DE29514238U1

DE29514238U1 - Bergbau-Datenübertragungseinrichtung zwischen schlagwettergeschützten Geräten

Info

Publication number: DE29514238U1
Application number: DE29514238U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Bartec Sicherheits-Schaltanlagen De GmbH; RAG AG
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2005-09-06

Description

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Beschreibung

Bergbau-Datenübertragungseinrichtung zwischen schlagwettergeschützten Geräten
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Die Erfindung betrifft eine Bergbau-Datenübertragungseinrichtung für zumindest zwei galvanisch getrennte, schlagwettergeschützte bzw. eigensichere Geräte, wie z.B. Steuerungen oder Auffrischungsbausteine für Datenleitungen.

Es ist bekannt, für den Datenaustausch zwischen eigensicheren Geräten, wie z.B. Steuerungen oder Auffrischungsbausteinen für Datenleitungen, zwei Leiterpaare zu verwenden. Im Einsatzgebiet für schlagwettergeschützte bzw. eigensichere Gerate, wie z.B. im Bergbau, stellt die Anzahl von Anschlußklemmen jedoch häufig einen Engpaß dar. Dies gilt umsomehr als mit zunehmender Automatisierung im Bergbau der Kommunikationsbedarf zwischen elektronischen Geräten steigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine eigensichere bzw. schlagwettergeschützte Datenübertragungseinrichtung anzugeben, mit der die Anzahl der Leitungsadern zur bidirektionalen datentechnischen Verbindung zweier eigensicherer Geräte, wie z.B. Steuerungen oder Auffrischungsbausteine für Datenleitungen, verringert werden können. Es ist außerdem wünschenswert die Übertragungsgeschwindigkeit bei der Übertragung von Daten über die Leitungsadern zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Datenübertragungseinrichtung zwischen zumindest zwei galvanisch getrennten schlagwettergeschützten bzw. eigensicheren Geräten über ein Leiterpaar gelöst, das an einem Ende mit einer aktiven Ankopplungsschaltung und am anderen Ende mit einer passiven Ankopplungsschaltung derart abgeschlossen ist, daß die Daten-5 übertragung bidirektional erfolgen kann.

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Auf diese Weise werden gegenüber dem Stand der Technik für die bidirektionale Übertragung von Daten zwei Leitungsadern eingespart, wodurch sich die Kosten für die Datenübertragungseinrichtung im eigensicheren Bereich deutlich verringern lassen. Bei einer eingeschränkten Zahl von Leitungsadern in einem Übertragungskabel oder einer eingeschränkten Anzahl von Anschlüssen in einem schlagwettergeschützten bzw. eigensicheren Gerät, wie z.B. einer Steuerung, ist unter Umständen eine Datenübertragung nur durch die erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die aktive und die passive Ankopplungsschaltung je sowohl als Sendeschaltung als auch als Empfangsschaltung ausgebildet, wodurch die bidirektionale Datenübertragung über ein Leiterpaar besonders einfach implementierbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die aktive und die passive Ankopplungsschaltung wechsel-0 seitig als Sender oder als Empfänger ausgebildet, so daß

beide sowohl einen Sende- als auch einen Empfangsstatus haben. Durch eine protokollgemäße Absprache eines Sende- und eines Empfangsstatus werden Übertragungskollisionen auf der Datenleitung vermieden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die aktive Ankopplungsschaltung im Empfangsstatus eine konstante oder nahezu konstante Spannung liefernd ausgebildet. In Verbindung mit einer derartigen Ausbildung der passi-0 ve Ankopplungsschaltung, daß sie im Sendestatus zur Datenübertragung einen variierenden Stromfluß im Leiterpaar erzeugt, kann garantiert werden, daß die Spannung zwischen den beiden Adern des Leiterpaares beim Senden der passiven Ankopplungsschaltung an die aktive Ankopplungsschaltung einen bestimmten Schwellwert nicht übersteigt. Da die Ansprechschwelle der passiven Ankopplungsschaltung für den Empfang

von Daten oberhalb dieser Spannung liegt, ist sichergestellt, daß die passive Ankopplungsschaltung nicht ihre eigenen Daten empfängt. Außerdem läßt sich auf diese Weise die Übertragungsgeschwindigkeit deutlich erhöhen, da die Spannung über den beiden Leitungsadern zur Datenübertragung nicht mehr auf- und abgebaut werden muß. So läßt sich z.B. die Übertragungsgeschwindigkeit von üblichen 9,6 kbaud auf ca. 100 kbaud steigern.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:

FIG 1 eine erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung, FIG 2 ein Ausführungsbeispiel für eine aktive Ankopplungsschaltung,

FIG 3 ein Ausführungsbeispiel für eine passive Ankopplungsschaltung,

FIG 4 eine Serienschaltung von schlagwettergeschützten bzw. eigensicheren Geräten.

FIG 1 zeigt eine erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung. Dabei sind eine aktive Ankopplungsschaltung 1 und eine passive Ankopplungsschaltung 2 über ein Leiterpaar 19 miteinander verbunden. Die galvanische Trennung der beiden Schaltungen erfolgt dabei in der passiven Ankopplungsschaltung 2.

FIG 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine aktive Ankopplungsschaltung. Dabei werden die die zu übertragenden Daten repräsentierenden Signale über den Dateneingang 12 der aktiven Ankopplungsschaltung 1 angelegt. Diese werden zunächst im Inverter 18 invertiert bevor sie als elektrisches Signal auf das Leiterpaar 13 und 14 gegeben werden. Im Empfangsstatus wird an den Dateneingang 12 ein Signal high angelegt, das im Inverter 18 in ein Signal low, was in etwa dem Nullpotential

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entspricht, gewandelt wird. Auf diese Weise ist der Transistor 15 derart angesteuert, daß über den Adern 13 und 14 des Leiterpaars eine konstante Spannung anliegt. Bei Veränderung des Stromflusses in den Adern 13 und 14 wird diese Stromänderung über dem Widerstand 16 in eine Spannungsänderung gewandelt und in der Verstärkerstufe um den Transistor 17 verstärkt. Nach einer Invertierung im Inverter 20 liegt das Signal schließlich am Datenausgang 11 der aktiven Ankopplungsschaltung 11 an.

FIG 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine passive Ankopplungsschaltung. Diese weist eine Verbindung zu den Adern 23 und 24 einer Datenleitung sowie einen Datenausgang 25 und einen Dateneingang 26 auf. Ferner weist sie einen Empfangsteil 27 und einen Sendeteil 2 8 auf. Die galvanische Trennung zum Leiterpaar 23 und 24 wird durch je einen Optokoppler 21 und

22 im Empfangs- und Sendeteil 27 und 28 sichergestellt. Der Empfangsteil 27 gibt an den Datenausgang 25 nur Signale weiter, die durch eine Spannung zwischen den Adern 23 und 24 oberhalb 1,6 V repräsentiert sind. Zum Senden von Signalen, die am Dateneingang 2 6 eingehen, wird der Strom in den Adern

23 und 24 des Leiterpaars durch den Sendeteil 28 variiert, während die Spannung über den Adern 23 und 24 durch die sich im Empfangsstatus befindliche aktive Ankopplungsschaltung 5 konstant gehalten wird. Diese Vorspannung beträgt vorteilhafterweise 1 V, so daß der Empfangsteil 27 keine Signale passieren läßt.

FIG 4 zeigt eine Serienschaltung von schlagwettergeschützten bzw. eigensicheren Geräten. Die Geräte 6 weisen je einen eigentlichen Datenverarbeitungs- oder Auffrischungsteil 5, eine passive Ankopplungsschaltung 3 und eine aktive Ankopplungsschaltung 4 auf. Diese sind miteinander über je ein Leiterpaar 7 verbunden.

Claims

G 3 6 h 5 Schutzansprüche

1. Bergbau-Datenübertragungseinrichtung für zumindest zwei galvanisch getrennte, schlagwettergeschützte bzw. eigensichere Geräte, wie z.B. Steuerungen oder Auffrischungsbausteine für Datenleitungen, über ein Leiterpaar (19), das an einem Ende mit einer aktiven Ankopplungsschaltung (1) und am anderen Ende mit einer passiven Ankopplungsschaltung (2) derart abgeschlossen ist, daß die Datenübertragung bidirektional erfolgen kann.

2. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Ankopplungsschaltung (1) und die passive Ankopplungsschaltung (2) je sowohl als Sendeschaltung als auch als Empfangsschaltung ausgebildet sind.

3. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 0 daß die aktive und die passive Ankopplungsschaltung {1 und 2) wechselseitig als Sender oder als Empfänger ausgebildet sind, so daß beide sowohl einen Sende- als auch einen Empfangsstatus haben.

4. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die passive Ankopplungsschaltung (2) einen Sende- (28) und einen Empfangsteil (27) ausweist.

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5. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die aktive Ankopplungsschaltung (1) im Empfangsstatus eine konstante oder nahezu konstante Spannung auf das Leiterpaar gebend ausgebildet ist.
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6. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Ankopplungsschaltung {1) im Empfangsstatus eine Spannung kleiner als die Flußspannung der Empfangsoptokopplerdiode liefernd ausgebildet ist.

7. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Ankopplungsschaltung (1) im Empfangsstatus eine Spannung kleiner 1,6 V, vorzugsweise eine Spannung von IV, liefernd ausgebildet ist.

8. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil der passiven Ankopplungsschaltung (2) im Sendestatus der passiven Ankopplungsschaltung (2) zur Datenübertragung einen variierenden Stromfluß im Leiterpaar (19) erzeugend ausgebildet ist.

9. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Ankopplungsschaltung (1) im Empfangsstatus den vom Sendeteil der passiven Ankopplungsschaltung {2) im Sendestatus erzeugten Stromfluß im Leiterpaar (19) in eine Spannung wandelnd und vorzugsweise verstärkend ausgebildet ist.

10. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil (27) der passiven Ankopplungsschaltung (2) nur Spannungspegel auf dem Leiterpaar (23 und 24) ober-

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halb einer bestimmten Schaltschwelle empfangend ausgebildet ist.

11. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschwelle bei 1,6 V liegt.

12. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Empfangsteil (27) als auch der Sendeteil (28) der passiven Ankopplungsschaltung (2) je zumindest ein galvanisches Trennungselement, z.B. einen Optokoppler (21 und 22), aufweisen.

13. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die aktive (1) und/oder die passive Ankopplungsschaltung (2) als programmierbarer integrierter Schaltkreis, z.B. ein analoger ASIC oder ein EPAC, ausgebildet ist.

14. Datenübertragungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die aktive (1) und/oder die passive Ankopplungsschaltung (2) als ASIC (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) oder als Hybridschaltung, wie z.B. ein Hybrid-IC, ausgebildet ist.