DE3833004A1 - Parallel/serien-umsetzer fuer parallele fuehlersignale - Google Patents
Parallel/serien-umsetzer fuer parallele fuehlersignaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Parallel/Serien-Um
setzer, auch Serienübertragungssystem genannt, der bei Er
halt serieller Taktsignale von einem Steuerabschnitt die
Ausgangszustände mehrerer Fühler eines an einer entfernten
Stelle angeordneten Fühlerabschnitts nach Überlagerung
der Ausgangszustände mit seriellen Taktsignalen seriell
überträgt.
Auf dem Gebiet der selbsttätigen Steuerung und Messung ist
es üblich, die Ausgangssignale von die Zustände von an
entfernten Stellen angeordneten Vorrichtungen in Abhängigkeit
von Befehlen eines Steuerungs- und Überwachungssystems
festellenden Fühlern zu sammeln.
Auf technischen Gebieten, wie Industrierobotern und ande
ren selbsttätig gesteuerten Maschinen, wird häufig ein
Fluid als Steuermedium verwendet, das durch ein Magnetven
til EIN-AUS-gesteuert wird. Um Platz zu sparen, wird ein
Magnetventilverteiler verwendet, bei dem es sich um einen
Verteiler handelt, an den mehrere Magnetventile angeschlos
sen sind. Bei einer selbsttätigen Steuerung (Regelung)
wird der Zustand einer Einrichtung durch Fühler festge
stellt, die durch Befehle zur Verwendung als Daten zur
Bestimmung des nächsten Steuerungsschritts gesteuert wer
den. Zu den von den Fühlern festgestellten Größen gehört
der physikalische Zustand der gesteuerten Einrichtung
und der Zustand des Umfelds (EIN-AUS-Zustände, Positionen,
Winkel, Temperaturen usw.). Entsprechend dem derzeitigen
Trend, die Abmessungen gesteuerter Einrichtungen zu ver
ringern und mehrere Teile einer derartigen Einrichtung
an einer Stelle zu konzentrieren, ist man gezwungen, die
Größe der Fühler und Steuerabschnitte, die die gesteuerte
Einrichtung steuern, zu verringern, die Steuerabschnitte
an einer Stelle zu konzentrieren und die Verbindung zwi
schen der gesteuerten Einrichtung und dem Steuerabschnitt
zu vereinfachen.
Bekannt ist eine Einrichtung zum Übertragen der Ausgangs
signale mehrerer Fühler mittels Steuersignalen des Steuer
abschnitts, bei der Steuersignalleitungen, Betriebsspan
nungsleitungen und Taktsignalleitungen getrennt zwischen
einem Steuerabschnitt und Fühlern vorgesehen sind und
die Steuersignale bewirken, daß die Ausgangssignale der
Fühler den Datenleitungen zugeführt werden.
Ferner ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Signal
auf der Taktsignalleitung verschoben und der Fühler, der
der verschobenen Position entspricht, durch die über eine
Betriebsspannungsleitung zugeführte Betriebsspannung so
betätigt wird, daß das Ausgangssignal des Fühlers einer
Signalleitung zugeführt wird, statt individuelle Fühler
mit mehreren Leitungen, z. B. Steuersignalleitungen und
Betriebsspannungsleitungen, vorzusehen.
Bei der zuerst erwähnten bekannten Einrichtung ist der
Arbeitsaufwand und Platzbedarf zur Herstellung und Unter
bringung der zahlreichen Verbindungsleitungen zu den ein
zelnen Fühlerabschnitten erheblich. Bei der zuletzt ge
nannten bekannten Einrichtung sind dagegen Betriebsspan
nungsleitungen zwischen dem Steuerabschnitt und den Füh
lern zur Stromversorgung der Schaltungen und Fühler zu
sätzlich zu den Steuersignalleitungen erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Parallel/
Serien-Umsetzer bzw. ein Serienübertragungssystem für
parallele Fühlersignale anzugeben, der bzw. das serielle
Signale von einem Steuerabschnitt in einem Fühlerabschnitt
ohne Stromversorgung erhält und die Signale mehrerer pa
ralleler Fühler, die in dem Fühlerabschnitt vorgesehen
sind, in serielle Signale zur Übertragung zum Steuerab
schnitt umsetzt. Hierbei soll insbesondere die Anzahl
der Leitungen zwischen dem Steuerabschnitt und dem Fühler
abschnitt verringert werden, ohne daß Betriebsspannungslei
tungen vorgesehen sind. Ferner sollen mehrere Einheiten
einen Block des Fühlerabschnitts umfassen, so daß irgend
eine Anzahl von Fühlerabschnittsblöcken in Abhängigkeit
von der Anzahl der Fühler ergänzt werden kann.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Steuerabschnitt und der Fühlerabschnitt durch eine
Seriensignalleitung verbunden sind, die Betriebsspannungs
werte während Taktsignalzeiten in verschiedene Werte zur
Übertragung umsetzt, während eine Massesignalleitung zur
Übertragung von Signalen mit Massepotential vorgesehen
ist; daß der Fühlerabschnitt ein Startsignalfeststellmittel,
ein Taktsignalextrahiermittel zum Extrahieren von
Taktsignalen aus den Seriensignalen und ein Fühlerbetriebs
spannungserzeugungsmittel aufweist, Verteilungssignale
erzeugt, welche Fühlerpositionen auf der Basis von Takt
signalen aus dem Startsignalerzeugungsmittel und dem Takt
signalextrahiermittel bestimmen, und die Taktsignale in
Abhängigkeit von den Ausgangszuständen der Fühler modu
liert, die durch die Verteilungspositionen vorgesehen
sind; und daß der Steuerabschnitt die Zustände der Fühler
durch Feststellung der Eingangssignalwerte der Taktsignal
postionen identifiziert.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend
anhand der Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 2a ein Blockschaltbild einer Steuereinheit eines
Ausführungsbeispiels,
Fig. 2b ein Blockschaltbild eines Fühlerabschnitts eines
Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Betriebs eines Ausführungsbei
spiels,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei der
die Erfindung angewandt wird, und
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Systems, bei dem die
Erfindung angewandt wird.
In Fig. 1 sind mit 10 ein Steuerabschnitt, mit 101 ein
Serien/Parallel-Umsetzmittel, mit 102 ein Taktsignalum
setzmittel, mit 103 ein Datenextrahier- und -umsetzmittel,
mit OSC ein Oszillator, mit 11 ein Fühlerabschnitt, beste
hend aus einem Startbitabschnitt 12, einem Umsetzabschnitt
13 und einem nachgeschalteten (nicht dargestellten) Umsetz
abschnitt mit ähnlichem Aufbau, mit 121 und 131 jeweils
Mittel zum Erzeugen einer stabilisierten Betriebsspannung
für Schaltungen (in der Fig. mit CV bezeichnet), mit
122 ein Fühlerbetriebsspannungserzeugungsmittel, mit 123
ein Startsignalfeststellmittel, mit 132 ein Taktsignalex
trahiermittel, mit 133 eine zweistufige Flipflop-Schaltung,
mit 138 ein Startsignalerzeugungsmittel einer folgenden
Stufe und mit 140 und 141 jeweils ein Fühler 1 und ein
Fühler 2 bzeichnet.
Der Aufbau ist so gewählt, daß wenn ein Taktsignal und
eine Betriebsspannung dem Fühlerabschnitt 11 auf der glei
chen Signalleitung zugeführt werden, in dem Fühlerabschnitt
11 eine Betriebsspannung erzeugt und ein Taktsignal extra
hiert und auf die Verteilungsposition verteilt wird.
Die Spannungswerte in den Taktsignalpositionen auf einer
Signalleitung werden in Abhängigkeit von den Fühleraus
gangssignalen in den Verteilungspositionen geändert, und
der Zustand jedes Fühlers wird durch Feststellen des Span
nungswertes im Steuerabschnitt empfangen.
Nach Fig. 1 werden das Taktsignal des Oszillators OSC
im Steuerabschnitt 10 und eine Betriebsspannung mit dem
Betrag V x dem Taktsignalumsetzmittel 102 zugeführt, das
die Betriebsspannung in Abhängigkeit vom Taktsignal in
ein Ausgangssignal OUT mit dem in der Zeile (A) der Fig. 1
dargestellten Verlauf umsetzt und der Signalleitung 104
zuführt.
Wenn ein Startbefehlsignal, das den Beginn einer Daten
extraktion anzeigt, von dem Serien/Parallel-Umsetzmittel
101 abgegeben wird, wird durch das Taktsignalumsetzmittel
102 ein Startsignal (START), das in Zeile (B) der Fig. 1
dargestellt ist, erzeugt und über die Signalleitung 105
ausgegeben und ein Signal GND, das das Massepotential
bzw. Bezugspotential darstellt, vom Steuerabschnitt 10
der Signalleitung 106 zuführt.
Das Signal auf der Signalleitung 104 hat eine Spannung
mit einem Wert (von V x/2), der während der Impulsbreite
des Taktsignals von dessen Wert (V x) während der anderen
Zeitabschnitte abweicht. Wenn das serielle Ausgangssignal
OUT, das in Zeile (A) dargestellt ist, über die Signallei
tung 104 in den Fühlerabschnitt 11 übertragen wird, wird
eine Betriebsspannung V s (von weitgehend dem gleichen
Wert V x) für die Fühler 140, 141 usw. durch das Fühlerbe
triebspannungserzeugungsmittel 122 erzeugt, während die
stabilisierten Betriebsspannungserzeugungsmittel 121 und
131 usw. eine Betriebsspannung (die kleiner als V x ist)
für verschiedene Mittel (z. B. das Startsignalfeststell
mittel, das Taktsignalextrahiermittel usw.), einschließ
lich elektronischer Schaltungen, erzeugen.
Die von dem Fühlerbetriebsspannungserzeugungsmittel 122
erzeugte Betriebsspannung V s wird dem Umsetzabschnitt
13 und dem Steckverbinder 124 auf seiten des Steuerab
schnitts 10 zugeführt. Obwohl es im Normalbetrieb nicht
erforderlich ist, kann der Steckverbinder 124 zur unabhän
gigen Betriebsspannungsversorgung der Fühlermittel ver
wendet werden, indem ihm eine externe Betriebsspannung
(beispielsweise vom Steuerabschnitt 10) bei einem Nothalt
oder unzureichender Betriebsspannung zugeführt wird.
Neben der Erzeugung einer Betriebsspannung hat das Start
signalfeststellmittel 123 die Aufgabe, ein Startsignal
festzustellen, das auf der Signalleitung 105 erscheint.
Wenn es zur Zeit (im Takt) t 1 ein Startsignal START fest
stellt, wie es in der Zeile B in Fig. 1 dargestellt ist,
führt es dem Signalverteilungsmittel 133 ein Ausgangssignal
St zu.
Dagegen überprüft das Taktsignalextrahiermittel 132 den
Signalpegel des seriellen Ausgangssignals OUT (dargestellt
in Zeile (A) der Fig. 1) auf der Signalleitung 104, wobei
sie die Taktsignalkomponente extrahiert, um ein Ausgangs-
Taktsignal CK zu erzeugen.
Wenn das Signalverteilungsmittel 133 ein Ausgangssignal
St vom Startsignalfeststellmittel 123 erhält, wird dessen
1-Signal durch das Taktsignal CK aus dem Taktsignalextra
hiermittel 132 eingeschoben und am Ausgangsanschluß Q 1
der ersten Flipflop-Stufe ein 1-Signal erzeugt. Wenn dieses
Ausgangssignal am Anschluß Q 1 auftritt, sind zwei Eingänge
einer UND-Schaltung 134 durch ein 1-Signal belegt, nämlich
durch das Taktsignal und das am Ausgang Q 1 auftretende
1-Signal. Wenn gleichzeitig das Ausgangssignal (bei dem
es sich ebenfalls um ein binäres Signal handelt, das den
Wert "1" oder "0" annehmen kann) des mit der Betriebsspannung
V s gespeisten Fühlers 1 (140) ein 1-Signal ist, er
zeugt die UND-Schaltung 134 ein 1-Signal, so daß der Sig
nalleitung 104 über eine Umkehr-Schaltung 136 und einen
ohmschen Widerstand R 1 erhält ein 0-Signal bzw. ein Signal mit
Massepotential zugeführt wird.
Zur gleichen Zeit wird das serielle Ausgangssignal OUT
"0", d. h. ein Signal mit Massepotential (0 Volt), wie
es durch gestrichelte Linien nur für die Dauer des Takt
signals zur Zeit t 1 in Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt
ist. Währenddessen stellt das Signal auf der Signalleitung
104 im wesentlichen ein serielles Eingangssignal dar,
das aus dem Fühlerabschnitt 11 übertragen wird. Wenn das
Ausgangssignal des Fühlers 1 (140) "0" ist, wird der Be
trag des Taktsignals auf dem gleichen Wert (V x/2) wie
der des aus dem Steuerabschnitt 10 zugeführten Signals
gehalten.
Nach der Extraktion eines zweiten Taktsignals aus dem
Startsignal zur Zeit t 2 wird das 1-Signal vom Ausgangsan
schluß Q 1 des Signalverteilungsmittels 133 zur zweiten
Flipflop-Stufe geschoben, so daß am Ausgangsanschluß Q 2
ein 1-Signal auftritt. Hierbei werden der 1-Zustand des
Taktsignals CK und des Ausgangsanschlusses Q 2 einer UND-
Schaltung 135 zugeführt, und wenn der Zustand des Fühlers
2 (141) in diesem Zeitpunkt "0" ist, erzeugt die UND-Schal
tung 135 ein 0-Signal, das keinen Einfluß auf die Signal
leitung 104 hat. Das Signal auf der Signalleitung 104
zu dieser Zeit ist durch den Verlauf zur Zeit t 2 in der
Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt.
Im Steuerabschnitt 10 wird ein Ausgangssignal, welches
das in der Zeile (A) der Fig. 1 dargestellte Taktsignal
enthält, durch das Taktsignalumsetzmittel 102 erzeugt,
während die Ausgangssignale der Fühler 1 und 2, die seriell
aus dem Fühlerabschnitt 11 über die Signalleitung 104
übertragen werden, festgestellt bzw. demoduliert werden.
Das heißt, der Betrag oder Wert des Signals auf der Signal
leitung 104 während der Taktsignaldauer wird durch das
Datenextrahier-Umsetzmittel 103 festgestellt, und wenn
der Wert kleiner als V x/2 ist, wird ein 1-Signal erzeugt,
und wenn nicht, wird ein 0-Signal erzeugt.
Folglich werden 1- und 0-Signale, bei denen es sich um
die Zustände der Fühler 1 und 2 handelt, während der Zei
ten t 1 und t 2 durch das Datenextrahier- und -Umsetzmittel
103 erzeugt, dem Serien-Parallel-Umsetzmittel 101 zuge
führt und durch die Taktsignale verriegelt bzw. festgehal
ten, wobei die Daten jeder Stufe nacheinander in die näch
ste Stufe geschoben werden.
Der Umsetzabschnitt 13 des Fühlerabschnitts 11 ist so
aufgebaut, daß er die Zustände der Fühler 1 und 2 fest
stellt. Weitere Umsetzabschnitte mit dem gleichen Aufbau
können an die nächsten Stufen angeschlossen werden. Um
das Startsignal den Umsetzabschnitten der folgenden Stufen
zuzuführen, wird das Folgestufen-Startsignalerzeugungsmittel
138 durch den Ausgang des Signalverteilungsmittels
133 betätigt.
Auf diese Weise werden Fühlerausgangssignale erzeugt,
wie es durch gestrichelte Linien dargestellt ist, da die
Signale den Taktsignalen im seriellen Ausgangssignal OUT,
das in Zeile (A) der Fig. 1 dargestellt ist, überlagert
sind, wodurch angezeigt wird, daß die Fühler 1, 2, 3 (nicht
dargestellt), 4 (nicht dargestellt), . . . sich im Zustand
"EIN", "AUS", "EIN", "EIN", . . . befinden. Auf diese Weise
werden Fühlerinformationen als "1", "0", "1", "1", . . .
nacheinander in dem Serien/Parallel-Umsetzmittel 101 ge
speichert.
Nach Fig. 1 ist zwar eine eigene Leitung zur Übertragung
von Startsignalen vorgesehen, doch kann die Ausbildung
auch so getroffen sein, daß die Startsignale über die
Serienausgangssignalleitung übertragen werden können.
In diesem Falle können die Startsignale durch einen vom
Signalpegel der Daten abweichenden Pegel oder als Ände
rungen der Impulsbreiten, die von dem Taktsignal abweicht,
dargestellt werden.
Nachstehend wird der Aufbau eines Ausführungsbeispiels
anhand der Fig. 2a und 2b und dessen Wirkungsweise anhand
des Zeitdiagramms der Fig. 3 beschrieben.
Fig. 2a zeigt den Aufbau einer Steuereinheit 20, die der
Steuereinheit 10 nach Fig. 1 entspricht, und Fig. 2b zeigt
den Aufbau mehrerer Einheiten, die der Fühlereinheit 11
nach Fig. 1 entsprechen.
In Fig. 2a ist mit 20 eine Steuereinheit, mit 21 eine
Ausgangsschnittstellenschaltung (mit einer LED-Anzeige
funktion), mit 22 ein Serien/Parallel-Umsetzregister,
mit 23 eine Taktgeneratorschaltung, mit 24 eine Verstär
kerschaltung, mit 25 ein Verstärker und mit 26 eine Ver
gleicherschaltung bezeichnet.
In Fig. 2b sind mit 30 eine Startbiteinheit 1, mit 31
eine Umsetzeinheit 1 mit Fühlern 1 und 2, mit 32 eine
Umsetzeinheit 2 mit Fühlern 3 und 4 (mit dem gleichen
Aufbau wie dem der Umsetzeinheit 1), mit 33 eine Endbitein
heit, mit 34 eine Startbiteinheit 2, mit CV 1 (303), CV 2
(311), CV 3, CV 4 stabilisierte Stromversorgungseinrichtungen,
mit FF 1 und FF 2 Flipflop-Schaltungen, mit 312 eine
Taktsignalfeststellschaltung (DT 1), mit 313 und 314 Umkehr
schaltungen und mit 315 und 316 Fühlerausgangsfeststell
schaltungen (DT 2 und DT 3) bezeichnet.
Die Steuereinheit nach Fig. 2a und die Einheiten des Füh
lerabschnitts nach Fig. 2b sind über die Serienausgangs-
(Serieneingangs)-Signalleitung 200, die Startbitsignallei
tung 201 und die Massepotentialsignalleitung 202 verbun
den. Obwohl im Normalbetrieb nicht verbunden, sind beide
über eine 24 V-Betriebsspannungsleitung (dargestellt durch
eine gestrichelte Linie) verbunden, wie es bei einem Not
halt oder dann erforderlich ist, wenn die Belastung für
den Betrieb des Fühlers zu groß ist.
Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels wird nachstehend
anhand des Zeitdiagramms nach Fig. 3 beschrieben.
Zunächst wird die Wirkungsweise der Steuereinheit 20 nach
Fig. 2a beschrieben.
Die Taktgeneratorschaltung 23 erzeugt ein Taktsignal 230
aus dem Ausgangssignal des Oszillators OSC, das dem Ver
stärker 25 und dem Serien/Parallel-Umsetzregister 22 (nach
stehend kurz "Register" genannt) zugeführt wird. Der Ver
stärker 25 erhält das Taktsignal 230 und eine Betriebsspan
nung (24 V) über die Betriebsspannungsleitung 203 und setzt
die Betriebsspannung in Abhängigkeit von dem Kurvenverlauf
des Taktsignals 230 in ein serielles Ausgangssignal OUT
(S) um, das in Fig. 3 dargestellt ist und über die Signal
leitung 200 abgegeben wird.
Das S des seriellen Ausgangssignals OUT (S) bedeutet,
daß das Signal eine SENDE-Komponente aufweist. Es sei
jedoch darauf hingewiesen, daß dieser Signalverlauf imagi
när ist, da der Pegel der Taktsignalposition durch das
Fühlerausgangssignal umgewandelt wird.
Die Spannung des Signals OUT (S) beträgt nur 12 V, wenn
einzelne Taktsignale auftreten, und wird während der Zwi
schenzeiten auf einem Wert von 24 V gehalten.
Das Register 22 erhält das Taktsignal 230 am Anschluß
CP und das durch die Vergleicherschaltung 26 festgestellte
Fühlerausgangssignal am Datenanschluß DATEN und speichert
sie seriell.
Das Register 22 erzeugt am Anschluß STB ein Startsignal
(START), das zu Beginn jedes Zyklus, in dem die Daten
jedes Fühlers gesammelt werden (ein Zyklus ist beendet,
wenn die Endbitposition durch eine Schiebeoperation er
reicht ist), mit dem Taktsignal synchronisiert wird, wie
es in Fig. 3 dargestellt ist, und führt das Startsignal
der Signalleitung 201 über die Verstärkerschaltung 24
zu.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des Fühlerabschnitts
nach Fig. 2b anhand des Zeitdiagramms der Fig. 3 beschrie
ben.
Das serielle Ausgangssignal OUT der Steuereinheit 20 und
das Massesignal GND werden nacheinander allen Einheiten
über die Signalleitungen 200 und 202 zugeführt, die Be
triebsspannung für die elektronischen Schaltungen wird
durch die stabilisierten Stromversorgungseinrichtungen
CV 1 (303), CV 2 (311), CV 3 und CV 4 (bekannte Schaltungen
aus Zener-Dioden, Kondensatoren und ohmschen Widerständen)
in allen Einheiten erzeugt, und die Betriebsspannung für
die Fühler wird durch die Diode 301 und den Kondensator
C 1 (302) der Startbiteinheit 1 (30) erzeugt.
Wenn dem Anschluß START 1 der Startbiteinheit 1 (30) zur
Zeit t 1 nach Fig. 3 ein Startsignal zugeführt wird, erzeugt
die Leuchtdiode PD 1 Licht, das den Phototransporter PT 1
der Umsetzeinheit 1 (31) durchsteuert. Daraufhin wird
vom Emitter des Phototransistors PT 1 dem Dateneingangsan
schluß D der Flipflop-Schaltung FF 1 ein 1-Signal zugeführt.
Gleichzeitig erzeugt die Taktsignalfeststellschaltung
DT 1 (312) an ihrem Feststellausgang ein Taktsignal, das
dem Taktanschluß CP zugeführt wird, so daß die Flipflop-
Schaltung FF 1 gesetzt wird und an ihrem Ausgang Q (siehe
FF 1 in Fig. 3) ein 1-Signal abgibt.
Die Art des Fühlers 1 kann sich in Abhängigkeit von der
festzustellenden physikalischen Größe ändern, doch zeigt
Fig. 2b ein spezielles Beispiel eines Fühlers, der so
ausgebildet ist, daß er ein einem Fühlerverstärker AMP
zugeführtes Eingangssignal am Kollektor seines Transistors
abgibt.
Ferner ist es auf einfache Weise möglich, die erfindungs
gemäße Umsetzeinheit (aus nur einer Schaltung) in den
Fühler aufzunehmen, um einen Fühler mit Parallel/Serien-
Umsetzfunktion zu bilden.
Im Falle der Fig. 2b wird das Ausgangssignal des Fühlers 1
durch die Feststellschaltung DT 2 (315) der Umsetzeinheit
1 (31) festgestellt (demoduliert) und der UND-Schaltung
317 zugeführt.
Wenn die Flipflop-Schaltung FF 1 durch das Taktsignal zur
Zeit t 1 gesetzt wird und ein 1-Signal am Ausgang Q abgibt,
wodurch angezeigt wird, daß der Fühler 1 den EIN-Zustand
feststellt, erhalten alle Eingänge der UND-Schaltung 317
ein 1-Signal, so daß sie ein 1-Signal abgibt, das durch
die Umkehrschaltung (NICHT-Schaltung) 313 umgekehrt wird,
so daß der Signalpegel der Signalleitung 200 null Volt
(Massepotential) annimmt. Auf diese Weise werden die Daten
vom Fühlerausgang übertragen.
Nachstehend wird dieser Betrieb ausführlicher beschrieben.
Die Umkehrschaltung 313 (das gleiche gilt für die Umkehr
schaltung 314) hat einen Leerlauf-Kollektorausgang. Wenn
die Umkehrschaltung 313 eingeschaltet wird, erzeugt sie
ein nahe bei null Volt liegendes Ausgangssignal auf der
Signalleitung 200, dagegen erzeugt sie ein Ausgangssignal
von 24 V, wenn eine Spannung von 24 V aus der Steuereinheit
20 (d. h. am Ende des Taktsignals) zugeführt wird. Der
ohmsche Widerstand R 1 (R 2) verhindert eine Überlastung
der Umkehrschaltung, wenn der Signalleitung 200 eine Span
nung von 24 V zugeführt wird. Das heißt, ein geschlossener
Kreis, bestehend aus der Signalleitung 200, der Taktsignal
feststellschaltung 312, der UND-Schaltung 317 und der
Umkehrschaltung 313, wirkt als Verriegelungs- oder Halte
schaltung, um das Taktsignal CK auf einem niedrigen Wert
(12 V) zu halten, die durch den Widerstand R 1 freigegeben
(ausgelöst) wird, wenn der Signalleitung 200 eine Spannung
von 24 V zugeführt wird.
Das Pegelumsetzausgangssignal auf der Signalleitung 200
wird der Steuereinheit 20 zugeführt, wie es in Fig. 2a
dargestellt ist, wo ein Signal OUT (S, E) an deren Aus
gangsanschluß gebildet wird. Das E von OUT (S, E) bedeutet
EMPFANG, und (S, E) bedeutet, daß das Signal sowohl eine
SENDE- als auch eine EMPFANGS-Signalkomponente aufweist.
Dieses Signal OUT (S, E) wird in die Vergleicherschaltung
26 der Steuereinheit 20 eingegeben und mit dem Bezugssig
nalpegel von V x/2 (12 V) verglichen. Wenn ein Signalpegel
von 0 V, der niedriger als der Bezugssignalpegel ist, ein
gegeben wird, wird ein 1-Signal erzeugt und über den DATEN-
Anschluß des Registers 22 eingeschoben.
In der nächsten Taktsignalzeit t 2 wird das 1-Signal vom
Ausgangsanschluß Q der Flipflop-Schaltung FF 1 durch das
Taktsignal CK in der Umsetzeinheit 1 (31) nach Fig. 2b
in die Flipflop-Schaltung FF 2 geschoben, so daß am Aus
gangsanschluß Q der Flipflop-Schaltung FF 2 ein 1-Signal
auftritt, während am Ausgangsanschluß Q der Flipflop-Schal
tung FF 1 ein 0-Signal auftritt, da der Flipflop-Schaltung
FF 1 ein 0-Signal zugeführt wird (weil in diesem Augenblick
der Fototransistor PT 1 ausgeschaltet bzw. gesperrt ist).
Wenn das 1-Signal vom Ausgangsanschluß Q der Flipflop-
Schaltung FF 2 und das 1-Taktsignal CK der UND-Schaltung
318 zugeführt werden, wird das Ausgangssignal des Fühlers
2, das durch die Feststellschaltung DT 3 (316) festgestellt
und in diesem Augenblick der UND-Schaltung 318 zugeführt
worden ist, von der UND-Schaltung 318 durchgeschaltet.
Wenn das Ausgangssignal der Feststellschaltung DT 3 "0"
ist, ist auch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 318
"0", so daß das Ausgangssignal der Umkehrschaltung 314
den gleichen Wert hat und den Signalpegel der Signalleitung
200 auf den gleichen Pegel wie den des übertragenen
Signals bringt (siehe den Kurvenverlauf von OUT (S, E) in
Fig. 3 zur Zeit t 2).
Wenn zur Taktsignalzeit t 2 am Ausgangsanschluß Q der Flip
flop-Schaltung FF 2 ein 1-Signal auftritt (wobei am Aus
gangsanschluß ein 0-Signal auftritt), emittiert die
Leuchtdiode PD 2 Licht, das den Fototransistor PT 2 der
Umsetzeinheit 2 (32) durchsteuert. In diesem Augenblick
ist jedoch das Taktsignal zur Zeit t 2 verschwunden, so
daß die Flipflop-Schaltung FF 1 der Umsetzeinheit 2 (die
den gleichen Aufbau wie die Umsetzeinheit 1 hat) nicht
betätigt wird.
Wenn das Taktsignal zur nächsten Taktzeit t 3 empfangen
wird, wird die Flipflop-Schaltung FF 1 der Umsetzeinheit 2
betätigt, und der gleiche Vorgang wiederholt sich in der
nächsten Taktzeit t 4, so daß die Ausgangssignale der Füh
ler 3 und 4 (die zu den Zeiten t 3 und t 4 erzeugten Aus
gangssignale), die sich beide im 1-Zustand befinden, auf
der Signalleitung 200 erscheinen und nacheinander in das
Register 22 der Steuereinheit 20 geschoben und darin ge
speichert werden.
Die Endbiteinheit 33 ist der Umsetzeinheit 2 (32) nachge
schaltet, und das Licht der Leuchtdiode PD 3 der Umsetzein
heit 2 (32) wird durch den Fototransistor PT 3 festgestellt,
der daraufhin ein Endbitsignal erzeugt. Dieses Endbitsignal
wird über eine Leitung vom Anschluß END 1 dem Anschluß
START 2 der nächsten Startbiteinheit 2 (34) zugeführt,
woraufhin der gleiche Vorgang wie bei der erwähnten Start
biteinheit 1 (30) abläuft, der die Übertragung der Aus
gangssignale der Fühler 5 und 6 zu den den Taktsignalzei
ten t 5, t 6, . . . entsprechenden Positionen auslöst.
Die Einheiten 30, 31, 32, 33 und 34 nach Fig. 2b werden
durch Hintereinanderschaltung der erforderlichen Anzahl
von Einheiten, in Abhängigkeit von der Anzahl der abzufra
genden Fühler, ergänzt.
Eine Vorrichtung, bei der die Erfindung angewandt wird,
ist in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, bei
dem mehrere Fühler-Anschlußstationen oder Fühler-Endstatio
nen 41, 42, 43 . . . an Roboter und andere Einrichtungen
angeschlossen sind, um die Ausgangssignale der Fühlergrup
pen 44, 45, 46, . . . zur Steuereinheit 40 zu übertragen.
Der Aufbau der Steuereinheit 40 entspricht dem in Fig. 2a
dargestellten, und jeder Fühlerabschnitt umfaßt eine
Einheit, die aus einer Startbit-Einheit (SB-Einheit),
einer Fühler-Anschlußstation, die eine Fühlergruppe auf
weist, und einer Endbit-Einheit (EB-Einheit) besteht,
wie es in Fig. 2b dargestellt ist. Die Daten mehrerer
Fühler können durch Hintereinanderschaltung der erforderlichen
Anzahl dieser Einheiten übertragen werden.
Ein System, bei dem die Erfindung angewandt werden kann,
ist in Fig. 5 dargestellt.
In Fig. 5 sind mit 50 bis 52 Fühler-Anschlußstationen
oder Fühler-Endstationen, mit 53 eine Steuereinheit und
mit 54 und 55 Ausgangs-Anschluß- oder Endstationen bezeich
net.
Die Signale der Fühler, die den Zustand der Anlage darstel
len, werden den Fühler-Anschlußstationen 50 bis 52 parallel
zugeführt und als serielle Signale zur Steuereinheit 53
übertragen.
In der Steuereinheit 53 werden die seriellen Signale se
riell von der Eingangs-Schnittstelle 531 aufgenommen,
in parallele Signale umgesetzt und dem Ablaufsteuerwerk
532 zugeführt. Im Ablaufsteuerwerk 532 werden die Steuer
ausgangssignale in der in Abhängigkeit vom Informationsin
halt der Eingangssignale programmierten Reihenfolge paral
lel an die Ausgangs-Schnittstelle 533 ausgegeben.
In der Ausgangs-Schnittstelle 533 werden die Eingangssigna
le in serielle Signale umgesetzt und an die Ausgangs-An
schlußstationen ausgegeben.
Das System nach Fig. 5 ist so aufgebaut, daß zwei Systeme
der Fühler-Ausgangssignale, bestehend aus denjenigen von
den Fühler-Anschlußstationen 50 und 51 und denjenigen
von der Fühler-Anschlußstation 52, zur Eingangsschnittstelle
531 (die zwei Gruppen von Schieberegistern enthält)
übertragen werden. Dieser Aufbau gestattet die Steigerung
der Übertragungsgeschwindigkeit durch Parallelbetrieb
zweier Systeme.
Wie bereits erwähnt wurde, ist es nach der Erfindung mög
lich, die Anzahl der Leitungen zwischen dem Fühlerabschnitt
und dem Steuerabschnitt durch serielle Übertragung und
Überlagerung der Ausgangssignale von Fühlern, die an mehre
ren Teilen einer selbsttätigen Steuereinrichtung an der
Betriebsspannungsleitung angeordnet sind, erheblich zu
verringern.
Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die Anzahl von
Fühlereinrichtungen, die auf begrenztem Raum angeordnet
werden können, durch Übertragung von Start/End-Signalen
zwischen allen Einheiten mittels Licht zu erhöhen, da Ver
bindungseinrichtungen, wie Steckverbinder, entfallen.
Dies führt zu einer Vereinfachung des Verdrahtungsaufwands
und zu einer Verringerung der Kosten.
Claims (10)
1. Parallel/Serien-Umsetzer für parallele Fühlersignale,
der serielle Signale aus einem Steuerabschnitt in einem
Fühlerabschnitt ohne Stromversorgung erhält und parallele
Fühlersignale mehrerer in dem Fühlerabschnitt enthaltener
Fühler seriell überträgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerabschnitt ein Taktsignal-Umsetzmittel zum
Umsetzen einer Betriebsspannung in verschiedene Werte
zu Taktsignalzeiten, um Startsignale auf einer Startsignal
leitung und Seriensignale auf einer Seriensignalleitung
zu erzeugen, und ein Datenextrahier- und -Umsetzmittel
zum Feststellen von Eingangssignalwerten in Taktsignalpo
sitionen aufweist; daß der Fühlerabschnitt, der durch
die erwähnten Startsignal- und Seriensignalleitungen mit
dem Steuerabschnitt verbunden ist, ein Betriebsspannungser
zeugungsmittel zum Erzeugen der für den Fühlerabschnitt
erforderlichen Betriebsspannung durch Glätten der empfange
nen Seriensignale, ein Startsignalfeststellmittel zum
Feststellen der Startsignale, ein Taktsignalextrahiermittel
zum Extrahieren von Taktsignalen und ein Signalverteilungs
mittel zum Erzeugen von Signalen, die Fühlerpositionen
darstellen, unter Verwendung der Startsignale, die durch
das Startsignalfeststellmittel festgestellt werden, und
von Taktsignalen, die durch das Taktsignalextrahiermittel
festgestellt werden, aufweist; daß die Zustände von Fühlern
identifiziert werden, während die Ausgangssignale der
Fühlerzustände, die durch die Fühlerpositionsdarstellungs
signale erzeugt werden, entsprechende Taktsignale modulie
ren, und daß die Eingangssignalwerte durch das Datenextra
hier- und Umsetzmittel des Steuerabschnitts festgestellt
werden.
2. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Taktsignalumsetzmittel bewirkt, daß Ausgangssignale
einen weitgehend konstanten Gleichspannungswert während
außerhalb von Taktsignalzeiten liegender Zeitspannen und
andere Gleichspannungswerte während Taktsignalzeiten auf
weisen.
3. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Ausgangssignale der Fühlerzustände modu
lierten Taktsignale Binärwerte darstellen, indem sie den
Bezugswert (das Massepotential) oder den Gleichspannungs
wert der ursprünglichen Taktsignale in Abhängigkeit von
den Zuständen der Fühler annehmen.
4. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Taktsignalextrahiermittel Taktsignale aus den
Seriensignalen durch Vergleichen von Gleichspannungswer
ten extrahiert.
5. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Signalverteilungsmittel Signale zur Darstellung
von Fühlerpositionen durch Verschieben der Startsignale,
die durch das Startsignalfeststellmittel mittels der durch
das Taktsignalextrahiermittel extrahierten Taktsignale
festgestellt werden, erzeugt.
6. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fühlerabschnitt als ein Block durch eine Startbit
einheit zum Feststellen von Startsignalen, eine Umsetzein
heit zum Erzeugen paralleler Signale für mehrere Fühler
und eine Endbiteinheit zum Erzeugen von Startsignalen
für den nächsten Block gebildet ist.
7. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß Steckverbinder zum Verbinden irgendeiner Anzahl von
Blöcken, die mehrere Einheiten aufweisen, an der Vorder-
und Rückseite der Einheiten vorgesehen sind.
8. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fühlerabschnitt eine Betriebsspannung verwendet,
die durch das Betriebsspannungserzeugungsmittel als Be
triebsspannung für die Fühler erzeugt wird, und daß eine
Betriebsspannung für Schaltungsmittel, die den Fühlerab
schnitt aufweisen, aus der durch das Betriebsspannungs
erzeugungsmittel erzeugten Betriebsspannung erzeugt wird.
9. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch das Taktsignalumsetzmittel des Steuerab
schnitts erzeugten Startsignale vom Wert der Seriensignale
abweichende Gleichspannungswerte aufweisen.
10. Parallel/Serien-Umsetzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Datenextrahier- und -Umsetzmittel des Steuerab
schnitts Fühlerzustände darstellende Binärsignale durch
Vergleichen des Gleichspannungswertes von Eingangssigna
len zu Taktsignalzeiten mit einem Bezugsspannungswert
erzeugt.
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