WO2016071480A1 - Verfahren zum berührungslosen abgriff von kommunikationssignalen - Google Patents

Verfahren zum berührungslosen abgriff von kommunikationssignalen Download PDF

Info

Publication number
WO2016071480A1
WO2016071480A1 PCT/EP2015/075878 EP2015075878W WO2016071480A1 WO 2016071480 A1 WO2016071480 A1 WO 2016071480A1 EP 2015075878 W EP2015075878 W EP 2015075878W WO 2016071480 A1 WO2016071480 A1 WO 2016071480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
communication signals
signals
collecting
communication
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/075878
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Hoch
Alfred Wagner
Original Assignee
Ifm Electronic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ifm Electronic Gmbh filed Critical Ifm Electronic Gmbh
Priority to US15/523,099 priority Critical patent/US9847812B2/en
Priority to CN201580058027.9A priority patent/CN107148758B/zh
Publication of WO2016071480A1 publication Critical patent/WO2016071480A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/46—Monitoring; Testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/312—Contactless testing by capacitive methods
    • H04B5/22—

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a method for contactless tapping off
  • the two communication units are in particular a sensor or actuator on the one hand and a digital evaluation or control unit on the other hand. Furthermore, the invention relates to an arrangement for carrying out such a method.
  • the object of the invention is to be able to tap the voltage signals even with multicore cables without having to interrupt the line for this purpose.
  • the indicated object is achieved by a method shown in claim 1 and by an arrangement according to claim 4.
  • the communication signals are tapped capacitively, wherein at least two electrodes are used for tapping, which rest on the cable sheath and whose angular position is variable to the cable axis.
  • at least two electrodes are used for tapping, which rest on the cable sheath and whose angular position is variable to the cable axis.
  • a pliers-like tool can be considered, in which along the inner circumference, the electrodes are arranged side by side.
  • the at least two electrodes are each formed from a plurality of individual electrodes as collecting electrodes. It is essential that the affiliation of the individual electrodes to the at least two collecting electrodes is sequentially changed by means of a controller so that different angular positions of the collecting electrodes can be realized.
  • the angular position is determined at which the difference signal between the at least two collecting electrodes is maximum. In this position, the voltage signal transmitted on the signal line can be picked up and reconstructed via the collecting electrodes.
  • Collecting electrodes are in an advantageous development of the invention in a multiplexer, with which the individual electrodes are connected and which is controlled by the controller.
  • the change of affiliation of the individual electrodes are controlled by the controller.
  • Single electrodes to the at least two collecting electrodes also take place in a logic unit to which the individual electrodes are connected and which is controlled by the controller.
  • Figure 1 a / 1 b each have a cross section of a multi-core cable, the one of
  • Figure 2 is a block diagram of a first embodiment of the method for non-contact tapping of communication signals
  • Figure 3 is a block diagram of a second embodiment of the method for non-contact tapping of communication signals.
  • FIG 1 a and Figure 1 b the cross section of a multi-core cable 1 is shown in each case. Shown is a typical industrial application as a four-wire control line with stranding. Typically, the cable has a diameter of about 5 mm and is encased in PUR or PVC.
  • the four wires are typically two supply lines, one for the analog process value and one for the Communication.
  • two communication units are connected to each other, wherein it is a communication unit to a sensor or actuator and the other communication unit to a digital Ausirel. Control unit, for example, a PLC. Decisive here is that between these two units unidirectional or bidirectional communication takes place in the half-duplex method, ie both units can not simultaneously with each other
  • the senor may be a field bus device, such as a fieldbus device.
  • a pressure, temperature, flow or level gauge, act which is connected to a digital evaluation unit or a parameterization unit.
  • IO-Link is a fieldbus-independent communication system for
  • a tool is arranged around the cable 1 in the shape of a pliers.
  • the tool consists essentially of a plurality of electrodes E1 -E8, which are evenly distributed along the inner circumference and arranged side by side.
  • Embodiment with eight electrodes is only an example, since the number of electrodes is arbitrary. More electrodes increase the angular resolution accordingly. Basically, it is advantageous for the signal evaluation, if more electrodes are present as conductor wires. On the concrete structural design of the tool was omitted in the representation in Figures 1 a and 1 b, especially since it has no special meaning for the invention itself.
  • the two collecting electrodes 10a, 10b are shown.
  • the (single) electrodes E1 -E4 to the first collecting electrode 10a and the (single) electrodes E5-E8 are connected to the second collecting electrode
  • the (single) electrodes E1 -E3 plus E8 to the first collecting electrode 10a and the (single) electrodes E4-E7 are connected to the second collecting electrode.
  • a collecting electrode comprises five and the other only three individual electrodes, but a uniform distribution of the Signal evaluation easier.
  • the tapping takes place via only two, preferably opposing individual electrodes, while the remaining individual electrodes are grounded, or all opposing individual electrodes are fed to a whole series of amplifiers.
  • the two Sannnnelelektroden 10a, 10b are also shown in dashed lines, because they are not static, but the affiliation of the individual electrodes E1 -E8 can be varied to the two Sannnnelelektroden 10a, 10b, which by the
  • the multiplexer 21 which in the present case comprises six individual electrodes E1 -E6. As stated previously, the number of individual electrodes is not set to eight or six, but is only given by way of example here.
  • the multiplexer 21 specifies via the switch positions, which of the individual electrodes E1 -E6 to the first
  • Collecting electrode 10a or the second collecting electrode 10b are interconnected.
  • the multiplexer 21 is controlled by a controller 26, which sequentially the
  • Affiliation of the individual electrodes E1 -E6 to the two collecting electrodes 10a, 10b changes until all possible angular positions of the collecting electrodes 10a, 10b with respect to the cable 1 have been reached.
  • the voltage changes of the communication signal generate a current signal through the capacitive coupling to the collecting electrodes 10a, 10b.
  • composition of the two collecting electrodes 10a, 10b, these respective current signals are first a low pass 22, with the u.a. higher frequency
  • Filter out noise - the cutoff frequency is typically 500 kHz -, and then fed to an amplifier 23.
  • the amplifier 23 is advantageously designed as a differential amplifier in the form of a differential transimpedance amplifier in order to supply to the subsequent AD converter 24 a voltage signal proportional to the detected current signal.
  • the digitized signal is then in a
  • programmable logic 25 e.g. an FPGA or CPLD device, as far as
  • This voltage signal is supplied to the controller 26, in which the respective current signals of the individual compositions of the two collecting electrodes 10a, 10b are stored and evaluated. Depending on the evaluation then the already mentioned control of the multiplexer 21 is carried out by the controller 26. The controller 26 are then together or alternatively a display 27 for visual
  • FIG. 3 shows a block diagram of the electronic evaluation circuit 20 of a second exemplary embodiment, by means of which the tapping off and evaluation of the communication signal is implemented as an alternative to the embodiment according to FIG.
  • the assignment of the individual electrodes E1 -E6 to the at least two collecting electrodes 10a, 10b does not take place at the beginning of the signal processing, but only in a later method step.
  • the current signals of the individual electrodes E1 -E6 are again first each a low-pass filter 22, with which, inter alia, higher-frequency noise filters out filters, and then each one amplifier 23, respectively.
  • the amplified signals become now an AD converter 24 and then digitized a programmable logic unit 25 supplied, for example, a FPGA or CPLD module in which the signals are linked together.
  • the link is controlled by a downstream controller 26 and is done by addition and / or subtraction logic.
  • the assignment of the individual electrodes E1 -E6 is determined to the collecting electrodes, so that the logic unit 25 takes over the function of the multiplexer 21 of FIG. 2 here.
  • the collecting electrodes are physically not visible in this embodiment, since their composition is completely within the logic unit 25, so that in Fig. 3, no reference numerals are given for this purpose.
  • the digitized signal resulting from the combination is reconstructed to the extent that the original voltage signal is present on the signal line 2 at its output.
  • This voltage signal is supplied to the controller 26, in which the respective current signals of the individual compositions of the two collecting electrodes 10a, 10b are stored and evaluated. Depending on the evaluation then takes place the already mentioned control of the logic unit 25 by the controller 26 with respect to the link. On the controller 26 are then together or alternatively connected to a display 27 for visual display of the tapped and reconstructed communication signals and a bus coupler 28, with which a connection can be made to a data bus to the tapped and reconstructed
  • Communication signals can be routed via a bus to a diagnostic unit.
  • Compilation of the collecting electrodes 10a, 10b for example, only the electrodes E1 -E3 and E6-E8 are used and not also the electrodes E4 and E5. This is advantageous if there are electrodes that do not contribute signals due to their position to the active line. Furthermore, the logic unit 25 can evaluate the connections of the electrode signals both serially and in parallel depending on the programming, while the multiplexer 21 of FIG. 2 can only perform the interconnections serially.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen, die zwischen zwei Kommunikationseinheiten, insbesondere einem Sensor oder Aktor und einer digitalen Auswerte- bzw. Steuereinheit, ausgetauscht werden, wobei die Kommunikationssignale auf einer Leitung (2) eines mehradrigen Kabels (1) als Spannungssignale übertragen werden. Um die Kommunikationssignale auch bei mehradrigen Kabeln abgreifen zu können, ohne die Leitung hierfür unterbrechen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Kommunikationssignale kapazitiv abzugreifen, wobei zum Abgriff wenigstens zwei Elektroden (10a, 10b) eingesetzt werden, die auf dem Kabelmantel aufliegen und deren Winkellage zur Kabelachse variabel ist, und diejenige Winkellage ermittelt wird, bei der das Differenzsignal zwischen den beiden Elektroden (10a, 10b) maximal wird, wobei die wenigstens zwei Elektroden (10a, 10b) jeweils aus mehreren Einzelelektroden (E1 -E8) bestehend, als Sammelelektroden ausgebildet sind und die verschiedenen Winkellagen der Sammelelektroden (10a, 10b) dadurch erreicht wird, dass mittels eines Controllers (26) sequentiell jeweils die Zugehörigkeit der Einzelelektroden (E1 -E8) zu den wenigstens zwei Sammelelektroden (10a, 10b) geändert wird. Des Weiteren wird eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen.

Description

Verfahren zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen
Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum berührungslosen Abgriff von
Kommunikationssignalen, die zwischen zwei Kommunikationseinheiten ausgetauscht werden, wobei die Kommunikationssignale auf einer Leitung eines mehradrigen Kabels als Spannungssignale übertragen werden. Bei den beiden Kommunikationseinheiten handelt es sich insbesondere um einem Sensor oder Aktor einerseits und einer digitalen Auswerte- bzw. Steuereinheit andererseits. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
In der Praxis der Automatisierungstechnik ergibt sich immer wieder der Bedarf, den Datenverkehr auf einer Signalleitung„mitzuhören", bspw. zur Analyse der
Kommunikation zwischen dem Master und einem Slave eines Feldbussystems. Ein Auftrennen der Signalleitung an der entsprechenden Stelle ist dabei meistens nicht gewünscht, weil das mit einem zumindest temporären Stilllegen der Anlage verbunden wäre. Im Stand der Technik sind Stromzangen und dergleichen bekannt, also ein zangenartiges Werkzeug, das das Kabel umgreift und die Signale nach dem
Transformator-Prinzip erfasst, ohne dafür die Signalleitung unterbrechen zu müssen. Handelt es sich jedoch um ein mehradriges Kabel, bei dem die Einzelleitung nicht separierbar und damit umgreifbar ist, ist der Abgriff auf diese Weise nicht mehr möglich bzw. die erfassten Signale sind derart schwach, dass eine Rekonstruierung der ursprünglichen Signale kein zufriedenstellendes Ergebnis ergibt. Im Übrigen lassen sich hiermit ohnehin nur Strompegel erfassen und keine Spannungssignale.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Spannungssignale auch bei mehradrigen Kabeln abgreifen zu können, ohne die Leitung hierfür unterbrechen zu müssen.
Die aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein in Anspruch 1 aufgezeigtes Verfahren sowie durch eine Anordnung gemäß Anspruch 4.
Erfindungsgemäß werden die Kommunikationssignale kapazitiv abgegriffen, wobei zum Abgriff wenigstens zwei Elektroden eingesetzt werden, die auf dem Kabelmantel aufliegen und deren Winkellage zur Kabelachse variabel ist. Hierfür kann bspw. ein zangenartiges Werkzeug infrage kommen, bei dem entlang des Innenumfangs die Elektroden nebeneinander angeordnet sind. Die wenigstens zwei Elektroden sind jeweils aus mehreren Einzelelektroden bestehend als Sammelelektroden ausgebildet. Wesentlich ist nun, dass mittels eines Controllers sequentiell jeweils die Zugehörigkeit der Einzelelektroden zu den wenigstens zwei Sammelelektroden geändert wird, so dass damit verschiedene Winkellagen der Sammelelektroden realisiert werden können.
Schließlich wird diejenige Winkellage ermittelt, bei der das Differenzsignal zwischen den wenigstens zwei Sammelelektroden maximal ist. In dieser Position lässt sich über die Sammelelektroden das auf der Signalleitung übertragene Spannungssignal abgreifen und wieder rekonstruieren.
Die Änderung der Zugehörigkeit der Einzelelektroden zu den wenigstens zwei
Sammelelektroden erfolgt in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in einem Multiplexer, mit dem die Einzelelektroden verschaltet sind und der vom Controller gesteuert wird. Alternativ dazu kann die Änderung der Zugehörigkeit der
Einzelelektroden zu den wenigstens zwei Sammelelektroden auch in einer Logikeinheit erfolgen, mit der die Einzelelektroden verbunden sind und die von dem Controller gesteuert wird.
Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit Figuren anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 a/1 b jeweils einen Querschnitt eines mehradrigen Kabels, das von einem
Werkzeug zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen umgriffen wird,
Figur 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen und
Figur 3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
In Figur 1 a und Figur 1 b ist jeweils der Querschnitt eines mehradrigen Kabels 1 abgebildet. Gezeigt ist eine typische Industrieanwendung als vieradrige Steuerleitung mit Verseilung. Typischerweise hat das Kabel einen Durchmesser von ca. 5 mm und ist aus PUR oder PVC ummantelt. Bei den vier Adern handelt es sich typischerweise um zwei Versorgungsleitungen, eine für den analogen Prozesswert und eine für die Kommunikation. Mit diesem Kabel sind zwei Kommunikationseinheiten miteinander verbunden, wobei es sich bei der einen Kommunikationseinheit um einen Sensor oder Aktor handelt und bei der anderen Kommunikationseinheit um eine digitale Auswertebzw. Steuereinheit, bspw. eine SPS. Entscheidend ist hierbei, dass zwischen diesen beiden Einheiten eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation im Halbduplex- Verfahren erfolgt, d.h. beide Einheiten können nicht gleichzeitig miteinander
Informationen austauschen, sondern immer nur nacheinander. Bspw. kann es sich bei dem Sensor um ein Feldbusgerät, wie z.B. ein Druck-, Temperatur, Strömungs- oder Füllstandsmessgerät, handeln, die mit einer digitalen Auswerteeinheit oder einer Parametriereinheit verbunden ist.
Insbesondere ist die Erfindung für den Abgriff von IO-Link-Kommunikationssignalen vorgesehen. IO-Link ist ein feldbusunabhängiges Kommunikationssystem zur
Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren an ein Automatisierungssystem mit Datenübertragungsraten bis zu 230 kBaud und ist nach der Norm IEC61 131 -9 international standardisiert.
Um nun diese digitale Kommunikationssignale abgreifen zu können, ohne das Kabel hierfür auftrennen bzw. unterbrechen zu müssen, wird zangenförmig um das Kabel 1 herum ein Werkzeug angeordnet. Das Werkzeug besteht im Wesentlichen aus mehreren Elektroden E1 -E8, die entlang des Innenumfangs gleichmäßig verteilt und nebeneinander angeordnet sind. Die in den Figuren 1 a und 1 b dargestellte
Ausführungsform mit acht Elektroden ist nur beispielhaft, da die Anzahl der Elektroden beliebig ist. Mehr Elektroden erhöhen entsprechend die Winkelauflösung. Grundsätzlich ist es für die Signalauswertung vorteilhaft, wenn mehr Elektroden als Leitungsadern vorhanden sind. Auf die konkrete konstruktive Ausgestaltung des Werkzeugs wurde bei der Darstellung in den Figuren 1 a und 1 b verzichtet, zumal es für die Erfindung selbst keine besondere Bedeutung hat.
Durch die jeweils zwei gestrichelten Bögen sind die beiden Sammelelektroden 10a, 10b dargestellt. In Fig. 1 a sind die (Einzel-)Elektroden E1 -E4 zur ersten Sammelelektrode 10a und die (Einzel-)Elektroden E5-E8 zur zweiten Sammelelektrode verbunden, während in Fig. 1 b die (Einzel-)Elektroden E1 -E3 plus E8 zur ersten Sammelelektrode 10a und die (Einzel-)Elektroden E4-E7 zur zweiten Sammelelektrode verbunden sind. Genauso vorstellbar ist auch, dass eine Sammelelektrode fünf und die andere nur drei Einzelelektroden umfasst, wobei jedoch ein gleichmäßiges Verteilen die Signalauswertung erleichtert. Genauso vorstellbar ist, dass das Abgreifen über nur zwei, vorzugsweise gegenüberliegende Einzelelektroden erfolgt, während die restlichen Einzelelektroden auf Masse liegen, oder alle gegenüberliegenden Einzelelektroden einer ganzen Reihe von Verstärkern zugeführt werden.
Die beiden Sannnnelelektroden 10a, 10b sind auch deswegen gestrichelt gezeichnet, weil sie nicht statisch sind, sondern die Zugehörigkeit der Einzelelektroden E1 -E8 zu den beiden Sannnnelelektroden 10a, 10b variiert werden kann, was durch die
Darstellungen in den Figuren 1 a und 1 b zum Ausdruck kommen soll. Mittels eines Multiplexers 21 - siehe Fig. 2 - oder einer Logikeinheit 25 - siehe Fig. 3 - wird diese Zusammensetzung solange geändert, bis alle möglichen Konstellationen und damit alle möglichen Winkellagen der Sammelelektroden 10a, 10b in Bezug auf das Kabel 1 einmal aktiv waren. Sobald eine Zusammensetzung von Einzelelektroden aktiv geschaltet ist, werden in einer elektronischen Auswerteschaltung 20 die dabei mittels der jeweils eintretenden kapazitiven Kopplung die Amplituden der
Kommunikationssignale ausgewertet und gespeichert. Wie dies im Einzelnen geschieht, wird im Zusammenhang mit den folgenden Fig. 2 und 3 beschrieben. Nachdem alle Konstellationen einmal aktiv waren, ist folglich der Auswerteschaltung 20 bekannt, bei welcher Zusammensetzung die kapazitive Kopplung der beiden Sammelelektroden 10a, 10b das größte Auswertesignal erzeugt hat. In genau dieser Zusammensetzung kann nun über die beiden Sammelelektroden 10a, 10b fortlaufend das Kommunikationssignal auf der Leitung 2„abgehört" werden und wieder rekonstruiert werden. Die Kapazität zwischen den beiden Sammelelektroden 10a, 10b beträgt dabei etwa 5 pF.
In Figur 2 ist durch ein Blockschaltbild die elektronische Auswerteschaltung 20 eines ersten Ausführungsbeispiels dargestellt, durch die das Abgreifen und Auswerten des Kommunikationssignals schaltungstechnisch realisiert ist. Auf der linken Seite ist der Multiplexer 21 gezeigt, der vorliegend sechs Einzelelektroden E1 -E6 umfasst. Wie zuvor ausgeführt, ist die Anzahl der Einzelelektroden nicht auf acht bzw. sechs festgelegt, sondern ist hier nur beispielhaft angegeben. Der Multiplexer 21 legt über die Schalterstellungen fest, welche der Einzelelektroden E1 -E6 zur ersten
Sammelelektrode 10a oder zur zweiten Sammelelektrode 10b verschaltet werden.
Gesteuert wird der Multiplexer 21 über einen Controller 26, der sequentiell die
Zugehörigkeit der Einzelelektroden E1 -E6 zu den beiden Sammelelektroden 10a, 10b ändert bis alle möglichen Winkellagen der Sammelelektroden 10a, 10b in Bezug auf das Kabel 1 erreicht wurden.
Die Spannungsänderungen des Kommunikationssignals erzeugen durch die kapazitive Kopplung zu den Sammelelektroden 10a, 10b ein Stromsignal. In jeder
Zusammensetzung der beiden Sammelelektroden 10a, 10b werden diese jeweiligen Stromsignale zunächst einem Tiefpass 22, mit dem sich u.a. höherfrequente
Störsignale rausfiltern lassen - die Grenzfrequenz liegt typischerweise bei 500 kHz -, und anschließend einem Verstärker 23 zugeführt. Der Verstärker 23 ist vorteilhaft als Differenzverstärker in Form eines differentiellen Transimpedanzverstärkers ausgeführt, um dem nachfolgenden AD-Wandler 24 ein dem erfassten Stromsignal proportionales Spannungssignal zuzuführen. Das digitalisierte Signal wird dann in einer
programmierbaren Logik 25, z.B. einem FPGA- oder CPLD-Baustein, soweit
rekonstruiert, dass am Ausgang das ursprüngliche Spannungssignal auf der
Signalleitung 2 vorliegt.
Dieses Spannungssignal wird dem Controller 26 zugeführt, in dem die jeweiligen Stromsignale der einzelnen Zusammensetzungen der beiden Sammelelektroden 10a, 10b gespeichert und ausgewertet werden. Abhängig von der Auswertung erfolgt dann die bereits erwähnte Steuerung des Multiplexers 21 durch den Controller 26. Am Controller 26 sind dann zusammen oder alternativ ein Display 27 zur visuellen
Darstellung der abgegriffenen und rekonstruierten Kommunikationssignale sowie ein Buskoppler 28 angeschlossen, mit dem sich eine Verbindung zu einem Datenbus herstellen lässt, um die abgegriffenen und rekonstruierten Kommunikationssignale über einen Bus an eine Diagnoseeinheit weiterleiten zu können.
In Figur 3 ist durch ein Blockschaltbild die elektronische Auswerteschaltung 20 eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt, durch die das Abgreifen und Auswerten des Kommunikationssignals alternativ zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 realisiert ist. Im Unterschied zur Ausführung gemäß Fig. 2 erfolgt die Zuordnung der Einzelelektroden E1 -E6 zu den wenigstens zwei Sammelelektroden 10a, 10b nicht bereits zu Anfang der Signalverarbeitung, sondern erst in einem späteren Verfahrensschritt.
Die Stromsignale der Einzelelektroden E1 -E6 werden wieder zunächst jeweils einem Tiefpass 22, mit dem sich u.a. höherfrequente Störsignale rausfiltern lassen, und anschließend jeweils einem Verstärker 23 zugeführt. Die verstärkten Signale werden nun einem AD-Wandler 24 und anschließend digitalisiert einer programmierbaren Logikeinheit 25 zugeführt, z.B. einem FPGA- oder CPLD-Baustein, in der die Signale miteinander verknüpft werden. Die Verknüpfung wird durch einen nachgeschalteten Controller 26 gesteuert und erfolgt durch Additions- und/oder Substraktionslogik.
Dadurch wird die Zuordnung der Einzelelektroden E1 -E6 zu den Sammelelektroden bestimmt, so dass die Logikeinheit 25 hier die Funktion des Multiplexers 21 aus Fig. 2 übernimmt. Die Sammelelektroden sind in diesem Ausführungsbeispiel körperlich nicht sichtbar, da deren Zusammensetzung vollständig innerhalb der Logikeinheit 25 erfolgt, so dass in Fig. 3 hierfür keine Bezugszeichen angegeben sind.
In der Logikeinheit 25 wird das aus der Verknüpfung resultierende, digitalisierte Signal soweit rekonstruiert, dass an dessen Ausgang das ursprüngliche Spannungssignal auf der Signalleitung 2 vorliegt.
Dieses Spannungssignal wird dem Controller 26 zugeführt, in dem die jeweiligen Stromsignale der einzelnen Zusammensetzungen der beiden Sammelelektroden 10a, 10b gespeichert und ausgewertet werden. Abhängig von der Auswertung erfolgt dann die bereits erwähnte Steuerung der Logikeinheit 25 durch den Controller 26 hinsichtlich der Verknüpfung. Am Controller 26 sind dann zusammen oder alternativ ein Display 27 zur visuellen Darstellung der abgegriffenen und rekonstruierten Kommunikationssignale sowie ein Buskoppler 28 angeschlossen, mit dem sich eine Verbindung zu einem Datenbus herstellen lässt, um die abgegriffenen und rekonstruierten
Kommunikationssignale über einen Bus an eine Diagnoseeinheit weiterleiten zu können.
Diese Ausführungsform ist gegenüber der Ausführung mit Multiplexer gemäß Fig. 2 schaltungstechnisch aufwendiger, dafür aber flexibler. So können bei der Zuordnung der Einzelelektroden zu den Sammelelektroden 10a, 10b auch einzelne Elektroden ausgeklammert werden, so dass mit Blick auf Fig. 1 a bzw. Fig. 1 b für die
Zusammenstellung der Sammelelektroden 10a, 10b bspw. nur die Elektroden E1 -E3 und E6-E8 verwendet werden und nicht auch die Elektroden E4 und E5. Dies ist vorteilhaft, wenn es Elektroden gibt, die aufgrund ihrer Lage zur aktiven Leitung keinen Signalbeitrag leisten. Des Weiteren kann die Logikeinheit 25 die Verknüpfungen der Elektrodensignale abhängig von der Programmierung sowohl seriell als auch parallel auswerten, während der Multiplexer 21 aus Fig. 2 die Verschaltungen nur seriell ausführen kann.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen, die
zwischen zwei Kommunikationseinheiten, insbesondere einem Sensor oder Aktor und einer digitalen Auswerte- bzw. Steuereinheit, ausgetauscht werden, wobei die Kommunikationssignale auf einer Leitung (2) eines mehradrigen Kabels (1 ) als Spannungssignale übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kommunikationssignale kapazitiv abgegriffen werden, wobei zum Abgriff wenigstens zwei Elektroden (10a, 10b) eingesetzt werden, die auf dem
Kabelmantel aufliegen und deren Winkellage zur Kabelachse variabel ist, und diejenige Winkellage ermittelt wird, bei der das Differenzsignal zwischen den beiden Elektroden (10a, 10b) maximal wird,
wobei die wenigstens zwei Elektroden (10a, 10b) jeweils aus mehreren
Einzelelektroden (E1 -E8) bestehend als Sammelelektroden ausgebildet sind und die verschiedenen Winkellagen der Sammelelektroden (10a, 10b) dadurch erreicht wird, dass mittels eines Controllers (26) sequentiell jeweils die
Zugehörigkeit der Einzelelektroden (E1 -E8) zu den wenigstens zwei
Sammelelektroden (10a, 10b) geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei die Änderung der Zugehörigkeit der Einzelelektroden (E1 -E8) zu den wenigstens zwei Sammelelektroden (10a, 10b) in einem Multiplexer (21 ) erfolgt, mit dem die Einzelelektroden (E1 -E8) verschaltet sind und der vom Controller (26) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei die Änderung der Zugehörigkeit der Einzelelektroden (E1 -E8) zu den wenigstens zwei Sammelelektroden (10a, 10b) in einer Logikeinheit (25) erfolgt, mit der die Einzelelektroden (E1 -E8) verbunden sind und die vom Controller (26) gesteuert wird.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche,
bestehend aus einem zangenformigen Werkzeug und einer elektronischen Auswerteschaltung (20), wobei das Werkzeug entlang des Innenumfangs mehrere gleichmäßig verteilte und nebeneinander angeordnete Elektroden (EI ES) aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den abzugreifenden
Kommunikationssignalen um IO-Link-Signale handelt.
PCT/EP2015/075878 2014-11-07 2015-11-06 Verfahren zum berührungslosen abgriff von kommunikationssignalen WO2016071480A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/523,099 US9847812B2 (en) 2014-11-07 2015-11-06 Method for the contactless tapping of communication signals
CN201580058027.9A CN107148758B (zh) 2014-11-07 2015-11-06 通信信号的无接触抽取方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014222803.4 2014-11-07
DE102014222803.4A DE102014222803B3 (de) 2014-11-07 2014-11-07 Verfahren zum berührungslosen Abgriff von Kommunikationssignalen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016071480A1 true WO2016071480A1 (de) 2016-05-12

Family

ID=54541040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/075878 WO2016071480A1 (de) 2014-11-07 2015-11-06 Verfahren zum berührungslosen abgriff von kommunikationssignalen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9847812B2 (de)
CN (1) CN107148758B (de)
DE (1) DE102014222803B3 (de)
WO (1) WO2016071480A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018009228A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-28 Teconcept Gmbh IO-Link Scanner und Anzeiger
EP4350370A1 (de) * 2022-10-05 2024-04-10 Murrelektronik GmbH Messvorrichtung zur erfassung elektrischer signale einer datenverbindung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110169498A1 (en) * 2008-09-22 2011-07-14 Adrian Shipley Arc fault location detection for aircraft wiring
WO2011154207A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Kapazitiver sensor
CN202177680U (zh) * 2011-08-22 2012-03-28 广州优维电子科技有限公司 一种便携式直流接地故障查找仪

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7925990B2 (en) 2005-03-31 2011-04-12 At&T Intellectual Property I, L. P. Methods, systems, and products for calendaring applications
WO2008071018A1 (de) * 2006-12-12 2008-06-19 Polycontact Ag Magnetischer positionssensor
DE102008061418A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Erbe Elektromedizin Gmbh Vorrichtung zur kontaktlosen Kommunikation und Verwendung einer Speichereinrichtung
US8183711B2 (en) * 2009-06-02 2012-05-22 Quellan, Inc. Power extraction from signal sinks
US9297837B2 (en) * 2012-05-03 2016-03-29 Institut National D'optique Optical sensor for non-contact voltage measurement
DE102013201458A1 (de) * 2013-01-30 2014-07-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Signals
FR3003035B1 (fr) * 2013-03-05 2016-10-21 Smart Impulse Dispositif sans contact de caracterisation d'un signal electrique
US9831921B2 (en) * 2013-07-26 2017-11-28 Philips Lighting Holding B.V. Contactless pick-up of a signal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110169498A1 (en) * 2008-09-22 2011-07-14 Adrian Shipley Arc fault location detection for aircraft wiring
WO2011154207A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Kapazitiver sensor
CN202177680U (zh) * 2011-08-22 2012-03-28 广州优维电子科技有限公司 一种便携式直流接地故障查找仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN107148758A (zh) 2017-09-08
US20170317716A1 (en) 2017-11-02
US9847812B2 (en) 2017-12-19
DE102014222803B3 (de) 2016-03-10
CN107148758B (zh) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3491472B1 (de) Reihenmodul für eine modular ausgebildete steuerungsanordnung
EP0491260A1 (de) Verkabelungsanordnung
EP3494375B1 (de) Schutzeinrichtung zur überwachung einer technischen anlage mit einem druckempfindlichen sensor
EP3491787B1 (de) Reihenmodul, funktionsmodulanordnung und modular ausgebildete steuerungsanordnung
DE102012100673A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen Energieeinspeisung aus einer dezentralen Eigenerzeugeranlage in ein Stromnetz
WO2016071480A1 (de) Verfahren zum berührungslosen abgriff von kommunikationssignalen
DE102012109227A1 (de) Anordnung, umfassend zumindest ein Feldgerät, zumindest eine diesem zugeordnete Sensor- oder Signalerfassungseinheit und zumindest einen Funktionsblock
EP2701019B1 (de) Verfahren zur Parametrierung eines Feldgerätes und entsprechendes System zur Parametrierung
WO2012000996A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur inbetriebnahme von feldgeräten, insbesondere von hart-feldgeräten im multidrop-betriebsmodus
EP1251416B1 (de) Diagnose-Einrichtung für einen Feldbus mit steuerungsunabhängiger Informationsübermittlung
DE202015100154U1 (de) Sicherheitslichtgitter
DE102017123910A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der Sicherheitsintegrität einer durch ein Sicherheitssystem bereitgestellten Sicherheitsfunktion
WO2020078629A1 (de) Steuerungssystem zur steuerung einer kraftwerksanlage
DE10248100A1 (de) Sicherheitsgerichtete Vorrichtung zum Anschluss von Feldgeräten an einen Feldbus
EP2693280A1 (de) Messsystem und Messverfahren für eine Straßenbaumaschine
EP3091685B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von seriellen datenrahmen
EP3422027B1 (de) Vorrichtung, verfahren, herstellverfahren für das testen von kabelbäumen
DE102015113365B4 (de) Lichtgitter
DE3225823C2 (de)
WO2000077476A1 (de) Messumformer
DE202010016873U1 (de) Schaltungsanordnung für eine Fotovoltaikanlage sowie eine Anschlussvorrichtung und ein Kabel hierfür
WO2020216650A1 (de) Kommunikationssystem der automatisierungs- und prozesstechnik sowie y-weicheneinheit für ein solches kommunikationssystem
DE102018132288A1 (de) Verfahren zum Integrieren einer Feldzugriffseinheit in ein Kommunikationsnetzwerk der Automatisierungstechnik
EP2687930A1 (de) Automatisierungseinheit zur Steuerung eines Geräts oder einer Anlage
EP3832453A1 (de) Verfahren zur durchführung einer gleitkommaarithmetik

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15794122

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15523099

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15794122

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1