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Datenübertragungssysteme weisen in hinlänglich bekannter Weise einen Sender, einen Empfänger und einen zwischen Sender und Empfänger vorhandenen Übertragungskanal auf. Der Sender überträgt dabei ein Signal nach Maßgabe eines Datensignals über den Kanal an den Empfänger, der aus dem empfangenen Signal das übertragene Datensignal rekonstruiert. Grundlegende Aspekte eines solchen Übertragungssystems sind beispielsweise in Lüke: ”Signalübertragung”, Springer Verlag, 7. Auflage, 1999, Seite 168 ff. beschrieben.
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Dieser Aufbau gilt für beliebige Übertragungssysteme, wobei der Sender grundsätzlich eine Energiequelle darstellt, der seine Energie moduliert nach Maßgabe des Datensignals über einen geeigneten Kanal an die Energiesenke überträgt. Der Sender kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Energie in Form von elektrischer Spannung, elektrischem Strom, Licht, HF-Strahlung, mechanischer Wellen, magnetischer Felder, usw. zu übertragen, wobei der Kanal und der Empfänger zur Übertragung und Verarbeitung solcher Energiesignale geeignet gewählt sind.
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Sollen bei bekannten Systemen bidirektional Daten übertragen werden, so ist jeweils ein Sender-Empfänger-Paar für eine Übertragungsrichtung erforderlich, wobei je nach Art der Übertragung ein oder zwei Übertragungsstrecken vorgesehen werden müssen. Nachteilig ist hierbei der Schaltungsaufwand, der zur Realisierung solcher Systeme erforderlich ist.
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Die
DE 195 11 140 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum seriellen Datenaustausch zwischen zwei durch eine Leitungsverbindung miteinander verbundenen Stationen. Eine Datenübertragung erfolgt bei dieser Vorrichtung zwischen den beiden Stationen dadurch, dass eine der beiden Stationen den Stromfluss auf der Übertragungsleitung moduliert, während die andere der beiden Stationen die Spannung der Leitungsverbindung moduliert. Bei einer alternativen Vorrichtung ist vorgesehen, dass durch die Wahl geeigneter Widerstände vier verschiedene Spannungspegel an der Leitungsverbindung eingestellt werden können, wobei diese unterschiedlichen Spannungspegel zur Dateninformation zwischen den beiden Stationen genutzt werden.
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Die
DE 33 41 365 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Signalübertragung zwischen zwei durch eine Leitungsverbindung miteinander verbundenen Schaltungen. Hierbei wird eine Information in einer Richtung durch Modulation der Spannung an der Leitungsverbindung übertragen, während die Information in der anderen Richtung durch Modulation des Stromes in der Leitungsverbindung übertragen wird.
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Die
DE 100 48 353 A1 beschreibt eine Antriebssteuerung für einen elektrischen Antrieb mit sicherer elektrischer Trennung von Leistungsteil und Regelungseinheit. Leistungsteil und Regelungseinheit sind hierbei durch einen Übertrager miteinander gekoppelt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Datenübertragungssystem und ein Verfahren zur Datenübertragung zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und kostengünstige Datenübertragung von einer Energiesenke, bzw. einem Empfänger, zu einer Energiequelle, bzw. einem Sender ermöglicht.
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Dieses Ziel wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem umfasst eine Energiequelle mit einem Ausgang zur Energieabgabe, eine Energiesenke mit einem Eingang zur Energieaufnahme und eine Übertragungsstrecke zwischen dem Ausgang der Energiequelle und dem Eingang der Energiesenke. An die Energiesenke ist dabei eine Einstelleinheit gekoppelt, die nach Maßgabe eines ersten Datensignals eine Eingangsimpedanz der Energiesenke einstellt. Außerdem ist an die Energiequelle eine Mess- und Auswerteeinheit gekoppelt, die die an den Ausgang der Energiequelle abgegebene Leistung erfasst, um abhängig von einem Momentanwert oder einem zeitlichen Verlauf dieser abgegebenen Leistung ein von dem ersten Datensignal abhängiges erstes Empfangssignal zur Verfügung zu stellen. Die abgegebene Leistung ist dabei von der durch das erste Datensignal eingestellten Eingangsimpedanz der Energiesenke abhängig, so dass aus dem Messsignal das erste Datensignal rekonstruierbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen System ist somit eine Datenübertragung von der Energiesenke zu der Energiequelle möglich, ohne dass hierfür ein eigenes Sender-Empfänger-Paar vorgesehen werden muss.
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Die Energiequelle kann dazu ausgebildet sein, ausschließlich die Energieversorgung der Energiesenke zu übernehmen, wobei in diesem Fall beispielsweise eine konstante elektrische Spannung an den Ausgangsklemmen der Energiequelle bereitgestellt wird. Die von der Energiequelle abgegebene Leistung kann beispielsweise uber den an die Ausgangsklemme abgegebenen Strom erfasst werden, der sich mit der Eingangsimpedanz der Energiesenke ändert.
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Die Energiequelle kann auch als Datensendeeinheit ausgebildet sein, die Energie moduliert nach Maßgabe eines zweiten Datensignals an die Energiesenke überträgt. In diesem Fall umfasst die Energiesenke eine Detektorschaltung zur Erfassung und Auswertung der mit dem Energiesignal übertragenen Information. Für eine binäre Datenübertragung wird die Energiequelle nach Maßgabe des Datensignals beispielsweise ein- und ausgeschaltet, wobei bei der Auswertung der abgegebenen Leistung mit dem Ziel der Rekonstruktion des ersten von der Datensenke übertragenen Datensignals der momentane Schaltungszustand der Energiequelle berücksichtigt werden muss. Das erste, die Eingangsimpedanz der Energiesenke einstellende Datensignal kann dabei selbstverständlich nur dann anhand der übertragenen Leistung ermittelt werden, wenn momentan Leistung von der Energiequelle an die Energiesenke übertragen wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Energiequelle dazu ausgebildet ist, der Energiesenke getaktet im Takt eines Taktsignals Energie zuzuführen und dass die Energiesenke oder die Zusammenschaltung aus Übertragungskanal und Energiesenke einen Resonanzschwingkreis bilden. Die Eigenschaften dieses Schwingkreises, wie beispielsweise dessen Dämpfung, dessen Güte oder die Phasenlage seiner Schwingung in bezug auf das Taktsignal sind aus der von der Energiequelle an die Energiesenke übertragenen Leistung, gegebenenfalls unter Verwendung des Taktsignals, ableitbar. Bei dieser Ausführungsform ist nun vorgesehen, eine dieser Eigenschaften des Resonanzschwingkreises abhängig von dem ersten Datensignal einzustellen, um die in diesem Datensignal enthaltene Information auf die Seite der Energiequelle zu übertragen.
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Die Übertragungsstrecke zwischen der Energiequelle und der Energiesenke umfasst einen Transformator mit einer an die Energiequelle gekoppelten Primärspule und einer an die Energiesenke gekoppelten Sekundärspule. Übertragungsstrecken mit einem solchen Transformator finden insbesondere dann Anwendung, wenn es gilt, eine Energiequelle und den von dieser Energiequelle gespeisten Verbraucher bzw. eine Datenquelle und einen Empfänger potentialmäßig voneinander zu trennen. Eine solche Potentialtrennung ist beispielsweise bei Schaltungen zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern erforderlich, bei denen eine ein Ansteuersignal zur Verfugung stellende Signalverarbeitungsschaltung potentialmäßig vom Schaltkreis des Leistungshalbleiterschalters zu trennen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es bei einer solchen Anwendung, neben der Übertragung des Ansteuersignals von einer Ansteuerschaltung zu dem Leistungshalbleiterschalter auch Informationen von dem Leistungshalbleiterschalter, beispielsweise Statusinformationen, an die Ansteuerschaltung zu übertragen, ohne dass hierfür ein separater Sender auf der Seite des Leistungshalbleiterschalters und ein Empfänger auf der Seite der Signalverarbeitungsschaltung erforderlich ist.
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Die Energiequelle umfasst vorzugsweise Schaltungsmittel zum getakteten Anlegen von Spannungsimpulsen an die Ausgangsklemme, also an die Primärspule des Transformators, wenn die Übertragungsstrecke einen Transformator enthält.
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Zur Erfassung der an die Ausgangsklemme der Energiequelle abgegebenen Leistung wird vorzugsweise der an die Ausgangsklemme fließende Strom erfasst, wobei bei einer gleichzeitigen Datenübertragung von der Energiequelle an die Energiesenke der Momentanwert des Datensignals bei der Rekonstruktion des ersten Datensignals berücksichtigt wird, da zu beachten ist, dass das erste Datensignal selbstverständlich nur dann aus der an den Ausgang der Energiequelle abgegebenen Leistung rekonstruiert werden kann, wenn momentan Energie übertragen wird.
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Zur Einstellung der Eingangsimpedanz der Energiesenke ist bei einer Ausfuhrungsform vorgesehen, einen steuerbaren Widerstand an die Eingangsklemme der Energiesenke anzuschließen.
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Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zur Übertragung eines ersten Datensignals von einer Energiesenke, die einen Eingang zur Energieaufnahme aufweist, zu einer Energiequelle, die einen Ausgang zur Energieabgabe an eine an den Eingang der Energiesenke gekoppelte Übertragungsstrecke aufweist, ist vorgesehen, eine Eingangsimpedanz der Energiesenke nach Maßgabe des ersten Datensignals zu variieren und zur Rekonstruktion des ersten Datensignals auf der Seite der Energiequelle die Leistungsabgabe der Energiequelle zu ermitteln.
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Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens ist vorgesehen, ein zweites Datensignal von der Energiequelle an die Energiesenke zu übertragen, indem die von der Energiequelle abgegebene Leistung nach Maßgabe des zweiten Datensignals moduliert wird und indem in der Energiesenke Änderungen der übertragenen Leistung detektiert werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.
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1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems.
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2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Datenübertragungssystems.
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3 zeigt in 3a ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiels eines Datenübertragungssystems gemäß 2 und in 3b Signalverläufe ausgewählter Signale in der Schaltung nach 3a.
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4 veranschaulicht eine mögliche Verwendung einer Datenübertragungsvorrichtung gemäß 3 für die Ansteuerung eines Leistungshalbleiterschalters.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems.
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6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel eines Übertragungssystems gemäß 5.
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In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems. Dieses Übertragungssystem umfasst eine Energiequelle 10 mit einem Ausgang 12 zur Abgabe von Energie Eout, eine dem Ausgang 12 nachgeschaltete Übertragungsstrecke 30 und eine Energiesenke 20 mit einem Eingang 22, dem durch die Übertragungsstrecke übertragene Energie Ein zugeführt ist. Die Energiesenke 20 weist eine Eingangsimpedanz Zin auf, die durch eine an die Energiesenke 20 gekoppelte Einstelleinheit 40 nach Maßgabe eines ersten Datensignals DS1 einstellbar ist.
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Auf der Seite der Energiequelle 10 ist eine Mess- und Auswerteschaltung 50 vorhanden, die die an den Ausgang der Energiequelle 10 abgegebene Leistung erfasst, um abhängig von einem Momentanwert oder einem zeitlichen Verlauf dieser abgegebenen Leistung ein von dem ersten Datensignal DS1 abhangiges erstes Empfangssignal ES1 zur Verfügung zu stellen.
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Man macht sich bei dem erfindungsgemaße Datenübertragungssystem zu Nutze, das die von der Energiequelle 10 uber die Übertragungsstrecke 30 an die Energiesenke 20 abgegebene elektrische Leistung von der Eingangsimpedanz Zin der Energiesenke 20 abhängig ist. Durch Variation dieser Eingangsimpedanz Zin nach Maßgabe des ersten Datensignals D1 besteht somit die Möglichkeit Informationen von der Seite der Übertragungsstrecke, an der die Energiesenke 20 angeordnet ist, auf die Seite der Übertragungsstrecke, an der die Energiequelle 10 angeordnet ist, zu übertragen, ohne dass hierfür ein separates Sender-Empfanger-Paar notwendig ist. Selbstverständlich kann eine Rekonstruktion des Datensignals DS1 jedoch nur dann erfolgen, wenn tatsächlich Energie bzw. Leistung von der Energiequelle 10 an die Energiesenke 20 abgegeben wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird davon ausgegangen, dass die Energiequelle 10 ausschließlich zur Leistungsversorgung der Energiesenke 20 dient. Der Momentanwert der übertragenen Leistung ist dabei von der nach Maßgabe des Datensignals DS1 einstellbaren Eingangsimpedanz abhängig.
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2 zeigt eine Abwandlung der Datenübertragungsvorrichtung gemäß 1. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist vorgesehen, dass die Energiequelle 10 zur Informationsübertragung Energie Eout nach Maßgabe eines zweiten Datensignals DS2 moduliert an den Übertragungskanal 30 und somit an die Energiesenke 20 abgibt. Die Energiequelle 10 wird zur Übertragung eines binären Datensignals hierfür beispielsweise ein- und ausgeschaltet. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, zur Übertragung eines ersten logischen Pegels des zweiten Datensignals DS2 erste Energieimpulse mit einer Amplitude ungleich Null und zur Übertragung eines zweiten Pegels des zweiten Datensignals DS2 zweite Energieimpulse mit einer Amplitude ungleich Null zu übertragen. In der Energiesenke 20 ist eine Detektionsschaltung zur Unterscheiden der übertragenen Energieimpulse vorhanden, die abhängig von den empfangenen Energieimpulsen ein zweites Empfangssignal ES2 zur Verfügung stellt, das unter der Annahme einer störungsfreien Signalübertragung, abgesehen von einer Zeitverzögerung, dem zweiten Datensignal DS2 entspricht.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel einer Datenubertragungsvorrichtung ist das erste Datensignal DS1 aus der an den Ausgang 12 der Energiequelle 10 abgegebenen Leistung rekonstruierbar, wobei hierbei der Momentanwert des Datensignals DS2 zu berücksichtigen ist. Wird beispielsweise die Energiequelle 10 nach Maßgabe des Datensignals DS2 ein- und ausgeschaltet, so kann das erste Datensignal DS1 anhand der an die Ausgangsklemme 12 abgegebenen Leistung nur dann rekonstruiert werden, wenn das zweite Datensignal DS2 die Energiequelle 10 einschaltet, wobei bei eingeschalteter Energiequelle 10 abhängig von der durch das erste Datensignal DS1 eingestellten Eingangsimpedanz Zin unterschiedliche abgegebene Leistungen ermittelt werden können.
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Wird die Information des zweiten Datensignals DS2 durch die Energiequelle 10 anhand zweier unterschiedlicher Spannungspegel übertragen, so kann der Wert des ersten Datensignals DS1 permanent aus der abgegebenen Leistung rekonstruiert werden, wobei hierbei der durch das zweite Datensignal DS2 momentan eingestellte Spannungspegel berücksichtigt werden muss.
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3 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel einer Datenübertragungsvorrichtung gemäß 2. Die Datenübertragungsstrecke dieses Systems umfasst einen Transformator Tr1, dessen Primärspule Lp zwischen die Ausgangsklemme 12 der Energiequelle 10 und ein erstes Bezugspotential GND1 geschaltet ist und dessen Sekundärspule Ls zwischen die Eingangsklemme 22 der Energiesenke 20 und ein zweites Bezugspotential GND2 geschaltet ist.
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Die Energiequelle 10 umfasst einen als Transistor T3 ausgebildeten Schalter, der zwischen ein Versorgungspotential Vcc und die Ausgangsklemme 12 geschaltet ist und der durch eine Treiberschaltung DRV nach Maßgabe des zweiten Datensignals DS2 ein- und ausgeschaltet wird. Dieses zweite Datensignal DS2 ist ein binäres Signal, das entweder einen Low-Pegel oder einen High-Pegel aufweist, wobei die Treiberschaltung DRV dazu ausgebildet ist, den Transistor T3 bei einem der Pegel einzuschalten und bei dem jeweils anderen Pegel auszuschalten. Über den Transistor T3 wird die Primärspule Lp getaktet nach Maßgabe des zweiten Datensignals DS2 an das Versorgungspotential Vcc angeschlossen, wodurch gepulst Energie an die Sekundärspule Ls ubertragen wird, die dort als Spannung Us über der Sekundärspule Ls detektierbar ist.
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Die Energiesenke 20 umfasst eine Detektorschaltung DET2 zur Erfassung der durch die Primärspule Lp hervorgerufenen Spannungsimpulse der Sekundärspannung Us über der Sekundärspule Ls. Diese Detektionsschaltung DET2 stellt das zweite Empfangssignal ES2 zur Verfügung, das bei einer störungsfreien Datenübertragung dem zweiten Datensignal DS2 entspricht.
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Die Mess- und Auswerteschaltung 50 umfasst in dem Beispiel gemäß 3 eine als Stromspiegel ausgebildete Strommessanordnung, wobei ein erster Transistor T1 des Stromspiegels als Diode verschaltet und zwischen das Versorgungspotential Vcc und den durch die Treiberschaltung DRV angesteuerten Transistor T3 geschaltet ist. Der zweite Transistor T2 des Stromspiegels stellt einen Strom I2 als Strommesssignal zur Verfügung, der proportional zu dem den ersten Transistor T1 durchfließenden Strom ist, wobei dieser Strom dem Primärstrom Ip entspricht.
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Dieses Strommesssignal I2 ist einer Auswerteschaltung 55 zugeführt, die abhängig vom Vergleich dieses Stromsignals I2 mit einem Referenzsignal REF abhängig von dem zweiten Datensignal DS2 das erste Empfangssignal ES1 zur Verfügung stellt.
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Zur Einstellung der Eingangsimpedanz der Energiesenke 20 ist in dem Ausführungsbeispiel ein Transistor T4 vorgesehen, der zwischen die Eingangsklemme 22 und das zweite Bezugspotential GND geschaltet ist, um den Eingang der Energiesenke 20 nach Maßgabe des ersten Datensignals DS1 kurzzuschließen. Dieses erste Datensignal DS1 ist einer den Transistor T4 ansteuernden Ansteuerschaltung 40 zugeführt.
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Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß 3a wird nachfolgend anhand von 3b veranschaulicht, wobei 3b untereinander dargestellt beispielhafte zeitliche Verläufe des zweiten Datensignals DS2, des ersten Datensignals DS1, des Primärstromes Ip sowie des ersten Empfangssignals ES1 zeigt.
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In der Darstellung gemäß 3b wird zunächst davon ausgegangen, dass das erste Datensignal DS1 einen Low-Pegel aufweist, so dass der erste Transistor T1 nicht leitet. Für die Dauer eines zum Zeitpunkt t0 beginnenden Datenimpulses des zweiten Datensignals DS2 wird der Transistor T3 leitend angesteuert, das heißt, dass das Versorgungspotential Vcc an die Primärspule Lp angelegt wird. Hieraus resultiert ein Stromimpuls des Primärstromes Ip und entsprechend ein Impuls des Strommesssignals I2, dessen Amplitude jedoch kleiner als der vorgegebene Referenzwert REF ist.
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Das erste Datensignal DS1 wechselt in dem Beispiel zu einem Zeitpunkt t1, der nach dem dargestellten ersten Datenimpuls des zweiten Datenimpuls DS2 jedoch noch vor einem nächsten zum Zeitpunkt t2 beginnenden Datenimpuls des zweiten Datensignals DS2 liegt, von einem Low-Pegel auf einen High-Pegel, um den Transistor T4 leitend anzusteuern. Aus dem Kurzschließen der Eingangsklemme 22 der Datensenke 20 resultiert beim nächsten Einschalten des Transistor T3 mit dem zum Zeitpunkt t2 beginnenden Datenimpuls des zweiten Datensignals DS2 ein Stromimpuls des Primärstromes Ip und damit ein Impuls des Strommesssignals I2 mit einer größeren Amplitude, die nun oberhalb des Referenzwertes REF liegt. Die Auswerteschaltung 55 erzeugt dann einen High-Pegel des Empfangssignals ES1, der somit zu dem High-Pegel des ersten Datensignals DS1 korreliert.
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Die Auswerteschaltung 55 ist beispielsweise so realisiert, dass mit jeder steigenden Flanke des zweiten Datensignals DS2 ein Zeitfenster beginnt, innerhalb dessen ein Vergleich zwischen dem Strommesssignal I2 und dem Referenzsignal REF2 erfolgt. Übersteigt das Strommesssignal I2 das Referenzsignal REF2 innerhalb dieses Zeitfensters, so wird ein Empfangssignal ES1 mit einem High-Pegel ausgegeben. Übersteigt das Strommesssignal I2 das Referenzsignal REF innerhalb dieses Zeitfensters nicht, so wird ein Empfangssignal ES1 mit einem Low-Pegel ausgegeben, der bis zum nächsten Vergleich beibehalten wird. Der Auswerteschaltung 55 ist zu diesen Zwecken das zweite Datensignal DS2 zugeführt.
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4 zeigt ein mögliches Anwendungsbeispiel einer Übertragungsvorrichtung gemäß 3 für die Ansteuerung eines IGBT 102.
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Dem IGBT 102 ist eine Ansteuerschaltung 100 vorgeschaltet, der das Empfangssignal ES2 zugeführt ist und die den IGBT 102 nach Maßgabe dieses Empfangssignals ES2 leitend oder sperrend ansteuert. Die Ansteuerschaltung 100 des IGBT 102 umfasst außerdem Diagnosefunktionen und ist dazu ausgebildet, ein Datensignal DS1 zur Verfügung zu stellen, das beispielsweise eine Statusinformation des IGBT 102 enthält. Eine solche Statusinformation kann beispielsweise ein Abschalten des IGBT 102 zu Schutzzwecken betreffen, wobei diese Information auf die Senderseite übertragen werden soll.
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Dass zur Übertragung dieser Information auf die Senderseite mit der Energiequelle 10 ein Kurzschließen des Eingangs der Empfängerschaltung 20 erfolgt ist, ist bei einem solchen schutzbedingten Abschalten unkritisch, da in diesem Fall ohnehin keine Ansteuersignals für den IGBT 102 benotigt werden.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems, bei dem die Energiequelle 10 ausschließlich zur Energieübertragung, nicht auch zur Informationsubertragung, an eine Energiesenke über die Übertragungsstrecke 30 dient. Die Energiesenke umfasst in dem Ausführungsbeispiel eine Energieempfängereinheit 23, eine durch die Energieempfängereinheit 23 gespeiste Versorgungseinheit 24 und einen an die Energieversorgungseinheit 24 angeschlossenen Verbraucher 25, beispielsweise einen Sensor. Die Energiesenke 23, 24, 25 oder die Zusammenschaltung aus Übertragungsstrecke 30 und Energiesenke 23, 24, 25 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Resonanzschwingkreis ausgebildet, dem durch die Energiequelle 10 getaktet nach Maßgabe eines durch einen Taktgenerator 16 bereitgestellten Taktsignals CLK Energie zugeführt wird. Die Eigenschaften dieses Resonanzschwingkreises, wie beispielsweise dessen Güte, die Phasenlage seiner Schwingung oder die Schwingungsfrequenz sind durch einen Modulator 45 einstellbar, wobei dieser Modulator nach Maßgabe eines ersten Datensignals DS1 angesteuert ist. Das erste Datensignal DS1 wird in dem Ausführungsbeispiel abhängig von einem Analogsignal AS des Sensors 25 mittels eines Analog-Digital-Wandlers 43 und einer Kodierschaltung 44 zur Verfügung gestellt.
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Die Eigenschaften des Resonanzschwingkreises bzw. Änderungen seines Verhaltens sind durch die Mess- und Auswerteschaltung 50 erfassbar, wobei die Mess- und Auswerteschaltung 50 in dem Beispiel eine die Leistungsabgabe erfassende Detektorschaltung 51 und eine der Detektorschaltung nachgeschaltete Dekodierschaltung 52 aufweist, wobei die Dekodierschaltung 52 dazu dient, eine durch die Kodierschaltung 44 vorgenommene Signalkodierung rückgängig zu machen. Die Kodierschaltung 44 kann beispielsweise als Analog-Digital-Wandler ausgebildet sein, wobei die Dekodierschaltung dann als Digital-Analog-Wandler zur Rückgewinnung des übertragenen Signals ausgebildet ist. Selbstverstandlich kann der Kodierer 44 auch dazu ausgebildet sein, beliebige weitere Kodierungen, beispielsweise geeignete Kanalkodierungen zur Erhöhung der Übertragungssicherheit vorzunehmen, die durch den Dekodierer 52 rückgangig gemacht werden.
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In der als Resonanzschwingkreis ausgebildeten Energiesenke 23, 24, 25 steht ein periodisches Signal S1 zur Verfügung, das als Taktsignal für den Analog-Digital-Wandler 43 und die Kodierschaltung 44 dient. Diese beiden Schaltungskomponenten 43, 44 sowie der Modulator 45 werden ebenso wie der Sensor 25 durch die Versorgungsschaltung 24 versorgt, die aus diesem periodischen Signal ein gleichgerichtetes Versorgungssignal für diese Schaltungskomponenten 25, 43, 44, 45 zur Verfügung stellt. Die Frequenz dieses periodischen Signals S1 stimmt dabei mit der Frequenz des Taktsignals CLK überein.
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6 zeigt ein schaltungstechnisches Realisierungsbeispiel einer Schaltung gemäß 5. Bei der Schaltung gemäß 6 umfasst die Übertragungstrecke 30 einen Transformator TR mit einer Primärspule Lp und einer Sekundärspule Ls, wobei der Transformator TR mit den an seiner Sekundärseite angeschlossenen Schaltungskomponenten einen Resonanzschwingkreis bildet. Der Energieempfänger 23 umfasst in dem Beispiel einen Kondensator, der parallel zu der Sekundärspule Ls geschaltet ist und über dem eine Spannung Uc1 anliegt. Parallel zu diesem Kondensator C1 liegt die Versorgungsschaltung, die in dem Beispiel eine Reihenschaltung einer Diode D1, eines Widerstandes R1 und eines Kondensators C2 umfasst, wobei über diesem Kondensator C2 eine Versorgungsspannung Uv für den Verbraucher 25 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- C1, C2
- Kondensatoren
- CLK
- Taktsignal
- D1
- Diode
- DET2
- Detektorschaltung
- DS1
- erstes Datensignal
- DS2
- zweites Datensignal
- Eout, Ein
- Energie
- ES
- erstes Empfangssignal
- ES2
- zweites Empfangssignal
- GND1, GND2
- Bezugspotentiale
- I2
- Strommesssignal
- Ip
- Primarstrom
- Lp
- Primärspule
- Ls
- Sekundärspule
- T1–T4
- Transistoren
- TR1
- Transformator
- Uc1
- Spannung
- Up
- Primärspannung
- Us
- Sekundärspannung
- Vcc
- Versorgungspotential
- Zin
- Eingangsimpedanz
- 10
- Energiequelle
- 12
- Ausgang der Energiequelle
- 16
- Taktgenerator
- 20
- Energiesenke
- 22
- Eingang der Energiesenke
- 23
- Energieempfänger
- 24
- Versorgungsschaltung
- 25
- Sensor
- 30
- Übertragungsstrecke
- 40
- Einstelleinheit
- 43
- Analog-Digital-Wandler
- 44
- Kodierschaltung
- 45
- Modulator
- 50
- Mess- und Auswerteeinheit
- 51
- Detektorschaltung
- 52
- Dekodierschaltung
- 55
- Auswerteschaltung
- 102
- Ansteuerschaltung des IGBT
- 102
- IGBT