HU202007B - Circuit arrangement for double-wire two-direction transmission of signals - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kétvezetékes kétirányú jelátvitel céljára, előnyösen mikroszámítógépet is tartalmazó mérésadatgyűjtő rendszerekhez, amely központi egységből és legalább egy alállomásból áll, és ahol a központi egység központi számítógépet és ahhoz csatlakozó soros-párhuzamos átalakítót, az alállomások pedig terepi mikroszámítógépet és ahhoz kapcsolódó soros-párhuzamos átalakítót tartalmaznak, ahol a központi egységet és az alállomásokat két vezeték köti össze, továbbá a negatív soros vonal (10) és a pozitív soros vonal (11) közé a központi egységben (A) központi vonali kapcsoló (4), az alállomásoknál (B) pedig tere- pi vonali kapcsoló (5) van beiktatva úgy, hogy a központi vonali kapcsoló (4) vezérlő bemenetére a központi soros-párhuzamos átalakító (3) kimenete, a terepi vonali kapcsoló (5) vezérlő bemenetére pedig a terepi soros-párhuzamos átalakító (7) kimenete van kötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésnél a központi egységben (A) a pozitív soros vonalra (11) a soros vonalon keresztül az alállomásokat (B) is tápfeszültséggel ellátó feszültségforrás (2), az alállomásoknál (B) pedig a soros vonalon érkező feszültségimpulzusokat egyenirányító és azok energiáját tároló áramkör (6) van csatlakoztatva. (1. ábra) 1. ábra HU 202 007 B A leírás terjedelme: 5 oldal (1 ábra) -1-The present invention relates to a switching arrangement for two-wire two-way signaling, preferably to a data acquisition system including a microcomputer comprising a central unit and at least one substation, and wherein the central unit comprises a central computer and a serial-to-parallel converter connected thereto, and the substations are a field microcomputer and associated serial. - a parallel converter, where the central unit and the substations are connected by two wires, and a central line switch (4) in the central unit (A) between the negative serial line (10) and the positive serial line (11) at the substations ( And B) a spacer line switch (5) is inserted so that the output of the central line-parallel converter (3) at the control input of the central line switch (4), and the field-line switch (5) control input of the field line switch (5). parallel converter (7) output ete is bound. In the switching arrangement according to the invention, the voltage source (2) supplying the substations (B) to the positive line line (11) via the serial line (11) is rectified by the voltage supply to the substations (B) and the voltage pulses arriving at the substation (B). a storage circuit (6) is connected. (Figure 1) Figure 1 EN 202 007 B Scope of the description: 5 pages (Figure 1) -1-

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kétvezetékes kétirányú jelátvitel céljára, előnyösen mikroszámítógépet is tartalmazó mérésadatgyűjtő rendszerekhez, amely központi egységből és legalább egy alállomásból áll, és ahol a központi egység központi számítógépet és ahhoz csatlakozó soros-párhuzamos átalakítót, az alállomások pedig terepi mikroszámítógépet és ahhoz kapcsolódó soros-párhuzamos átalakítót, illetve bármilyen ismert felépítésű jelfogadó egységet tartalmaznak, ahol a központi egységet és az alállomásokat két vezeték, a központi egység és az alállomások földpontjára kötött negatív soros vonal, valamint a központi soros-párhuzamos átalakító kimenetére és a terepi a soros-párhuzamos átalakítófk) bemenetére kötött pozitív soros vonal köti össze, továbbá a negatív soros vonal és a pozitív soros vonal közé a központi egységben központi vonali kapcsoló, az alállomásoknál pedig terepi vonali kapcsoló van beiktatva úgy, hogy a központi vonali kapcsoló vezérlő bemenetére a központi soros-párhuzamos átalakító kimenete, a terepi vonali kapcsoló vezérlő bemenetére pedig a terepi soros-párhuzamos átalakító kimenete van kötve.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit arrangement for two-way bidirectional signal transmission, preferably to a data acquisition system comprising a microcomputer, comprising a central unit and at least one substation, wherein the central unit is a central computer and a serial -containing a parallel converter or a receiver of any known construction, wherein the central unit and the substations are connected to two wires, a negative serial line connected to the ground of the central unit and the substations, and the output of the central serial to parallel converter and field ), connected to its input, and between the negative serial line and the positive serial line in the central unit by a central line switch at the substations and a field-line switch is provided with a central serial-to-parallel converter output connected to the central-line switch control input and a field-to-serial converter output to the field-line switch control input.

Az iparban gyakran előforduló feladat, hogy helyileg szétszórt pontokról mérési információt kell begyűjteni és egy központi helyre továbbítani.It is a common task in the industry to collect measurement information from locally scattered points and transmit it to a central location.

Erre a célra különféle mérésadatgyűjtő berendezéseket fejlesztettek ki. Az első mérésadatgyűjtőket úgy szerkesztették meg, hogy minden egyes mérési pontból külön kábelt kellett a központba vezetni.Various measurement data acquisition devices have been developed for this purpose. The first measurement loggers were designed so that a separate cable had to be routed from each measuring point to the control panel.

A hosszú vezetékek zavarérzékenysége és a sok párhuzamos kábel magas ára miatt dolgoztak ki olyan megoldásokat, amelyeknél a mérési jeleket nem közvetlenül a központba, hanem helyi adatgyűjtőkbe (alállomásokba) vezetik, amely alállomások a bemeneti jeleket felerősítik, esetleg digitális formára alakítják. Az alállomásokat egymással és a központtal néhány vezetékből álló kábel (ún. soros vonal) köti össze, így a kábelezési költségek jelentősen csökkennek.Because of the interference sensitivity of long wires and the high cost of many parallel cables, solutions have been developed in which measurement signals are fed directly to the control panel but into local data loggers (substations) which amplify the input signals or possibly convert them to digital form. Substations are connected to each other and to the control panel by a few wires (so-called serial lines), which significantly reduces wiring costs.

- A központból és alállomásból álló adatgyűjő rendszereknél a következő megoldandó feladatok merülnek fel:- Data acquisition systems consisting of a control panel and a substation have the following tasks to be solved:

- az alállomásoknak tudniuk kell, mikor kell adataikat a soros vonalra küldeniük,- substations need to know when to send their data to the serial line,

- a központnak szintén tudnia kell, hogy melyik alállomásnak az adatait fogadja,- the center must also know which substation receives the data,

- a kábelezés költségeinek alacsony szinten tartása érdekében a soros vonal vezetékeinek számát minimalizálni kell,- the number of serial lines should be minimized in order to keep wiring costs low,

- ha egy alállomás meghibásodott, azt a központnak fel kell ismernie és a meghibásodásnak nem szabad zavart okozni a többi alállomás működésében.- if a substation is defective, it must be recognized by the control panel and the malfunction must not interfere with other substations.

A mért jelek átvitelét hagyományosan analóg távadóval oldják meg, amelynek kialakítása olyan, hogy a távadó és a fogadóhely között mindössze egyetlen érpár szükséges, amely a távadó tápellátásán kívül a mérendő jelet is átviszi (ennek szokásos értéke: 4-20 mA). A kétvezetékes analóg távadók alkalmazása sok előny mellett néhány hátránnyal is jár. így pl.:Conventionally, the transmission of the measured signals is effected by means of an analog transmitter, which is designed in such a way that there is only one pair of wires between the transmitter and the receiving point which transmits the measured signal in addition to the transmitter power. The use of two-wire analogue transmitters has many advantages and disadvantages. for example:

- az analóg technika miatt a pontosság növelése egyre drágább alkatrészeket követel,- due to the analogue technology, increasing the precision required more and more expensive parts,

- a szabványos jeltartományt (4-20 mA) miatt helyszíni kalibrálás szükséges,- field calibration is required due to the standard signal range (4-20 mA),

- több távadó együttes alkalmazása esetén minden távadónak külön érpár szükséges,- when multiple transmitters are used simultaneously, each transmitter requires a separate pair of conductors

- számítógépes feldolgozás és sok (néhány száz) távadó esetén a számítógépnek gyors A/D átalakítóval kell rendelkeznie, ami a zavarok kiszűrését megnehezíti.- with computer processing and many (several hundred) transmitters, the computer must have a fast A / D converter which makes interference filtering difficult.

A fenti hátrányok kiküszöbölésére az utóbbi években több megoldás született, amelyek két fő csoportba oszthatók:In recent years, several solutions have been found to overcome these disadvantages, which can be divided into two main groups:

a. ) Az analóg távadó helyettesítése digitális jeleket szolgáltató távadóval ésthe. Replacement of analogue transmitter with digital signal transmitter and

b. ) több érzékelő jelének fogadására alkalmas többcsatornás helyi adatgyűjtők.b. ) Multi-channel local data loggers capable of receiving multiple sensor signals.

Az első megoldás az analóg technikával járó hátrányokat küszöböli ki. Ilyen digitális távadót ismertet a „Control Engineering” 1980 februári számában P. Bradshaw (Two Chips Pút a Transducer on a Two-Wire Serial Link). Ennél a megoldásnál az érzékelő jelét előerősítő fogadja, amelynek jele A/D átalakítóra kerül, amely soros-párhuzamos átalakítóhoz (UART) csatlakozik. A kétvezetékes elv szigorú betartása miatt a vonalon csak adat vihető át, az állomások tápfeszültség ellátásáról helyüeg kell gondoskodni.The first solution eliminates the disadvantages of analogue technology. Such a digital transmitter is described in "Control Engineering" by P. Bradshaw in February 1980 (Two Chips Putt on Transducer on a Two-Wire Serial Link). In this solution, the sensor signal is received by a preamplifier whose signal is applied to an A / D converter connected to a serial-to-parallel converter (UART). Due to the strict adherence to the two-wire principle, only data can be transmitted on the line and power supply to the stations must be provided locally.

Egy másik megoldást ismertet a 617 783 sz. CH szabadalmi leírás, ahol a digitális kód nem feszültség-, hanem áramimpulzusok formájában halad végig a vonalon, így a távadót állandó tápfeszültséggel is lehet táplálni.Another solution is disclosed in U.S. Patent No. 617,783. CH patent, where the digital code travels along the line in the form of pulses of current rather than voltage, so that the transmitter can be supplied with a constant supply voltage.

A digitális távadók ugyan kiküszöbölik az analóg távadók hibáit, továbbra is probléma marad viszont az érzékelők számával arányos elektronikus áramköri és kábelezési költség.While digital transmitters eliminate the problems of analogue transmitters, the cost of electronic circuitry and cabling, which is proportional to the number of sensors, remains a problem.

Egyetlen bitet szolgáltató jeladóknál (pl. füstjelzőknél) megoldották, hogy egy érpárra több feladatot fűzzenek fel és így a kábelezési költségeket megtakarítsák. Ilyenkor a legnehezebb feladat a fogadó központ számára annak eldöntése, hogy melyik jeladó jelzett. Erre a 27 13918ésa27 13919 lajstromszámú DE szabadalom frekvenciamegkülönböztető, a 4,370,561 lajstromszámú US szabadalom pedig időbeosztásos berendezést ír le. Tisztán digitális technikát használ a 4,284,979 sz. US szabadalomban leírt berendezés.For single-bit transmitters (such as smoke alarms), it has been solved to assign multiple tasks to a single pair of wires and thus save on cabling costs. In such cases, the hardest task for the receiving center is to decide which transmitter is signaled. For this, DE Nos. 2713918 and 2713919 describe frequency discrimination and U.S. Patent 4,370,561 describes a time division apparatus. It employs purely digital techniques in application No. 4,284,979. Equipment described in U.S. Pat.

Analóg bemenetelű távadóknál a több távadó egyetlen érpárra történő felfűzése nem megoldott.For analogue transmitter transducers, multiple transducers are not threaded to a single pair of wires.

A második megoldásként említett néhány csatornás mikroszámítógépes rendszerek több távadó szerepét is átvehetik, tápfeszültség-ellátásukról viszont helyileg kell gondoskodni. Sok esetben a lekérdező központtal soros vonalon érintkeznek, és a soros vonalra lehet több alállomást is felfűzni. Ilyen rendszerek például a japán Chinon Works Ltd. „St-Line” rendszere, amely mikroprocesszoros alállomásokból és vezérlő központból áll, ahol az alállomások a központtal egyetlen érpáron kommunikálnak Az alállomások tápfeszültségéről itt is helyileg kell gondoskodni. Hasonló felépítésű az USA-beli Intersil cég „REMDACS” rendszere, amely azonban az alállomások tápfeszültségét a központtól, az adatátviteli vonaltól független érpáron biztosítja. Szintén ezt a megoldást választotta a 179 367 lajstromszámú HU szabadalom, ahol az alállomások egymás után nyitják meg a soros vonalat a sorban következő állomás számára, így az alállomások sorszámát a huzalozási sorrend dönti el.As a second solution, some channel microcomputer systems can take on multiple transmitter roles, but need to be powered locally. In many cases, the polling center is communicated on a serial line, and multiple substations can be threaded on the serial line. Such systems include the "St-Line" system of Chinon Works Ltd. of Japan, which consists of microprocessor substations and a control center, where the substations communicate with the center on a single pair of wires. The US-based Intersil Company's REMDACS system is similar in design, but provides power to substations at a pair of wires that are independent of the control panel and the data link. This solution was also chosen by patent number 179,367 HU, where the substations open the serial line for the next station in the queue so that the substation number is determined by the wiring order.

HU 202007 ΒHU 202007 Β

A hibás alállomások automatikus behatárolására és kiiktatására alkalmas a 32 11020 sz. DE szabadalomban leírt berendezés, ahol a központ a hibás alállomás biztosítékát megnövelt feszültséggel ki tudja égetni. Az adatátviteli vonalra és a soros-párhuzamos átalakításra vonatkoznak a 4,234,926, a 4,251,858, valamint a 4,254,473 sz. US szabadalmak.Suitable for automatically delimiting and eliminating faulty substations is provided in U.S. Patent No. 32,11020. The apparatus described in DE patent, wherein the control panel can burn the fuse of the substation with increased voltage. The data transmission lines and the serial-to-parallel conversion are described in U.S. Patent Nos. 4,234,926, 4,251,858 and 4,254,473. US patents.

A többcsatornás helyi adatgyűjtők alkalmazása ugyan sok előnyt jelent az analóg távadókhoz képest, azonban az egycsatornás távadó legfőbb előnyét, a kétvezetékes táplálást elvesztették. A bonyolult felépítés miatt a fogyasztás és az ár is megnő. Sok esetben a klimatikus viszonyoknak is kevésbé állnak ellen, mint az egycsatornás távadó. Ez a hátrány különösen robbanásveszélyes helyeken történő alkalmazásoknál szembeötlő. Ilyen helyeken a többcsatornás helyi adatgyűjtők nem alkalmazhatók, ezért vagy sok egyedi távadót alkalmaznak, vagy ha lehet, az egyes érzékelők közvetlen jelét a központba vezetik. Ilyen megoldású pl. az NSZK-beli HANS cég DTX-3 típusjelű, gyújtószikramentes hőmérséklet-adatgyűjtője. Ez a megoldás természetesen igen nagy kábelköltséget és fokozott zavarérzékenységet jelent.The use of multi-channel local data collectors has many advantages over analogue transmitters, but the main advantage of single-channel transmitters, the two-wire power supply, has been lost. Due to the complex structure, both consumption and price increase. In many cases, they are less resistant to climatic conditions than a single-channel transmitter. This disadvantage is particularly pronounced for applications in potentially explosive atmospheres. In such locations, multi-channel local data loggers are not applicable and therefore either many individual transmitters are used or, if possible, the direct signal from each sensor is routed to the control panel. Such a solution is e.g. DTX-3 Intrinsically Safe Temperature Data Logger for the HANS Company in the Federal Republic of Germany. This solution, of course, results in very high cable costs and increased interference sensitivity.

A fent említett megoldások alkalmasak ugyan több helyről érkező információ elkülönítésére, de az alállomások száma kötött, a frekvenciabeállítás nehézkes, és a soros vonal vezetékeinek száma a szükségesnél több. Ezért ezek a megoldások elsősorban az alacsony igényű alkalmazási helyeken terjedtek el.While the above solutions are capable of segregating information from multiple locations, the number of substations is fixed, the frequency setting is cumbersome, and the number of serial lines is more than necessary. Therefore, these solutions are mainly used in low-demand applications.

Léteznek a szakirodalomban olyan megoldások is, amelyekben számítógépek működnek alállomásként, és a teljes rendszer több számítógépből álló hálózatot képez. Számítógépeknek hálózatba kötésére léteznek szabványok (lokális hálózat, LAN). Nem szabványos megoldást ismertet a 179 367 sz. HU szabadalmi leírás. Számítógép alkalmazása alállomásként mérésadatgyűjtési célra azonban feleslegesen drága megoldás. A számítógépek számára helyi tápfeszültséget kell biztosítani, azok program járói külön gondoskodni kell.There are also solutions in the literature in which computers act as substations and the whole system forms a network of several computers. There are standards for networking computers (LAN, LAN). A non-standard solution is disclosed in U.S. Patent No. 179,367. HU patent specification. However, using a computer as a substation for metering data collection is an unnecessarily expensive solution. Computers should be supplied with local power and program guides should be provided separately.

Az általunk kidolgozott találmány célkitűzése az volt, hogy az ismertetett megoldások hátrányait kiküszöbölve, azok előnyeit megtartva, olyan mérésadatgyűjtő kialakítására is alkalmas kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amely a következő tulajdonságokkal rendelkezik:The object of the present invention was to eliminate the drawbacks of the described solutions and, while preserving their advantages, to provide a switching arrangement suitable for designing a measurement data acquisition which has the following features:

- az alállomások közötti összeköttetésre a minimális számú, azaz két vezeték szolgáljon. A vezetékszám minimalizálása nemcsak a költségek csökkentése miatt előnyös, hanem egyes alkalmazásokban, pl. robbanásveszélyes helyen a kábelkapacitásokat is korlátozni kell,- there should be a minimum number of two wires for connection between substations. Minimizing the number of wires is not only advantageous in terms of cost reduction, but in some applications, e.g. cable capacities in explosive atmospheres should also be limited,

- az alállomásoknak ne kelljen helyi tápfeszültség,- substations do not need local power supply,

- a központ és az alállomások között kétirányú adatforgalom legyen biztosítható.- bidirectional data traffic between the exchange and the substations.

A kitűzött feladatok megoldásához az a felismerés vezetett, hogy két vezeték alkalmazása esetén nemcsak a kétirányú adatforgalom valósítható meg, hanem az adatvonal egyben a tápfeszültség átvitelére is alkalmas.In order to solve the tasks set forth, it has been realized that not only bi-directional data traffic can be realized when using two wires, but that the data line is also capable of transmitting power supply voltage.

A találmány célját a fenti felismerés alapján olyan kapcsolási elrendezéssel érhetjük el, amelynél a központi egységben a pozitív soros vonalra a soros vonalon keresztül az alállomásokat is tápfeszültséggel ellátó feszültségforrás, az alállomásoknál pedig a soros vonalon érkező feszültségimpulzusokat egyenirányító és azok energiáját tároló áramkör van csatlakoztatva.The object of the present invention can be achieved by the above-described circuitry comprising a circuit for supplying power to the positive serial line through the serial line, and for rectifying the voltage pulses arriving at the substations through the serial line and storing their energy.

Előnyös továbbá, ha a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnél a központi soros-párhuzamos átalakító kimenete és a központi vonali kapcsoló vezérlő bemenete, valamint a pozitív soros vonal és a központi soros-párhuzamos átalakító bemenete galvanikusan le van választva egymásról.It is further preferred that in the circuit arrangement according to the invention, the central serial-to-parallel converter output and the central line switch control input and the positive-serial line and the central serial-to-parallel converter input are galvanically isolated.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon példaképpen ábrázolt kiviteli alak alapján ismertetjük részletesebben, ahol azThe invention will now be described in more detail with reference to an exemplary embodiment of the accompanying drawings, in which:

1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés blokkvázlata. Az ábrán az A központi egységen kívül csak egy B alállomást tüntettünk fel, a többi alállomás all pozitív és 10 negatív soros vonalra köthető a B alállomással párhuzamosán.Figure 1 is a block diagram of a circuit arrangement according to the invention. In the figure, only one substation B is shown outside the central unit A, the other substations can be connected to all positive and 10 negative serial lines parallel to the substation B.

Az ábrán az A központi egység 1 központi számítógépből, a hozzákapcsolódó 3 központi soros-párhuzamos átalakítóból, a 4 központi vonali kapcsolóból és 2 tápegységből áll. A soros vonal két vezetéke a 10 negatív soros vonal és a 11 pozitív soros vonal.In the figure, the central unit A consists of a central computer 1, an associated central serial-to-parallel converter 3, a central line switch 4 and a power supply 2. The two wires of the serial line are the negative serial line 10 and the positive serial line 11.

A B alállomások 8 terepi mikroszámítógépből, a hozzácsatlakozó 9 jelfogadó egységből^ terepi sorospárhuzamos átalakítóból, 5 terepi vonali kapcsolóból és 6 energiatároló áramkörből állnak.Substations B consist of a field microcomputer 8, a receiver 9 connected thereto, a field-to-parallel converter, a field switch 5, and an energy storage circuit 6.

A 2 tápegység kimenete all pozitív soros vonalra van kötve, a 4 központi vonali kapcsoló a 10 negatív soros vonal és a 11 pozitív soros vonal közé van beiktatva. A 3 központ soros-párhuzamos átalakító bemenete all pozitív soros vonalra, kimenete pedig a 4 központi vonali kapcsoló vezérlő bemenetére csatlakozik.The output of the power supply 2 is all connected to a positive serial line, the central line switch 4 is inserted between the negative serial line 10 and the positive serial line 11. The serial to parallel converter input of the control panel 3 is connected to the positive serial line all and its output to the control input of the central line switch 4.

A10 negatív soros vonal és a 11 pozitív soros vonal kétvezetékes buszként minden B alállomáshoz hozza van csatlakoztatva, a jelátvitel mellett egyben a B alállomások tápfeszültségét is továbbítják.The negative serial line A10 and the positive serial line 11 are connected to each substation B as a two-wire bus, not only transmitting the signal, but also supplying power to the substations B.

Az 5 terepi vonali kapcsoló a 10 negatív soros vonal és a 11 pozitív soros vonal közé van beiktatva. All pozitív soros vonal a 6 energiatároló áramkör bemenetére, valamint a 7 terepi soros-párhuzamos átalakító bemenetére csatlakozik. A 6 energiatároló áramkör kimenete a 7 terepi soros-párhuzamos átalakító és a 8 terepi mikroszámítógép pozitív tápfeszültség-bemenetére, míg a 10 negatív soros vonal a 7 terepi sorospárhuzamos átalakító és a 8 terepi mikroszámítógép negatív tápfeszültség-bemenetére van kötve.Field switch 5 is inserted between the negative serial line 10 and the positive serial line 11. All positive serial lines are connected to the input of the energy storage circuit 6 and to the input of the serial to parallel converter 7. The output of the energy storage circuit 6 is connected to the positive power input of the field-to-serial converter 7 and the field microcomputer 8, while the negative-line 10 is connected to the negative power input of the field-to-field serial converter 7 and field microcomputer.

A 6 energiatároló áramkör feladata az, hogy a kétvezetékes vonalon lévő váltófeszültségből (impulzussorozatból) előállítsa a B alállomás terepi egységei számára szükséges tápfeszültséget. Kialakítása eltérő lehet, az egyik lehetséges változat ellenállásból és zenei diódából kialakított feszültségszabályozót tartalmaz, amelynél feszültséget tároló és szűrő kondenzátor van a zener diódával párhuzamosan kapcsolva.The function of the energy storage circuit 6 is to generate the supply voltage for the field units of the substation B from the alternating voltage (pulse series) on the two-wire line. Its design may be different, one possible variant comprising a voltage regulator made of a resistor and a music diode, in which a voltage storage and filter capacitor is connected in parallel with the zener diode.

Az ábrán látható 9 jelfogadó egység konkrét kiviteli formájától függően, a B alállomás fogadhat fizikai, vagy kémiai érzékelőket, illetve feszültség- és áram jeleket.Depending on the particular embodiment of the receiver unit 9 shown in the figure, the substation B may receive physical or chemical sensors as well as voltage and current signals.

Az ismertetett találmányi megoldás ugyan többféle konkrét kivitelezési formában is megvalósítható, a gyakorlati szempontok azonban néhány megszorítást, illetve alkatrészválasztást szükségessé tesznek. Mivel a B alállomások teljes tápellátását a 6 energiatároló áramkörökből nyerik, célszerű kisfogyasztású alkatrészeket alkalmazni. Előnyős ebből a szempontból egyWhile the invention described herein may be embodied in a variety of specific embodiments, practical considerations require some constraints or component selection. Since the substations B are fully powered by the energy storage circuits 6, it is advisable to use low power components. One is preferred in this regard

HU 202007 Β egyszerű 4 vagy 8 bites CMOS kivitelű mikroprocesszor, CMOS UART, valamint szintén CMOS technológiájú, 5 V-os táplálást igénylő kapcsoló. A fenti elemeket olcsón lehet beszerezni. A központi számítógép céljára megfelel egy egyszerű személyi számítógép, amelynek ára alacsonyabb, szerviz- és programellátása jobb, mint a célgépé.EN 202007 Β Simple microprocessor with 4 or 8 bit CMOS design, CMOS UART and switch with 5 V power supply also with CMOS technology. The above items can be purchased cheaply. A simple personal computer with a lower cost, better service and program supply than the target computer is suitable for the mainframe.

Aló negatív soros vonal és a 11 pozitív soros vonal egyetlen kábelben futhatnak. A gyakorlati mérések szerint 2 km adatátviteli távolságig és max. 7 kbit/s adatátviteli sebesség mellett még ipari környezetben sem kell árnyékolt kábelt használni.The bottom negative serial line and the 11 positive serial line can run in a single cable. According to practical measurements, the transmission distance is up to 2 km and max. At a data rate of 7 kbit / s, shielded cable is not required even in industrial environments.

A rendszer működése a következő: az A központi egység feszültség alá helyezés után feszültséget juttat a soros adat és tápfeszültség vonalán a B alállomások ba. A feszültség alá helyezés hatására mind az A központi egység, mind pedig a B alállomások alapállapotba kerülnek. A rendszer működésének elindulásakor az 1 központi számítógép a 4 központi vonali kapcsolót tartósan rövidzárba vezérli, miáltal a B alállomások tápfeszültsége megszűnik, tehát a tápfeszültség ismételt megjelenésekor indulási (rését) állapotba mennek át. Az A központi egység kezdeményezi a kommunikációt azáltal, hogy az 1 számítógép a 3 központi soros-párhuzamos átalakítón keresztül működteti a 4 központi vonali kapcsolót, amely impulzuszszerűen rövidre zárja a 10 negatív soros vonalat és a 11 pozitív soros vonalat. A soros vonalra kapcsolódó, egymással párhuzamosan kapcsolt B alállomások egyszerre érzékelik a bemeneteiken a soros vonalon érkező digitális jeleket. Mivel a B alállomások intelligensek, képesek arra, hogy az adatokból felismerjék azokat, amelyek nekik szólnak és csak azokra válaszolnak Ehhez az adatok megfelelő fejléccel vannak ellátva, amely tartalmazza az adatot küldő (aljállomás, illetve a megcímzett (al)állomás adatait. Ily módon az A központi egység a B alállomásokat sorban le tudja kérdezni.The operation of the system is as follows: after being energized, the central unit A supplies voltage on the serial data and power line to the substations B. When power is applied, both central unit A and substation B will be reset. When the system is in operation, the central computer 1 permanently short-circuits the central line switch 4, whereby the supply voltage of the substations B is switched off, so that when the supply voltage reappears, it enters the start-up state. The central unit A initiates communication by actuating the computer 1 via the central serial-to-parallel converter 3 to the central line switch 4, which pulses short-circuit the negative serial line 10 and the positive serial line 11. The parallel B substations connected to the serial line simultaneously detect the digital signals coming from the serial line at their inputs. Because the B substations are intelligent, they are able to recognize from the data those that address them and only respond to them. To do this, the data is provided with a proper header, which contains the data of the sending (substation) and the addressed (sub) station. The central unit can interrogate substations B in sequence.

Az adatátviteli protokollt az 1 központi számítógép és a 8 terepi mikroszámítógép programja határozza meg. Egyik lehetséges megoldás szerint az adatátvitel lekérdezéses rendszerű. Az A központi egység kiadja a vonalra a kívánt B alállomás azonosító (sorjszámát, mire az felfogja az üzenetet és leadja adatait. A B alállomások sorszámát vagy a 8 terepi mikroszámítógép programjába írjuk be, vagy a kártyán elhelyezett kézi kapcsolóval állítjuk be. Ily módon az alállomások „ismerik'' a saját számukat, tehát csak a nekik szóló üzenetre válaszolnak A B alállomások és az A központi egység intelligenciája lehetővé teszi a hibás adatok kiszűrését, illetve az esetlegesen meghibásodott alállomások megkeresését.The data transmission protocol is determined by the program of the central computer 1 and the field microcomputer 8. According to one possible solution, the data transmission is queried. The central unit A outputs the desired substation ID (serial number, before it receives the message and transmits data) to the line. Enter the number of the substations B either in the program of the field microcomputer 8 or by setting the switch on the card. they know their own number, so only the substations AB respond to the message addressed to them, and the intelligence of the central unit A allows them to filter out erroneous data and locate any substations that may be corrupted.

A kétirányú adatforgalom lehetővé teszi azt is, hogy az A központi egységből adatokat, vagy programrészieteket küldjünk a B alállomásoknak.Bidirectional data traffic also allows data or program sections to be transmitted from the central unit A to the B substations.

A leírt megoldást több irányban ki lehet egészíteni, vagy továbbfejleszteni. Az ábrán a 3 központi sorospárhuzamos átalakító és a 4 központi vonali kapcsoló között a közvetlen összeköttetést helyettesíthetjük galvanikus leválasztókkal, így az 1 központi számítógép és a B alállomások között galvanikusan nincs kapcsolat. További kiegészítés lehet például, hogy a 8 terepi mikroszámítógépet a bemeneti jelek fogadásán kívül más feladatra is alkalmassá tesszük, pl. kimeneti vezérlő egységgel stb.The solution described can be supplemented or improved in several directions. In the figure, the direct connection between the central parallel converter 3 and the central line switch 4 can be replaced by galvanic isolators so that there is no galvanic connection between the central computer 1 and the substations B. Further, for example, the field microcomputer 8 may be adapted for other purposes than receiving input signals, e.g. with output control unit, etc.

Az ismereteit megoldás előnyei a kővetkezők: szigorúan kétvezetékes kivitel, egyszerűbb felépítés és az a tulajdonság, hogy az adatátviteli feladatok legnagyobb részét a 8 terepi mikroszámítógépre, valamint az 1 központi számítógépre lehet áthárítani. Másképp kifejezve, az ismertetett megoldás egyesíti magában az egyszerű adatgyűjtők alacsony költségét a számítógépvezérelt nagyobb rendszerek komplexitásával. A szükséges elektronikus elemek olcsó kategóriájú, nagy megbízhatóságú alkatrészekThe advantages of the known solution are the following: strictly two-wire design, simpler design and the ability to transfer most of the data transmission tasks to the field microcomputer 8 and the central computer 1. In other words, the solution described combines the low cost of simple data loggers with the complexity of larger computer-controlled systems. The required electronic components are low-cost, high-reliability components

A találmány szerinti megoldás alapvető műszakigazdasági hasznossága abban rejlik, hogy minimális kábelezéssel, rendkívül olcsó alkatrészek felhasználásával lehet mérésadatgyűjtő berendezést készíteni, így számítógépvezérelt rendszert tudunk felépíteni az egyszerűbb felépítésű berendezések áráért. Habár az ismertetett előnyök elsősorban gazdasági oldalon jelentkeznek az egyszerű felépítés lehetővé tesz olyan alkalmazásokat is, amelyeknél az eddig ismert berendezések nem jöhettek szóba, pl. egy 16 alállomásból álló rendszer az alacsony energiafogyasztás miatt gyújtószikramentes kivitelben is készülhet, tehát robbanásveszélyes helyen alkalmazható.The basic technical utility of the present invention lies in the fact that it is possible to construct measurement data acquisition equipment with minimal cabling and using extremely inexpensive parts, thus enabling the construction of a computer controlled system at the cost of simpler equipment. Although the advantages described are mainly economic, the simple construction also allows applications for which the prior art equipment could not be used, e.g. a system of 16 substations can be built in an intrinsically safe design due to its low power consumption, so it can be used in an explosive area.

A kétvezetékes kábel előnyösen használható felújításoknál, meglévő érpár felhasználásával. Az alacsony ár olyan helyeken is lehetővé teszi az alkalmazást, ahova eddig csak kézi méréseket lehetett betervezni.The two-wire cable is advantageous for renovations using an existing pair of wires. The low price allows it to be used in places where only manual measurements have been planned so far.

Claims (3)

1. Kapcsolási elrendezés kétvezetékes kétirányú jelátvitel céljára, előnyösen mikroszámítógépet is tartalmazó mérésadatgyűjtő rendszerekhez, amely központi egységből és legalább egy alállomásból áll, és ahol a központi egység központi számítógépet és ahhoz csatlakozó soros-párhuzamos átalakítót, az alállomások pedig terepi mikroszámítógépet és ahhoz kapcsolódó soros-párhuzamos átalakítót, illetve bármilyen ismert felépítésű jelfogadó egységet tartalmaznak, ahol a központi egységeket és az alállomásokat két vezeték, a központi egység és az alállomások földpontjára kötött negatív soros vonal, valamint a központi soros-párhuzamos átalakító kimenetére és a terepi soros-párhuzamos átalakító(k) bemenetére kötött pozitív soros vonal köti össze, továbbá a negatív soros vonal (10) és a pozitív soros vonal (11) közé a központi egységbe (A) központi vonali kapcsoló (4), az alállomásoknál (B) pedig terepi vonali kapcsoló (5) van beiktatva úgy, hogy a központi vonali kapcsoló (4) vezérlő bemenetére a központi soros-párhuzamos átalakító (3) kimenete, a terepi vonali kapcsoló (5) vezérlő bemenetére pedig a terepi soros-párhuzamos átalakító (7) kimenete van kötve, azzal jellemezve, hogy a központi egységben (A) a pozitív soros vonalra (11) a soros vonalon keresztül az alállomásokat (B) is tápfeszültséggel ellátó feszültségforrás (2), az alállomásoknál (B) pedig a soros vonalon érkező feszültségimpulzusokat egyenirányító és azok energiáját tároló áramkör (6) van csatlakoztatva.A circuit arrangement for two-way bidirectional signal transmission, preferably for measuring data acquisition systems comprising a microcomputer, comprising a central unit and at least one substation, wherein the central unit comprises a central computer and a serial to parallel converter connected thereto, and the substations comprising a parallel converter or a receiver of any known construction, whereby the central units and substations are connected to two wires, a negative serial line connected to the ground of the central unit and the substations, and to the output of the central serial to parallel converter and field ), connected to its input, and between the negative serial line (10) and the positive serial line (11) into the central unit (A), the central line switch (4), to the substations l (B) is provided with a field line switch (5) such that the control input of the center line switch (4) is the output of the central serial to parallel converter (3) and the field input of the field line switch (5) The output of the parallel converter (7) is connected, characterized in that in the central unit (A) the voltage source (2) supplying the substations (B) via the serial line to the positive serial line (11) and the substations (B) a circuit (6) for rectifying and storing the energy pulses arriving on a serial line is connected. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a központi soros-párhuzamos átalakító (3) kimenete és a központi vonali kapcsoló (4) vezérlő bemenete, valamint a pozitív sorosCircuit arrangement according to claim 1, characterized in that the output of the central serial to parallel converter (3) and the control input of the central line switch (4) and the positive serial HU 202007 Β vonal (11) és a központ soros-párhuzamos átalakító bemenete galvanikusan le van választva egymásról.HU 202007 Β line (11) and the center to parallel converter input are galvanically isolated from each other. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy az energiatároló áramkör (6) ellenállásból és zener-diódából kialakított feszültségszabályozót tartalmaz, amelynél feszültséget tárdó és szűrő kondenzátor van a zener diódával párhuzamosan kapcsolva.The switching arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the energy storage circuit (6) comprises a voltage regulator consisting of a resistor and a zener diode, wherein a voltage storage and filter capacitor is connected in parallel with the zener diode.