CH687794A5 - Circuitry for the transmission of pulses. - Google Patents
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Description
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CH 687 794 A5 CH 687 794 A5
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The invention relates to a circuit arrangement of the type mentioned in the preamble of claim 1.
Solche Schaltungsanordnungen eignen sich zur Übertragung von Impulsen zwischen zwei Geräten, die galvanisch getrennt sind. Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen Optokoppler einzusetzen. Such circuit arrangements are suitable for the transmission of pulses between two devices that are electrically isolated. It is known to use an optocoupler for this purpose.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur energiesparenden Übertragung von Impulsen zwischen zwei galvanisch getrennten Geräten vorzuschlagen. The invention is based on the object of proposing a circuit arrangement for the energy-saving transmission of pulses between two galvanically separated devices.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. The stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Particularly advantageous embodiments and developments of the invention are shown in the dependent claims.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Ein Verbrauchszähler W, vorzugsweise ein Wärmezähler, ist zur Integration in ein System mit einem Modul bestückbar, welches eine Schaltungsanordnung zur Übertragung von Impulsen vom Wärmezähler W an ein übergeordnetes Gerät G des Systems enthält, wobei eine galvanische Trennung zwischen dem Wärmezähler W und dem Gerät G bzw. dem System besteht. In der einzigen Figur ist ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung gezeigt. Sie weist eine Eingangsschaltung 1, einen Optokoppler 2, ein Schaltungsteil 3 und eine Ausgangsschaltung 4 auf. Die Eingangsschaltung 1 dient der Umwandlung der am Ausgang des Wärmezählers W erscheinenden Impulse in Impulse vorbestimmter, kurzer Dauer. Der Optokoppler 2 überträgt diese Impulse zum Schaltungsteil 3, welches aus den kurzen Impulsen wieder Impulse längerer, vorbestimmter Dauer erzeugt und der Basis eines Schalttransistors 5 der Ausgangsschaltung 4 zuführt. Die Ausgangsschaltung 4 weist weiter einen Brückengleichrichter 6 und einen Widerstand 7 auf. Die beiden Eingänge des Brückengleichrichters 6 stellen zwei Anschlüsse 8 und 9 dar, die mittels zweier Verbindungsdrähte an das Gerät G anzu-schliessen sind. Emitter und Kollektor des Schalttransistors 5 sind mit den Ausgängen 10 und 11 des Brückengleichrichters 6 verbunden. Die Ausgänge 10 und 11 stellen den Minus- und den Pluspol einer Speisung für den Optokoppler 2 und das Schaltungsteil 3 dar, wobei die Speisung über den hochohmig ausgeführten Widerstand 7 erfolgt, dessen Wert z.B. 150 kA beträgt. Ausgangsseitig ist dem Optokoppler 2 ein strombegrenzender Widerstand 14 vorgeschaltet. Weitere Details der Speisung, wie z.B. zusätzliche Kondensatoren, sind nicht dargestellt, da sie nicht erfindungswesentlich sind. A consumption meter W, preferably a heat meter, can be equipped with a module for integration into a system, which contains a circuit arrangement for transmitting pulses from the heat meter W to a higher-level device G of the system, with a galvanic separation between the heat meter W and the device G. or the system. In the single figure, a block diagram of the circuit arrangement is shown. It has an input circuit 1, an optocoupler 2, a circuit part 3 and an output circuit 4. The input circuit 1 is used to convert the pulses appearing at the output of the heat meter W into pulses of a predetermined, short duration. The optocoupler 2 transmits these pulses to the circuit part 3, which again generates pulses of longer, predetermined duration from the short pulses and supplies the base of a switching transistor 5 to the output circuit 4. The output circuit 4 further has a bridge rectifier 6 and a resistor 7. The two inputs of the bridge rectifier 6 represent two connections 8 and 9 which are to be connected to the device G by means of two connecting wires. The emitter and collector of the switching transistor 5 are connected to the outputs 10 and 11 of the bridge rectifier 6. The outputs 10 and 11 represent the negative and positive poles of a supply for the optocoupler 2 and the circuit part 3, the supply being provided via the high-resistance resistor 7, the value of which is e.g. Is 150 kA. A current-limiting resistor 14 is connected upstream of the optocoupler 2. Further details of the feed, such as additional capacitors are not shown since they are not essential to the invention.
In den Pausen zwischen den zu übertragenden Impulsen sperrt der Schalttransistor 5, so dass die Ausgangsschaltung 4 für das Gerät G eine hochoh-mige Impedanz darstellt, die wenigstens der Impedanz des Widerstandes 7 entspricht. Während der Dauer eines jeden Impulses leitet der Schalttransistor 5, so dass die Anschlüsse 8 und 9 kurzgeschlossen sind. Die Ausgangsschaltung 4 stellt somit während der Dauer eines zu übertragenden Impulses eine niederohmige Impedanz dar, die einen über die Verbindungsdrähte zwischen dem Modul und dem Gerät G fliessenden Stromimpuls bewirkt. Dieser Stromimpuls ist wesentlich grösser als der maximale Strom, der zur ausgangsseitigen Stromversorgung des Optokopplers 2 über den Widerstand 7 und den Widerstand 14 oder über den Widerstand 7 und das Schaltungsteil 3 fliessen kann, so dass der Stromimpuls im Gerät G einfach messbar ist. Dank des Brückengleichrichters 6 spielt die Polarität der an den Anschlüssen 8 und 9 anliegenden Spannung keine Rolle, d.h. die Verbindungsdrähte zwischen dem oben erwähnten Modul und dem Gerät G sind vertauschbar. Über die Anschlüsse 8 und 9 erfolgen somit einerseits die Stromversorgung des Optokopplers 2 auf der Ausgangsseite und die Speisung des Schaltungsteils 3 durch das Gerät G wie auch andererseits die Übertragung der Impulse vom Wärmezähler W zum Gerät G. The switching transistor 5 blocks in the pauses between the pulses to be transmitted, so that the output circuit 4 for the device G represents a high-impedance impedance which corresponds at least to the impedance of the resistor 7. The switching transistor 5 conducts for the duration of each pulse, so that the connections 8 and 9 are short-circuited. The output circuit 4 thus represents a low-impedance for the duration of a pulse to be transmitted, which causes a current pulse flowing over the connecting wires between the module and the device G. This current pulse is significantly greater than the maximum current that can flow to the output-side power supply of the optocoupler 2 via the resistor 7 and the resistor 14 or via the resistor 7 and the circuit part 3, so that the current pulse in the device G can be measured easily. Thanks to the bridge rectifier 6, the polarity of the voltage present at the terminals 8 and 9 is irrelevant, i.e. the connecting wires between the module mentioned above and the device G are interchangeable. Connections 8 and 9 thus supply power to the optocoupler 2 on the output side and feed the circuit part 3 through the device G, and also transmit the pulses from the heat meter W to the device G.
Der Wärmezähler W sendet zu bestimmten Zeiten ein Impulspaket, dessen Impulse typischerweise eine Frequenz von 1 Hz und eine Dauer von 500 ms aufweisen. Die Anzahl der gesendeten Impulse entspricht z.B. dem Zählerstand des Wärmezählers. Die Eingangsschaltung 1 ist als monostabile Kippstufe mit positiver Flankentriggerung ausgeführt, wobei ihre Ausgangsimpulse die gleiche Frequenz, jedoch eine relativ kurze Dauer von beispielsweise 180 }is aufweisen. Im gezeigten Beispiel besitzen die Impulse am Ausgang des Optokopplers 2 eine umgekehrte Polarität. Das Schaltungsteil 3 ist in einer ersten Ausführung ebenfalls als monostabile Kippstufe mit positiver oder negativer Flankentriggerung ausgeführt, wobei ihre Ausgangsimpulse beispielsweise eine Dauer von 150 ms aufweisen. In einer zweiten, in der Figur dargestellten Ausführung enthält das Schaltungsteil 3 eine erste monostabile Kippstufe 12 mit negativer Flankentriggerung und eine zweite monostabile Kippstufe 13 mit positiver Flankentriggerung, die parallel geschaltet sind. Der Ausgang der ersten Kippstufe 12 ist auf einen weiteren Eingang der zweiten Kippstufe 13 geführt, über den das Ansprechen bzw. nicht Ansprechen der zweiten Kippstufe 13 auf eine Flankentriggerung steuerbar ist. Die negative Flanke eines Impulses am Ausgang des Optokopplers 2 löst einen Impuls am Ausgang der ersten Kippstufe 12 aus. Die Zeitspanne t dieses Impulses ist kürzer zu bemessen als die Dauer der am Ausgang des Optokopplers 2 erwarteten regulären Impulse. Sie beträgt beispielsweise t = 10 pS. Während seiner Dauer bewirkt dieser Impuls, dass eine positive Flanke eines Impulses am Ausgang des Optokopplers 2 keinen Impuls in der zweiten Kippstufe 13 auslösen kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass Störsignale, die zu Impulsen am Ausgang des Optokopplers 2 führen, deren Dauer kürzer als die vorbestimmte Zeitspanne t ist, keine Impulse am Ausgang des Schaltungsteils 3 zur Folge haben. Das Schaltungsteil 3 beinhaltet somit eine bestimmte Filterfunktion, in dem nur Impulse vom Optokoppler 2 zur Ausgangsschaltung 4 gelangen, die eine vorbestimmte Mindestdauer haben. The heat meter W sends a pulse packet at certain times, the pulses of which typically have a frequency of 1 Hz and a duration of 500 ms. The number of pulses sent corresponds e.g. the meter reading of the heat meter. The input circuit 1 is designed as a monostable multivibrator with positive edge triggering, its output pulses having the same frequency, but a relatively short duration of, for example, 180} is. In the example shown, the pulses at the output of the optocoupler 2 have a reverse polarity. In a first embodiment, circuit part 3 is also designed as a monostable multivibrator with positive or negative edge triggering, with its output pulses having a duration of 150 ms, for example. In a second embodiment shown in the figure, the circuit part 3 contains a first monostable multivibrator 12 with negative edge triggering and a second monostable multivibrator 13 with positive edge triggering, which are connected in parallel. The output of the first flip-flop 12 is fed to a further input of the second flip-flop 13, by means of which the response or non-response of the second flip-flop 13 can be controlled on edge triggering. The negative edge of a pulse at the output of the optocoupler 2 triggers a pulse at the output of the first flip-flop 12. The time period t of this pulse is to be measured shorter than the duration of the regular pulses expected at the output of the optocoupler 2. For example, it is t = 10 pS. During its duration, this pulse has the effect that a positive edge of a pulse at the output of the optocoupler 2 cannot trigger a pulse in the second flip-flop 13. In this way it is achieved that interference signals, which lead to pulses at the output of the optocoupler 2, the duration of which is shorter than the predetermined time t, do not result in pulses at the output of the circuit part 3. The circuit part 3 thus contains a specific filter function, in which only pulses from the optocoupler 2 to the output circuit 4 reach a predetermined minimum duration.
Die Dauer der Impulse am Ausgang der Eingangsschaltung 1 ist so kurz wie möglich bemes- The duration of the pulses at the output of input circuit 1 is as short as possible.
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seri, wobei als Kriterium gilt, dass die Impulse vom Optokoppler 2 zuverlässig übertragen werden. Im beschriebenen Beispiel bewirkt die Verkürzung der Impulsdauer von 500 ms auf 180 ^s eine Verkürzung um mehr als einen Faktor 1000, wodurch eine stromsparende Betriebsweise des Optokopplers 2 resultiert. Da der Optokoppler 2 eingangsseitig von der Batterie des Wärmezählers gespeist ist, wirkt sich diese Massnahme besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer dieser Batterie aus. Mit dem beschriebenen Modul ist so eine Fernabfrage des Wärmezählers W durch das Gerät G unter minimaler Energiebelastung des Wärmezählers W möglich. Im gewählten Beispiel beträgt das Verhältnis der Dauer der Impulse zur Pause zwischen den Impulsen am Ausgang des Wärmezählers W etwa eins. Zur Übertragung wird dieses Verhältnis durch das Schaltungsteil 3 auf einen Wert vermindert, der wesentlich kleiner als eins ist, so dass die Energieersparnis ins Gewicht fällt. Die anschliessende Verlängerung der Impulse im Schaltungsteil 3 ist so ausgelegt, dass die Impulse zuverlässig bis zum zweiten Gerät G gelangen, d.h. das vorgenannte Verhältnis wird wieder auf einen Wert erhöht, der von der Grössenordnung 0.1 bis 1 ist. seri, the criterion being that the pulses are reliably transmitted by the optocoupler 2. In the example described, the shortening of the pulse duration from 500 ms to 180 ^ s causes a shortening by more than a factor of 1000, which results in an energy-saving mode of operation of the optocoupler 2. Since the optocoupler 2 is fed on the input side by the battery of the heat meter, this measure has a particularly advantageous effect on the service life of this battery. With the module described, remote interrogation of the heat meter W by the device G is possible with minimal energy load on the heat meter W. In the selected example, the ratio of the duration of the pulses to the pause between the pulses at the output of the heat meter W is approximately one. For transmission, this ratio is reduced by the circuit part 3 to a value which is significantly less than one, so that the energy saving is significant. The subsequent extension of the pulses in the circuit part 3 is designed so that the pulses reliably reach the second device G, i.e. the aforementioned ratio is increased again to a value which is of the order of 0.1 to 1.
Zum Schutz des Schajtungsteils 3 und des Schalttransistors 5 gegen Überspannung kann der Brückengleichrichter 6 mit Z-Dioden versehen sein. To protect the Schajtung part 3 and the switching transistor 5 against overvoltage, the bridge rectifier 6 can be provided with Zener diodes.
Unter die Bezeichnung Verbrauchszähler fallen alle Arten von Zählern, die den Bezug von Energie, Gas, Wasser, etc. messen. All types of meters, which measure the purchase of energy, gas, water, etc., fall under the designation of consumption meters.
Claims (6)
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Family Applications (1)
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1994
- 1994-04-07 CH CH103294A patent/CH687794A5/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NV | New agent |
Representative=s name: SIEMENS SCHWEIZ AG |
|
| PUE | Assignment |
Owner name: LANDIS & GYR TECHNOLOGY INNOVATION AG TRANSFER- SI |
|
| PL | Patent ceased |