MXPA05007459A

MXPA05007459A - Dispositivo para intercambio de datos entre un transmisor y un receptor.

Info

Publication number: MXPA05007459A
Application number: MXPA05007459A
Authority: MX
Inventors: Heilig Marcus
Original assignee: Somfy Sas
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-09-12
Also published as: FR2849972A1; JP2006513625A; KR20050085908A; AU2003288657A1; KR101120287B1; ES2245907T1; WO2004064256A1; EP1582001A1; CA2512428A1; CN1736038A; EP1582001B1; CN1736038B; US20060124970A1; ATE531130T1; FR2849972B1

Abstract

El dispositivo de intercambio de datos de la invencion comprende un transmisor (SA4) alimentado por una fuente de alimentacion (VDDA); un cable electrico (C1) cuyo primer alambre conductor esta conectado a un punto de potencial fijo (GNDA) del transmisor, y cuyo segundo alambre conductor esta conectado a un punto de potencial variable del transmisor; y un receptor (SB4). El receptor (SB4) comprende un componente (DZB4) que define un umbral de voltaje opuesto a la direccion de la corriente electrica en el cable (C1). Dicho dispositivo expuesto en practica de tal manera que es simple y de bajo costo en su produccion. El dispositivo permite interconectar una pluralidad de transmisores y receptores, y es de baja sensibilidad con respecto al voltaje y las corrientes parasitas.

Description

DISPOSITIVO PARA INTERCAMBIO DE DATOS ENTRE UN TRANSMISOR Y UN RECEPTOR La invención se refiere a una instalación para intercambiar información, que comprende un transmisor alimentado desde una fuente de alimentación; un cable eléctrico, un primer conductor del cual está conectado a un punto de potencial fijo del transmisor, y un segundo conductor del cual está conectado a un punto de potencial variable del transmisor, y por lo menos un receptor. Dichas instalaciones son usadas ampliamente para intercambiar información. Por una parte, necesitan el uso de cables blindados o de pares de hilos torcidos, protegidos contra radiación electromagnética y, por otra parte, el uso de circuitos generadores de señales que constituyen la información, y para configurar esas señales. Se conocen, por ejemplo, instalaciones de transmisión de datos que utilizan las normas EIB (marca registrada), LONWORKS (marca registrada) o RS485. Esos sistemas son muy competentes y permiten transmitir información a una velocidad elevada. Sin embargo, dichas instalaciones tienen dimensiones muy grandes para ciertas aplicaciones en las que, en particular, no es un criterio importante una velocidad elevada. Se conocen instalaciones muy simples de la técnica anterior. Por ejemplo, se conoce un ensamble tal como el representado en la figura 1. Este ensamble comprende un transmisor SA1 y un receptor SB1, enlazados entre sí por medio de un cable eléctrico C1, con dos conductores, cuyas resistencias eléctricas están representadas por los resistores RL1 y RL2. El transmisor comprende principalmente un interruptor controlado, que consiste de un transistor TA1 que opera en el modo de interruptor, y que permite conectar o no entre sí los dos extremos de los conductores del cable eléctrico. El propio receptor SB1 comprende una fuente de alimentación que provee un voltaje VDDB, enlazado al extremo de uno de los conductores del cable eléctrico, a través de un resistor RB1. Se mide un voltaje Us entre los extremos de los conductores del cable eléctrico. Este voltaje Us varía de acuerdo con el estado del transistor del transmisor SA1. De esa manera se codifica una unidad de información como una sucesión de estados del transistor TA1 en el transmisor, y se descodifica midiendo las variaciones del voltaje Us en el receptor SB1. Cuando el transistor TA1 está encendido, la intensidad de corriente en el cable que enlaza el transmisor y el receptor está limitada por el resistor RB1. La velocidad en bits de información, que es bastante baja, es innecesaria para representar en este diagrama los efectos capacitivos e inductivos de dicha disposición. Esa instalación tiene desventajas. Específicamente, si se contempla conectar 100 receptores con el transmisor SA1 en la misma línea, los resistores limitadores de corriente están dispuestos en paralelo y su valor es igual entonces a RB1/100. A fin de evitar que fluyan corrientes excesivamente grandes a través el transistor TA, es necesario entonces limitar el número de elemento que se pueden intercomunicar, o seleccionar una resistencia grande RB1, por ejemplo, 100 veces el valor que provoca la máxima corriente que puede permitir el transistor TA. Se sabe que en esas instalaciones aparecen voltajes en modo común y voltajes en modo diferencial, tanto en los transmisores como en los receptores, en particular cuando éstos están separados a una cierta distancia. Los voltajes en modo común son representados por las flechas Ucm. Teniendo en cuenta la resistencia RB1, una corriente en modo común necesariamente provoca una modificación del voltaje Us. Los voltajes en modo diferencial son provocados por corrientes Idm que fluyen alrededor del circuito formado por los dos conductores del cable eléctrico, entre el transmisor y el receptor. Estas corrientes que pasan a través de los resistores RL1 y RL2 contribuyen asimismo a modificar el voltaje Us. Para reducir los efectos de las corrientes Idm inducidas por la interferencia se usan cables eléctricos blindados o torcidos. Además, se usan conductores que exhiban una resistencia muy pequeña y se restringe la distancia permisible que separa los diversos elementos de la instalación. Se debe encontrar una solución intermedia respecto al valor del resistor RB1. Su valor debe ser suficientemente alto para que se mantenga la comunicación entre un máximo de elementos cuando el transistor TR1 está encendido, un voltaje Us por debajo del mínimo superior del valor lógico bajo de cualquier circuito lógico que use este voltaje. Inversamente, su valor debe ser suficientemente pequeño para limitar los efectos de las corrientes inducidas. También se conocen las instalaciones como la representada en la figura 2. Este ensamble comprende un transmisor SA2 y un receptor SB2, enlazados entre sí mediante un cable C1 con dos conductores, cuyas resistencias eléctricas están representadas por los resistores RL1 y RL2. El transmisor SA2 comprende principalmente una fuente de alimentación que provee un voltaje VDDA que alimenta un resistor RA y un transistor TA2, dispuestos en serie. El transistor TA2 es controlado mediante un circuito (no representado) y funciona en modo de interruptor. El receptor SB2 exhibe principalmente un resistor RB2 entre los extremos de los dos conductores del cable eléctrico. El voltaje Us es tomado en los terminales de este resistor. De esa manera se codifica una unidad de información como una sucesión de estados del transistor TA2 del transmisor y se descodifica midiendo las variaciones del voltaje Us en el receptor SB2. Cuando el transistor TA2 está apagado, la intensidad de corriente en el cable eléctrico que enlaza el transmisor con el receptor está limitada principalmente por el resistor RA. En esta instalación, también el valor del resistor RB2 debe ser tan grande como para permitir la conexión de un número grande de elementos; una vez dado el valor de RA. También debe ser mucho mayor que los valores de los resistores RL1 y RL2. Sin embargo, el valor de RB2 debe ser lo más pequeño posible, a fin de reducir los efectos de las corrientes inducidas en el modo común y en el modo diferencial. Es el objetivo de la invención producir una instalación para transmitir información, que alivie los inconvenientes citados y que mejore las instalaciones conocidas de la técnica anterior. En particular la invención propone producir una instalación simple, cuyos costos de fabricación sean bajos, lo que posibilitaría la interconexión de numerosos transmisores y receptores que son insensibles a corrientes y voltajes de interferencia. La instalación para intercambiar información de acuerdo con la invención se caracteriza porque el receptor o los receptores comprenden un componente que define un voltaje de umbral, que se opone al flujo de la corriente eléctrica a través del cable. Así, los voltajes de interferencia deben ser mayores que este voltaje de umbral, a fin de llevar a cabo el flujo de una corriente alrededor del cable, y que se interprete como información. Las reivindicaciones 2 a 5 dependientes definen diversas modalidades alternativas de la instalación de acuerdo con la invención. Los dibujos anexos representan, a manera de ejemplo, dos modalidades de una instalación para intercambiar información de acuerdo con la invención.

Las figuras 1 y 2 representan ensambles de transmisor-receptor conocidos de la técnica anterior, enlazados por medio de cables eléctricos que permiten el intercambio de información. La figura 3 representa una primera modalidad de una instalación para intercambiar información de acuerdo con la invención, que comprende un transmisor y un receptor, enlazados mediante un cable eléctrico. La figura 4 representa una segunda modalidad de una instalación para intercambiar información de acuerdo con la invención, que comprende un transmisor y un receptor, enlazados por medio de un cable eléctrico. La primera modalidad de la instalación para intercambiar información de acuerdo con la invención está representada en la figura 3, y comprende un transmisor SA3 y un receptor SB3, enlazados entre sí por medio de un cable eléctrico con dos conductores, cuyas resistencias eléctricas están simbolizadas por los resistores RL1 y RL2. El transmisor SA3 comprende un transistor TA3 y es idéntico al transmisor SA2 previamente descrito. El receptor SB3 comprende una fuente de voltaje VDDB que alimenta un resistor RB4, y un transistor TB3 dispuesto en serie. La base del emisor TB3 está enlazada a un extremo de un conductor del cable eléctrico, por medio de un generador de voltaje de CD P3, tal como una pila seca o un acumulador eléctrico y un resistor RB3. El transistor TA3 es controlado por un circuito (no representado) y funciona en modo de interruptor. El voltaje Us es regulado entre el emisor y el colector del transistor TB3. De esa manera se codifica una unidad de información como una sucesión de estados del transistor TA3 del transmisor y se descodifica midiendo las variaciones en el voltaje Us en el receptor SB2. Cuando el transistor TA3 está desconectado, la intensidad de corriente en el cable eléctrico que enlaza el transmisor y el receptor está limitada principalmente por el resistor RB3. Con dicha disposición, es posible seleccionar una resistencia grande RB3, al mismo tiempo que es insensible a los efectos de las corrientes inducidas. El transistor TB3, de hecho, permanece desconectado cuando el voltaje en el modo diferencial no se hace mayor que el voltaje del generador P3 más el voltaje entre la base y el emisor del transistor TB3. Por ejemplo, los voltajes VDDA y VDDB de las fuentes de alimentación del transmisor SA3 y del receptor SB3 pueden ser iguales a 12 V. Las resistencias RA y RB4 pueden tomarse iguales a 1 kQ y RB3 igual a 50 kQ, a fin de permitir la interconexión de numerosos elementos. El voltaje del generador puede ser tomado igual a 4.5 V y el voltaje de base-emisor del transistor TB3 es igual a 0.6 V. De esa manera, el voltaje diferencial que permite el cambio de estado del transistor es sustancialmente igual a 5 V. Este valor da un buen margen de seguridad, que permite prevenir los efectos de las corrientes inducidas. Dicha disposición tiene el inconveniente de usar un generador de voltaje de CD, tal como una pila eléctrica o un acumulador. En este último caso se notará, sin embargo, que el acumulador es recargado continuamente a través de los resistores RA, RL1 , RB3 y RL2, cuando el transistor TA3 está abierto, compensando de esa manera la autodescarga, y dando una vida prolongada al componente. En dicho circuito no es posible reemplazar este generador con un diodo Zener que tenga un voltaje de Zener igual a 4.4 V, a fin de evitar los voltajes de interferencia. Específicamente, si se reemplaza el generador P3 con un diodo Zener, cuando el transistor TA3 está apagado, la corriente está limitada principalmente por el resistor RB3 y es igual sustancialmente a (12-5)/50 = 0.140 mA. Este valor bajo tiene la consecuencia de que el voltaje a través de los terminales del diodo Zener es muy diferente del voltaje de Zener, y en este caso es sustancialmente cero. Como resultado, el circuito es sensible a las corrientes inducidas. Una segunda modalidad de una instalación, representada en la figura 4, permite solucionar este problema. Esta instalación comprende un transmisor SA4 y un receptor SB4 enlazados entre sí mediante un cable eléctrico C1 con dos conductores, cuyos resistores eléctricos están simbolizados por los resistores RL1 y RL2. La información que consiste de señales eléctricas enviadas por el cable eléctrico se puede transmitir por medio del transmisor SA4 y se puede recibir por el receptor SB4. Un solo transmisor y un solo receptor han sido representados en la figura 4, a fin de simplificar y dar claridad. Sin embargo, es obvio que la instalación puede comprender varios transmisores de mando y varios receptores de mando, enlazados en paralelo en el cable eléctrico. Por ejemplo, en una red de automatización doméstica, dicha instalación permite la comunicación entre dispositivos de control, equipo eléctrico y sensores. Cada uno de sus elementos puede comprender un transmisor y un receptor, a fin de permitir que se lleven a cabo comunicaciones bidireccionales entre ellos. El transmisor SA4 comprende principalmente una fuente de alimentación que provee un voltaje VDDA que alimenta un resistor RA y un transistor TA4, dispuestos en serie. El transistor TA4 está controlado por medio de un circuito (no representado), y opera en modo de interruptor. El receptor SB4 comprende una fuente de alimentación que provee un voltaje VDDB y que alimenta un resistor RB6 y un diodo Zener DZB4, dispuestos en serie, con dos ramificaciones paralelas que comprenden, respectivamente, un resistor RB7 y un transistor TB4, y un resistor RB8 dispuestos en serie. Uno de los dos extremos de los conductores del cable eléctrico está conectado entre el resistor RB6 y el diodo Zener; el otro está conectado a la base del transistor TB4 por medio de un resistor RB5. Se puede llevar a la práctica la instalación, por ejemplo, con los siguientes valores: VDDA = VDDB = 12 V RA = RB6 = 1 0 kQ Us = 3.9 V RB5 = 47 kQ RB7 = 4.7 kD RB8 = 100 kQ Una unidad de información que se va a enviar desde el transmisor SA4 al receptor SB4 es codificada como una sucesión temporal de estados apagado y encendido del transistor TA4. Se descodifica en el receptor SB4 analizando las variaciones en el voltaje Us, que se mide a través de los terminales del resistor RB8. Cuando el transistor TA4 está apagado está presente un voltaje entre el colector y el emisor del transistor TA4. Este voltaje es igual sustancialmente a unos 12 voltios. Provoca el flujo de una corriente que pasa a través del resistor RL1, el diodo Zener DZB4, el transistor TB4, el resistor RB5 y el resistor RL2. El voltaje de Zener del diodo DZB4 es mantenido por una corriente que fluye a través de los resistores RB6 y RB7, conectadas entre los terminales de la fuente de alimentación del receptor SB4. Este voltaje de Zener y el voltaje de emisor-base del transistor TB4 se opone al flujo de la corriente a través del cable. Cuando fluye una corriente suficiente a través de este cable, el transistor TB4 está encendido y el voltaje Us es igual entonces a unos 10 voltios, y se interpreta como un estado alto, por medio de un circuito lógico. El valor grande del resistor RB5 permite la limitación de la corriente y la posibilidad de conectar un transmisor con numerosos receptores.

Cuando el transistor TA4 está encendido, el voltaje entre su colector y su emisor es sustancialmente cero. Esto tiene la consecuencia de que no fluye corriente alrededor del circuito. El transistor TB4, consecuentemente, está apagado y el voltaje Us es sustancialmente cero. Esto se interpreta como un estado bajo por medio de un circuito lógico. La corriente que pasa a través del diodo Zener, y que permite mantener el voltaje de Zener en sus terminales, se escoge para que sea aproximadamente diez veces mayor que las corrientes inducidas que pueden encontrarse en el cable. Esto posibilita asegurar que las corrientes de interferencia inducidas no pueden hacer que el transistor TB4 conmute a un estado encendido. Dicha instalación, que comprende cien receptores y una longitud de cable de conexión de mil metros, funciona perfectamente. Los transmisores y los receptores, por supuesto, pueden comprender otros elementos, tales como capacitares. El transistor TA4, por ejemplo, puede ser controlado por un microcontrolador. Para permitir la conexión de un número todavía mayor de elementos en la instalación, el resistor RA también puede ser reemplazado por un transistor.

Claims

REIVI DICACIONES

1. - Una instalación para intercambiar información que comprende un transmisor (SA3, SA4) alimentado desde una fuente 5 de alimentación (VDDA); un cable eléctrico (C1), cuyo primer conductor está conectado a un punto de potencial fijo (GNDA) del transmisor y cuyo segundo conductor está conectado a un punto de potencial variable del transmisor; y por lo menos un receptor (SB3, SB4), caracterizada dicha instalación porque el receptor o los 10 receptores (SB3, SB4) comprenden un componente (P3; DZB4) que define un voltaje de umbral que se opone al flujo de la corriente eléctrica a través del cable (C1) 2. - La instalación para intercambiar información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el

15. componente (P3) que define un voltaje de umbral que se opone al flujo de la corriente eléctrica a través del cable (C1) es una pila seca o un acumulador eléctrico (P3).

3. - La instalación para intercambiar información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el 20 componente (DZB4) que define un voltaje de umbral que se pone al flujo de la corriente eléctrica a través del cable (C1) comprende un diodo Zener (DZB4) alimentado con una corriente continua; de manera que entre sus terminales exhiba un voltaje sustancialmente igual a su voltaje de Zener, aun en ausencia de corriente en el cable 5 (C1).

4. - La instalación para intercambiar información de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el voltaje de umbral que se opone al flujo de la corriente eléctrica a través del cable (C1) es la suma del voltaje de Zener del diodo Zener (DZB4) y del voltaje de emisor a base de un transistor (TB4), cuyo emisor está enlazado al ánodo del diodo Zener (DZB4).

5. - La instalación para intercambiar información de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque el voltaje de umbral es mayor que 2 voltios.