DE60320545T2

DE60320545T2 - Schnittstelle für digitale kommunikation

Info

Publication number: DE60320545T2
Application number: DE60320545T
Authority: DE
Inventors: Marcel Beij; Arnold W. Buij
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: EP1491076B1; WO2003081960A1; EP1491076A1; US20050152439A1; JP2005521353A; CN1643995A; ATE393565T1; DE60320545D1; AU2003208488A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnittstelle für digitale Kommunikation mit

– Eingangsanschlüssen zum Empfang eines ersten Signals mit einer ersten Folge von digitalen Impulsen von einem Hauptrechner,
– einem Schaltkreisteil I zur Erzeugung eines zweiten Signals mit einer zweiten Folge von digitalen Impulsen aus dem ersten Signal,
– Ausgangsanschlüssen, um die zweite Folge von digitalen Impulsen einem Nebenrechner zuzuführen.

Eine Schnittstelle dieser Art ist von einem Digitalschnittstellensystem bekannt, welches als Digital Addressable Lighting Interface (DALI) bekannt ist. Bei der bekannten Schnittstelle ist eine Licht emittierende Diode zwischen den Ausgangsanschlüssen gekoppelt, und der Schaltkreisteil I umfasst einen Strombegrenzer. Die Licht emittierende Diode ist Teil eines oder mehrerer Optokoppler, welche als Optoisolator wirken, die es für einen Hauptrechner möglich machen, mehr als einen Nebenrechner zu steuern. Für DALI werden zweiphasige Codierungsimpulse verwendet. Das heißt, dass sich ein Datenbit aus einem komplementären Paar Impulsen zusammensetzt, so dass jedes Datenbit ein „High/Low-Verhältnis" aufweist, welches im Wesentlichen 1 entspricht. Bei der bekannten Schnittstelle leitet und begrenzt der Strombegrenzer einen Strom, der durch die Licht emittierende Diode fließt, wenn das erste Signal hoch ist. Dieser Strom hat jedoch eine Anstiegszeit, welche den Zeitraum darstellt, der erforderlich ist, um seinen maximalen Wert zu erreichen, sowie eine Abfallzeit, welche den Zeitraum darstellt, der für den Strom erforderlich ist, um von seinem Maximalwert auf Null abzufallen. Diese Anstiegs- und Abfallzeit werden durch die maximale Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse stark beeinflusst. In der Praxis variiert diese maximale Amplitude, die oftmals als die Busspannung bezeichnet wird, sehr. Ein wichtiger Nachteil der bekannten Schnittstelle ist, dass die Kombination aus Anstiegs- und Abfallzeit, die Busspannung und der Optoisolator das „High/Low-Verhältnis" des Signals in solch einem Umfang verändern, dass das zweite Signal von dem Nebenrechner relativ oft nicht als ein DALI-Signal erkannt wird.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schnittstelle vorzusehen, die ein zweites Signal erzeugt, welches, ungeachtet der Busspannung, ein richtiges „High/Low-Verhältnis" aufweist.
Eine Schnittstelle, wie eingangs erwähnt, ist daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle weiterhin einen Schaltkreisteil II aufweist, um ein Referenzsignal zu erzeugen, welches die höchste Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse darstellt, und um Schaltkreisteil I zu aktivieren, wenn die Amplitude des ersten Signals höher als das Referenzsignal ist, sowie um Schaltkreisteil I zu deaktivieren, wenn die Amplitude des ersten Signals geringer als das Referenzsignal ist.
Es hat sich gezeigt, dass das „High/Low-Verhältnis" des von einer Schnittstelle gemäß der Erfindung erzeugten zweiten Signals ungeachtet der Busspannung sehr nah an „1" ist.
Gute Ergebnisse wurden bei Ausführungsbeispielen einer Schnittstelle gemäß der Erfindung erreicht, bei welcher der Schaltkreisteil I einen Strombegrenzer aufweist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Schnittstelle gemäß der Erfindung weist der Schaltkreisteil II erste unidirektionale Mittel und kapazitive Mittel zur Abtastung und Speicherung der höchsten Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse auf. Somit wird ein Teil des Schaltkreisteils II auf einfache und zuverlässige Weise realisiert. Vorzugsweise weist der Schaltkreisteil 11 zusätzlich einen Spannungsteiler und zweite unidirektionale Mittel auf.
Soll die Schnittstelle eine Kommunikation zwischen einem Hauptrechner und mehr als einem Nebenrechner ermöglichen, wird die Schnittstelle vorzugsweise weiterhin mit einer zwischen den Ausgangsanschlüssen gekoppelten, Licht emittierenden Diode ausgestattet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
1 – ein Ausführungsbeispiel einer Schnittstelle gemäß der Erfindung.
In 1 sind K1 und K2 Eingangsanschlüsse zum Empfang eines ersten Signals mit einer ersten Folge von digitalen Impulsen von einem Hauptrechner. Eingangsanschlüsse K1 und K2 sind mit Hilfe einer Reihenschaltung von Diode D1 und Kondensator C1 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel bilden Diode D1 erste unidirektionale Mittel und Kondensator C1 kapazitive Mittel. Zusammen bilden Kondensator C1 und Dio de D1 Mittel zur Abtastung und Speicherung der höchsten Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse. Kondensator C1 ist durch eine Reihenschaltung der ohmschen Widerstände R4 und R5, die einen Spannungsteiler bildet, in Nebenschluss geschaltet. Ein gemeinsamer Anschluss der ohmschen Widerstände R4 und R5 ist mit einer Anode von Diode D2, die zweite unidirektionale Mittel bildet, verbunden. Eingangsanschlüsse K1 und K2 sind ebenfalls durch eine Reihenschaltung von PNP-Transistor T1, dem ohmschen Widerstand R2 und der Licht emittierende Diode LED, die während des Betriebs der Schnittstelle einen Teil eines Optokopplers darstellt, verbunden. Die Reihenschaltung von PNP-Transistor T1 und dem ohmschen Widerstand R2 ist durch eine Reihenschaltung des ohmschen Widerstands R1 und PNP-Transistors in Nebenschluss gelegt. Ein Emitter von PNP-Transistor T2 ist mit einer Basis von PNP-Transistor T1 verbunden. Eine Basis von PNP-Transistor T2 ist mit einem ersten Ende des ohmschen Widerstands R3 und mit einer Katode von Diode D2 verbunden. Ein weiteres Ende des ohmschen Widerstands R3 ist mit einem Kollektor von PNP-Transistor T1 verbunden. Die ohmschen Widerstände R1, R2 und R3 bilden zusammen mit den PNP-Transistoren T1 und T2 einen Strombegrenzer, der als ein Schaltkreisteil I zur Erzeugung eines zweiten Signals mit einer zweiten Folge von digitalen Impulsen aus dem ersten Signal wirkt. Kondensator C1, die ohmschen Widerstände R4 und R5 und die Dioden D1 und D2 bilden zusammen einen Schaltkreisteil II, um ein Referenzsignal zu erzeugen, welches die höchste Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse darstellt, und um Schaltkreisteil I zu aktivieren, wenn die Amplitude des ersten Signals höher als das Referenzsignal ist, sowie um Schaltkreisteil I zu deaktivieren, wenn die Amplitude des ersten Signals geringer als das Referenzsignal ist.
Der Betrieb der in 1 dargestellten Schnittstelle erfolgt wie folgt.
Ist die Schnittstelle in Betrieb, jedoch findet keine Kommunikation statt, entspricht die Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen K1 und K2 der Busspannung. Liegt ein erstes Signal mit einer ersten Folge von digitalen Impulsen an den Eingangsanschlüssen an, verändert sich die Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen zwischen der Busspannung und im Wesentlichen Null. Kondensator C1 wird bis zu einer Spannung, die im Wesentlichen der Busspannung entspricht, geladen. Über Widerstände R4 und R5 und Diode D2 wird ein Referenzsignal erzeugt, welches einen vorgegebenen Teil der Busspannung darstellt und an der Basis von PNP-Transistor T2 anliegt. Folglich wird der durch die ohmschen Widerstände R1, R2 und R3 sowie die PNP-Transistoren T1 und T2 gebildete Strombegrenzer nur leitend, wenn das erste Signal eine Amplitude aufweist, die höher als das Referenzsignal ist, und nicht leitend, wenn das erste Signal eine Amplitude aufweist, die geringer als das Referenzsignal ist. Es ist wichtig anzumerken, dass das Referenzsignal proportional zu der Busspannung ist und sich verändert, sobald sich die Busspannung verändert. Ist der Strombegrenzer leitend, fließt durch die Licht emittierende Diode LED ein Strom, wodurch bewirkt wird, dass die Licht emittierende Diode LED Licht emittiert. Dieses Licht wird von einer oder mehreren lichtempfindlichen Zellen empfangen, die zusammen mit der Licht emittierenden Diode LED einen oder mehrere Oktokoppler bilden. Der Strom durch die LED bildet das zweite Signal.
Es wurde ein Versuch vorgenommen, bei dem zwei Schnittstellen eingesetzt wurden. Die erste Schnittstelle war eine praktische Ausführungsform der in 1 dargestellten Schnittstelle, während die zweite Schnittstelle den Schaltkreisteil II nicht umfasste, sonst jedoch mit der ersten Schnittstelle identisch war. Die „High/Low-Verhältnisse" des von beiden Schnittstellen aus dem gleichen ersten Signal erzeugten, zweiten Signals wurden bei verschiedenen Busspannungen gemessen. Bei einer Busspannung von 20 V zeigte sich, dass die erste Schnittstelle ein zweites Signal mit einem „High/Low-Verhältnis" von 52/48 erzeugte, während die zweite Schnittstelle ein zweites Signal mit einem „High/Low-Verhältnis" von 55/45 erzeugte. Bei einer Busspannung von 16 V waren die jeweiligen „High/Low-Verhältnisse" 51/49 und 54/46. Bei einer Busspannung von 8 V waren die jeweiligen „High/Low-Verhältnisse" 51/49 und 56/44. Daraus kann geschlossen werden, dass der Schaltkreisteil II, der in einer Schnittstelle gemäß der Erfindung vorhanden ist, das „High/Low-Verhältnis" des zweiten Signals bei einem großen Bereich von Busspannungen wesentlich verbessert.

Claims

Schnittstelle für digitale Kommunikation mit – Eingangsanschlüssen (K1, K2) zum Empfang eines ersten Signals mit einer ersten Folge von digitalen Impulsen von einem Hauptrechner, – einem ein Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreisteil (I; R1, T1, R2, R3, T2) zur Erzeugung eines zweiten Signals aufgrund des ersten Signals, wobei ein zweites Signal eine zweite Folge von digitalen Impulsen umfasst, wobei das zweite Signal einen von zwei möglichen Werten (High, Low) annehmen kann, – Ausgangsanschlüssen, um die zweite Folge von digitalen Impulsen einem Nebenrechner zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle weiterhin einen ein Referenzsignal erzeugenden Schaltkreisteil (II; D1, C1, R4, R5, D2) zur Erzeugung eines Referenzsignals, welches die höchste Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse darstellt, aufweist, wobei der das Ausgangssignal erzeugende Schaltkreisteil auf das erste Eingangssignal und das Referenzsignal durch Erzeugen des zweiten Signals mit einem ersten (High) der beiden möglichen Werte (High, Low), wenn die Amplitude des ersten Signals höher als das Referenzsignal ist, und durch Erzeugen des zweiten Signals mit dem anderen (Low) der beiden möglichen Werte (High, Low), wenn die Amplitude des ersten Signals geringer als das Referenzsignal ist, anspricht.
Schnittstelle nach Anspruch 1, wobei der das Ausgangssignal erzeugende Schaltkreisteil (I) einen Strombegrenzer aufweist.
Schnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der das Referenzsignal erzeugende Schaltkreisteil (II) erste unidirektionale Mittel (D1) und kapazitive Mittel (C1) zur Abtastung und Speicherung der höchsten Amplitude der zu der ersten Folge gehörenden, digitalen Impulse aufweist.
Schnittstelle nach Anspruch 3, wobei der das Referenzsignal erzeugende Schaltkreisteil weiterhin einen Spannungsteiler (R4, R5) und zweite unidirektionale Mittel (D2) aufweist.
Schnittstelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schnittstelle weiterhin mit einer zwischen den Ausgangsanschlüssen gekoppelten, Licht emittierenden Diode (LED) ausgestattet ist.
Schnittstelle nach Anspruch 5, wobei die Licht emittierende Diode (LED) eine Komponente eines Optokopplers darstellt.