WO2000027071A2 - Leitungskopplung und verwendung einer leitungskopplung in einem bussystem - Google Patents

Leitungskopplung und verwendung einer leitungskopplung in einem bussystem Download PDF

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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements

Definitions

  • the invention relates to a line coupling and the use of a line coupling in a bus system.
  • a bus system is known in which individual stations are connected to one another via a data bus.
  • the stations exchange data with one another via the data line.
  • the data can be transmitted synchronously or asynchronously, usually using a multiplex method.
  • Access to the data bus can be arbitrary or can follow certain rules.
  • the individual stations can have equal rights in their right to send or receive data.
  • one of the stations can be designed as a master station, which controls the remaining slave stations and in particular their access to the data bus.
  • the data bus is usually a two-wire line to which the individual stations are connected via spur or other connecting lines. Data and / or supply energy for one or more stations can be transmitted via the data bus.
  • the bus system is exposed to a harsh environment and e.g. operated in a motor vehicle, the risk of a short circuit on the data bus is high. However, if the data bus is short-circuited at one point, further data exchange on the entire data bus is no longer possible.
  • a disadvantage of a line coupling with PCT resistors is that the individual bus sections are connected to one another via the PCT resistors in a low-resistance manner but nevertheless with a finite resistor and thus limit the number of stations that can be connected to the data line due to the voltage drop at the PCT resistors is.
  • the object of the invention is to provide a line coupling in which an output line couples to an input line in such a way that the output line is only connected to the input line with a low resistance if the output line has no short circuit.
  • a high-impedance isolating resistor preferably with a resistance value in the kilo-ohm range, is arranged between the input line and the output line.
  • a controllable switch which can be switched on and off and is preferably designed as a transistor switch, is arranged parallel to the isolating resistor. If the controllable switch is switched off as in the first electrical and mechanical connection of the input and output lines, the input line is only connected to the output line via the high-resistance isolating resistor. In the event of a short circuit on the output line, the isolating resistor prevents the short circuit from reacting to the input line and still allows operation between stations connected to the input line. If the output line is not short-circuited, however, data transmission between the input line and the output line is not possible.
  • the input line and the output line serve as the transmission medium for data and / or energy.
  • a voltage tap is now provided on the output line, which allows measurement of the output voltage between the output line and a fixed reference potential for a single-wire line, or the voltage between the wires of a two-wire output line.
  • a control circuit controls the switch depending on the determined output voltage. The switch is preferably only turned on when the output voltage determined above exceeds a limit value.
  • the input voltage can still be applied to the output line. If this slave station is supplied with energy via the station connected to the input line, a supply voltage is supplied to the output line and thus the slave station via the input line and the isolating resistor, which supply voltage is also sufficiently high on the output line. hen level for detection by the control circuit.
  • the supply voltage can be designed as a DC voltage signal on which an AC signal is superimposed, which contains information.
  • the supply voltage can also be provided by an alternating signal, which optionally contains information. If necessary, such an alternating signal for the tapping of the output voltage is rectified and smoothed using a capacitor. In any case, an output voltage greater than zero can be determined on the output line side if the output line is not short-circuited. Then, in any case, the controllable switch that short-circuits the isolating resistor is automatically actuated.
  • the control circuit recognizes that the output voltage on the output line assumes values of around 0 volts, even though a higher voltage value should be expected during normal operation, the measured output voltage does not exceed the limit value assigned to it. As a result, the electrically controllable switch remains closed.
  • the output line itself or the bus section connected to the output line obviously has a short circuit and remains decoupled from the input line and thus does not impair the data transmission on the input line-side bus system.
  • the line coupling according to the invention works completely autonomously, since the connection of the bus section connected to the output line depends only on the voltage on the output line.
  • the line coupling can also be subsequently inserted and installed in any data lines and bus systems, without the data lines or connected stations having to be modified in any way.
  • effective short-circuit protection for a bus system is achieved with only a few components in the line coupling. Only if there is no short circuit the output line switched on. As soon as a short circuit has occurred, the output line is automatically switched off again.
  • the line coupling according to the invention is preferably used in front of data line sections which are exposed to a short-circuit-endangering environment. In one
  • a motor vehicle should, for example, arrange such a line coupling on the fuselage side before the data line passes into a vehicle door or into an A / B / or C pillar of the vehicle, since the data line section to the vehicle door is subjected to high mechanical stresses due to the actuation of the vehicle door and the load-bearing ones Pillars of the vehicle can be heavily used as a result of an accident. Furthermore, by using the line coupling in a bus system, controlled switching on and off of bus sections as well as simplified addressing of connected stations can be achieved, as will be described later.
  • the control circuit contains an evaluator for a control word supplied via the input line.
  • the control circuit is then designed in such a way that the switch is only actuated when a minimum output voltage is measured and at the same time a control word for switching on the switch can be picked up and recognized from the input line.
  • a line coupling is preferably used in a bus system in which stations connected to one another are connected to one another via a line coupling. Starting from a master station with which the remaining slave stations are connected in a chain or ring, each slave station is put into operation in such a way that the line coupling immediately in front of the slave station is switched through (in the direction of the master station) and then an address is assigned to the slave station. The process begins with the first slave station connected to the master station via a line coupling. So can each short-circuit-free bus section is successively put into operation and, as a result of the sequential procedure, each slave station is uniquely assigned an address by the master station.
  • the output line After successfully connecting an output line to an input line of the line coupling, the output line remains connected to the input line with a low resistance via the switch, even if the control word is no longer present, unless the output voltage falls below the prescribed limit value.
  • control word is provided to open the switch, the bus system can also be switched off in a controlled manner. Such a control word must be recognized and implemented by the line coupling. If several line couplings are used, a separate control word is then provided for each line coupling to open the switch.
  • the station named as master station acts at least in a controlling manner on the slave stations with regard to the initialization of the bus system and possibly the slave stations.
  • the line coupling is symmetrical and also has a tap on the input side for the input voltage between the input line.
  • a control word evaluator is provided on the output side, which evaluates control words supplied via the output line and undertakes corresponding control measures.
  • the controllable switch is preferably switched on when both a minimum output voltage, a minimum input voltage and, at the same time, a control word for closing the switch either on the output side or on the input side are recognized.
  • the input control voltage has the advantage that the
  • Line coupling can be used in a closed ring system and thus sections of the data bus can also be separated.
  • the addition of the control word evaluator on the output side has the advantage that there is now a symmetrical line coupling which can be arranged between an input line and an output line, regardless of the direction. If this data line coupling is also used in a ring bus system, the line coupling can be activated both from the input side and from the output side.
  • the slave stations can be activated in one direction from the master station in the ring.
  • the master station can activate the remaining slave stations in the other direction in the ring and thus operate a maximum number of slave stations on the ring bus, the line couplings which are connected to one another via the short-circuited bus section remain deactivated and thus exclude the intermediate slave station from the data transmission mode.
  • the evaluators for control words are missing both on the input side and on the output side compared to the last-described development.
  • this line coupling if the switch is only released when both the input voltage and the output voltage exceed limit values.
  • FIG. 1 shows the electrical circuit diagram of a line coupling according to the invention
  • FIG. 2 shows a first bus system using a line coupling
  • FIG. 3 shows a further bus system using a line coupling.
  • FIG. 1 shows the electrical circuit diagram of a line coupling according to the invention.
  • a two-wire input line E is connected to a two-wire output line A via an isolating resistor 21 in each line branch.
  • An electrically controllable switch 22 is arranged parallel to each isolating resistor 21.
  • Each electrically controllable switch contains two field effect transistors Ml and M2 or M3 and M4 in series as well as a resistor R3 or R.
  • a control circuit 23 serves to actuate the switches 22.
  • the control circuit 22 contains a comparator 231 for the input voltage, a comparator 232 for the output voltage, an input-side evaluator 233, an output-side evaluator 234, an AND gate 235, an OR gate 236, a bridge 237, a driver unit 238 and a charge pump 239.
  • the first comparator 231 compares the input voltage U E present between the lines of the input line E , which is applied to the comparator 231 via polarity reversal protection diodes D1 to D4. is carried out, with a limit value and, if the limit value is exceeded, gives a logic one to the AND gate 235.
  • the second comparator 232 compares the output voltage U A present between the lines of the output line A, which is fed to the comparator 232 via polarity reversal protection diodes D7 to D10, with a further limit value and, when the further limit value is exceeded, gives a logic one to the AND gate 235.
  • the input-side evaluator 233 receives data signals from the input line E and thus evaluates control words transmitted via the input line E. Detects e.g. the evaluator 233 outputs a control word for closing the switch 22, it outputs a logic one to the OR gate 236.
  • the output-side evaluator 234 receives data signals from the output line A and thus evaluates further control words transmitted via the output line A. Detects e.g. if the evaluator 234 has a further control word for closing the switch 22, it outputs a logic one to the OR gate 236.
  • the output of the OR gate 236 is connected to an input of the AND gate 235.
  • the driver unit 238 is only actuated when both a minimum output voltage, a minimum output voltage and a control word for closing the controllable switches 22 are detected either on the input side or on the output side.
  • Such a line coupling is therefore particularly suitable for the controlled inclusion of bus systems, preferably ring bus systems.
  • Figure 2 shows a bus system with a master station 1, n slave stations 3 ⁇ to 3 n and n line couplings 2 ⁇ to 2 n .
  • Each station 1, 3i is connected to a further station 1, 3i via a line coupling 2i.
  • the output line A of a line coupling 2 is the input line E of the next line coupling.
  • Each slave station 3 is connected via a connecting line V to an input or output line E or A.
  • the line couplings 2 are designed according to the invention or one of the developments of the invention, preferably with a control word evaluator on the input side.
  • the master station 1 supplies a DC voltage signal to the input line Ei to supply all slave stations 3.
  • Data signals from the master station 1 are alternately superimposed on the DC voltage signal as AC signals.
  • Data signals from the slave stations 3 are designed as current or load signals.
  • FIG. 3 shows a bus system with a master station 1, n slave stations 3 n and n + 1 line couplings 2 U. Each station 1.3 U is connected to a further station 1, 3 1 via a line coupling 2.
  • the line coupling corresponds to FIG. 2, except that it is no longer possible to speak clearly of input and output lines of the line couplings, since a bus ring structure relativizes this direction-dependent consideration.
  • the line couplings 2 are designed according to the invention or one of the developments of the invention, preferably with an input-side and output-side control word evaluator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Bus Control (AREA)

Abstract

Bei einer Leitungskopplung ist eine Eingangsleitung (E) mit einer Ausgangsleitung (A) über einen Trennwiderstand (21) verbunden. Parallel zum Trennwiderstand (21) ist ein steuerbarer Schalter (22) angeordnet. Der Schalter (22) wird durch eine Steuerschaltung (23) in Abhängigkeit der ermittelten Ausgangsspannung (UA) auf der Ausgangsleitung (A) gesteuert. In einem Bussystem wird eine solche Leitungskopplung (2) zum Verbinden zweier Stationen (1,3) verwendet.

Description

Beschreibung
Leitungskopplung und Verwendung einer Leitungskopplung in einem Bussystem
Die Erfindung betrifft eine Leitungskopplung und die Verwendung einer Leitungskopplung in einem Bussystem.
Es ist ein Bussystem bekannt, bei dem einzelne Stationen über einen Datenbus miteinander verbunden sind. Die Stationen tauschen miteinander Daten über die Datenleitung aus. Die Übertragung der Daten kann synchron oder asynchron erfolgen, wobei zumeist ein Multiplexverfahren angewendet wird. Der Zugriff auf den Datenbus kann dabei gewillkürt oder bestimmten Regeln folgend ausgebildet sein. Dazu können die einzelnen Stationen in ihrem Recht, Daten zu senden oder zu empfangen, gleichberechtigt sein. Alternativ kann eine der Stationen als Masterstation ausgebildet sein, die die übrigen Slavestatio- nen und insbesondere deren Zugriff auf den Datenbus steuert.
Der Datenbus ist gewöhnlich eine Zweidrahtleitung, an die die einzelnen Stationen über Stich- oder sonstige Verbindungsleitungen angebunden sind. Es können Daten und/oder Versorgungsenergie für eine oder mehrere Stationen über den Datenbus übertragen werden.
Wird das Bussystem einer rauhen Umgebung ausgesetzt und z.B. in einem Kraftfahrzeug betrieben, so ist die Gefahr eines Kurzschlusses auf dem Datenbus groß. Ist der Datenbus aber an einer Stelle kurzgeschlossen, so ist ein weiterer Datenaustausch auf dem gesamten Datenbus nicht mehr möglich.
Es wurde deshalb vorgeschlagen, daß insbesondere kurzschlußgefährdete Abschnitte eines Bussystems bei einem Kurzschluß auf dem Abschnitt von dem übrigen Bussystem derart abgekop- pelt werden, daß das übrige Bussystem in seiner Funktion nicht beeinträchtigt ist. Dazu wurden beispielsweise an Kopplungspunkten, die einen kurzschlußgefährdeten oder sonstigen Abschnitt des Bussystems mit dem übrigen Bussystem verbinden, PCT-Widerstände oder Sicherungen eingesetzt, die bei einem durch einen Kurzschluß bedingten hohen Stromfluß und damit bei einer großen Wärmeentwicklung hochohmig werden und so den kurzgeschlossenen Busabschnitt von dem übrigen Bussystem abtrennen. Damit ist der Betrieb auf dem übrigen Bussysem ge- währleistet. Eine solche Kopplung zum Verbinden zweier Leitungen zur Energie- und/oder Datenübermittlung, vorzugsweise innerhalb eines Bussystems wird im folgenden Leitungskopplung bezeichnet. Die Leitungskopplung bindet eine Eingangsleitung an eine Ausgangsleitung an.
Nachteil einer Leitungskopplung mit PCT-Widerständen ist, daß die einzelnen Busabschnitte über die PCT-Widerstände zwar niederohmig aber dennoch mit einem endlichen Widerstand miteinander verbunden sind und damit die Anzahl der an die Da- tenleitung anschließbaren Stationen infolge des Spannungsabfalls an den PCT-Widerständen begrenzt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leitungskopplung zu schaffen, bei der eine Ausgangsleitung mit einer Eingangsleitung derart koppelt, daß die Ausgangsleitung nur dann mit der Eingangsleitung niederohmig verbunden ist, wenn die Ausgangsleitung keinen Kurzschluß aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan- spruchs 1.
Dabei ist zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung ein hochohmiger Trennwiderstand, vorzugsweise mit einem Widerstandswert im Kiloohmbereich angeordnet. Parallel zu dem Trennwiderstand ist ein steuerbarer Schalter angeordnet, der ein- und ausgeschaltet werden kann und vorzugsweise als Transistorschalter ausgebildet ist. Ist der steuerbare Schalter sperrend geschaltet wie beim ersten elek- trischen und mechanischen Verbinden von Eingangs- mit Ausgangsleitung, so ist die Eingangsleitung nur über den hochohmigen Trennwiderstand mit der Ausgangsleitung verbunden. Der Trennwiderstand verhindert zwar bei einem Kurzschluß auf der Ausgangsleitung eine Rückwirkung des Kurzschlusses auf die Eingangsleitung und erlaubt weiterhin einen Betrieb zwischen an die Eingangsleitung angeschlossenen Stationen. Bei nicht kurzgeschlossener Ausgangsleitung ist jedoch eine Datenübermittlung zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung nicht möglich. Die Eingangsleitung und die Aus- gangsleitung dienen als Übermittlungsmedium von Daten und/oder Energie.
An der Ausgangsleitung ist nun ein Spannungsabgriff vorgesehen, der eine Messung der Ausgangsspannung zwischen der Aus- gangsleitung und einem festgelegten Bezugspotential bei einer Eindrahtleitung, oder der Spannung zwischen den Drähten einer Zweidraht-Ausgangsleitung erlaubt. Eine Steuerschaltung steuert den Schalter in Abhängigkeit der ermittelten Ausgangsspannung. Dabei wird der Schalter vorzugsweise nur dann lei- tend geschaltet, wenn die oben ermittelte Ausgangsspannung einen Grenzwert überschreitet.
Weist die mit der Ausgangsleitung verbundene (Slave) Station eine eigene Spannungsversorgung auf, so kann dennoch die Ein- gangsspannung auf die Ausgangsleitung gelegt werden. Wird diese Slavestation über die an die Eingangsleitung angeschlossene Station mit Energie versorgt, so wird über die Eingangsleitung und den Trennwiderstand eine Versorgungsspannung an die Ausgangsleitung und damit die Slavestation gelie- fert, die auf der Ausgangsleitung zudem einen ausreichend ho- hen Pegel zum Erkennen durch die Steuerschaltung aufweist.
Dabei kann die Versorgungsspannung als Gleichspannungssignal ausgebildet sein, dem ein Wechselsignal überlagert ist, das Information enthält. Die Versorgungsspannung kann aber auch durch ein Wechselsignal erfolgen, das optional Information enthält. Gegebenenfalls wird ein soches Wechselsignal für den Abgriff der Ausgangsspannung gleichgerichtet und durch Verwendung eines Kondensators geglättet. In jedem Fall kann aus- gangsleitungsseitig eine Ausgangsspannung größer Null bei nicht kurzgeschlossener Ausgangsleitung festgestellt werden. Dann jedenfalls wird automatisch der steuerbare Schalter betätigt, der den Trennwiderstand kurzschließt.
Wird dagegen durch die Steuerschaltung erkannt, daß die Aus- gangsspannung auf der Ausgangsleitung Werte um 0 Volt einnimmt, obwohl bei ordnungsgemäßem Betrieb ein höherer Spannungswert erwartet werden dürfte, so überschreitet die gemessene Ausgangsspannung den ihr zugeordneten Grenzwert nicht. Als Folge bleibt der elektrisch steuerbare Schalter geschlos- sen. Die Ausgangsleitung selbst oder der mit der Ausgangsleitung verbundene Busabschnitt weist offensichtlich einen Kurzschluß auf und bleibt im weiteren abgekoppelt von der Eingangsleitung und beeinträchtigt so nicht die Datenübermittlung auf dem eingangsleitungsseitigen Bussystem.
Die erfindungsgemäße Leitungskopplung arbeitet vollkommen autark, da eine Zuschaltung des mit der Ausgangsleitung verbundenen Busabschnittes nur von der Spannung an eben der Ausgangsleitung abhängt. Die Leitungskopplung kann in beliebigen Datenleitungen und Bussystemen auch nachträglich eingefügt und verbaut werden, ohne daß die Datenleitungen oder angeschlossene Sationen in irgendeiner Art und Weise modifiziert werden müßten. Überdies wird mit nur wenigen Bauteilen in der Leitungskopplung ein wirksamer Kurzschlußschutz für ein Bus- System erreicht. Nur bei nichtvorliegendem Kurzschluß wird die Ausgangsleitung zugeschaltet. Sobald ein Kurzschluß erfolgt ist, wird die Ausgangsleitung automatisch wieder abgeschaltet. Vorzugsweise wird die erfindungsgemaße Leitungskopplung vor Datenleitungsabschnitten eingesetzt, die einer kurzschlußgefahrdenden Umgebung ausgesetzt sind. In einem
Kraftfahrzeug sollte beispielsweise eine solche Leitungskopplung fahrzeugrumpfseitig vor dem Übergang der Datenleitung in eine Fahrzeugture oder in eine A-/B-/ oder C-Saule des Fahrzeugs angeordnet werden, da der Datenleitungsabschnitt zur Fahrzeugture durch die Betätigung der Fahrzeugture mechanisch stark beansprucht wird und die tragenden Säulen des Fahrzeugs infolge eines Unfalls stark beansprucht werden können. Ferner kann durch Verwendung der Leitungskopplung m einem Bussystem ein gesteuertes Zu- und Abschalten von Busteilstrecken wie auch ein vereinfachtes Adressieren von angeschlossenen Stationen erreicht werden wie spater beschrieben wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalt die Steuerschaltung einen Auswerter für ein über die Ein- gangsleitung zugefuhrtes Steuerwort. Die Steuerschaltung ist dann derart ausgebildet, daß der Schalter nur dann betätigt wird, wenn eine Mmdestausgangsspannung gemessen wird und gleichzeitig von der Eingangsleitung ein Steuerwort zum Einschalten des Schalters abgegriffen und erkannt werden kann. Vorzugsweise findet eine solch ausgebildete Leitungskopplung Anwendung bei einem Bussystem, bei dem miteinander verbundene Stationen über e eine Leitungskopplung miteinander verbunden sind. Ausgehend von einer Masterstation, mit der die übrigen Slavestationen kettenförmig oder ringförmig verbunden sind, wird ede Slavestation derart in Betrieb genommen, daß zuerst die unmittelbar vor der Slavestation angeordnete Leitungskopplung (in Richtung Masterstation) durchgeschaltet wird und daraufhin der Slavestation eine Adresse zugeordnet wird. Das Verfahren beginnt mit der ersten über eine Leitungskopplung mit der Masterstation verbundenen Slavestation. Somit kann aufeinanderfolgend jede kurzschlußfreie Busteilstrecke in Betrieb genommen werden und infolge des sequentiellen Vorgehens auch jede Slavestation eindeutig durch die Masterstation eine Adresse zugeteilt bekommen.
Nach dem erfolgreichen Zuschalten einer Ausgangsleitung an eine Eingangsleitung der Leitungskopplung bleibt die Ausgangsleitung niederohmig über den Schalter mit der Eingangsleitung verbunden, auch wenn das Steuerwort nicht mehr an- liegt, es sei denn, die Ausgangsspannung unterschreitet den vorgeschriebenen Grenzwert.
Ist ein Steuerwort zum Öffnen des Schalters vorgesehen, so kann das Bussystem auch gesteuert abgeschaltet werden. Ein solches Steuerwort muß von der Leitungskopplung erkannt und umgesetzt werden. Bei mehreren verwendeten Leitungskopplungen ist je Leitungskopplung dann ein eigenes Steuerwort zum Öffnen des Schalters vorgesehen.
Die als Masterstation benannte Station ist in der vorliegenden Anmeldung zumindest steuernd einwirkend auf die Slavesta- tionen hinsichtlich der Initialisierung des Bussystems und ggf. der Slavestationen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Leitungskopplung symmetrisch ausgebildet und weist auch eingangsseitig einen Abgriff für die Eingangsspannung zwischen der Eingangsleitung auf. Ferner ist ausgangsseitig ein Steuerwort-Auswerter vorgesehen, der über die Ausgangs- leitung zugeführte Steuerworte auswertet und entsprechende Steuermaßnahmen vornimmt. Vorzugsweise wird der steuerbare Schalter dann leitend geschaltet, wenn sowohl eine Min- destausgangsspannung, eine Mindesteingangsspannung und gleichzeitig entweder ausgangsseitig oder eingangsseitig ein Steuerwort zum Schließen des Schalters erkannt wird. Das Ein- beziehen der Eingangssteuerspannung hat den Vorteil, daß die
Leitungskopplung in einem geschlossenen Ringsystem verwendet werden kann und somit Teilstrecken des Datenbusses auch abgetrennt werden können. Die Hinzunahme des ausgangsseitigen Steuerwort-Auswerters hat den Vorteil, daß nun ein symmetrische Leitungskopplung vorliegt, die richtungsunabhängig zwischen eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung angeordnet werden kann. Wird diese Datenleitugskopplung ferner in einem Ringbussystem verwendet, so kann die Leitungskopplung sowohl von der Eingangsseite her als auch von der Ausgangsseite her aktiviert werden. Bei einem Ringbussystem, bei dem zwischen jeden zwei Stationen eine Leitungskopplung angeordnet ist, und bei der eine der Stationen die Funktion einer Masterstation ausübt, können die Slavestationen von der Ma- sterstation aus in einer Richtung im Ring aktivert werden.
Wird ein Kurzschluß auf einem Teilabschnitt festgestellt, so kann die Masterstation in der anderen Richtung im Ring die restlichen Slavestationen aktivieren und somit eine maximale Anzahl von Slavestationen am Ringbus betreiben, wobei die Leitungskopplungen, die über das kurzgeschlossene Busstück miteinander verbunden sind, deaktiviert bleiben und damit die zwischenliegende Slavestation vom Datenübermittlungsbetrieb ausschließen. Die Vorteile eines solchen Bussystems bezüglich Initialisierung und Abschaltung sind der vorhergehenden Wei- terbildung zu entnehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fehlen gegenüber dem zuletzt beschriebenen Weiterbildung die Auswerter für Steuerworte sowohl eingangsseitig als auch aus- gangsseitig. Für den richtungsunabhägigen Betrieb ist es auch bei dieser Leitungskopplung vorteilhaft, wenn der Schalter nur dann freigegeben wird, wenn sowohl die Eingangsspannung als auch die Ausgangsspannung Grenzwerte überschreiten. Der die Verwendung betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 das elektrische Schaltbild einer erfindungsgemäße Leitungskopplung Figur 2 ein erstes Bussystem unter Verwendung einer Leitungskopplung, und Figur 3 ein weiteres Bussystem unter Verwendung einer Lei- tungskopplung.
Figur 1 zeigt das elektrische Schaltbild einer erfindungsgemäßen Leitungskopplung. Eine zweidrahtige Eingangsleitung E ist über einen Trennwiderstand 21 in jedem Leitungszweig mit einer zweidrahtigen Ausgangsleitung A verbunden. Parallel zu jedem Trennwiderstand 21 ist je ein elektrisch steuerbarer Schalter 22 angeordnet. Jeder elektrisch steuerbare Schalter enthält zwei Feldeffekttransistoren Ml und M2 bzw. M3 und M4 in Serie sowie je einen Widerstand R3 bzw. R . Eine Steuer- Schaltung 23 dient zum Betätigen der Schalter 22. Die Steuerschaltung 22 enthält einen Komparator 231 für die Eingangsspannung, einen Komparator 232 für die Ausgangsspannung, einen eingangsseitigen Auswerter 233, einen ausgangsseitigen Auswerter 234, ein UND-Gatter 235, ein ODER-Gatter 236, eine Brücke 237, eine Treibereinheit 238 und eine Ladungspumpe 239.
Der erste Komparator 231 vergleicht die zwischen den Leitungen der Eingangsleitung E anliegende Eingangsspannung UE, die dem Komparator 231 über Verpolschutzdioden Dl bis D4 zuge- fuhrt wird, mit einem Grenzwert und gibt bei Überschreiten des Grenzwertes eine logische Eins an das UND-Gatter 235.
Der zweite Komparator 232 vergleicht die zwischen den Leitungen der Ausgangsleitung A anliegende Ausgangsspannung UA, die dem Komparator 232 über Verpolschutzdioden D7 bis D10 zugeführt wird, mit einem weiteren Grenzwert und gibt bei Überschreiten des weiteren Grenzwertes eine logische Eins an das UND-Gatter 235.
Der eingangsseitige Auswerter 233 empfangt Datensignale von der Emgangsleitung E und wertet so ber die Emgangsleitung E übermittelte Steuerworte aus. Erkennt z.B. der Auswerter 233 ein Steuerwort zum Schließen der Schalters 22, so gibt er eine logische Eins an das ODER-Gatter 236 aus.
Der ausgangsseitige Auswerter 234 empfangt Datensignale von der Ausgangsleitung A und wertet so über die Ausgangsleitung A übermittelte weitere Steuerworte aus. Erkennt z.B. der Aus- werter 234 ein weiteres Steuerwort zum Schließen der Schalters 22, so gibt er eine logische Eins an das ODER-Gatter 236 aus .
Der Ausgang des ODER-Gatters 236 ist mit einem Eingang des UND-Gatters 235 verbunden. Bei geöffneter Brücke 237 wird also die Treibereinheit 238 nur dann betätigt, wen sowohl eine Mmdestemgangsspannung, eine Mmdestausgangsspannung und entweder eingangsseitig oder ausgangsseitig ein Steuerwort zum Schließen der steuerbaren Schalter 22 erkannt werden. Ei- ne derartige Leitungskopplung eignet sich also insbesondere zum gesteuerten Inbetnebnehmen von Bussystemen, vorzugsweise von Ringbussystemen.
Über die über zwei Dioden D5, D6 der Eingangs- und/oder der Ausgangsspannung UE und U_ entnommene Ladung werden durch die Ladungspumpe 239 und die Treibereinheit 238 die steuerbaren
Schalter 22 geschlossen. Je steuerbarer Schalter 22 werden bei ihrer Ausbildung als FET Ml bis M4 leitend geschaltet, sodaß die Trennwiderstände 21 kurzgeschlossen werden und die Eingangsleitung E mit der Ausgangsleitung A in beiden Leitungszweigen niederohmig verbunden ist.
Figur 2 zeigt ein Bussystem mit einer Mastersation 1, n Slavestationen 3ι bis 3n und n Leitungskopplungen 2ι bis 2n. Da- bei ist jede Station l,3i über eine Leitungskopplung 2i mit einer weiteren Station 1, 3i verbunden. Die Ausgangsleitung A einer Leitungskopplung 2 ist dabei die Eingangsleitung E der nächsten Leitungskopplung. Jede Slavestation 3 ist über eine Verbindungsleitung V mit einer Eingangs- bzw. Ausgangsleitung E bzw. A verbunden.
Die Leitungskopplungen 2 sind nach der Erfindung oder einer der Weiterbildungen der Erfindung ausgebildet, vorzugsweise mit einem eingangsseitigen Steuerwort-Auswerter.
Beginnend bei der Slavestation 3ι und der zugehörigen Leitungskopplung 2χ werden nacheinander alle Slavesttaionen 3 an die Masterstationen angebunden. Die Masterstation 1 liefert ein Gleichspannungssignal auf die Eingangsleitung Ei zur Ver- sorgung sämtlicher Slavestationen 3. Datensignale der Master- station 1 werden als Wechselsignale dem Gleichspannungssignal additiv überlagert. Datensignale der Slavestationen 3 sind als Strom- bzw. Belastungssignale ausgebildet.
Figur 3 zeigt ein Bussystem mit einer Mastersation 1, n Slavestationen 3n und n+1 Leitungskopplungen 2U. Dabei ist jede Station 1,3U über eine Leitungskopplung 2 mit einer weiteren Station 1, 3 1 verbunden. Die Leitungskopplung entspricht Figur 2, nur daß nicht mehr eindeutig von Eingangs- und Aus- gangsleitungen der Leitungskopplungen gesprochen werden kann, da eine Busringstruktur diese richtungsabhängige Betrachtung relativiert .
Die Leitungskopplungen 2 sind nach der Erfindung oder einer der Weiterbildungen der Erfindung ausgebildet, vorzugsweise mit einem eingangsseitigen und ausgangsseitigen Steuerwort- Auswerter.
Beginnend bei der Slavestation 3n und der zugehörigen Lei- tungskopplung 2n werden nacheinander alle Slavestaionen 3 an die Masterstationen angebunden. Wird ein Kurzschluß auf einem Datenleitungsabschnitt erkannt, so wird durch die Masterstation 1 versucht, im folgenden beginnend bei der Slavestation 32ι und der zugehörigen Leitungskopplung 22_ die übrigen Sla- vestationen 3 anzubinden.

Claims

Patentansprüche
1. Leitungskopplung,
- mit einer Eingangsleitung (E) und mit einer Ausgangsleitung (A),
- mit einem Trennwiderstand (21) zwischen der Eingangsleitung
(E) und der Ausgangsleitung (A) ,
- mit einem parallel zum Trennwiderstand (21) geschalteten steuerbaren Schalter (22), und - mit einer Steuerschaltung (23) zum Steuern des Schalters (22) m Abhängigkeit einer Ausgangsspannung (UA) auf der Ausgangsleitung (A) .
2. Leitungskopplung nach Anspruch 1, bei der ein Auswerter (233) zum Auswerten eines über die Eingangsleitung (E) zuge- fuhrten Steuerwortes vorgesehen ist, und bei der die Steuerschaltung (23) zum Steuern des Schalters (22) in Abhängigkeit des ermittelten Steuerwortes ausgebildet ist.
3. Leitungskopplung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der ein weiterer Spannungsabgriff an der Emgangsleitung (E) vorgesehen ist, und bei der die Steuerschaltung (23) zum Steuern des Schalters (22) in Abhängigkeit der ermittelten Eingangsspannung (UE) ausgebildet ist.
4. Leitungskopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein weiterer Auswerter (234) zum Auswerten eines über die Ausgangsleitung (A) zugefuhrten weiteren Steuerwortes vorgesehen ist, und bei der die Steuerschaltung (23) zum Steuern des Schalters (22) m Abhängigkeit des ermittelten weiteren Steuerwortes ausgebildet ist.
5. Leitungskopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuerschaltung (23) derart ausgebildet ist, daß der Schalter (22) leitend geschaltet wird, wenn die Ausgangsspannung (UA) einen Grenzwert überschreitet.
6. Leitungskopplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Steuerschaltung (23) derart ausgebildet ist, daß der
Schalter (22) leitend geschaltet wird, wenn die Ausgangsspannung (UA) einen Grenzwert überschreitet und ein vorgegebenes Steuerwort erkannt wird.
7. Leitungskopplung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der die Steuerschaltung (23) derart ausgebildet ist, daß der Schalter (22) leitend geschaltet wird, wenn die Ausgangsspannung (UA) einen Grenzwert überschreitet, ein vorgegebenes Steuerwort erkannt wird, und die Eingangsspannung (UE) einen weiteren Grenzwert überschreitet.
8. Leitungskopplung nach Anspruch 4, bei der die Steuerschaltung (23) derart ausgebildet ist, daß der Schalter (22) leitend geschaltet wird, wenn die Ausgangsspannung (UA) einen Grenzwert überschreitet, eingangsseitig oder ausgangsseitig ein vorgegebenes Steuerwort erkannt wird, und die Eingangsspannung (UE) einen weiteren Grenzwert überschreitet.
9. Verwendung einer Leitungskopplung nach einem der vorherge- henden Ansprüche in einem Bussystem, bei der eine Masterstation (1) über die Eingangsleitung (E) mit der Leitungskopplung (2) verbunden ist, und bei der eine Slavestation (3) über die Ausgangsleitung (A) mit der Leitungskopplung (2) verbunden ist.
10. Verwendung einer Leitungskopplung nach Anspruch 9, bei der die Ausgangsleitung (A ) die Eingangsleitung (Ei+ι) für eine weitere Leitungskopplung (2i+ι) ist, und bei der die Ausgangsleitung (A1+x) der weiteren Leitungskopplung (21+i) mit einer weiteren Slavestation (31+ι) verbunden ist.
11. Verwendung einer Leitungskopplung nach Anspruch 10, bei der weitere Leitungskopplungen (2ι) seriell miteinander verbunden sind, und bei der je eine weitere Slavestation (3±) zwischen zwei Datenkopplungsstationen angeordnet ist.
12. Verwendung einer Leitungskopplung nach Anspruch 11, bei der die Ausgangsleitung der letzten Leitungskopplung mit der Masterstation (1) verbunden ist.
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