CH679617A5 - - Google Patents
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- CH679617A5 CH679617A5 CH358589A CH358589A CH679617A5 CH 679617 A5 CH679617 A5 CH 679617A5 CH 358589 A CH358589 A CH 358589A CH 358589 A CH358589 A CH 358589A CH 679617 A5 CH679617 A5 CH 679617A5
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- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
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Description
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CH 679 617 A5 CH 679 617 A5
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Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein informati-onsanzeigesystem für Innenräume, mit einem zentralen Steuergerät und mit einer Mehrzahl von an verschiedenen Stellen vorgesehenen Informationsträgern. The present invention relates to an information display system for interiors, with a central control device and with a plurality of information carriers provided at different locations.
Derartige Systeme finden für die Anzeige von Steuerungs- und Kontrollinformationen innerhalb von stationären Räumen, wie Gebäuden und dergleichen, oder innerhalb von mobilen Räumen, wie Eisenbahnwagen, Anwendung. Bei der Anwendung in Eisenbahnwagen sind die Informationsträger einerseits die Tafeln für die Wagenlaufanzeige, das sind Schilder und Tafeln mit Angabe der grösseren Stationen des betreffenden Kurses, die innerhalb jedes Wagens und an dessen Aussenseite in eine entsprechende Halterung eingeschoben sind, und andererseits Platzreservationsschildchen an den einzelnen Plätzen. Such systems are used for the display of control and monitoring information within stationary rooms, such as buildings and the like, or within mobile rooms, such as railroad cars. When used in railway wagons, the information carriers are, on the one hand, the boards for the wagon running display, these are signs and boards with details of the larger stations of the course in question, which are inserted into a corresponding holder inside and outside of each wagon, and, on the other hand, space reservation labels on the individual Squares.
Um einen Platz in einem bestimmten Zug zu reservieren, nimmt der Fahrgast am Ausgangsbahnhof eine Reservation vor. Diese Reservation wird direkt oder indirekt in ein Reservationssystem der Bahn eingegeben und gespeichert. Nach erfolgter Reservation erhält der Fahrgast eine Bestätigung mit Reisedatum, Zugnummer, Wagennummer und Platznummer. Zur Kennzeichnung des reservierten Platzes wird im jeweiligen Ausgangsbahnhof ein Reservationsbeleg in Form eines Schildchens erstellt, der durch eine Person am richtigen Platz des richtigen Wagens im richtigen Zug angebracht werden muss. Für jeden reservierten Platz muss ein solcher Beleg erstellt und angebracht werden. To reserve a seat on a particular train, the passenger makes a reservation at the departure station. This reservation is entered and saved directly or indirectly in a reservation system of the railway. After the reservation has been made, the passenger receives a confirmation with the travel date, train number, wagon number and seat number. To mark the reserved space, a reservation slip in the form of a label is created in the respective exit station, which must be attached by one person to the right place of the right car in the right train. Such a document must be created and attached for each reserved space.
Da dieser Vorgang mit einem erheblichen zeitlichen und personellen Aufwand und mit Fehlermöglichkeiten verbunden ist, werden Platzreservationen nur im Fernverkehr vorgenommen. Auf kürzeren Strecken werden Plätze normalerweise nur für grössere Reisegruppen reserviert. Wenn ein Platz während der gesamten Fahrtstrecke für verschiedene, einander abwechselnde Fahrgäste reserviert werden soll, so kann dieser entweder nur für die gesamte Strecke reserviert werden, oder die Reser-vationbeiege müssen durch das Begleitpersonal jeweils ausgewechselt werden. Ausserdem sollte noch die Möglichkeit bestehen, die Reservationsbelege nach Zurücklegung der reservierten Strecke oder bei Nichtbelegung des reservierten Platzes nach der Abfahrt im jeweiligen Ausgangsbahnhof zu entfernen. Ähnliche Probleme bestehen bei der Aufbereitung und Verteilung von Steuerungs- und Kontrollinformationen in Gebäude, Räumen und dergleichen. Since this process involves considerable time and manpower and errors, seat reservations are only made in long-distance transport. On shorter routes, seats are usually only reserved for larger travel groups. If a seat is to be reserved for different, alternating passengers during the entire journey, this can either be reserved only for the entire route or the reservation staff must be replaced by the accompanying staff. In addition, there should still be the option of removing the reservation vouchers after the reserved route has been covered or, if the reserved space is not occupied, after the departure at the respective departure station. Similar problems exist in the preparation and distribution of control and monitoring information in buildings, rooms and the like.
Die Erfindung hat nun die Aufgabe, ein Informationsanzeigesystem anzugeben, welches eine rationelle, sichere und bedienungsfreundliche Lösung der im Zusammenhang mit dem Management der genannten Informationen auftretenden Probleme ermöglicht. Insbesondere sollen der zeitliche und der personelle Aufwand vermindert und die Fehlermöglichkeiten ausgeschaltet und es sollen auch Möglichkeiten für einen Systemausbau geschaffen werden. The object of the invention is now to provide an information display system which enables a rational, safe and user-friendly solution to the problems which arise in connection with the management of the information mentioned. In particular, the time and manpower involved should be reduced and the possibility of errors eliminated and possibilities for system expansion should also be created.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Informationsträger durch elektronisch steuerbare und über einen durch eine Zweidrahtleitung gebildeten Speise- und Kommunikationsstrang an das Steuergerät angeschlossene Anzeigemodule gebildet sind, dass das System für einen bidirektionalen Datenverkehr zwischen dem Steuergerät und den Modulen ausgebildet ist, und dass die Speisung der Module über das Steuergerät erfolgt. The object is achieved according to the invention in that the information carriers are formed by electronically controllable display modules which are connected to the control unit via a feed and communication line formed by a two-wire line, in that the system is designed for bidirectional data traffic between the control unit and the modules, and that the modules are powered via the control unit.
Das erfindungsgemässe System ist also ein elektronisches System für die Anzeige verschiedener Informationen im Zusammenhang mit Steuerungsund Kontrollfunktionen innerhalb von Räumen, Gebäuden, und dergleichen, und für die Aufbereitung und Verteilung dieser Informationen. Dabei ist ein Speise- und Kommunikationsstrang vorgesehen, an den verschiedene Ein- und Ausgabemodule angeschlossen sind. Dieser Strang überträgt die Dateninformation in beide Richtungen und ermöglicht die Fernspeisung der Module. Das zentrale Speise-und Steuergerät (Strangprozessor) fragt die angeschlossenen Module periodisch ab, wobei jedes Modul eine Information an den Strangprozessor zurückgeben kann. Mit dem Strangprozessor können die Daten aufbereitet, verknüpft, terminiert und weitergeleitet werden. The system according to the invention is therefore an electronic system for the display of various information in connection with control and monitoring functions within rooms, buildings, and the like, and for the preparation and distribution of this information. A feed and communication line is provided, to which various input and output modules are connected. This line transmits the data information in both directions and enables the modules to be powered remotely. The central supply and control unit (string processor) periodically polls the connected modules, each module being able to return information to the string processor. The data can be processed, linked, terminated and forwarded using the line processor.
Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung des genannten Systems für Eisenbahnen. Diese Verwendung ist gekennzeichnet durch in den einzelnen Eisenbahnwagen angeordnete Module zur Anzeige bahnspezifischer Daten und Informationen, wie Platzreservationen und/oder Fahrplandaten. The invention further relates to a use of the system mentioned for railways. This use is characterized by modules arranged in the individual railway carriages for displaying railway-specific data and information, such as seat reservations and / or timetable data.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the drawings; it shows:
Fig. 1 ein Blockschema eines in einem Bahnwagen installierten erfindungsgemässen Informationssystems, 1 is a block diagram of an information system according to the invention installed in a railway carriage,
Fig. 2-6 Details des Informationssystems von Fig. 1, 2-6 details of the information system of Fig. 1,
Fig. 7 ein Diagramm zur Funktionserläuterung; und Fig. 7 is a diagram for explanation of function; and
Fig. 8, 9 je ein Blockschema eines Schaltungsdetails. 8, 9 each show a block diagram of a circuit detail.
■ In Fig. 1 ist symbolisch ein Wagen W aus einer Reihe von Bahnwagen dargestellt, in welchem ein Informationsanzeigesystem für Platzreservationen und Wagenlauf installiert ist. Dieses Informationsanzeigesystem besteht darstellungsgemäss aus einem zentralen Speise- und Steuergerät 1 und aus einer an dieses angeschlossene Zweidrahtleitung (Strang) 2, 3, über welche eine Anzahl von Anzeigemodulen 4 bis 6 betrieben wird. Die Maximalzahl der an ein gemeinsames zentrales Speise- und Steuergerät 1 anschliessbaren Anzeigemodul ist an sich beliebig und wird lediglich durch deren Strombedarf begrenzt. 1, a carriage W from a series of railway carriages is symbolically shown, in which an information display system for seat reservations and carriage running is installed. As shown, this information display system consists of a central supply and control device 1 and a two-wire line (strand) 2, 3 connected to it, via which a number of display modules 4 to 6 are operated. The maximum number of display modules that can be connected to a common central power supply and control unit 1 is in itself arbitrary and is only limited by its power consumption.
Die Anzeigemodule können nach Grösse und Aussehen weitgehend optimiert und den Erfordernissen ängepasst werden. Je nach Art der Wagen oder Zugkomposition sind beispielsweise folgende Arten von Anzeigemodulen denkbar: Reservationsanzeigen für einzelne Plätze und Zweierkombinatio- The display modules can be largely optimized in terms of size and appearance and adapted to requirements. Depending on the type of wagon or train composition, the following types of display modules are conceivable, for example: reservation displays for individual seats and two-way combinations.
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nen (für offene Wagen), Reservationsanzeigen für sechsplätzige Abteile, portable Reservationsanzeigen für Grossraumabteile oder ganze Wagen, Wagenlauftafeln für Innenanzeige und Wagenlauftafeln für Aussenanzeige. nen (for open wagons), reservation displays for six-person compartments, portable reservation displays for open-plan compartments or entire wagons, wagon play boards for interior display and wagon play boards for outside display.
Vorzugsweise werden Klartextanzeigen verwendet, so dass für die auf den Anzeigemodulen anzuzeigenden Informationen keine Einschränkung besteht. Nur die Anzahl der Zeichen je Zeile und die Anzahl der Zeilen pro Modul ist vorgegeben. Um eventuelle Probleme mit länderspezifischen Sonderzeichen zu vermeiden, werden die bahntechnischen Informationen in der Regel mit Grossbuchstaben angezeigt. Die Anzeigemodule sind mit LCD-Displays ausgerüstet, was eine Stromversorgung über den Strang ermöglicht. Kleinere Module können mit einer Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise durch LED's, ausgerüstet werden, ohne dass dafür eine zusätzliche Speisung erforderlich wäre. Plain text displays are preferably used, so that there is no restriction on the information to be displayed on the display modules. Only the number of characters per line and the number of lines per module is specified. In order to avoid any problems with country-specific special characters, the railway information is usually displayed in capital letters. The display modules are equipped with LCD displays, which enables a power supply via the line. Smaller modules can be equipped with a backlight, for example with LEDs, without the need for additional power.
Grössere Module, wie diejenigen für den Wagenlauf und hier wiederum die für Aussenanzeige, werden mit einer separaten Beleuchtung versehen, die aber nicht über den Strang 2,3 gespeist wird. Larger modules, such as those for the carriage run and here again those for the outside display, are provided with separate lighting, which, however, is not fed via line 2, 3.
Jedes Anzeigemodul des Systems besitzt einen eigenen Mikroprozessor, der die Datenübertragung und die Anzeigefunktionen steuert. Dadurch wird das gesamte System sehr flexibel und kann weitgehend dem jeweiligen Verwendungszweck an-gepasst werden. Each display module in the system has its own microprocessor that controls data transmission and display functions. This makes the entire system very flexible and can largely be adapted to the respective purpose.
In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Anzeigemodule dargestellt: Fig. 2 zeigt eine Reservationsanzeige 4 für einzelne Plätze und Zweierkombinationen, Fig. 3 eine Reservationsanzeige 5 für sechsplätzige Abteile und Fig. 4 eine Wagenlaufanzeige 6. Die Reservationsanzeigen 4 und 5 unterscheiden sich lediglich in der Anzahl der Zeilen des Anzeigefeldes, die Reservationsanzeige 4 für maximal zwei Plätze hat vier Zeilen, die Reservationsanzeige 5 für ein sechsplätziges Abteil hat acht Zeilen. Zwei beziehungsweise sechs Zeilen werden für die Anzeige der aktuellen Reservation benötigt, zwei Zeilen stehen für weitere Informationen wie beispielsweise Datum, Wagennummer, nächster Fahrplanhalt und dessen Uhrzeit zur Verfügung. Dar-stellungsgemäss weisen die Module 4 und 5 einen Rufknopf 7 für den Zugbegleiter oder den Platzservice auf. Die Module können auch mit einer Beleuchtung versehen sein. Different display modules are shown in FIGS. 2 to 4: FIG. 2 shows a reservation display 4 for individual places and combinations of two, FIG. 3 shows a reservation display 5 for six-seat compartments and FIG. 4 shows a carriage run display 6. The reservation displays 4 and 5 only differ in the number of lines of the display field, the reservation display 4 for a maximum of two places has four lines, the reservation display 5 for a six-seat compartment has eight lines. Two or six lines are required to display the current reservation, two lines are available for further information such as the date, wagon number, next schedule stop and its time. As shown, modules 4 and 5 have a call button 7 for the train attendant or the seat service. The modules can also be provided with lighting.
Selbstverständlich könnten auch andere Informationen, wie beispielsweise der Name des Platzinhabers angezeigt werden. Wesentlich ist, dass für jeden Platz jeweils die aktuelle Reservation angezeigt wird. Sobald eine Reservationsdestination erreicht wird, erfolgt eine Aktualisierung der betreffenden Anzeige durch das zentrale Speise- und Steuergerät 1. Of course, other information, such as the name of the place holder, could also be displayed. It is essential that the current reservation is displayed for each seat. As soon as a reservation destination is reached, the relevant display is updated by the central supply and control device 1.
Die in Fig. 4 dargestellte Wagenlaufanzeige 6, die für die Verwendung im Wageninnern vorgesehen ist, wird an den stirnseitigen Wageneingängen montiert, vorzugsweise an einer erhöhten Position, so dass die Fahrgäste die Anzeige 6 sehen und damit Wagenlauf und Wagennummer kontrollieren können. Eine kleinere Ausführung der Wagenlaufanzeige 6 kann als Kontrollanzeige für das zentrale Speicher- und Steuergerät 1 verwendet werden The wagon running display 6 shown in FIG. 4, which is intended for use inside the wagon, is mounted on the front wagon entrances, preferably in an elevated position, so that the passengers can see the display 6 and thus check the wagon running and wagon number. A smaller version of the carriage running display 6 can be used as a control display for the central storage and control device 1
(siehe Fig. 5). Eine grössere Ausführung der Wagenlaufanzeige 6, vorzugsweise eine solche mit separater Beleuchtung, wird von aussen sichtbar am Wagen montiert und dient somit als Wagenlauftafel für Aussenanzeige. (see Fig. 5). A larger version of the carriage running display 6, preferably one with separate lighting, is mounted on the carriage so that it is visible from the outside and thus serves as a carriage running board for the outside display.
In Fig. 5 ist das zentrale Speise- und Steuergerät 1 dargestellt. Dieses wird für die Stromversorgung der Anzeigemodule und für die Datenübertragung zu diesen benötigt und enthält als Hauptteil einen Mikroprozessor, der die Datenübertragung zu den Modulen, die Überwachung des Systems und den Transfer der Betriebsdaten steuert. Das Speise-und Steuergerät 1, welches über einen Stromversorgungseingang 8 an das Bordnetz des Wagens angeschlossen ist, weist eine Kommunikationsschnittstelle 9 zum Einlesen und Modifizieren der Betriebsdaten sowie eine Quittiertaste 10 auf und ist mit einer Wagenlaufanzeige 6 kombiniert. Diese bildet eine Kontrollanzeige für das Speise- und Steuergerät 1. Das Speise- und Steuergerät 1 speichert die für den normalen Betrieb über die Kommunikationsschnittstelle 9 eingelesenen Reservations- und Fahrplandaten, wobei das Einlesen dieser Daten am Ausgangsbahnhof erfolgt. Die Aktualisierung der Fahrplandaten (insbesondere die Anzeige des nächsten Halts, siehe Fig. 2, 3) erfolgt normalerweise über die Quittiertaste 10, mit der die Halte quittiert werden können. 5 shows the central supply and control device 1. This is required for the power supply of the display modules and for the data transmission to them and contains as main part a microprocessor which controls the data transmission to the modules, the monitoring of the system and the transfer of the operating data. The power supply and control unit 1, which is connected to the vehicle's electrical system via a power supply input 8, has a communication interface 9 for reading in and modifying the operating data and an acknowledgment button 10 and is combined with a vehicle running display 6. This forms a control display for the feed and control device 1. The feed and control device 1 stores the reservation and timetable data read in for normal operation via the communication interface 9, the data being read in at the departure station. The schedule data (in particular the display of the next stop, see FIGS. 2, 3) is normally updated via the acknowledgment key 10, with which the stops can be acknowledged.
Die Kommunikationsschnittstelle 9 dient zum An-schluss eines Transfergeräts 11 (Fig. 6) für die Eingabe von Daten in das Informationsanzeigesystem. Das Transfergerät 11 ist ein portabler Datenspeicher, beispielsweise ein sogenannter Handhold-Computer, der auch für weitere operationeile Aufgaben des Zugbegleiters benützt werden kann. Die Daten werden vom Transfergerät 11 in das Informationsanzeigesystem kopiert und im zentralen Speise* und Steuergerät 1 gespeichert. Nach dem Einlesen der Daten kann das Transfergerät 11 wieder entfernt werden, steht aber für eventuelle Mutationen während der Fahrt jederzeit zur Verfügung. The communication interface 9 is used to connect a transfer device 11 (FIG. 6) for the input of data into the information display system. The transfer device 11 is a portable data storage device, for example a so-called hand-held computer, which can also be used for other operational tasks of the train attendant. The data are copied from the transfer device 11 into the information display system and stored in the central feed * and control device 1. After the data have been read in, the transfer device 11 can be removed again, but is available at any time for possible mutations during the journey.
Das zentrale Speise- und Steuergerät 1 kann mit zusätzlichen Modulen zur Verbindung mehrer Informationsanzeigesysteme der beschriebenen Art und mit weiteren Modulen für zusätzliche Funktionen ausgerüstet sein. Derartige Funktionen wären beispielsweise Steuerung der Klimaanlage und/oder der Beleuchtung, sowie die Überwachung und Verriegelung der Türen. The central power supply and control device 1 can be equipped with additional modules for connecting several information display systems of the type described and with further modules for additional functions. Such functions would be, for example, controlling the air conditioning system and / or the lighting, and monitoring and locking the doors.
Wie schon erwähnt wurde, sind die einzelnen Komponenten des Informationsanzeigesystems über einen zweidrähtigen Bus oder Strang 2, 3 zusammengeschaltet, über welchen den einzelnen Modulen die Speisung und Dateninformation zugeführt wird. Die Daten sind der Speisespannung nach dem in Fig. 7 dargestellten Prinzip überlagert. As has already been mentioned, the individual components of the information display system are interconnected via a two-wire bus or line 2, 3, via which the supply and data information are supplied to the individual modules. The data are superimposed on the supply voltage according to the principle shown in FIG. 7.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, auf dessen Ordinate Strom oder Spannung im Strang 2, 3 und auf dessen Abszisse die Zeit t aufgetragen ist. Zeile a zeigt den Strom- oder Spannungsverlauf im Strang, Zeile b die Sendedaten Strang-Module (Nachricht) und Zeile c die Sendedaten Modul-Strang (Antwort). Fig. 7 shows a diagram on the ordinate of current or voltage in the strand 2, 3 and on the abscissa the time t is plotted. Line a shows the current or voltage curve in the line, line b the transmission data line module (message) and line c the transmission data module line (response).
Je nach Anzahl der angeschlossenen Module, der Länge und dem Querschnitt der Zuleitung zu den Modulen, kann der Stromspeisung eine Daten- Depending on the number of connected modules, the length and cross-section of the supply line to the modules, the power supply can have a data
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Übertragung mit Übertragungsraten bis 19.2 kb/s überlagert werden. Die Übertragung erfolgt vorzugsweise asynchron und im Halbduplexverfahren, wobei eine Nachricht vom Steuergerät zu den Modulen durch eine Erhöhung des Stroms bei konstanter Last und die Antwort in Gegenrichtung durch Vergrösserung einer Modullast erzeugt wird. Nach dem Anlegen der Speisung wird in einer ersten Phase A der Grundstrombedarf aller angeschlossenen Module eingestellt, was durch eine vom Prozessor im Steuergerät 1 (Fig. 1) kontrollierte Regelschaltung erfolgt. Nachdem sich der Strom im Strang stabilisiert hat, kann nun nach der Phase A eine Datenübertragung erfolgen. Dazu wird der Strom im Strang vergrössert (Phase B), was einen Spannungsanstieg im Strang zur Folge hat. Dieser wird von den Modulen bei Uberschreiten einer Schwelle SE detektiert. In Phase C erfolgt die Übertragung von Daten in der Richtung Modul-Steuergerät. Transmission with transmission rates up to 19.2 kb / s can be superimposed. The transmission is preferably asynchronous and in the half-duplex method, a message from the control device to the modules being generated by increasing the current at constant load and the response in the opposite direction being generated by increasing a module load. After the supply is applied, the basic current requirement of all connected modules is set in a first phase A, which is done by a control circuit controlled by the processor in control unit 1 (FIG. 1). After the current in the line has stabilized, data transmission can now take place after phase A. To do this, the current in the phase is increased (phase B), which results in an increase in voltage in the phase. This is detected by the modules when a threshold SE is exceeded. In phase C, data is transferred in the direction of the module control unit.
Voraussetzung für dieses Verfahren der Datenübertragung ist, dass sich der eingestellte Grundstrom während der Übertragung nicht wesentlich verändert. Dazu muss die Grundeinstellung während der Übertragung auf dem vorher eingestellten Wert GE gehalten werden. Dies kann durch eine Einstellung des Stroms durch den Prozessor des Steuergeräts über einen Digital/Analog-Wandler oder durch eine analoge Halteschaltung im Regelkreis für den Grundstrom geschehen. Die grösste Länge der Nachricht wird durch die Veränderung des Grundstroms während der Übertragung bestimmt. The prerequisite for this method of data transmission is that the set base current does not change significantly during the transmission. To do this, the basic setting must be kept at the previously set value GE during transmission. This can be done by setting the current through the processor of the control unit via a digital / analog converter or through an analog hold circuit in the control circuit for the basic current. The greatest length of the message is determined by the change in the base current during the transmission.
Bei der Übertragung der Antwort von den Modulen wird die Last des angesprochenen Moduls während des Aussendens der Antwort entsprechend dem Inhalt von deren Daten vergrössert. Da normalerweise der Informationsgehalt einer Antwort an das Steuergerät wesentlich geringer sein wird als derjenige einer Nachricht von diesem, kann die Antwort langsamer übertragen und dadurch die Übertragungssicherheit verbessert werden. Auch während der Übertragung der Antwort muss selbstverständlich der voreingestellte Strom GE konstant bleiben; bei Bedarf kann zwischen Nachricht und Antwort eine definierte Pause D zur eventuellen Korrektur der Stromgrundeinstellung eingelegt werden. Während dieser Korrektur, die in der Regel nur nach einem längeren Datenverkehr auf dem Strang stattfindet, erfolgt selbstverständlich kein Datenverkehr. When the response is transmitted from the modules, the load of the addressed module is increased during the transmission of the response in accordance with the content of its data. Since the information content of a response to the control device will normally be significantly less than that of a message from the control device, the response can be transmitted more slowly and the transmission security can thereby be improved. Naturally, the preset current GE must also remain constant during the transmission of the response; if necessary, a defined pause D can be inserted between the message and the reply to correct the basic current setting. During this correction, which usually only takes place after a longer data traffic on the line, there is of course no data traffic.
Da alle am Strang angeschlossenen Module über einen eigenen Mikroprozessor verfügen, kann die Datenübertragungsgeschwindigkeit jeweils den Verhältnissen des Gesamtsystems angepasst werden. Ein einfaches Vorgehen kann folgendermas-sen ablaufen: Nach dem Anlegen der Speisung und dem erstmaligen Stabilisieren des Versorgungssystems im Strang werden alle Module mit einer tiefen Übertragungsrate abgefragt. Aus den Antworten können die Anzahl der angeschlossenen Module und allfällige doppelte Belegungen (Einzeladressen der Module) ermittelt werden. Werden dabei keine Unregelmässigkeiten festgestellt, kann der gleiche Abfragezyklus mit einer höheren Übertragungsrate vorgenommen werden. Dieser Vorgang kann bei gleichzeitiger Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit so oft wiederholt werden, bis Fehler erkannt oder gemeldet werden. Dann kann der Steuerprozessor eine Übertragungsrate für den normalen Betrieb mit einem genügenden Sicherheitsabzug einstellen. Wenn der beschriebene Vorgang auch bei grösseren Abweichungen des voreingestellten Speisestroms initialisiert wird, dann können Systemveränderungen automatisch erfasst und korrigiert werden. Ausserdem kann die erwähnte Stromänderung auch als Indikationsgrösse zur Ermittlung von Störungen benutzt werden. Since all modules connected to the line have their own microprocessor, the data transmission speed can be adapted to the conditions of the overall system. A simple procedure can proceed as follows: After the supply has been created and the supply system has been stabilized for the first time, all modules are queried with a low transmission rate. The number of connected modules and any duplicate assignments (individual module addresses) can be determined from the answers. If no irregularities are found, the same polling cycle can be carried out with a higher transmission rate. This process can be repeated as often as the transmission speed increases until errors are detected or reported. Then the control processor can set a transmission rate for normal operation with a sufficient security deduction. If the described process is initialized even in the event of major deviations in the preset supply current, then system changes can be automatically recorded and corrected. In addition, the current change mentioned can also be used as an indicator for determining faults.
Bei der Festlegung des verwendeten Übertragungsprotokolls sind neben den bereits geschilderten noch weitere Kriterien zu berücksichtigen. So ist es erforderlich, dass nach jeder längeren Übertragung eine Pause eingelegt wird. Diese sollte grösser als die übertragene Informationseinheit sein, um den Empfängern Möglichkeit zur Synchronisation des Ausgangszustandes zu bieten. Das verwendete Protokoll richtet sich in erster Linie nach Art, Länge, Häufigkeit und Übertragungssicherheit im System. When determining the transmission protocol used, other criteria must be taken into account in addition to those already described. For example, it is necessary to pause after each long transmission. This should be larger than the transmitted information unit in order to offer the receivers the possibility of synchronizing the initial state. The protocol used depends primarily on the type, length, frequency and transmission security in the system.
Im einfachsten Fall muss das Protokoll soviele redundante Informationen enthalten, dass das System auch in gestörter Umgebung noch sicher funktioniert. Gleichzeitig soll es eine der Anwendung entsprechende Reaktionsgeschwindigkeit ermöglichen. Deshalb sind unterschiedliche Abläufe der Protokollabwicklung vorgesehen. Wenn man beispielsweise eine byteweise Codierung verwendet, dann wird jedes asynchron übertragene Byte zur Übermittlung mit einem Startbit, mindestens einem Stopbit und wahlweise mit einem Paritätsbit versehen. In the simplest case, the protocol must contain so much redundant information that the system still works safely even in a disturbed environment. At the same time, it should enable a reaction speed corresponding to the application. For this reason, different protocol processing procedures are provided. If, for example, byte-by-byte coding is used, each asynchronously transmitted byte is provided with a start bit, at least one stop bit and optionally a parity bit for transmission.
Da das Protokoll keine feste Länge besitzt, werden im Kopf der Nachricht die Betriebsart und die nominelle Länge der Information codiert. Die Kopfinformation wird zweimal hintereinander übertragen, zuerst in invertierter und dann in normaler Form. Dies ermöglicht eine vereinfachte Synchronisierung der Empfänger. Der Inhalt der nachfolgenden Bytes wird durch die Kopfcodierung bestimmt. Nach dem «Kopf» folgt die «Adresse», das ist eine Codierung der Moduladresse des anzusprechenden Moduls oder eine Gruppenadressierung oder eine Codierung für eine generelle Nachricht an alle Module, wie zum Beispiel Fahrplan- oder Dienstinformationen. Zur Auslösung einer bestimmten Reaktion beim empfangenden Modul dient der eigentliche «Befehl», der zur Erhöhung der Flexibilität durch Parameterbytes ergänzt sein kann. Für die Datenübertragung wird ein in der Länge variables Verfahren benutzt, mit einem «Block»byte, das ist eine automatisch generierte Zahl, die als Indikator im Fehlerfall bei der Datenübertragung dient, und mit einer Information «Länge» zur Angabe der Anzahl der mit diesem Block übertragenen Bytes. Schliesslich wird noch ein Prüfbyte oder -wort (»Check») übertragen, das über alle übertragenen Bytes ausser dem invertierten Kopfbyte und Check gebildet und zur Fehlererkennung benutzt wird. Since the protocol has no fixed length, the operating mode and the nominal length of the information are encoded in the header of the message. The header information is transmitted twice in succession, first in inverted and then in normal form. This enables simplified synchronization of the receivers. The content of the subsequent bytes is determined by the header coding. After the "header" follows the "address", that is a coding of the module address of the module to be addressed or a group addressing or a coding for a general message to all modules, such as schedule or service information. The actual "command" is used to trigger a specific reaction at the receiving module, which can be supplemented by parameter bytes to increase flexibility. A length-variable method is used for the data transmission, with a «block» byte, which is an automatically generated number that serves as an indicator in the event of an error in the data transmission, and with information «length» to indicate the number of data with it Block transmitted bytes. Finally, a test byte or word ("check") is transmitted, which is formed over all transmitted bytes except the inverted header byte and check and is used for error detection.
Da der Datenverkehr im Strang vom Steuergerät kontrolliert wird, werden bei der Antwort vom Modul zum Steuergerät hauptsächlich Quittierungen übertragen. Ein eigentliches Protokoll wird nur für die Since the data traffic in the line is controlled by the control unit, acknowledgments are mainly transmitted when the module responds to the control unit. An actual protocol is only for the
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Übertragung von grösseren Datenmengen nach Aufforderung des Steuerprozessors benutzt. Die zu übertragenden Daten werden im Modul gespeichert und nach erfolgter Quittierung durch den Steuerprozessor freigegeben. Transfer of larger amounts of data used when requested by the control processor. The data to be transferred are saved in the module and released by the control processor after confirmation.
Neben den schon bei der Nachricht erwähnten Begriffen können bei der Antwort folgende Arten von Informationen übertragen werden: Eine Information «Status», die nach jeder selektiven Adressierung im Anschluss an den Empfang von «Check» ausgesendet wird. Damit erhält der Steuerprozessor nach jedem direkten Ansprechen eines Moduls eine Aussage über den Zustand des Moduls. Mit «Fehler» wird bei der Gruppenübertragung der Steuerprozessor informiert, wenn die vorangegangene Nachricht nicht bei jedem angesprochenen Modul richtig verstanden worden ist. Wenn ein Modul einen Übertragungsfehler im Gruppenbetrieb erkennt, wird dies durch Vergrössern der Last im Anschluss an die Nachricht signalisiert. Dabei wird der Datensender des Moduls für eine gewisse Zeit eingeschaltet. Auf diese Weise können mehrere Module gleichzeitig einen Übertragungsfehler zurückmelden. In addition to the terms already mentioned in the message, the following types of information can be transmitted in the response: "Status" information, which is sent after each selective addressing after "Check" has been received. This means that the control processor receives information about the status of the module after each direct response to a module. "Error" is used to inform the control processor during group transmission if the previous message has not been understood correctly for every module addressed. If a module detects a transmission error in group operation, this is signaled by increasing the load following the message. The data transmitter of the module is switched on for a certain time. In this way, several modules can report a transmission error at the same time.
Die eigentliche Datenübertragung vom Modul zum Steuergerät erfolgt nur nach einer selektiven Aufforderung des Steuerprozessors. Das Vorhandensein von Daten zur Übertragung bei einem Modul wird im «Status» codiert. Da normalerweise nur eine geringe Datenmenge vom Modul zum Steuergerät zu übertragen ist, wird bei selektiver Adressierung der Module lediglich eine Quittung des Empfangs benötigt, wobei als Quittung die Statusinformation des Moduls benutzt wird. Dadurch kann im Steuerprozessor mit wenig Aufwand der Zustand des Systems abgebildet werden. The actual data transfer from the module to the control unit takes place only after a selective request from the control processor. The presence of data for transmission at a module is coded in the "Status". Since normally only a small amount of data is to be transmitted from the module to the control device, only a receipt for receipt is required when the modules are selectively addressed, the status information of the module being used as the acknowledgment. As a result, the status of the system can be mapped in the control processor with little effort.
Das beschriebene Übertragungsverfahren ermöglicht einen sehr geringen Stromverbrauch. Denn durch die eindeutige Signalisierung der Übertragungsrichtung anhand des Spannungsanstiegs am Strang, hervorgerufen durch die Stromvergrös-serung beim Steuergerät, können die Module jeweils «aufgeweckt» werden, wenn eine neue Nachrichtensequenz vom Steuerprozessor gestartet wird. The transmission method described enables very low power consumption. The modules can be “woken up” each time a new message sequence is started by the control processor due to the clear signaling of the transmission direction based on the voltage rise on the line, caused by the current increase in the control unit.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild des für den Betrieb des Strangs 2, 3 zuständigen Teils des Steuergeräts 1, der nachfolgend als Strangkomponente bezeichnet wird. Diese versorgt den angeschlossenen Strang mit der Speisung für die betreffenden Module und überlagert der Speisung die Datensignale in Senderichtung. Ausserdem werden die Empfangsdaten extrahiert. FIG. 8 shows a block diagram of the part of control unit 1 responsible for the operation of line 2, 3, which is referred to below as line component. This supplies the connected string with the supply for the modules concerned and superimposes the data signals in the transmission direction on the supply. The received data are also extracted.
Darstellungsgemäss enthält die Strangkomponente des Steuergeräts 1 eine bipolare Spannungsreferenz 12, einen Digital/Analog-Wandler 13, eine spannungsgesteuerte Stromquelle 14, eine stromgesteu-erte Stromquelle 15 zur Stromversorgung der Module, eine spannungsgesteuerte Stromsenke 16 und einen Fensterkomparator FK mit je einem analogen Vergleicher 17 und 18 für eine untere bzw. obere Schwelle. Die Strangkomponente ist mit einem Prozessorsystem PS für Steuerung, Datensendung und Empfang verbunden, wobei ein Prozessorsystem PS mehrere Strangkomponenten kontrollieren kann. Der Fensterkomparator FK kann, wie in Fig. 8 gestrichelt angedeutet, durch einen Analog/Digital-Wandler ADC ersetzt sein, wobei dann die Detekti-on der Schwelle durch Softwaredifferenzierung im Prozessorsystem PS erfolgt. As shown, the line component of control unit 1 contains a bipolar voltage reference 12, a digital / analog converter 13, a voltage-controlled current source 14, a current-controlled current source 15 for supplying power to the modules, a voltage-controlled current sink 16 and a window comparator FK, each with an analog comparator 17 and 18 for a lower and an upper threshold, respectively. The strand component is connected to a processor system PS for control, data transmission and reception, wherein a processor system PS can control several strand components. The window comparator FK can, as indicated by dashed lines in FIG. 8, be replaced by an analog / digital converter ADC, the detection of the threshold then being carried out by software differentiation in the processor system PS.
Nach dem Einschalten verändert das Prozessorsystem PS über den Digital/Analog-Wandler 13 den Strom im Strang 2, 3 solange, bis die Spannung innerhalb des durch die Komparatoren 17, 18 gebildeten Fensters liegt. Der Strom für die Strangspeisung wird von der Stromquelle 15 geliefert, welche vom D/A-Wandler 13 über die spannungsgesteuerte Stromquelle 14 eingestellt wird. Die letztere steuert die Stromquelle 15 mit einem kleinen Strom an, der der Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 13 proportional ist. Mit dem gleichen Signal wird vom D/A-Wandier 13 die Stromsenke 16 angesteuert, die vom Prozessorsystem PS über eine Leitung 19 zur Datenübertragung aus- und eingeschaltet wird. Die Stromsenke 16 belastet die Stromquelle 15 im Ruhezustand mit etwa 5% bis 10% des von der Stromquelle 15 gelieferten Stroms. Wenn das Prozessorsystem PS die Stromsenke 16 ausschaltet, dann wird der Strom im Strang 2, 3 um diesen Wert erhöht und es kann nun der aktive Teil eines Datensignals der Strangspeisung überlagert werden. Der eingeschaltete Zustand der Stromsenke 16 entspricht dem passiven Teil des Datensignals. Auf diese Weise wird das zu sendende Datensignal, also die Nachricht, dem Strang überlagert. After switching on, the processor system PS changes the current in the string 2, 3 via the digital / analog converter 13 until the voltage lies within the window formed by the comparators 17, 18. The current for the strand feed is supplied by the current source 15, which is set by the D / A converter 13 via the voltage-controlled current source 14. The latter drives the current source 15 with a small current which is proportional to the output voltage of the D / A converter 13. With the same signal, the D / A converter 13 controls the current sink 16, which is switched off and on by the processor system PS via a line 19 for data transmission. The current sink 16 loads the current source 15 in the idle state with approximately 5% to 10% of the current supplied by the current source 15. When the processor system PS switches off the current sink 16, the current in the strand 2, 3 is increased by this value and the active part of a data signal can now be superimposed on the strand feed. The switched-on state of the current sink 16 corresponds to the passive part of the data signal. In this way, the data signal to be sent, ie the message, is superimposed on the line.
Die Antwort wird wie erwähnt durch das Vergrössern der Last des adressierten Moduls im Strang übertragen. Die Erkennung des entsprechenden Spannungsabfalls am Strangeingang erfolgt durch den Fensterkomparator FK oder durch den Ana-log/Digital-Wandler ADC und durch Softwaredifferenzierung, wobei je nach Polarität der Eingangsspannung relativ zur Referenz 12 ein logisches Signal an das Prozessorsystem PS geliefert wird, welches diese logischen Signale als Antwortdaten auswertet. Der Empfang des Datensignals kann mit ein- oder ausgeschalteter Stromsenke 16 erfolgen. As mentioned, the answer is transmitted by increasing the load of the addressed module in the line. The corresponding voltage drop at the line input is detected by the window comparator FK or by the analog-to-digital converter ADC and by software differentiation, whereby depending on the polarity of the input voltage relative to the reference 12, a logic signal is delivered to the processor system PS, which signals this logic Evaluates signals as response data. The data signal can be received with the current sink 16 switched on or off.
Fig. 9 zeigt ein Schaltbild der für die beschriebenen Funktionen erforderlichen Teile eines Moduls. Diese umfassen darstellungsgemäss einen Gleichrichter 20 als Verpolungsschutz, eine Konstantstromquelle 21 zur Speisung des Moduls, einen Shuntregler 22 zur Konstanthaltung der Speisespannung des Moduls, einen Datenempfänger 23 zur Umsetzung des analogen Datensignals, einen Datensender 24 mit einem Darlingtontransistor zum Vergrössern der Modullast, einen Mikroprozessor uP zur Steuerung des Moduls, ein Display 25 zur Anzeige von Informationen und eine Eingabestufe 26 für Eingaben am Modul. Diese Eingabestufe kann selbstverständlich auch irgendein Sensor oder Detektor sein, der eine bestimmte Grösse überwacht und bei Bedarf entsprechende Signale oder Alarme an das Steuergerät meldet. Diese Möglichkeit der Eingabe von Signalen, Informationen und/oder Alarmen in die Module, sei dies von Hand oder automatisch durch einen entsprechenden Sensor, und von deren Übertragung über den Strang an das Steuergerät ist ein wesentliches Merkmal des beschriebenen Systems. 9 shows a circuit diagram of the parts of a module required for the functions described. According to the illustration, these include a rectifier 20 as reverse polarity protection, a constant current source 21 for supplying the module, a shunt regulator 22 for keeping the supply voltage of the module constant, a data receiver 23 for converting the analog data signal, a data transmitter 24 with a Darlington transistor for increasing the module load, a microprocessor uP for controlling the module, a display 25 for displaying information and an input stage 26 for inputs on the module. This input stage can of course also be any sensor or detector that monitors a certain size and, if necessary, reports corresponding signals or alarms to the control unit. This possibility of entering signals, information and / or alarms into the modules, whether by hand or automatically by means of a corresponding sensor, and of their transmission via the line to the control unit is an essential feature of the system described.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
9 9
CH 679 617 A5 CH 679 617 A5
10 10th
Jedes Modul nimmt vom Strang 2, 3 einen definierten und weitgehend konstanten Strom auf. Damit wird sichergestellt, dass am Strang eine grosse Anzahl von Modulen betrieben werden kann. Der Grundstrombedarf aller Module wird vom Steuergerät eingestellt. Ohne Datensignal auf dem Strang stellen sich am Modul bestimmte Spannungen ein. Bei Vergrösserung des Stroms im Strang steigt die Spannung am Strang an, da der Gesamtverbrauch aller Module fast konstant bleibt. Dieser Spannungsanstieg wird vom Datenempfänger 23 erkannt und in ein logisches Signal für den aktiven Zustand umgesetzt, welches über eine Leitung 27 an den Mikroprozessor uP weitergeleitet wird, welcher seinerseits aus der Abfolge dieser logischen Signale die Nachricht rekonstruiert. Der Mikroprozessor uP verarbeitet die empfangenen Nachrichten und gibt sie beispielsweise auf dem Display 25 aus. Auch hier besteht die Möglichkeit der Verwendung eines Analog/Digital-Wandlers ADC mit nachfolgender Softwaredifferenzierung für die Detektion des Spannungsanstiegs. Each module receives a defined and largely constant current from line 2, 3. This ensures that a large number of modules can be operated on the line. The basic power requirement of all modules is set by the control unit. Without a data signal on the string, certain voltages occur on the module. When the current in the string increases, the voltage on the string increases, since the total consumption of all modules remains almost constant. This rise in voltage is recognized by the data receiver 23 and converted into a logic signal for the active state, which is forwarded via a line 27 to the microprocessor uP, which in turn reconstructs the message from the sequence of these logic signals. The microprocessor uP processes the received messages and outputs them on the display 25, for example. Here too there is the possibility of using an analog / digital converter ADC with subsequent software differentiation for the detection of the voltage rise.
Zur Übertragung einer Antwort an das Steuergerät schaltet der Mikroprozessor uP den Datensender 24 des Moduls über eine Leitung 28 ein und aus. Das aktive Datensignal schaltet den MOS-Transistor der Darlingtonschaltung aus, welche dadurch leitend wird. Um zu verhindern, dass die Strangspeisung zu fest abgesenkt wird, ist der Transistor gegengekoppelt, wodurch eine genügende Restspannung zur Speisung der Module am Strang sichergestellt ist, auch wenn mehrere Module gleichzeitig senden. Der Transistor muss für diese Übertragungsart eine genügende Verlustleistung besitzen. To transmit a response to the control unit, the microprocessor uP switches the data transmitter 24 of the module on and off via a line 28. The active data signal turns off the MOS transistor of the Darlington circuit, which thereby becomes conductive. In order to prevent the string supply from being lowered too tightly, the transistor is negative-coupled, which ensures sufficient residual voltage to supply the modules on the string, even if several modules are transmitting at the same time. The transistor must have sufficient power dissipation for this type of transmission.
Die einzelnen Anzeigemodule weisen die gleiche Grundstruktur auf und werden vor ihrem ersten Einsatz auf den Anwendungszweck konfiguriert. Bei dieser Konfiguration werden die Adressen für die Sitzplätze und die Wagenseriennummer gespeichert. Die eigentliche Wagennummer des jeweiligen Zuges und die Zugnummer werden am zentralen Speicher- und Steuergerät eingegeben, so dass jederzeit bei jeder beliebigen Zugzusammensteliung eine logische Zuordnung vorgenommen werden kann. The individual display modules have the same basic structure and are configured for the intended purpose before they are used for the first time. With this configuration, the addresses for the seats and the car serial number are saved. The actual wagon number of the respective train and the train number are entered on the central memory and control unit, so that a logical assignment can be made at any time for any train combination.
Die zentralen Speise- und Steuergeräte werden von den Wagenbatterien mit Energie versorgt. Dadurch entfallen vielfältige Aufwendungen für die Stromversorgung der Anzeigemodule. Die Speise-und Steuergeräte der einzelnen Wagen können untereinander verbunden werden, womit das System für den ganzen Zug von jedem Steuergerät aus kontrolliert werden kann. Sofern im System Fahrplandaten und andere Dienstinformationen verbreitet werden, können die einfachsten Mutationen, wie Quittierung von Stationen und von Zugverspätungen, an jedem Steuergerät vorgenommen werden. Das Begleitpersonal hat ausserdem die Möglichkeit, zusätzliche Modifikationen via Transfergerät 11 und Kommunikationsschnittstelle 9 (Fig. 6, 5) vorzunehmen. Da über die Kommunikationsschnittstelle auch Daten ausgelesen werden können, erlaubt das System auch eine Betriebsdatenerfassung. The central supply and control devices are powered by the car batteries. This eliminates various expenses for the power supply of the display modules. The feed and control devices of the individual carriages can be interconnected, so that the system can be controlled from any control device for the entire train. If schedule data and other service information are disseminated in the system, the simplest changes, such as acknowledgment of stations and train delays, can be carried out on any control unit. The accompanying personnel also have the option of making additional modifications via transfer device 11 and communication interface 9 (FIGS. 6, 5). Since data can also be read out via the communication interface, the system also allows operating data acquisition.
Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass das beschriebene System nicht auf die Informationsanzeige in Eisenbahnzügen beschränkt ist. Diese Applikation ist nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, aber es sollte klar sein, dass eine Vielzahl anderer Anwendungen auf dem Gebiet der Aufbereitung, Verteilung und Anzeige von Informationen möglich ist. It should be pointed out again that the system described is not limited to the information display in railroad trains. This application is only a preferred embodiment, but it should be understood that a variety of other applications in the field of editing, distributing and displaying information are possible.
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