LU500617B1 - Übertragungssystem und Übertragungsverfahren zur Übertragung von Daten und Energie über eine Zweidrahtleitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem zur Übertragung von Daten und Energie, mit einem Master-Modul (8), mindestens einem Slave-Modul (10-12), und einer Zweidrahtleitung (9) zwischen dem Master-Modul (8) und dem Slave-Modul (10-12) zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen dem Master-Modul (8) und dem Slave-Modul (10-12) und zur Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10-12). Die Erfindung sieht vor, dass das Übertragungssystem umschaltbar ist zwischen mehreren Betriebszuständen, wobei sich die Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertragung und/oder hinsichtlich der Datenübertragung unterscheiden. Weiterhin umfasst die Erfindung ein angepasste Master-Modul (8), ein Slave-Modul (10- 12) und ein zugehöriges Betriebsverfahren.

Description

Übertragungssystem und Übertragungsverfahren LU500617 zur Ubertragung von Daten und Energie iiber eine Zweidrahtleitung

Die Erfindung betrifft ein Ubertragungssystem und ein Ubertragungsverfahren zur Ubertragung von

Daten und Energie über eine Zweidrahtleitung zwischen einem Master-Modul und einem oder mehreren Slave-Modul(en). Weiterhin betrifft die Erfindung ein dafür ausgelegtes Master-Modul und ein dafür ausgelegtes Slave-Modul.

Die Erfindung betrifft die Übertragung von Energie und Daten über eine Zweidrahtleitung zwischen einem Master-Modul und mindestens einem Slave-Modul, wobei die Datenübertragung bidirektio- nal erfolgt und das Ubertragungssystem möglichst kostengünstig und einfach sein sollte. Im Stand der Technik sind hierzu im Wesentlichen zwei Ubertragungsverfahren bekannt, die nachfolgend kurz beschrieben werden.

So zeigt Figur 1 ein bekanntes Ubertragungssystem mit einem Master-Modul 1 und einem Slave-

Modul 2, die über eine Zweidrahtleitung 3 miteinander verbunden sind. Das Master-Modul 1 ent- hält hierbei eine Energiequelle 4 und eine Datenschnittstelle 5. Entsprechend enthält auch das

Slave-Modul 2 eine Energiesenke 6 und eine Datenschnittstelle 7. Das zu übertragende Datensignal kann hierbei einer Trägerfrequenz aufmoduliert und über die Zweidrahtleitung 3 zwischen dem

Master-Modul 1 und dem Slave-Modul 2 übertragen werden, wobei das Datensignal eine einge- prägte Gleichspannung überlagern kann, wie es bei Figur 1 der Fall ist.

Ein Nachteil besteht darin, dass auf diese Weise nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen môglich sind, d.h. es ist nicht möglich, neben dem Slave-Modul 2 weitere Slave-Module mit dem Master-Modul 1 zu verbinden. Schließlich besteht ein weiterer Nachteil dieser technischen Lösung darin, dass auf- wändige und relativ große Bauteile erforderlich sind, wie beispielsweise Induktivitäten und inte- grierte Schaltungen (ICs)

Eine weitere bekannte technische Lösung besteht darin, das Datensignal mithilfe einer Trägerfre- quenz aufzumodulieren, was unter dem Stichwort „Power Line Communication“ bekannt ist.

Nachteilig an dieser bekannten technischen Lösung („Power Line Communication“) ist zunächst, dass sowohl auf Senderseite als auch auf Empfängerseite eine aufwändige Hardware erforderlich ist, die beispielsweise integrierte Schaltungen (ICs) und analoge Filter aus Kapazitäten und Indukti- LU500617 vitäten enthält, wodurch das Übertragungssystem teuer ist und auf einer Leiterplatte relativ viel

Platz benötigt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend den oben genannten Nachtei- len optimiertes Übertragungssystem bzw. Übertragungsverfahren zu schaffen. Darüber hinaus liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend optimiertes Master-Modul und ein entsprechend verbessertes Slave-Modul zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die technische Lösung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Das erfindungsgemäße Übertragungssystem umfasst zunächst in Übereinstimmung mit der ein- gangs beschriebenen bekannten technischen Lösung ein Master-Modul, mindestens ein Slave-Mo- dul und eine Zweidrahtleitung zwischen dem Master-Modul und dem Slave-Modul. Zum einen er- möglicht das erfindungsgemäße Übertragungssystem eine bidirektionale Datenübertragung zwi- schen dem Master-Modul und dem Slave-Modul, wie es an sich bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zum anderen ermöglicht das erfindungsgemäße Übertragungssystem auch eine Ener- gieübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul.

Das erfindungsgemäße Übertragungssystem unterscheidet sich nun vom Stand der Technik dadurch, dass das Übertragungssystem umschaltbar ist zwischen mehreren Betriebszuständen, wo- bei sich die verschiedenen Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertragung und/oder hinsichtlich der Datenübertragung unterscheiden.

Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Übertragungssystem in einem ersten Betriebszustand betrieben werden, um Energie von dem Master-Modul über die Zweidrahtleitung zu dem mindes- tens einen Slave-Modul zu übertragen, was auch als Energieübertragungsphase bezeichnet werden kann.

In diesem ersten Betriebszustand (Energieübertragungsphase) ist bei dem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung keine Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul möglich. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf solche Ausführungsbeispiele, bei denen in dem ersten Betriebszustand ausschließlich eine Energieübertragung erfolgt, aber keine Datenüber- tragung. Vielmehr ist es grundsätzlich auch möglich, dass während der Energieübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul auch eine Datenübertragung erfolgt.

In einem zweiten Betriebszustand des Übertragungssystems kann dagegen eine Datenübertragung von dem Master-Modul über die Zweidrahtleitung zu dem mindestens einen Slave-Modul erfolgen, was auch als „Downlink-Broadcast-Phase“ bezeichnet werden kann.

In diesem zweiten Betriebszustand (Downlink-Broadcast-Phase) erfolgt in dem bevorzugten Aus- führungsbeispiel der Erfindung keine Energieübertragung von dem Master-Modul zu dem mindes- tens einen Slave-Modul, so dass die Energieversorgung des Slave-Moduls dann durch einen Ener- giespeicher in dem Slave-Modul gewährleistet wird, wie noch detailliert beschrieben wird.

In diesem zweiten Betriebszustand (Downlink-Broadcast-Phase) erfolgt bei dem bevorzugten Aus- führungsbeispiel der Erfindung die Datenübertragung nur in eine Richtung und zwar von dem Mas- ter-Modul zu dem Slave-Modul. Während dieses zweiten Betriebszustands erfolgt dagegen in der

Regel keine Datenübertragung in der entgegengesetzten Richtung von dem Slave-Modul zu dem

Master-Modul.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Übertragungssystem auch in einem dritten Betriebs- zustand betrieben werden, in dem eine Datenübertragung von dem Slave-Modul zu dem Master-

Modul erfolgt, was auch als „Uplink-Phase“ bezeichnet werden kann.

In diesem dritten Betriebszustand („Uplink-Phase“) kann gleichzeitig auch eine Energieübertragung von dem Master-Modul zu dem mindestens einen Slave-Modul erfolgen. Beispielsweise kann die

Datenübertragung von dem Slave-Modul zu dem Master-Modul durch eine sogenannte Lastmodu- lation des Stroms erfolgen, der von dem Slave-Modul über die Zweidrahtleitung von dem Master-

Modul bezogen wird, wobei dieser Laststrom dann auch gleichzeitig die Stromversorgung des Slave-

Moduls sicherstellen kann, wie noch detailliert beschrieben wird.

In diesem dritten Betriebszustand („Uplink-Phase“) erfolgt dagegen bei dem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel die Datenübertragung nur in einer Richtung, nämlich von dem Slave-Modul zu dem

Master-Modul, nicht dagegen in der entgegengesetzten Richtung von dem Master-Modul zu dem

Slave-Modul.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass sich das erfindungsgemäße Übertragungssystem dadurch von dem eingangs beschriebenen bekannten Übertragungssystem unterscheidet, dass das erfindungsgemäße Übertragungssystem zwischen mehreren Betriebszuständen umschaltbar ist.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Übertragungssystem zwischen LU500617 den drei verschiedenen Betriebszuständen umgeschaltet werden, die vorstehend beschrieben wur- den und auch als Energieübertragungsphase, Downlink-Broadcast-Phase und Uplink-Phase bezeich- net werden können. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für solche Übertragungssys- teme, bei denen lediglich zwischen zwei Betriebszuständen umgeschaltet wird, beispielsweise zwi- schen der Energieübertragungsphase und der Downlink-Broadcast-Phase, zwischen der Energie- übertragungsphase und der Uplink-Phase oder zwischen der Downlink-Broadcast-Phase und der

Uplink-Phase.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Energieübertragung von dem Mas- ter-Modul zu dem mindestens einen Slave-Modul in dem zweiten Betriebszustand während der

Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul vorübergehend unterbrochen, wie vorstehend bereits kurz erwähnt wurde. Während dieser Unterbrechung der Energieübertragung benötigt das Slave-Modul deshalb eine eigene Energieversorgung, um den Betrieb des Slave-Mo- duls während der Unterbrechung der Energieversorgung durch das Master-Modul aufrecht zu er- halten. Hierzu kann das Slave-Modul einen eigenen Energiespeicher aufweisen, um das Slave-Mo- dul während der Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul in dem zweiten

Betriebszustand mit der zum Betrieb erforderlichen Energie zu versorgen. Beispielsweise kann die- ser Energiespeicher einen Kondensator aufweisen.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Slave-Modul einen Entladeschutz aufweist, um während der

Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul in dem zweiten Betriebszustand eine übermäßige Entladung des Energiespeichers zu verhindern. Beispielsweise kann dieser Entla- deschutz eine Diode aufweisen, die in Reihe mit dem Energiespeicher (z.B. Kondensator) geschaltet ist.

Die Datenübertragung von dem Slave-Modul zu dem Master-Modul kann beispielsweise durch eine

Lastmodulation erfolgen, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. So zieht das Slave-

Modul über die Zweidrahtleitung einen Laststrom von dem Master-Modul, so dass die Modulation dieses Laststroms die Übertragung von Daten von dem Slave-Modul zu dem Master-Modul ermög- licht.

Zur Ermöglichung dieser Lastmodulation weist das Slave-Modul vorzugsweise einen Strommodula- tor auf, um den über die Zweidrahtleitung von dem Master-Modul bezogenen Laststrom entspre- chend den zu übertragenden Daten zu modulieren. Das Master-Modul weist dann entsprechend einen Stromdemodulator auf, um den von dem Slave-Modul über die zwei Drahtleitung bezogenen LU500617

Laststrom zu demodulieren und die darin enthaltenen Daten zu ermitteln.

Der Lastmodulator in dem Slave-Modul kann beispielsweise einen Stromimpulsgenerator aufwei- 5 sen, der den über die Zweidrahtleitung bezogenen Laststrom impulsförmig moduliert, so dass der

Laststrom entsprechend den zu übertragenden Daten Stromimpulse aufweist.

Bei der Lastmodulation in dem Slave-Modul besteht auch die Möglichkeit, dass das Slave-Modul mehrere Stromimpulsgeneratoren aufweist, die parallelgeschaltet sind, um unterschiedliche Stro- mimpulse des Laststroms erzeugen zu können. Beispielsweise können sich die verschiedenen Stro- mimpulse in ihrer Amplitude unterscheiden. Die einen Stromimpulse können dann zur Datenüber- tragung eingesetzt werden, während die anderen Stromimpulse beispielsweise ein Warnsignal oder ein Interrupt-Signal bilden können.

Der Stromimpulsgenerator in dem Slave-Modul kann beispielsweise ein steuerbares Schaltelement aufweisen, dass zwischen die beiden Leitungen der Zweidrahtleitung geschaltet ist, um den Last- strom zu modulieren, der über die Zweidrahtleitung von dem Master-Modul bezogen wird. Bei- spielsweise kann es sich bei dem Schaltelement um einen Transistor handeln, wie beispielsweise einen Bipolartransistor.

Darüber hinaus kann der Stromimpulsgenerator in dem Slave-Modul einen Strombegrenzer aufwei- sen, um den Laststrom zu begrenzen, wenn das Schaltelement (z.B. Transistor) durchschaltet. Bei- spielsweise kann der Strombegrenzer aus einem Kollektorwiderstand an dem Transistor bestehen, wodurch der Laststrom begrenzt wird.

Weiterhin umfasst der Stromimpulsgenerator in dem Slave-Modul vorzugsweise einen Mikropro- zessor zur Ansteuerung des Schaltelements entsprechend den zu übertragenden Daten.

Der Stromdemodulator in dem Master-Modul weist bei einer impulsförmigen Datenübertragung — vorzugsweise einen Stromimpulsdetektor auf, um die Stromimpulse des Laststroms zu detektieren.

Beispielsweise kann der Stromimpulsdetektor in dem Master-Modul ein Filter aufweisen, um die sich schnell ändernden Stromänderungen des Laststroms durchzulassen, die von den informations-

haltigen Stromimpulsen verursacht werden, wohingegen die sich langsam ändernden Stromände- LU500617 rungen des Laststroms abgeschwächt werden. Dieses Filter ist vorzugsweise als Hoch- oder Band- passfilter ausgebildet und gibt ausgangsseitig ein entsprechend gefiltertes Laststromsignal aus.

Darüber hinaus weist der Stromimpulsdetektor in dem Master-Modul vorzugsweise einen Verstär- ker auf, um das von dem Filter gefilterte Laststromsignal zu verstärken.

Weiterhin kann der Stromimpulsdetektor in dem Master-Modul einen Detektor aufweisen, um das

Laststromsignal mit mindestens einem vorgegebenen Pegel zu vergleichen. Der Detektor ist vor- zugsweise als digitaler Detektor ausgebildet und enthält vorzugsweise einen Komparator.

Ferner kann der Stromimpulsdetektor in dem Master-Modul einen Vorzustands-Speicher aufwei- sen, um einen Vorzustand des Laststroms zwischenzuspeichern, wobei der Komparator dann den aktuellen Zustand des Laststromsignals mit dem in dem Vorzustands-Speicher gespeicherten Vor- zustand des Laststromsignals vergleicht.

Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass das erfindungsgemäße Übertragungssystem auch eine

Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul ermöglicht. Hierzu enthält das

Master-Modul vorzugsweise einen steuerbaren Schalter (z.B. Transistor) zum Schalten der Energie- übertragung von dem Master-Modul zu dem mindestens einen Slave-Modul während der Daten- übertragung von dem Master-Modul zu dem mindestens einen Slave-Modul. Der Schalter kann also die dem Slave-Modul bereitgestellte Versorgungsspannung modulieren, beispielsweise durch ein getaktetes Abschalten, was eine Impulsübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul ermöglicht. Hierbei ist es jedoch nicht erforderlich, dass die Energieübertragung vollständig abge- schaltet wird. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, dass die Energieübertragung von dem Mas- ter-Modul zu dem Slave-Modul während der Datenübertragung nur abgeschwächt wird.

Die Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave-Modul kann jedoch auch durch eine separate Ausgangsschaltung erfolgen, die Spannungsimpulse auf der Zweidrahtleitung entspre- chend den zu übertragenden Daten erzeugt.

Darüber hinaus enthält auch das Master-Modul vorzugsweise einen Mikroprozessor zur Bereitstel- lung der an das Slave-Modul zu übertragenden Daten und zur Ansteuerung des Transistors bzw. der

Ausgangsschaltung entsprechend den an das Slave-Modul zu übertragenden Daten

Zum Empfang der Daten von dem Master-Modul weist das Slave-Modul vorzugsweise einen Span- LU500617 nungsdetektor auf, um die von dem Master-Modul über die Zweidrahtleitung übertragenen Span- nungsimpulse zu detektieren. Beispielsweise kann dieser Spannungsdetektor einen Transistor auf- weisen, wie beispielsweise einen Bipolartransistor mit einem vorgeschalteten Basiswiderstand und einem Emitterwiderstand.

Allgemein ist zu erwähnen, dass bei dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem das Master-Mo- dul und das mindestens eine Slave-Modul ein gemeinsames elektrisches Bezugspotenzial haben können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Übertragungssystems besteht darin, dass das Übertra- gungssystem als Bus-System ausgebildet sein kann, so dass über die Zweidrahtleitung mehrere pa- rallelgeschaltete Slave-Module mit dem Master-Modul verbunden werden können. Dadurch unter- scheidet sich das erfindungsgemäße Übertragungssystem auch von dem eingangs beschriebenen bekannten Übertragungssystem, bei dem nur ein einziges Slave-Modul mit dem Master-Modul ver- bunden werden kann. Die Erfindung ist also hinsichtlich der Anzahl der mit dem Master-Modul ver- bundenen Slave-Module nicht auf eine bestimmte Anzahl von Slave-Modulen beschränkt.

Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Übertragungssystem beschrieben, das sowohl das Mas- — ter-Modul als auch das Slave-Modul und auch die zwei Drahtleitung zur Verbindung des Master-

Moduls mit dem Slave-Modul umfasst. Die Erfindung beansprucht jedoch auch einen eigenständi- gen Schutz für ein entsprechend ausgebildetes Master-Modul und für ein entsprechend ausgebil- detes Slave-Modul. Der Schutzbereich der Erfindung ist also nicht auf das komplette Übertragungs- system einschließlich Master-Modul, Slave-Modul und Zweidrahtleitung beschränkt, sondern um- fasst auch deren Einzelkomponenten (Master-Modul und Slave-Modul).

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Übertragungsverfahren, wobei sich die

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens bereits aus der vorstehenden Be- schreibung des erfindungsgemäßen Übertragungssystems ergeben, so dass auf eine separate Be- schreibung des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens verzichtet werden kann.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein eingangs beschriebenes herkömmliches Übertragungssystem. LU500617

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems.

Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf von Spannungen und Strömen bei dem Ausführungsbeispiel ge- mäß Figur 2.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromimpulsdetektors in dem Master-Modul.

Figur 5 zeigt die angedeuteten Signalverläufe bei dem Stromimpulsdetektor gemäß Figur 4.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Übertragungssystems.

Figur 7 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Figur 8 zeigt ein Zeitdiagramm mit den Spannungsverläufen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß

Figur 7.

Figur 9 zeigt ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Im Folgenden wird nun das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Übertragungssystems beschrieben, das ein Master-Modul 8, eine Zweidrahtleitung 9 und mehrere

Slave-Module 10-12 umfasst, wobei nur das Slave-Modul 10 detailliert dargestellt ist, während die anderen Slave-Module 11, 12 nur schematisch angedeutet sind.

Das Master-Modul 8 wird über zwei Eingangsanschlüsse 13, 14 („Master Eingang +“ und „Master

Eingang -“) mit einer Versorgungsspannung Up versorgt. Eine Masse kann intern an den Eingangs- anschluss 14 („Master Eingang -“) angeschlossen werden.

Uber einen Spannungsregler 15 kann das Master-Modul 8 eine interne Spannung Ug; erzeugen.

Die Slave-Module 10-12 weisen jeweils zwei Eingangsanschlüsse 16, 17 („Slave +“ und „Slave -“) auf, die jeweils über eine Versorgungsleitung 18, 19 der Zweidrahtleitung 9 mit zwei Ausgangsan- schlüssen 20, 21 des Master-Moduls 8 verbunden sind. Die anderen Slave-Module 11, 12 sind pa- rallelgeschaltet.

Die Kernfunktion der Erfindung ist nun, dass über die aus den beiden Versorgungsleitungen 18, 19 bestehende Zweidrahtleitung 9 sowohl eine Energieversorgung von dem Master-Modul 8 zu den

Slave-Modulen 10-12 als auch eine bidirektionale digitale Datenübertragung zwischen dem Master-

Modul 8 und den Slave-Modulen 10-12 stattfinden kann, was wie folgt gelöst wird.

Der zeitliche Betrieb des Übertragungssystems über die aus den beiden Versorgungsleitungen 18, 19 bestehende Zweidrahtleitung 9 kann in drei Phasen (Betriebszustände) unterteilt werden: ° Phase A: Energieübertragungsphase, d.h. Energieübertragung von dem Master-Modul 8 zu den Slave-Modulen 10-12. ° Phase B: Eine Master-zu-Slave-Kommunikationsphase (Downlink-Broadcast-Phase), d.h. eine

Datenübertragung von dem Master-Modul 8 zu mindestens einem der Slave-Module 10-12. ° Phase C: Eine Slave-zu-Master-Kommunikationsphase (Uplink-Phase), d.h. eine Datenüber- tragung von einem der Slave-Module 10-12 zu dem Master-Modul 8.

Das Master-Modul 8 beinhaltet einen Mikroprozessor 22, der einen Schalter 23 ansteuern kann, beispielsweise einen Bipolartransistor, mit dem die Versorgungsspannung Up oder eine intern ge- nerierte Spannung (z.B. Ug) an den Ausgangsanschluss 20 weitergeleitet werden kann.

In der Phase A und in der Phase C ist der Schalter 23 angesteuert, d.h. geschlossen. In der Phase A findet keine Datenübertragung statt. Die Slave-Module 10-12 beinhalten einen Energiespeicher 24 (z.B. Kondensator), der in der Phase A geladen und zu Beginn der Phase C nachgeladen werden kann. Ein Spannungsregler 25, der in den Slave-Modulen 10-12 enthalten ist, kann die zeitverän- derliche Spannung U1; des Energiespeichers 24 in eine stabilisierte Spannung Ui; umwandeln, wel- che dem Mikroprozessor 27 und weiterer in den Slave-Modulen 10-12 enthaltener Elektronik 27° bereitgestellt wird.

In der Phase B wird der Schalter 23 in dem Master-Modul 8 für einen bestimmten Zeitraum geôff- net. Der Mikroprozessor 22 kann nun über den ansteuerbaren Schalter 23 und/oder direkt von ei- nem Ausgangschaltkreis des Mikroprozessors über eine Ausgangsschaltung 26 Spannungsimpulse an den Ausgangsanschluss 20 des Master-Moduls 8 senden. Die Spannung U41 der Energiespeicher 24 in den Slave-Modulen 10-12 sinkt abhängig von der Stromaufnahme der Slave-Module 10-12 und der daraus resultierenden Entladung des Energiespeichers 24 in dieser Phase mit zunehmender

Zeit ab. Zwischen dem Ausgang des Mikroprozessors 22 und dem Ausgangsanschluss 20 des Mas- LU500617 ter-Moduls 8 wird die Ausgangsschaltung 26 vorgesehen, um über diesen Pfad Daten übertragen zu können.

Die Slave-Module 10-12 enthalten einen Mikroprozessor 27, der mit einem Spannungsdetektor 28 verbunden ist. Der Spannungsdetektor 28 hat die Aufgabe, die von dem Master-Modul 8 ausgesen- deten Spannungsimpulse zu erkennen, wenn diese einen Schwellwert über- bzw. unterschreiten, und deren Pegel auf eine von dem Mikroprozessor 27 verarbeitbaren Wert anzupassen. Der Span- nungsdetektor 28 kann beispielsweise aus einem Spannungsteiler oder einem NPN-Bipolartransis- tor mit vorgeschaltetem Basiswiderstand und Emitter-Widerstand, der mit einer internen Versor- gungsspannung U1z verbunden ist, bestehen. Um ein schnelles Entladen des in dem Slave-Modul 8 enthaltenen Energiespeichers 24 in dieser Phase B zu verhindern, kann ein Entladeschutz 29, bei- spielsweise in Form einer Diode, vorgesehen werden.

In Phase C, der Slave-zu-Master-Kommunikationsphase, ist der in dem Master-Modul 8 enthaltene steuerbare Schalter 23 geschlossen, so dass von dem Master-Modul 8 Energie für die Slave-Module 10-12 bereitgestellt werden kann. Die in einer möglicherweise vorangegangenen Master-zu-Slave-

Kommunikationsphase teilweise entladenen Energiespeicher 24 der Slave-Module 10-12 werden zu Beginn der Phase C nachgeladen.

Während oder im Anschluss an diese Nachladephase können die Slave-Module 10-12 ihre Strom- aufnahme über einen Stromimpulsgenerator 30 verändern. Der Stromimpulsgenerator 30 kann aus einem Bipolartransistor mit Basiswiderstand bestehen, der von dem in den Slave-Modulen 10-12 enthaltenen Mikroprozessor 27 angesteuert werden kann. Durch einen Strombegrenzer 31 (im ein- fachsten Fall ein Kollektorwiderstand), welche von dem Transistor des Stromimpulsgenerators 30 an- und ausgeschaltet wird, kann die Amplitude des Stroms beeinflusst werden, der von dem Mas- ter-Modul 8 zu den Slave-Modulen 10-12 fließt.

Darüber hinaus kann ein weiterer Stromimpulsgenerator 32 parallelgeschaltet werden, um ver- schiedene Stromimpulspegel zu erzeugen. Auch der Stromimpulsgenerator 32 kann einen möglich- erweise anderen Strombegrenzer 33 aufweisen.

Das Master-Modul 8 enthält einen Stromdetektor, z.B. in Form eines Strommesswiderstandes 34 und eines Impulsdetektors 35, um die von den Slave-Modulen 10-12 erzeugten Stromimpulse in dem Laststrom in ein Signal umzuwandeln, das von dem in dem Master-Modul 8 enthaltenen Mik- LU50061 7 roprozessor 22 ausgewertet werden kann. Der Stromdetektor misst den Summenstrom aus norma- ler Energieversorgung und den Stromimpulsen für die Kommunikation, der von dem Impulsdetek- tor 35 entsprechend zu trennen und aufzubereiten ist. Das Verfahren ist in der Literatur auch als

Lastmodulation bekannt, da die Strombelastung von den Slave-Modulen 10-12 verändert wird, was wiederum in dem Master-Modul 8 detektiert werden kann.

Damit das Master-Modul 8 die Kommunikation der Slave-Module 10-12 eindeutig zuordnen kann, kann auf ein geeignetes Antikollisionsverfahren zurückgegriffen werden.

In Figur 3 ist der schematische zeitliche Verlauf verschiedener Spannungen und Strôme exempla- risch dargestellt, die an verschiedenen Positionen des Ubertragungssystems zur Energie- und Da- tenübertragung über die aus den Versorgungsleitungen 18, 19 bestehende Zweidrahtleitung 9 auf- treten kônnen. Allen zeitlichen Verläufen liegt die gleiche Zeitbasis zugrunde.

Im Zeitraum zwischen to und t; findet eine Energieübertragungsphase (Phase A), im Zeitraum t; bis ty eine Master-zu-Slave-Kommunikationsphase (Phase B) und im Zeitraum ts bis ts eine Slave-zu-

Master-Kommunikation (Phase C) statt. Daran anschlieBend erfolgt ab dem Zeitpunkt ts eine neue

Energieübertragungsphase (Phase A).

Das Signal Ucc stellt den zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen 16, 17 des Slave-Moduls 10 (Slave+ und Slave-) dar und entspricht zwischen den Zeitpunkten to und t; der

Eingangsspannung Up abzüglich eines möglichen Spannungsabfalls über dem steuerbaren Schalter 23 in dem Master-Modul 8 sowie einem Spannungsabfall über den Versorgungsleitungen 18, 19 und der Verdrahtung. Alternativ dazu kann die anliegende Spannung auch über einen internen

Spannungsregler auf einen anderen Wert eingestellt sein.

Zum Zeitpunkt t; wird der steuerbare Schalter 23 in dem Master-Modul 8 geöffnet und die Span- nung sinkt auf einen niedrigen Wert, z.B. OV ab.

Zwischen den Zeitpunkten t; bis t; werden Spannungsimpulse erzeugt, die entweder direkt von dem

Mikroprozessor 22 des Master-Moduls 8 mittels der Ausgangsschaltung 26 erzeugt werden kônnen oder mit Hilfe des steuerbaren Schalters 23 erzeugt werden. Da während dieser Zeitspanne keine (bzw. keine große) Kapazität direkt am Signalpfad angeschlossen ist, bleiben die steilen Flanken der

Spannungspulse erhalten. Der Spannungspegel der Spannungsimpulse zwischen ta und ts; kann da- LU500617 bei optional einen anderen Wert als in dem Zeitraum zwischen to und t; aufweisen. Die Spannungs- impulse können Informationen enthalten, die von dem Master-Modul 8 an alle angeschlossenen

Slave-Module 10-12 übermittelt werden. Ein Beispiel einer solchen Information kann ein Anforde- rungsbefehlspaket für ein Datenpaket eines der Slave-Module 10-12 sein. Ein Datenpaket kann da- bei aus verschiedenen Teilen bestehen, wie einer Zieladresse, den zu übertragenen Daten und ei- nem CRC-Fehlererkennungsteil (CRC: Cyclic Redundancy Check).

Zum Zeitpunkt ta wird der steuerbare Schalter 23 wieder geschlossen, so dass der Pegel dem Wert im Zeitraum zwischen to und t; entspricht.

Eine andere Option ist, dass die Spannung Uoc zwischen t; und tı zwischenzeitlich nicht komplett auf OV abgesenkt wird, sondern z.B. nur leicht reduziert wird, z.B. von 10V auf 5V oder von 24V auf 22V. Das kann den Vorteil haben, dass eine kontinuierliche Energieübertragung ermöglicht wird und die Zeitspanne zwischen t, und ts, in der eine Datenübertragung möglich ist, verlängert werden kann.

Die Spannung Ui; an dem Energiespeicher 24 des Slave-Moduls 10 steigt zunächst abhängig von dem Ladezustand des Energiespeichers 24 ab dem Zeitpunkt to an, bis diese schließlich einen mehr oder weniger konstanten Wert annimmt. Da zum Zeitpunkt t; der steuerbare Schalter 23 geöffnet wird, sinkt die Spannung des Energiespeichers 24 abhängig von der Stromaufnahme des Slave-Mo- duls 10 ab.

Zum Zeitpunkt tı wird der steuerbare Schalter 23 in dem Master-Modul 8 geschlossen und der Ener- giespeicher 24 wird nachgeladen. Bei einem konstanten Ladestrom, der z.B. durch eine dem Ener- giespeicher 24 vorgeschaltete Strombegrenzerschaltung 40 realisiert werden kann, steigt die Span- nung an dem Energiespeicher 24 linear an. Die Strombegrenzerschaltung 40 bietet den Vorteil, dass der Ladestrom zum Zeitpunkt t4 begrenzt wird, wodurch die Belastung des steuerbaren Schalters 23 des Master-Moduls 8, durch den der Summenstrom aller angeschlossenen Slave-Module 10-12 fließt, begrenzt wird. Die Spannung an dem Energiespeicher 24 erreicht zum Zeitpunkt t5 einen maximalen Wert und bleibt ab diesem Zeitpunkt mehr oder weniger konstant.

Der mit dem Signal Usain gekennzeichnete Spannungsverlauf entspricht der dem Mikroprozessor 27 in dem Slave-Modul 8 bereitgestellten Spannungsimpulsdetektorsignal. Das Signal kann durch eine optionale Inverter- und Pegelbegrenzerschaltung in dem Spannungsdetektor 28 beispielsweise eine LU500617 invertierte und pegelangepasste Version des Spannungssignals Uoc sein.

Pegelwechsel auf diesem Signal laufen typischerweise synchron mit Pegelwechseln der Spannung

Uoc. Dabei ist der Schwellwert für den Pegelwechsel so gering zu wählen, dass auch während Phasen kleinerer Amplituden der Spannung Uoc die Wechsel korrekt erkannt werden können. Dieses Signal kann dem Mikroprozessor 27 zugeführt und dort ausgewertet werden, so dass die gesendeten In- formationen vom Master-Modul 8 erkannt und entsprechend darauf reagiert werden kann.

Der zeitliche Verlauf des durch den Stromdetektor bzw. durch den Strommesswiderstand 34 flie- ßenden Stromes ist mit dem Signal loc gekennzeichnet. Zum Zeitpunkt to ist der Strom abhängig von dem Ladezustand der Energiespeicher 24 der angeschlossenen Slave-Module 10-12 typischerweise hoch. Durch die optionale Ladestrombegrenzung wird der Strom begrenzt. Erreichen die Spannun- gen der Energiespeicher 24 der angeschlossenen Slave-Module 10-12 ein bestimmtes Niveau, un- terschreitet der Strom den Begrenzungsstrom und der Strom nimmt zeitlich ab, bis er einen kon- stanten Wert erreicht und alle Energiespeicher geladen sind. Der sich dann typischerweise einstel- lende mehr oder weniger konstante Wert ist durch den Strombedarf der angeschlossenen Slave-

Module 10-12 gegeben, der in diesem Beispiel zugunsten einer übersichtlichen Darstellung als kon- stant angenommen wird.

Zwischen den Zeitpunkten t; und ts ist der steuerbare Schalter 23 geöffnet und der erforderliche

Betriebsstrom der Slave-Module 10-12 wird aus den jeweiligen Energiespeichern 24 bereitgestellt, so dass durch den Strommesswiderstand 34 kein Strom fließt.

Zum Zeitpunkt t4 wird der steuerbare Schalter 23 geschlossen und die in den angeschlossenen

Slave-Modulen 10-12 enthaltenen Energiespeicher 24 werden nachgeladen. Der Ladestrom kann wie zuvor beschrieben begrenzt werden und nimmt ab, wenn ein bestimmtes Spannungsniveau der

Energiespeicher 24 erreicht wird.

Zum Zeitpunkt t5 sind die Energiespeicher 24 vollständig geladen und es fließt ein mehr oder weni- ger konstanter Strom durch den Strommesswiderstand 34, der durch den als konstant angenom- menen Betriebsstrom der Slave-Module 10-12 gegeben ist.

Zwischen den Zeitpunkten te bis t; werden Stromimpulse durch den Stromimpulsgenerator 30 eines der Slave-Module 10-12 erzeugt. Die Stromimpulse erhöhen kurzzeitig und steilflankig den Strom in dem Strommesswiderstand 34 gegenüber einem Grundwert, der durch den mehr oder weniger LU500617 konstanten Betriebsstrom der Slave-Module 10-12 gegeben ist. Die Höhe des Stromwertes wäh- rend der aktiven Stromimpulse kann durch den Strombegrenzer 31 eingestellt werden. Hierbei wird in der Regel ein guter Kompromiss zwischen einem ausreichenden Signalpegel auf der einen und einer Minimierung der Verlustleistung auf der anderen Seite gewählt.

Durch eine geeignete Pufferung der Versorgungsspannung der Slave-Module 10-12 und den Strom- begrenzer 40 kann die zeitliche Änderung des Betriebsstroms der Slave-Module 10-12 nur langsam erfolgen, während die Stromimpulse eine zeitlich schnelle Änderung des Stroms in dem Strommess- widerstand 34 hervorrufen kann. Somit können die Stromimpulse auch bereits während des Nach- ladens der Puffer-Kapazität übertragen werden, da die schnelle Stromänderung, die mit den Impul- sen einhergeht, leicht von den schwachen bzw. langsamen Stromänderungen oder dem Konstant- strom, die/der durch das Nachladen der Energiespeicher 24 entstehen, zu trennen ist. Eine nach dem Ein- bzw. Ausschalten der Energieversorgung abrupte Stromänderung bis auf das Niveau der

Strombegrenzung ist zeitlich definiert begrenzt und muss von dem Master-Modul 8 ignoriert wer- den. Die Stromimpulse können binäre Informationen enthalten, die von dem Mikroprozessor 27 in dem Slave-Modul 10 an das Master-Modul 8 übermittelt werden können. Ein Beispiel kann eine

Antwort auf einen Anfragebefehl des Master-Moduls 8 sein. Ein erfindungsgemäßer Vorteil ist, dass auch während der Phase C eine Energieübertragung von dem Master-Modul 8 zu den Slave-Modu- len 10-12 möglich ist. Insofern können über einen längeren Zeitraum Informationen von den Slave-

Modulen 10-12 zu dem Master-Modul 8 übertragen werden. Dies ist insbesondere dann von Vor- teil, wenn viele Informationen von den Slave-Modulen 10-12 zu dem Master-Modul 8 übertragen werden müssen und nur relativ wenige Informationen von dem Master-Modul 8 zu den Slave-Mo- dulen 10-12 übertragen werden sollen.

In dem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t; und ts werden keine Stromimpulse erzeugt. Zwischen den Zeitpunkten ts und ta werden Stromimpulse mit höherer Amplitude und kürzerer Intervallbreite als im Zeitraum ts bis t; erzeugt, die durch den zweiten Stromimpulsgenerator 32 erzeugt werden können. Durch die höhere Amplitude des Stroms, die in einer beispielhaften Ausführungsform ho- her ist (der Strombegrenzer 33 ist anders gewählt als der Strombegrenzer 31), als die Stromauf- nahme zu Beginn des Nachladens der Energiespeicher 24 zum Zeitpunkt to und ts, können andere

Informationen, z.B. zeitkritische Informationen wie ein Fehlerindikator, stôrungssicherer übertra- gen werden, als dies bei der Übertragung der Daten im Zeitintervall zwischen ts bis t; der Fall ist.

Durch das Verwenden einer Intervallbreite, die sich von der in dem Zeitintervall te bis t; unterschei- det, kann zudem die Fehlerinformation schnell und effizient erkannt werden, ohne beispielsweise

Datenpakete zu rekonstruieren oder eine Fehlererkennung durchzuführen. Beispielsweise können LU500617 hier nur ein oder wenige Impulse übertragen werden, die die Notwendigkeit eines sofortigen Han- delns signalisieren.

Der von dem Impulsdetektor 35 erzeugte und dem Mikroprozessor 22 in dem Master-Modul 8 be- reitgestellte Spannungsverlauf wird in der Figur 2 mit Umain beschrieben. Der Spannungsverlauf weist binäre Pegel auf, einen hohen Pegel, der idealerweise der Versorgungsspannung des Mikro- prozessors 22 in dem Master-Modul 8 entspricht und einen niedrigen Pegel, der idealerweise OV entspricht.

Zwischen den Zeitpunkten to und t; hängt der Spannungspegel von dem Ladezustand der Energie- speicher 24 und damit der Stromänderung des Stroms im Messwiderstand dloc/dt ab. Das genaue

Verfahren wird in den Figuren 3und 4 beschrieben. Im gezeigten Beispiel ist die Stromänderung zum Zeitpunkt to stark positiv und führt zu einem hohen Pegel des Impulsdetektors 35, ist dann konstant und wird dann negativ, was zu einem niedrigen Pegel des Impulsdetektors 35 führt.

Zum Zeitpunkt ta ist die Stromänderung hoch, ist dann konstant und daraufhin negativ, was eben- falls zu einem Signal mit wechselndem Pegel führt. Beide Pegelwechsel von Umain sind für die Daten- bzw. Informationsübertragung nicht relevant und können bzw. müssen vom Mikroprozessor igno- riert werden.

Im Zeitraum ts bis t; wird die Stromänderung, hervorgerufen durch die Stromimpulsgeneratoren 30, 32 der Slave-Module 10-12 in entsprechende Signalpegel umgewandelt. In dem Zeitraum zwi- schen den Zeitpunkten t8 und t9 werden die Stromimpulse erzeugt von dem zweiten Stromimpuls- generatoren der Slave-Module 10-12 mit anderer Flankenbreite in Signalpegel umgewandelt. Die unterschiedliche Stromimpulsamplitude wird dabei in diesem Ausführungsbeispiel nicht unter- schieden. Fir die Kommunikation von dem Slave-Modul 8 zu dem Master-Modul 8 enthalten nur die Zeiträume ts bis t7 und ts bis to Informationen. Pegelwechsel der Spannung Umdin in anderen

Zeitabschnitten enthalten keine für die Kommunikation zwischen dem Master-Modul 8 und Slave-

Modulen 10-12 relevanten Informationen. Der Zeitpunkt, zu dem der ansteuerbare Schalter 23 ge- schlossen und geöffnet wird, ist dem Mikroprozessor 22 in dem Master-Modul 8 bekannt. Das

Schließen und Öffnen des steuerbaren Schalters 23 hat jedes Mal eine hohe Stromänderung dloc/dt zur Folge, hervorgerufen durch das Nachladen der Energiespeicher 24 in den Slave-Modulen 10-12, die sich in Pegeländerungen auf der Spannung Uman bemerkbar macht. Die Dauer des entstandenen

Pegels ist von dem Master-Modul 8 und den Slave-Modulen 10-12 abzuschätzen und darf nicht für LU500617 die Kommunikation berücksichtigt werden.

Figur 4 enthält eine schematische Darstellung eines Impulsdetektors 35 und Figur 5 angedeutete

Signalverläufe hierzu.

Der Strom loc (Block 41) entspricht dem Strom, der in dem Master-Modul 8 durch den Strommess- widerstand 34 fließt.

Die Spannung Ugrm (Block 42), die differenziell über dem Strommesswiderstand 34 abfällt, ist direkt zum Strom proportional.

Durch eine Hoch- oder Bandpassfilterung und Verstärkung der Spannung Urm (Block 43) wird der langsam veränderliche Teil der Spannungsänderung, die durch die zeitveränderliche Stromauf- nahme der Slave-Module 10-12 hervorgerufen werden kann, stärker gedämpft als zeitlich schnelle

Änderungen. Eine zeitlich schnelle Erhöhung des Stroms durch den Strommesswiderstand 34, wie sie durch das Einschalten eines geeigneten Stromimpulsgenerators in einem an das Master-Modul 8 angeschlossenen Slave-Modul 10 hervorgerufen werden kann, führt dabei zu einem positiven

Spannungsimpuls der Spannung Ur.

Uberschreitet die Spannung Ur einen positiven Schwellwert (Block 44), kann einer Spannung Up ein hoher Pegel zugewiesen werden. Eine zeitlich schnelle Reduzierung des Stroms, der durch den

Strommesswiderstand 34 fließt, die durch das Abschalten eines Stromimpulsgenerators 30, 32 in einem an das Master-Modul 8 angeschlossenen Slave-Modul 10 erfolgen kann, führt zu einem ne- gativen Spannungsimpuls der Spannung Ur. Unterschreitet die Spannung Ur einen negativen

Schwellwert, kann einer Spannung Up ein niedriger Pegel zugewiesen werden. Da in einer Realisie- rung der Schaltung die Stromimpulsgeneratoren 30, 32 eine Stromänderung mit endlicher Ge- schwindigkeit erzeugen können, der zeitliche Verlauf der Stromaufnahme der Slave-Module 10-12 nicht konstant ist und die Filterung nur eine begrenzte Dämpfung aufweist, kann nur ein endlicher

Spannungshub der Spannung Ur erzeugt werden. Ist der Spannungshub nicht ausreichend, so dass die Spannung Ur einen Schwellwert auch zu Zeitpunkten erreicht, an denen einer der Stromimpuls- generator 30, 32 nicht an- bzw. abgeschaltet wird, kann es vorteilhaft sein, eine Flankendetektion des zeitlichen Verlaufs der Spannung Ug durchzuführen. Hierzu kann beispielsweise der aktuelle

Wert der Spannung Ur mit einem vergangenen Wert vergleichen werden und eine Flanke dann er- kannt werden, wenn ein Schwellwert der Differenz beider Spannungen überschritten wird.

Der in der Figur 5 mit tı gekennzeichnete Zeitpunkt entspricht der Zeit, zu der der steuerbare Schal- ter 23 in dem Master-Modul 8 geschlossen wird. Der Strom steigt zum Zeitpunkt t4 stark an, da die in den an das Master-Modul 8 angeschlossenen Slave-Module 10-12 enthaltenen Energiespeicher 24 nachgeladen werden. Durch den in den Slave-Modulen 10-12 enthaltenen Strombegrenzer 40 kann der Strom auf einen maximalen, von der Anzahl an angeschlossenen Slave-Modulen 10-12 abhängigen Wert beschränkt werden. Der schnelle Stromanstieg zum Zeitpunkt t4 führt zu einem

Spannungsimpuls der Spannung Ur. Die Spannung Uman Nimmt einen hohen Pegel an. Zum Zeit- punkt ts ist der Ladevorgang abgeschlossen und der Strom verringert sich zeitlich schnell. Dies kann als negativer Spannungsimpuls der Spannung Ur entnommen werden und führt zu einem niedrigen

Spannungspegel der Spannung Umdin-

Zwischen den Zeitpunkten ts bis t; werden Stromimpuls von einem der Stromimpulsgeneratoren 30, 32 in einem der angeschlossenen Slave-Module 10, 12 erzeugt. Zwischen den Zeitpunkten ts und ts werden Spannungsimpulse durch den zweiten in einem angeschlossenen Slave-Modul 10-12 enthaltenen Stromimpulsgenerator 32 erzeugt. Die Stromimpulse können sich dabei in Amplitude und/oder Frequenz unterscheiden.

Figur 6 beschreibt eine mögliche Realisierung der Kommunikation von den Slave-Modulen 10-12 zu dem Master-Modul 8. Insbesondere liegt hier der Fokus auf dem Aufbau des Impulsdetektors 35, der hier in detaillierterer Form als Blockschaltbild aufgezeichnet ist. Außerdem sind nochmals die für die Kommunikation per Lastmodulation erforderlichen Bestandteile aus dem Slave-Modul 8 dar- gestellt.

Ein sich durch die veränderbare Stromsenke abrupt ändernder Strom lip wird zusammen mit dem kontinuierlich zu dem Slave-Modul 8 fließenden Versorgungsstrom |; als Summenstrom loc über den

Strommesswiderstand 34 in dem Master-Modul 8 gemessen und dabei in eine Spannung Urm um- gewandelt. Über geeignete Filter- und Verstärker-Elemente 36 können die sich schnell ändernden

Stromänderungen von den langsamen herausgefiltert werden. Es entsteht das Spannungssignal Ur.

Anschließend werden die gefilterten Impulse über einen Komparator 37 auf eine für einen Empfän- ger 38 verarbeitbare Form gebracht, wobei das Signal Umain entsteht. Ein optionaler Vorzustands-

Speicher 39 kann dabei helfen, zuverlässigere Pegel aus dem gefilterten Signal Ur zu extrahieren.

In Figur 7 ist der grundsätzliche Aufbau der Datenübertragungsstrecke gemäß einem weiteren Aus- LU500617 führungsbeispiel zu sehen. Teilweise stimmt dieses Ausführungsbeispiel mit den vorstehend be- schriebenen Ausführungsbeispielen überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Be- zugszeichen verwendet werden.

Die Datenübertragungsstrecke besteht aus einem Master-Modul 8, welches über eine Zweidraht- leitung 9 (Versorgungsleitung) mit einem Slave-Modul 10 verbunden ist. Das Master-Modul 8 kann über die Zweidrahtleitung 9 das Slave-Modul 10 mit Energie versorgen und mit diesem kommuni- zieren.

In der Versorgungsphase steht ein Umschalter 47 auf Stellung (a) und ein Schalter 46 ist geschlos- sen.

Während einer Datensendung von dem Master-Modul 8 zu dem Slave-Modul 10 bleibt der Um- schalter 47 auf Stellung (a) und der Schalter 46 wird im Takt der Daten ein- und ausgeschaltet. Dies hat eine Potentialänderung auf der Zweidrahtleitung 9 zur Folge, die sich ebenfalls im Takt der Da- ten einstellt und mit dem Spannungsdetektor 28 in dem Slave-Modul 10 ausgewertet werden kann.

Wenn das Master-Modul 8 eine Antwort erwartet, wird der Umschalter 47 auf Stellung (b) ge- bracht, so dass eine Strombegrenzung 45 den Strom, welcher durch das Slave-Modul 10 bezogen wird, begrenzt. Durch den Stromimpulsgenerator 30 kann das Slave-Modul 10 eine Potentialände- rung auf der Zweidrahtleitung 9 erzeugen, wenn der zusätzlich durch den Stromimpulsgenerator 30 bezogene Strom über dem Begrenzungsstrom durch die Strombegrenzung 45 liegt. Mit anderen

Worten wird durch das Zuschalten des Stromimpulsgenerators 30 mehr Strom von dem Master-

Modul 8 gefordert als durch die Strombegrenzung 45 bereitgestellt werden kann. Das hat einen

Spannungsabfall bzw. Potentialänderung an der Zweidrahtleitung 9 zur Folge. Durch einen Span- nungsdetektor 49 in dem Master-Modul 8 kann diese Potentialänderung in dem Master-Modul 8 ausgewertet werden. Durch zyklisches Schalten des Stromimpulsgenerators 30 können somit Daten von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 gesendet werden.

Während einer Datensendung von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 kann das Slave-

Modul 10 die Zweidrahtleitung 9 intern mit einem Schalter 48 trennen, um durch ungewollte Ein-

flüsse der nachfolgenden Schaltungsteile (z.B. Energieversorgung) keinen Einfluss auf die Kommu- LU500617 nikation zu haben. Diese Phase muss das Slave-Modul 10 durch z.B. einen Energiespeicher überbrü- cken können, um den eigenen Energiebedarf zu gewährleisten.

Figur 8 beschreibt die Spannungssignale an den Potentialen Ucc (Signal zwischen dem Master-Mo- dul 8 und dem Slave-Modul 10 an der Zweidrahtleitung 9) und U1; (Spannung am Energiespeicher eines Slaves) während einer Kommunikationssequenz zwischen beiden Geräten. Dabei wird ein ab- gewandeltes Verfahren zu dem bisher beschriebenen Ablauf verwendet:

In Phase 1 („Versorgung“) wird das Slave-Modul 10 durch das Master-Modul 8 über das Potential

Uoc mit Energie versorgt, die auch im Energiespeicher mit dem Potential U1; gespeichert wird.

Es folgt Phase 2 („Master -> Slave“), in der das Master-Modul 8 Daten über Uoc an das Slave-Modul 10 sendet. Die Besonderheit ist hieran, dass während der Übertragung einer definierten Menge an

Daten die Spannung am Energiespeicher signifikant abgefallen ist, so dass nicht der gesamte Da- teninhalt übertragen werden kann, ohne dass ein sich das Slave-Modul 10 zwischenzeitlich aus- schalten würde, da die Versorgungsspannung irgendwann zum Betrieb des Gerätes nicht mehr aus- reichend sein würde. Abhilfe schaffen Ubertragungspausen zwischen zwei der oben erwähnten de- finierten Menge an übertragenen Daten, in denen eine kurze Versorgungsphase der Lange At; ein- geschoben wird, in denen sich der Energiespeicher wieder aufladen kann. So wire hier theoretisch eine Übertragung von beliebig vielen Daten von dem Master-Modul 8 zu dem Slave-Modul 10 még- lich.

Die Rückkommunikation von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 läuft wie bereits in Figur 7 beschrieben anders ab, als in den bisherigen Ausführungen beschrieben. Wenn das Master-Modul 8 Daten vom Slave-Modul 10 nach der Zeitdauer At; erwartet, schaltet dieses eine Strombegren- zung für das Potential Uoc hinzu (Umschalter 47). Somit kann das Slave-Modul 10 nicht mehr belie- big viel Strom beziehen, ohne dass die Spannung Uqc einbricht. Dieses Prinzip wird für die Daten- übertragung von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 genutzt, indem das Slave-Modul 10 eine Last im Takt der zu übertragenen Daten zu- und abschaltet, die so dimensioniert ist, dass die

Spannung Ucc bei zugeschalteter Last ausreichend einbricht. Das Master-Modul 8 kann die modu- lierte Spannung dann einlesen (über den Spannungsdetektor 49) und entsprechend auswerten.

Während die Strombegrenzung in dem Master-Modul 8 aktiv ist (Umschalter 47 auf Stellung (b)), wird keine zusätzliche Energie für den Betrieb des Slave-Moduls 10 bereitgestellt (Schalter 48 zum

Trennen der Versorgung aus Figur 7 ist geöffnet). Entsprechend fällt die Spannung U11 am Energie- LU500617 speicher des Slave-Moduls 10 in dieser Phase kontinuierlich ab. Auch hier gibt es nach einer defi- nierten Menge an übertragenen Daten eine entsprechend zeitlich dimensionierte Übertragungs- pause der Lange At, in der das Master-Modul 8 die Versorgung wieder für At; einschaltet, also den

Umschalter 51 auf den Zustand (a) schaltet. Der Energiespeicher kann während dieser Phase nach- geladen werden. Anschließend schaltet das Master-Modul 8 die Strombegrenzung wieder hinzu und erwartet das nächste Datenpaket vom Slave-Modul 10. Auch hier können theoretisch beliebig viele Daten von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 übertragen werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen ergänzend auf die vorstehende Beschrei- bung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

In Figur 9 ist der grundsätzliche Aufbau der Datenübertragungsstrecke zu sehen. Diese besteht aus einem Master-Modul 8, welches über eine Zweidrahtleitung 9 (Versorgungsleitung) mit einem

Slave-Modul 10 verbunden ist. Das Master-Modul 8 kann über die Zweidrahtleitung 9 das Slave-

Modul 10 mit Energie versorgen und mit diesem kommunizieren.

In der Versorgungsphase ist ein Schalter 50 geschlossen und vorzugsweise ein Schalter 51 geöffnet, so dass Pfad (a) in Benutzung ist.

Während einer Datensendung von dem Master-Modul 8 zu dem Slave-Modul 10 wird der Schalter 50 im Takt der Daten ein- und ausgeschaltet. Dies hat eine Potentialänderung auf der Zweidrahtlei- tung 9 zur Folge, die sich ebenfalls im Takt der Daten einstellt und mit dem Spannungsdetektor 28 in dem Slave-Modul 10 ausgewertet werden kann. Während der Schalter 50 ausgeschaltet ist, muss sich das Slave-Modul 10 z.B. über einen Energiespeicher selbst versorgen.

Wenn das Master-Modul 8 eine Antwort erwartet, wird der Schalter 50 geöffnet und der Schalter 51geschlossen. Somit ist Pfad (b) in Benutzung, so dass durch eine Strombegrenzung 52 der Strom, welcher durch das Slave-Modul 10 bezogen wird, begrenzt wird. Durch den Stromimpulsgenerator 30 kann das Slave-Modul 10 eine Potentialänderung auf der Zweidrahtleitung 9 erzeugen, wenn der zusätzlich durch den Stromimpulsgenerator 30 bezogene Strom über dem Begrenzungsstrom durch die Strombegrenzung 52 liegt.

Durch einen Spannungsdetektor 49 in dem Master-Modul 8 kann diese Potentialänderung in dem LU500617

Master-Modul 8 ausgewertet werden.

Während einer Datensendung von dem Slave-Modul 10 zu dem Master-Modul 8 kann das Slave-

Modul 10 die Zweidrahtleitung 9 intern mit dem Schalter 48 trennen, um durch ungewollte Ein- flüsse der nachfolgenden Schaltungsteile (z.B. Energieversorgung) keinen Einfluss auf die Kommu- nikation zu haben. Diese Phase muss das Slave-Modul 10 durch z.B. einen Energiespeicher überbrü- cken können, um den eigenen Energiebedarf zu gewährleisten.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele be- schränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die

Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.

Bezugszeichenliste LU500617 1 Master-Modul 2 Slave-Modul 3 Zweidrahtleitung 4 Energiequelle des Master-Moduls 5 Datenschnittstelle des Master-Moduls 6 Energiesenke des Slave-Moduls 7 Datenschnittstelle des Slave-Moduls 8 Mastermodul 9 Zweidrahtleitung 10-12 Slave-Module 13 Eingangsanschluss des Master-Moduls an High-Side 14 Eingangsanschluss des Master-Moduls an Low-Side 15 Spannungsregler im Master-Modul 16 Eingangsanschluss des Slave-Moduls an High-Side 17 Eingangsanschluss des Slave-Moduls an Low-Side 18,19 Versorgungsleitungen zwischen Master-Modul und Slave-Modul

Ausgangsanschluss des Master-Moduls an High-Side 20 21 Ausgangsanschluss des Master-Moduls an Low-Side 22 Mikroprozessor im Master-Modul 23 Schalter im Master-Modul 24 Energiespeicher im Slave-Modul

Spannungsregler im Slave-Modul 25 26 Ausgangsschaltung im Master-Modul 27 Mikroprozessor im Slave-Modul 27° Weitere Elektronik im Slave-Modul 28 Spannungsdetektor im Slave-Modul 29 Entladeschutz im Slave-Modul 30 Stromimpulsgenerator 1 im Slave-Modul 31 Strombegrenzer des Stromimpulsgenerators 1 im Slave-Modul 32 Stromimpulsgenerator 2 im Slave-Modul 33 Strombegrenzer des Stromimpulsgenerators 2 im Slave-Modul 34 Strommesswiderstand im Master-Modul 35 Impulsdetektor im Master-Modul

36 Filter- und Verstärkerelemente im Master-Modul LU500617 37 Komparator 38 Empfänger 39 Vorzustandsspeicher 40 Strombegrenzerschaltung im Slave-Modul 41 Block „Bereitstellung Strom loc“ 42 Block „Bereitstellung Spannung Urm“ 43 Block „Filterung und Verstärkung“ 44 Block „Pegelwechsel Detektion“ 45 Strombegrenzung 46 Schalter 47 Umschalter 48 Schalter 49 Spannungsdetektor 50 Schalter 51 Schalter 52 Strombegrenzung

Uo Versorgungsspannung des Master-Moduls

Uoz Interne Spannung im Master-Modul

Us Spannung des Energiespeichers (Kondensator) im Slave- Modul

U12 Interne Versorgungsspannung im Slave- Modul

Usain Spannung am Daten-Eingang des Mikroprozessors im Slave-Modul

Uoc Spannung an dem Eingangs-Anschluss des Slave-Moduls an der High-Side

Umdin Spannung am Daten-Eingang des Mikroprozessors im Master-Modul loc Strom durch den Strommesswiderstand im Master-Modul 1 Versorgungsstrom zu den Slave-Modulen

Urm Spannung über dem Strommesswiderstand im Master-Modul

Ur Spannungsimpuls am Eingang des Komparators

Claims (28)

ANSPRÜCHE

1. Übertragungssystem zur Übertragung von Daten und Energie, mit a) einem Master-Modul (8), b) mindestens einem Slave-Modul (10-12), und c) einer Zweidrahtleitung (9) zwischen dem Master-Modul (8) und dem Slave-Modul (10-12) zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen dem Master-Modul (8) und dem Slave-Modul (10-12) und zur Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10-12), dadurch gekennzeichnet, d) dass das Ubertragungssystem umschaltbar ist zwischen mehreren Betriebszuständen, wobei sich die Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertragung und/oder hin- sichtlich der Datenübertragung unterscheiden.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungssys- tem umschaltbar ist zwischen mindestens zwei der folgenden Betriebszustände: a) einem ersten Betriebszustand zur Energieübertragung von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem ersten Betriebszustand vorzugsweise keine Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, b) einem zweiten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem zweiten Betriebszustand vorzugsweise keine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, und c) einem dritten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem mindestens einen Slave-Mo- dul (10-12) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem Master-Modul (8), wobei in dem dritten Betriebszustand vorzugsweise auch eine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt.

3. Ubertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Mo- dul (10-12) in dem zweiten Betriebszustand während der Datenübertragung von dem Mas- ter-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) vorübergehend eingeschränkt oder unterbrochen ist, und LU50061 7 b) dass das mindestens eine Slave-Modul (10-12) einen Energiespeicher (24) aufweist, insbe- sondere einen Kondensator (24), um das Slave-Modul (10-12) während der Einschränkung oder Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul (8) in dem zweiten Be- triebszustand mit der zum Betrieb erforderlichen Energie zu versorgen, c) dass das mindestens eine Slave-Modul (10-12) vorzugsweise einen Entladeschutz (29) auf- weist, um während der Einschränkung oder Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul (8) in dem zweiten Betriebszustand eine übermäßige Entladung des Energie- speichers (24) zu verhindern, insbesondere mit cl) einer Diode, die dem Energiespeicher (24) vorgeschaltet ist, oder c2) einer aktiven Abschaltung des Energiespeichers (24), insbesondere mittels einem in Reihe mit dem Energiespeicher (24) geschalteten Transistor oder einem in Reihe mit dem Energiespeicher (24) geschalteten Relais.

4 Ubertragungssystem nach einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Modul (8) und das mindestens eine Slave-Modul (10-12) ausgebildet sind, um Da- ten von dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) durch eine Lastmodulation über die Zweidraht- leitung (9) zu dem Master-Modul (8) zu übertragen.

5. Ubertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass das mindestens eine Slave-Modul (10-12) einen Strommodulator (30, 32) aufweist, um einen über die Zweidrahtleitung (9) von dem Master-Modul (8) bereitgestellten Laststrom entsprechend den zu übertragenden Daten zu modulieren, und b) dass das Master-Modul (8) einen Stromdemodulator (35) aufweist, um den von dem Slave- Modul (10-12) bereitgestellten Laststrom zu demodulieren und die darin enthaltenen Daten zu ermitteln.

6. Ubertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strommodulator (30, 32) in dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) mindestens einen Stromimpulsgenerator (30, 32) aufweist, der den über die Zweidrahtleitung (9) bereitgestellten Laststrom impulsfôrmig moduliert, so dass der Laststrom entsprechend den zu übertragenden Daten Stromimpulse auf- weist.

7. Ubertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Strommodulator (30, 32) in dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) mehrere

Stromimpulsgeneratoren (30, 32) aufweist, die parallelgeschaltet sind, und LU500617 b) dass die parallelgeschalteten Stromimpulsgeneratoren (30, 32) den über die Zweidrahtlei- tung (9) bereitgestellten Laststrom unterschiedlich modulieren, so dass der Laststrom unter- schiedliche Stromimpulse zeigen kann.

8. Übertragungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromim- pulsgenerator (30, 32) in dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) mindestens eine der folgen- den Komponenten aufweist: a) ein Schaltelement, insbesondere einen Transistor, insbesondere einen Bipolartransistor, wo- bei das Schaltelement zwischen die beiden Leitungen der Zweidrahtleitung (9) geschaltet ist, um den Laststrom zu modulieren, der über die Zweidrahtleitung (9) von dem Master-Modul (8) bereitgestellt wird, b) einen Strombegrenzer (31, 33), insbesondere als Kollektorwiderstand an dem Transistor, um den Laststrom zu begrenzen, wenn der Transistor durchschaltet, c) einen Mikroprozessor (27) zur Ansteuerung des Transistors entsprechend den Daten, die von dem Slave-Modul (10-12) an das Master-Modul (8) übertragen werden sollen.

9. Ubertragungssystem nach einem der Anspriiche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromdemodulator (35) in dem Master-Modul (8) einen Stromimpulsdetektor (35) aufweist, um die Stromimpulse des Laststroms zu detektieren.

10. Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromimpulsde- tektor (35) in dem Master-Modul (8) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) ein Filter (36), insbesondere ein Hochpassfilter, um die sich schnell ändernden Stromande- rungen des Laststroms durchzulassen, die von den informationshaltigen Stromimpulsen ver- ursacht werden, und die sich langsam ändernden Stromänderungen des Laststroms zu abzu- schwächen, wobei das Filter ein Laststromsignal ausgibt, b) einen Verstärker (36) zur Verstärkung des von dem Filter gefilterten Laststromsignals, c) einen Detektor (37) zum Vergleich des Laststromsignals mit mindestens einem vorgegebenen Pegel, insbesondere als digitaler Detektor, insbesondere als Komparator (37), d) einen Vorzustand-Speicher (39) zur Zwischenspeicherung eines Vorzustands des Laststroms, wobei der Komparator (37) den aktuellen Zustand des Laststromsignals mit dem in dem Vor- zustand-Speicher (39) gespeicherten Vorzustand des Laststromsignals vergleicht.

11. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Master-Modul (8) für die Datenübertragung zu dem mindestens einen Slave-Modul (10- LU500617 12) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) einen steuerbaren Schalter (34), insbesondere als Transistor, zum Schalten der Energieüber- tragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) während der Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), b) eine Ausgangsschaltung (26) zur Erzeugung von Spannungsimpulsen auf der Zweidrahtlei- tung (9) entsprechend den an das mindestens eine Slave-Modul (10-12) zu übertragenden Daten, c) einen Mikroprozessor (22) zur Bereitstellung der an das Slave-Modul (10-12) zu übertragen- den Daten und zur Ansteuerung des Transistors oder der Ausgangsschaltung (26) entspre- chend den an das mindestens eine Slave-Modul (10-12) zu übertragenden Daten.

12. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Slave-Modul (10-12) einen Spannungsdetektor (28) aufweist zur Detek- tion der von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) übertragenen Spannungsimpulse, insbesondere mit einem Transistor, insbesondere mit einem Bipolartransistor mit einem vorge- schalteten Basiswiderstand und einem Emitterwiderstand.

13. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Master-Modul (8) und das mindestens eine Slave-Modul (10-12) ein gemeinsames elektrisches Bezugspotential haben, und/oder b) dass das Übertragungssystem als Bus-System ausgebildet ist, so dass über die Zweidrahtlei- tung (9) mehrere parallelgeschaltete Slave-Module (10-12) mit dem Master-Modul (8) ver- bunden werden können.

14. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Master-Modul einen steuerbaren Umschalter aufweist, der die Zweidrahtleitung in dem Master-Modul entweder mit einer Versorgungsspannung oder mit einem Empfänger verbindet, und/oder b) dass das Master-Modul zwischen der Versorgungsspannung und dem Umschalter einen steu- erbaren Schalter aufweist, um Spannungsimpulse über die Zweidrahtleitung zu übertragen, und/oder c) dass das Slave-Modul einen Spannungsdetektor enthält, um die von dem Master-Modul über die Zweidrahtleitung gesendeten Spanungsimpulses zu erfassen, und/oder d) dass das Slave-Modul einen Stromimpulsgenerator aufweist, um Stromimpulse für die Da- LU500617 tenübertragung von dem Slave-Modul zu dem Master-Modul zu erzeugen.

15. Übertragungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungs- system umschaltbar ist zwischen mindestens zwei der folgenden Betriebszustände: a) einem ersten Betriebszustand zur Energieübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit der Versor- gungsspannung verbindet und der Schalter geschlossen ist, so dass die Versorgungsspannung mit der Zweidrahtleitung verbunden ist und das Slave-Modul über die Zweidrahtleitung mit Strom versorgt, b) einem zweiten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit der Versor- gungsspannung verbindet und der Schalter die Versorgungsspannung entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert, c) einem dritten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Slave-Modul an das Master- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit dem Empfän- ger verbindet und der Empfänger in dem Master-Modul die von dem Slave-Modul über die Zweidrahtleitung gesendeten Daten empfängt.

16. Ubertragungssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Empfänger in dem Master-Modul einen Transistor aufweist, insbesondere einen Bi- polartransistor, der mit seiner Basis über den Umschalter mit der Zweidrahtleitung verbun- den ist, b) dass der Transistor des Empfängers in dem Master-Modul zwischen die Versorgungsspan- nung und Masse geschaltet ist, c) dass in dem Master-Modul zwischen der Versorgungsspannung und dem Transistor ein Strombegrenzer angeordnet ist.

17. Master-Modul (8) für ein Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Modul (8) umschaltbar zwischen mehreren Betriebszu- ständen, wobei sich die Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertragung und/oder hinsichtlich der Datenübertragung unterscheiden.

18. Master-Modul (8) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Modul (8) umschaltbar ist zwischen mindestens zwei der folgenden Betriebszustände:

a) dem ersten Betriebszustand zur Energieübertragung von dem Master-Modul (8) über die LU500617 Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem ersten Betriebszustand vorzugsweise keine Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, b) dem zweiten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem zweiten Betriebszustand vorzugsweise keine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, und c) dem dritten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem Master-Modul (8), wobei in dem dritten Be- triebszustand vorzugsweise auch eine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt.

19. Master-Modul (8) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Modul (8) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) den Stromdemodulator (35), um den von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) bereitgestellten Laststrom zu demodulieren und die darin enthaltenen Daten zu ermit- teln, b) das Filter (36), insbesondere ein Hochpassfilter, um die sich schnell ändernden Stromände- rungen des Laststroms durchzulassen, die von den informationshaltigen Stromimpulsen ver- ursacht werden, und die sich langsam ändernden Stromänderungen des Laststroms abzu- schwächen, wobei das Filter ein Laststromsignal ausgibt, c) den Verstärker (36) zur Verstärkung des gefilterten Laststromsignals, d) den Detektor (35) zum Vergleich des Laststromsignals mit mindestens einem vorgegebenen Pegel, insbesondere als digitaler Detektor, insbesondere als Komparator (37), e) den Vorzustand-Speicher (39) zur Zwischenspeicherung eines durch den Detektor (35) ermit- telten Vorzustands des gefilterten Laststroms, wobei der Komparator (37) den aktuellen Zu- stand des Laststromsignals mit dem in dem Vorzustand-Speicher (39) gespeicherten Vorzu- stand des Laststromsignals vergleicht. f) den steuerbaren Schalter (23), insbesondere als Transistor, zum Schalten der Energieüber- tragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) während der Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), g) die Ausgangsschaltung (26) zur Erzeugung von Spannungsimpulsen auf der Zweidrahtleitung (9) entsprechend den an das mindestens eine Slave-Modul (10-12) zu übertragenden Daten,

h) den Mikroprozessor (22) zur Bereitstellung der an das mindestens eine Slave-Modul (10-12) LU500617 zu übertragenden Daten und zur Ansteuerung des Transistors oder der Ausgangsschaltung (26) entsprechend den an das mindestens eine Slave-Modul (10-12) zu übertragenden Daten.

20. Master-Modul nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Master-Modul einen steuerbaren Umschalter aufweist, der die Zweidrahtleitung in dem Master-Modul entweder mit einer Versorgungsspannung oder mit einem Empfänger verbindet, und/oder b) dass das Master-Modul zwischen der Versorgungsspannung und dem Umschalter einen steu- erbaren Schalter aufweist, um Spannungsimpulse über die Zweidrahtleitung zu übertragen, und/oder c) dass das Slave-Modul einen Spannungsdetektor enthält, um die von dem Master-Modul über die Zweidrahtleitung gesendeten Spanungsimpulses zu erfassen, und/oder d) dass das Slave-Modul einen Stromimpulsgenerator aufweist, um die Stromimpulse fir die Datenübertragung von dem Slave-Modul zu dem Master-Modul zu erzeugen.

21. Master-Modul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ubertragungssystem umschaltbar ist zwischen mindestens zwei der folgenden Betriebszustände: a) einem ersten Betriebszustand zur Energieübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit der Versor- gungsspannung verbindet und der Schalter geschlossen ist, so dass die Versorgungsspannung mit der Zweidrahtleitung verbunden ist und das Slave-Modul über die Zweidrahtleitung mit Strom versorgt, b) einem zweiten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Master-Modul zu dem Slave- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit der Versor- gungsspannung verbindet und der Schalter die Versorgungsspannung entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert, c) einem dritten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Slave-Modul an das Master- Modul, wobei der Umschalter in dem Master-Modul die Zweidrahtleitung mit dem Empfän- ger verbindet und der Empfänger die von dem Slave-Modul über die Zweidrahtleitung gesen- deten Daten empfängt.

22. Master-Modul nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Empfänger in dem Master-Modul einen Transistor aufweist, insbesondere einen Bi-

polartransistor, der mit seiner Basis über den Umschalter mit der Zweidrahtleitung verbun- LU500617 den ist, b) dass der Transistor des Empfängers in dem Master-Modul zwischen die Versorgungsspan- nung und Masse geschaltet ist, c) dass in dem Master-Modul zwischen der Versorgungsspannung und dem Transistor ein Strombegrenzer angeordnet ist.

23. Master-Modul (8) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Master-Modul (8) einen steuerbaren ersten Schalter (50) aufweist, der die Zwei- drahtleitung (9) in Abhängigkeit von seiner Ansteuerung wahlweise mit einer Versorgungs- spannung verbindet oder von der Versorgungsspannung trennt, b) dass der steuerbare erste Schalter (50) für eine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10) geschlossen wird, c) dass der steuerbare erste Schalter (50) für eine Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10) im Takt der zu übertragenden Daten geschlossen und geöffnet wird, d) dass der steuerbare erste Schalter (50) für eine Datenübertragung von dem Slave-Modul (10) zu dem Master-Modul (8) geöffnet wird.

24. Master-Modul (8) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Master-Modul (8) einen steuerbaren zweiten Schalter (51) aufweist, der die Zwei- drahtleitung (9) in Abhängigkeit von seiner Ansteuerung wahlweise über eine Strombegren- zung (52) mit der Versorgungsspannung verbindet oder von der Versorgungsspannung trennt, b) dass der steuerbare zweite Schalter (51) für eine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10) vorzugsweise geöffnet wird, c) dass der steuerbare zweite Schalter (51) für eine Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem Slave-Modul (10) geöffnet wird, und d) dass der steuerbare erste Schalter (51) für eine Datenübertragung von dem Slave-Modul (10) zu dem Master-Modul (8) geschlossen wird.

25. Slave-Modul (10-12) für ein Ubertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Slave-Modul (10-12) umschaltbar ist zwischen mehreren Be- triebszuständen, wobei sich die Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertra- gung und/oder hinsichtlich der Datenübertragung unterscheiden.

26. Slave-Modul (10-12) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Slave-Modul (10- 12) umschaltbar ist zwischen mindestens zwei der folgenden Betriebszustände: a) dem ersten Betriebszustand zur Energieübertragung von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem ersten Betriebszustand vorzugsweise keine Datenübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, b) dem zweiten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12), wobei in dem zweiten Betriebszustand vorzugsweise keine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt, und c) dem dritten Betriebszustand zur Datenübertragung von dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) über die Zweidrahtleitung (9) zu dem Master-Modul (8), wobei in dem dritten Be- triebszustand vorzugsweise auch eine Energieübertragung von dem Master-Modul (8) zu dem mindestens einen Slave-Modul (10-12) erfolgt.

27. Slave-Modul (10-12) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Slave- Modul (10-12) mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: a) den Energiespeicher (24), insbesondere einen Kondensator, um das Slave-Modul (10-12) während der Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul (8) in dem zweiten Betriebszustand mit der zum Betrieb erforderlichen Energie zu versorgen, b) den Entladeschutz (29), um während der Unterbrechung der Energieübertragung von dem Master-Modul (8) in dem zweiten Betriebszustand eine übermäßige Entladung des Energie- speichers (24) zu verhindern, insbesondere mit einer Diode, die in Reihe mit dem Energie- speicher (24) geschaltet ist, c) den Strommodulator (30, 32), um einen von dem Master-Modul (8) über die Zweidrahtlei- tung (9) bereitgestellten Laststrom entsprechend den an das Master-Modul (8) zu übertra- genden Daten zu modulieren, d) den Stromimpulsgenerator (30, 32), der den über die Zweidrahtleitung (9) bereitgestellten Laststrom impulsfôrmig moduliert und Stromimpulse entsprechend den an das Master-Mo- dul (8) zu übertragenden Daten erzeugt, e) den Transistor, insbesondere den Bipolartransistor, der zwischen die beiden Leitungen der Zweidrahtleitung (9) geschaltet ist, um den Laststrom zu modulieren, der über die Zweidraht- leitung (9) von dem Master-Modul (8) bereitgestellt wird, f) den Strombegrenzer (31, 33), insbesondere als Kollektorwiderstand an dem Transistor, um den Laststrom zu begrenzen, wenn der Transistor durchschaltet, LU50061 7 g) den Mikroprozessor (27) zur Ansteuerung des Transistors entsprechend den Daten, die von dem Slave-Modul (10-12) an das Master-Modul (8) übertragen werden sollen.

28. Übertragungsverfahren zur Übertragung von Daten und Energie über eine Zweidrahtleitung (9) zwischen einem Master-Modul (8) und einem Slave-Modul (10-12), dadurch gekennzeichnet, dass das Master-Modul (8) und das Slave-Modul (10-12) in verschiedenen Betriebszuständen be- trieben werden, wobei sich die Betriebszustände vorzugsweise hinsichtlich der Energieübertragung und/oder hinsichtlich der Datenübertragung unterscheiden.