SK284254B6 - Obvod na vysielanie a prijímanie dát - Google Patents

Abstract

Obvod na vysielanie a prijímanie dát na vysielanie a prijímanie optických dátových signálov, pri ktorom je svetelná dióda (5) ako vysielací prvok na vysielanie optického dátového signálu napojená na riadiaci obvod (9), odovzdávajúci dátový signál, pričom dióda (5) je v režime prijímania dát riadená riadiacim obvodom (9) tak, že pôsobí ako optoelektronický prvok na prijímanie dát na prevod ňou prijatého optického dátového signálu na elektrický dátový signál, registrovaný riadiacim obvodom (9). Riadiaci obvod (9) prepóluje diódu (5) v režime prijímania dát v závernom smere a detekuje od záverného prúdu diódy (5), a tým od intenzity svetla, dopadajúceho na diódu (5), závislé napätie spôsobom, rozlišujúcim binárne stavy prijatého dátového signálu. Podľa zvláštnej formy uskutočnenia pôsobí dióda (5) ďalej ako snímač stlačenia optického tlačidla.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka obvodu na vysielanie a prijímanie dát na vysielanie a prijímanie optických dátových signálov, pri ktorom je najmenej jedna svetlo emitujúca dióda (svetelná dióda) ako optoelektronický vysielací prvok na premenu elektrického dátového signálu na optický dátový signál a na vysielanie tohto optického dátového signálu pripojená k riadiacemu obvodu, poskytujúcemu v režime na vysielanie dát obvodu na vysielanie a prijímanie dát elektrický dátový signál.

Doterajší stav techniky

Takéto obvody na vysielanie a prijímanie dát sa používajú napríklad v obvodoch optočlenov na obojsmerný optický prenos dát, pričom v bežných optických rozhraniach na prenos dát sa popri svetelnej dióde pôsobiacej ako optický vysielač, stále používa fotodióda alebo fototranzistor ako optický prijímací prvok. V obvode optočlena bežného typu sú na vytvorenie obojsmernej optickej komunikačnej dráhy potrebné dva obvody na vysielanie a prijímanie dát, z ktorých každý má svetelnú diódu na vysielanie a fototranzistor, resp. fotodiódu na prijímanie.

Obvody na vysielanie a prijímanie dát predtým uvedeného typu sa používajú napríklad v elektronických rozdeľovačoch nákladov na vykurovanie, ktoré sú trvalé primontované na príslušné vykurovacie teleso, aby sa merali hodnoty spotreby. Namerané hodnoty spotreby sa dajú odčítať prenosným odčítacím prístrojom, pričom odčítanie sa uskutočňuje optickým prenosom dát z rozdeľovača nákladov na vykurovanie na odčítací prístroj. Na druhej strane sa dajú dáta, ako sú časy odčítania a podobne, tiež prenášať z odčítacieho pristroja do rozdeľovača nákladov na vykurovanie.

Z dokumentu DE 30 35 944 Al je známe optoelektronické polovodičové usporiadanie, konkrétne signálne usporiadanie s diódami plniacimi funkciu vizuálnych signálnych prvkov. Sila žiarenia svetelnej diódy je regulovaná, aby sa dosiahlo zlepšenie kontrastu, resp. aby sa sila žiarenia vždy prispôsobila svetelnosti okolia. S týmto cieľom sa v dokumente DE 30 35 944 Al navrhuje prevádzkovať svetelné diódy v časových intervaloch, v ktorých nie sú zapnuté na emisiu svetla, a teda sa prevádzkujú ako fotoprvky, a tým ako senzory v regulačnom obvode na regulovanie sily žiarenia. Zmienená dióda sa použije aj ako analógový senzor na meranie svetelnosti okolia.

V doterajšom stave techniky ďalej odkazujeme na EP 0 651 509 A alebo na DE 43 36 669 Cl, ktoré sa týkajú vstupného poľa s „logaritmickými optickými tlačidlami“. Pri vstupnom poli sú jednotlivým ovládacím plochám priradené optoelektronické ovládacie snímače, ktoré reagujú na zmeny jasu, ktoré nastávajú pri položení prsta na ovládaciu plochu. Ako optické ovládacie snímače sa používajú fotodiódy alebo svetelné diódy, ktoré sa pri chode naprázdno využívajú ako fotoprvky. Diódy vytvárajú napätie naprázdno, ktoré sa v závislosti od na ne dopadajúceho svetelného toku zvyšuje približne logaritmický. Takéto ovládacie snímače preto poskytujú výstupný signál, ktorého amplitúda sa so zmenami v intenzite dopadajúceho svetla mení relatívne len málo. Preto aj veľké zmeny v jase okolia nevedú k veľkým zmenám vo výstupnom signále. S diódami spojená vyhodnocovacia jednotka zabezpečuje príslušné rozlišovanie rýchlych zmien a pomalých zmien v intenzite svetla, aby sa mohlo odlíšiť stlačenie tlačidla od kolísania jasu okolia.

Vynález si kladie za úlohu zjednodušiť obvod na vysielanie a prijímanie dát uvedeného typu.

Podstata vynálezu

Na vyriešenie tejto úlohy sa podľa tohto vynálezu navrhuje, aby svetelná dióda v režime prijímania dát obvodu na vysielanie a prijímanie dát bola riadená riadiacim obvodom takým spôsobom, aby pôsobila ako optoelektronický prvok na prijímanie dát na premenu ňou prijatého optického dátového signálu na elektrický dátový signál, ktorý registruje riadiaci obvod, pričom riadiaci obvod dodá svetelnej dióde predpätie v závemom smere a deteguje od záverného prúdu svetelnej diódy, a tým od intenzity svetla, dopadajúceho na svetelnú diódu, závislý elektrický signál spôsobom, ktorý rozlišuje binárne stavy optického dátového signálu, prijatého svetelnou diódou.

Základom vynálezu je teda myšlienka zjednotiť vysielací prvok a prijímací prvok obvodu na vysielanie a prijímanie dát tohto druhu do jedného optoelektronického konštrukčného prvku, ktorý bude podľa nastavenia príslušného druhu prevádzky (vysielanie alebo prijímanie) riadený riadiacim obvodom striedavo ako vysielací prvok a ako prijímací prvok, pričom svetelná dióda v režime prijímania dát sa v príkrom rozpore s jej vlastným určením prevádzkuje ako fotodióda. Týmto optoelektronickým konštrukčným prvkom môže byť najmä bežná svetelná dióda, ako napríklad IČ-svetelná dióda alebo vo viditeľnej oblasti emitujúca svetelná dióda. Doteraz sa nezistilo a nezaviedlo do praxe, že svetelné diódy, ktorých elektrooptický mechanizmus pôsobenia je zameraný na základe voľby základného polovodičového materiálu a špeciálneho dopovania na optimálnu emisiu svetla, majú fotocitlivosť závemého prúdu, ktorá postačuje na to, aby sa rozdiely v kontraste vstupno/výstupnej intenzity, bežné pri optickom prenose dát, spoľahlivo rozlíšili.

Pri obvode na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu teda odpadá fototranzistor, bežný v obvodoch tohto druhu podľa doterajšieho stavu techniky, na prijímanie dát, čo obvod celkove zjednodušuje a zlacňuje.

Pokiaľ sa pri obvode na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu má uskutočňovať prenos dát len cez jeden sériový kanál na prenos dát, pri použití jedinej svetelnej diódy ako vysielacieho a prijímacieho prvku je možná len poloduplexná prevádzka. To však pri mnohých použitiach a protokoloch nepredstavuje žiadne obmedzenie.

Príkladné merania rozptylu prekvapujúco ukázali, že citlivosť svetelných diód na príjem svetla je systematickou a reprodukovateľnou vlastnosťou, takže komerčné svetelné diódy nie je potrebné najprv skúšať na použiteľnosť v obvode na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu.

Použitie diódy tak ako prijímacieho prvku, ako aj ako vysielacieho prvku ponúka v dôsledku veľkého priestorového uhla, pod ktorým sa svetlo môže vysielať a prijímať, ďalej výhodu, že pri optickej komunikačnej dráhe z dvoch opticky navzájom komunikujúcich obvodov na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu záleží na presnom nastavení navzájom proti sebe ležiacich diód menej, než ako je tomu v prípade bežných systémov so vždy samostatnými optoelektronickými konštrukčnými prvkami na vysielanie a na prijímanie.

Pri jednej výhodnej forme uskutočnenia tohto vynálezu je dióda na strane katódy spojená cez odpomík s prvým, H-potenciál majúcim výstupným vývodom riadiaceho obvodu, a na strane anódy s druhým výstupným vývodom riadiaceho obvodu, ktorý má v režime vysielania dát H-po

SK 284254 Β6 tenciál a v režime prijímania dát L-potenciál, pričom riadiaci obvod má s katódou diódy spojený výstupný vývod na dáta na odovzdanie elektrického dátového signálu v režime vysielania dát. Riadiaci obvod riadi cez úroveň druhého výstupného vývodu, prítomnú na anóde diódy, prenosový smer optického prenosu dát. Ak má druhý výstupný vývod úroveň L, dióda je prepólovaná do závemého smeru a obvod na vysielanie a prijímanie dát je v pohotovosti na prijímanie. V režime vysielania dát diódu bude riadiť zo strany anódy H-potenciál z druhého výstupného vývodu, pričom potom v závislosti od dátového signálu, odovzdaného cez dátový výstupný vývod, sa bude modulovať potenciál na katóde diódy, čo sa prejaví v zodpovedajúcej modulácii jasu diódy, takže dióda vyžiari zodpovedajúci optický dátový signál.

Ak elektrický dátový signál, odovzdaný cez dátový výstupný vývod riadiaceho obvodu, pozostáva z postupnosti bitov H/L, dióda odovzdá svetelný signál, keď je momentálny stav elektrického dátového signálu L, a dióda zhasne, keď je momentálny stav dátového signálu H. Medzi katódou diódy a dátovým výstupným vývodom riadiaceho obvodu je výhodne zapojený odpomík.

Na elektrickú registráciu prijímaných optických dát je vysokoohmický vstupný vývod riadiaceho obvodu spojený s katódou diódy.

Vo zvlášť výhodnej forme uskutočnenia má riadiaci obvod obojsmerný port na prenos dát, cez ktorý v režime vysielania dát odovzdá elektrický dátový výstupný signál, a cez ktorý v režime prijímania dát deteguje od závemého prúdu svetelnej diódy závislé napätie ako vstupný signál. V režime prijímania dát je cez odpomík s katódou svetelnej diódy spojený vývod obojsmerného portu na prenos dát vo veľmi vysokoohmickom stave.

Riadiaci obvod zahrnuje na riadenie prevádzky vysielania a prijímania dát výhodne mikroprocesor.

Je účelné, keď riadiaci obvod má sériové rozhranie na obojsmerný asynchrónny prenos dát cez diódu v poloduplexnej prevádzke, pričom sa prenos dát môže uskutočňovať podľa štandardného protokolu.

Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu sa predpokladá, že dióda je usporiadaná v kryte s otvorom, prepúšťajúcim svetlo smerom k dióde, ktorý je priradený tlačidlovej ploche na manuálne zadávanie dát, pričom obvod na vysielanie a prijímanie dát je pod kontrolou riadiaceho obvodu ďalej prevádzkovateľný v režime zadávania dát tlačidlom, v ktorom dióda v stave naprázdno pôsobí ako fotoprvok a riadiaci obvod sníma od intenzity svetla, prijatého diódou, závislé napätie naprázdno, aby náhle zatienenie otvoru v kryte, meniace prepúšťanie svetla k dióde, zaregistroval ako proces manuálneho zadávania dát.

Dióda takto v režime zadávania dát tlačidlom, zapnutom v multiplexnej prevádzke riadiacim obvodom, slúži ako logaritmické optické tlačidlo, ako je vo svojom základnom princípe známe z DE 43 36 669 Cl.

Podľa výhodného uskutočnenia sa dióda v režime zadávania dát tlačidlom riadi riadiacim obvodom takým spôsobom, že na strane anódy je spojená s H-potenciálom a na strane katódy s vysokoohmickým vstupom analógovodigitálneho prevodníka riadiaceho obvodu, pričom riadiaci obvod má mikroprocesor na vyhodnocovanie informácií, odovzdaných analógovo-digitálnym prevodníkom. Cez analógovo-digitálny prevodník sníma mikroprocesor napätie naprázdno diódy, vztiahnuté na H-potenciál (Vcc). Ak mikroprocesor pri tvorbe rozdielu dvoch za sebou nasledujúcich nameraných hodnôt napätia zistí, že napätie naprázdno diódy prudko kleslo s určitou minimálnou rýchlosťou zme ny, bude to interpretovať ako stlačenie logaritmického optického tlačidla.

Podľa ďalšej formy uskutočnenia tohto vynálezu je obvod na vysielanie a prijímanie dát vytvorený ako optické komunikačné rozhranie meracieho prístroja, ktorý je uspôsobený na optickú výmenu dát s druhým prístrojom, pričom druhý prístroj môže ako optické komunikačné rozhranie tiež mať obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu.

Meracím prístrojom môže byť elektronický merač spotreby, ktorý sa má inštalovať na mieste spotreby, napríklad rozdeľovač nákladov na vykurovanie, vodomer, merač množstva tepla, plynomer, elektromer alebo podobne, pričom pri druhom prístroji môže ísť o prenosný odčítací pristroj, ktorý si môže vymieňať dáta s meračom spotreby.

Ak je obvod na vysielanie a prijímanie dát pri merači spotreby konštruovaný aj na režim zadávania dát tlačidlom a dióda v režime zadávania dát tlačidlom pôsobí ako snímač stlačenia tlačidla, možno zariadiť, aby sa stlačením príslušného logaritmického optického tlačidla prepínali rôzne druhy zobrazovania displejom merača spotreby.

Podľa jedného variantu formy uskutočnenia s logaritmickým optickým tlačidlom sa navrhuje, aby bol s diódou spojený kondenzátor, ktorý sa v stave nabíjania riadiaceho obvodu v režime zadávania dát tlačidlom nabije do stavu, zodpovedajúcemu napätiu naprázdno diódy, a ktorý sa v nasledujúcom stave vybíjania riadiaceho obvodu v režime zadávania dát tlačidlom môže vybiť cez vybíjací odpor, pričom riadiaci obvod má so spojovacím bodom medzi diódou a kondenzátorom spojený vysokoohmický vstupný port na sledovanie vybitia kondenzátora aje uspôsobený na to, aby ako mieru na napätie naprázdno diódy meral čas, ktorý uplynie, kým napätie na vstupnom porte počas procesu vybíjania kondenzátora nedosiahne stanovené spínacie prahové napätie vstupného portu.

Podľa výhodného uskutočnenia uvedeného variantu je dióda na strane anódy spojená s prvým výstupným portom riadiaceho obvodu a na strane katódy cez kondenzátor s vývodom s H-potenciálom, pričom dióda je na strane katódy ďalej cez vybíjací odpor spojená s druhým výstupným portom, a cez ďalší odpor so vstupným portom, pričom ďalej prvý výstupný port má v stave nabíjania definovaný H-potenciál a v stave vybíjania je prepnutý do vysokoohmického trojpolohového stavu, pričom ďalej druhý výstupný port je v stave nabíjania prepnutý do vysokoohmického trojpolohového stavu a v stave vybíjania má definovaný L-potenciál, a pričom riadiaci obvod v stave vybíjania ako mieru na napätie naprázdno diódy meria čas, ktorý uplynie, kým napätie na vysokoohmickom vstupnom porte neklesne na spínacie prahové napätie vstupného portu, pokles pod ktoré obvod mikroprocesora interpretuje ako prechod z Húrovne na L-úroveň.

Vynález v ďalšom bližšie osvetlíme pomocou príkladov uskutočnenia, s odkazom na obrázky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. la znázorňuje, čiastočne v blokovom diagrame nakreslenú, schému zapojenia prvého príkladu uskutočnenia obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu.

Obr. Ib je tabuľka stavov, z ktorej je vidieť, ako sú konkrétne vývody riadiaceho obvodu riadené riadiacim obvodom v rôznych prevádzkových stavoch.

Obr. 2a znázorňuje, čiastočne v blokovom diagrame nakreslenú, schému zapojenia druhého príkladu uskutočne nia obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu s integrovaným optickým tlačidlom.

Obr. 2b znázorňuje pre obvod podľa obr. 2a tabuľku stavov, v ktorej je uvedené, ako sú rôzne vývody riadiaceho obvodu riadené riadiacim obvodom v rôznych prevádzkových stavoch.

Obr. 3a znázorňuje, čiastočne v blokovom diagrame nakreslenú, schému zapojenia tretieho príkladu uskutočnenia tohto vynálezu s integrovaným optickým tlačidlom.

Obr. 3b znázorňuje pre obvod podľa obr. 3a diagram stavov, z ktorého je vidieť, ako sú konkrétne vývody riadiaceho obvodu riadené riadiacim obvodom v rôznych prevádzkových stavoch.

Obr. 3c jc diagram napätie-čas na osvetlenie spôsobu činnosti obvodu podľa obr. 3a v režime zadávania dát tlačidlom.

Obr. 4 znázorňuje riadiaci obvod na registráciu stlačenia optických tlačidiel.

Obr. 5 ilustruje konkrétny príklad použitia na obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. la je znázornená, čiastočne v blokovom diagrame nakreslená, schéma zapojenia prvého príkladu uskutočnenia obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu.

Obvod 1 na vysielanie a prijímanie dát obsahuje na optickú výmenu dát s prístrojom, na obr. la označeným ako 3, bežnú infračervenú svetelnú diódu 5, ktorá sa v obvode 1 na vysielanie a prijímanie dát používa tak na vysielanie, ako aj na prijímanie optických dát v poloduplexnej prevádzke.

Svetelná dióda 5 je svojou anódou pripojená k výstupnému portu 7 programovateľného riadiaceho obvodu 9, pri ktorom ide výhodne o obvod mikroprocesora.

Katóda svetelnej diódy 5 je cez prvý odpomík 11, s odporom napríklad 1,5 ΜΩ, spojená s Vcc-vývodom 13 s H-potenciálom riadiaceho obvodu 9, a cez druhý odpomík 15, s odporom napríklad 680 Ω, s obojsmerným portom 17 na prenos dát riadiaceho obvodu 9.

Obvod 1 na vysielanie a prijímanie dát je uspôsobený na asynchrónny, sériový prenos dát po bitoch v poloduplexnej prevádzke, pričom riadiaci obvod 9 riadi proces vysielania a prijímania dát podľa štandardného protokolu na sériový prenos dát.

Na obr. Ib je znázornená tabuľka, v ktorej sú uvedené elektrické stavy, resp. úrovne vývodov A a B portu 17, resp. 7, v závislosti od okamžitého prevádzkového stavu obvodu 1 na vysielanie a prijímanie dát podľa obr. la.

V režime vysielania dát riadiaci obvod 9 riadi výstupný port 7 tak, že vývod B má H-úroveň. Cez vývod A portu 17 na prenos dát potom riadiaci obvod 9 odovzdá postupnosť bitov, zodpovedajúcu signálu, ktorý sa má vyslať, pričom úroveň na vývode A sa mení podľa postupnosti bitov medzi H (= „Mark“) a L (= „Space“). To vedie k zodpovedajúcej modulácii jasu svetelnej diódy 5, pričom svetelná dióda 5 sa prevádzkuje v priepustnom smere a zodpovedajúco sa rozsvecuje, keď je na vývode A úroveň L, naproti čomu svetelná dióda 5 zhasne, keď je na vývode A úroveň H. Svetelná dióda 5 takto vysiela optický dátový signál, ktorý zodpovedá postupnosti bitov, odovzdanej cez vývod A riadiaceho obvodu 9.

Svetelnou diódou 5 odovzdaný signál v príklade podľa obr. la prijme druhý prístroj 3, ktorý pracuje ako komuni kačný partner obvodu 1 na vysielanie a prijímanie dát podľa zodpovedajúceho protokolu na prenos dát.

Na zapnutie režimu prijímania dát riadiaci obvod 9 nastaví anódu svetelnej diódy 5 cez vývod B portu 7 na úroveň L, aby svetelná dióda 5, na strane katódy spojená cez prvý odpomík lis H-potenciálom, bola predpätá v závernom smere, a riadiaci obvod 9 prepne trojpoiohovou vyrovnávacou pamäťou vybavený obojsmerný port 17 na prenos dát na prijímanie dát, pričom vývod A teraz tvorí veľmi vysokoohmický vstupný vývod.

Predradený odpomík 11 má pomerne vysoký odpor, napríklad 1,5 ΜΩ. Svetelná dióda 5, riadiacim obvodom 9 v režime na prijímanie dát prevádzkovaná ako fotodióda, má v závemom smere (veľmi malý) závemý prúd, ktorý silne závisí od intenzity svetla, dopadajúceho na svetelnú diódu. Pri prijímaní optického dátového signálu vo forme postupnosti bitov svetlá/tmavá sa závemý prúd diódy 5 príslušne moduluje, takže na vysokoohmickom vývode A obojsmerného portu 17 na prenos dát, ktorý je spojený cez druhý odpomík 15 s katódou diódy 5, sa objaví zodpovedajúci elektrický dátový signál, ktorý riadiaci obvod 9 registruje ako signál prijímaných dát.

Prístroj 3, znázornený ako optický komunikačný partner obvodu 1 na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu, môže byť tiež vybavený obvodom na vysielanie a prijímanie dát, aký je na obr. la označený značkou 1. Alternatívne by však príslušný prístroj 3 mohol byť bežným spôsobom vybavený samostatnými optickými prvkami na vysielanie a na prijímanie optických dátových signálov.

Na obr. 2a je znázornená, čiastočne v blokovom diagrame nakreslená, schéma zapojenia druhého príkladu uskutočnenia tohto vynálezu.

Prvky obvodu podľa obr. 2a, ktoré zodpovedajú prvkom podľa obr. 1 a, sú vždy označené tými istými vzťahovými značkami a pridaným písmenom a, takže možno odkazovať na opis príkladu uskutočnenia podľa obr. la, a nasledujúce vysvetlenia k príkladu uskutočnenia podľa obr. 2a sa v podstate môžu obmedziť na rozdiely proti prvému príkladu uskutočnenia.

Príklad uskutočnenia podľa obr. 2a predstavuje proti prvému príkladu uskutočnenia rozšírenie v tom zmysle, že svetelná dióda 5a sa použije nielen na obojsmernú príležitostnú dátovú komunikáciu, ale v multiplexnej prevádzke aj ako snímač stlačenia tzv. logaritmického optického tlačidla, ktoré je samo osebe známe z nemeckého patentu DE 43 36 669 Cl. Takéto tlačidlo môže slúžiť napríklad na to, aby sa určitý druh zobrazenia na zariadení 19 na zobrazovanie dát, napojenom na riadiaci obvod 9a, zapol manuálnym stlačením tlačidla.

Manuálne stlačenie tlačidla znamená pri príklade uskutočnenia podľa obr. 2a, že obsluhujúca osoba prstom zatieni okienko v ovládacej ploche 23, označené ako 21, prepúšťajúce svetlo k dióde 5a. Ovládacia plocha 23 sa nachádza na stene krytu označenej ako 25.

Navyše k spôsobu prevádzky „vysielanie dát“ a „prijímanie dát“, ako už bolo s odkazom na obr. la opísané, obvod podľa obr. 2a má režim zadávania dát tlačidlom tým, že svetelná dióda 5a sa bude prevádzkovať naprázdno a bude sa detegovať jej napätie naprázdno, ktoré je takmer úmerné logaritmu intenzity svetla dopadajúceho na svetelnú diódu.

Na rozdiel od príkladu uskutočnenia podľa obr. la je svetelná dióda 5a cez predradený odpomík 11a na katódovej strane napojená na výstupný vývod 13a, ktorý sa dá prepnúť riadiacim obvodom 9a do vysokoohmického trojpolohového stavu, takže výstup 13a je v tomto stave elektricky kváziodpojený.

Obr. 2b ukazuje tabuľku, v ktorej sú uvedené elektrické stavy vývodov A, B a C portov 17a, 7a, resp. 13a, v závislosti od príslušného prevádzkového stavu obvodu la.

Čo sa týka prevádzkových stavov „režim vysielania dát“ a „režim prijímania dát“, pomery sú rovnaké ako pri prvom príklade uskutočnenia podľa obr. la (porovnaj s tabuľkou na obr. lb). V režime zadávania dát tlačidlom majú vývody A a C vysokoohmický trojpolohový stav TS a vývod B úroveň H, čo znamená, že svetelná dióda 5a je v stave naprázdno.

Na snímanie napätia naprázdno má riadiaci obvod 9a, výhodne vytvorený ako obvod mikroprocesora, analógovodigitálny prevodník 27 s veľmi vysokoohmickým vstupom 29, ktorý je cez druhý odpomík 15a elektricky spojený s katódou svetelnej diódy 5a. Pri tomto zapojení sa meria (záporné) napätie, vztiahnuté na H-potenciál (Vcc). Ako bezprostredne vidieť na obr. 2a, týmto spôsobom vznikne veľmi jednoduché zapojenie na meranie napätia.

Riadiaci obvod 9a v režime zadávania dát tlačidlom periodicky zisťuje hodnoty signálu, získané na výstupe analógovo-digitálneho prevodníka 27, a kontroluje, či sa novozískaná hodnota signálu odlišuje od vždy predchádzajúcej hodnoty signálu o viac než stanovený rozdiel. Ak tento prípad nastane, riadiaci obvod 9a to bude považovať za stlačenie logaritmického optického tlačidla 21, 23, a následne riadiaci obvod 9a prepne režim zobrazovania zariadenia 19 na digitálne zobrazovanie.

Snímanie a vyhodnocovanie rozdielu dvoch bezprostredne za sebou nasledujúcich hodnôt napätia na výstupe analógovo-digitálneho prevodníka 27 slúži na to, aby sa rýchle zmeny v jase svetla, dopadajúceho na svetelnú diódu cez okienko 21, aké typicky nastávajú pri položení prsta na ovládaciu plochu 23, bezpečne odlíšili od pomalších kolísaní intenzity okolitého svetla.

Na obr. 3a je schéma zapojenia ďalšieho príkladu uskutočnenia tohto vynálezu znázornená čiastočne v blokovom diagrame.

Prvky na obr. 3a, ktoré zodpovedajú prvkom, už opísaným s odkazom na obr. la a 2a, sú označené príslušne rovnakými vzťahovými značkami a pridaným písmenom b, tak aby sa zabránilo opakovaniu, odkážeme na opis príkladov uskutočnenia 1 a 2.

Pri príklade uskutočnenia podľa obr. 3 a sa svetelná dióda 5b použije v režime zadávania dát tlačidlom, podobne ako pri druhom príklade uskutočnenia, ako snímač stlačenia logaritmického optického tlačidla.

Na rozdiel od druhého príkladu uskutočnenia podľa obr. 2a však nie je na snímanie napätia naprázdno diódy 5b potrebný žiadny analógovo-digitálny prevodník. Meranie napätia naprázdno diódy 5b sa pri príklade uskutočnenia podľa obr. 3a uskutočňuje podľa tohto vynálezu podľa jednoduchého postupu prevodu napätic-čas. Pritom sa v režime zadávania dát tlačidlom v prvom kroku nabije kondenzátor 31 svetelnou diódou 5b, nachádzajúcou sa v režime generátora napätia naprázdno, za niekoľko ms na napätie naprázdno diódy. V druhom kroku sa kondenzátor vybije a pritom sa meria čas, kým napätie na kondenzátore nepoklesne pod spínací prah.

V príklade uskutočnenia podľa obr. 3a je príslušný kondenzátor 31 zapojený medzi katódu svetelnej diódy 5b a vývod D trojpolohového výstupného portu 33 riadiaceho obvodu 9b.

Tak ako pri prvom a druhom príklade uskutočnenia, riadi riadiaci obvod 9b, výhodne vytvorený ako obvod mikroprocesora, rôzne prevádzkové stavy obvodu na vysielanie a prijímanie dát v multiplexnej prevádzke.

Podľa tabuľky stavov na obr. 3b je vývod D portu 33 tak v režime vysielania dát, ako aj v režime prijímania dát v extrémne vysokoohmickom trojpolohovom stave TS. S ohľadom na vonkajšie zapojenie riadiaceho obvodu 9b to znamená, že výstupný port 33 je elektricky odpojený. Ostatné vývody A, B a C bude riadiaci obvod 9b v režime vysielania dát a v režime prijímania dát riadiť rovnakým spôsobom, ako sme s odkazom na obr. 1 a 2 vysvetlili v opise prvých dvoch príkladov uskutočnenia. Preto v režime vysielania dát a v režime prijímania dát pôsobí obvod podľa obr. 3a ako obvod podľa obr. 2a, pričom kondenzátor 31 v obr. 3a neovplyvňuje proces vysielania dát a prijímania dát, pretože vývod D je elektricky odpojený.

Ako sme už naznačili, režim zadávania dát tlačidlom je rozdelený do dvoch krokov. Týmito krokmi sú „nabíjanie kondenzátora“ a „vybíjanie kondenzátora, ako aj meranie času“.

V prvom kroku sú vývody A a C vo vysokoohmickom trojpolohovom stave TS, naproti čomu vývody B a D majú H-úroveň, takže dióda 5b je prepnutá do režimu generátora napätia naprázdno. Dióda 5b nabije teraz kondenzátor 31 na svoje napätie naprázdno, závisiace od intenzity dopadajúceho svetla, ktoré sa v príklade z obr. 3a vzťahuje na H-potenciál (Vcc) (vývody B a D na H-potenciáli).

Na obr. 3c je kvalitatívne znázornený časový priebeh napätia, ktorý sa má registrovať na vývode A obojsmerného portu na prenos dát, v diagrame napätie-čas pre krok nabíjania kondenzátora a pre krok vybíjania, ktorý ešte treba vysvetliť.

Krivka X_L na obr. 3c ukazuje priebeh napätia na vývode A pre prípad, že sa k dióde 5b, pôsobiacej ako fotoprvok, dostane málo svetla, čo je prípad, keď sa okienko 21b ovládacej plochy 23b zatieni prstom. Krivka Y_L udáva priebeh napätia na vývode A pre prípad, keď sa k dióde 5b dostane väčšie množstvo svetla, čo je normálne prípad, keď okienko 21b nie je zvonku zatienené.

Napätie U, ktoré sa nastaví po ubehnutí stanovenej doby t_L nabíjania na vývode A, zodpovedá hodnote (Vcc - U_D), pričom Vcc je napätie H-úrovne (prevádzkové napätie) a U_D označuje od dopadu svetla na diódu závislé napätie od diódy naprázdno. V prípade menšieho množstva dopadajúceho svetla (krivka X_L) je napätie U_D naprázdno menšie než v prípade silnejšieho dopadu svetla (krivka Y_L), takže vztiahnuté na kostru, resp. L-potenciál, je napätie na vývode A po uplynutí doby t_L nabíjania v prípade slabšieho dopadu svetla väčšie než v prípade silnejšieho dopadu svetla.

Riadiaci obvod 9b skončí krok nabíjania kondenzátora po uplynutí stanovenej doby t_L tým, že výstupný port 7b (vývod B) prepne do vysokoohmického trojpolohového stavu TS a vývod C prestaví do stavu L-úrovne. Tým sa začne krok vybíjania kondenzátora, pričom vybíjanie kondenzátora 31 sa uskutočňuje cez vysokoohmický prvý odpomík 11b a vývod C na kostru. Riadiaci obvod 9b meria čas t_E, ktorý uplynie, kým napätie na vývode A neklesne na spínacie prahové napätie portu 17b, ktorý sa nachádza vo vysokoohmickom TS-stave na prijímanie. Úroveň spínacieho prahu portu 17b je na obr. 3c označená ako U_h.l· Keď napätie na vývode A poklesne pod tento prah, riadiaci obvod 9b to bude interpretovať ako prechod z H na L.

Priebeh napätia na vývode A počas kroku vybíjania kondenzátora je na obr. 3c znázornený krivkou X_E pre prípad slabého dopadu svetla (optické tlačidlo stlačené) a krivkou Y_E pre prípad silnejšieho dopadu svetla (optické tlačidlo nestlačené).

Vybíjacia krivka X_E, resp. Y_E vyhovuje s veľmi dobrým priblížením vzťahu U(t) = (Vcc - U_D) x exp(-t/r).

SK 284254 Β6

Tu označuje: U(t) napätie na vývode A,

Vec napätie H-úrovne,

U_D napätie diódy naprázdno, τ časovú konštantu.

S kondenzátorom 31 s kapacitou 1 nF a s vybíjacím odpomíkom 11b s odporom 1,5 ΜΩ dosiahne časová konštanta τ hodnotu 1,5 ms.

Ako zreteľne vidieť na obr. 3c, krivka Y_E klesne pod spínacie prahové napätie U_h_l skôr než krivka X_E, takže obvod 9b mikroprocesora získa na základe merania času nepriamo informácie o stave osvetlenia diódy 5b. Pretože pri logaritmickom optickom tlačidle ide len o pomerne rýchle zmeny (< 1 s) a nie o absolútne hodnoty fotonapätia (napätia naprázdno) diódy 5b, tento veľmi jednoduchý prevod napätie-čas na účely rozlíšenia stavov „tlačidlo stlačené“ a „tlačidlo nestlačené“ úplne postačuje.

Keď teraz obvod 9b mikroprocesora pri dvoch za sebou nasledujúcich cykloch merania zisti, že doba t_E vybíjania kondenzátora až po pokles pod U_h.l pri poslednom uskutočnenom meracom cykle bola dlhšia než pri predchádzajúcom meracom cykle, a síce o nejaký najmenší stanovený rozdiel proti predchádzajúcemu meraciemu cyklu, interpretuje to ako stlačenie tlačidla 21b, 23b a prepne režim zobrazovania digitálneho zobrazovacieho zariadenia 19b.

Predtým opísaný princíp realizácie a sledovania logaritmického optického tlačidla možno najmä rozšíriť na optické tlačidlové pole s viacerými tlačidlami, ako je schematicky naznačené na obr. 4.

Príklad uskutočnenia podľa obr. 4 sa odlišuje od príkladu podľa obr. 3a tým, že namiesto jednej svetelnej diódy 5b je použitých viac svetelných diód 5c, z ktorých každá je priradená samostatnému optickému tlačidlu (neznázomeného) ovládacieho poľa tlačidiel. Značkou 35 je na obr. 4 označené multiplexné zariadenie, ktoré je riadené obvodom 9c mikroprocesora cez riadiaci signál, odovzdaný na vývode E, tak, že selektívne spája vždy jednu zo svetelných diód 5c na strane anódy so spojovacím vedením 37, napojeným na výstupný vývod B obvodu 9c mikroprocesora, a na strane katódy so spojovacím bodom 39 kondenzátora 31c a odpomíkov 11c, 15c. Obvod podľa obr. 4 pracuje s ohľadom na práve v meracej prevádzke zapojenú diódu 5c tak, ako v príklade uskutočnenia podľa obr. 3a. „Dopytovanie“ jednotlivých diód 5c sa uskutočňuje v pravidelných časových intervaloch.

Pri príklade uskutočnenia podľa obr. 4 sa môže každá zo svetelných diód 5c použiť tak ako logaritmické optické tlačidlo, ako aj ako optický vysielací a prijímací prvok opísaným spôsobom.

Na obr. 5 je ilustrovaný príklad použitia na obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu. Znázornený je na vykurovacom telese 50 napevno namontovaný elektronický prístroj na meranie spotreby (rozdeľovač vykurovacích nákladov) 52 s infračerveným optokomunikačným rozhraním vo forme obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu, pričom cez optokomunikačné rozhranie sa dajú odčítať namerané dáta o spotrebe vykurovacieho telesa z prístroja 52 na meranie spotreby. Na to sa predpokladá prenosný odčítací prístroj 54 s optohlavou 56, ktorý má napríklad fototranzistor ako optický prijímací prvok a svetelnú diódu ako optický vysielací prvok na komunikáciu s prístrojom 52. Na prenos dát medzi optokomunikačným rozhraním prístroja 52 a optohlavou 56 sa táto priloží k okienku 21d prístroja 52, pričom za okienkom 21d je usporiadaná svetelná dióda obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu. Je tiež možné prenášať dáta z odčítacieho prístroja 54 cez optohlavu 56 k prístroju 52 na meranie spotreby, napríklad časové body odčítania a/alebo hodnoty parametrov, ktoré špecifikujú triedu vykurovacieho telesa a podobne, a zapamätajú sa v prístroji 52. Riadiacim obvodom obvodu na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu v prístroji 52 môže byť mikroprocesor, ktorý tiež preberá úlohy, čo sa týka vyhodnocovania merania spotreby a nameraných hodnôt.

Digitálne zobrazovacie zariadenie 19d prístroja 52 možno manuálne prepínať medzi viacerými druhmi zobrazovania činnosti. Na to potom slúži svetelná dióda za okienkom 21d prístroja 52 ako snímač stlačenia tlačidla už opísaným spôsobom. Stlačenie tlačidla v tomto zmysle nastane vtedy, keď sa okienko 21d zatieni napríklad prstom.

Spôsobom, podobným príkladu uskutočnenia podľa obr. 5, sa môže obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa tohto vynálezu použiť napríklad aj pri iných elektronických meračoch spotreby, napríklad vodomeroch, meračoch množstva tepla, plynomeroch, elektromeroch, atď. Tento zoznam nie je v žiadnom prípade konečný. Vynález sa môže použiť všade tam, kde sa má uskutočniť obojsmerný prenos dát v poloduplexnej prevádzke cez optospojenie.

Claims (10)

1. Obvod na vysielanie a prijímanie dát na vysielanie a prijímanie optických dátových signálov, v ktorom je najmenej jedna svetelná dióda (5, 5a, 5b, 5c) ako optoelektronický vysielači prvok na prevod elektrického dátového signálu na optický dátový signál a na vysielanie optického dátového signálu, napojená na riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c), pripravujúci uvedený elektrický dátový signál v dátovom vysielacom režime obvodu na vysielanie a prijímanie dát, vyznačujúci sa tým, že svetelná dióda (5, 5a, 5b, 5c) je elektricky spojená na strane katódy s vývodom (C) H - potenciálu a na strane anódy s výstupom (B) riadiaceho obvodu (9), ktorý je riadiacim obvodom (9) kontrolovane prepojiteľný medzi H - potenciálom a L - potenciálom, pričom svetelná dióda (5) je prostredníctvom prepínania výstupu (B) na L - potenciál predpínateľná v závemom smere, na vytváranie závemého prúdu svetelnej diódy (5, 5a, 5b, 5c) závislého od intenzity svetla dopadajúceho na svetelnú diódu (5, 5a, 5b, 5c), pričom svetelná dióda (5, 5a, 5b, 5c) v dátovom prijímacom režime obvodu na prijímanie a vysielanie dát ako optoelektronický prvok na prijímanie dát, je uspôsobená na prevádzanie ňou prijatého optického signálu na elektrický signál, a svetelná dióda (5, 5a, 5b, 5c) je na strane katódy ďalej spojená s dátovým prívodom (A) riadiaceho obvodu (9, 9a, 9b, 9c) a riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c) obsahuje prostriedok na zaznamenávanie napätia závislého od závemého prúdu svetelnej diódy (5, 5a, 5b, 5c) a prislúchajúceho dátovému prívodu (A).

2. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že svetelná dióda (5, 5 a, 5b, 5 c) je na strane katódy cez prvý odpomík (11, lla, 11b, 11c) spojená s vývodom (C) riadiaceho obvodu (9, 9a, 9b, 9c), ktorý má H-potenciál, a riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c) zahŕňa s katódou svetelnej diódy (5,5a, 5b, 5c) spojený dátový vývod (A) na vydávanie elektrického dátového signálu v dátovom vysielacom režime.

3. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m , že riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c) má obojsmerný port (17, 17a, 17b, 17c) na prenos dát s vývodom (A), cez ktorý v režime vysielania dát odovzdá elektrický dátový signál, a cez ktorý v režime prijímania dát deteguje na

SK 284254 Β6 pätie, závislé od závemého prúdu svetelnej diódy (5, 5a, 5b, 5c).

4. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m , žc riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c) má mikroprocesor na riadenie prevádzky vysielania dát a prevádzky prijímania dát, obvodu na vysielanie a prijímanie dát.

5. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m , že riadiaci obvod (9, 9a, 9b, 9c) má sériové rozhranie na obojsmerný asynchrónny prenos dát cez svetelnú diódu (5,5a, 5b, 5c) v poloduplexnej prevádzke.

6. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m , že svetelná dióda (5a, 5b, 5c) je usporiadaná v kryte (25a, 25b) s otvorom (21a, 21b) prepúšťajúcim svetlo smerom k svetelnej dióde, vybaveným tlačidlovou plochou (23a, 23b) na manuálne zadávanie dát, pričom obvod na vysielanie a prijímanie dát je ďalej prepínateľný do režimu zadávania dát tlačidlami pod kontrolou riadiaceho obvodu (9a, 9b, 9c) na chod svetelnej diódy naprázdno, pričom svetelná dióda (5a) v režime zadávania dát tlačidlami je spojená na strane anódy s H-potenciálovým a na strane katódy s vysokoohmickým vstupom (29) analógovodigitálneho prevoníka (27) riadiaceho obvodu (9a) na zaznamenanie napätia naprázdno svetelnej diódy (5), a riadiaci obvod (9a) zahŕňa mikroprocesor na vyhodnotenie digitálnych informácií vysielaných z analógovo-digitálneho prevodníka (27), na zaznamenanie náhleho zatemnenia otvoru (21a, 21b) puzdra, meniaceho priechod svetla k dióde, ako procesu manuálneho zadania dát.

7. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa niektorého z nárokov laž 5, vyznačujúci sa tým, že svetelná dióda (5b, 5c) je usporiadaná v kryte s otvorom (21b) prepúšťajúcim svetlo smerom k svetelnej dióde, vybaveným tlačidlovou plochou (23b) na manuálne zadávanie dát, pričom riadiaci obvod zahŕňa mikroprocesorový obvod (9b, 9c) s prostriedkom na kontrolu napätia na kontrolu napätia naprázdno diódy (5b, 5c), a pričom mikroprocesorový obvod (9b, 9c) je vybavený na vyhodnotenie informácii o napätí naprázdno svetelnej diódy (5b, 5 c), ktoré sa získali z prostriedku na kontrolu napätia, na rozoznáme činnosti optického tlačidla zo zmeny jasu okolitého svetla, pričom riadiaci obvod je vybavený kondenzátorom (31b, 31c) spojeným so svetelnou diódou (5b, 5c) a odpomíkom (1 lb, 1 lc) pripojeným na spájací bod medzi svetelnou diódou (5b, 5c) a kondenzátorom (3 lb, 31 c), pričom svetelná dióda (5b, 5c) je na strane anódy spojená s prvým vývodom (B) mikroprocesorového obvodu (9b, 9c) a na strane katódy prostredníctvom odpomíka (11b, 11c) s druhým vývodom (C) mikroprocesorového obvodu (9b, 9c), ako aj prostredníctvom kondenzátora (31, 31c) s H-potenciálovou prípojkou (D), pričom mikroprocesorový obvod (9b, 9c) je ďalej vybavený vysokoohmickym prívodom (A) na kontrolu napätia, ktorý je pripojený na spájací bod medzi svetelnou diódou (5b, 5c) a kondenzátorom (31, 31c), pričom riadiaci obvod je uspôsobený tak, že vývody (B, C) sú riadené v dvoch za sebou idúcich krokoch takým spôsobom, že pri prvom kroku prvý vývod (B) vedie H-potenciál a druhý vývod (C) je prepnutý do vysokoohmického trojpolohového stavu, takže kondenzátor (31, 31 c) je nabitý zodpovedajúco k napätiu naprázdno diódy (5, 5c), naproti tomu, v druhom kroku prvý vývod (B) je prepnutý do vysokoohmického trojpolohového stavu a druhý vývod (C) vedie L-potenciál, takže sa mení nabitie kondenzátora (31, 31c) a klesá napätie na prívode (A), pričom riadiaci obvod je vybavený tak, že ako mieru napätia naprázdno svetelnej diódy (5b, 5c) meria čas, ktorý uplynie v druhom kroku kým napätie na prívode (A) neklesne na predurčené spínacie prahové napätie prívodu (A).

8. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa t ý m , že je vytvorený ako optické komunikačné rozhranie meracieho prístroja (52), uspôsobené na optickú výmenu dát s druhým prístrojom (54).

9. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že druhý pristroj ako optické komunikačné rozhranie zahŕňa obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7.

10. Obvod na vysielanie a prijímanie dát podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že prvým prístrojom (52) je elektronický merač (50) spotreby, ktorý sa inštaluje na mieste spotreby, a druhým prístrojom (54) je prenosný odčítavací prístroj, nasmerovateľný k prvému prístroju (52) do polohy na prenos údajov.