) einen dem Einrichten bzw. Einstellen der Hysterese dienlichen Schmitt-Trigger aufweist; und/oder
- wobei die Empfängerschaltung (PHY-R) ein dem Einrichten bzw. Einstellen der Hysterese dienliches nicht taktgesteuertes Flip-Flop (RS-Flip-Flop), insb. nämlich ein asynchrones flankengesteuertes Flip-Flop, aufweist; und/oder
- wobei das Signalkabel eingerichtet ist, ein, insb. ANSI/TIA/EIA-644-1995 konformes und/oder symmetrisches und/oder differenzielle Spannungspegel aufweisendes, (LVDS-)Ausgangssignal am Signalausgang (Tx) der Sendeschaltung (PHY-T) zum Signaleingang (Rx) der Empfängerschaltung (PHY-R) zu übertragen; und/oder
- wobei das Signalkabel eine (Übertragungs-)Länge von mehr als 30 m (Meter), insb. mehr als 50 m, aufweist; und/oder
- wobei jeder der Signalleiter des Signalkabels einen jeweils einen (längen-)spezifischen ohmschen Widerstand von weniger als 50 Q/m aufweist; und/oder
- wobei das Signalkabel eine nicht weniger als 20 Q, insb. nicht mehr als 500 Q, betragende Wellenimpedanz (Leitungswellenwiderstand) aufweist; und/oder
- wobei das Signalkabel ein Twisted-Pair-Kabel ist.
9. Signal-Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eine dem Treiben des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) dienliche, insb. steuerbare, (Gleich-)Stromquelle umfaßt.
10. Meßsystem, umfassend:
- wenigstens ein Signal-Übertragungssystem (2PHY) gemäß einem der vorherigen Ansprüche;
- einen, insb. digitalen, Sensor, der dafür eingerichtet ist, wenigstens eine, insb. physikalische oder chemische, Meßgröße, insb. eines in einer (Rohr-)Leitung geführten und/oder in einem Behälter vorgehaltenen (fluiden) Meßstoffs, zu erfassen und in wenigstens ein nämliche Meßgröße repräsentierendes, insb. digitales, (Primär-)Sensorsignal (s1) an einem Signalausgang zu wandeln;
- sowie eine, insb. wenigstens einen Mikroprozessor (pC) und/oder wenigstens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) aufweisende, Umformer-Elektronik (M1) mit einem (Meß-)Signaleingang und mit einem Datenausgang für digitale (Nutz-)Daten;
- wobei die Umformer-Elektronik eingerichtet ist, das wenigstens eine Sensorsignal oder ein davon abgeleitetes (Sekundär-)Signal via (Meß-)Signaleingang zu empfangen und auszuwerten, nämlich anhand dessen die wenigstes eine Meßgröße zeitlich aufeinanderfolgend quantifizierende Meßwerte zu ermitteln,
- und wobei die Umformer-Elektronik eingerichtet ist, nämliche Meßwerte enthaltende digitale (Nutz-)Daten am Datenausgang auszugeben.
11 . Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Sensor eingerichtet ist, ein digitales Sensorsignal (s1) am Signalausgang auszugeben.
12. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Signaleingang (Din) der Sendeschaltung des Signal-Übertragungssystems an den Signalausgang des Sensors und der Signalausgang (Dout) der Empfängerschaltung des Signal-Übertragungssystems an den (Meß-)Signaleingang der Umformer-Elektronik (M1) elektrisch angeschlossen sind.
13. Meßsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , weiters umfassend: ein (elektronisches), insb. mittels eines Touch-Display gebildetes, Anzeigeelement (HMI), insb. ein Anzeige- und Bedienelement, das dafür eingerichtet ist, von der Umformer-Elektronik für die wenigstens eine Meßgröße ermittelte Meßwerte anzuzeigen, wobei der Signaleingang (Din) der Sendeschaltung des Signal-Übertragungssystems (2PHY) an den Datenausgang der Umformer-Elektronik und der Signalausgang (Dout) der Empfängerschaltung des Signal-Übertragungssystems (2PHY) an einen Dateneingang des Anzeigeelements (HMI) elektrisch angeschlossen sind.
14. Meßsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, umfassend: eine Ein-/Ausgangsschaltung (I/O)
- mit einer Zweileiterschnittstelle (2L)
- und mit einem Versorgungsausgang
- wobei die Ein-/Ausgangsschaltung eingerichtet ist, mittels der Zweileiterschnittstelle in eine eine (Meßsystem externe) Auswerte- und Versorgungselektronik involvierende Stromschleife eingegliedert zu werden,
- und wobei die Ein-/Ausgangsschaltung eingerichtet ist, sowohl elektrische Leistung aus nämlicher Stromschleife zu beziehen als auch für den Betrieb des Meßsystems benötigte elektrische Leistung (P) via Versorgungsausgang bereitzustellen.
15. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik (M1) eingerichtet ist, elektrische Leistung (P) via Versorgungsausgang von der Ein-/Ausgangsschaltung (I/O) zu beziehen.
16. Meßsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei die Ein-/Ausgangsschaltung (I/O) einen an den Datenausgang (Mout) der Umformer-Elektronik (M1) angeschlossenen Steuereingang aufweist,
- wobei der Steuereingang (Ctl) der Ein-/Ausgangsschaltung (I/O) an den Datenausgang (Mout) der Umformer-Elektronik (M1) elektrisch angeschlossen ist,
- und wobei die Ein-/Ausgangsschaltung (I/O) eingerichtet ist, eine Stromstärke eines in der Zweileiterschnittstelle (2L) fließenden externen (Schleifen-)Stroms (iLOOP) in Abhängigkeit von via Datenausgang (Mout) an die Ein-/Ausgangsschaltung (I/O) übermittelten digitalen (Nutz-)Daten, insb. nämlich von in den (Nutz-)Daten enthaltenen Meßwerten und/oder in einem zwischen 4 mA und 20 mA liegenden Stromstärkebereich, einzustellen, insb. nämlich durch Lastmodulation.
17. Meßsystem nach Anspruch 16,
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, einen Effektivwert des (Schleifen-)Stroms bzw. einer in das Signalkabel eingespeisten elektrischen (Sende-)Leistung in Abhängigkeit von der Meßgröße einzustellen, insb. derart, daß der Effektivwert des (Schleifen-)Stroms und/oder der Effektivwert der elektrischen (Sende-)Leistung bei ansteigender Meßgröße erhöht wird und/oder derart, daß der Effektivwert des (Schleifen-)Stroms und/oder der Effektivwert der elektrischen (Sende-)Leistung bei sinkender Meßgröße verringert wird und/oder derart, daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) bei sinkender Meßgröße verringert wird; und/oder
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, die erste Stromstärke und/oder zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) in Abhängigkeit von der für den in der Zweileiterschnittstelle (2L) fließenden externen (Schleifen-)Strom (iLOOP) eingestellten Stromstärke einzustellen, insb. derart, daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) bei ansteigender Stromstärke des externen
(Schleifen-)Stroms (iLOOP) erhöht wird und/oder daß die erste Stromstärke und/oder die zweite Stromstärke des (Schleifen-)Stroms (iLVDS) bei absinkender Stromstärke des externen (Schleifen-)Stroms (iLOOP) verringert wird.
18. Meßsystem nach Anspruch 16 oder 17, umfassend ein Signal-Übertragungssystem (2PHY) nach Anspruch 3 oder einem davon abhängigen Anspruch,
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, die Haltezeit tH (für die erste Stromstärke) in Abhängigkeit von der Meßgröße einzustellen, insb. derart, daß die Haltezeit bei ansteigender Meßgröße erhöht wird und/oder daß die Haltezeit (tH) bei sinkender Meßgröße verringert wird; und/oder
- wobei die Sendeschaltung (PHY-T) eingerichtet ist, die Haltezeit (für die erste Stromstärke) in Abhängigkeit von der für den in der Zweileiterschnittstelle (2L) fließenden externen (Schleifen-)Strom (iLOOP) eingestellten Stromstärke einzustellen, insb. derart, daß die Haltezeit (tH) bei ansteigender Stromstärke erhöht wird und/oder daß die Haltezeit (tH) bei absinkender Stromstärke verringert wird.
EP22823561.0A 2021-12-20 2022-12-02 Signal-übertragungssystem Pending EP4453518A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021133933.2A DE102021133933A1 (de) 2021-12-20 2021-12-20 Signal-Übertragungssystem
PCT/EP2022/084226 WO2023117373A1 (de) 2021-12-20 2022-12-02 Signal-übertragungssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4453518A1 true EP4453518A1 (de) 2024-10-30

Family

ID=84536169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22823561.0A Pending EP4453518A1 (de) 2021-12-20 2022-12-02 Signal-übertragungssystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12483294B2 (de)
EP (1) EP4453518A1 (de)
CN (1) CN118591715A (de)
DE (1) DE102021133933A1 (de)
WO (1) WO2023117373A1 (de)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19919140B4 (de) 1998-04-29 2011-03-31 National Semiconductor Corp.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Santa Clara Niederspannungs-Differenzsignaltreiber mit Vorverstärkerschaltung
US6288581B1 (en) 2001-01-05 2001-09-11 Pericom Semiconductor Corp. Low-voltage differential-signalling output buffer with pre-emphasis
DE60218192T2 (de) 2002-12-23 2007-11-22 Alcatel Lucent LVDS-Treiber mit Vorverzerrung
US6940302B1 (en) 2003-01-07 2005-09-06 Altera Corporation Integrated circuit output driver circuitry with programmable preemphasis
DE102004059444A1 (de) 2004-12-09 2006-06-14 Infineon Technologies Ag Bussystem zur Übertragung von Informationssignalen
WO2007053111A1 (en) 2005-11-04 2007-05-10 Infineon Technologies Ag Low voltage differential signalling driver with pre-emphasis
DE102012106926A1 (de) 2012-07-30 2014-05-15 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßelektronik sowie damit gebildetes Meßsystem
EP3080558B1 (de) 2013-12-09 2020-04-08 Bergen Technology Center AS Verfahren und werkzeug zur ölquellenmessung mit impulswellen-ultraschall
CN104135272B (zh) 2014-07-31 2018-05-01 北京大学 节省功耗的预加重lvds驱动电路
CN109074104B (zh) 2016-04-28 2021-07-16 株式会社富士金 流体控制系统以及流体控制装置的控制方法
DE102017200687A1 (de) 2017-01-17 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Sender und Empfänger für ein differenzielles Niederspannungssignal
HRP20221145T1 (hr) 2017-05-09 2022-11-25 Vega Grieshaber Kg Mjerenje razine punjenja, mjerenje tlaka ili mjerenje protoka s kratkim vremenom mjerenja
EP3467447B1 (de) 2017-10-06 2019-09-25 VEGA Grieshaber KG Füllstandmessgerät mit mehreren radarchips

Also Published As

Publication number Publication date
US12483294B2 (en) 2025-11-25
CN118591715A (zh) 2024-09-03
WO2023117373A1 (de) 2023-06-29
DE102021133933A1 (de) 2023-06-22
US20250060767A1 (en) 2025-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1987007064A1 (fr) Agencement pour la transmission de signaux dans un circuit de mesure
EP2561603B1 (de) Treiberschaltung für einen messwandler sowie damit gebildetes messsystem
EP1664760B1 (de) Steckmodul für einen flüssigkeits- oder gassensor mit galvanisch entkoppelter übertragungsstrecke
EP0744724A1 (de) Anordnung zur leitungsgebundenen Energieversorgung eines Signalgebers vom Singnalempfänger
EP0883097A2 (de) Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
DE2701184A1 (de) Schaltungsanordnung zur uebertragung von messwertsignalen
WO2008052877A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung mindestens einer prozessgrösse
WO1999007580A1 (de) System zur übertragung von daten in einem kraftfahrzeug
WO1987007065A1 (fr) Agencement pour la transmission de signaux dans un circuit de mesure
EP4453518A1 (de) Signal-übertragungssystem
EP1932250A1 (de) Datenlogger für einmessgerät
EP1158279A1 (de) Stromregel-Schaltung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät zum Erzeugen eines Speisestroms für eine Erreger-Schaltung
DE202012102446U1 (de) Anordnung umfassend einen Messaufnehmer, einen Messumformer sowie eine Anzeige und/oder Bedieneinheit
DE112015001279T5 (de) Antriebsschaltung für einen Leitfähigkeitssensor
DE102006022283A1 (de) Monolithische Sensoranordnung bzw. Verfahren zum Ansteuern einer monolithischen Sensoranordnung
DE19820643A1 (de) Taktimpulsübertragungsschaltung
EP3380852B1 (de) Induktiver strommesswandler
WO2024141392A1 (de) Sende-/empfangsschaltung sowie damit gebildetes signal-übertragungssystem
DE102023105489A1 (de) Sende-/Empfangsschaltung sowie damit gebildetes Signal-Übertragungssystem
EP2850703A1 (de) Klemmenblock, damit gebildete anschlussvorrichtung sowie feldgerät mit einer solchen anschlussvorrichtung
DE102011003306B3 (de) Schaltungsanordnung zur Erfassung und Digitalisierung eines analogen Eingangssignals sowie Feldgerät zur Prozessinstrumentierung
DE19613311C2 (de) Ultraschall-Strömungsmeßgerät für flüssige und/oder gasförmige Medien
DE102005062418A1 (de) Datenlogger für ein Messgerät
DE102013110046A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer physikalischen und/oder chemischen temperaturabhängigen Prozessgröße
CN201681485U (zh) 电动执行机构的红外通讯接口

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240722

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)