SK152297A3

SK152297A3 - Data transmission method

Info

Publication number: SK152297A3
Application number: SK1522-97A
Authority: SK
Inventors: Horst Ziegler; Martin A Ziegler; Ulrike C Ziegler; Tobias I Ziegler
Original assignee: Horst Ziegler
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-06-11
Also published as: EP0843446A3; PL323098A1; HU9701946D0; HUP9701946A3; CZ360297A3; EP0843446A2; DE19647041A1; PL183941B1; CZ286716B6; HUP9701946A2

Abstract

The method involves transmitting data formed from individual data bytes over an optical transmission system from a transmitter to a receiver. The transmitter emits light in response to a sequence of data bits, corresponding to the coded data bytes and, if necessary, further additional encoded data bits, such as parity bits. The information of a data bit group of a data byte including more than one data bit is encoded through the distance of two light pulses emitted by the transmitter. The data bit group includes preferably all data bits of a byte, and the transmission results by device of solely two light pulses whose distance represents the coding of the entire data byte.

Description

Spôsob prenosu údaj ovMethod of data transmission

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu prenosu údajov, vytvorených z jednotlivých údajových bytov, cez optický prenosový systém od vysielača k prijímaču, pričom vysielač na prenos informácie údajového bytu, kódovanej údajovými bitmi, ktoré tvoria údajový byte, a prípadne ďalšej, pre údajový byte špecifickej a jedným alebo viacerými údajovými bitmi kódovanej prídavnej informácie (napríklad paritný bit) emituje svetlo v závislosti od postupnosti údajových bitov.The invention relates to a method for transmitting data formed from individual data bytes through an optical transmission system from a transmitter to a receiver, the transmitter for transmitting data byte information coded by data bits constituting a data byte and optionally another for a data byte specific and one or more data bytes. a plurality of data bits of the encoded additional information (e.g., a parity bit) emits light depending on the sequence of the data bits.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V mnohých oblastiach techniky sa údaje majú prenášať v optickej forme, čo sa na jednej strane uskutočňuje vo viditeľnej oblasti spektra, ale s výhodou v neviditeľnej, infračervenej oblasti spektra. Výhody optického prenosu údajov treba vidieť najmä v elektrickej izolácii medzi komunikujúcimi účastníkmi, bezkontaktnosti a tým v rýchlom nadviazaní a skončení takéhoto optického komunikačného spojenia. Aj velmi malé potrebné mechanické tolerancie pri kontaktovaní, vodotesná a plynotesná zapuzdritelnosť účastníkov, ako aj beziskrovosť takéhoto spojenia (ochrana pred výbuchom) a predovšetkým malé náklady na takúto spojovaciu trasu v dôsledku použitia optoelektronických polovodičových súčiastok, ako sú svetelné diódy (LED) alebo fotodiódy, resp. fototranzistory, predstavujú značné výhody, ktoré hovoria pre optický prenos údajov. Takýto optický prenos údajov môže nájsť uplatnenie vo všetkých oblastiach, okrem iného aj v oblasti elektronických meračov spotreby, ako sú merače spotreby vody, plynu, elektriny alebo merače množstva tepla, aby sa výsledky ich merania prenášali na vhodné miesto odčítania. Doteraz známe prenosové techniky pracujú spôsobom so statickými bitmi, pri ktorom sa vysielačom odovzdávaný sve2 telný signál striedavo zapína a vypína v závislosti od informácie údajového bytu, ktorá je kódovaná postupnosťou údajových bitov, tvoriacich údajový byte. Pritom sa stav bitu a 0, pričom tieto stavy sú v rámci prenosu sa kódované odovzdáva tmou, naproti Pritom je medzi vysielačom rýchlosť prenosu (modulačná sa spravidla pri štandardnej uskutočňuje s jedným mení medzi 1 vyj adrené tým, že 1 tomu 0 svietením vysielača a prij ímačom dohodnutá stála rýchlosť). Komunikácia samotná sériovej prenosovej technike štart-bitom, ôsmimi údajovými bitmi, jedným paritným bitom a jedným stop-bitom na jeden údajový byte. Pri tejto technike prenosu je nevýhodou na jednej strane vysoká citlivosť, s ktorou musí pracovať prijímač, pretože musí vedieť rozpoznať úrovne statických bitov, ktoré podľa postupnosti údajových bitov môžu byť prakticky počas celej doby trvania bytu buď 0 alebo 1, v dôsledku čoho musí pracovať s kvázistatickými detekčnými prahmi. Vysoká citlivosť sa prejaví vo vysokom detekčnom odpore, čo je ale nevýhodné pre rýchlosť prenosu. Naviac prúdy za tmy a cudzie svetlo ďalej obmedzujú realizovateľnú citlivosť. V dôsledku toho sa táto prenosová technika dá spravidla použiť len vtedy, keď sa prijímač, napríklad vo forme čítacej hlavy, priamo nasadí na prístroj. To ale vedie k tomu, že prenosová vzdialenosť je veľmi malá. Ďalej je nevýhodná vysoká spotreba prúdu, ktorá je vyvolaná dlhým svietením, ktoré v extrémnom prípade môže trvať po celú dobu trvania prenosu bytu.In many fields of data, the data is to be transmitted in optical form, which on the one hand takes place in the visible region of the spectrum, but preferably in the invisible, infrared region of the spectrum. The advantages of optical data transmission must be seen in particular in the electrical isolation between the communicating subscribers, the contactlessness and thus in the rapid establishment and termination of such an optical communication link. The very low mechanical contact tolerances required, the watertight and gas-tight encapsulation of the subscribers as well as the viscosity of such a connection (explosion protection) and, in particular, the low cost of such a connection path due to the use of optoelectronic semiconductor devices such as light emitting diodes (LEDs) or photodiodes respectively. phototransistors represent considerable advantages that they say for optical data transmission. Such optical data transmission can find application in all areas, including in the field of electronic consumption meters, such as water, gas, electricity or heat consumption meters, in order to transmit the results of their measurement to a suitable reading point. The prior art transmission techniques operate in a static bit manner in which the light signal transmitted by the transmitter is switched on and off alternately, depending on the data byte information coded by the sequence of data bits constituting the data byte. In this case, the state of bit a 0, which states in the transmission are coded in the dark, opposite. There is a transmission rate between the transmitter (modulation is usually performed with one change between 1 fixed speed). Communication itself by serial transmission technology by start-bit, eight data bits, one parity bit and one stop bit per data byte. The disadvantage of this transmission technique is, on the one hand, the high sensitivity with which the receiver has to work, since it must be able to recognize the levels of static bits which, according to the data bit sequence, can be either 0 or 1 according to the sequence of bytes. quasi-static detection thresholds. High sensitivity results in high detection resistance, which is disadvantageous for the transfer rate. In addition, currents in the dark and extraneous light further limit the viable sensitivity. As a result, this transmission technique can generally only be used when the receiver, for example in the form of a read head, is directly mounted on the apparatus. However, this results in the transmission distance being very small. Another disadvantage is the high current consumption, which is caused by long illumination, which in extreme cases can last for the whole duration of the transmission of the apartment.

Zlepšenie z tohto hľadiska naproti tomu predpokladá, že vysielač, teda napríklad svetelná dióda, v^edy, keď sa má prenášať 0, nesvieti po celú dobu trvania bitu, ale len jej malý zlomok, pričom sa ale špecifická prevádzka s bitovými bunkami zachová. Tým sa na jednej strane dá ušetriť vysielací prúd, na druhej strane sa pri impulznej prevádzke svetelnej diódy dá zvýšiť špičkový prúd a tým aj dosah, pretože dióda je zaťažená vysokým prúdom len impulzné a v dôsledku toho sa neprehreje a nezničí. Pri tomto spôsobe je ale nevýhodné, že prijímač vyžaduje extrémne vysokú časovú presnosť, aby krátke impulzy bezpečne snímal v správnom okamihu. To platí najmä vtedy, keď sa pracuje s veľmi krátkymi svetelnými impulzami v oblasti niekoľkých mikrosekúnd. Požadovaná časová synchronizácia sa tu dá dosiahnuť len velmi ťažko. Ďalej je nevýhodné, že na jeden údajový byte (ktorý pozostáva zo štart-bitu, ôsmich údajových bitov, paritného bitu) sa v extrémnom prípade, keď obsahy všetkých bitov sú 0, musí vytvoriť a spracovať desať svetelných impulzov.An improvement in this respect, on the other hand, assumes that the transmitter, i.e. the light emitting diode, will not light all the time of the bit but only a small fraction of it when transmitting 0, but the specific bit-cell traffic will be maintained. On the one hand, the transmitting current can be saved on the one hand, and on the other hand, the pulsed operation of the light-emitting diode can increase the peak current and hence the range, since the diode is only pulsed with high current. However, in this method it is disadvantageous that the receiver requires extremely high time accuracy to safely sense short pulses at the right time. This is especially true when working with very short light pulses over a few microseconds. The required time synchronization is very difficult to achieve here. Furthermore, it is disadvantageous that, in the extreme case where the contents of all bits are 0, ten light pulses must be generated and processed per data byte (which consists of a start bit, eight data bits, a parity bit).

Vynález preto rieši problém navrhnúť spôsob prenosu, ktorý na jednej strane umožňuje prenos s menšou spotrebou prúdu, na druhej strane ale je možné zvýšenie dosahu.The invention therefore solves the problem of proposing a transmission method which, on the one hand, allows transmission with less current consumption, but on the other hand, it is possible to increase the range.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Na riešenie tohto problému sa pri spôsobe predtým uvedeného typu podľa tohto vynálezu predpokladá, že informácia skupiny údajových bitov údajového bytu, zahrnujúcej viac než jeden údajový bit, sa kóduje časovým odstupom dvoch vysielačom odovzdaných svetelných impulzov.To solve this problem, it is assumed in the method of the aforementioned type according to the invention that the information of the data bit group of the data byte, comprising more than one data bit, is coded by the time spacing of two transmitted light pulses.

Spôsob podľa tohto vynálezu teda vychádza z prideľovania časových okien pri prenose údajových bitov, známeho v doterajšom stave techniky, pri ktorom je každému bitu priradené určité prenosové okno alebo časová bunka. Naviac sa pri spôsobe podľa tohto vynálezu informačné obsahy viacerých údajových bitov spoja do jednej skupiny a ako miera informácie sa zvolí určitý časový odstup medzi dvoma vysielačom odovzdanými svetelnými impulzami. Pretože sa takto nemusí v extrémnom prípade odovzdať svetelný impulz pre každý údajový bit, ale len jeden svetelný impulz pre skupinu, pozostávajúcu z viacerých údajových bitov, týmto spôsobom sa môže nevyhnutná spotreba prúdu podstatne znížiť. Na druhej strane je možné v dôsledku menej častého zaťaženia vysielača ovládať ho príslušne vyššími prúdmi, takže sa dá realizovať zväčšenie dosahu. Ďalšia výhoda spočíva v tom, že pri prerušení spojenia uprostred bytu sa nikdy v dôsledku tmavosti vysielača falošne nedetekuje obsah bitu 1, dokonca sa takýto chybový stav vždy rozozná, pretože k štartovaciemu impulzu nebude odovzdaný koncový impulz. Aj rušivý vplyv cudzieho svetla alebo elektromagnetických porúch sa značne zmenší, pretože každý rušivý impulz sa dá bezpečne rozoznať od užitočných údajov.Thus, the method of the present invention is based on the allocation of time windows in the transmission of data bits known in the prior art in which each bit is associated with a particular transmission window or time cell. In addition, in the method according to the invention, the information contents of several data bits are combined into one group and a certain time interval between the two light impulses transmitted by the transmitter is selected as a measure of information. Since, in the extreme case, it is not necessary to transmit a light pulse for each data bit but only one light pulse for a group consisting of several data bits, in this way the necessary current consumption can be substantially reduced. On the other hand, due to the less frequent loading of the transmitter, it can be controlled by correspondingly higher currents, so that the range can be increased. A further advantage is that the contents of bit 1 are never falsely detected due to the darkness of the transmitter when the connection in the middle of the apartment is interrupted, even such an error condition is always recognized because the end pulse will not be transmitted to the start pulse. Also, the interference of foreign light or electromagnetic disturbances is greatly reduced, since each interference pulse can be safely distinguished from useful data.

V prvom uskutočnení tohto vynálezu sa predpokladá, že skupina údajových bitov zahrnuje všetky údajové bity údajového bytu a prenos sa uskutočňuje prostredníctvom len dvoch svetelných impulzov, ktorých časový odstup je kódom celej,In a first embodiment of the present invention, it is assumed that the group of data bits includes all data bits of the data byte, and the transmission is effected by only two light pulses, the time spacing of which is an entire code,

- pre údajový byte špecifickej informácie. Pri tomto spôsobe sa teda pre každý údajový byte použijú len dva svetelné im* pulzy, čo vedie k pozoruhodnému zníženiu spotreby energie, nevyhnutnej na prenos.- for data byte specific information. Thus, in this method only two light pulses are used for each data byte, resulting in a remarkable reduction in the energy consumption necessary for transmission.

Pri tomto druhom spôsobe svetelných impulzov je ale potrebná časová rozlišovacia schopnosť prijímača, ktorý musí z nameranej doby odstupu signálov zistiť informačný obsah bitovej skupiny, veľmi vysoká, v dôsledku čoho je tento spôsob vhodný najmä na prenos údajov s úsporným prúdom, keď vhodnou logikou alebo vhodným mikroprocesorom s Timer/Capture potom sa táto presnosť merania času dá dosiahnuť s pomerne nízkymi nákladmi. Aby sa požiadavky s ohľadom na časové rozlíšenie zmenšili, účelná alternatíva tohto vynálezu predpokladá, že každý údajový byte sa rozdelí na viaceré skupiny údajových bitov, s výhodou sa údajové skupiny, obsahujúce po tri údajové bity, pričom prenos sa uskutočňuje prostredníctvom spoločného štartovacieho svetelného impulzu a vždy svetelného impulzu, špecifického pre bitové skupiny. Tento spôsob prenosu kvázirozloženej informácie, ktorý - v závis* losti od počtu údajových bitov, ktoré tvoria údajový byte - môže pracovať s rozdelením bytu na dve, tri alebo štyri ’ skupiny údajových bitov,'je s ohľadom na nevyhnutnú spotrebu prúdu ešte vždy výhodný, pretože aj tu pracuje len s malým počtom svetelných impulzov (v prípade trojčlennej skupiny napríklad štyri impulzy), okrem toho ale sú požiadavky na nevyhnutnú časovú presnosť malé.However, in this second method of light pulses, the time resolution of the receiver, which has to detect the bit group information content from the measured signal separation time, is very high, which makes it particularly suitable for transmitting power-saving data when appropriate logic or a microprocessor with a Timer / Capture then this time measurement accuracy can be achieved at a relatively low cost. In order to reduce the time resolution requirements, an expedient alternative of the present invention assumes that each data byte is divided into several groups of data bits, preferably data groups containing three data bits, the transmission being effected by a common start light pulse and always a bit-specific light pulse. This method of transmitting quasi-degraded information, which, depending on the number of data bits that make up the data byte, can work by dividing the byte into two, three or four 'groups of data bits' is still advantageous in view of the inevitable current consumption, since it works here with only a small number of light pulses (in the case of a three-member group, for example, four pulses), in addition, however, the required time accuracy is small.

V ďalšom uskutočnení vynálezu sa môže predpokladať, že svetelný impulz, nasledujúci po predchádzajúcom svetelnom impulze, sa odovzdá najskôr po uplynutí teoreticky najdlhšieho, z prípadne zosumovaného časového kódu vyplývajúceho časového intervalu medzi štartovacím svetelným impulzom a predchádzajúcim alebo predchádzajúcimi svetelnými impulzami, takže časové trvanie prenosu celého údajového bytu zostane konštantné nezávisle od informácie, špecifickej pre tento byte. Týmto spôsobom sa pre prijímač stanoví časová referencia, na základe ktorej je možné bezpečné zistenie údajového obsahu, čo platí najmä vtedy, keď sa podlá tohto vynálezu časové kódovanie informácie, špecifickej pre údajové bity, každej skupiny údajových bitov uskutočňuje pomocou číselnej hodnoty, závislej od postupnosti údajových bitov, a časových konštánt, ktoré sa s ňou majú multiplikačne viazať, pretože v spojení s maximálnou dobou trvania prenosu, ktorá zostáva konštantná, sa dá zistiť časová konštanta, na základe ktorej je potom zistiteľný konkrétne nameraný odstup medzi impulzami, ktorý je pri časovom kódovaní podľa tohto vynálezu násobkom časových konštánt.In a further embodiment of the invention, it may be assumed that the light pulse following the previous light pulse is transmitted at the earliest after the theoretically longest, possibly summed, time code resulting from the start light pulse and the previous or previous light pulses has elapsed. The data byte remains constant independent of the byte-specific information. In this way, a time reference is established for the receiver, which makes it possible to safely detect the data content, especially when, according to the present invention, the time coding of the data specific to the data bits of each data bit group is performed using a sequence-dependent numeric value. the data bits and the time constants to be multiplied by it, because in conjunction with the maximum transmission duration, which remains constant, a time constant can be detected, based on which the specific measured pulse spacing that is encoding the present invention by multiple time constants.

Aby sa tak v dvoj impulzovom prípade, ako aj vo viacimpulzovom prípade zabránilo tomu, že keď všetky údajové bity majú takú údajovú hodnotu, že nastane extrémny prípad, že druhý impulz by musel byť odovzdaný bezprostredne po prvom, na základe tohto vynálezu sa predpokladá, že medzi dvoma svetelnými impulzami je vytvorený určitý časový posun, ktorý sa vytvorí vždy, takže sa počíta s dostatočnou rozpoznateľnosťou aj tohto informačného obsahu. Pritom sa tento časový posun môže vo forme vopred stanovenej číselnej hodnoty, ktorá sa má multiplikačne viazať s časovými konštantami, pridať aditívne k zistenému časovému kódu. Ako časová konštanta sa s výhodou zvolí prenosová doba taktu vysielača, ktorá je udaná taktovacím generátorom, pričom sa ako zvlášť výhodným ukázalo byť, keď časovou konštantou, a tým prenosovou dobou taktu je jedna perióda hodinového kryštálu s frekvenciou 32768 Hz, pretože takýto hodinový kryštál je spravidla už aj tak k dispozícii v meracom prístroji.In order to prevent, in both the two-pulse case and the multi-pulse case, when all the data bits have such a data value that there is an extreme case that the second pulse would have to be transmitted immediately after the first, it is assumed a certain time shift is created between the two light pulses and is always created so that this information content is also sufficiently recognizable. In this case, this time offset can be added additively to the determined time code in the form of a predetermined numerical value to be multiplied with time constants. Preferably, the clock time of the transmitter is selected as the time constant, which is given by the clock generator, and it has proven particularly advantageous to have one clock crystal period with a frequency of 32768 Hz because such clock crystal is usually already available in the measuring instrument.

Na bezpečné snímanie časovo kódovanej informácie sa v rámci tohto vynálezu ukázalo byť ďalej výhodným, keď na zistenie kódovanej informácie prijímač pracuje s rovnakou prenosovou dobou taktu ako vysielač, pretože v tomto prípade v rámci snímania času zistené takty prijímača zodpovedajú bezprostredne taktom vysielača a je možné priame zistenie kódujúcej číselnej hodnoty. Potom je potrebná už len definícia posunu na strane prijímača. Aby sa ale aj vtedy, keď systém vysielača a prijímača nemajú dostatočne presné taktovače pre požadovanú časovú konštantu, teda prenosovú dobu taktu, umožnilo bezpečne zistiť časové konštanty na strane prijímača, v rámci tohto vynálezu sa ďalej môže predpokladať, že prijímač zistí prenosovú dobu taktu vysielača vydelením nameraného časového odstupu maximálnou číselnou hodnotou (prípadne vrátane číselnej hodnoty posunu), ktorá po vynásobení časovými konštantami udáva konštantnú dobu trvania prenosu údajového bytu. V tomto prípade sa jednoduchým vydelením maximálnej číselnej hodnoty, definovanej medzi vysielačom a prijímačom, umožní zistiť časové konštanty, na základe ktorých je potom možné zistiť informačný obsah. Pretože sa v závislosti od výslednej, konštantnej maximálnej dobe prenosu údajového bytu zodpovedajúcej číselnej hodnoty môže stať, že dôjde k deleniu nepárnym číslom, čo ale pre najmenšie mikroprocesory môže byť náročné, vynález ďalej predpokladá, že časový odstup medzi dvoma po sebe nasledujúcimi štartovacími svetelnými impulzami sa nezávisle od maximálnej , z časového kódovania vyplývajúcej doby prenosu údajového bytu predĺži tak, že po násobení prenosovou dobou taktu vysielača bude reprezentovaný párnou číselnou hodnotou, pričom táto potom je základom na zistenie taktu zo strany procesora.For the safe reading of the time-coded information, it has also proven advantageous in the present invention to detect the coded information with the same clock time as the transmitter, since in this case the clocks detected by the receiver correspond immediately to the clocks of the transmitter. finding the coding numeric value. Then only the definition of the shift on the receiver side is needed. However, even if the transceiver system does not have sufficiently accurate clocks for the desired time constant, i.e. the clock time of the clock, to safely detect the time constants on the receiver side, it may further be assumed within the present invention that the receiver determines the clock time of the clock by dividing the measured time spacing by the maximum numeric value (including, if applicable, the displacement numeric value), which, multiplied by the time constants, indicates the constant duration of the data byte transmission. In this case, by simply dividing the maximum numerical value defined between the transmitter and the receiver, it is possible to determine the time constants from which the information content can then be determined. Since, depending on the resulting, constant maximum data byte transmission time of the corresponding numerical value, it may happen that an odd numbering occurs, but this may be difficult for the smallest microprocessors, the invention further assumes that the time lag between two successive start light pulses irrespective of the maximum timing coding resulting from the data byte transmission time, when multiplied by the transmission time of the transmitter clock, it will be represented by an even numeric value, which in turn is the basis for the clock by the processor.

Číselná hodnota, špecifická pre postupnosť bitov, sa podlá tohto vynálezu dá zvoliť z intervalu [0; (2^) - 1], pričom N je počet údajových bitov, ktoré tvoria údajový byte. Na stanovenie časového posunu použitá číselná hodnota sa naproti tomu podlá tohto vynálezu zvolí z intervalu [2; 10], najmä štyri.The numeric value specific to the bit sequence can be selected from the interval [0; (2 ^) - 1], where N is the number of data bits that make up the data byte. In contrast, according to the present invention, the numerical value used to determine the time offset is selected from the interval [2; 10], in particular four.

Vynález sa ďalej týka prenosového systému na prenos údajov z počítacieho zariadenia, snímajúceho prúd tekutiny, najmä z vysielača, priradeného vodomeru, k prijímaču, priradenému odčítaciemu zariadeniu, pričom tento systém na prenos údajov sa vyznačuje tým, že vysielač a prijímač sú skonštruované na prenos a snímanie údajovo špecifickej informácie spôsobom podlá nárokov 1 až 15.The invention further relates to a transmission system for transmitting data from a fluid flow sensing computer, in particular a transmitter, associated with a water meter, to a receiver associated with a reading device, wherein the data transmission system is characterized in that the transmitter and receiver are designed for transmission. capturing the data-specific information by the method of claims 1 to 15.

Ďalšie výhody, znaky a podrobnosti vynálezu vyplývajú z ďalej opísaných príkladov uskutočnenia, ako aj z obrázkov.Further advantages, features and details of the invention will be apparent from the examples described below and from the figures.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Obr. 1 znázorňuje diagram jas-čas s ohľadom na postupnosť svetelných impulzov dvoj impulzového spôsobu podľa tohto vynálezu.Fig. 1 shows a brightness-time diagram with respect to the light pulse sequence of the dual pulse method of the present invention.

Obr. 2 znázorňuje diagram jas-čas s ohľadom na postupnosť svetelných impulzov štvorimpulzového spôsobu podľa tohto vynálezu.Fig. 2 shows a brightness-time diagram with respect to the light pulse sequence of the four pulse method of the present invention.

Obr. 3 znázorňuje diagram jas-čas s ohľadom na prenos údajov pomocou statických bitov podľa doterajšeho stavu techniky, aFig. 3 shows a brightness-time diagram with respect to data transmission by prior art static bits; and

Obr. 4 znázorňuje diagram jas-čas impulzového spôsobu prenosu pomocou statických bitových buniek podľa doterajšeho stavu techniky.Fig. 4 shows a brightness-time diagram of a prior art pulse method of static bit cell transmission.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Za účelom lepšieho pochopenia najprv stručne objasníme obr. 3 a 4, ktoré znázorňujú nevýhodný doterajší stav techniky. Na obr. 3 je znázornený diagram jas-čas s ohľadom na spôsob prenosu so statickými bitmi. Znázornený je prenos jedného údajového bytu, ktorý pozostáva zo štart-bitu, ôsmich údajových bitov, paritného bitu a stop-bitu, za ktorým sa napája nasledujúci údajový byte svojím štart-bitom. Údajové bity majú v znázornenom prípade hodnoty (0,0,0,0,1,0,0,0). V dôsledku spôsobu prenosu so statickými bitmi, pri ktorom sa kódované prenášajú 0 svietením vysielača a naproti tomu 1 tmavosťou vysielača, vznikne priebeh stavov jasu, znázornený na obr. 3, podľa ktorého je vysielač tmavý len vtedy, keď sa prenáša piaty údajový bit s 1 a pri stop-bite. To vedie k vysokej spotrebe prúdu, opísanej na začiatku, na druhej strane k ťažkostiam s ohľadom na potrebné detekčné prahy zo strany prijímača, aby sa stavy jednotlivých bitov dali čisto rozoznať.For a better understanding, first, FIG. 3 and 4, which show the disadvantage of the prior art. In FIG. 3 is a brightness-time diagram with respect to a transmission method with static bits. Shown is the transmission of one data byte, which consists of a start-bit, eight data bits, a parity bit and a stop bit, after which the next data byte is powered by its start-bit. The data bits have values (0,0,0,0,1,0,0,0) in the illustrated case. As a result of the static bit transmission method, in which the coded transmissions are transmitted by the 0 illumination of the transmitter and 1 by the darkness of the transmitter, the course of the luminance states shown in FIG. 3, according to which the transmitter is dark only when the fifth data bit with 1 and at the stop bit is transmitted. This leads to a high power consumption as described initially, on the other hand, to difficulties with the necessary detection thresholds from the receiver side so that the states of the individual bits can be clearly discerned.

Na obr. 4 je znázornený impulzový spôsob so statickými bitovými bunkami podľa doterajšeho stavu techniky, pri ktorom sa zachováva štruktúra bitových buniek, ale vysielač pri prenose 0 nesvieti po celú dobu trvania bitovej bunky, ale len jej určitý zlomok, pričom sa s výhodou používajú 3/16 doby bitu, ale môžu sa použiť aj doby impulzu v oblasti niekoľkých mikrosekúnd. To síce vedie k zmenšeniu spotreby prúdu, pretože vysielač nesvieti po celú dobu bitovej bunky, ale stále ešte je potrebných veľa svetelných impulzov.In FIG. 4 illustrates a prior art static bit cell pulse method in which the bit cell structure is maintained, but the transmitter at 0 transmits not all the time of the bit cell, but only a fraction thereof, preferably using 3/16 times but a pulse time of several microseconds may also be used. This leads to a reduction in current consumption, since the transmitter does not light up all the time of the bit cell, but still many light pulses are needed.

Naproti tomu stojí na jednej strane na obr. 1 znázornený dvoj impulzový spôsob. Aj tu je v smere osi y vynesený jas vysielača, teda jeho svetelný stav, v smere osi x čas t. Vynález spočíva v tom, že namiesto prenášania celkove N bitov s užitočnými informáciami, ako je znázornené na obr. 3 a 4, vo forme signálov alebo svetelných impulzov so statickými bitmi vo vopred stanovených časových okamihoch, teda pevne stanovených bitových buniek, sa podľa tohto vynálezu mení časový odstup medzi nábehovou hranou štartovacieho impulzu a v tomto prípade druhého svetelného impulzu v závislosti od obsahu údajov v bitoch s užitočnými údajmi medzi minimálnym a maximálnym odstupom. Pritom obr. 1 znázorňuje najjednoduchší prípad kódovania údajového bytu s transparentným paritným bitom vo forme jediného páru impulzov. Pritom sa číselná hodnota, ktorá je základom časového kódovania, mení medzi 0 a 511, čo je podmienené možnosťami kombinácií, vznikajúcich rôznymi kombináciami 0 a 1 v jednotlivých bitoch binárnych údajov, alebo všeobecnejšie medzi 0 a (2¹^) - 1. Každej z týchto 511 možných hodnôt údajových obsahov sa teda priradí časový odstup, ktorý je úmerný tejto číselnej hodnote. Konštanta úmernosti zodpovedá časovej konštante, ktorá s výhodou zodpovedá prenosovej dobe taktu jednej periódy hodinového kryštálu s frekvenciou 32768 Hz. Táto časová konštanta takto kladie požiadavky na presnosť vytvárania časového intervalu pri príslušnom vysielači a merania časového intervalu pri príslušnom prijímači.On the other hand, in FIG. 1 shows a two-pulse method. Here, too, the brightness of the transmitter, i.e. its light state, is plotted in the y-axis direction, in the x-axis direction, the time t. The invention consists in that instead of transmitting a total of N bits with useful information as shown in FIG. 3 and 4, in the form of signals or light pulses with static bits at predetermined times, i.e. fixed bit cells, according to the present invention the time interval between the leading edge of the start pulse and in this case the second light pulse varies depending on the data content in bits. with useful data between minimum and maximum spacing. FIG. 1 illustrates the simplest case of encoding a data byte with a transparent parity bit in the form of a single pulse pair. In doing so, the numeric value that is the basis of the time coding varies between 0 and 511, which is conditional on the possibilities of combinations resulting from different combinations of 0 and 1 in individual binary data bits, or more generally between 0 and (2 ¹ ^) - 1. these 511 possible values of the data contents are therefore assigned a time interval which is proportional to this numerical value. The proportionality constant corresponds to a time constant which preferably corresponds to a cycle time of one clock crystal period with a frequency of 32768 Hz. This time constant thus imposes requirements on the accuracy of generating the time interval at the respective transmitter and measuring the time interval at the respective receiver.

V znázornenom príklade uskutočnenia je doba medzi štartovacím impulzom a t = (n + m) .T. Pritom T páde prenosová doba taktu čísla údajového bytu (0.. .In the illustrated embodiment, the time between the start pulse and t = (n + m) .T. In this case, T the data transmission time of the byte number (0 ...

nasledujúcim údajovým impulzom je časová konštanta, v tomto príhodinového kryštálu, m je hodnota 5Ϊ1), ktorý sa má prenášať, a n je posun, ktorý aj pri údajovom obsahu m = 0 zabezpečuje určitý najmenší odstup medzi oboma svetelnými impulzami. Tento priebeh spôsobu je znázornený na obr. 1. Znázornený je štartovací impulz, po ktorom sa najskôr po uplynutí doby t = n . T môže odovzdať údajový impulz. Pre ten existuje časové okno , začínajúce v okamihu t = n . T a končiace v okamihu t = (n + m) . T. Nasledujúci štartovací impulz sa odovzdá zasa po uplynutí časového posunu n . T. Kód údajového bytu teraz pozostáva z časového odstupu medzi štartovacím impulzom a údajovým impulzom, ktorý sa odovzdá v ľubovoľnom časovom okamihu v závislosti od informačného obsahu vnútri časového okna.the next data pulse is the time constant, in this event crystal, m is the value 5Ϊ1) to be transmitted, and n is the shift which, even with a data content of m = 0, provides a certain minimum distance between the two light pulses. This process is illustrated in FIG. 1. The starting pulse is shown, after which at the earliest time t = n has elapsed. T can transmit a data pulse. For this there is a time window beginning at the time t = n. T and ending at the moment t = (n + m). T. The next start pulse is transmitted again after the time delay n has elapsed. T. The data byte code now consists of the time interval between the start pulse and the data pulse, which is transmitted at any time depending on the information content inside the time window.

Pri tom je rozhodujúce, že na jednej strane pri prijímači hrá úlohu len rýchla nábehová hrana. Pretože ide len o časový rozdiel medzi dvoma elektricky rovnakými hranami, automaticky odpadajú analógovo-elektrické oneskorenia v dôsledku pomalého nábehu signálu. Pri tomto jednoduchom dvoj impulzovom spôsobe sú s výhodou potrebné len dva impulzy, takže sa pri ináč rovnakých okrajových podmienkach ako v doteraj šom stave techniky maximálna spotreba energie na prenos jedného bytu s vopred stanovenou maximálnou intenzitou a tým stanoveným dosahom zníži o značný faktor.It is crucial here that, on the one hand, only the rapid leading edge plays a role in the receiver. Since this is only a time difference between two electrically identical edges, analogue-electric delays are automatically eliminated due to slow signal rise. In this simple two-pulse method, preferably only two pulses are required, so that, under otherwise boundary conditions as in the prior art, the maximum energy consumption per transmission of a single byte with a predetermined maximum intensity and thereby determined range is reduced by a significant factor.

V znázornenom príklade uskutočnenia je relatívna časová presnosť ako zlomok času prenosu jedného bytu menšia než T/2 z 519 . T, ak predpokladáme, že posun n = 4, takže celková doba medzi dvoma štartovacími impulzami t = (2n + 511) . T. V tomto prípade teda musí byť časová presnosť lepšia než 1 promile celkovej doby. Realistickými príkladmi časovej konštanty/prenosovéj doby taktu sú T = 30,5 gs, čo zodpovedá perióde bežného hodinového kryštálu s 32768 Hz. Potom jeden byte potrebuje dobu prenosu okolo 15,83 ms, čo pri bežnom UART-protokole zodpovedá modulačnej rýchlosti asi 700 baudov.In the illustrated embodiment, the relative time accuracy as a fraction of the transmission time of one byte is less than T / 2 of 519. T, assuming that the shift n = 4, so that the total time between the two starting pulses t = (2n + 511). T. In this case, the time accuracy must therefore be better than 1 per mille of the total time. Realistic examples of time constant / clock time are T = 30.5 gs, which corresponds to a period of a conventional clock crystal of 32768 Hz. Then one byte needs a transmission time of about 15.83 ms, which corresponds to a modulation rate of about 700 baud in a conventional UART protocol.

Obr. 4 znázorňuje spôsob, ktorý kladie menšie požiadavky na presnosť merania času. Pri tomto sa údajové bity, tvoriace údajový byte, rozdelia na celkove tri skupiny údajových bitov po troch údajových bitoch. Tým sa zmení rozsah údajových hodnôt, ktorý sa má kódovať pre každú trojicu bitov (0...7). Celkový priebeh prenosu jedného bytu potom tvoriaFig. 4 illustrates a method that imposes less time accuracy accuracy requirements. In this case, the data bits constituting the data byte are divided into a total of three groups of data bits of three data bits. This changes the range of data values to be coded for each triple of bits (0 ... 7). The overall course of the transmission of one apartment is then formed

Štart-bit: definuje začiatok počítania časuStart-bit: Defines the start of the time count

prvý the first one údaj ový data bit; bit; v časovom in time odstupe (n distance (n + + m_t) .m _t ). T T Po After štart-bite Start-bite (_mi = 0...7)( _mi = 0 ... 7) druhý Types údaj ový data bit: bit: v časovom in time odstupe (2n distance (2n + 7 + + 7 + m₂)m ₂ ) . T . T PO AFTER štart-bite Start-bite (m₂ = 0...7)(m ₂ = 0 ... 7) tretí third údaj ový data bit: bit: v časovom in time odstupe (3n + spacing (3n + 14 + 14 + m₃)m ₃ ) . T . T PO AFTER štart-bite Start-bite (m₃ = 0...7)(m ₃ = 0 ... 7) nasledujúci štart- next start- bit: v časovom odstupe bit: in time interval (4n + (4n + 21) . 21). T T po after

poslednom štart-bite.the last start-beat.

Tieto jednoduché pravidlá zabezpečujú, že pri akomkoľvek údajovom obsahu najmenší odstup medzi dvoma svetelnými impulzami (aj pokračovacieho bytu) zostane vždy n . T, a že každý údajový impulz sa pohybuje v neprekrývajúcom sa vlastnom časovom okne. Pretože n = 4 je účelné, potom (najmenší) odstup medzi dvoma údajovými bytami je 37 . T. Doba trvania prenosu na jeden byte je v tomto prípade 1,13 ms, čo zodpovedá takmer presne dobe trvania prenosu pre normálne kódovaný byte pri 9600 baudoch (1,15 ms). Požadovaná časová presnosť je v tomto prípade podstatne menšia než pri dvoj impulzovom spôsobe.These simple rules ensure that, with any data content, the smallest distance between two light pulses (even the continuation byte) always remains n. T, and that each data pulse moves within a non-overlapping own time window. Since n = 4 is expedient, then the (smallest) distance between two data bytes is 37. T. The transmission time per byte in this case is 1.13 ms, which corresponds almost exactly to the transmission time for a normally coded byte at 9600 bauds (1.15 ms). The required time accuracy in this case is considerably less than in the two-pulse method.

Aby sa na strane prijímača mohla kódovaná informácia zistiť, prijímač musí namerané signály spracovať vtedy, keď nemá tú istú dobu taktu, pretože ináč ním počítané takty zodpovedajú taktom vysielača a tým je možné priamo zistiť kódujúcu číselnú hodnotu. V opačnom prípade nasleduje zistenie z časového odstupu medzi dvoma štartovacími impulzami, ktorý pri n = 4 dáva v každom prípade 37 . T, pretože je konštantný. Vydelením časového odstupu číslom 37 môže takto prijímač bez problémov zistiť prenosovú dobu T taktu a tak nakoniec stanoviť číselnú hodnotu kódovania. Potrebné je len definovať posun n. Pre prípad, že na strane prijímača je jednoduchý najmenší mikroprocesor, pre ktorý je delenie nepárnym číslom (37) náročné, môže sa štart nasledujúceho údajového bytu posunúť o väčší časový odstup, napríklad 64 . T, pretože delenie odpočítaných rýchlych procesorových taktov prijímača medzi dvoma štart-bitmi číslom 64 sa dá realizovať jednoduchšie (napr. s posuvným registrom) posunom doprava o šesť bitov, čo zodpovedá deleniu 2^ = 64. V tomto prípade však poklesne rýchlosť prenosu údajov zodpovedajúco pomeru 37/64.In order for the encoded information to be detected on the receiver side, the receiver must process the measured signals when it does not have the same clock time, since the clocks calculated by it correspond to the transmitter clock and thus the coding numeric value can be directly detected. Otherwise, the following is the finding of the time lag between the two starting pulses, which at n = 4 gives in each case 37. T, because it is constant. Thus, by dividing the time interval by 37, the receiver can readily detect the clock time T of the clock and thus finally determine the numerical value of the coding. All you need to do is define the offset n. In the case where the smallest microprocessor is simple on the receiver side and dividing by the odd number (37) is difficult, the start of the next data byte may be delayed by a larger time interval, for example 64. T, since splitting the reader fast processor clocks between two start-bits by 64 can be realized more easily (e.g., with a shift register) by shifting to the right by six bits, corresponding to a splitting 2 ^ = 64. However, in this case ratio 37/64.

Ďalšia výhoda štvorimpulzového spôsobu s použitím prenosovej doby taktu T = 30,5 με (= 1/32768 sekúnd) a z toho vyplývajúcej, približne dobe prenosu klasického údajového bytu so štart-bitom, ôsmimi údajovými bitmi, paritným bitom a stop-bitom pri 9600 baudoch zodpovedajúcej dobe prenosu spočíva v tom, že bez ďalšieho vyrovnávania údajov napríklad v optickej prijímacej hlave odčítacieho prístroja je priamo možný prevod na bežne kódovaný baud-signál s bežnými modulačnými rýchlosťami.Another advantage of the four-pulse method using a clock time of T = 30.5 με (= 1/32768 seconds) and the resulting, approximately, time of transfer of a classical data byte with start-bit, eight data bits, parity bit and stop bit at 9600 baud According to the corresponding transmission time, the conversion to a conventional coded baud signal at conventional modulation rates is directly possible without further data equalization, for example in the optical receiving head of the reading device.

Claims

PATENT CLAIMS

A method for transmitting data formed from individual data bytes through an optical transmission system from a transmitter to a receiver, the transmitter for transmitting data byte information coded by data bits constituting a data byte, and optionally another, for a data byte specific and one or more The data bits of the coded additional information (e.g., the parity bit) emit light depending on the sequence of the data bits, characterized in that the information of the data byte of the data byte containing more than one data bit is coded by the time interval of two light pulses transmitted by the transmitter.

Method according to claim 1, characterized in that the group of data bits includes all data bits of the data byte and the transmission is performed only by means of two light pulses, the time spacing of which is a code of all information specific to the data byte.

Method according to claim 1, characterized in that each data byte is subdivided into several groups of data bits, preferably into groups of data bits comprising three data bits, the transmission being effected by means of a common start light pulse and one light pulse each. bit group specific.

Method according to claim 3, characterized in that the light pulse following the preceding pulse is transmitted at the earliest after the theoretically longest, possibly summed time coding of the resulting time interval between the start light pulse and the previous or previous light pulses has elapsed. the transmission of the entire data byte remains constant independent of the byte-specific information.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time encoding of the data-bit-specific information of each group of data bits is performed using a numeric value depending on the sequence of the data bits and a time constant which is multiplied therewith. bind.

_swith

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that between two of them. The readable pulses are a predetermined time offset.

Method according to claim 6, characterized in that the time offset in the form of a predetermined numerical value to be multiplied with the time constant is added additively to the detected time code.

Method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the time constant is the transmit time of the transmitter clock.

Method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the time constant and the tact transmission time is a clock crystal period with a frequency of 32768 Hz.

A method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the receiver operates with the same clock time as the transmitter to detect the encoded information.

Method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the transmitter and the receiver operate at different clock times for detecting the encoded information, the receiver detecting the clock time of the transmitter by computing the measured light pulses.

A method according to claim 11, characterized in that the receiver detects the transmission time of the transmitter clock by dividing the measured time offset by the maximum numerical value (optionally including the time offset value) which multiplied by the time constant gives a constant data byte transmission time.

Method according to claim 12, characterized in that the time interval between two successive start light pulses is prolonged irrespective of the maximum time coding resulting in data byte transmission time such that it is generated by multiplying the transmission time of the transmitter by an even number.

Method according to any one of claims 5 to 13, characterized in that the numerical value, which is specifically dependent on the sequence of bits, is selected from the interval [0; (2 ^) - 1], where N is the number of data bits that make up the data byte.

The method of any one of claims 7 to 14, wherein the numerical value used to determine the time offset is selected from the interval [2; 10], in particular 4 shall be chosen.

16. A transmission system for transmitting data from a transmitter arranged on a counting device sensing a fluid flow, in particular a water consumption meter, to a receiver arranged on a reading device, characterized in that the transmitter and the receiver for transmitting and sensing data-specific information are designed according to any method according to claims 1 to 15.

$ rn 2 Z-II ·