SE527381C3 - Gemensam fältbuss för överföring av data och energi - Google Patents

Description

20 25 30 , 9 __ _-_t___t_l. 4 m-rfl on: 2.- .=.++ nfinnf hnmelzf øvnmnel nn P1' . ...... ... m, _. nya. :u . ._._ QLUW.. .........\.. Husum.-- p... e.. ' a; system som använder överföring av data och energi över samma ledningspar.

Information från en basenhet till noder sänds som tidsuppdelade spänningspulser. Information från noder till basenheten representeras istället av tidsuppdelade rnultiplexerade strömpulser. Spänningssignaler överlagras företrädesvis på en likströmspotential, vilken används som en energikälla för noderna.

Kända system av denna typ år fördelaktiga på många sätt, tex. eftersom de minskar behovet av multipla parallella styrsignalledningar. Dock kvarstår ett antal nackdelar. Ett första problem är att pulsvaraktigheten upptar en relativt stor del av den totala tiden. Under pulsema påverkas bussens möjlighet att överföra energi, d.v.s. verkningsgraden för energiförsörjningen av nodema, ofördelaktigt. EnergiförsörjningsanordningenI måste därför överdimensioneras för att denna lägre medvetet kompensera för verkningsgrad.

Ett andra problem är kopplat till användningen av sådana fältbussar i* omgivningar som är känsliga för elektromagnetisk strålning. Användandet av ofta förekommande huvudsakligen fyrkantiga pulser ger upphov till relativt stora mängder elektromagnetisk strålning. Beroende på den använda pulsfrekvensen uppträder den utstrålade energin i olika frekvensornråden.

Eftersom fyrkantspulser vidare inbegriper en relativt stor andel högfrekventa övertoner, kan radiofrekvensstörningar förväntas i många fall. I omgivningar , som är känsliga för sådana störningar kan utsändandet av elektromagnetisk energi från databussen orsaka stora problem.

I kända system överförs digital data typiskt sett som relativt långa pulssekvenser där spänningsvärdet vid en viss tidpunkt har en bestämd betydelse. Utsändande av pulserna styrs typiskt sett av en klockanordning i sändarenheten. Tolkningen vid den mottagande änden är på motsvarande sätt starkt beroende av att den mottagande enheten har huvudsakligen samma tidsdefinition. Den mottagande enheten måste därför ha en 10 15 Ü2o 25 30 3 p I: zoo. :00:0= :o :oozš zon: '00 3 n 000 0 q 0000 n 0 0 0 000000 0 00 0 0 o 00 0 _ n» . | rsv-f __... _... ¿.Z1'|..2 »1-12-'6- ...,~~~.-^av~ :Äv- ÜULLI. GJ. Llåll GUALLsL LLUBSJ. 041.11 LUJ. GLLL klockanordziíiig med er stabiïret säkerställa en korrekt tolkning av pulserna under hela pulssekvensen.

Noggranna klockanordningar är dock relativt dyra, vilket orsakar ett problem när väldigt enkla och billigalnoder skall anslutas.

En typisk kommunikation mellan centralenheten och fjärrnoderna sker på order av centralenheten. I en typisk centralenheten först ut en adress till en nod som skall kontaktas. Därefter signaleringsprocedur sänder kan en datamängd sändas från centralenheten till den adresserade noden.

Noden kan sedan svara, t.ex. genom en bekräftelse. Enbart den adresserade noden har denna möjlighet, eftersom det inte kan existera någon samtidig signalering från mer än en nod i taget. Noderna har för ett typiskt fall ingen eller åtminstone väldigt små möjligheter att initiera en kommunikation med centralenheten på eget initiativ. Detta kan . orsaka problem när nödsituationer uppstår. Om en nödsituation uppstår vid en nod måste noden vänta på att centralenheten skall adressera den, innan något meddelande rörande nödsituationen kan överföras. Om centralenheten stödjer ett stort antal noder kan det ta lång tid mellan. varje påföljande ' adressering.

SUMMERIN G Ett syfte med föreliggande uppfmning är att tillhandahålla förfaranden och har en högre energiöverföringskapacitet under dataöverföring. Ett annat syfte med föreliggande uppñnning är att tillhandahålla sådana förfaranden och anordningar som uppvisar en reducerad utsändning av elektromagnetisk strålning. Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla sådana förfaranden och anordningar som är driftsdugliga med reducerade krav på klockstabilitet. Det år också ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla sådana förfaranden och. anordningar som möjliggör snabb överföring av expressmeddelanden från varje fjärrnod. i anordningar för signalering och energiförsörjning på. en gemensam buss som i* 10 15 20 25 30 ' ~ 5 2 7 3 1 gg ,_ _ ;¿::=_ ;::; 4 J. ..

Ovanstående syften uppnås medelst förfaranden och anordningar enligt bifogade patentkrav. Generellt använder föreliggande uppñnníng tidsskillnaden mellan två på varandra följande ström- eller spänningspulser för att representera olika datavärden. Tidsskillnaderna kan anta fler än två olika förutbestämda värden och varje puls kan därmed representera mer än i en databit. Detta är en variant av pulspositionsmodulering. En centralenhet överför data till fiärrnoder genom att modulera spänningspulser på en basspänning, vilken också tillhandahåller elektrisk energi till noderna.

Tidsskíllnaden mellan på varandra följande spänningspulser representerar ettdatavärde. Företrädesvis överför noderna data tillbaka till centralenheten genom att använda strömpulser, varvid tidsskillnaden mellan den senaste spänningspulsen och strömpulsen representerar det data som sänts till centralenheten. Data från två' eller fler noder tillåts att överföras samtidigt utan att störa varandra. En tidsskillnad mellan två på varandra följande spänningspulser som har »ett värde inom ett förutbestämt värdeintervall, tex. över ett förutbestämt tröskelvärde, kan användas såväl för indikering av början och/ eller slutet av en ram som en tidsreferenskalibrering. Eftersom enbart pulsens tidsposition är viktig för tolkningen av datainnehållet, -kan nästan vilken pulsform som helst användas. Företrädesvis har de pulser som används för dataöverföring en form som inbegriper så litet innehåll av övertoner som 'möjligt Föredragna pulsforrner är baserade på triangulära eller sinusfonner. Basspänningen på bussen kan vara växelspänning eller ' líkspänning. I Eftersom data överförs genom attianvända färre antal pulser än i binär modulering och eftersom pulsformen företrädesvis väljs för att ge upphov till ett litet bidrag av övertoner, reduceras mängden elektromagnetisk strålning som utsänds av bussen markant. Den återstående utsända elektromagnetiska strålningen är också av en mer stokastisk typ, vilken uppträder mer som ett slumpmässigt brus än som interfererande elektromagnetiska signaler. Det reducerade antalet pulser ökar vidare också verkningsgraden för bussen som ett energidistribuerande organ. Tack vare » 10 15 20 25 30 rutiner för tidskalibrering som enlzla att implementera och som tippllfädef relativt ofta, reduceras kraven på stabiliteten för klockanordningarna. Detta tillåter i sin tur att enklare och billigare klockanordningar kan anvandas.

Möjligheten att överföra data samtidigt från mer än en nod på en gång utan att förstöra datainnehållet för varandra öppnar upp för att skicka snabba expressmeddelanden i bussystemet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen och ytterligare syften och fördelar därav förstås bäst med' hänvisning till följande beskrivning tillsammans med bifogade ritningar, i vilka: p FIG. l är ett blockschema över en utföríngsforrn av ett elektriskt system enligt föreliggande uppfinning; FIG.. 2 är ett diagram som visar spânningspulser enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 3 är ett diagram som visar spänningspulser enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; I FIG. 4 är ett diagram som visar spännings- och strömpulser enligt en ' utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG, 5 är ett diagram som visar spännings- och strömpulser enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 6 är ett blockschema av en utföringsform av en centralenhet enligt , föreliggande uppfinning som drivs med en konstant spänningsmatning; FIG. 7A är ett blockschema av en utföringsform av en nod enligt föreliggande uppfinning som drivs med en konstant spänningsmatning; FIG. 8 är ett diagram som visar spännings- och strömpulser enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning baserad på växelspänningar; FIG. 9 är ett blockschema av en utföringsform av en centralenhet enligt föreliggande uppñnning med växelspänningsmatning; FIG. 10 är ett blockschema av en utföringsform av en nod enligt föreliggande uppfinning som drivs med växelspänningsmatning; 10 15 20 25 30 sz? r i n 6 A__1'_.|. ..._ f-I. i FIG. 11 är ett diagram som visar spännings- och strëmpulser :ring-_ -__ utföringsform av föreliggande uppfinning som tillåter samtidig överföring av fler än en strömpuls inom en och samma huvudpulsperiod; FIG. 12 är en schematisk illustration av datararnar som överförs i en utföringsforrn av ett elektriskt system enligt föreliggande uppfinning vilka inbegriper expressmeddelanden; och FIG. 13 är ett flödesschema som visar en utfóringsform av ett förfarande enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING I den föreliggande uppfinningen karakteriseras den använda bussen som ett ledningspar mellan vilka en viss spänning tillhandahålls. Vidare så överförs strömpulser företrädesvis över en av ledarna. Fackmannen inser att även en u enda ledare kombinerad med jordning av de olika komponenterna uppvisar ett likartat beteende. Uttrycket ”ledningspar” innefattar därmed även fallet då en ledare är jord.

I Fig. 1 visas schematiskt ett elektriskt system 1 som ett blockschema. Det elektriska systemet 1 innefattar en centralenhet 10 och ett antal fjärrnoder 20-24. Fjärrnodema 20-24 är anslutna till en elektrisk buss 30 innefattande ett par ledare 31, 32. Bussen 30 är i sin tur ansluten till centralenheten 10.

Varje nod 20-24 är associerad till minst en periferienhet 40-44. Noden 20-24 år därmed ansvarig för att övervaka och/ eller styra den associerade periferienheten 40-44. Till exempel så styr noden 20 _ effekten till periferienheten 40 och noden 21 känner av omkopplarens 41 position.

Centralenheten 10 är anordnad att koordineradriften av de olika nodema 40-44, d.v.s. sända styrmeddelanden till noden och/ eller ta emot data i angående noderna, tex. tillstånd eller någon mätstorhet.

Centralenheten innefattar en spänningskälla 12 ansluten för att. anbringa en basspänning mellan ledarna 31, 32 hos bussen 30. Noderna 20-24 och lO 15 20 25 30 527 381 7 antooo u n 00 periferienheterna 40-44 har därmed en möjlighet att erhålla nödvändig drivenergi från bussen 30.

Centralenheten 10 innefattar vidare en spänningsmodulator 14.

Spänningsmodulatorn 14 är anordnad att modulera spänningspulser mellan - de två ledarna 31, 32. Tidsskillnaden mellan på varandra följande av dessa spänningspulser representerar data som skall överföras från centralenheten 10 till noderna 20-24. Noderna 20-24 innefattar på analogt sätt detektorer 25 för identifiering av de modulerade spänningspulserna. Tidsskillnaden mellan på varandra följande spänningspulser fastställs och en tolkare 26 tolkar tidsskillnaden som data. Detektorn 25 kan naturligtvis innefatta en detektor som faktiskt mäter en annan storhet än spänning, men där enkla förhållanden som är kända för fackmannen direkt relaterar denna storhet till spänning. Till ez-cempel, ström genom en känd last :ansluten mellan skulle användas som en ”indirekt” bussanslutningarna kunna spänningsdetektor.

Enligt en föredragen utföringsforrn tilläts även noderna 20-24 att överföra data tillbaka till centralenheten 10. Nodema 20-24 innefattar därför strömpulsorgan 27, vilka är anordnade för att möjliggöra införande av strömpulser på ledarna 31, 32. Tidsskillnaden mellan den närmast föregående spänningspulsen från centralenheten och dessa strömpulser 'representerar data som skall överföras från fiärrnoderna 20-24 till centralenheten 10. På likartat sätt innefattar centralenheten 10 en " strömdetektor 16, organ 17 för att bestämma tidsskillnaden mellan närmast föregående spänningspuls skapad av centralenheten 10 och dessa strömpulser och associerande organ 18 för tolkning» av tidsskillnaden som data.

Som nämnts ovan, använder kommunikation' enligt föreliggande uppfinning en varierande tidsskillnad mellan två på varandra följande pulser för att överföra data från centralenheten till noderna. Tidsavståndet kan anta fler än två diskreta eller särskilda förutbestämda värden. Detta är med andra 10 15 20 25 30 IW ord en modulering baserat på skillnader i pulsposition. Genom att kombinera denna typ av pulspositionsmodulering för dataöverföringïmed en samtidig överföring av elektrisk energi kan stora fördelar åstadkommas' jämfört med anordningar enligt känd teknik. Stora mängder data kan överföras utan att reducera möjligheten för bussen att mata elektrisk energi till noderna och periferienheterna. Vidare så reduceras den utsända* elektromagnetiska energin, vilket reducerar elektromagnetiska störningar orsakade av dataöverföringen.

En första utföringsform av ett kommunikationsschema beskrivs med hänvisning till diagrammet i Fig. 2. Här tillhandahålls en spänningssignal Ub mellan ledarna hos kommunikations- och* energiförsörjningsbussen.

Basspänningen som används för energiförsörjningsändamål är i denna utföringsform en likspänning med ett nominellt värde av Uo. I Fig. 2 visas spänningssignalens tidsvariation i ett tidsintervall av kurvan 101. -I föreliggande utföringsform överförs data i ramar eller pulståg på bussen I mellan centralenheten och noderna. Kurvan 101 presenterar två kompletta ramar som varar i 47 respektive 53 tidsenheter. I föreliggande utföringsform är den använda tidsenheten 1 ms, varvid ramarna varar AT1=47 ms respektive AT2=53 ms. Den totala ramvaraktigheten i denna utföringsform är uppenbarligen inte konstant.

Centralenheten tillhandahåller ett antal huvudspänningspulser 102 på .. bussen. Under huvudpulserna 102 är spänningen på busseni denna utföringsform lägre än under den återstående tiden av ramen. Tidsavståndet i mellan huvudpulsernasi 102 fallande pulskanter, hädanefter' kallat huvudpulsperiod, representerar en dataenhet av mer än en binär bit. l föreliggande utföringsform innefattar den första ramen 4 huvudpulsperioder At1-At4. De första tre perioderna At1-At3 motsvarar en dataenhet var. I denna utföringsform kan huvudpulsperioderna variera mellan 4 ms och 19 ms i steg av 1 ms, vilket innebär att 16 olika värden är tillgängliga. En dataenhet representerar därmed 4 binära bitar (24=16). Den första huvudpulsperioden Ati är 7 ms lång, vilket motsvarar ett nummer ”3”. Den andra 'uooooø U . I 000000 10 15 20 25 30 _ _ 77177 ...Än n :nun u: 'rrïl-ní' vv-.. huvudpulsperioden Atz är 5 ms lång, vilket zrotrvarr ett numm-. _ den tredje huvudpulsperioden Ata är 15 ms lång, vilket motsvarar ett nummer ”1l”.

Ramama avslutas av en relativt lång huvudpulsperiod At4, vilken överskrider varaktígheten av varje annan huvudpulsperiod som innehåller vanligt data.

Denna långa huvudpulsperiod At4 är en kalibreringspulsperiod och läggs i denna utföríngsform till i slutet av varje ram. Kalibreringspulsperiodens varaktighet är i detta fall alltid 20 ms. Huvudpulsperioden Ats är därmed också 20 ms. Den kännetecknande egenskapen för en kalibreringspulsperiod i denna utföringsform är att den överskrider en förutbestämd varaktighet, i denna utföringsform 19.5 ms.

I andra kan utföringsformer av föreliggande uppfinning, kalibreringspulsperioden kännetecknas på andra sätt, t.ex. genom att vara kortare än en förutbestämd varaktighet eller ha en varaktighet som ligger inom ett förutbestämt område av varaktigheter.

Kalibreringspulsperioden kan användas för flera syften., Det första syftet är att markera slutet av ramen. Varje mottagande anordning kan sedan behandla varje Spänningspulsen som avslutar kalibreringspulsperioden fungerar därför efterföljande puls som _ tillhörande en ny ram. som en synkroniseringspuls. I denna utföringsform börjar den efterföljande ramen med denna avslutande spänningspuls för kalibreringspulsperioden. I ett generellt fall,_ beroende på det faktiska kommunikationsförfarande som används, börjar en ny ram med den mrte Spänningspulsen som följer efter en kalibreringspulsperiod. I denna utföringsform är m=l. Genom att göra på detta sätt kan ramar med varierande antal dataenheter användas.

Exempelvis så har ramen som motsvarar ATQ fyra dataenheter.

Kalibreringspulsperioden kan också, så som namnet antyder, användas för kalibreríngsändamål. I utföringsformen i Fig. 2 har kalíbreringspulsperioden alltid samma varaktighet. Detta gör det möjligt för varje nod att mäta tiden 000000 o 0 O lotion 10 15 20 25 30 ecco u 0 nu oo cl' 1:. coca föridenna period och anpassa sin tidsreferens på ett sådant sätt att denna uppmätta tid motsvarar den nominella. På detta sätt anpassas nodens tidsreferens till centralenhetens tidsreferens. Om kalibreringspulsperioden överförs relativt ofta, kanske tiotalet gånger per sekund, kan kraven på stabiliteten hos organ för tidsmätning i noden mildras. Organen för tidsmätning kan tillåtas att variera över längre tider eller över olika omgivande temperaturer. Oscillatorerna som styr tídsmätningama i noderna behöver inte byggas på dyra kristall- eller keramresonatorer. Istället kan billiga RC-oscillatorer användas, utan höga. krav på. komponentstabilitet. En oscillator med frekvensreglerande komponenter integrerade direkt med andra komponenter i en integrerad krets kan ofta användas. Detta ger en markant kostnadsreducering jämfört med känd teknik.

I andra utföringsformer behöver' inte kalibreringsperioden inkluderas i varje ram. Det kan t.ex. 'beslutas att kalibreringsperioder endast skall sändas var 10:e eller lOO:de ram. Detta sparar lite dataöverföringskapacitet som kan användas för användbara dataenheter istället. Detta implementeras enkelt i utföringsformer, där varje ram har ett förutbestärnt antal dataenheter.

Genom att emellertid börja varje ram med en dataenhet som speciñcerar det i faktiska totala antalet av hela dataenheter som följer i de föreliggande ramarna kan även system med varierande ramlängd använda sällan uppträdande kalibreringsperioder.

Energiöverföringen kan tillhandahållas av konstanta spänningar eller med hjälp av växelspänningar. Varje avbrott eller puls hos denna spänning innebär att den energiöverförande kapaciteten reduceras. Det innebär också att de elektromagnetiska störningarna som utsänds från bussen ökar. Båda' dessa nackdelar minimeras av anordningar och förfaranden enligt föreliggande uppfinning, eftersom antalet spänningsavbrott eller pulser kan reduceras markant. Anledningen till detta att varje puls kan bära information om avsevärt mer än en binär bit, vilket är mer än i normala binära moduleringssystem. 10 15 20 25 30 527 391 11 222? ü' Det faktum att pulsema på bussen är belägna vid olika tidsavstånd innebär i sig en fördel. Varje elektromagnetisk störning från pulsema på bussen vantar en karakteristik av mer eller mindre stokastiskt brus istället för kontinuerliga störningsfrekvenser.

Innehållet i ramen kan formateras enligt olika scheman. En möjlighet är att låta den första dataenheten definiera en adress till en nod för vilken återstående dataenheter är avsedda. Den adresserade noden kan detektera adressen och sedan samla upp efterföljande data. Noder som inte adresseras kan fortsätta att lyssna till spänningspulsema, men extraherar inte det data som finns däri. Fackmannen förstår att det finns många olika möjliga varianter av det faktiska formatet för datakommunikationen.

I_Fig. 3A visas en kurva 103 för spänningspulser enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning. I denna utföringsforrn har varje ram en konstant varaktighet. AT3 och AT4 är båda i det här fallet 54 ms långa. Istället har kalibreringsperioderna Atö and Atv varierande varaktighet. “ Identifleríngen av Atfi and Atv som kalibreringsperioder är emellertid fortfarande möjlig eftersom varaktigheten överskrider den förutbestämda tröskeln av 19,5 ms. Synkronisering kan sedan också utföras. Varje kalibrering av nodtidsreferenser utförs i föreliggande utföringsform genom att använda hela ramens längd, inte kalibreringsperiodens faktiska varaktighet. Kalibreringsperioden uppfyller därmed det huvudsakliga syftet att fylla upp ramlängden till den förutbestämda varaktigheten.

De ovan beskrivna spänningspulsema 102 används för att överföra data från centralenheten till olika noder. Centralenheten genererar därmed spänningspulsema 102 på bussen. Fig. 4 visar diagram över kurvor för spänning 109 och ström 110 i bussen under en huvudspänningspuls 102 _ genererad av centralenheten. I denna utföringsform har spänningspulsen 102 en triangulär form. Spänningspulsen 102 börjar vid tiden to med värdet Uo. Spänningen minskas linjärt och passerar spänningen U1 vid tiden ti.

Efter ett minimum vid U2 ökas spänningen igen linjärt och pulsen slutar vid 10 15 20 25 30 5:27 391 ;==; 12 u a 0, n n u nu ua u f- - ff J __ _ ___' ..._ __-.. -_ f. . ._ n .. .- ...-l .-l.-.. Fallande 12. Företiädesvis aiivallos det f”rsta vårningcn a- vi, w- ~- --'- m» ------- kanten, för att definiera pulsens position. Pulsens triangulära form har vissa fördelar jämfört med fyrkantspulser eftersom fyrkantspulser ger upphov till större mängder högfriekventa övertoner i det utsända elektromagnetiska spektrat. Även mer avrundade pulsformer skulle ge ännu bättre strålningsbeteende, men ökar samtidigt komplexiteten hos de pulsformande anordningarna.

Når centralenheten minskar busspänningen kommer också strömmen som flyter i bussen att minska, vilket indikeras av strömkurvan 110, d.v.s. en strömpuls 104 skapas också. Om företrädesvis resistiva laster är närvarande kommer strömpulsen 104 att ha huvudsakligen samma form och timing som spänningspulsen 102. En genomsnittlig ström före pulsen 104, Io, minskas till 12 vid den minsta spänningen U2 och passerar 11 vid pulspositíonen t1.

Fram till nu har enbart överföring av data från centralenheten till noderna diskuterats. Föreliggande uppfinning möjliggör dock även ”uppbuss”- datakommunikation, d.v.s. överföring av data från noderna till centralenheten. Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande ' uppfinning överförs data från noderna till centralenheten genom att använda strömpulsen Enligt föreliggande uppfinning tillåts en nod att under en kort tid öka eller minska lasten på bussen. En sådan snabb förändring av busslasten ger upphov till en positiv respektive negativ strömpuls på bussen.

Huvudspänningspulsen som genereras av centralenheten kan fortfarande tídsskillnad huvudspänningspulsen och den genererade strömpulsen kan representera användas som en tidsreferens, och en mellan ett visst datavärde i likhet med tidigare diskussioner.

Fig. 4 visar spänningsi- och strömkurvor 109, 110 orsakade, av en exemplifierande utföringsform. Ett huvudpulsavstånd H mellan två “ på varandra följande huvudspänningspulser 102 har delats upp i tre delar, Hs, Hn och Hc. (Huvudpulsavståndet H motsvarar perioderna AT1 till AT4 i Fig. 2 och 3.) Under Hc kan man förvänta data från centralenheten, d.v.s. nästa 000000 c o u 000010 10 V15 20 25 30 F fi F] o oo p no .j_ _ 181 š";í°.~.°' -'::. :::.. -: ' ~ :-- :-:°-: :: :- ::: I O O Il Q O OO Ill ll -.-.- --- - J -~ = - -= ---- - -.1. = 1. n? nen minsta varantíaheten av en - nuuuvnuuununnuxuu Aasnv unuvrsfiaa--Msa-Öur v.-- huvudspänningsperiod är därmed tc, enligt tidigare diskussioner. (I Fig. 2 och 3 var te lika med 4 ms.) Delen. Hs används av noderna för att ändra strömmen som tillförs nodernas periferienheter. Det dämpade oscillerade i beteendet 105 hos strömkurvan 110 visar resultatet av en sådan förändring av busslasten och tros vara försumbar vid tiden tn. Genom att inte tillåta några markanta förändringar av busslasten under perioden Hn, d.v.s. mellan tn och tc, kommer strömmen från bussgeneratom att vara huvudsakligen konstant under denna period.

Enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning, tilläts den nod som adresserades sist att ändra sin last gentemot bussen under perioden Hn.

Detta ger upphov till en strömpuls 106 på bussen. I 4 ökas lasten med början vid tiden t§, och slut vid ts. En position för den genererade strömptilsen 106 kan definieras som t4. Noden styr tidspositionen för strömpulsen 106. Strömpulsen 106 bör vara belägen inom perioden Hn, ha ett specifikt tidsavständ Atg från huvudspänningspulsen 102 och representera datavärdet som skall överföras.

Andra utföringsformer kan ha adresseringen av en nod i en förutbestämd tidigare ram, d.v.s. den adresserade noden har en viss tid tillgänglig innan svaret sänds.- Tidsavståndet Atg är", som nämnts ovan, en funktion av det data som noden ska sända. Den minsta varaktigheten för Atg är tn. Om noden till exempel vill sända data motsvarande ett värde av 1, skapas strömpulsen vid tn+1*10 ps.

(I detta exempel åtskiljs varje diskret strömpulsposition av 10 us.) Om värdet skall vara 7, skapas strömpulsen vid tn+7*l0 us. I ' ' Centralenheten känner av när de ovan beskrivna snabba förändringarna hos busströmmen passerar ett förutbestämd värde, d.v.s. tillfället t4. Den mäter också tiden som förflyter mellan tiden t1 dåhuvudspänningspulsen inleder I b i 000100 10. 15 201 25 30 oil 000 »oo oc: ' 1 4__11___ ' _... "_ www-J» 1 -Üfiu za tiu svin-a.. - 'fienffalPnhflf-.en huvudperioden och tiden u. motsvarande datavärde.

Fig. 5 visar spännings- och strömkurvorna 111, 112 av pulser som skapats av en annan utföringsform av föreliggande uppfinning. I denna utföringsform istället negativa minskar noden sin last gentemot bussen, varvid strömpulser 106 skapas.

På analogt sätt kan spänningspulserna som skapas av centralenheten i alternativa utföringsformer vara positiva.

Fig. 6 visar ett blockschema av en utföringsform av en centralenhet 10 enligt föreliggande uppfinning. Centralenheten 10 innefattar en spänníngskälla 12, i denna utföringsform ett batteri, vilken tillför energi såväl till drivningen av siälva centralenheten som till bussen för vidare överföring till noderna. Den viktigaste 10 19.

Mikrostyrenheten 19 drivs av spänningskållan 12. Organ 67 för utgående delen av centralenheten är en mikrostyrenhet styrsignal i mikrostyrenheten 19 är anordnat för att tillhandahålla en signal i till en transistor 65. Transistorn 65 blir ledande av signalen och ansluter spänningen »från batteriet 12 över bussanslutningspunkter 33 och 34.

Spänningsmodulatorn 14 innefattar i denna utföringsform transistorn 65 och organet 67 för utgående styrsignal från mikrostyrenheten 19.

Strömmen som förs ut på bussen passerar ett shuntmotstånd Rl. Genom att ansluta* ingångsanslutningspunkterna 68, 69 hos ett organ 66» för spänningsdetektering i mikrostyrenheten 19 till punkter på var sida av shuntmotståndet Rl, kan ett spänningsfall över shuntmotståndet R1 mätas, vilket är proportione-llt mot strömmen på bussen. Strömdetektorn 16 innefattar i denna utföringsform shuntmotståndet R1 och organet 66 för spänningsdetektering hos mikrostyrenheten 19. I vdenna utföringsfonn innefattar mikrostyrenheten 19 vidare såväl organet 17 för detektering av tidsskillnaden associerad med de detekterade strömpulserna som det associerande organet 18 för tolkning av tidsskillnaden som data. ^ 0 0 QIOÖÛ- 10 15A 20 25, 30 F27 381 gïïj s* Fig. 7 visar ett blockschema av en utföringsform av en nod 28 enligt föreliggande uppfinning. Detaljema i nodens utformning är också beroende av vilken typ av periferienhet som är ansluten. För att beskriva några olika alternativ är modellnoden 28 i Fig. 7 försedd med tre periferienheter; en periferienhet 45 som kräver konstant spånningsmatning vid alla tidpunkter, en periferienhet 46 som kräver spänningsmatning men med lägre krav på stabilitet och en periferienhet 47 som inte kräver någon spänningsmatning.

Huvuddelen av noden 28 utgörs av en mikrostyrenhet 29. Ström från en kapacitans Cl matas till rnikrostyrenheten 29. Kapacitansen Cl laddas från bussen via en diod Dl. Denna laddningsström som behövs för att driva mikrostyrenheten 29 är försumbar jämfört med andra strömmar extraherade från bussen.

En ingång 73 hos organet 25 för spänningsdetektering i mikrostyrenheten 29 är ansluten till bussen med hjälp av bussanslutningspunkter 58, 59 för att känna av de modulerade spänningspulserna och bestämma tidsskillnaderna däremellan. Organet 25 för spänningsdetektering är. i sin tur anslutet till ett tolkningsorgan 26 som också är implementerati mikrostyrenheten 29 i denna utföringsform. Dessa mikrostyrenhetens delorgan är därmed *ansvariga för detektering av data som sänts från centralenheten.

Ett organ 78 för utgående styrsignal i mikrostyrenheten 29 är anordnat att tillhandahålla en signal till en transistor 70 via en utgång 74. Transistom 70 blir ledande av signalen och belastar bussen med en ström. Organet 78 för utgående styrsignal kan styra transistorn 7 0 till att extrahera olika strömmar från bussen. Strömpulsorganet 27. innefattar i denna' utföringsforrn transistorn 70 och organet 78 för utgående styrsignal från mikrostyrenheten 29. 10 15 20 25 30 (TI 27 381 16 _ En H4* vv-n fax; vn üL-yxfl (Av .|.1.A.4.unvv~J--..____. translator 71 använda för att tillhandahålla anal-gl till periferienheten 45. Nar transistorn 71 görs ledande, tillhandahålls full spänning till periferienheten 45 även under perioder när busspänningen är låg, tack vare användandet av dioden D1 och kapacitansen Cl. Detta motsvarar ett mer traditionellt sätt att tillhandahålla spänning till periferienheter. Storleken hos kapacitansen Cl bör väljas i proportion till energimängden som skall överföras under de perioder då busspänningen är låg.

En transistor 72 styrs av mikrostyrenheten 29 via en utgång 76. Denna transistor 72 används för att tillhandahålla energi till periferienheten 46. I detta fall tillhandahålls energin till periferienheten 46 huvudsakligen direkt i från bussen, enbart passerande transistom 72. En fördel med en sådan drivningsprincip är att ingen energi går förlorad på grund av någon passage av en diod. Om periferienheten 46 kan tolerera de korta perioderna av låg spänning på bussen, orsakade av dataöverföring, har denna lösning en bättre verkningsgrad. Om enbart sådana periferienheter är anslutna till noden, bestäms kraven på kapacitansen Cl helt av mikrostyrenhetens 29 krav, i eftersom kapacitansen Cl tillhandahåller energi enbart till mikrostyrenheten 29. Mikrostyrenhetens effektförbrukning är typiskt .sett väldigt liten jämfört med typiska periferienheters effektförbrukning, vilket innebär att kapacitansen Cl kan vara mycket mindre och billigare.

Noden 28 kan också vara ansluten till en periferienhet 47, vilken i denna utföringsform är en omkopplare. Denna är ansluten till mikrostyrenheten 29 via en ingång 77.

Basspänningen på bussen, som är ansvarig för energitillförseln till noderl och dess periferienheter, kan också vara alternerande. Några mindre i modifieringar av principen för det ovan beskrivna likspänningsfallet måste utföras. De grundläggande principerna är dock desamma. lO 15 20 25 30 ._ ' u I II O III OO 4! _ n ~ ' - o ' Fig. ö' visar kurvor 113, 114 av bits-sen Jb FCSPEk-Vf strömmen Ic från centralenheten, när energin som överförs mellan centralenheten och noderna baserad på en huvudsakligen sinusformad växelspänning. I detta fall introduceras en begränsning eftersom möjligheten att införa spänningspulser på bussen begränsad under tidsintervallet' nära nollgenomgångspunkten för växelspänningen. En utíöringsform som undviker sådana begränsningar visas i Fig. 8. Här är två olika typer av huvudspänningspulser närvarande. vEn första typ 60 uppträder i den inledande delen av varje halvperiod hos växelspänningen. Denna första typ 60 av huvudspänningspuls indikerar början av en huvudpulsperiod. En andra typ 61 indikerar slutet av huvudpulsperioden. Huvudpulsperiodens maximala längd måste i denna utföringsform vara mindre än halva periodtiden för växelspänningen. Tidsskillnadema AtQ-Atiz representerar de dataenheter som sänds från centralenheten ut på bussen. Fackmannen inser att dataöverföringshastigheten kommer att bli något lägre i ett sådant fall.

Som ínses av spänningskurvan Ub i Fig. 8 inleds varje huvudpulsperiod' av att centralenheten för ett kort ögonblick sänker spånningens absolutvårcle jämfört med den sinusformade växelspänningen. Detta görs i början av varje ' halvperiod för den sinusformade växelspänníngen. Detta innebär att spänningspulsen är en negativ puls under en halvperiod av den sinusformade växelspänningen som ger positiva spänningar,- under det att spänningspulsen är en positiv puls under en halvperiod av den sinusformade växelspänningen som ger negativa spänningar.

Centralenheten avslutar även varje huvudpulsperiod genom att återigen sänka spänningens absolutvärde under ett annat kort ögonblick. I föreliggande exempel bildar huvudpulsema en komplett dataram. Den sista huvudpulsperioden Atm är en kalibreringsperiod. I föreliggande exempel har de första tre huvudpulsperioderna längderna 7, 3 respektive 8 ms, under det att kalibreringsperioden i utföringsformen är 9 ms lång. Den totala ramen ATS år konstant och 56 ms lång, vilket motsvarar en frekvens för växelspänningen på 35,7 Hz. lO 15 20 25 30 (fl h.) '<1 18 Strömkurvan 114 i Fig. 8 visar strömmen som flyter från centralenheten. I de ögonblick som en huvudspänningspuls skapas, minskar strömmens absolutvärde jämfört med den huvudsakligen sinusformade växelströmmen Denna minskning, vilken i orsakar som flyter från centralenheten. 'strömpulser 62, 63, orsakas direkt av motsvarande minskning i spänning 60, 61. Detta är analogt med likspänningsfallet. l-luvudspänningspulserna 60, 61 eller motsvarande strömpulser 62, 63 ska (J I O) _; detekteras i noderna. Eftersom en växelbasspänning används kan inte något V ' tröskelvärde användas 'för att fastställa pulsens existens. Istället kan spänningens eller strömmens derivata användas. Den snabba förändringen hos spänningen eller strömmen ger derivator som skiljer sig markant från basspänningens respektive -strömmens derivator.

Ett alternativt tillvägagångssätt är att jämföra den faktiska strömmen eller spänningen med en beräknad referensström eller -spänning Denna referensström eller -spänning tillhandahålls för att efterlikna den sinusformade basspänningen eller -strömmen så bra som möjligt, Också i fallet med växelbasspänning tillåts noderna att sända data tillbaka __ till centralenheten. I Fig. 8 finns också i varje halvperiod hos den _ sinusformade växelströmmen en kort ökning av absolutström, en strömpuls 64, jämfört med den sinusformade växelströmmen. Denna ökning genereras från noderna på bussen och används enligt föreliggande uppfinning för att sända data från en av noderna till centralenheten. Datavärdena är liksom i _ föregående utföringsformer relaterade till tidsskillnaden mellan spänningspulsen 60 i början av varje huvudpulsperiod och strömpulsen 64 som genereras av noden. l Fig. 8 representeras" dessa data av tidsskillnaderna At13 till At16. I föreliggande exempel antar dessa tidsskíllnader värdena 1, 2, 2 respektive 1 ms. Strömpulserna 64 som genereras av nodema detekteras i likhet med tidigare utföringsformer i 10 15 20 25 30 centraiei ne*en. datavärden.

Fig. 9 visar ett blockschema över en utföringsform av en centralenhet 10 enligt föreliggande uppfinning som drivs av växelspänning. Centralenheten 10 innefattar en spånningskälla 12, i denna utföringsform en växelspänningskälla. Spänningskällan 12 tillför energi för såväl drift av själva centralenheten som till bussen för vidare överföring till noderna. Den viktigaste delen av centralenheten 10 är liksom ovan en mikrostyrenhet 19.

Mikrostyrenheten 19 drivs från spänningskällan 12 via en AC/ DC- omvandlare 80. Utgångarna på DC-sidan är galvaniskt skilda från ingångarna på AC-sidan, t.ex. med hjälp av en transformator inkluderad i AC/ DC-omvandlaren. Organet 67 för utgående styrsignal i mikrostyrenheten 19 år anordnad att tillhandahålla en signal till en transistor 65A och en transistor 65B. Transistorerna 65A, 65B är i denna utföringsform fälteffekttransistorer. De har egenskapen att de *leder ström i båda riktningarna när de styrs att vara i sina lågimpedanstillstånd. När de stängs av leder deras inneboende dioder ström i en riktning, men blockerar i den andra. När styrsignalen gör transistorerna 65A och 65B ledande i båda riktningarna, utgör dessa transistorer 65A, 65B och shuntmotståndet Rl en lågimpedanskoppling mellan spänningskällan 12 och bussen över i bussanslutningspunkterna 33 och 34.

Transistorerna 65A, 65B kan också styras av organet 67 för utgående styrsignal till att delvis blockera och därmed sänka spänningen på bussen.

Spänningsmodulatorn 14 innefattar i denna utföringsform. transistorerna 65A, 65B och organet 67 för utgående styrsignal från mikrostyrenheten, för generering av huvudspänningspulser.

Strömmen som tillhandahålls ut på bussen passerar shuntmotståndet Rl.

Genom att ansluta ingångsanslutningspunkterna 68, 69 hos organen 66 för spänningsdetektering i mikrostyrenheten 19 till punkter på var sida "av shuntmotståndet Rl, kan ett spänningsfall över shuntmotståndet Rl mätas, 10 15 20 25 30 -vfikc-L å; pfcpgfïi-g-i-à-glíg Strömmen på. bussen. Strömdetektorn 16 innefattar också i denna utföringsform shuntmotståndet Rl och mikrostyrenhetens 19 organ 66 för spänningsdetekteríng. Organet 66 för i spånningsdetektering är i denna utföringsform anordnat att kunna detektera såväl positiva som negativa pulser. Mikrostyrenheten 19 innefattar vidare också i denna utföringsform såväl organet 17 för detektering av tidsskillnaden som är associerad med de detekterade strömpulserna som det associerande organet 18 för att tolka tidsskillnaden som data. ingångarna 81 och 82 används av mikrostyrenheten 29 för att känna av spänningen från spånníngskällan 12.

Fig. 10 beskriver en nod_ 28' avsedd att anslutas till en buss enligt föreliggande uppfinning, där energin överförs till noderna och periferienheter i form av en växelspänning. Noden 28' år ansluten till en períferienhet 46 som kräver tillförsel av växelspänning, men med måttliga krav på stabilitet.

Mikrostyrenheten 29 i denna utföringsform förses med energi från bussen via en AC/ DC-omvandlare 83. Utgångarna på DC-sidan är galvaniskt skilda från ingångarna på AC-sidan, t.ex. med hjälp av en transformator . inkluderad i AC/ DC-omvandlaren 83. Transistorer 70A och 7OB, som båda år fälteffekttransistorer, styrs av utgången hos organet 78 för utgående styrsignal i likhet med Fig. 9. När dessa transistorer 70A, 7 OB styrs att leda, kommer de att utgöra en lågimpedanskoppling mellan en av buss- anslutningspunktema 86 hos noden 28' och en periferienhetsanslutnings- punkt 88. (En annan bussanslutningspunkt 87 är alltid ansluten till en annan periferienhetsanslutningspunkt 89) Periferienheten 46 kan därmed drivas direkt från bussens växelström genom denna låga impedans.

Spånningspulsdetektorn 25 är i denna utföringsform implementerad i mikrostyrenheten 29 och känner av spänningen mellan spänníngsingångarna 84, 85 direkt anslutna till bussanslutningspunkterna 86, 87. .Avvikelse i spänningsderivatan som förväntas från 10 15 20 25 30 527 381 21 \ våxelbasspäiiriíngerl iiïdíkerai- förekomsten av en enligt diskussionen ovan, och tidsskillnaderna mellan sådana detekterade spänningspulser kan fastställas. l likhet med tidigare utföringsformer så tolkar tolkaren 26 tidsskillnaden somdata.

När noden 28' skall sända data till centralenheten introduceras modifieringar av strömmen genom periferienheten 46. Om periferienheten 46 är ansluten, d.v.s. om en växelström flyter genom periferienheten 46, ger en signal till transistorerna 70A, 7OB för att förhindra strömmen att flyta under ett kort ögonblick upphov till en negativ strömpuls I i den generella växelströmskurvan. Om periferienheten 46 istället inte är ansluten, d.v.s. transistorerna 70A, 7OB förhindrar redan varje ström från att flyta, ger en _ signal till transistorerna 70A, 7 OB att tillåta ström att flyta upphov till en positiv strömpuls. (Detektorn 16 i centralenheten 10 kan detektera båda typerna av pulser, se Fig. 9) i En fördel att användandet av pulspositionsmodulering gör det möjligt för en samtidig dataöverföring från med föreliggande uppfinning är mer en nod till centralenheten. Eftersom varje överfört datavärde har sin egen position kommer inte ett ytterligare datavärde att förstöra det första. I spännings- 115 och strömkurvorna 116 i Fig. 1 1 visas hur två noder sänder data i form av strömpulser under en och samma huvudpulsperiod. En första nod sänder ett datavärde motsvarande tidsskillnaden ta-t1, under det att en andra nod sänder ett datavärde motsvarande tidsskillnaden tb-t1.

Centralenheten kan detektera båda pulserna 106 och anordnas att fastställa de tvål olika tidsskillnadema. Centralenheten kan dock inte fastställa från vilken nod datat sänts. Centralenheten kan heller inte fastställa om fler än en nod sänder identiskt data.

Möjligheten till samtidig sändning av data från flera noder kan ändå enkelt användas för att överföra t.ex. ett nödstoppsmeddelande. Om en dataram innefattar ett antal huvudpulsperioder, kan en av dessa perioder reserveras för expressmeddelanden i ”uppbuss”-riktningen, d.v.s. från nodema till 'io 15 20 25 30 5 f? 7 3 8 1 - gfï . 'i gïï: 22 ha ett reserverat -_-1_1:_.1. -.:1..4-'.-.+ t YVYH :nu nïuv centralenlieten. Ett ka!! datavärde, d.v.s. den specifika tidsseparationen tillåts inte användas för några andra expressmeddelanden under denna huvudpulsperiod fór expressmeddelanden. Ett sådan väldigt viktigt meddelande kan vara unikt för en specifik nod eller kan vara gemensamt för en uppsättning noder.

Centralenheten vet i ett sådant fall implicit från vilken nod eller uppsättning av noder som meddelande kommer och kan omedelbart vidta lämpliga v ..._ fio- ___ åtgärder.

En utökning av sådana idéer kan också lösa bristen på möjlighet till att fastställa identitet som diskuterats vidare ovan. Datavärdet kan vara sammansatt, enligt i förväg tidigare fastställda överenskommelser, baserat i både på meddelandeinnehållet 'och på nodadressen. Datavärdet kommer i ett sådant fall implicit innefatta inte bara meddelandeinnehållet -utan också nodadressen. Exempelvis om ett system innefattar 4 noder och varje nod kan sända en ”O”, en ”l” eller en ”2”, vilket indikerar t.ex. tre olika tillståndskoder för drivning av de associerade periferienheterna, kan 12 olika datavärden representera varje kombination av nod och tillståndskod.

Centralenheten kan sedan med hjälp av datavärdet i sig fastställa från vilken nod datat sänts och vad motsvarande tillstånd l ett sådant schema finns ingen risk för att två noder skall sända ett identiskt datavärde.

En aspekt av möjligheten att sända data samtidigt från flera noder är möjligheten att implementera en mer utvidgad expressmeddelandefunktion.

Expressmeddelanden är nodmeddelanden som kräver snabb reaktion från systemet och där normala nodövervakningsrutiner inte är tillräckligt snabba; Om en nod behöver lämna ett expressmeddelande, måste centralenheten bli medveten om detta behov. Därmed måste noden sända en begäran om att sända ett längre eller mer innehållsrikt meddelande och också informera centralenheten om vilken nod det är som frågar. När en sådan begäran tas emot, kan centralenheten sända ett meddelande till den (eller flera) anslutna noden (noderna) att tillåta det faktiska meddelandet att sändas. En möjlighet 10 15 20 25 3G 23 att tillliaridalfiålia detta 'ett fflêfïfêfê 1" *fU-'iPLfl-Sšlfiïiodef för överföring av sådana uppmärksamhetsförfrågningar. Eftersom de flesta ramarna typiskt innefattar minst en dataenhet relaterad till en adress till en mottagande nod eller grupp av noder, är det svårt att använda motsvarande _ huvudpulsperiod för normal datakommunikation från en nod _ till centralenheterna, helt enkelt beroende på det faktum att noderna ännu inte vet vilken nod som adresserats. En sådan adresseringshuvudpulsperiod kan därefter användas för begäran om expressmeddelanden i ”uppbuss”- riktningen. Centralenheten detekterar begäran om expressmeddelande och kan till och med i den efterföljande ramen adressera noden som lade fram begäran för att tillåta det faktiska expressmeddelandet att sändas.

Svarstiden för ett expressmeddelande kan därmed kortas väsentligt.- Ett exempel kan visa denna möjlighet mer detaljerat. Låt oss anta att ett modellsystem innefattar 64 indikatorer styrda av systemet och 64 omkopplare som styr en av indikatorema var. Omkopplarna är anslutna till en nod var. När en omkopplare sluts bör en motsvarande indikator någon annanstans i systemet aktiveras eller avaktiveras. Tiden från omkopplarens slutande till aktiveringen av indikatorn kallas svarstid. I modellsystemet finns en begäran att svarstiden inte skall överskrida lOO ms.

I ett konventionellt system av denna typ adresserar centralenheten typiskt noderna en i taget i en förutbestämd ordning. En nod i taget avlåses för att se om dess omkopplare har slutits (eller öppnats). I detta exempel tar det 10 ms att adressera och avläsa en nod och dess omkopplare. Avsökningen av alla 64 omkopplare tar 64*lO ms = 640 ms. Denna sekventiella avsökning av noderna i systemet repeteras periodiskt. När en omkopplare sluts kan det i värsta fall ta 640 ms innan Centralenheten upptäcker det. Svarstiden kan därförvara så. hög som 640 ms. En sådan svarstid ökar i proportion-till antalet noder. Systemet kan därmed endast klara av att övervaka ett begränsat antal noder innan svarstiden blir orimligt lång. Svarstiden* begränsar därmed möjligheten för systemet att hantera många noder med en kort svarstid. 10 15 20 25 30 Enligt föreliggande uppfinning, kan en procedur med expressmeddelanden' utformas. I Fig. 12 visas en schematisk beskrivning av ett antal ramar i ett kommunikationssystem enligt föreliggande uppfinning. I detta exempel består varje ram av 7 huvudpulsperioder. Varje huvudpulsperiod (förutom_ kalibreringsperioden) kan anta 16 olika längder, vilket innebär att den kan överföra 16 olika värden, d.v.s. information motsvarande 4 binära databitar.

Varje ram kan därmed överföra 6x4 databitar eftersom kalibreringsperioden inte används. Under varje huvudpulsperiod tillåts alla noder att sända en strömpuls på bussen som motsvarar en av 16 olika tidsavstånd från den inledande huvudpulsen. Detta innebär att varje huvudpulsperiod kan överföra 4 binära databitar från en nod till centralenheten.

Varje ram enligt Fig. 12 har forrnateras på ett sådant sätt att centralenheten sänder en adress» bestående av 2 dataenheter motsvarande vardera 4 binåra databitar och ytterligare data bestående av 4 dataenheter om vardera 4 binåra databitar. Samtidigt centralenheten. De första två huvudpulsperioderna kan användas för kan nodema sända information till begäran om expressrneddelanden enligt föreliggande utföringsform. Nästa fyra huvudpulsperioder kan användas av den adresserade noden för att sända tillbaka information till centralenheten. Den sista huvudpulsperioden, överföring av motsvarande kalibreringsperioden, kan användas för kontrollsurnmor.

Expressrneddelandeperioderna är reserverade för samtidig sändning av strömpulser från flera av noderna. Normalt, om ingenting har hänt, sänds inget data alls från noderna under eXpressmeddelandeperioderna. Om en »omkopplare hos en nod sluts kommer noden att generera en strömpuls i nästa ram för att begära en expressmeddelandeprocedur. Om antalet noder år tillräckligt litet kan noden helt enkelt sända en representation av sin adress. Eftersom adressen är unik för varje nod vet centralenheten omedelbart vilken nod som anropar. I föreliggande exempel kan 16 adresser representeras i den första expressmeddelandeperioden och-16 i nästa, vilket 10 A15 20 25 30 527 381 25 ---1.-..°='.- =++ '20 --..-=.- ka» -idef-jg-gfigrg_s; I .oreliggande utföringsform finns dock 64 noder, vilket innebär att en något mer komplicerad procedur måste användas.

De 64 noderna i föreliggande exempel år uppdelade i 8 nodgrupper med 8 noder i varje. Om en omkopplare för den 6:e noden i nodgrupp 5 sluts under tiden för den första dataramen, kommer denna nod att generera en strömpuls i nästa ram (ram 2). Strömpulsen kommer att ha en tidsskillnad som motsvarar datavårdet 5. Centralenheten detekterar detta värde och adresserar i efterföljande ram, ram 3, kollektivt alla noder i nodgrupp 5 med frågan ”vem frågar efter ett expressmeddelande?”. Noden i fråga svarar på ett sådan meddelande genom att redan i samma ram svara med en ny strömpuls, nu i huvudpulsperiod 3. Tidspositionen för strömpulsen motsvarar datavärdet 6, d.v.s. den 6:e noden i grupp 5. Centralenheten känner av detta datavärde och kan redan i efterföljande ram, ram 4, sända en instruktion till noden som hanterar iindikatorn 56 att slå på den.

Svarstiden blir därmed runt 3 ramar lång, i det absolut värsta fallet nästan 4 ramar. Om ramtiden var 10 ms överskrider en svarstid dock aldrig 40 ms, vilket är märkbart kortare än för konventionella system. Även om antalet noder som ska övervakas ökar något, ökar inte den totala Om varje och två huvudpulsperioder ñnns tillgängliga för expressmeddelanden, kommer en svarstiden. puls motsvarar 4 binära bitar tvästegsprocedur enligt beskrivningen ovan att kunna hantera 2*l6*16=5l2 noder utan att öka svarstiden.

Också om mer än en omkopplare sluts under en och samma ramperiod är detta enkelt att hantera enligt föreliggande uppfinning, tack vare möjlighet _ att samtidigt överföra data från olika noder. Under ram 3 slöts omkopplarna för den 3:e och den 7:e noden i nodgrupp 6. I ram*4 genererar båda dessa noder en strömpuls i den andra huvudpulsperioden motsvarande ett värde av 6. Centralenheten detekterar värdet 6 men vet inte att två omkopplare har slutits eftersom ingen mätning av pulsamplituden görs. I likhet med det 10 Ü 20 25 30 26 eïerr-nlef adresser-ar centralenheten alla noder i grupp 6 1 den n ---r--.., .___ följande ramen (ram 5). Både nod 3 och 7 kommer att svara på denna förfrågan och genererar en strömpuls var i huvudpulsperiod 3 i ram 5.

Centralenheten detekterar nu två strömpulser och inser att två omkopplare slutits. I de två efterföljande ramarna, ram 6 respektive 7, beordras motsvarande indikatorer att aktiveras.

Som ett annat exempel, under ram 6 sluts omkopplarna för den 2:a noden i nodgrupp 4 och den 1:a noden i nodgrupp 5. I ram 7 genererar båda dessa noder strömpulser, men nu vid olika tider. Centralenheten detekterar två pulser motsvarande" värdena 4 respektive 5. I rarn 8 sänds en förfrågan till nodgrupp 4, varvid den 2:a noden svarar. I ram 9 styrs motsvarande. indikator till att aktiveras. I ram 10 sänds en förfrågan till nodgnipp 5, varvid den 1:a noden svarar. Slutligen i ram ll styrs motsvarande indikator till att aktiveras.

Fackmannen förstår att fler än två samtidiga nodmeddelanden kan detekteras enligt ovan beskrivna principer.

Fig. 13 visar ett flödesdiagram som illustrerar en utföringsforrn av en procedur enligt föreliggande uppfinning. Proceduren börjar i steg 200. I steg 202 tillhandahålls en spänning mellan ledarna i en buss som förbinder en centralenhet och ett antal noder. I steg 204 moduleras spänningspulser på bussen av centralenheten. Tidsskillnaden mellan på varandra följande spänningspulser antar ett av n distinkta förutbestämda värden, där n>2. De modulerade spänningspulsema detekteras i noderna i steg 206, varvid tidsskillnader för de detekterade pulserna fastställs i steg 208 och associeras till en motsvarande datamängd i steg 210. Stegen 204-210 motsvarar dataöverföring från centralenheten till nodema.

Strömpulser som representerar data avsett för centralenheten skapas på bussen av minst en nod i steg 212. Tidsskillnaden mellan på varandra följande spänningspulser antar ett av k distinkta förutbestämda värden, där 10 15 . " 1527 27 3 1 Eon: .cošš.. Eoca.:: . .å O Q Q I oo Tídsskilinadcn en sådan strömpuls och närmast föregående spânningspuls fastställs av centralenheten i steg 214, och i steg 216 associeras en sådan tídsåtskillnad med en datamångcl. Stegen 212-216 motsvarar en dataöverföring från noderna till centralenheten. Proceduren avslutas i steg 2 l 8.

Flödesschemat ovan bör inte tolkas strikt sekventíellt. Steget 202 och steggrupperna 204-210 och 212-216 bör istället förstås som huvudsakligen oberoende och sarntidiga delprocedurer.

Det kommer att inses av fackmannen att olika modifieringar och ändringar kan göras av den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilken definieras av de .bifogade patentkraven. Det kommer också att inses av fackmannen att olika kombinationer av utföringsformer beskrivna ovan också är fördelaktiga att implementera.

Claims (17)

10 15 20 25 30 527 381 o°° o Q o o .'.Ü Û Û Û o o o o - .. u o :oo :no oc! c I . . . ' 28 . 2 Z 'f .. . n u' J. n' ' ' PATENTKRAV

1. Elektriskt system (1) innefattande: en centralenhet (l0); mer än en nod (20-24; 28; 28'); och bussanordning (30) som förbinder nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) och centralenheten (10) fór överföring av data däremellan; vilken bussanordning (30) har ett enda ledningspar (31, 32); vilken centralenhet (10) innefattar en spânningskälla (12) anordnad att tillhandahålla en spänning mellan ledningsparets ledare (31, 32); vilken centralenhet (10) vidare innefattar en spänningsmodulator (14) anordnad att modulera åtminstone två pä varandra ßljande spänníngspulser på ledningsparet (31, 32), vilka spänningspulser (60, 61; 102) representerar data som ska överföras från centralenheten ( 10) till närnnda mer än en nod (20-24; 28; 28); varvid en tidsseparation (Ati-Atv; At9~At12) mellan de på varandra följande spänningspulserna (60, 61; 102) antar ett av n distinkta förutbestämda värden, där n>2, varvid vart och ett av de n distinkta förutbestämda värdena motsvarar en förutbestämd datamängd; nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) innefattar en detektor (25) för de modulerade spänningspulserna eller storheter direkt relaterade därmed; och i nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) vidare innefattar en tolkare (26) som tolkar de detekterade modulerade spänningspulserna såsom överfört data; vilken tolkare (26) i sin tur innefattar organ för att fastställa tidsseparationen (At1-At7; Atg-Atm) mellan de på varandra följande spänningspulserna (60, 61; 102) och organ för att associera den fastställda tidsseparationen (At1-At1; Atg-Atn) med en motsvarande datamängd, kännetecknat av att nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28') vidare innefattar: 10 15 20 25 30 527 381 29 a' q O: ge. :avg .ê.. oo 30:. oas en. z E organ (27) För att skapa en strömpuls (64; 106) på ledningsparet (31, 32), vilken strömpuls (64; 106) representerar data som skall överföras från nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) till centralenheten (10); varvid en tidsseparatíon (Ats; Atis-Atie) mellan SUÖIDPUISCH (542 106) Och den närmaste föregående spänningspulsen (60; 102) antar ett av k distinkta förutbestämd värden, där k>2, varvid vart och ett av de k distinkta förutbestämda värdena motsvarar en förutbestämd datamängd; och centralenheten (10) vidare innefattar: detektor (16) för strömpulserna; organ (17) för att bestämma tidsseparationen (Ata; Atle-Ana) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102); Samt organ (18) för att i centralenheten (10) associera den fastställda tidsseparationen (Ang Ana-Atle) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102) med en motsvarande datamängd.

2. Elektriskt system enligt krav 1, känneteclmat av att nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) är anordnad att sända data till centralenheten (10) inom samma tidsperiod mellan två på varandra följande spänningspulser (60, 61; 102).

3. Elektriskt system enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) vidare innefattar organ för att utvinna elektrisk energi från spänningen mellan ledningsparet (31, 32).

4. Elektriskt system enligt krav 3, kännetecknat av en periferienhet (46) associerad med en av nämnda mer en nod (20-24; 28; 28), vilken periferienhet (46) är direkt ansluten mellan ledningsparet (31, 32) via enbart omkopplingsorgan (72 ; 70A, 7OB).

5. Förfarande för kommunikation i ett elektriskt system (1) som har en centralenhet (10) förbunden med mer än en nod (20-24; 28; 28) medelst en 10 15 20 25 30 30 : ::°.' ååh: n." " ' gemensam bussanordning (30) med ett enda ledningspar (31, 32), innefattande stegen: tillhandahållande av en spänning mellan ledningsparets ledare (31, 32); modulering, i centralenheten (10), av åtminstone två på varandra följande spänningspulser (60, 61; 102) på ledningsparet, vilka spânningspulser (60, 61; 102) representerar data som ska överföras från centralenheten (10) till närrmda mer än en nod (20-24; 28; 28); varvid en tidsseparation (Ati-Atv; Atg-Atlg) mellan de på varandra följande spänningspulserna (60, 61; 102) antar ett av n distinkta förutbestämda värden, där n>2, varvid vart och ett av de n distinkta förutbestämda värdena motsvarar en förutbestämd datamängd; I detektering av de modulerade spänningspulserna (60, 61; 102) eller storheter direkt relaterade därtill, i nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28); och tolkning, i nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28'), av de detekterade modulerade spänningspulserna (60, 61; 102) såsom överfört data, genom delstegen: fastställande av tidsseparationen (At1-At1; Atg-Atizk samt associering av den fastställda tidsseparationen (At1-At7; Atg-Atm) med en motsvarande datamängd, kännetecknat av att de ytterligare stegen: skapande, i en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28'), av en strömpuls (64; 106) på ledningsparet (31, 32), vilken strömpuls (64; 106) representerar data som ska överföras från nämnda en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) till centralenheten (lO); varvid en tidsseparation (At8; Atig-Atiö) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102) antar ett av k distinkta förutbestämda värden, där k>2, varvid vart och ett av de k distinkta förutbestämda värdena motsvarar en förutbestämd datamångd; detektering av strömpulsen (64; 106) i centralenheten (lO); fastställande, i centralenheten (10), av tidsseparationen (Ats; Atia-Atis) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102); samt 10 15 20 25 30 527 381 31 å.. . . ta: .p . o '.co .on:' oas .oø: assocíering, i centralenheten (10), av den fastställda tidsseparationen (Ata; Atß-Atm) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102) med en motsvarande datamängd.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att nämnda mer än en nod (20- 24; 28: 28) sänder data till centralenheten (10) inom samma tidsperiod mellan två på varandra följande spänningspulser (60, 61; 102).

7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av det ytterligare steget att mata elektrisk energi till nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) från spänningen mellan ledningsparet (31, 32).

8. Förfarande enligt något av kraven 5 till 7, kännetecknat av att sända kalibreringsdata från centralenheten ( 10) till nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) i form av två spänningspulser som har en tidsseparation som är distinkt i förhållande till tidsseparationer som representerar annat data än kalibreringsdata.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av att tidsseparationen som representerar kalibreringsdatat år större än tidsseparationer som represen- terar annat data än kalibreringsdata.

10. Förfarande enligt krav 8 eller 9, kännetecknat av att tidsseparationen som representerar kalibreringsdatat är belägen inom ett förutbestämt intervall.

11. Förfarande enligt något av kraven 8 till 10, kännetecknat av att kalibrera en nodtidsreferens för minst en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) baserat på ett uppmätt värde av kalibreringsdatats spänningspulstids- separation (At5; Atv; Atn).

12. Förfarande enligt något av kraven 8 till ll, känneteclmat av att det data som skall överföras sänds i dataramar, varvid förfarandet innefattar det 10 15 20 25 30 32 2 ytterligare steget att synkronisera början av varje dataram med den mzte spänningspulsen som följer efter en kalibreringsdataperiod.

13. Förfarande enligt krav 12, kännetecknnt av att en tidsseparation mellan början av två på varandra följande dataramar år lika med ett förutbestämt synkroniseringsvärde, varvid förfarandet innefattar det ytterligare stegen att kalibrera nodtidsreferensen för minst en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28') baserat på ett uppmätt värde på tidsseparationen mellan början av två på varandra följande dataramar och ytterligare baserat på det förutbestämda synkroniseringsvårdet.

14. Förfarande enligt något av kraven 5 till 13, kännetecknat av att det data som skall överföras sänds i dataramar, i vilka minst en dataposifion för data som överförs från minst en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28) till centralenheten (10) år avdelad såsom en expressdataposition, varvid minst en av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 28') sänder data associerat med ett expressmeddelande i expressdatapositionen.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att minst två av nämnda mer än en nod (20-24; 28; 281 sänder data associerat med ett expressmeddelande i samma expressdataposition.

16. Förfarande enligt krav 14 eller 15, känneteclmat av att datat associerat med ett expressmeddelande innefattar en identifiering av den nod (20-24; 28; 28) som sänder datat associerat med ett expressmeddelande.

17. Elektrisk signal för datakommunikation, innefattande åtminstone två på varandra följande spänningspulser (60, 61; 102) modulerade på en huvudspånning, varvid en tidsseparation (Ati-Atv; Atg-Atiz) mellan de på varandra ßljande spärmingspulsema (60, 61; 102) antar ett av n distinkta förutbestämda värden, där n>2, varvid vart och ett av de n distinkta förutbestämda förutbestämd datamängd, kännetecknad av åtminstone en strömpuls (64; 106), varvid en tidsseparation värdena motsvarar en 527 381 33 (At8; Atm-Atm) mellan strömpulsen (64; 106) och den närmast föregående spänningspulsen (60; 102) antar ett av k distinkta förutbestämda värden, där k>2, varvid vart och ett av de k distinkta förutbestämda värdena motsvarar en förutbestämd datarnängd.