CN104885569B - 用于信号传输的接口电路、操作装置及控制分析电路 - Google Patents

用于信号传输的接口电路、操作装置及控制分析电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于家用电器的操作装置(2)的、尤其是用于发光机构(3)的操作装置的接口电路(1)，接口电路(1)分别通过发送光电耦合器(9)和接收光电耦合器(8)与总线(4)双向通信，其中接口电路(1)的节点(P)被按照如下方式施加驱动电压(VT)，即，发送光电耦合器(9)接通并因此将信号发送至总线(4)，并且其中，可在相同的节点(P)处检测接收光电耦合器(8)的状态，使得可从总线(4)接收信号。

Description

用于信号传输的接口电路、操作装置及控制分析电路
技术领域
本发明涉及一种例如可与用于驱动发光机构的操作装置(例如镇流器)结合使用的接口。本发明尤其涉及一种接口电路，该接口电路被用于将数据尤其是控制指令传输至发光机构的操作装置。
背景技术
用于在发光机构的操作装置与总线之间的双向数据传输的接口电路一般来说是已知的。这样的接口例如由US6,762,570B1所公开。在该文献的图4中示出了具有用于收发数据的两个光电耦合器的电路。这种双向传输由微控制器102控制，这里，微控制器一侧具有数据接收端子，并且另一侧具有与数据接收端子分开的数据发送端子。在操作装置内为采用微控制器形式的智能电路配备有多个用于双向通信的引脚。
发明内容
相应地，本发明的目的在于实现一种简化的接口电路。
本发明的任务将通过权利要求1的特征来解决。由从属权利要求得到本发明的有利实施方式和改进方案。
本发明的第一方面涉及一种接口电路，该接口电路用于家用电器的操作装置尤其是发光机构的操作装置，该接口电路用于分别通过发送光电耦合器和接收光电耦合器与总线进行双向通信。该接口电路的节点可被这样施加驱动电压，即，所述发送光电耦合器接通并因此发送信号给所述总线。在相同的节点处，可以检测所述接收光电耦合器的状态，使得可从所述总线接收信号。
本发明的另一个方面涉及一种具有这种接口电路的用于发光机构的操作装置。
本发明的又一个方面涉及一种用于接口电路的控制分析电路，所述接口电路用于家用电器的操作装置，尤其是用于发光机构的操作装置，所述接口电路用于分别通过发送光电耦合器和接收光电耦合器与总线进行双向通信。该控制分析电路的节点可这样被施加驱动电压，即，所述发送光电耦合器接通并因此将信号发送至所述总线。在相同的节点处，可以检测所述接收光电耦合器的状态，使得能够从所述总线接收信号。在此，该控制分析电路能以集成电路尤其是ASIC或微控制器或其混合体的形式构成。通过接通所述发送光电耦合器，将信号尤其是数字信号发送至所述总线。由于可以检测所述接收光电耦合器的状态，所以可以接收总线状态并从所述总线接收信号。
所述节点可以是控制分析电路的端子。
该控制分析电路可以具有用于在节点上施加驱动电压的驱动器，其中，所述驱动电压导致所述发送光电耦合器的接通。
该控制分析电路可具有例如比较器的机构，该机构用于将节点处电压与基准电压进行比较。根据所述比较，可以推断所述总线上的低电平信号或高电平信号。
如果节点处的电压高于基准电压，则可推断所述总线上有低电平信号。如果节点处的电压低于基准电压，则可推断所述总线上有高电平信号。通过接口传输的数据不仅可作为高态有效信号(即通过一个高电平传输1)，也可作为低态有效信号来传输(即通过一个低电平来传输1)。
所述总线可被构造为DALI总线。所述总线的检测到的高电平信号也可被视为所述总线的静止状态。
该控制分析电路能被构造为集成电路，优选为微控制器、专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器的形式。
该接口电路可以具有：
-连接于节点(P)上的第一电流路径，该第一电流路径具有低阻抗电路(R3)和发送光电耦合器(9)，
-连接于节点(P)上的且被通过供电电压(V1)供电的高阻抗第二电流路径，该高阻抗第二电流路径与接收光电耦合器(8)相连接。
所述接收光电耦合器可以这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器在节点处接通造成低电位。
所述接收光电耦合器可以这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器在节点处未接通造成高电位。
所述接收光电耦合器可这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器的未接通造成所述发送光电耦合器的未接通。
可以在一侧向所述发送光电耦合器供应驱动电压，并且可以在另一侧向所述发送光电耦合器供应与所述接收光电耦合器耦合的供电电压。
该接口电路可以具有这样的非对称电阻网络，即，当供应驱动电压时，所述发送光电耦合器接通，而当供应供电电压时，所述发送光电耦合器不接通。
在节点未接收到驱动电压时，所述发送光电耦合器优选地不接通，该控制分析电路可根据节点(P)处的电压来识别通过所述接收光电耦合器接收到的数字信号。
现在，本发明的目的在于取代在智能电路(ASIC或微控制器)上的两个引脚而仅需要一个引脚以用于借助两个光电耦合器的双向数据通信。
附图说明
以下将参照附图来详述本发明的优选实施方式，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的抗压型接口电路的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的双向接口1。接口1用于一个或至少一个发光机构3的操作装置2与远距中央装置或另一个操作装置(未示出)借助总线4的双向数据交换。在接口1内设有控制电路或控制分析电路10，控制电路或控制分析电路10将接口1与操作装置2相连接并尤其允许总线4与操作装置2之间的双向通信。操作装置2尤其可以是用于发光机构的电子镇流器。发光机构3例如可以是LED或OLED(有机发光二极管)发光机构或卤素灯或气体放电灯。操作装置2通常还可用于家用电器以便控制其它电器。
接口1具有用于总线4的连接端子5。接收通道或接收分支6的输入端和发送通道或发送分支7的输出端汇集在连接端子5上。接口1能够通过接收通道6从总线接收数据并且通过发送通道7将数据发送给总线。通过还被称为正向通道的接收通道6，接口1或者操作装置2从总线4接收数据。发送通道7是反向通道，即接口1或操作装置2通过该通道将数据发送至总线4。
所接收的数据尤其可以是用于发光机构3工作的控制指令。所发送的数据例如可以涉及关于发光机构3的或操作装置2的状态的信息。交换数据优选符合DALI(数字可寻址照明接口)标准，即用于光技术操作装置的控制的协议。或者，数据可以根据DSI(数字信号接口)协议被用于控制操作装置。总线4上的数据优选是数字形式。
如果总线4例如是就像用在照明技术领域内的DALI总线，则第一信号电平可以对应于具有从-4.5V至+4.5V的电压范围的物理低电平，而第二信号电平可为属于具有从+9.5V至+22.5V即例如16V或从-9.5V至-22.5V的电压范围的高电平。一般来说，数据传输在DALI总线***的情况下这样发挥作用，即，在发送比特的情况下，总线4上的电压被置于零伏，或者至少近似置于零伏，而在静止状态下，即，在不发送比特的情况下，总线4上的电压被置于从9.5至22.5V即例如16V或-9.5V至-22.5V之间的电压范围内。就是说，在DALI总线***内，数据通过低电平来传输。作为替代或补充，数据也可以通过高电平来传输，就像例如在DSI协议中那样。
用于电位分离的一个光电耦合器或接收光电耦合器8连接至接收通道6的输出端。另一个光电耦合器或发送光电耦合器9连接在发送通道7的输入端。或者，接收光电耦合器8和发送光电耦合器9直接连接在总线4上。接收光电耦合器8和发送光电耦合器9被设计用于允许控制电路10与总线***之间以及操作装置2与总线***之间的双向数据交换。例如，接收光电耦合器8可以被设计用于将例如施加在总线4上的控制指令的信息发送给控制电路10并进一步发送给操作装置2。另一方面，操作装置2本身可以发送例如状态信息的数据给控制电路10，控制电路将这些数据通过发送光电耦合器9提供给发送通道7，最终传输给总线***。控制电路10例如可将操作装置2接收到的模拟信号转换为数字信号(例如DALI信号或DSI信号)并输送给发送通道7。
控制电路10优选以集成电路形式构成，优选为微控制器、专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器形式。
根据本发明，该控制电路具有唯一的引脚P或端子，用于经接收光电耦合器8和发送光电耦合器9的双向数据通信。接收光电耦合器8和发送光电耦合器9只通过引脚P与控制电路10相连接。因此，在控制电路10处不需要两个单独的用于数据通信的端子。
接收光电耦合器8的输出端8a(即，例如接收光电耦合器8的以晶体管形式构成的输出侧光学接收器)与第一电阻R1串联。接收光电耦合器8的输出端8a接地。在第一电阻R1上施加有电压V1。
在控制电路10的引脚P和接收光电耦合器8与第一电阻R1之间连接点之间接有第二电阻R2。
在引脚P处还接有由第三电阻R3、二极管D1和发送光电耦合器9的输入端9e(即，发送光电耦合器9的输入侧光学发送器)所构成的串联电路。第三电阻R3尤其是连接于引脚P。例如为发光二极管9L形式的发送光电耦合器9的光学发送器的负极接地。其正极被连接至可选设的二极管D1的负极。
控制电路在内部具有驱动器T和比较器K。比较器K将引脚P上的电压与基准电压Vref进行比较。引脚P连接于比较器K的正的非反转输入端。基准电压Vref被施加在比较器K的负的反转输入端。比较器K的输出信号用IN表示。驱动器T的输出端被连接在引脚P上，其中驱动器T的输入信号用OUT标示。根据该OUT，驱动器T的输出端上可具有驱动电压VT。如果例如信号OUT是逻辑高信号High’，则驱动器T在引脚P上施加正的驱动电压VT。如果信号OUT是逻辑低信号Low'，则驱动器T不施加电压VT。
根据本发明的一个实施方式，各不同元构件可以具有以下值：
R1＝30.R，其中R是电阻值，
R2＝30.R，
R3＝R
Vl＝3.3伏，
Vref＝l.5伏，并且
VT＝3.3伏。
二极管D1和发送光电耦合器9的发光二极管9L可以分别具有以下的流电压：
VD1＝0.7伏，并且
V9L＝1.5伏。
二极管D1此时只是一个可选构件。
驱动器T和比较器K优选是控制分析电路10的内部构件。基准电压Vref也优选由控制分析电路10的内部构件提供。接口1的并非是控制分析电路10的内部构件的部件被优选安装在印刷电路板上。
以下将描述本发明接口的工作方式。
如上所述，在DALI总线4处于静止状态时，总线电平高。因此，接收光电耦合器8接通，使得尤其是第二电阻R2接地。因而在引脚P上施加有地电位，由此一来，地电位也施加在比较器K的非反转输入端上。负极此时具有正电压Vref，因而在比较器输出端IN有逻辑低信号Low'。因此，在输出端IN反映该逻辑低信号Low'，使得总线4处于静止状态或者说总线电平高。
在本实施方式中，结合DALI总线来描述逻辑状况，因而此时总线电平在静止状态下高。在其它协议尤其是DSI情况下，静止状态的特点是总线电平为零，因此产生相反的情况。
以下将描述来自接口或操作装置层面的接收操作。
当总线例如呈DALI总线发送时实现下降沿，即总线电位从高电平降低至低电平。在该下降沿之后，接收光电耦合器8因低电平而不再被接通，因而地电位也不再施加在引脚P上。
现在这样选择电阻布线，即，根据供应电压V1，现在施加在引脚P上的电压产生发光二极管9L的发送操作，但发送功率太小而不足以接通发送光电耦合器9的晶体管9T。
现在，在引脚P和因而在比较器的非反转输入端上同时施加例如2.2V的信号，这在输出端IN产生高态信号High’，因此这重现了DALI总线示例中的下降沿。
引脚P上的例如2.2V的电压源自二极管D1的流电压VD1＝0.7V和发光二极管9L的流电压V9L＝1.5V。如果根据另一个实施方式不设置二极管D1，则将在引脚P和比较器K的非反转输入端出现如1.5V的相应低电压。为了在这个实施方式中也在输出端IN获得高态信号High’，必须将基准电压Vref降低到小于1.5V。
接着，说明来自接口或操作装置层面的发送操作。作为控制电路10中的内部构件，设有用于例如3.3V的驱动器。当该驱动器在引脚P和第三电阻R3上施加3.3V时，由发光二极管9L产生的电流足够大，足以接通发送光电耦合器9或其晶体管9T。
在接口1内存在这样的非对称性：3.3V的供电电压V1借助由第一电阻和第三电阻构成的电阻网络以如下方式降低，即，发送光电耦合器9的晶体管9T未接通；并且3.3V的ASIC10的内驱动器T无需这种按缩比(Herunterskalierung)而被施加到发送光电耦合器上，因而导致发送侧光电耦合器9的接通。
可以保证的是，根据本发明，一侧由总线并且另一侧由ASIC的内部驱动器分别向发送光电耦合器9提供一个电压，其中，此时这些电压利用非对称的电阻网络而被供应。
在ASIC内部确保借助驱动器T的发送工作只在具有输出端IN的接收侧比较器恰好没有分析时起效。
所述非对称电阻布线的分压比为至少10倍且优选更高。
附图标记
1 接口
2 操作装置
3 发光机构
4 总线
5 连接端子
6 接收通道
7 发送通道
8 接收光电耦合器
8a 接收光电耦合器的输出端
9 发送光电耦合器
9e 发送光电耦合器的输入端
9L 发送光电耦合器的发光二极管
9T 发送光电耦合器的晶体管
10 控制电路或控制分析电路。

Claims (22)

1.一种用于家用电器的操作装置(2)的接口电路(1)，所述接口电路(1)用于分别通过发送光电耦合器(9)和接收光电耦合器(8)与总线(4)进行双向通信，其中，所述接口电路(1)的节点(P)被这样施加驱动电压(VT)，即，所述发送光电耦合器(9)接通并因此将信号发送至所述总线(4)，并且在相同的节点(P)处能检测所述接收光电耦合器(8)的状态，从而能够从所述总线(4)接收信号。
2.根据权利要求1所述的接口电路，其中，所述接口电路(1)被用于发光机构(3)的操作装置。
3.根据权利要求1所述的接口电路，其中，所述节点(P)是控制分析电路(10)的端子。
4.根据权利要求3所述的接口电路，其中，所述控制分析电路(10)具有用于在所述节点(P)处施加驱动电压的驱动器(T)，其中，所述驱动电压造成所述发送光电耦合器(9)的接通。
5.根据权利要求3所述的接口电路，其中，所述控制分析电路(10)具有用于将所述节点(P)处的电压与基准电压(Vref)相比较的机构，其中，根据所述比较来推断所述总线(4)上的低电平信号或高电平信号。
6.根据权利要求5所述的接口电路，其中，所述机构是比较器(K)。
7.根据权利要求5所述的接口电路，其中，当所述节点(P)处的电压高于所述基准电压(Vref)时推断所述总线(4)上具有低电平信号，并且当所述节点(P)处的电压小于所述基准电压(Vref)时推断所述总线(4)上具有高电平信号。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的接口电路，其中，所述总线(4)被构造为DALI总线，并且在所述总线(4)上检测到高电平信号的情况被视为所述总线(4)的静止状态，其中，在所述静止状态下不发送比特。
9.根据权利要求3所述的接口电路，其中，所述控制分析电路(10)被构造为集成电路。
10.根据权利要求9所述的接口电路，其中，所述控制分析电路(10)被构造为微控制器、专用集成电路(ASIC)或数字信号处理器形式。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的接口电路，该接口电路包括：
-连接在所述节点(P)上的第一电流路径，所述第一电流路径具有低阻抗电路(R3)和所述发送光电耦合器(9)，
-连接在所述节点(P)上并通过供电电压(V1)供电的高阻抗第二电流路径，所述高阻抗第二电流路径与所述接收光电耦合器(8)相连接。
12.根据权利要求11所述的接口电路，其中，所述接收光电耦合器(8)这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器(8)在所述节点(P)处接通导致低电位。
13.根据权利要求11所述的接口电路，其中，所述接收光电耦合器(8)这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器在所述节点(P)处(8)未接通导致高电位。
14.根据权利要求13所述的接口电路，其中，所述接收光电耦合器(8)这样与所述高阻抗第二电流路径相连接，即，所述接收光电耦合器(8)的未接通导致所述发送光电耦合器(9)不接通。
15.根据权利要求1-7中任一项所述的接口电路，其中，在一侧向所述发送光电耦合器(9)供应所述驱动电压(VT)，而在另一侧向所述发送光电耦合器(9)供应与所述接收光电耦合器(8)耦合的供电电压(V1)。
16.根据权利要求15所述的接口电路，该接口电路具有这样的非对称的电阻网络，即，当供应所述驱动电压(VT)时，所述发送光电耦合器(9)接通，而当供应所述供电电压(V1)时，所述发送光电耦合器(9)不接通。
17.根据权利要求3所述的接口电路，其中，当未对所述节点(P)施加所述驱动电压(VT)时，所述发送光电耦合器(9)不接通，并且所述控制分析电路(10)根据所述节点(P)上出现的电压来识别通过所述接收光电耦合器(8)接收的数字信号。
18.一种用于发光机构的操作装置，该操作装置具有根据前述权利要求中任一项所述的接口电路(1)。
19.一种用于接口电路(1)的控制分析电路(10)，所述接口电路(1)用于家用电器的操作装置(2)，所述接口电路(1)用于分别通过发送光电耦合器(9)和接收光电耦合器(8)与总线(4)进行双向通信，其中，所述控制分析电路(10)的节点(P)这样被施加驱动电压(VT)，即，所述发送光电耦合器(9)接通并因此将信号发送至所述总线(4)，并且在相同的节点(P)处可检测所述接收光电耦合器(8)的状态，从而能够从所述总线(4)接收信号。
20.根据权利要求19所述的控制分析电路，其中，所述接口电路(1)被用于发光机构(3)的操作装置。
21.根据权利要求19所述的控制分析电路，其中，所述控制分析电路(10)被构造为集成电路。
22.根据权利要求19所述的控制分析电路，其中，所述控制分析电路(10)被构造为专用集成电路或微控制器或其混合体。
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