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Die Erfindung betrifft einen Audio-Konverter für einen Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät und einem Feldgerät oder einem Feldbus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System zum Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät und einem Feldgerät oder einem Feldbus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übermittlung von Daten von einem Mobilgerät zu einem Feldgerät oder einem Feldbus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12 sowie ein Verfahren zum Zugreifen auf Daten eines Feldgeräts oder Feldbusses mittels eines Mobilgeräts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
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In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandsmessgeräte, Massedurchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte etc., die als Sensoren die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck bzw. Temperatur erfassen.
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Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, z. B. Ventile oder Pumpen über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann.
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Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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Zur Parametrierung und Diagnose von Feldgeräten werden heute in der Regel zusätzlich Bedieneinheiten mit entsprechenden Bedienprogrammen (e. B. PDM Fa. Siemens, FieldCare Fa. Endress + Hauser) eingesetzt, die mit den Feldgeräten kommunizieren.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten Zugriff auf Parameter eines Feldgeräts zu ermöglichen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 9, 12 und 13 angegebenen Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Audio-Konverter für einen Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät und einem Feldgerät oder einem Feldbus ist mit einer Audioschnittstelle des Mobilgeräts verbindbar und dazu ausgelegt, Audiosignale mit dem Mobilgerät auszutauschen. Außerdem ist der Audio-Konverter mit einer seriellen Schnittstelle des Feldgeräts oder des Feldbusses verbindbar und dazu ausgelegt, Daten entsprechend einem seriellen Protokoll mit dem Feldgerät oder dem Feldbus auszutauschen. Der Audio-Konverter ist dazu ausgelegt, ein vom Mobilgerät empfangenes Audiosignal zu demodulieren, in ein Signal entsprechend dem seriellen Protokoll umzuwandeln und zur seriellen Schnittstelle des Feldgeräts oder des Feldbusses zu übermitteln. Darüber hinaus ist der Audio-Konverter dazu ausgelegt, ein vom Feldgerät oder vom Feldbus empfangenes Signal mittels eines vorgegebenen Modulationsverfahrens in ein Audiosignal umzuwandeln und zur Audioschnittstelle des Mobilgeräts zu übermitteln.
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Ein erfindungsgemäßes System zum Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät und einem Feldgerät oder einem Feldbus umfasst ein Mobilgerät, auf dem ein Bedienprogramm für einen Zugriff auf das Feldgerät oder den Feldbus installiert ist, wobei das Mobilgerät eine Audioschnittstelle aufweist, sowie einen Audio-Konverter wie oben beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Mobilgerät für den Zugriff auf ein Feldgerät oder einen Feldbus verwendet. Dabei wird die Audioschnittstelle des Mobilgeräts für den Datenaustausch zwischen Mobilgerät und Feldgerät genutzt. Die vom Mobilgerät erzeugten Audiosignale werden über die Audioschnittstelle zum Audio-Konverter übermittelt, der die Audiosignale in ein Signal entsprechend einem seriellen Protokoll übersetzt. In umgekehrter Richtung setzt der Audio-Konverter das vom Feldgerät erhaltene serielle Signal in ein entsprechend moduliertes Audiosignal um, das der Audioschnittstelle des Mobilgeräts zugeführt und dort von einem Bedienprogramm ausgewertet werden kann.
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Auf diese Weise kann mit einem kleinen und handlichen Mobilgerät vor Ort auf die Parameter eines Feldgeräts zugegriffen werden. Mobilgeräte sind häufig mit einem hochwertigen Display ausgestattet und ermöglichen beispielsweise über einen Touchscreen eine bequeme Erfassung von Benutzereingaben. Dabei macht man sich zu Nutze, dass die meisten dieser Mobilgeräte mit einer Audioschnittstelle zum Anschluss eines Kopfhörers oder Headsets ausgestattet sind, um einem Benutzer zu ermöglichen, Musik zu hören oder mit Headset zu telefonieren. Diese Audioschnittstelle wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für den Datenaustausch mit dem Feldgerät herangezogen. Dies ist deshalb von Vorteil, weil die Umsetzung von seriellen Signalen in Audiosignale und umgekehrt mit Hilfe von einfachen Modulations- und Demodulationsschaltungen realisiert werden kann. Es bereitet keinerlei technische Schwierigkeiten, ein serielles Protokoll in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umzusetzen bzw. in umgekehrter Richtung aus dem modulierten Audiosignal wieder das zugrunde liegende serielle Signal zurückzugewinnen. Die Anbindung über die Audioschnittstelle ermöglicht es, den Bedienungskomfort, den moderne Mobilgeräte bieten, bei der Überprüfung und Veränderung der Parametrierung eines Feldgeräts zu nutzen. Gegenüber der Verwendung eines Laptoprechners bietet die Verwendung eines Mobilgeräts den Vorteil, dass das Mobilgerät wesentlich kleiner und handlicher ist. Außerdem kann das Mobilgerät während der Bedienung in der Hand gehalten werden, wohingegen der Laptoprechner immer erst stabil aufgestellt werden muss, bevor eine Dateneingabe erfolgen kann. Mit Hilfe von Mobilgeräten kann daher die Parametrierung von Feldgeräten wesentlich schneller überprüft und geändert werden, als dies mit einem Laptoprechner möglich wäre.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Feldbussystem mit drei Feldgeräten und einer speicherprogrammierbaren Steuerung;
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2 drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems für den Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät und einem Feldgerät oder einem Feldbus;
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3 eine detailliertere Darstellung des Datenaustauschs über die Audioschnittstelle des Mobilgeräts;
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4 ein diskretes Frequenzmodulationsverfahren zur Umsetzung eines seriellen Signals in ein moduliertes Audiosignal; und
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5 drei weitere alternative Ausführungsformen der Erfindung.
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In 1 ist ein Feldbussystem mit drei Feldgeräten F1, F2, F3 und einer Steuereinheit SPS dargestellt. Jedes der Feldgeräte F1, F2 und F3 ist mit einer Feldbuseinheit FE (beispielsweise einer Feldbuskarte) ausgestattet, welche die Schnittstelle zwischen dem jeweiligen Feldgerät und dem Feldbus F bildet.
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Bei dem in 1 gezeigten Feldbussystem könnte es sich beispielsweise um eine Überfüllsicherung bei einem Flüssigkeitstank handeln. Das Feldgerät F1 misst den Füllstand in einem Behälter. Das Feldgerät F2 ist ein Ventil und regelt den Abfluss der Flüssigkeit aus dem Behälter. Weiterhin ist noch als Grenzstandschalter das Feldgerät F3 vorgesehen, welches den maximalen Füllstand im Behälter erfasst. Ein Steuerprogramm in der Steuereinheit SPS, die beispielsweise als SPS-Einheit (speicherprogrammierbare Steuerung) oder als PLC-Einheit (Programmable Logic Controller) ausgebildet sein kann, regelt den Füllstand in dem Behälter. Bei der Steuereinheit SPS handelt es sich um den Master des Feldbussystems, während die Feldgeräte F1, F2, F3 als Slaves ausgelegt sind.
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Im Rahmen der Überwachung und Wartung des Feldbussystems ist es häufig erforderlich, vor Ort die Konfiguration und Parametrierung der Feldgeräte abzufragen und zu überprüfen. Gelegentlich ist es auch erforderlich, einzelne Parameter zu verändern, beispielsweise um das Feldbussystem an geänderte Betriebsbedingungen anzupassen. In der Regel wird der Zugriff auf die internen Parameter eines Feldgeräts mit Hilfe eines Laptoprechners durchgeführt, der vor Ort an eine serielle Schnittstelle des Feldgeräts angeschlossen wird und auf diese Weise auf die Parameter des Feldgeräts zugreifen kann. Dabei kann der Laptoprechner entweder an die Feldbusschnittstelle des Feldgeräts oder aber an eine eigens hierfür vorgesehene Serviceschnittstelle des Feldgeräts angeschlossen werden. Beispielsweise sind die von der Firma Endress + Hauser angebotenen Feldgeräte mit einer Serviceschnittstelle ausgestattet, über die ein Datenaustausch entsprechend dem hierfür vorgesehenen Serviceprotokoll CDI (”Common Data Interface”) durchgeführt werden kann.
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Insbesondere beim Einsatz vor Ort unter den beengten Verhältnissen einer Produktionsumgebung ist der Einsatz eines Laptoprechners oft unvorteilhaft, weil zu wenig Platz zum Aufstellen des Laptoprechners zur Verfügung steht und der Laptoprechner daher nicht vernünftig bedient werden kann. Hier würde es sich anbieten, die Parametrierung des Feldgeräts mit Hilfe eines Mobilgeräts durchzuführen, beispielsweise mit Hilfe eines Tablet-Computers, eines Smartphones, eines Organizers, etc. Derartige Mobilgeräte sind meist klein und handlich und können auch bei beengten Platzverhältnissen bequem in der Hand gehalten werden. Darüber hinaus sind viele dieser Geräte mit Touchscreens bzw. Berührungsbildschirmen ausgestattet, die es einem Benutzer ermöglichen, Daten durch Antippen des Bildschirms auszuwählen bzw. einzugeben. Eine gesonderte Tastatur ist bei derartigen Geräten nicht erforderlich. Mobilgeräte, die mit einem Touchscreen ausgestattet sind, sind daher optimal dazu geeignet, vor Ort, beispielsweise in einer Produktionsumgebung, Parameter eines Feldgeräts auszulesen, zu überprüfen und bei Bedarf abzuändern.
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Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt der Datenaustausch zwischen Mobilgerät und Feldgerät über die Audioschnittstelle des Mobilgeräts. Mobilgeräte sind im Regelfall mit einer Audioschnittstelle zum Anschluss eines Kopfhörers oder einer Kombination aus Kopfhörer und Mikrofon, einem Headset, ausgestattet. Vorzugsweise handelt es sich bei der Audioschnittstelle des Mobilgeräts um eine Buchse für einen dreipoligen oder vierpoligen Klinkenstecker.
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In 2A ist anhand eines Blockschaltbilds ein erfindungsgemäßes System für den Datenaustausch zwischen einem Mobilgerät 200 und einem Feldgerät 201 gezeigt. Das Mobilgerät 200 ist über ein Audiokabel 202 mit einem Konverter 203 verbunden. Vorzugsweise wird das Audiokabel 202 mittels eines Klinkensteckers 204 an eine Klinkenbuchse 205 des Mobilgeräts 200 angeschlossen. Der Konverter 203 wiederum ist über ein Anschlusskabel 206 mit einer seriellen Schnittstelle des Feldgeräts 201 verbunden. Bei dem in 2A gezeigten Beispiel ist das Anschlusskabel 206 mit einer Serviceschnittstelle 207 des Feldgeräts 201 verbunden. Bei der Serviceschnittstelle 207 kann es sich beispielsweise um eine Serviceschnittstelle für das von der Firma Endress + Hauser entwickelte serielle Serviceprotokoll CDI (”Common Data Interface”) handeln. In diesem Fall erfolgt der Datenaustausch zwischen dem Konverter 203 und der Serviceschnittstelle 207 entsprechend dem seriellen Protokoll CDI. Die Serviceschnittstelle 207 ist am Feldgerät 201 zusätzlich zur Feldbusschnittstelle 208 vorgesehen und bietet eine zusätzliche Zugriffsmöglichkeit auf die Parameter des Feldgeräts.
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Auf Seiten des Mobilgeräts 200 ist ein Bedienprogramm 209 für den Zugriff auf das Feldgerät 201 installiert. Vom Bedienprogramm 209 aus können Parameter des Feldgeräts 201 ausgelesen und auf dem Display des Mobilgeräts 200 angezeigt werden. Das Bedienprogramm 209 kann beispielsweise eine grafische Benutzeroberfläche bereitstellen, welche die aktuellen Parameterwerte des Feldgeräts anzeigt und einen interaktiven Zugriff auf diese Parameterwerte ermöglicht. Auf diese Weise können die Parameterwerte verändert und angepasst werden. Die veränderten Parameterwerte werden dann ins Feldgerät 201 geschrieben.
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Im Folgenden wird der Datenaustausch zwischen dem Mobilgerät 200 und dem Feldgerät 201 beschrieben. Zur Anforderung von bestimmten Parameterwerten erzeugt das Bedienprogramm 209 einen Lesebefehl, und dieser Lesebefehl wird daraufhin vom Bedienprogramm 209 mittels eines definierten Modulationsverfahrens in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umgewandelt. Das vom Bedienprogramm 209 erzeugte Audiosignal wird über die Klinkenbuchse 205 und das Audiokabel 202 zum Konverter 203 übermittelt. Der Konverter 203 ist dazu ausgelegt, vom Mobilgerät 200 empfangene Audiosignale mittels eines Demodulators 210 zu demodulieren und auf diese Weise in ein serielles Protokoll umzuwandeln. Das Signal gemäß dem seriellen Protokoll wird dann über das Anschlusskabel 206 zur Serviceschnittstelle 207 des Feldgeräts 201 übermittelt.
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Nachdem das Feldgerät 201 den vom Bedienprogramm 209 übermittelten Lesebefehl empfangen hat, werden die entsprechenden Parameterwerte auf Seiten des Feldgeräts 201 ausgelesen, über die Serviceschnittstelle 207 ausgegeben und über das Anschlusskabel 206 entsprechend einem seriellen Protokoll zum Konverter 203 übertragen. Der Konverter 203 ist dazu ausgelegt, das vom Feldgerät 201 empfangene Signal in ein moduliertes Audiosignal umzusetzen, das zur Audioschnittstelle 205 des Mobilgeräts 200 übertragen wird. Hierzu umfasst der Konverter 203 einen Modulator 211, der dazu ausgelegt ist, das entsprechend dem seriellen Protokoll empfangene Signal mittels eines definierten Modulationsverfahrens in ein entsprechendes Audiosignal umzusetzen. Vorzugsweise wird auf Seiten des Modulators 211 das gleiche Modulationsverfahren eingesetzt, das auch auf Seiten des Bedienprogramms 209 verwendet wird.
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Beispielsweise könnte ein Modulationsverfahren verwendet werden, bei dem eine Null im seriellen Signal in eine erste Frequenz des Audiosignals umgesetzt wird, und bei dem eine Eins im seriellen Signal in eine zweite Frequenz des Audiosignals umgesetzt wird. Beispielsweise könnte jede Null des seriellen Signals in eine Frequenz von 4,9 kHz und jede Eins des seriellen Signals in eine Frequenz von 7,35 kHz umgesetzt werden. Alternativ zu einer derartigen Frequenzmodulation können auch andere Modulationsverfahren eingesetzt werden, um ein moduliertes Audiosignal zu erzeugen. Beispielsweise könnten andere Arten der Frequenzmodulation, aber auch eine Amplitudenmodulation oder eine Phasenmodulation zur Erzeugung eines modulierten Audiosignals herangezogen werden. Das modulierte Audiosignal wird vom Konverter 203 über das Audiokabel 202 und die Audioschnittstelle 205 zum Mobilgerät 200 übermittelt und dort vom Bedienprogramm 209 ausgewertet. Das Bedienprogramm 209 demoduliert das empfangene Audiosignal und extrahiert daraus die vom Feldgerät 201 übermittelten Parameterwerte.
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Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt der Datenaustausch zwischen dem Mobilgerät 200 und dem Feldgerät 201 über die Audioschnittstelle des Mobilgeräts. Zwischen dem Mobilgerät 200 und dem Konverter 203 erfolgt die Datenübertragung mittels Audiosignalen, wohingegen zwischen dem Konverter 203 und dem Feldgerät 201 die Datenübertragung entsprechend einem seriellen Protokoll erfolgt. Der Konverter 203 hat dabei die Aufgabe, das vom Mobilgerät 200 empfangene Audiosignal in ein Signal gemäß dem seriellen Protokoll umzuwandeln und umgekehrt das vom Feldgerät 201 empfangene serielle Signal in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umzuwandeln. Der Konverter 203 sorgt also für die Umsetzung von Audio ins serielle Protokoll bzw. vom seriellen Protokoll nach Audio.
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In 2B ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Datenaustausch mit dem Feldgerät über die Feldbusschnittstelle des Feldgeräts erfolgt. Das in 2B gezeigte System umfasst ein Mobilgerät 212, auf dem ein Bedienprogramm 213 für das Feldgerät 214 installiert ist. Das Mobilgerät 212 umfasst eine Klinkenbuchse 214, in die ein entsprechender Klinkenstecker 215 des Audiokabels 216 eingesteckt werden kann. Über das Audiokabel 216 ist das Mobilgerät 212 mit einem Konverter 217 verbunden. Zwischen dem Bedienprogramm 213 und dem Konverter 217 können über das Audiokabel 216 Audiosignale in beiden Richtungen ausgetauscht werden. Der Konverter 217 ist über ein Anschlusskabel 218 mit einer Feldbusschnittstelle 219 des Feldgeräts 214 verbunden. Der Datenaustausch zwischen dem Konverter 217 und dem Feldgerät 214 erfolgt entsprechend einem Feldbusprotokoll, beispielsweise gemäß einem der Feldbusprotokolle HART, Profibus oder Fieldbus Foundation.
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Der Konverter 217 ist dazu ausgelegt, einerseits Audiosignale in entsprechende Feldbussignale und andererseits Feldbussignale in entsprechende Audiosignale umzuwandeln. Hierzu umfasst der Konverter 217 einen Demodulator 220, der dazu ausgelegt ist, die vom Mobilgerät 212 empfangenen Audiosignale zu demodulieren und auf diese Weise ein entsprechendes Feldbussignal zu erzeugen. Darüber hinaus umfasst der Konverter 217 einen Modulator 221, der dazu ausgelegt ist, die vom Feldgerät empfangenen Feldbussignale entsprechend einem vorgegebenen Modulationsverfahren zu modulieren und auf diese Weise ein entsprechend moduliertes Audiosignal zu erzeugen.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bedienprogramm 213 eine Mehrzahl von unterschiedlichen Treibern 222, 223, 224 zur Unterstützung von unterschiedlichen Feldbusprotokollen. Diese Treiber 222–224 sind dazu ausgelegt, dem Audiosignal die zu übertragenden Daten und Befehle entsprechend dem jeweiligen Feldbusprotokoll aufzumodulieren. Aus den verschiedenen Treibern 222–224 wird derjenige Treiber ausgewählt und aktiviert, der das von der Feldbusschnittstelle 219 verwendete Feldbusprotokoll unterstützt. Dadurch ist es möglich, mit einem Mobilgerät 212 auf unterschiedliche Feldgeräte zuzugreifen, welche unterschiedliche Feldbusprotokolle verwenden. Die Treiber 222–224 können darüber hinaus einen weiteren Treiber umfassen, der das Serviceprotokoll CDI unterstützt. Durch die jeweiligen Treiber 222–224 werden die zu übertragenden Daten und Befehle dem Audiosignal entsprechend dem jeweiligen Protokoll aufmoduliert. Darüber hinaus wird das vom Konverter 217 empfangene Audiosignal von den Treibern 222–224 entsprechend dem zugrunde liegenden seriellen Protokoll weiter ausgewertet.
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In 2C ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der erfindungsgemäße Konverter 225 über ein Anschlusskabel 226 an einer beliebigen Stelle mit einem Feldbus 227 verbunden ist. Über das Anschlusskabel 226 kann der Konverter 225 Daten mit den an den Feldbus 227 angeschlossenen Feldgeräten F1 und F2 austauschen.
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Der Konverter 225 ist darüber hinaus über das Audiokabel 228 mit einem Mobilgerät 229 verbunden. Vorzugsweise ist das Audiokabel 228 mit einem Klinkenstecker 230 versehen, der in eine entsprechende Klinkenbuchse 231 des Mobilgeräts 229 eingesteckt wird. Auf dem Mobilgerät 229 ist ein Bedienprogramm 232 installiert, mit dem auf die Parameter von einem oder mehreren der Feldgeräte F1 und F2 zugegriffen werden kann. Hierzu erzeugt das Bedienprogramm 232 ein moduliertes Audiosignal, das über das Audiokabel 229 zum Konverter 225 übermittelt wird und dort vom Modulator 233 in ein Feldbussignal umgewandelt wird, beispielsweise in ein Feldbussignal gemäß einem der Feldbusprotokolle Hart, Profibus, Fieldbus Foundation. Das so erzeugte Feldbussignal wird dann auf dem Feldbus 228 zu den Feldgeräten F1 und F2 übertragen.
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In umgekehrter Richtung werden die von einem der Feldgeräte F1 und F2 auf dem Feldbus 227 gesendeten Feldbussignale über das Anschlusskabel 226 zum Konverter 225 übertragen und dort vom Modulator 234 in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umgesetzt, das über das Audiokabel 228 zum Mobilgerät 229 übermittelt wird. Auf Seiten des Bedienprogramms 232 werden die vom Konverter 225 empfangenen Audiosignale demoduliert, um die vom Feldgerät erhaltenen Informationen zu extrahieren.
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In 3 ist die Audioübertragungsstrecke 300 zwischen dem Mobilgerät 301 und dem Konverter 302 gezeigt. Zum Aufbau dieser Audioübertragungsstrecke wird ein Klinkenstecker 303, der über ein Audiokabel 304 mit dem Konverter 302 verbunden ist, in eine entsprechende Klinkenbuchse 305 des Mobilgeräts 301 eingesteckt. Die Klinkenbuchse 305 ist eigentlich zum Anschluss von Kopfhörern oder Headsets an das Mobilgerät 301 vorgesehen, wird aber entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für den Datenaustausch mit einem Feldgerät verwendet. Der Klinkenstecker 303 ist bei dem in 3 gezeigten Beispiel als vierpoliger Klinkenstecker ausgebildet, welcher eine Spitze 306, einen ersten Ring 307, einen zweiten Ring 308 sowie einen Schaft 309 aufweist. Die Spitze 306 sowie der erste Ring 307 sind in der Regel dem linken bzw. rechten Audioausgang des Mobilgeräts 301 zugeordnet und in 3 mit ”L” (Left) und ”R” (Right) gekennzeichnet. Über die Spitze 306 und den ersten Ring 307 kann beispielsweise ein Kopfhörer an das Mobilgerät 301 angeschlossen werden. Der zweite Ring 308 ist in der Regel dem Audioeingang des Mobilgeräts 301 zugeordnet und kann beispielsweise zum Anschließen eines Mikrofons verwendet werden. Der zweite Ring 308 ist in 3 mit ”AUX” (Auxiliary) gekennzeichnet. Der Schaft 309 liegt auf Masse und ist daher mit ”GND” (Ground) gekennzeichnet.
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Im Folgenden soll erläutert werden, wie über die Audioschnittstelle ein Datenaustausch zwischen dem Mobilgerät 301 und einem an den Konverter 302 angeschlossenen Feldgerät 310 durchgeführt werden kann. Die Übermittlung eines Audiosignals vom Mobilgerät 301 zum Konverter 302 erfolgt entweder über den linken oder den rechten Audioausgang des Mobilgeräts 301. Bei dem in 3 dargestellten Beispiel werden die vom Feldgerät 301 erzeugten Audiosignale über den linken Audioausgang zum Konverter 302 übermittelt, also über die Spitze 306 des Klinkensteckers 303. Dies ist in 3 durch den Pfeil 310 veranschaulicht, der von der Spitze 306 des Klinkensteckers 303 zum Konverter 302 zeigt. Der Konverter 302 umfasst einen Demodulator 311, der diese Audiosignale demoduliert, in ein serielles Protokoll umsetzt und entsprechend dem Pfeil 312 zum Feldgerät 313 übermittelt.
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In umgekehrter Richtung wird das vom Feldgerät 313 entsprechend dem seriellen Protokoll erzeugte Signal entsprechend dem Pfeil 314 zum Konverter 302 übermittelt, wo es durch einen Modulator 315 in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umgesetzt wird. Dieses vom Konverter 302 erzeugte Audiosignal wird über das Audiokabel 304 dem mit ”AUX” bezeichneten zweiten Ring 308 des Klinkensteckers 303 zugeführt, der dem Audioeingang des Mobilgeräts 301 zugeordnet ist. Diese Übertragung der vom Konverter 302 erzeugten Audiosignale zum Mobilgerät 301 ist in 3 durch den Pfeil 316 veranschaulicht. Damit kann ein bidirektionaler Austausch von Audiosignalen zwischen dem Mobilgerät 301 und dem Konverter 302 erfolgen.
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Der verbliebene zweite Audioausgang des Mobilgeräts 301, bei dem in 3 gezeigten Beispiel also der rechte Audioausgang, kann entsprechend einer Ausführungsform für die Spannungsversorgung des Konverters 302 verwendet werden. Hierzu legt das Mobilgerät 301 an dem mit ”R” bezeichneten ersten Ring 307 eine konstante Versorgungsspannung VDD an, die dem Konverter 302 entsprechend dem Pfeil 317 zugeführt wird. Dabei wird ein hochfrequenter Ton bspw. im Bereich von ca. 22 kHz. erzeugt, der von dem Konverter 302 gleichgerichtet und als VDD verwendet wird. Es wird also erst eine Wechselspannung übertragen, die dann seitens des Konverters 302 wieder gleichgerichtet und als Versorgung verwendet wird. Dem Konverter 302 wird außerdem auch die am Schaft 309 des Klinkensteckers 303 anliegende Masse zugeführt, was durch den Pfeil 318 veranschaulicht ist.
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Im Folgenden ist anhand von 4A und 4B veranschaulicht, wie ein gemäß dem seriellen Protokoll übertragenes Signal in ein moduliertes Audiosignal umgesetzt wird. In 4A ist eine Bitfolge ”10110” als Funktion der Zeit aufgetragen, welche einen Ausschnitt aus einem entsprechend dem seriellen Protokoll übertragenen Signal darstellt. Bei dem gezeigten Beispiel wird das serielle Signal mit einer Bitrate von ca. 1200 Baud übertragen, was bedeutet, dass pro Sekunde ca. 1200 Symbole übertragen werden. Daraus ergibt sich, dass die in 4A eingezeichneten Taktperioden 400, 401, 402 für die Übertragung eines Datenbits jeweils ca. 800 μs lang sind.
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Zu den Aufgaben des Audio-Konverters gehört es, die in 4A gezeigte Bitfolge des seriellen Signals in ein moduliertes Audiosignal umzuwandeln. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird als Modulationsverfahren eine diskrete Frequenzmodulation verwendet, bei der jede Null des Ausgangssignals in eine erste Audiofrequenz und jede Eins des Ausgangssignals in eine zweite Audiofrequenz umgesetzt wird. Bei dem in den 4A und 4B gezeigten Beispiel wird jede Null im Ausgangssignal auf eine Frequenz von 4,9 kHz umgesetzt, während jede Eins im Ausgangssignal auf eine Frequenz von 7,35 kHz umgesetzt wird. Als Ergebnis dieser diskreten Frequenzmodulation ergibt sich das in 4B gezeigte modulierte Audiosignal. Während der Taktperiode 400, während der der Wert 1 im seriellen Signal auftritt, wird ein Sinussignal von 7,35 kHz erzeugt. Während der darauf folgenden Taktperiode 401, während der im seriellen Signal der Wert 0 auftritt, wird ein Sinussignal von 4,9 kHz erzeugt. Während der Taktperiode 401 werden ungefähr 4,08 Sinusschwingungen des 4,9 kHz-Signals übertragen, was eine zuverlässige Auswertung ermöglicht. Während der darauf folgenden Taktperiode 402 wird im seriellen Signal wieder der Wert 1 übermittelt, und entsprechend erscheint im Audiosignal ein Sinussignal von 7,35 kHz. Während der Taktperiode 402 werden ungefähr 6,12 Sinusschwingungen des 7,35 kHz-Signals übermittelt.
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Zur Auswertung des in 4B gezeigten Audiosignals könnte beispielsweise der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flanken des Sinussignals ermittelt werden. Auf diese Weise lässt sich mit geringem Aufwand ermitteln, ob während einer Taktperiode die erste Sinusfrequenz oder die zweite Sinusfrequenz übertragen wurde.
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Bisher waren anhand von 2A, 2B und 2C Ausführungsformen der Erfindung diskutiert worden, bei denen der Konverter in Form einer Kabelschaltung in das Kabel integriert wurde. Im Folgenden sollen einige alternative Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden.
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Bei der in 5A gezeigten Ausführungsform ist ein Konverter 500 in das Gehäuse des Klinkensteckers 501 integriert. Der Klinkenstecker 501 wird in eine entsprechende Klinkenbuchse 502 des Mobilgeräts 503 eingesteckt und tauscht mit dem Mobilgerät 503 Audiosignale aus. Der Konverter 500 umfasst einen Modulator 504 und einen Demodulator 505 zur Umwandlung von Audiosignale in Signale entsprechend einem seriellen Protokoll. Die seriellen Signale werden über ein Anschlusskabel 506 zu einer Serviceschnittstelle 507 des Feldgeräts 508 übertragen. Alternativ dazu könnte der Datenaustausch auch über eine Feldbusschnittstelle 509 des Feldgeräts 508 abgewickelt werden.
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In 5B ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein Konverter 510 in ein Feldgerät 511 integriert ist. Innerhalb des Feldgeräts 511 ist der Konverter 510 mit einer Serviceschnittstelle 512 verbunden. Alternativ dazu könnte der Konverter 510 auch mit einer Feldbusschnittstelle 513 verbunden sein. Zum Austausch von Audiosignalen wird das Feldgerät 511 mittels eines Audiokabels 514 mit dem Mobilgerät 515 verbunden. Das Feldgerät 511 ist hierzu mit einer Klinkenbuchse 516 ausgestattet, die mit dem Konverter 510 verbunden ist. In die Klinkenbuchse 516 wird ein erster Klinkenstecker 517 eingesteckt, der mit einem Audiokabel 514 verbunden ist. Am zweiten Ende des Audiokabels 514 ist ein zweiter Klinkenstecker 518 vorgesehen, der in eine entsprechende Klinkenbuchse 519 des Mobilgeräts 515 eingesteckt wird. Auf diese Weise wird ein Austausch von Audiosignalen zwischen dem Mobilgerät 515 und dem Konverter 510 ermöglicht. Der Konverter 510 umfasst einen Demodulator 520, der die vom Mobilgerät 515 empfangenen Audiosignale in das serielle Protokoll umsetzt, sowie einen Modulator 521, der das serielle Signal in ein entsprechend moduliertes Audiosignal umsetzt.
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In 5C ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der ein erfindungsgemäßer Konverter 522 zusätzlich in eine bereits erhältliche Kommunikationsbox 523 eingebaut wird, die eigentlich zum Anschluss eines Laptoprechners 524 an eine Serviceschnittstelle 525 eines Feldgeräts 526 dient. Die Kommunikationsbox 523 weist hierzu ein Anschlusskabel 527 mit einem Stecker 528 auf, der an die Serviceschnittstelle 525 des Feldgeräts 526 angeschlossen wird. Darüber hinaus weist die Kommunikationsbox 523 ein USB-Kabel 529 mit einem USB-Stecker 530 auf, das an einen USB-Port des Laptoprechners 524 angeschlossen werden kann. Über das USB-Kabel 529, die Kommunikationsbox 523 und das Anschlusskabel 527 wird ein Datenaustausch zwischen dem Laptoprechner 524 und dem Feldgerät 526 ermöglicht.
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Um auch mit einem handlicheren Mobilgerät 531 auf das Feldgerät 526 zugreifen zu können, wird der Konverter 522 sowie eine Klinkenbuchse 532 in die Kommunikationsbox 523 integriert. Ein erster Klinkenstecker 533 eines Audiokabels 534 wird in die Klinkenbuchse 532 eingesteckt, während ein zweiter Klinkenstecker 535 in eine entsprechende Klinkenbuchse 536 des Mobilgeräts 531 eingesteckt wird. Über das Audiokabel 534 können Audiosignale zwischen dem Mobilgerät 531 und dem Konverter 522 ausgetauscht werden. Der Konverter 522 ist dafür zuständig, die Audiosignale dann in entsprechende serielle Signale für das Feldgerät 526 umzuwandeln und vom Feldgerät 526 empfangene serielle Signale in entsprechende Audiosignale umzusetzen.