Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß Oberbegriff
des Hauptanspruches konzipierten elektrischen/elektronischen Busgerät aus.
Derartige Busgeräte sind dafür vorgesehen, die vielschichtigen
technischen Anforderungen der Gebäudesystemtechnik zu erfüllen. Über
das Zweidrahtbussystem sind alle Busgeräte miteinander vernetzt und können
miteinander kommunizieren. Sensoren wie Taster, Schalter, Fensterkontakte usw. erfassen
Ereignisse oder physikalische Größen wie Helligkeit, Temperatur, Wind
usw. und beeinflussen bedarfsgerecht über Aktoren z. B. Beleuchtungseinrichtungen,
Jalousien, Heizungen, Anzeigevorrichtungen und Statusanzeigen.
In solchen Zweidrahtbussystemen der Gebäudesystemtechnik dient
die zweiadrige Busleitung sowohl der Energieversorgung der angeschlossenen Busgeräte
als auch der Datenübertragung. Im Ruhezustand führt die zweiadrige Busleitung
eine Gleichspannung, die durch eine zentrale Energieversorgung über eine Drossel
in die zweiadrige Busleitung eingespeist wird. Für den kontinuierlich fließenden
Gleichstrom hat die Drossel eine niedrige Impedanz, so dass über die zweiadrige
Busleitung genügend Energie für die angeschlossenen Busgeräte bzw.
Busteilnehmer bereitgestellt wird. Für Datensignale, die in die Busspannung
eingeprägt werden, hat die Drossel dagegen eine hohe Impedanz. Für den
Leitungsabschluss am Energieeinspeisepunkt sorgt ein Abschlusswiderstand, der parallel
zur Drossel geschaltet ist. Zur Kompensation des Magnetisierungsstromes ist außerdem
eine Kompensationsschaltung parallel zur Drossel angeordnet. Ein vereinfachtes Schaltbild
ist in 1 dargestellt.
Die Daten setzen sich aus aktiven und passiven Bits zusammen. Der
Ruhezustand der Busleitung entspricht dabei dem passiven Bit. Beim aktiven Bit wird
die Busspannung während der aktiven Phase des aktiven Bits durch die Sendeschaltung
um die Datenspannung verringert. Im Verlauf der darauf folgenden Ausgleichsphase
schwingt die Busspannung wieder auf den Ruhezustand der Busleitung ein. Während
der aktiven Phase baut sich in der Einspeisedrossel Magnetisierungsenergie auf,
die während der Ausgleichsphase wieder abgegeben wird. Der Verlauf der Busspannung
während eines aktiven Bits ist in 3 dargestellt.
Aus der EP 0 365 696 ist ein
Busgerät mit Übertrager bekannt geworden, welcher an eine zweiadrige Busleitung
angekoppelt werden kann. Die Energieversorgung dieses Busgerätes erfolgt in
diesem Fall aus der vorliegenden Gleichspannung des Zweidrahtbussystem über
die niedrige Impedanz der Übertragerwicklung. Für die Datenimpulse der
Datenübertragung hat der Übertrager eine hohe Impedanz, die zum Zweck
des anteiligen Leitungsabschlusses mit einem Abschlusswiderstand überbrückt
ist. Ferner ist parallel zur Übertragerwicklung eine Schaltung zur Kompensierung
des Magnetisierungsstromes angeordnet, der sich während der aktiven Phase des
Datensignals aufbaut und der sich während der Ausgleichsphase wieder abbaut.
Ein vereinfachtes Schaltbild ist in 2 dargestellt. Dadurch
ergibt sich während der Übertragung der aktiven Phase des aktiven Bits
eine nahezu rechteckförmige Änderung der Stromaufnahme, wie aus
4 hervorgeht. Ein solcher Übertrager benötigt
jedoch relativ viel Platz und ist außerdem relativ schwer, weshalb die Herstellung
eines Busgerätes mit Übertrager vergleichsweise aufwendig ist.
Des weiteren ist durch die EP
0 854 587 B1 ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechendes elektrisches/elektronisches
Busgerät zum übertragerlosen Anschluss an das beschriebene Zweidrahtbussystem
der Gebäudesystemtechnik bekannt geworden. Dieses elektrische/elektronische
Busgerät weist einen Busankoppler mit einem die Eigenschaften eines Übertragers
simulierenden Schaltungsteil auf. Die Schaltungsanordnung eines derartigen elektrischen/elektronischen
Busgerätes ist also derart konzipiert, dass diese während des Empfangs
der aktiven Bitphase Energie aus dem Zweidrahtbussystem aufnimmt und diese während
der Ausgleichsphase zumindest zum Teil wieder an das Zweidrahtbussystem abgibt.
Eine solche Schaltungsanordnung ist jedoch nicht nur vergleichsweise komplex aufgebaut,
sonder verursacht zu ihrer Realisierung außerdem entsprechen hohe Kosten.
Ausgehend von derart ausgebildeten elektrischen/elektronischen Busgeräten
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein übertragerloses
Busgerät zu schaffen, welches besonders einfach und kostengünstig aufgebaut
ist und sich vergleichsweise einfach herstellen lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch
angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einer solchen Ausbildung ist besonders vorteilhaft, dass der Schaltungsteil,
der normalerweise für die Rückspeisung der im Übertrager gespeicherten
Energie in das Zweidrahtbussystem notwendig ist, komplett entfällt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispiels
sei die Erfindung im Prinzip näher erläutert. Dabei zeigen:
1: prinziphaft den Aufbau der zentralen Energieversorgung
mit Drossel, Abschlusswiderstand und Kompensationsschaltung gemäß Stand
der Technik;
2: prinziphaft ein Busgerät mit Übertrager,
Abschlusswiderstand und Kompensationsschaltung gemäß Stand der Technik;
3: die Busspannung während der Übertragung
des aktiven Bits gemäß Stand der Technik;
4: Busspannung und Stromaufnahme des Busankopplers während
des Empfangs eines aktiven Bits gemäß Stand der Technik;
5: Busspannung und Stromaufnahme des Busankopplers während
des Empfangs eines aktiven Bits gemäß erfindungsgemäßem Gegenstand;
6: prinziphaft ein an ein Zweidrahtbussystem angeschlossenes,
erfindungsgemäßes Busgerät.
Wie insbesondere aus 6 hervorgeht, weist
ein erfindungsgemäß ausgebildetes, zum übertragerlosen Anschluss
an ein Zweidrahtbussystem BUS der Gebäudesystemtechnik vorgesehenes Busgerät,
einen Busankoppler 1 auf, welcher eine Sendestufe 2 und eine Empfangsstufe
3 beinhaltet und außerdem mit einer Stromversorgungseinheit
4 ausgerüstet ist, die dem Zweidrahtbussystem BUS einen konstanten
Strom entnimmt.
Die hohe Impedanz der Empfangsstufe 3 wird beispielsweise
durch die Verwendung eines Darlington-Transistors, die hohe Impedanz des Ausgangs
der Sendestufe 2 durch den offenen Kollektor des Sendetransistors realisiert.
Die hohe Impedanz der Stromversorgungseinheit 4 ergibt sich aus dem Einsatz
einer Konstantstromquelle.
Übertragerlose Busankoppler, die dem Stand der Technik entsprechen,
werden busseitig mit einem anteiligen Abschlusswiderstand versehen. Beim Anschluss
vieler Busgeräte kommt die Parallelschaltung aller anteiligen Abschlusswiderstände
in die Größenordnung des Wellenwiderstandes der Busleitung. Das Bussystem
ist aber so konzipiert, dass auch beim Anschluss von lediglich zwei Busgeräten
eine fehlerfreie Datenübertragung gewährleistet ist. Reflexionen auf einer
langen Busleitung werden bei der Abtastung der aktiven Bitphase durch die Software
der Busankoppler erkannt und führen zu keiner Verfälschung der übertragenen
Daten. Deshalb ist es möglich, die Busgeräte auch ohne anteiligen Abschlusswiderstand
aufzubauen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften
kommt. Da die erfindungsgemäßen Busgeräte sich in Bezug auf die Datenübertragung
so verhalten, als wären sie gar nicht existent, kann auch auf alle, den Übertrager
simulierende Schaltungseigenschaften während des aktiven Bits verzichtet werden.
Die normalerweise bei Busankopplern des Standes der Technik dafür notwendigen
Schaltungsteile sind somit verzichtbar, was zu einem besonders einfach und kostengünstig
aufgebauten und vergleichsweise einfach herzustellenden Busgerät führt.
Wie insbesondere aus 5 hervorgeht, wird
die Stromaufnahme des Busankopplers 1 beim Datenempfang während der
aktiven Phase des aktiven Bits bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Busgerät nicht beeinflusst. Es erfolgt keine durch das aktive Bit verursachte
Energieaufnahme aus dem Zweidrahtbussystem BUS. Ebenso erfolgt im Verlauf der darauf
folgenden Ausgleichsphase keine Energierückspeisung, so dass die Stromaufnahme
des Busankopplers 1 beim Datenempfang im Idealfall konstant bleibt.
