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Die Erfindung betrifft eine Pulsübertragungsstrecke mit einem Sender und einem Empfänger zur digitalen Datenübertragung innerhalb eines Gerätes oder einer Anlage, wobei der Sender mit der Eingangswicklung eines ersten Übertragers und der Empfänger mit der Ausgangswicklung eines zweiten Übertragers verbunden ist.
Eine Pulsübertragungsstrecke dieser Art ist aus der DE-OS 3 337 730 bekannt. Diese Schaltungsanordnung zur Übertragung von Impulsen auf einer symmetrischen zweiadrigen Leitung besteht aus einem Leitungssender und einem Leitungsempfänger, die über eine symmetrische, gerichtet betriebene zweiadrige Leitung miteinander verbunden sind. Beide Enden der Leitung sind mit je einem Impulsübertrager abgeschlossen. Die Primärwicklung des sendeseitigen Impulsübertragers wird von integrierten Treibern gleichzeitig so angesteuert, dass an einem Ende der Wicklung ein logisches Null-Potential und am anderen Ende der Wicklung ein logisches Eins-Potential herrscht. Es werden dadurch dem jeweiligen Flankenwechsel des Ansteuersignals entsprechend Impulse auf die Leitung gegeben, die eine positive oder negative Amplitude haben.
Ein wesentlicher Faktor bei der Verwendung von Übertragern in Pulsübertragungsstrecken ist neben ihrer eigentlichen Funktion der Induktiven Kopplung die Bedeutung der galvanischen Trennung. Schon bei der Projektierung und Berechnung von Übertragern muss auf diese Potentialtrennung, allein schon aus Sicherheitsgründen, ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Ein weiteres Kriterium bei der Verwendung von Übertragern ist die relativ hohe Koppelkapazität, insbesonders bei der Anwendung von Übertragern In Pulsübertragungsstrecken. Bei den bisher bekannten, dem Stand der Technik entsprechenden Möglichkeiten wurde für diese beiden Kriterien, der Koppelkapazität und der Potentialtrennung, immer eine dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Kompromisslösung eingesetzt.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, in einer derartigen Pulsübertragungsstrecke innerhalb eines Gerätes oder einer Anlage durch besondere Ausbildung des Übertragers einerseits eine geringe Koppelkapazität zu erreichen und andererseits allein schon aus Sicherheitsgründen eine hohe Potentialtrennung zu erzielen. Ein weiters Ziel liegt in erster Linie darin, auf knapp bemessenen Raum einen störungsfreien Datenaustausch zwischen Schaltungs- oder Anlagenteilen zu ermöglichen, die betriebsmässig gegen verschiedene Bezugspotentiale arbeiten. Auf Grund von Sicherheitsvorschriften die z.
B. messtechnischen Geräten zwingend vorgeschrieben sind, muss eine Koppelstrecke zwischen Teilen bei einem Potentialunterschied von beispielsweise 1000 Ven in der Ausführung nach Schutzklasse 11 einer Prüfspannung von 6 kV standhalten, über 1000 Vert wird sogar eine Prüfspannung von 10 kV gefordert.
Zusätzlich können die zwischen Sende- und Empfangsteil auftretenden Spannungen sehr steile Flanken aufweisen, die schon bei geringster kapazitiver Verkopplung der Schaltungsteile Empfangsimpulse bewirken und zu einer gestörten Nutzsignalübertragung führen.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel bei einer Pulsübertragungsstrecke der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass zur Erzielung einer geringen Koppelkapazität und einer hohen Potentialtrennung ein Zwischenübertrager vorgesehen ist, wobei das vom Sender abgegebene Signal vom ersten Übertrager über die Ausgangswicklung des ersten Übertragers im Verhältnis 1 : 1, vorzugsweise mit jeweils einer Windung, auf den Zwischenübertrager und von dem Zwischenübertrager an die Eingangswicklung des zweiten Übertragers im Verhältnis 1 :
1, vorzugsweise mit jeweils einer Windung, übertragen ist, und wobei das Übertragungsverhältnis aus dem Verhältnis der Eingangswicklung des ersten Übertragers und der Ausgangswicklung des zweiten Übertragers gebildet ist, sodass die parasitäre kapazitive Kopplung nur über die Schirme der Sendermasse und der Empfängermasse sowie der Einzeiwindungen des Zwischenübertragers gebildet ist.
Die geforderte Prüfspannung kann im Zwischenübertrager mit nur je einer Primär- und Sekundärwindung durch entsprechende Drahtisolation auf einfache Weise und mit wenig Platzbedarf erreicht werden. Durch die Verbindung der Eingangswindung des Zwischenübertragers mit dem senderseitigen Bezugspotential einerseits und der Sekundärwindung des Zwischenübertragers mit dem empfangsseitigen Bezugspotential anderereseits, sowie einer entsprechenden Schirmung der Schaltungsteile gegeneinander wird sichergestellt, dass sämtliche nicht vermeidbare Kapazitäten ausschliesslich zwischen die Bezugspotentiale zu liegen kommen. Auf diese Weise kann die sehr hohe Störsicherheit der Signalübertragung unter den erwähnten extremen Bedingungen erreicht werden.
Beim Erfindungsgegenstand wird durch die vorgegebene Auslegung sowohl eine geringere Koppelkapazität als auch gleichzeitig eine hohe Potentialtrennung erreicht. Die Besonderheit des Übertragers liegt darin, dass ein Zwischenübertrager vorgesehen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Pulsübertragungsstrecke bekannter Bauart, Fig. 2 ein Schema einer erfindungsgemässen Pulsübertragungsstrecke und Fig. 3 schematisch den schaltungsmässigen Aufbau einer erfindungsgemässen Pulsübertragungsstrecke.
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Gemäss Fig. 1 wird ein von einem Sender 1 abgegebenes Signal einem ersten Übertrager 2 übermittelt, der direkt mit einem zweiten Übertrager 4 gekoppelt ist, dessen Ausgangssignal dem Empfänger 8 zugeführt ist.
Gemäss Fig. 2 wird bei einer erfindungsgemässen Pulsübertragungsstrecke das vom Sender 1 dem ersten Übertrager 2 zugeführte Signal der Eingangswicklung des ersten Übertragers 2 zugeführt. Von der Ausgangs- bzw. Sekundärwicklung des ersten Übertragers 2 wird das Signal einem Zwischenübertrager 3 zugeführt.
Dieser Zwischenübertrager 3 ist das Kernstück der Erfindung. Das Übertragungsverhältnis zwischen der Ausgangswicklung des ersten Übertragers 2 und der Eingangswicklung des Zwischenübertragers 3 beträgt
1 : 1 und diese Wicklungen bestehen vorzugsweise aus jeweils einer Windung, die mit dem Bezugspotential der Sendermasse 5 verbunden ist. Die induktive Kopplung der Ausgangswicklung des Zwischenübertragers 3 mit der Eingangswicklung des zweiten Übertragers 4 erfolgt ebenfalls im Übertragungsverhältnis 1 : 1, vorzugsweise mittels je einer Windung, die mit dem Bezugspotential der Empfängermasse 6 verbunden ist.
Von der Ausgangswicklung des zweiten Übertragers 4 wird das Signal dem Empfänger 8 zugeführt. Da die kapazitive Verkopplung 7 des Sendesignals mit dem dem Empfänger 8 zugeführten Signal nur zwischen der Sendermasse 5 und der Empfängermasse 6 bzw. der geringeren Kapazität zwischen den Einzelwindungen untereinander besteht, kommt in der Summe nur eine minimierte Koppelkapazität zwischen dem Bezugspotential von Sender 1 und Empfänger 8 bei dieser Anordnung zum Tragen. Parasitäre kapazitive Verkopplungen anderer Schaltungsteile von Sender 1 und Empfänger 8, die bei Gleichtaktbetrieb zu Übertragungsfehlern führen können, werden verhindert. Gleichzeitig wird durch diese Übertragungsart mit dem Zwischenübertrager 3 und seiner doppelten induktiven Kpplung eine sehr hohe Potentialtrennung erreicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung Ist es, dass der Ruhestromverbrauch durch die Auslegung der Sende- und Empfängerschaltung nur bei einigen xi liegt und während der Übertragung, abhängig von der Übertragungsfrequenz, bel 100 kHz ca. 1 mA bzw. bel 1 MHz ca. 10 mA beträgt.
Erfindungsgemäss werden jegliche Gleichtaktstörungen verhindert. Bevorzugt ist es, wenn der erste und der zweite Übertrager 2, 3 und der Zwischenübertrager 4 Ringkerne aufweisen.