DE3710939A1 - Signalbus zur uebertragung sowohl analoger als auch digitaler signale - Google Patents
Signalbus zur uebertragung sowohl analoger als auch digitaler signaleInfo
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- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sig
nalbus zur Übertragung analoger als auch
digitaler Signale mit mehreren der Erfas
sung und Abgabe dienenden Kanälen und mit
jeweils einem jedem Kanal zugeordneten Mo
dul.
Bei einem Regelkreis werden die überwiegend
physikalischen Größen entsprechenden Ist-
Werte gemessen und verarbeitet und hieraus
die entsprechenden Stellwerte zur Heranfüh
rung der Ist-Werte an die Soll-Werte abgelei
tet. In komplexeren Systemen werden mehrere
Meßwerte gleichzeitig und über getrennte Ka
nale erfaßt, die am Meßpunkt vor allem vor
liegenden analogen, bei inkrementalen Gebern
auch digitalen Signale aufgenommen und über
einen Signalbus weitergeleitet, wobei jeweils
jedem Kanal ein Modul zugeordnet ist. Die
analogen und digitalen Signale werden hierbei
getrennt übertragen und beispielsweise durch
eine mit einem Speicher ausgestatteten Rech
ner verarbeitet und aufbereitet. Durch die
getrennte Verarbeitung der analogen und digi
talen Signale werden die jeweiligen Module
auf getrennten Karten aufgesteckt und in un
terschiedlichen Verarbeitungseinheiten wei
terbehandelt.
Als nachteilig bei derartigen Übertragungen
ist anzusehen, daß die getrennte Verarbeitung
der digitalen und analogen Signale vergleichs
weise aufwendig ist und i.d.R. die eine grö
ßere Anzahl von Kanälen aufweisenden vorge
fertigten Karten bei weitem nicht vollständig
ausgenutzt werden können.
Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die
Schaffung einer Übertragungsmöglichkeit für
sowohl analoge als auch digitale Signale zur
Aufgabe gemacht, durch die bei einfachstem
und nachträglich änderbarem Aufbau eine gleich
zeitige Übertragung analoger und digitaler Si
gnale möglich wird.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung
durch einen Signalbus bei dem die jeweils in
einem Modul eingehenden Signale normiert wer
den, die Ausgänge sämtlicher Module mit dem
selben Normbus in Verbindung stehen, der die
Signale parallel an eine Signalverarbeitung
weitergibt und die von der Signalverarbeitung
kommenden digitalen Signale im Modul aufarbei
tet, evtl. in ein analoges Signal umwandelt
und über die Kanäle abgibt.
Die Funktion des vorgeschlagenen Signalbus
ist wie folgt:
Die Benutzung des vorgeschlagenen Signalbus
kann in beiden Richtungen erfolgen. Bei der
einen Benutzungsart wird zunächst zur Er
fassung des Meßwertes das entsprechende durch
den Kanal aufgenommene Signal einem Modul zu
geführt, dort normiert und an den Eingang der
weiterverarbeitenden Elektronik angepaßt. Un
erheblich ist hierbei, ob es sich um ein ana
loges oder digitales Signal handelt, wie es
im letzten Fall beim Einsatz inkrementaler
Geber, z.B. bei Weg- und Winkelmessungen un
mittelbar erhalten wird. Der Typ des eingangs
seitigen Signales (analog/digital) bleibt
durch das Modul erhalten und die Ausgänge
sämtlicher Module werden über einen einzigen
Normbus erfaßt, parallel einer Signalverar
beitung zugeführt und verarbeitet.
Der Signalbus kann auch zur Übertragung in
der entgegengesetzten Richtung, d.h. für von
der Signalverarbeitung ausgehende Steuer- und
Regelimpulse genutzt werden. Nachdem zur Sig
nalverarbeitung häufig ein Prozessor einge
setzt wird, liegen die zu übertragenden Signale
praktisch grundsätzlich nur in digitaler Form
vor und werden in den Normbus eingespeist und
an die mit den entsprechenden Ausgängen aus
gestatteten Module weitergeleitet. Dem Ver
wender steht es durch den Einsatz eines ent
sprechenden Moduls, dem sog. Analogmodul frei,
das ursprünglich digitale Signal in ein ana
loges umzuwandeln. Unabhängig davon besteht
die Hauptaufgabe des Moduls in der Aufarbei
tung und Anpassung der Signale an die nachfol
gende Elektronik und die anschließende Abgabe
an die jeweiligen Kanäle.
Im Rahmen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Signalbus sind die einsetz- und verwendbaren
Module unterschiedlicher Art. So können sie
über ein oder mehrere Kanäle Signale aufneh
men oder abgeben oder gleichzeitig aufnehmen
und abgeben. Die eingehenden Signale werden
normiert und die ausgehenden für die externe
Elektronik aufbereitet und angepaßt. Gleich
zeitig kann ein Analogmodul zur Umformung der
von der Signalverarbeitung kommenden digitale
Signale in analoge vorgenommen werden.
Für die Erfindung entscheidend ist, daß durch
ein und dieselbe vorgeschlagene Schaltung
gleichzeitig und parallel sowohl analoge als
auch digitale Signale verarbeitet und weiter
geleitet werden können. Die bislang übliche
getrennte Verarbeitung einerseits der analo
gen andererseits der digitalen Signale, die
einen erhöhten aufbaumäßigen Aufwand erfor
dern, erübrigt sich dann. Das Ergebnis sind
weniger Einzelelemente, ein kompakterer Auf
bau und damit billigere Herstellbarkeit.
Weiter ist entscheidend, daß die analogen und
digitalen Signale parallel in beiden Richtungen
übertragen werden können. Des weiteren sind an
jedem Steckplatz beliebige Module, die sowohl
analoge als auch digitale Signale verarbeiten
können positionier- und steckbar. Unter Ver
wendung des erfindungsgemäßen Signalbus können
entsprechend dem Verwendungszweck die Module
nach Belieben eingesteckt und so an die ent
sprechenden Erfordernisse angepaßt werden.
Aus diesem Grunde erhält man ein Höchstmaß an
Variabilität.
Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht in
der vereinfachten und damit auch schnelleren
Übertragung von Signalen über größere Strec
ken. So können die am Meßpunkt erfaßten Sig
nale nach der Normierung unmittelbar über ei
ne weite Strecke übertragen werden, so daß
die bisher übliche Umwandlung des analogen,
bereits normierten Signales in einem Bauele
ment in ein digitales entfällt, welche es an
schließend seriell oder parallel über die
große Entfernung übertragen wird. Diese Um
formung erfordert technischen Aufwand und
insbesondere auch Übertragungszeit. Durch den
erfindungsgemäßen Vorschlag wird die Fernüber
tragung der Daten rascher und günstiger durch
führbar.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
weist der Normbus eine eigene Spannungsversor
gung für die Module auf, so daß nach dem Auf
bringen insbesondere Aufstecken desselben sämt
liche mit dem Austausch vorzunehmenden Arbeiten
abgeschlossen sind. Dies ermöglicht ein rasches
Ersetzen und Austauschen der einzelnen Module.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
umfaßt der Signalbus ausgangsseitig einen zeit-
oder frequenzbestimmten Multiplexer, der die
verschiedenen Kanäle sequentiell abfragt und
der Signalverarbeitung zur Verfügung stellt.
In an sich bekannter Weise besitzt der Multi
plexer eine größere Anzahl von Kanälen am Ein
gang, jedoch nur einen einzigen Ausgang. Er
dient der zeit- oder frequenzbestimmten se
quentiellen Abfrage der einzelnen Kanäle. Die
Verwendung eines Multiplexers ist insofern
von erheblichem Vorteil, da die andernfalls
noch denkbare technische Alternative hierzu,
nämlich die gleichzeitige Verarbeitung sämt
licher Kanäle im sog. parallel-processing-Ver
fahren wesentlich größeren technischen Aufwand
erfordern würde.
Besonders empfehlenswert ist, den Ausgang des
Signalbus mit einem Analog-Digital-Wandler
zu verbinden, durch welchen die am Eingang an
liegende Spannung in eine hierzu proportionale
Zahl umgewandelt wird, die nun auf digitalem
Wege z.B. mit Hilfe eines Prozessors - dieser
Begriff beinhaltet u. a. sowohl elektronische
Rechner als auch Mikroprozessoren - weiterver
arbeitet wird. Die hierbei möglichen und ein
setzbaren Techniken derartiger Wandler sind
allgemein bekannt, so daß ein Eingehen hier
auf überflüssig erscheint. Im Zusammenhang
mit dem Multiplexer werden dem Analog-Digital-
Wandler sequentiell die normierte Ausgangs
spannungen der einzelnen Kanäle zugeordnet und
ein entsprechendes digitales Signal erzeugt.
Hierbei spielt grundsätzlich keine Rolle und
ist für die Weiterverarbeitung unerheblich,
ob es sich um ein analoges oder digitales Ein
gangssignal handelt, sofern die Eingangsspan
nungen sich im verarbeitbaren Bereich befin
den. Stets ist eine Verarbeitung möglich und
das digitale und zur Verarbeitung im Rechner
geeignete Signal wird am Ausgang erhalten
und diesem zugeführt.
Hier empfiehlt sich insbesondere die Aus
gangssignale des Multiplexers oder Analog-
Digital-Wandlers byte-parallel zur Verfü
gung zu stellen, um sie in entsprechenden
Gruppen abfragen und abrufen zu können. Die
Daten werden damit nicht sofort verwertet
sondern zunächst kurzzeitig abgespeichert
und dann abgerufen.
Der Rechner benötigt eine Software, die der
entsprechenden Verarbeitung, Verwertung und
Ermittlung der geeigneten Stellgröße in Ab
hängigkeit vom jeweiligen Problem in der
Lage ist. Dies erfordert bei sequentieller
Abfrage durch einen Multiplexer die Zuord
nung der eingehenden Daten zu den einzelnen
Kanälen bzw. den durch diese erhaltenen Meß
werten. Hierbei handelt es sich um Problem
stellungen, die durch geeignete Software
programme gelöst werden können, was jedoch
nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist
und zu sein braucht.
Schließlich ist besonders von Bedeutung,
die einzelnen analogen als auch digitalen
Module auf einer einzigen Karte anzuordnen.
Unter Beibehaltung des kompakten Aufbaus
und in Abkehrung von den bisher zu ver
wendenden mindestens zwei Karten (die eine
für die digitale und die andere für die
analogen Signale) erhält man durch den
nachträgliche Einsatz und den Austausch
von Modulen einer Veränderung der Anzahl
der zu verarbeitenden Signale analoger
oder digitaler Art durch Einbringen und
Austausch einer entsprechenden Zahl an
Modulen in die Karte und demzufolge ein
hohes Maß an Flexibilität und eine kon
krete Anpassung an das jeweilige Problem
d.h. an die vorliegende Zahl der zu ver
arbeitenden Kanäle.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Be
schreibungsteil entnehmen, in dem anhand der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert wird. Sie zeigt in schematischer
Darstellung das Blockschaltbild einer erfindungs
gemäßen Anordnung.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel finden sich fünf
Module 1, denen als Ein- und Ausgänge dienende
Kanäle 2 zugeordnet sind, welche entweder ana
loge oder digitale Meßwerte zuführen oder abgeben.
Aufgabe jedes einzelnen Moduls 1 besteht entweder
darin, das eingangsseitig eingespeiste Signal zu
normieren, d.h. an die weiterverarbeitende Elek
tronik anzupassen oder das von der Signalverarbei
tung kommende digitale Signal aufzuarbeiten und
evtl. in ein analoges Signal umzuwandeln und dann
abzugeben. Soweit es die über die Kanäle 2 von
außen aufgenommenen Signale betrifft, bleibt der
Signaltyp (analog/digital) hierbei erhalten. Sämt
liche Module sind auf einer einzigen Karte 3 be
festigt.
Die Verbindung zwischen der Karte 3 und der übri
gen der Verarbeitung dienenden Elektronik erfolgt
über einen Normbus 4, der von der Karte 3 und
letztlich von den Modulen 1 ausgeht und zur Sig
nalverarbeitung hinführt.
Die Signalverarbeitung erfolgt nach einem der
an sich bekannten möglichen, hier jedoch nicht
gezeigten Prinzipien, in dem die eingangsseitig
vorliegenden analogen oder digitalen Signale
entweder durch den Analog-Digital-Wandler in
Digitalsignale umgesetzt und über einen Daten
bus dem Rechner bzw. dessen zugehörigem Speicher
zur Verfügung gestellt werden, d.h. entweder so
fort verarbeitet oder nach einem kurzzeitigem
Speichern, wie im Falle sequentieller Übertragung
digitaler Daten, anschließend erst weiterverar
beitet werden. Durch entsprechende Gestaltung
der Software ist der Rechner zu einer Zuordnung
der eingehenden Daten zu den einzelnen Kanälen 2
bzw. der auf diesem Wege erhaltenen Meßwerte ohne
weiteres in der Lage. Im Rechner selbst erfolgt
die Verarbeitung durch eine problembezogene Soft
ware und Ermittlung des Stellwertes zur Approxi
mation des optimalen Soll-Wertes.
Umgekehrt werden durch die Signalverarbeitung
Steuer- oder Regelsignale erzeugt, die über den
erfindungsgemäßen Signalbus weitergeleitet, auf
gearbeitet und abgegeben werden.
Im Ergebnis erhält man einen Signalbus für pa
rallele Übertragung analoger und digitaler
Signale in beiden Richtungen.
Claims (6)
1. Signalbus zur Übertragung sowohl analoger
als auch digitaler Signale mit mehreren
der Erfassung und Abgabe dienenden Kanä
le und mit jeweils einem jedem Kanal zu
geordneten Modul, dadurch ge
kennzeichnet, daß die im Mo
dul 1 eingehenden Signale normiert wer
den, die Ausgänge sämtlicher Module 1 mit
demselben Normbus 4 in Verbindung stehen,
der die Signale parallel an eine Signal
verarbeitung weitergibt und die von der
Signalverarbeitung kommenden digitalen
Signale im Modul 1 aufgearbeitet, evtl.
in ein analoges Signal umgewandelt und
über die Kanäle 2 abgegeben werden.
2. Signalbus nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Normbus 4 eine Spannungsversorgung für die
Module 1 aufweist.
3. Signalbus nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet,
daß er ausgangsseitig an einen zeit- oder
frequenzbestimmten Multiplexer angeschlossen
ist.
4. Signalbus nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß er mit einem Analog-Digital-Wandler und/
oder einem Prozessor in Verbindung steht.
5. Signalbus nach Anspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet,
daß am Ausgang von Multiplexer oder Ana
log-Digital-Wandler die Signale byte-pa
rallel zur Verfügung stehen.
6. Signalbus nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekenn
zeichnet, daß alle Module 1 auf
einer einzigen Karte 3 angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873710939 DE3710939A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Signalbus zur uebertragung sowohl analoger als auch digitaler signale |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873710939 DE3710939A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Signalbus zur uebertragung sowohl analoger als auch digitaler signale |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3710939A1 true DE3710939A1 (de) | 1988-10-13 |
Family
ID=6324613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873710939 Withdrawn DE3710939A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Signalbus zur uebertragung sowohl analoger als auch digitaler signale |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3710939A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3715006A1 (de) * | 1987-05-06 | 1988-11-17 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung zum empfang von analogen und/oder digitalen eingangssignalen |
DE4228047A1 (de) * | 1991-08-23 | 1993-04-08 | Manfred Dr Ing Riedel | System zur uebertragung von signalen |
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-
1987
- 1987-04-01 DE DE19873710939 patent/DE3710939A1/de not_active Withdrawn
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