DE10357332A1 - Electronic decoupling inductance for applications in actuator-sensor-interface networks - Google Patents

Electronic decoupling inductance for applications in actuator-sensor-interface networks Download PDF

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Abstract

Eine elektronische Entkoppelinduktivität ("Gyrator") für Anwendungen in Aktuator-Sensor-Interface Netzwerken ist eine zum Aktuator-Sensor-Interface IC ("AS-I IC") eigenständige Baugruppe und mit diesem beliebig elektrisch und mechanisch verbunden.An electronic decoupling inductance ("gyrator") for applications in actuator-sensor-interface networks is an independent assembly to the actuator-sensor-interface IC ("AS-I IC") and electrically and mechanically connected to it.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Entkoppelinduktivität für Anwendungen in Aktuator-Sensor-Interface Netzwerken, wie Slaves, Master, Extender, Repeater, Monitore sowie alle am Aktuator-Sensor-Interface angeschlossenen Module, im weiteren als Anwendungen bezeichnet.The The invention relates to an electronic decoupling inductance for applications in actuator-sensor-interface networks, such as slaves, master, extender, Repeaters, monitors and all connected to the actuator sensor interface Modules, hereinafter referred to as applications.

Das Aktuator-Sensor-Interface (AS-Interface) ist ein Vernetzungssystem für die unterste Feldbusebene der Automatisierungstechnik mit überwiegend bitorientiertem Datenaustausch nach dem Master-Slave-Prinzip. Es eignet sich insbesondere für eine einfache und kostengünstige „Low End"-Installation von einfachen binären Sensoren und Aktoren sowie Modulen mit mehreren Ein-/Ausgängen und deren Betrieb und Wartung über eine Steuerung. Sensoren sind typischerweise einfache Befehlsgeber, Druckschalter, Wahlschalter, Näherungsschalter, Füllstandsmelder, Lichtschranken oder inkrementale Winkelkodierer. Als einfache Aktoren kommen vorzugsweise Meldeleuchten, akustische Signalgeber, Pneumatikventile, Hydraulikventile und kleine elektrische Antriebe in Betracht. Ein AS-Interface Slave-IC ist entweder direkt in einen Sensor oder Aktuator eingebaut, oder er ist in ein Modul eingebaut, an das konventionelle Sensoren und Aktuatoren angeschlossen werden können. Jeweils beim Einbau eines IC's in einen Slave wird die Konfiguration der Ports als Eingang/Ausgang-Konfiguration festgelegt. Daher kann der gleiche AS-Interface Slave IC sowohl Sensoren als auch Aktuatoren ansteuern. Der AS-Interface Master bildet die Schnittstelle zwischen dem Übertragungssystem und einer Steuerung auf einer höhergeordneten Steuerungsebene, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder einem Personalcomputer (PC) oder zu einer übergeordneten Netzstruktur und organisiert den Datenverkehr auf dem AS- Interface Bus. Er kann Bestandteil der Steuerung sein. Die Slaves tauschen dann direkt mit der Steuerung Daten aus.The Actuator sensor interface (AS-Interface) is a networking system for the lowest fieldbus level of automation technology with predominantly bit-oriented data exchange according to the master-slave principle. It is particularly suitable for a simple and inexpensive "low end" installation of simple binary Sensors and actuators as well as modules with multiple inputs / outputs and their operation and maintenance over a controller. Sensors are typically simple commanders, Pressure switch, selector switch, proximity switch, Level indicator, Photocells or incremental encoders. As simple actors are preferably indicator lights, sounders, pneumatic valves, Hydraulic valves and small electric drives into consideration. One AS-Interface slave IC is either built directly into a sensor or actuator, or it is built into a module, to the conventional sensors and Actuators can be connected. Each with the installation of a IC's in a slave will configure the ports as input / output configuration established. Therefore, the same AS-Interface Slave IC can both Control sensors as well as actuators. The AS-Interface master forms the interface between the transmission system and a Control on a higher-level Control level, such as a programmable logic controller (PLC) or a personal computer (PC) or to a higher-level network structure and organizes the data traffic on the AS-Interface bus. He can Be part of the controller. The slaves then exchange directly with the control data off.

Eine konventionelle Verdrahtungslösung kann komplett durch das AS-Interface System ersetzt werden, wobei Verdrahtungsaufwand eingespart wird sowie mit intelligenten AS-Interface-Sensoren und AS-Interface-Aktuatoren auch neue Funktionen, wie Parametrierung und Diagnose zu realisieren sind, ohne den Verkabelungsaufwand zu erhöhen. Mit speziellen Profilen sind auch analoge Geräte anschließbar. Aufgrund dieser Eigenschaften hat sich das AS-Interface in den letzten Jahren zum führenden Vernetzungssystem in unterster Feldebene der Automatisierungstechnik entwickelt. Seit 1999 ist AS-Interface als internationaler Industriestandard IEC 62026 und als Europanorm EN 50295 festgeschrieben.A conventional wiring solution can be completely replaced by the AS-Interface system, where Wiring effort is saved as well as with intelligent AS-Interface sensors and AS-Interface actuators also to realize new functions, such as parameterization and diagnostics are without increasing the cabling effort. With special profiles are also analog devices connected. Because of these characteristics, the AS-Interface has been in the last few years Years to the leading Networking system in the lowest field level of automation technology developed. Since 1999, AS-Interface has been an international industry standard IEC 62026 and European Standard EN 50295.

Neben der Übertragung von Daten hat das Buskabel, typischerweise ein ungeschirmtes Zweileiter-Flachkabel, die Aufgabe, die Teilnehmer aus einem Netzgerät mit elektrischer Energie zu versorgen, das üblicherweise 30V Gleichspannung mit bis zu 8A zur Verfügung stellt. Die Datensignale sind der Gleichspannung mit einer Amplitude von maximal +/- 4V mit Hilfe eines speziellen Verfahrens zur seriellen Übertragung, der Alternierenden Puls Modulation (APM), in Form von positiven und negativen sin2-Pulsen auf moduliert und werden in Form von Datentelegrammen übertragen. Folglich müssen in einem AS-Interface Daten und Energie voneinander entkoppelt werden. Hierzu dienen Datenentkoppelungsnetzwerke, die zumeist in dem gleichen Gehäuse wie die an dem AS-Interface Netzwerk angeschlossenen Anwendungen untergebracht sind. Zur Generierung der Spannungsimpulse dienen zwei Induktivitäten und zwei dazu parallel geschaltete Widerstände, welche zumeist im Gehäuse der Energieversorgung untergebracht sind. Die Induktivitäten in der Stromversorgung wandeln die Stromimpulse, die von den AS-Interface Sendern erzeugt werden, in Spannungsimpulse um und verhindern gleichzeitig, dass die AS-Interface Leitung durch die Energieversorgung für die Datenübertragung kurzgeschlossen wird.In addition to the transmission of data, the bus cable, typically an unshielded two-wire flat cable, has the task of supplying the subscribers from a power supply with electrical energy, which usually provides 30V DC with up to 8A available. The data signals are the DC voltage with an amplitude of maximum +/- 4V using a special method for serial transmission, the alternating pulse modulation (APM), modulated in the form of positive and negative sin 2 pulses on and are transmitted in the form of data telegrams , Consequently, data and energy must be decoupled from one another in an AS-Interface. This is done by data decoupling networks, which are usually housed in the same housing as the applications connected to the AS-Interface network. To generate the voltage pulses serve two inductors and two resistors connected in parallel, which are usually housed in the housing of the power supply. The inductors in the power supply convert the current pulses generated by the AS-Interface transmitters into voltage pulses while preventing the AS-Interface cable from being short-circuited by the power supply for data transmission.

In einer AS-Interface Anwendung, z.B. in einem Sensor oder Aktuator integrierten AS-Interface Slave, einem AS-Interface Koppelmodul zum Anschluss von Sensoren und Aktuatoren ohne eigenen Slave IC an das AS-Interface Netz oder in weiteren Anwendungen müssen Datensignale und Betriebsspannung voneinander entkoppelt werden. Zusätzlich muss dafür gesorgt werden, dass sprunghafte Stromänderungen auf der Anwendungsseite, bedingt durch das Schalten von Aktuatoren, nicht zu erhöhten Spannungsimpulsen an dem AS-Interface führen und das Netzwerk undefiniert beeinflussen. Diese Entkopplung wird durch eine Induktivität realisiert. Hierzu sind zwei Ausführungen bekannt:

  • 1. Entkopplung durch eine in einer AS-Interface IC Anwendungsschaltung integrierte elektronische Induktivität,
  • 2. Entkopplung durch eine oder mehrere zu einer AS-Interface IC Anwendungsschaltung externe Induktivität in Form einer gewickelte Spule.
In an AS-Interface application, eg in a sensor or actuator integrated AS-Interface slave, an AS-Interface coupling module for connecting sensors and actuators without their own slave IC to the AS-Interface network or in other applications, data signals and operating voltage must be decoupled from each other become. In addition, it must be ensured that sudden changes in the power supply on the application side, due to the switching of actuators, do not lead to increased voltage pulses on the AS-Interface and influence the network in an undefined manner. This decoupling is realized by an inductance. For this purpose, two versions are known:
  • 1. decoupling by an electronic inductance integrated in an AS-Interface IC application circuit,
  • 2. decoupling by one or more to an AS-Interface IC application circuit external inductance in the form of a wound coil.

Erstere Variante ist beispielsweise bei dem IC A2SI der Anmelderin verwirklicht. Die im IC integrierte elektronische Entkoppelinduktivität kann maximal 30mA zur Verfügung stellen. Außerdem hat sie einen nicht zu unterschätzenden Flächenbedarf, welcher Einfluss auf den Preis des IC's hat.The former variant is realized, for example, in the IC A 2 SI of the Applicant. The electronic decoupling inductance integrated in the IC can provide a maximum of 30mA. In addition, it has a not inconsiderable space requirement, which has an impact on the price of the IC.

Letztere Variante realisiert die Anmelderin u.a. bei der externen Beschaltung ihres IC ASI-SW. Aber auch der Einsatz einer gewickelten Spule stellt gerade für IC's, welche für kostengünstige „Low End"-Anwendungen konzipiert sind, einen erheblichen Kostenfaktor dar. Des weiteren ist der im Verhältnis zur Gesamtschaltung große Bauraum einer gewickelten Spule bei kleinen, miniaturisierten AS-Interface Slaves, wie Taster oder Signalleuchten, nicht zu vernachlässigen.Latter Variant realized the Applicant u.a. at the external wiring their IC ASI SW. But also the use of a wound coil provides especially for IC's, which are designed for cost-effective "low end" applications are a significant cost factor relationship to the overall circuit large Space of a wound coil in small, miniaturized AS-Interface Slaves, such as buttons or signal lights, not to be neglected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewickelte Entkoppelinduktivität in einer AS-Interface Anwendung durch eine kostengünstige und platzsparende Lösung einer aus wenigen elektronischen Standardbauelementen elektronisch nachgebildeten Entkoppelinduktivität unter Einhaltung der durch die AS-International Association in der AS-Interface Spezifikation vorgegebenen Parameter zu ersetzen. Jeder Hersteller sollte immer seine AS-Interface Anwendungen auf Konformität zur AS-Interface Spezifikation prüfen und zertifizieren lassen. Die Impedanz eines AS-Interface in einem vorgegebenen Frequenzbereich von 50kHz bis 300kHz ist dabei eine wichtige Größe, welche in starkem Maße durch die Entkoppelinduktivität bestimmt wird. Ein weitere Ziel ist es, den Anwendungen Ströme auch über 30mA zur Verfügung zu stellen. bzw. einem Modul zur Kopplung von Sensoren und Aktuatoren ohne eigenen Slave IC.Of the Invention is based on the object, a wound Entkoppelinduktivität in one AS-Interface application through a cost-effective and space-saving solution electronically reproduced from a few electronic standard components Entkoppelinduktivität in compliance with the AS-International Association in the AS-Interface specification to replace given parameters. Everyone Manufacturers should always use AS-Interface applications for conformance to AS-Interface Check specification and get certified. The impedance of an AS-Interface in one predetermined frequency range from 50kHz to 300kHz is one important size, which to a great extent by the decoupling inductance is determined. Another goal is to stream the applications well over 30mA to disposal to deliver. or a module for coupling sensors and actuators without own slave IC.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an.The Task is achieved by the features specified in claim 1 solved. Advantageous embodiments give the dependent claims at.

Indem die elektronische Entkoppelinduktivität unabhängig vom AS-Interface IC ist, bleibt dieser kostengünstig in der Fertigung. Die in der Entkopplungsinduktivität entstehende Verlustleistung muss in diesem Fall auch nicht über das IC Gehäuse abgeführt werden, was den Einsatz kostengünstiger Gehäusearten erlaubt. Die elektronische Entkoppelinduktivität kann wiederum kostengünstiger hergestellt werden als eine gewickelte Entkoppelinduktivität. Außerdem nimmt sie weniger Bauraum ein und ist variabler in einer AS-Interface Anwendung oder einem AS-Interface Koppelmodul platzierbar. Sie kann diskret, hybrid oder vollintegriert ausgeführt werden, immer aber ist sie eine zum AS-Interface IC separate Baugruppe.By doing the electronic decoupling inductance is independent of the AS-Interface IC, this remains inexpensive in the production. The resulting in the decoupling inductance In this case power dissipation does not have to be dissipated via the IC housing, which makes the use more cost effective housing types allowed. The electronic Entkoppelinduktivität can turn cheaper be prepared as a wound Entkoppelinduktivität. It also takes It takes up less space and is more variable in an AS-Interface Application or an AS-Interface coupling module placeable. she can discrete, hybrid or fully integrated, but always is it is a module separate from the AS-Interface IC.

Ein Gyrator stellt dabei eine besonders vorteilhafte Schaltungseinheit zur Impedanzwandlung dar. Mit ihm lässt sich eine Filterspule (gewickelte Induktivität) mit einfachen elektronischen Mitteln simulieren, indem ein kapazitiver Abschlusswiderstand in einen synthetischen induktiven Eingangswiderstand umgewandelt wird. Hierzu umfasst er mindestens ein aktives elektronisches Bauelement, wie Transistor oder Operationsverstärker, einen Kondensator und Beschaltungswiderstände. Gyratoren lassen sich sowohl diskret als auch hybrid oder in Form eines integrierten Schaltkreises kostengünstiger, kleiner und mechanisch unempfindlicher herstellen als gewickelte Induktivitäten. Eine besonders einfach aufgebaute Zweipol-Gyratorschaltung ist in P. Strict: Gyrator acts as electronic choke; Electronics World + Wireless World magazine September 1993 Seite 754 beschrieben.One Gyrator provides a particularly advantageous circuit unit for impedance conversion. With it, a filter coil (wound inductance) Simulate with simple electronic means by adding a capacitive Terminating resistor in a synthetic inductive input resistor is converted. For this he includes at least one active electronic Component, such as transistor or operational amplifier, a capacitor and Snubber. Gyrators can be both discrete and hybrid or in shape an integrated circuit cheaper, smaller and more mechanical less sensitive than wound inductors. A a particularly simple two-pole gyrator circuit is in P. Strict: Gyrator acts as electronic choke; Electronics World + Wireless World magazine September 1993 page 754.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben werden, wobeiThe Invention is based on an embodiment and the associated Drawings closer be described, wherein

1: die AS-Interface Ebene in einem Netzwerk abbildet und 1 : maps the AS-Interface level in a network and

2: schematisiert ein AS-Interface Slave IC mit Beschaltung zeigt. 2 : schematically shows an AS-Interface slave IC with wiring.

In 1 ist eine Einbindung des AS-Interface in ein übergeordnetes Netzwerk dargestellt. Der Master kann Bestandteil einer nicht näher dargestellten Steuerung auf der Steuerungsebene sein und beispielsweise über den Interbus versorgt werden. Die Slaves "Slave 1" ... "Slave n" auf der AS-Interface Ebene tauschen dann direkt mit der Steuerung Daten aus. Ein Netzteil „Power Pack" speist das Netzwerk vom Wechselstromnetz AC mit 30V Gleichstrom. Zwei Induktivitäten und zwei dazu parallel geschaltete Widerstände dienen zur Generierung der Spannungsimpulse.In 1 An integration of the AS-Interface into a higher-level network is shown. The master can be part of a controller not shown in detail on the control level and are supplied for example via the Interbus. The slaves "Slave 1" ... "Slave n" on the AS-Interface level then exchange data directly with the controller. A power pack "Power Pack" feeds the network from the AC mains AC with 30V DC Two inductors and two parallel resistors are used to generate the voltage pulses.

Der „Slave n" enthält beispielhaft eine Meldeleuchte als Aktuator und/oder einen Tastschalter als Sensor. Beide sind über einen „Inductor" mit einer Entkoppelinduktivität von beispielsweise 18mH mit dem + Anschluss des AS-Interface Bus verbunden. Der „Inductor" entkoppelt den Datenstrom von der Energie und verhindert die Übertragung von Einschaltspannungsspitzen auf den AS-Interface Bus beim Aktivieren eines Aktuators. Nach heutigem Stande können maximal 31 (62) Slaves an einen Master angeschlossen werden.The slave n "contains an example a signaling lamp as an actuator and / or a push-button as a sensor. Both are over an "inductor" with a Entkoppelinduktivität of example 18mH connected to the + connection of the AS-Interface bus. The "inductor" decouples the data stream from the energy and prevents the transmission of turn-on voltage spikes on the AS-Interface bus when activating an actuator. After today Can stand a maximum of 31 (62) slaves can be connected to one master.

In 2 ist beispielhaft die Schaltplatine eines AS-Interface Slaves näher herausgezeichnet, wobei lediglich die für das Verständnis der Erfindung wichtigsten Bestandteile schaltungstechnisch dargestellt sind. Auf einer Leiterplatte „SLAVE" ist ein hochintegrierter Schaltkreis AS-Interface Slave-IC „AS-I IC" platziert. Er enthält eine „Logik" für die Verwaltung aller ein- und ausgehenden Daten, einen nicht dargestellten Adressenspeicher, eine Stromversorgung „Power Supply" für die „Logik", eine Oszillatorschaltung „Oscillator", an dessen Eingangsports OSC1, OSC2 ein Schwingquarz als frequenzbestimmendes Element angeschlossen wird, einen Datenempfänger „Receiver", einen Datensender „Transmitter", zwei Ausgangsports D00, D01 für Aktuatorsignale, z.B. für einen LED-Leuchttaster, zwei Eingangsports D12, D13 für Sensorsignale, z.B. zur Überwachung des Schaltzustandes des LED-Leuchttasters, einen Ausgangsport LED zur Anzeige von Kommunikationszuständen, einen Eingangsport FID zur Erkennung von Peripheriefehlern, zwei Ports Test 1, Test 2 für Testzwecke sowie eine über eine Z-Diode spannungsbegrenzende Eingangsschaltung zur Unterdrückung von Hochspannungsstörimpulsen. Die Eingangsschaltung wird über die Ports ASIP (für Leitung AS-I +) und ASIN (für Leitung AS-I -) vom AS-I-Bus unter Vorschaltung einer Verpolschutzdiode versorgt. Der Anschluss Port CAP dient einer nicht näher gezeigten kapazitiven Beschaltung des AS-I IC. Ferner erfolgt über den AS-I Bus die Kommunikation mit dem Master. Die Leiterplatte ist vorteilhaft direkt in einen konventionellen LED-Leuchttaster eingebaut, weshalb sie möglichst klein sein sollte. Die Entkoppelinduktivität „Inductor" der Eingangsstromversorgung zur Entkopplung der Datensignale von der Betriebsspannung und Entkopplung sprunghafter Stromänderungen auf der Aktuator-/ Sensorseite vom AS-I Bus sollte deshalb ebenfalls möglichst kleine räumliche Abmessungen bezüglich seiner Grundfläche und Höhe besitzen und außerdem möglichst preiswert herzustellen sein.In 2 By way of example, the circuit board of an AS-Interface slave is drawn out in more detail, with only the most important components for the understanding of the invention being shown in circuit technology. On a printed circuit board "SLAVE" a highly integrated circuit AS-Interface slave IC "AS-I IC" is placed. He contains a "logic" for the management of all incoming and outgoing data, an address memory, not shown, a power supply "power supply" for the "logic", an oscillator circuit "Oscillator", connected to the input ports OSC1, OSC2 a quartz oscillator as a frequency-determining element is, a data receiver "Receiver", a data transmitter "Transmitter", two output ports D00, D01 for actuator signals, eg for a LED illuminated button, two input ports D12, D13 for sensor signals, eg to monitor the switching state of the LED illuminated button, an output port LED to indicate communication conditions, an input port FID to detect peripheral faults, two ports Test 1, test 2 for test purposes, and a Z-diode voltage limiting input circuit for suppression of high voltage noise pulses. The input circuit is supplied via the ports ASIP (for line AS-I +) and ASIN (for line AS-I -) from the AS-I bus with upstream connection of a polarity reversal protection diode. The connection port CAP is used for a capacitive wiring of the AS-I IC not shown in detail. Furthermore, communication with the master takes place via the AS-I bus. The printed circuit board is advantageously installed directly in a conventional LED illuminated pushbutton, which is why it should be as small as possible. The Entkoppelinduktivität "Inductor" of the input power supply for decoupling the data signals from the operating voltage and decoupling sudden changes in current on the actuator / sensor side of the AS-I bus should therefore also have the smallest possible spatial dimensions in terms of its surface area and height and also be produced as inexpensively.

In 2a) ist die Entkoppelinduktivität als gewickelte Spule nach dem Stande der Technik nochmals herausgezeichnet. Gemäß 2b) ist die gewickelte Spule aus 2a erfindungsgemäß durch einen Impedanzwandler „Gyrator" ersetzt, der die Induktivität der gewickelten Spule elektronisch nachbildet. Ein besonders einfacher und kostengünstiger elektronischer Impedanzwandler „Gyrator" wurde z.B. von P. Strict in Electronics World + Wireless World Magazin, September 1993, Seite 754 vorgeschlagen und in 2b näher dargestellt. Ein solcher kann unmittelbar die gewickelte Spule ersetzen. Die Zweipol-Gyratorschaltung verhält sich wie eine Entkoppelinduktivität, indem sich die Basisspannung am stromsteuernden Transistors entsprechend der Kennlinie des sich bei Stromfluss nur langsam aufladenden Emitter-Basis-Kondensators ebenfalls nur langsam verändert und demzufolge sich auch der Stromfluss vom Anschluss 1 zum Anschluss 2 des „Gyrators" über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors nur langsam ändern kann. Mit Hilfe eines Spannungsteilers, gebildet aus einem Kollektor-Basis-Widerstand und einem Basis-Emitterwiderstand, wird der Arbeitspunkt des Transistors festgelegt. Über einen Reihenwiderstand zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors lädt sich der Kondensator auf. Er entspricht etwa dem ohmschen Anteil einer gewickelten Entkoppelinduktivität. Beim Schalten eines Aktuators wird folglich der Strom nur langsam ansteigen, wodurch Spannungsspitzen genau wie durch eine Reiheninduktivität verhindert werden. Ferner blockiert der „Gyrator" die Datensignale und entkoppelt sie auf diese Weise von der Betriebsspannung, der die Datensignale auf dem AS-I Bus mit einer Mittenfrequenz von 167 kHz relativ schmalbandig überlagert sind, indem die RC-Konstante des Basis-Emitter-Widerstandes und des Kondensators für die Datensignale einen sehr großen Widerstand darstellt. Das wird erreicht, indem sich durch eine Stromänderung am Basis-Emit terwiderstand die Spannung über diesen und somit über den Kondensator ändert. Bedingt durch die Kondensator-Kennlinie erfolgt dies nur langsam, das heißt, die Ansteuerung des Transistors an seiner Basis läuft dem angeforderten Strom nach. Auf der Stromversorgungsleitung für einen Aktuator oder Sensor „Slave electronics supply voltage" werden also keine Datensignale übertragen, die eventuell zu Betriebsstörungen führen könnten. Zwei Beschaltungskondensatoren von 100nF und 10μF glätten zusätzlich den Betriebsstrom auf der Stromversorgungsleitung „Slave electronics supply voltage".In 2a ), the Entkoppelinduktivität is again drawn out as a wound coil according to the prior art. According to 2 B ) the wound coil is off 2a A particularly simple and inexpensive electronic impedance transformer "gyrator" has been proposed, for example, by P. Strict in Electronics World + Wireless World Magazine, September 1993, page 754 and in US Pat 2 B shown in more detail. Such a can directly replace the wound coil. The two-pole gyrator circuit behaves like a Entkoppelinduktivität by changing the base voltage at the current-controlling transistor according to the characteristic of the current flow only slowly charging emitter-base capacitor only slowly and therefore also the current flow from the terminal 1 to the connection 2 With the aid of a voltage divider, formed by a collector-base resistor and a base-emitter resistor, the operating point of the transistor is set via a series resistor to the collector-emitter path of the transistor Thus, when an actuator is switched, the current will increase only slowly, preventing voltage spikes as well as series inductance, and the "gyrator" blocks and decouples the data signals in this way from the operating voltage, which are relatively narrow-banded superimposed on the data signals on the AS-I bus with a center frequency of 167 kHz, by the RC constant of the base-emitter resistor and the capacitor for the data signals represents a very large resistance. This is achieved by changing the voltage across the latter and thus across the capacitor by changing the current at the base emitter resistor. Due to the capacitor characteristic, this is done only slowly, that is, the control of the transistor at its base runs after the requested current. On the power supply line for an actuator or sensor "slave electronics supply voltage", no data signals are transmitted which could possibly lead to malfunctions.Two circuit capacitors of 100nF and 10μF additionally smooth the operating current on the power supply line "Slave electronics supply voltage".

Die elektronische Entkoppelinduktivität „Gyrator" kann, da sie separat vom miniaturisierten AS-Interface Slave IC aufgebaut wird, für höhere Ströme als 30mA ausgelegt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auch Slaves ohne zusätzliches Versorgungskabel oder gewickelte Entkoppelinduktivität betrieben werden können, deren Stromverbrauch über 30mA liegt, beispielsweise also Ventile oder Schalter mit einem Stromverbrauch von 50mA oder mehr. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die elektronische Entkoppelinduktivität „Gyrator" diskret oder hybrid aufgebaut wird. Außerdem kann eine solche elektronische Entkoppelinduktivität „Gyrator" auch in Koppelmodulen Anwendung finden, welche mehrere Sensoren und Aktuatoren ohne eigenen Slave IC versorgen.The electronic decoupling inductance "gyrator" can, as they are separate from the miniaturized AS-Interface Slave IC is designed to be designed for higher currents than 30mA. This has the advantage that even slaves without additional Supply cable or wound Entkoppelinduktivität operated can be their power consumption over 30mA, for example, valves or switches with a power consumption from 50mA or more. This is especially the case when the electronic decoupling inductance "gyrator" discrete or hybrid is constructed. Furthermore can such an electronic Entkoppelinduktivität "gyrator" in coupling modules Find application which has multiple sensors and actuators without your own Supply slave IC.

Ein beispielhafter Kostenvergleich soll die Kostenvorteile einer diskret aufgebauten elektronischen Entkoppelinduktivität gegenüber einer gewickelten Spule deutlich machen:

Figure 00080001
An exemplary cost comparison is intended to make clear the cost advantages of a discrete electronic Entkoppelinduktivität compared to a wound coil:
Figure 00080001

Des weiteren bleibt die Bauhöhe einer diskret aufgebauten elektronischen Entkoppelinduktivität mit ca. 1,5mm weit unter dem der Bauhöhe einer gewickelten Spule mit ca. 5 bis 7mm. Außerdem können bei einer diskret aufgebauten elektronischen Entkoppelinduktivität die einzelnen Bauelemente auf einer Leiterplatte wesentlich flexibler angeordnet werden, als dies bei einer gewickelten Spule der Fall ist. Nicht zuletzt zeichnet sich eine elektronische Entkoppelinduktivität durch eine höhere Zuverlässigkeit in Bezug auf mechanische Vibrationen gegenüber einer gewickelten Spule bei dem Einsatz in rauen Umgebungsbedingungen aus.Of further remains the height a discrete electronic Entkoppelinduktivität with about 1.5mm far below the height a wound coil with about 5 to 7mm. Moreover, in a discretely built electronic Entkoppelinduktivität the individual components be arranged much more flexible on a circuit board, as this is the case with a wound coil. Not least, it is distinguished an electronic Entkoppelinduktivität by a higher reliability with respect to mechanical vibrations against a wound coil when used in harsh environments.

Zur Anwendung kommt die Erfindung nicht nur in einem Slave, sondern vorteilhaft auch in anderen Anwendungen, wie zum Beispiel einem Master, einem Extender, einem Repeater, einem Monitor und anderen.to Application comes the invention not only in a slave, but advantageous also in other applications, such as a Master, an extender, a repeater, a monitor and others.

Claims (9)

Elektronische Entkoppelinduktivität für Anwendungen in Aktuator-Sensor-Interface Netzwerken, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") eine zum Aktuator-Sensor-Interface IC („AS-I IC") eigenständige Baugruppe ist und mit diesem beliebig elektrisch und mechanisch verbunden ist.Electronic Entkoppelinduktivität for applications in actuator-sensor interface networks, characterized in that the electronic Entkoppelinduktivität ("gyrator") to the actuator-sensor interface IC ("AS-I IC") is independent assembly and with this arbitrarily electrically and mechanically connected is. Elektronische Entkoppelinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Aktuator-Sensor-Interface IC („AS-I IC") als auch die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") auf einer gemeinsamen Leiterplatte („SLAVE") einer Anwendung angeordnet sind.Electronic Entkoppelinduktivität according to claim 1, characterized in that both the actuator-sensor interface IC ("AS-I IC") and the electronic Entkoppelinduktivität ("Gyrator") on a common Printed circuit board ("SLAVE") of an application are arranged. Elektronische Entkoppelinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Aktuator-Sensor-Interface IC („AS-I IC") als auch die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") auf einer gemeinsamen Leiterplatte eines Koppelmoduls zur Kopplung von Sensoren und Aktuatoren ohne eigenen Slave IC an das AS-Interface Netz angeordnet sind.Electronic Entkoppelinduktivität according to claim 1, characterized in that both the actuator-sensor interface IC ("AS-I IC") and the electronic Entkoppelinduktivität ("Gyrator") on a common Printed circuit board of a coupling module for coupling sensors and actuators are arranged without own slave IC to the AS-Interface net. Elektronische Entkoppelinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") eine eigene Leiterplatte besitzt.Electronic Entkoppelinduktivität according to claim 1, characterized in that the electronic decoupling inductance ("gyrator") is a separate printed circuit board has. Elektronische Entkoppelinduktivität nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") als zweipolige Gyratorschaltung aufgebaut ist, mit einem basisgesteuerten Transistor, einem Kondensator mit Ladewiderstand für die Beeinflussung des Stromanstiegs durch den Transistor bei Stromfluss, einem Spannungsteiler für die Arbeitspunkteinstellung des Transistors und einer geeigneten RC-Konstante des Basis-Emitterwiderstandes und Kondensators zum Blockieren der hochfrequenten Datensignale sowie Fortpflanzung von Stromänderungen auf dem AS-Interface Bus („AS-I Bus").Electronic Entkoppelinduktivität according to one of the preceding Claims, characterized in that the electronic Entkoppelinduktivität ("gyrator") as a bipolar Gyrator circuit is constructed, with a base-controlled transistor, a capacitor with charging resistance for influencing the current increase through the transistor at current flow, a voltage divider for the operating point setting of the transistor and a suitable RC constant of the base-emitter resistor and capacitor for blocking the high-frequency data signals and propagation of power changes on the AS-Interface bus ("AS-I Bus"). Elektronische Entkoppelinduktivität nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") diskret aufgebaut ist.Electronic Entkoppelinduktivität according to one of the preceding Claims, characterized in that the electronic Entkoppelinduktivität ("gyrator") constructed discretely is. Elektronische Entkoppelinduktivität nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") hybrid aufgebaut ist.Electronic Entkoppelinduktivität according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electronic Entkoppelinduktivität ("gyrator") constructed hybrid is. Elektronische Entkoppelinduktivität nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Entkoppelinduktivität („Gyrator") als eigenständiger integrierter Schaltkreis (IC) aufgebaut ist.Electronic Entkoppelinduktivität according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electronic Entkoppelinduktivität ("gyrator") as an independent integrated Circuit (IC) is constructed. Elektronische Entkoppelinduktivität nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendung einen Slave, einen Master, einen Extender, einen Repeater, einen Monitor und andere am AS-Interface angeschlossene Anwendungen betrifft.Electronic Entkoppelinduktivität according to one of the preceding Claims, characterized in that the application comprises a slave, a master, an extender, a repeater, a monitor and others on the AS-Interface connected applications.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014008990A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 Dietmar Dreyer Semiconductor amplifier for storing electrical energy based on a generated resonant circuit
DE102015221880A1 (en) 2015-11-06 2017-05-11 Ifm Electronic Gmbh Slave module for a symmetrical floating fieldbus of automation technology for connection to an external analog ungrounded I / O unit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502007004246D1 (en) * 2007-02-27 2010-08-12 Siemens Ag ASI network for hazardous areas

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592069A (en) * 1983-02-10 1986-05-27 Redding Robert James Line powered modem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592069A (en) * 1983-02-10 1986-05-27 Redding Robert James Line powered modem

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dr. Gerd Thielfelder, Dr. Tom Barthel, Tilman Schinke. Rudolf Schürke:"Intelligenz für den Ta- ster" aus Computer & AUTOMATION, 16.01.02 Rev.3.6, Copyright 2002, ZMD AG Rev. 3.6, Copyright 2002, ZMD AG
Dr. Gerd Thielfelder, Dr. Tom Barthel, Tilman Schinke. Rudolf Schürke:"Intelligenz für den Ta- ster" aus Computer u. AUTOMATION, 16.01.02 Rev.3.6, Copyright 2002, ZMD AG Rev. 3.6, Copyright 2002, ZMD A *
P. Strict:"Gyrator acts as electronic choke" aus ELECTRONICS WORD + WIRELESS WORD, 1993, XP000400575 *
P. Strict:"Gyrator acts as electronic choke" aus ELECTRONICS WORD + WIRELESS WORD; 1993

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014008990A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 Dietmar Dreyer Semiconductor amplifier for storing electrical energy based on a generated resonant circuit
DE102015221880A1 (en) 2015-11-06 2017-05-11 Ifm Electronic Gmbh Slave module for a symmetrical floating fieldbus of automation technology for connection to an external analog ungrounded I / O unit

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