-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung zum Steuern einer Mehrzahl von Verbrauchern,
wie beispielsweise Lampen. Insbesondere bei der Verwendung von Gasentladungslampen
benötigt
jede dieser Lampen ein eigenes Vorschaltgerät, um der Gasentladungslampe
die jeweils notwendige Zünd-
bzw. Betriebsspannung zuzuführen.
Bei der Verwendung einer Vielzahl solcher Lampen bietet es sich
an, die jeweiligen Vorschaltgeräte von
einer zentralen Steuereinheit aus über eine Datenleitung zentral
anzusteuern.
-
Aus der
GB 2,072,467 A bzw. der
DE 30 49 821 T1 ,
von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgegangen wird,
ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine zentrale Steuereinheit über einen
Datenbus mit mehreren Peripherie-Einheiten verbunden ist, deren
Funktionen über
den Datenbus gesteuert werden. Jede Peripherie-Einheit weist eine Kopplungseinheit
auf, die in einen Empfangszweig und in einen Sendezweig aufgeteilt
ist. Der Empfangszweig dient der Übertragung von Informationen
von der zentralen Steuereinheit zu der Peripherie-Einheit, wobei
die zentrale Steuereinheit Informationen in Form einer modulierten
Wechsel- oder Impulsspannung an den Datenbus abgibt. Der Sendezweig
dient der Übertragung
von Informationen von der Peripherie-Einheit zu der zentralen Steuereinheit.
Hierbei gelangen die Informationen durch die Variation des Ausgangswiderstandes
des Sendezweiges von der Peripherie-Einheit auf den Datenbus.
-
Weiterhin ist aus der
EP 0 490 329 A1 eine Schaltungsanordnung
zum Steuern der Helligkeit und des Betriebsverhaltens von Gasentladungslampen
bekannt. Hierbei steuert eine zentrale Steuereinheit über einen
Datenbus eine Vielzahl von Vorschaltgeräten für Gasentladungslampen. Ein
jedes Vorschaltgerät
ist über
eine Kopplungseinheit mit der Datenleitung verbunden. Dabei werden
von der Datenleitung Daten über
eine Kondensatorschaltung oder mittels eines Übertragers an das jeweilige
Vorschaltgerät übertragen.
Sollen Rückmeldesignale von
dem Vorschaltgerät
zu der zentralen Steuereinheit übermittelt
werden, so ist dann, wenn keine Daten auf der Datenleitung vorliegen,
ein Einkoppeln dieser Signale von dem Vorschaltgerät in die
Datenleitung über
die gleiche Kopplungseinheit möglich.
-
Beide bekannten Schaltungsanordnungen weisen
zwar die Möglichkeit
auf, mittels entsprechender Steuersignale die Peripherie-Einheit
in einen Ruhezustand zu bringen, in dem es nur einen verminderten
Strom aufweist, jedoch bleibt der Empfangszweig der Kopplungseinheit
auch im Ruhezustand vollständig
aktiviert, wodurch der Datenbus auch dann belastet wird, wenn keine
Signale vorliegen. Dies fuhrt insbesondere dann, wenn eine große Anzahl
von Peripherie-Einheiten verwendet werden, zu einem erheblichen
Stromverbrauch in der Zentraleinheit.
-
Weiterhin ist in beiden Schaltungsanordnungen
von Nachteil, dass die Kopplungseinheit leicht durch eine Überspannung
auf dem Datenbus beschädigt
werden kann. Dies kann beispielsweise dann geschehen, wenn die Schaltungsanordnung
im Rahmen üblicher
Hausinstallationen, beispielsweise Lampenanlagen, verlegt wird.
Ein versehentliches Beschalten des Datenbusses mit einer Netzspannungsleitung – 220 Volt
oder 380 Volt – würde die Kopplungseinheit
der Schaltungsanordnung sofort beschädigen, wodurch die ganze Anordnung
außer Betrieb
gesetzt wäre.
In der Schaltungsanordnung der
GB 2,072,467 A bzw. der
DE 30 49 821 T1 ist zwar
ein steuerbarer Schalter vorgesehen, der geöffnet wird, sobald ein von
einem aufgrund von Überspannungen
ausgefallenen Bauteil hervorgerufener Kurzschluß festgestellt wird, eine Beschädigung der Schaltungsanordnung
durch Überspannungen
in dem Empfangs- und/oder Sendezweig wird hierdurch allerdings nicht
vermieden.
-
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Steuern einer Mehrzahl von
Verbrauchern der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden,
dass stets ein abgesicherter Betrieb gewährleistet ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.
-
Demnach weist die Kopplungseinheit
einen Empfangszweig zur Übertragung
von Steuerinformationen von der zentralen Steuereinheit an den der Kopplungseinheit
zugeordneten Verbraucher sowie einen Sendezweig zur Übertragung
von Rückmeldeinformationen
von dem Verbraucher an die zentrale Steuereinheit auf. Weiterhin
ist vorgesehen, dass sowohl der Empfangszweig als auch der Sendezweig
in der Kopplungseinheit einen Schutz gegen Überspannungen aufweist. Dieser
Schutz wird durch einen Überspannungsdetektor
sowie einem von dem Detektor gesteuerten Schalter erzielt, der bereits
bei Auftreten einer Überspannung öffnet und
den Sendezweig vom Bus abkoppelt. Im Gegensatz zu der Schaltungsanordnung
der
GB 2,072,467 A bzw.
der
DE 30 49 821 T1 wird
somit nicht zunächst
der Ausfall eines Bauteils abgewartet und es ist stets ein sicherer
Betrieb gewährleistet.
-
Gemäß der Ansprüche 2 bis 5 sind leicht aufzubauende
vorteilhafte Ausgestaltungen des Überspannungsschutzes im Sendezweig
beschrieben, wobei gemäß der Ansprüche 2 und
3 eine Zusatzschutzeinrichtung gegen Überspannungen am Ausgang des
Sendezweiges beschrieben ist, die für den Fall vorgesehen ist,
dass der erfindungsgemäß vorgesehene
Schalter den Sendezweig nicht ausreichend schnell vom Bus trennt.
-
Gemäß der Ansprüche 6 und 7 ist eine Weiterbildung
des Überspannungsschutzes
am Empfangszweig beschrieben.
-
Gemäß der Ansprüche 8 bis 10 besteht eine vorteilhafte
Weiterbildung darin, daß die
Verbraucher und die zentrale Steuereinheit an einer gemeinsamen
Datenleitung angeschlossen sind, wodurch der Schaltungsaufwand zum
Anschließen
der Verbraucher an die zentrale Steuereinheit minimiert ist. Da die
Verbraucher von der Datenleitung in den jeweiligen Kopplungseinheiten
galvanisch getrennt sind, ist ein unerwünschtes Auftreten von Ausgleichsstömen vermieden,
wobei die Verwendung eines Optokopplers die Übertragung rechteckförmiger Signale
ermöglicht,
ohne hierfür Übertrager
einsetzen zu müssen,
die in der Anschaffung erheblich teurer sind.
-
Gemäß der Ansprüche 11 bis 14 ist eine weitere
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gegeben, daß die zentrale
Steuereinheit dann, wenn sie keine Datensignale auf die Datenleitung ausgibt
ein Signal ausgibt, dessen Spannungspegel von dem Spannungspegel
der Datensignale verschieden ist. Hierdurch wird der Kopplungseinrichtung
signalisiert, daß die
zentrale Steuereinrichtung sich nicht im Sende- sondern im Empfangszustand befindet,
wodurch es auf einfache Weise möglich
ist, mittels einer Schalteinrichtung, beispielsweise mit einer Zener-Diode,
in der Kopplungseinheit den Empfangszweig inaktiv zu schalten.
-
Gemäß der Ansprüche 15 bis 17 ist eine vorteilhafte
Weiterbildung dadurch gegeben, daß der Stromverbrauch in der
Kopplungseinrichtung beispielsweise durch eine mit einem MOS-Feldeffekttransistor
gebildete Konstantstromquelle überwacht wird,
so daß bei
einer Fehlbeschaltung oder bei einem defekten Bauelement eine weitere
Beschäftigung
der Schaltungsanordnung vermieden wird.
-
Schließlich liegt eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung gemäß der Ansprüche 18 und
1. darin, daß die
Kopplungseinheit einen Verpolungsschutz aufweist, der beispielsweise
mit einer Gleichrichter-Brückenschaltung
gebildet ist. Auf diese Weise ist das Anschließen der Kopplungseinheit an
die Datenleitung vereinfacht und gleichzeitig eine Beschädigung der
Kopplungseinheit bzw. des Verbrauchers durch Fehlbeschaltung geschützt. Die
Gleichrichter-Brückenschaltung
bringt insbesondere in Verbindung mit den Optokopplern den Vorteil
mit sich, daß die
Koppltungseinheit Rechtecksignale weitgehend verzerrungsfrei übertragen
kann.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert.
-
Es zeigt:
-
1 ein
Blockschaltbild der Schaltungsanordnung,
-
2 ein
Schaltbild eines Ausführungsbeispieles
der Schaltungsanordnung
-
3(a) und (b) Variationsmöglichkeiten zum
Ausführungsbeispiel
gemäß 2.
-
In 1 ist
ein Blockschaltbild dargestellt, bei dem eine Zentral-Einheit bzw.
zentrale Steuereinheit 5 mit einem Datenbus bzw. einer
Datenleitung 1 verbunden ist. Weiterhin sind an der Datenleitung 1 mehrere
Kopplungseinheiten 3 angeschlossen, die die Datenleitung
an die Verbraucher 4 ankoppeln. Die von der zentralen Steuereinheit
(5) auf die Datenleitung ausgegebenen Signale liegen somit
zugleich an den Eingängen
aller Verbraucher 4 an. Somit ist es notwendig, wenn einzelne
Verbraucher angesteuert werden sollen, die Datensignale verbraucherspezifisch
zu kodieren. Zur Datenweiterleitung von der Datenleitung zu dem
Verbraucher weist die Kopplungseinheit einen Einpfangszweig für eine zum
Verbraucher gerichtete Verbindung auf. Analog besteht zur Datenübertragung
vom Verbraucher zur Datenleitung eine vom Verbraucher zur Kopplingseinheit
gerichtete Verbindung, die einen Sendezweig bildet.
-
In 2 ist
ein Schaltbild zu einem Ausführungsbeispiel
der Schaltungsanordnung dargestellt, wobei Verbindungspunkte zwischen
zwei Bauelementen als Knotenpunkt mit den Bezugszeichen der Bauelemente
bezeichnet wird. Die zentrale Steuereinheit 5 ist an der
ab Zweidrahtleitung ausgebildeten Datenleitung 1 angeschlossen,
wobei die zentrale Steuereinheit 5 einen Signalgenerator
aufweist, der rechteckförmige
Datensignale erzeugt, die in diesem Fall einen Spitzenpegel von
12 V aufweisen. Weiterhin ist ein Gleichspannungsgenerator DC mir
einem Innenwiderstand Ri vorgesehen, der eine Gleichspannung von
4 V abgibt. Beide Generatoren erzeugen ihre Signale gegenüber einem
gemeinsamen Massepotential, an das auch der eine der beiden Anschlüsse der
Datenleitung angeschlossen ist. Ein Stellschalter S ist mit seinem
beweglichen Arbeitskontakt an dein zweiten Anschluß der Datenleitung angeschlossen
und ist mit seinen feststehenden Auswählkontakten mit jeweils einem
Ausgang der beiden Generatoren verbunden.
-
Am anderen Ende der Datenleitung 1 ist
ein elektronisches Vorschaltgerät
EVG für
beispielsweise eine Gasentladungslampe mit seiner Kopplungseinheit 3 angekoppelt.
An der Schnittstelle zwischen der Datenleitung 1 und dem
elektronischen Vorschaltgerät
befindet sich geräteseitig,
d. h. in der Kopplungseinheit 3, zunächst eine Gleichrichter-Brückenschaltung
BR. Die Wechselspannungsanschlüsse
der Brückenschaltung
sind mit der Schnittstelle verbunden, während die Anschlüsse +/-
mit den nachfolgenden Bauelementen der Kopplungseinheit 3 verbunden
sind. An den Plus-Anschluß der
Brückenschaltung
BR ist ein selbstleitender MOS-Feldeffekttransistor T3 mit seinem
Drain-Anschluß verbunden.
Zwischen dem Gate-Anschluß und
dein Source-Anschluß ist
ein Widerstand R3 parallel geschaltet. Gleichzeitig ist eine Serienschaltung
bestehend aus einem Kaltleiter RK, einer Zener-Diode ZD1, einem
Widerstand RV und einem Optokoppler V2 zwischen dein Widerstand
R3 und dein Minus-Anschluß des
Gleichrichters BR angeschlossen, wobei der Anoden-Anschluß der Zener-Diode
ZD1 über
den Widerstand RV mit dein Anoden-Anschluß der Sendediode des Optokopplers
V2 verbunden ist. Zur Vereinfachung wird nachfolgend der Minus-Anschluß des Brückengleichrichters
BR als Minusleitung bezeichnet. Weiterhin ist zwischen dein Knotenpunkt R3/RK
und der Minusleitung eine Serienschaltung angeschlossen, die der
Folge nach aus einem Tansistor T1, Widerständen R1 und R5 und dein Ausgang
eines Optokopplers V 1 besteht. Hierbei ist der Transistor T1 mit
seinem Kollektor am Plus-Anschluß des Brückengleichrichters
BR und mit seinem Emitter-Anschluß am Widerstand R1 angeschlossen.
An dein Basisanschluß des
Transistors T1 befindet sich der Kollektor eines Transistors T2,
dessen Emitter mit der Minus1eitung verbunden. ist. Gleichzeitig
ist am Kollektor des Transistors T2 ein Anschluß eines Widerstandes R4 angeschlossen,
während
der andere Anschluß am
Knotenpunkt RK/ZD1 angeschlossen ist. Am selben Knotenpunkt ist
eine Zener-Diode ZD3 mit ihrer Kathode angeschlossen, während init ihrer
Anode in Serie ein Widerstand R6 zum Minus-Anschluß des Brückengleichrichters
verbunden ist. Zwischen dein Basisanschluß des Transistors T2 und dein
Knotenpunkt ZD3/R6 ist ein Widerstand R? angeschlossen. Weitehin
ist zwischen dem Knotenpunkt R1/RS und der Minusleitung eine Parallelschaltung
aus einer Zener-Diode ZD4 und einem Transistor T4 geschaltet, wobei
die Zener-Diode mit ihrem Kathodenkontakt und der Transistor T4
mit seinem Kollektor an diesem Knotenpunkt angeschlossen sind: Der
Emitter des Transistors T4 ist an der Minusleitung und dein Basisanschluß an dein
Knotenpunkt RS/V1 angeschlossen. Schließlich ist eine Zener-Diode
ZD2 mit ihrer Anode an die Minusleitung und mit ihrer Kathode am
Knotenpunkt RK/ZD1 angeschlossen. Auf der Empfangsseite des Optokopplers
V2 sind die Anschlüsse
des Empfangstransistors mit den Dateneingangsleitungen DS und Gnd
einer Steuereinheit 4 des elektronischen Vorschaltgerätes verbunden,
während
aus der Sendeseite des Optokopplers V1 die Anschlüsse der
Sendediode mir Anschlüssen
von Fehlerrückmeldeleitungen
RS und Gnd der Steuereinheit 4 des elektronischen Vorschaltgerätes angeschlossen
sind. Entsprechend dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
können
die jeweiligen Masseleitungen Gnd der Datenleitung und der Fehlerrückmeldeleitungen
zusammengefaßt
und als eine gemeinsame Masseleitung Gnd ausgeführt werden.
-
Nachfolgend wird die Funktionsweise
der zuvor unter Bezugnahme der auf 2 beschriebenen Schaltungsanordnung
erläutert.
Befindet sich die zentrale Steuereinheit 5 im Sendebetrieb, so werden entsprechend
den gewünschten
Sendedaten vom dem Rechtecksignal-Generator Datensignale erzeugt.
Diese weisen einen Signalpegel von 12 V auf und werden über den
Stellschalter S auf die Datenleitung 1 geführt. Dadurch,
daß sich
am Eingang der Kopplungseinheit 3 die Brückenschaltung
BR befindet, weist die Polung des Signalgenerators bzw, die Anschlußanordnung
der Datenleitung 1 mit der zentralen Steuereinheit bzw.
mit dein elektronischen Vorschaltgerät keinerlei Bedeutung auf.
Somit werden die von der Kopplungseinheit 3 aufgenommenen
Signale stets mit der richtigen Polung zu der Sendediode des Optokopplers
V2 geleitet. Hier erfolgt durch eine Umwandlung der elektrischen
Signale in Lichtsignale und durch eine einpfangsseitige Rückwandlung
der Lichtsignale in elektrische Signale eine galvanische Trennung
zwischen der Steuereinheit 4 des elektronischen Vorschaltgerätes und
der Datenleitung 1. Die derart weitergeleiteten Datensignale
werden zu den Verarbeitungseinrichtungen der Steuereinheit 4 geführt und
dort in üblicher
Weise verarbeitet.
-
Werden von der zentralen Steuereinheit 5 keine
Datensignale auf die Datenleitung 1 ausgesendet, so schaltet
der Stellschalter S auf den Gleichspannungsgenerator DC um. Nunmehr
liegt auf der Datenleitung 1 eine Gleichspannung von beispielsweise
4 V an, wodurch dem elektronischen Vorschaltgerät die Einpfangsbereitschaft
der zentralen Steuereinheit 5 signalisiert wird, wobei
durch den Brückengleichrichter
BR im Eingang der Kontrolleinheit auch die Polung des Gleichspannungsgenerators
DC von keiner Bedeutung ist. Dadurch, daß die Zener-Diode ZD1 eine
Zenerspannung aufweist, deren Wert niedriger als der Signalpegel
des Datensignalgenerators und größer als
der Pegel des Gleichspannungsgenerators DC ist, beispielsweise 4.7
V, wird im Empfangsbetrieb der zentralen Steuereinheit S der Optokoppler
V2 mittels der Zener-Diode ZD1 ausgeschaltet. Die Sendediode des
Optokopplers V2 verbraucht somit, wenn sich die zentrale Steuereinheit
im Empfangsbetrieb befindet, keine elektrische Energie, die über die
Datenleitung 1 zugeführt
werden muß.
-
Liegt die von dein Gleichspannungsgenerator
DC abgegebene 4 V Gleichspannung an der Datenleitung 1 an,
so wird diese von der Zener-Diode ZD als eine zulässige Spannung
bestimmt, wenn die Zenerspannung dieser Zener-Diode zwischen 15
V und 20 V liegt. Es wird nun über
den Widerstand R4 der Transistor T1 angesteuert, wodurch über den
Widerstand R1 die vom Gleichrichter BR weitergeleitete Spannung
auf der Datenleitung zwischen Kollektor und Emitter des zunächst sperrenden
Transistors T4 anliegt. Dadurch, daß sich die Kollektor/Basis-Strecke
des Empfangstransistors des Optokopplers V1 in Sperrpolung befindet,
wird auf diesem Schaltungszweig auch nur der Sperrstrom des Empfangstransistors
geführt,
wodurch solange, wie keine Daten von dem elektronischen Vorschaltgerät in die
Datenleitung ausgegeben werden sollen, auch von dein Optokoppler
V1 kein nennenswerter über
die Datenleitung zuzuführender
Strom verbraucht wird. Sobald ein Signa1 von der Steuereinheit des
elektronischen Vorschaltgerätes über die
Rückmeldesignalleitung RS,
wie beispielsweise eine Fehlerrückmeldung,
an die zentrale Steuereinheit übermittelt
werden soll, erfolgt ein Aussenden dieser Signale über die
Sendediode des Optokopplers V 1. Diese Signale werden in Analogie
zu der Datenübertragung
im Optokoppler V 1 ebenfalls zunächst
in optische Signale gewandelt und danach als elektrische Signale
rückgewonnen, wodurch
auch die Verbindung zwischen der Steuereinheit 4 des elektronischen
Vorschaltgerätes
und der Datenleitung 1 galvanisch getrennt ist. Durch das Empfangen
des von der Sendediode des Optokopplers V 1 ausgesendeten optischen
Signals wird die Leitfähigkeit
des Einpfangstransistors moduliert, dieser schaltet über den
Spannungsabfall am Widerstand RS den Transistor T4 leitend, wodurch
eine Belastung des Gleichspannungsgenerators DC in der zentralen
Steuereinheit 5 erfolgt. Diese Belastung wird in der zentralen
Steuereinheit 5 am Widerstand Ri ermittelt und ausgewertet.
-
Der maximale Stromverbrauch der Kopplungseinheit 3 wird
durch den selbstleitenden MOS-Feldeffekttransistor V3 begrenzt.
Dieser ist ohne Signal zwischen dein Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß von sich
aus leitend. Durch einen Strom, der über die Drain-Source-Strecke
und somit auch über
den Widerstand R3 fließt,
erfolgt ein Spannungsabfall bei einem Widerstand R3, der gleichzeitig
ein Spannungssignal zwischen dem Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß hervorruft.
Entsprechend dieses Signalen erfolgt eine Verminderung der Leitfähigkeit
des Transistors T3, wodurch eine Beschränkung der Stromaufnahme der
Kopplungseinheit 3 erfolgt. Diese Strombegrenzung dient im
wesentlichen als Sicherungseinrichtung, die eine Beschädigung der
Bauelemente in der Kopplungseinheit verhindern soll, wenn an die
Schnittstelle der Kopplungseinheit 3 eine falsch dimensionierte
Signalquelle angeschlossen wird. Der Stromfluß durch den Optokoppler V2
wird durch den Widerstand RV begrenzt. Da mit dem MOS-Feldeffektor
T3 bereits eine Strombegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, kann
dieser Widerstand RV an und für
sich entfallen. Da der MOS-Feldeffekttransistor T3 jedoch für die Strombegrenzung
des Einpfangstransistors des Optokopplers V1 als auch der Sendediode
des Optokopplers V2 dient, ist wegen der Bauelementeunterschiede
einerseits und wegen einer starken Temperaturabhängigkeit des MOS-Feldeffekttransistors
T3 andererseits die Verwendung des Widerstandes RV zu empfehlen.
Gleiches gilt in Analogie für
den Widerstand R1.
-
Die Konstantstromquelle mit dem MOS-Feldeffekttransistor
T3, kann wie in 3 dargestellt, auch
durch andere Schaltungsanordnungen die Konstantstromgquellen bzw.
Strombegrenzungseinrichtungen darstellen ersetzt werden. Hierzu
sind vorzugsweise temperaturstabile Schaltungsanordnungen auszuwählen. Sollte
auf die Schutzwirkung dieser Strombegrenzungseinrichtung vollständig verzichtet
werden können,
so kann die Konstantstromquelle wie in 2 und 3 mittels
gestrichelter Linien angedeutet ist, weggelassen werden, wobei auch
das einfache ersetzen der Konstantstromquelle durch einen Widerstand
denkbar wäre.
-
Sobald am Eingang der Kopplungseinheit 3 eine
unzulässig
hohe Spannung anliegt, wird diese von der Zener-Diode ZD2, die eine
Zenerspannung von beispielsweise 20 Volt aufweist, kurzgeschlossen.
Auf diese Weise wird die unzulässig
hohe Spannung im Empfangszweig der Kopplungseinheit 3 vor dein
Optokoppler V2 abgeleitet. In dem angegebenen Ausführungsbeispiel
sind somit Spannungen, die über
20 Volt liegen als unzulässig
hohe Spannung definiert. Diese Definition hängt jedoch vollständig von
den zulässigen
Grenzwerten des Optokopplers V2 ab, so daß bei einem entsprechend anders
ausgewählten
Optokoppler auch die Zener-Diode ZD2 entsprechend geändert dimensioniert
werden muß.
-
Im Sendezweig der Kopplungseinheit 3 erkennt
zunächst
die Zener-Diode ZD, daß eine
unzulässig
hohe Spannung vorliegt, wodurch sie leitend wird, so daß am Widerstand
R6 eine Spannung abfällt,
die über
den Widerstand R2 der Basis des Transistors T2 zugeführt wird.
Dieser wird leitend und schließt
die Basisemitterspannung des Transistors T1 kurz, so daß dieser
ausschaltet und in einen nichtleitenden Zustand übergeht. Auf diese Weise werden unzulässig hohe
Spannungen vom Transistor T4 und dem Optokoppler V1 im Sendezweig
der Kopplungseinheit 3 ferngehalten. Da das zuvor beschriebene Ausschalten
des Sendezweiges in einigen Fällen nicht
ausreichend schnell abläuft,
ist zusätzlich
für das
kurzzeitige Auftreten einer Überspannung
die Zener-Diode ZD4 vorgesehen.
-
Bei der Verwendung von Zener-Dioden
als Überspannungsschutz
ist darauf zu achten, daß die Zener-Diode
beim Ableiten einer Überspannung gleichzeitig
einen hohen Strom führen
muß, wodurch in
der Zener-Diode eine große
Menge an elektrischer Energie in Wärmeenergie umgesetzt wird.
Hierdurch kann es leicht zu einer Schädigung der Zener-Diode kommen,
die dann bei einem Durchschmelzen die Verbindung öffnen würde, was
zu einem Entfallen des vorgesehenen Überspannungsschutzes führen würde. Aus
diesem Grunde wurde im Empfangszweig der Kopplungseinheit 3 der
Kaltleiter RK vorgesehen, der zunächst einen sehr geringen Widerstand aufweist,
jedoch bei einem dauerhaft hohen Stromfluß, einhergehend mit seiner
Erwärmung
seinen Widerstandswert erhöht.
Auf diese Weise wird bei einem dauerhaften Anliegen einer Überspannung
diese von dem Kaltleiter RK übernommen
und der Stromfluß durch
die Zener-Diode ZD2 beschränkt. Ein
analoger Schutz der Zener-Diode ZD4 ist nicht notwendig, da spätestens
dann, wenn die Schaltungsanordnung mit den Transistoren T1 und T2
ausgeschaltet ist, die Zener-Diode ZD4 keine Übespannung mehr ableitet. Weiterhin
ist darauf hinzuweisen, daß für dem Sendezweig
der Kopplungseinheit 3 ein Überspannungsschutz nur allein
aus einer Zener-Diode mit einem Kaltleiter nicht zufriedenstellend
arbeitet. Der Kaltleiter wurde bei der Übertragung von Signalen an
den Datenbus die Datenübertragung
zu stark beeinträchtigen,
da für
die Funktion des Sendezweiges, die durch die Widerstandsmodulation
mittels des Transistors T4 bestimmt ist, ein Fließen hoher
Ströme
vorgesehen ist. Ein Kaltleiter im Sendezweig der Kopplungseinheit
würde in
dem Fall, daß der
Widerstand des Transistors T4 mit beispielsweise rechteckförmigem Kurvenverlauf
variiert wird, zu einem Verschleifen dieses Kurvenverlaufes führen. Bei der Überwachung
der Belastung der Gleichspannungsgquelle DC am Widerstand RI in
der zentralen Steuereinheit 5 könnten dann solche Verschleifungen
dazu führen,
daß der
Empfang in der zentralen Steuereinheit 5 gestört ist.
-
Wie durch die gestrichelte Leitungsführung in 2 dargestellt, kann eine
beliebige Anzahl ähnlicher
elektronischer Vorschaltgeräte
an die Datenleitung 1 über
jeweilige Kopplungseinheiten 3 angeschlossen werden. Es
ergibt sich somit eine Anordnung, wie sie ein 1 dargestellt ist. Gerade bei der Verwendung
von einer Vielzahl solcher elektronischer Vorschaltgeräte zeigt
sich der Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnung. Ohne das
Abschalten der Sendediode des Optokopplers V2 würde der Gleichspannungsgenerator
DC ständig
mit einem Gleichsignal belastet werden, was bei der Verwendung von
vielen Geräten
eine unnötig
hohe Dimensionierung bezüglich
der Belastbarkeit des Gleichspannungsgenerators DT in der zentralen Steuereinheit 5 notwendig
machen wurde. In der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung erfolgt
im Empfangsbetrieb der zentralen Steuereinheit 5 hingegen
eine Belastung des Gleichspannungsgenerators nur im Falle einer
von einem der elektronischen Vorschaltgeräte kommenden Rückmeldung.
Somit kann der Aufwand für
die Gleichspannungswelle DC in der zentralen Steuereinheit 5 minimiert
werden, was die Herstellungskosten für eine derartige Anordnung
in erheblichem Umfang reduziert.