DE4420216C2 - Anordnung zum Übertragen von Binärsignalen über eine Signalleitung - Google Patents

Description

Werden zum Übertragen von Informationen über eine Signallei­ tung Binärsignale verwendet, die durch zeitweises Anschalten einer Gleichspannungsquelle an die Signalleitung erzeugt wer­ den, dann muß darauf geachtet werden, daß beispielsweise von einer anderen Signalleitung eingekoppelte Störsignale bzw. Störimpulse nicht fälschlicherweise als Binärsignale von einer empfangsseitigen Auswerteschaltung erkannt werden.

Zur Lösung dieses Problems ist es aus der DE 42 34 402 A1 bekannt, bei einer Anordnung zum Übertragen von Binärsignalen über eine Signalleitung an eine Signalerfassungseinrichtung eine Gleichspannungsquelle unter Erzeugen der Binärsignale jeweils zeitweise an die Signalleitung und an die Signallei­ tung eine Störimpuls-Unterdrückungsschaltung anzuschließen. Die Störimpuls-Unterdrückungsschaltung enthält eine um­ schaltbare Stromsenke, die an die Signalleitung angeschlossen ist; die Störimpuls-Unterdrückungsschaltung weist ferner eine Schwellenwert-Erfassungseinrichtung auf, die an die Signal­ leitung parallel zur umschaltbaren Stromsenke angeschlossen ist, und der Ausgang der Schwellenwert-Erfassungseinrichtung ist mit einem Steuereingang der umschaltbaren Stromsenke ver­ bunden.

Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 41 085 A1 eine elektronische Relaisschaltung bekannt, die in Form einer Stromschaltvorrichtung eine Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung enthält. Die Stromquelle weist zwei Eingänge auf, von denen der eine Eingang unmittelbar mit ei­ ner Fernmeldeleitung verbunden ist, während der andere Ein­ gang über einen Steueranschluß eines als Signalerfassungsein­ richtung wirkenden Ausgangskreises an die Fernmeldeleitung angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der oben angegebenen Art so auszugestalten, daß sie auch bei kurzzeitigen Änderungen der Gleichspannung der Gleichspan­ nungsquelle nur eine sehr geringe Verlustleistung verursacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die Stromquelle ausgangsseitig mit dem Steueranschluß des elektronischen Schalters verbunden und enthält einen selbstleitenden Feldeffekttransistor; an den Feldeffekttransistor ist über eine Trenndiode eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem hochohmigen Widerstand angeschlossen.

Es ist zwar aus dem Buch von U Tietze/Ch. Schenk "Halbleiter- Schaltungstechnik" 6. Auflage, 1983, Seiten 94 und 95 eine Stromquelle ohne Hilfsspannung mit einem selbstleitenden Feldeffekttransistor bekannt, jedoch enthält das Buch keinen Hinweis auf die Verwendung einer solchen Stromquelle in einer verlustleistungsarmen Anordnung zum Übertragen von Binärsi­ gnalen mit Störimpulsunterdrückung.

Ferner ist für sich aus dem Buch von J. Makus "Electronic Circuits Manuel", 1971, Seiten 489 eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem hochohmigen Widerstand bei einer integrierten Schaltung zur Rauschunterdrückung bekannt.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be­ steht darin, daß bei ihr während des Auftretens des jeweili­ gen Binärsignals in der Parallelschaltung ein nennenswerter Strom nicht fließt, weil der Kondensator aufgeladen wird und aufgeladen bleibt. Die Eingangsleistung der Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung wird daher im stationären Fall nicht erhöht. Bei kurzen Schwankungen oder Unterbrechungen der von der Gleichspannungsquelle abgegebenen Spannung zum Beispiel in Folge Welligkeit oder Störimpulsbeaufschlagung tritt kein erhöhter Eingangsstrom auf, da der Kondensator wegen der durch den hochohmigen parallelgeschalteten Widerstand bewirk­ ten langen Entladezeit aufgeladen bleibt. Die Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung ist somit selbstätig gegen Über­ lastung geschützt. Wird ein Binärsignal nicht übertragen, das heißt ist die Gleichspannungsquelle abgetrennt, dann wird ein auf die Signalleitung eingekoppelter Störimpuls über den Kondensator abgeleitet, wodurch die am Steueranschluß des elektronischen Schalters wirksam werdende Impulsbeauf­ schlagung stark verkürzt wird. Die Ansprechzeit des elektro­ nischen Schalters wird dabei so kurz, daß aufgrund der der Signalerfassungseinrichtung üblicherweise eigenen Signal- Verzögerung eine Erfassung des Störimpulses überhaupt unterbleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der elektronische Schalter in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der elektronische Schalter ein Transistor ist, an dessen Basisanschluß die Stromquelle ausgangsseitig angeschlossen ist.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der elek­ tronische Schalter Bestandteil eines Optokopplers ist, der mit seiner Leuchtdiode mit dem Ausgang der Stromquelle ver­ bunden ist. In diesem Falle ergibt sich zwischen dem Ein­ gangskreis der Störimpuls-Unterdrückungsschaltung und der Signalerfassungseinrichtung eine galvanische Entkopplung.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 der prinzipielle Aufbau einer Anordnung zum Über­ tragen von Binärsignalen über eine Signalleitung mit einer Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung und in

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung gezeigt.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält eine Gleich­ spannungsquelle 1, die beispielsweise eine Gleichspannung zwischen 24 und 250 Volt abgeben kann. Die Gleichspannungs­ quelle ist über einen Meldekontakt 2, bei dem es sich um ei­ nen elektronischen Signalschalter handeln kann, unter Erzeu­ gen von Binärsignalen jeweils zeitweise an eine Signalleitung 3 anschließbar. Am Ende 4 der Signalleitung 3 befinden sich eine Überspannungsschutzanordnung 6 und eine Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung 7.

Die Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung 7 ist in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgeführt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist und enthält eine Stromquelle 8 mit einem selbstleitenden n-Kanal-Feldeffekttransistor 9. An die Source-Elektrode 10 des Transistors 9 ist ein Widerstand 11 angeschlossen. Der Widerstand 11 ist mit seinem von der Source-Elektrode abgewandten Anschluß einerseits mit der Gate-Elektrode 13 des Feldeffekttransistors 9 und anderer­ seits mit einer Zenerdiode 14 verbunden. Über diese Zener­ diode 14 ist der Ausgang 12 der Stromquelle 8 mit der Leuchtdiode 15 eines Optokopplers 16 nach Masse M verbunden. Über einen Eingang 17 ist die Stromquelle 8 mit dem Ende 4 der Signalleitung 3 verbunden.

Der Transistor 18 des Optokopplers 16 ist mit seinem Kollek­ toranschluß über einen Widerstand 19 an eine Versorgungsspan­ nung Uv angeschlossen; außerdem ist mit dem Kollektor des Transistors 18 ein Eingang 20 einer nicht weiter dargestell­ ten Signalerfassungseinrichtung 21 verbunden. Der Emitter des Transistors 18 ist mit Masse M verbunden.

An die Stromquelle 8 und parallel zu der Anordnung mit dem Widerstand 11, der Zenerdiode 14 und der Leuchtdiode 15 des Optokopplers 16 ist über eine Trenndiode 22 und einen niederohmigen, strombegrenzenden Widerstand 23 eine Paral­ lelschaltung 24 angeordnet, die aus einem Kondensator 25 und einem dazu parallel liegenden hochohmigen Widerstand 26 be­ steht. Die Parallelschaltung 24 ist an ihrem von der Strom­ quelle 8 abgewandten Ende mit Masse M verbunden.

Die in Fig. 2 dargestellte Stromquelle mit Störimpulsunterdrückung 7 arbeitet in folgender Weise:
Liegt am Eingang 17 der Stromquelle 8 eine Gleichspannung nicht an, weil der Meldekontakt 2 (vgl. Fig. 1) geöffnet ist, dann ist der Kondensator 25 über den hochohmigen parallelen Widerstand 26 entladen. Wird in diesem Zustand auf die Signalleitung 3 ein Störimpuls eingekoppelt, dann wird dieser Störimpuls über den relativ niederohmigen Widerstand 23 in den Kondensator 25 abgeleitet, wodurch die über den Optokopp­ ler 16 auf den Eingang 20 der Signalerfassungseinrichtung 21 wirkende Störung so verringert wird, daß aufgrund der der Signalerfassungseinrichtung 21 eigenen Signal-Verzögerung der Störimpuls von der Signalerfassungseinrichtung 21 nicht er­ faßt wird.

Liegt dagegen bei geschlossenem Meldekontakt 2 eine Gleich­ spannung am Eingang 17 der Stromquelle 8 an, wird der Konden­ sator 25 aufgeladen und bleibt auch aufgeladen. Über den pa­ rallelen Kreis mit der Trenndiode 22, dem Widerstand 23 und der Parallelschaltung 24 fließt dann kein nennenswerter Strom. Wird aufgrund eines eingekoppelten Störimpulses oder aufgrund einer Welligkeit der Gleichspannungsquelle die Span­ nung am Eingang 17 der Stromquelle 8 kurzzeitig abgesenkt oder gar die Spannung am Eingang 17 kurzzeitig überhaupt unterbrochen, wirkt sich dies auf die Störimpuls-Unter­ drückungsschaltung auch hinsichtlich der Verlustleistung überhaupt nicht aus, da der Kondensator 25 wegen seiner lan­ gen Entladezeit aufgeladen bleibt. Die Erfassung des Binärsi­ gnals wird in diesem Falle nicht beeinflußt.

Claims (3)

1. Anordnung zum Übertragen von Binärsignalen über eine Signalleitung an eine Signalerfassungseinrichtung (21), bei der

• 1. eine Gleichspannungsquelle (1) unter Erzeugen der Binär­ signale jeweils zeitweise an die Signalleitung (3) an­ schließbar ist,
• 2. an die Signalleitung (3) eine Stromquelle mit Störimpuls- Unterdrückung angeschlossen ist, und die Signalerfassungseinrichtung im Ausgangskreis (21) eines elektronischen Schalters (18) angeordnet ist, dessen Steueranschluß mit der Stromquelle (8) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Stromquelle (8) ausgangsseitig mit dem Steueranschluß (18) des elektronischen Schalters (18) verbunden ist,
• 2. die Stromquelle (8) einen selbstleitenden Feldeffekttran­ sistor (9) enthält und
• 3. an den Feldeffekttransistor (9) über eine Trenndiode (22) eine Parallelschaltung (24) aus einem Kondensator (25) und einem hochohmigen Widerstand (26) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der elektronische Schalter ein Transistor ist, an
  • 1. dessen Basisanschluß die Stromquelle ausgangsseitig angeschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der elektronische Schalter Bestandteil (18) eines Optokopplers (16) ist, der
  • 1. mit seiner Leuchtdiode (15) mit dem Ausgang (12) der Stromquelle (8) verbunden ist.