DE2614075A1 - Verfahren zur uebertragung von daten ueber eine uebertragungsleitung mit hilfe von taktsignalen und datenuebertragungssystem zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

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Anwaltsakte 26 990 1. April 1976

Dipl. El.-Ing. ETH/SIA Remo Vogelsang, FL-9496 B a 1 ζ e rs

Verfahren zur üebertragung von Daten über eine Uebertragungsleitung mit Hilfe von Taktsignalen und Datenübertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur üebertragung von Daten über eine Uebertragungsleitung, insbesondere zur seriellen Üebertragung von Daten über eine Zweidrahtleitung, mit Hilfe von Taktsignalen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Datenübertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens, wobei das Datenübertragungssystem mindestens eine, von einer Versorgungseinheit gespeiste Sendestation oder Sende/Empfangs-Station aufweist, sowie mindestens

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eine von der Versorgungseinheit gespeiste Empfangsstation oder mindestens eine weitere Sende/Empfangs-Station und eine die Stationen verbindende üebertragungsleitung zur Uebermittlung der Daten.

Bei der Datenübermittlung gewinnt die serielle Datenübermittlung mehr und mehr an Bedeutung, Ursprünglich beschränkte sich die Anwendung der seriellen Datenübermittlung fast ausschliesslich auf das Gebiet der eigentlichen Nachrichtenübermittlung, z.B. für Fernschreiberverbindungen, Computer-Terminal-Verbindungen und zwar meistens auf Punkt-zuPunkt-Verbindungen.

Die moderne Prozessüberwachung und -Steuerung mit mehr oder weniger zentralem Aufbau, d. h. die sogenannten "Sensor-Based-Systems", verlangt gut ausgebaute Datenkanäle zwischen den verschiedenen räumlich meist zerstreuten Gebern, Stellgliedern, Anzeigen, Eingaben und dem zentralen Prozesssteuerungsgerät. Solche üebertragungssysteme sind weitgehend sternförmig aufgebaut. Ausgehend von einer zentralen Einheit laufen getrennte Leitungen für die einzelnen Funktionen zu den verschiedenen peripheren Einheiten, bzw. von diesen Einheiten zurück zur zentralen Einheit. Es sind auch bereits schon Anlagen verwirklicht worden, bei denen die verschiedenen peripheren Einheiten eine eigene Stromversorgung aufweisen und zum Teil schon mit serieller Datenübermittlung mit einer gemeinsamen üebertragungsleitung, einer sogenannten "Party-line", arbeiten. Diese Anlagen

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haben jedoch den Nachteil, dass die in industriellen Anlagen zwangsläufig bestehenden Probleme bezüglich der auftretenden Potentialdifferenzen zwischen den einzelnen Einheiten sich nur mit erheblichem Aufwand zufriedenstellend lösen lassen.

Die herkömmlichen Datenübertragungssysteme sind in vielen Fällen unwirtschaftlich und anfällig für Störungen durch elektrische Schaltkreise der Industrieanlagen, in denen sie Verwendung finden. Vielfach sind sie auch andersweitig technisch unzureichend und verlangen vom Anwender ein erhebliches technisches Wissen und Erfahrung hinsichtlich der Installation und der Abklärung der Zuverlässigkeit in einer bestimmten industriellen Anlage. Was die Energieversorgung der vorbekannten Datenübermittlungssysteme anbetrifft, so genügt heute vielfach für gewisse Einheiten ein bescheidener Betrag an Energiezuspeisung, wobei aber infolge der oft notwendigen Potentialtrennung zwischen solchen Einheiten und dem Speisenetz doch eine verhältnismässig aufwendige Stromversorgungseinrichtung erforderlich ist. Eine sternförmige Anordnung der Datenwege mit getrennten Leitungspaaren für jede Einzelfunktion ist zwar technisch zuverlässig durchführbar und für den Anwender auch relativ leicht zu überblicken, doch ist der damit verbundene Aufwand an Kabeln, Multiplexern und dergleichen vielfach sehr gross. In vielen Fällen ist auch die damit erzielbare Geschwindigkeit für die

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üebertragung digitaler Informationen unzureichend.

Was schliesslich die im Handel erhältlichen Bauelemente zur Verwendung in einer Datenübertragungsanlage anbetrifft, erfüllen diese Bauelemente nicht gleichzeitig die Ansprüche bezüglich Potentialtrennung, Störsicherheit, Geschwindigkeit und Signalübertragung in beiden Richtungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübertragung der eingangs erwähnten Art sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Datenübertragungsanlage zu schaffen, bei der zwischen den einzelnen Stationen Potentialtrennung leicht realisierbar ist und auch eine Signalübertragung in beiden Richtungen erfolgen kann, und zudem grbsse Störsicherheit und eine hohe Uebermittlungsgeschwindigkeit erlaubt.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe da-

^Taktimpulsge^ber/ durch gelöst, dass die Taktsignale von einernVder üebertragungsleitung zugeführt und zur Energieversorgung der Stationen benützt werden, und dass zur Signalerzeugung die jeweilige Sendestation oder Sende/Empfangs-Station eine Lastveränderung an der üebertragungsleitung bewirkt, welche in dieser einen eine .vorbestimmte Schwelle übersteigenden

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oder unterschreitenden Stromfluss erzeugt, bei welchem die von der Versorgungseinheit erzeugte Spannung des jeweiligen Taktsignals so verändert wird, dass in der Uebertragungsleitung ein von der Empfangsstation feststellbares Steuersignal auftritt.

Auf diese Weise ist es möglich, dass an einer Zweidraht-Leitung eine ganze Anzahl von Stationen angeschlossen werden können, die untereinander Daten austauschen können.

Zweckmässigerweise werden die Taktsignale auch zur Energieversorgung der Station benützt. Auf diese Weise können separate Leitungen für die Energieversorgung der Station erspart werden.

Vorteilhaft wirkt zur Signalerzeugung die jeweilige Sendestation oder Sende/Empfangs-Station derart auf die Uebertragungsleitung ein, dass in dieser ein eine vorbestimmte Schwelle übersteigender Stromfluss erzeugt wird, bei dem die von der Versorgungseinheit erzeugte Spannung des Taktsignals so reduziert wird, dass in der Uebertragungsleitung ein von den Empfangsstationen oder Sende/Empfangs-Station feststellbares Steuersignal auftritt. Dies hat nicht nur

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den Vorteil, dass zur Erzeugung des Signals keine spezielle Energiequelle bei der Empfangsstation notwendig ist, sondern erlaubt es auch, das System kurzschlusssicher auszuführen.

Zweckmässigerweise bestehen die Taktsignale aus einer Folge von Impulsen mit abwechslungsweise entgegengesetzter Polarität. Dies ermöglicht es, die Taktsignale mit Transformern zu übertragen, was die Vorteile der Potentialtrennung, der Anpassung und der Untersetzung bringt.

Zweckmässigerweise besteht ein Steuersignal aus zwei Impulsen von entgegengesetzter Polarität. In diesem Falle bleiben die Wechselstromeigenschaften auch beim Steuersignal erhalten, was zur Uebertragung des Steuersignals ebenfalls von Vorteil ist.

Die Information kann in Form von Informationsblöcken übertragen werden. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung der zu übermittelnden Informationen.

Es ist auch vorteilhaft, wenn vor der Uebertragung eines oder mehrerer Daten-Informationsblöcke ein Steuer-Informationsblock übertragen wird, der Informationen über die Adresse über die Station enthält, an welche Daten zu übermitteln oder von welcher Daten zu senden sind. Auf diese Weise ist

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es möglich, die Stationen auf einfache Weise zu adressieren. Es ist auch zweckmässig, wenn vor der Uebertragung eines oder mehrerer Daten-Informationsblöcke ein Steuer-Informationsblock übertragen wird, der Instruktionen über die Verwendung oder die Art der Daten enthält, welche der adressierten Station zu übermitteln oder von dieser zu empfangen sind.

Die Erfindung sieht auch ein Datenübertragungssystem mit mindestens einer von einer Versorgungseinheit gespeisten Sendestation oder Sende/Empfangs-Station und mindestens einer von der Versorgungseinheit gespeisten Empfangsstation oder mindestens einer weiteren Sende/Empfangs-Station und einer die Stationen verbindenden üebertragungsleitung zur Uebermittlung von Daten vor, welche gekennzeichnet ist durch eine den Stationen gemeinsame Versorgungseinheit, welche als Taktimpulsgeber ausgebildet und an die Uebertragungsleitung angeschlossen ist und die Stationen über die gleiche Uebertragungsleitung, welche der Uebermittlung von Daten dient, mit Energie in Form von Taktimpulsen versorgt.

Dieses Datenübertragungssystem eignet sich vorzüglich zur Realisierung der Datenübertragung nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Eine Signalübertragung ist in beiden Richtungen möglich. Da nur eine den Stationen gemeinsame Versorgungseinheit vorhanden ist, welche als Taktimpulsgeber ausgebildet

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ist, entfallen die Kosten für separate Stromversorgungsanlagen für die einzelnen Stationen weitgehend,und es sind auch keine separaten üebertragungsleitungen zur Energieversorgung der Stationen notwendig.

Es ist auch möglich, in der Uebertragungsleitung ein oder mehrere Leitungsverstärker vorzusehen, die als Versorgungseinheiten für weitere Stationen dienen. Dies ermöglicht einen räumlich und leistungsmässigen Ausbau des Datenübertragungssystems .

Zweckmässigerweise sind die Versorgungseinheit und/oder die Leitungsverstärker über Transformatoren an die uebertragungsleitung gekoppelt. Die Verwendung von Transformatoren hat den Vorteil, dass eine Potentialtrennung erzielt wird und ferner, dass eine elektrische Anpassung möglich ist und das Üebersetzungsverhältnis frei gewählt werden kann. Die Verwendung von Transformatoren gestattet auch eine Uebertragung in beiden Richtungen.

Auch die Stationen können über Transformatoren an die uebertragungsleitung gekoppelt werden. Dies hat wiederum den Vorteil, dass eine Potentialtrennung erzielt wird, und dass eine elektrische Anpassung möglich ist. Von Vorteil ist auch, dass das Üebersetzungsverhältnis frei gewählt werden kann

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und dass eine Uebertragung in beiden Richtungen möglich ist.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben und in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen. Es zeigt:

Figur 1 ein typischer Systemaufbau,

Figur 2a Taktimpulse, die den Träger bilden, wobei die Modulation ersichtlich ist,

Figur 2b Marken .

Figur 2c Impulse, welche die seriellen Daten darstellen,

Figur 3 die Versorgungseinheit samt Anschluss an die Uebertrayigungs leitung,

Figur 4 die Kennlinie der in der Versorgungseinheit von Figur 3 verwendeten Stromlast,

Figur 5 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels der Stromlast,

Figur 6 ein Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Stromlast,

Figur 7 ein Schema einer Station, die als Sende/Empfangs-Station ausgeführt ist,

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Figur 8 ein Schema des Modulators gemäss Figur 7,
Figur 9 ein Schema des Demodulators gemäss Figur 7,

Figur 10 Beispiele eines möglichen Datenformates und
dessen Verwendung bei der Datenübertragung.

Wie Figur 1 zeigt, besteht das Datenubertragungssystem im wesentlichen aus der Versorgungseinheit 1, die beispielsweise vom Netz gespeist wird und an die Uebertragungsleitung 3 angeschlossen ist, an welcher die Stationen 5, 5¹, 5¹¹, 5¹¹¹, .... angeschlossen sind. Gegebenenfalls kann
noch mindestens ein Leitungsverstärker 7 in die Uebertragungs leitung 3 eingeschaltet sein, damit noch weitere Stationen 5"" und 5'"",... bedient werden können.

Bei gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungseinheit 1 mittels eines Transformators 9 an die Uebertragungsleitung 3 angekoppelt. Weitere Transformatoren 11 und 13 sind vorgesehen, um den Leitungsverstärker 7 anzukoppeln. Auch die Ankoppelung der Stationen 5, 5', .... an die Uebertragungs leitung 3, 3" erfolgt vorteilhaft mittels Transformatoren 15, 15',.... Die Koppelung erfolgt also potentialfrei, wobei es gleichgültig ist, welche Wicklungsenden an die Uebertragungsleitung angeschlossen werden. Dies erlaubt

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einen sehr einfachen Aufbau des üebertragungssystems.

Die Stationen können verschiedenartig ausgebaut sein. So kann es sich bei einer Station um eine reine Empfangsstation und bei einer anderen Station um eine reine Sendestation handeln. Es ist aber auch möglich, eine oder mehrere Stationen als Sende/Empfangs-Station zu gestalten. Eine solche Sende/Empfangs-Station ist in Figur 7 dargestellt und wird später beschrieben.

In Figur 1 wird angenommen, dass es sich bei der Station 5" um eine Sende/Empfangs-Station handelt, welche in einem Prozesssteuersystem als zentrale Steuereinheit wirkt.

Es ist nun von Bedeutung, dass beim Datenübertragungssystem gemäss Figur 1 die Versorgungseinheit 1 die Anlage mit den notwendigen elektrischen Taktgeberimpulsen beliefert, die zugleich die ganze Anlage mit elektrischer Energie versorgen. Wie bereits erwähnt, ist, falls notwendig, ein Leitungsverstärker 7 vorhanden, welcher grundsätzlich dieselben Elemente wie die Versorgungseinheit 1 aufweist, aber zusätzlich eine Einrichtung zur Regenerierung der Datensignale sowie eine Blocksteuerung besitzt, die gewährleistet, dass gleichzeitig nur in einer der beiden Richtungen eine Uebertragung stattfindet.

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Für das Verständnis des erfindungsgemässen Datenübertragungsverfahrens und des entsprechenden Datenübertragungssystems ist der Leitungsverstärker von untergeordneter Bedeutung. Es genügt hier, festzustellen, dass ein Leitungsverstärker dann notwendig wird, wenn die gemeinsame Zweidrahtleitung über eine bestimmte zulässige Normallänge ausgedehnt wird, oder die verfügbare Leistung der Versorgungseinheit 1 wegen der -die-Anzahl, bzw. dem Energieverbrauch der Stationen nicht ausreicht.

Figur 2 zeigt die Signalformen a) des modulierten Trägers, b) der daraus abgeleiteten Marken und c) des seriellen Datenstroms für das Bitmuster 110. Beim gezeigten Beispiel ist jede achte Periode eine sogenannte Modulationsperiode. Es könnte jedoch auch eine andere Periodenanzahl gewählt werden. Dies hängt ab von der maximalen Baudrate bei einer gegebenen Trägerfrequenz und vom elektrischen Wirkungsgrad der Energieübertragung zur Speisung der Stationen. Die Trägerwellen weisen vorteilhafterweise Rechteckform auf. Es wären aber auch andere Formen möglich. Die zu wählende Spannungsform hängt auch von der Länge und Charakteristik der Uebertragungsleitung ab. Wichtig ist, festzustellen, dass der Träger sowohl Leistung, Taktgebung und Daten überträgt. Wenn in dieser Beschreibung vereinfacht von Taktimpulsen die Rede ist, so wird damit ein Träger gemeint, wie

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er beispielsweise in Figur 2a dargestellt wird.

Zunächst soll nun der Aufbau der Versorgungseinheit 1 betrachtet werden. Ein Schema dieser Versorgungseinheit ist aus Figur 3 ersichtlich. An den Klemmen 17, 19 der Versorgungseinheit liegt eine unstabilisierte Speise-Gleichspannung an, die beispielsweise von einem nicht eingezeichneten Netzteil mit Transformator und Gleichrichter geliefert wird. Zur Aufbereitung der unstabilisierten Gleichspannung ist ein Spannungsstabilisator 21 vorgesehen. Der daran angeschlossene Spannungswandler 23 zur Erzeugung der Taktimpulse besteht aus den Schalttransistoren 25, 27, dem Transformator 29 und dem Oszillator 31. Die Schalttransistoren 25, 27 sind mit ihren Kollektoren an die Primärwicklung 33 des Transformators 29 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung 35 an die Klemmen 37 und 39 angeschlossen ist. An den Klemmen 37 und 39 ergibt sich eine von den Aenderungen der Speisespannung unabhängige und von Laständerungen nur unwesentlich beeinflussbare Rechteckspannung. Es handelt sich dabei um den Träger. Da dieser auch der Zeitgebung dient, wird in der Regel von Taktimpulsen gesprochen.

Nun ist aber zu beachten, dass die Üebertragungsleitung 3 nicht an die Klemmen 37, 39 angeschlossen ist, sondern an die Klemmen 37, 41. Zwischen den Klemmen 39 und 41 liegt

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die Primärwicklung 43 des Transformators 45, dessen Sekundärwicklung 44 zum Wechselstrompfad des Brückengleichrichters 47 bestehend aus vier Dioden führt. Der Gleichstrompfad des Brückengleichrichters 47 speist die Stromlast 49. Diese besitzt die in Figur 4 gezeichnete Kennlinie, aus der hervorgeht, dass im Strombereich 0 bis I (Schwellenstrom) eine Restspannung im Betrag U über die Stromlast

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49 abfällt und dass oberhalb I die Spannung über der Stromlast 49 in gewissen Grenzen anwachsen kann, ohne dass eine weitere Stromzunahme erfolgt, so dass der maximale Strom auf I begrenzt bleibt. Es ist nun zu beachten, dass in be-

zug auf die Klemmen 37, 41, an welche die üebertragungsleitung 3 angeschlossen ist, die nichtlineare Kennlinie der Stromlast 49 folgende wichtige Eigenschaften aufweist:

Solange der Laststrom I₁ kleiner als ein vom Schwellenstrom I der Stromlast 49 bestimmter Wert ist, ergibt sich

an den Klemmen 37, 41 eine konstante Spannung mit einem Betrag gleich der Spannung zwischen den Punkten 37, 39 minus die von der Restspannung U_ der Stromlast 49 bestimmten, zwischen den Punkten 39, 41 abfallenden Spannung. Fliesst durch die Uebertragungsleitung 3 ein grosser Strom, so nimmt der Laststrom I, bis zu einem Betrage zu, bei dem in der Stromlast 49 der Schwellenstrom I erreicht wird, so dass

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sich die Impedanz der Stromlast 49 sprungartig von einem niederen auf einen hohen Wert ändert. In diesem Zustand liegt an den Klemmen 37, 41 eine Spannung, die gleich dem maximal möglichen durch die Stromlast 49 begrenzten Laststrom mal die Lastimpedanz ist. Zwischen den Klemmen 39, 41 stellt sich eine Differenzspannung im Betrage der an den Klemmen 39, 37 verfügbaren Spannung minus der an den Klemmen 39, 41 anstehenden Spannung ein.

Um Missverständnisse zu vermeiden, wird darauf hingewiesen, dass in Figur 1 lediglich ein Transformator 9 dargestellt ist, um.das Prinzip der Transformatorkopplung darzustellen. Wie Figur 3 zeigt, sind in Wirklichkeit anstelle des Transformators 9 die beiden Transformatoren 29 und 45 vorgesehen.

Ausführungsformen der Stromlast 49 werden später noch unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 näher erläutert.

In Figur 7 ist eine an die Uebertragungsleitung 3 angeschlossene Station dargestellt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Station handelt es sich um eine Sende/Empfangs-Station. Es ist dem Fachmann leicht ersichtlich, dass durch Weglassung entsprechender Bauteile die Station auch nur als Sendestation oder nur als Empfangsstation ausgestaltet werden könnte.

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Die Ankoppelung der Station an die Uebertragungsleitung 3 erfolgt über einen Transformator 15. Während die Primärwicklung 53 an die als Zweidrahtleitung ausgestaltete Uebertragungsleitung 3 angeschlossen ist, ist die Sekundärwicklung 55 an den Gleichrichter 57 angeschlossen, der beispielsweise aus vier Dioden besteht. Der Gleichrichter 57 dient der internen Stromversorgung, indem er Taktimpulse in Gleichstrom umwandelt, wobei der Kondensator 59 als Speicher dient. Die Aufladung des Kondensators 59 erfolgt über die Diode 61. Die Bezugsziffern 63 und 65 bezeichnen die Klemmen der so gebildeten Stromversorgungseinheit für die Station. Diese Stromversorgungseinheit stellt eine an die Uebertragungsleitung 3 angeschlossene Last dar. Es ist dabei zu beachten, dass die Summe all dieser angeschlossenen Lasten einen gewissen Wert nicht überschreiten darf, denn der zufcferjlassige Betriebslaststrom der Höchstzahl der an die gemeinsame Uebertragungsleitung anschliessbaren Stationen muss unterhalb des vorher beschriebenen Schwell/stromes I der Versorgungseinheit von Figur 3 liegen. Es ist aber bereits vorher darauf verwiesen worden, dass bei einer grossen Anzahl von Stationen ein Leitungsverstärker 7 (Fig. 1) eingebaut werden kann.

Es ist schon bei der Betrachtung von Figur 2 bemerkt worden, dass ein Steuersignal durch ein Taktsignal von geringerer

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Amplitude als die des normalen Taktsignals oder Trägers gebildet wird. Aufgabe der Empfangsstation ist es daher einmal, ein solches Steuersignal von den normalen Taktimpulsen zu unterscheiden. Zu diesem Zwecke ist eine Schaltung vorgesehen, welche im wesentlichen aus einem Spannungsteiler mit den Widerständen 69 und 71, die in Serie mit der Diode 61 geschaltet sind, und einem Komparator 75 besteht. Die Mittelabzapfung 72 des Spannungsteilers 69, 71 ist am einen Eingang des Komparators 75 angeschlossen und führt diesem eine Schwellenspannung zu. Der andere Eingang des Komparators 75 ist an die Diode 61 angeschlossen. Tritt nun ein Taktimpuls mit normaler Amplitude auf, so liegt auch am andern Eingang des Komparators 75 eine Spannung an, die grosser ist als die Schwellenspannung. Tritt jedoch ein Steuersignal ein, also ein Signal mit einer reduzierten Amplitude, so fällt die Spannung am genannten andern Eingang des Komparators

75 unter die Schwellenspannung und der Komparator 75 stellt das Vorliegen eines Steuersignals fest.

Der Vollständigkeit halber ist noch der Entladewiderstand

76 zu erwähnen, der am Gleichrichter 57 anliegt und dazu dient, beim Eintreffen eines Steuersignals eine angemessen schnelle Entladung des Gleichrichters 57 und der Diode 61 zu ermöglichen.

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Der Komparator 75 ist mit dem Demodulator 77 verbunden, um beim Feststellen eines Steuersignals ein entsprechendes Signal dem Demodulator 77 zuzuführen. Der Aufbau der Demodulators 77 wird nachher unter Bezugnahme auf Figur 9 näher beschrieben. Der Demodulator 77 ist mit seinem Ausgang an den Serieparallelumwandler 79 angeschlossen, welcher gemäss den empfangenen Signalen entsprechende Stellglieder und dergleichen im Funktionsteil 80 der Station betätigt. Serieumwandler sind im Handel als sogenannte "UART IC" (Universal Asynchronus Receiver Transmitter) erhältlich.

Es bleibt nun noch der Sendeteil der Station von Fig. 7 zu betrachten. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Parallel serieumwandler 81, dessen Aufgabe es ist, die vom Funktionsteil 80 in Pafallelformat anstehenden Daten in eine serielle Bitfolge umzuwandeln. Als Serie-Parallelumwandler kann wiederum ein im Handel erhältliches "UART IC" (Universal Asynchronus Receiver Transmitter) verwendet werden. Der Parallel-Serieumwandler ist an den Modulator 83 angeschlossen, der seinerseits ein Schalttransistor 85 steuert. Der Schalttransistor ist an den Gleichrichter 57 angeschlossen und ist normalerweise nichtleitend. Wird aber der Transistor 85 leitend gemacht, so wird dadurch der Gleichrichter 57 kurzgeschlossen, was praktisch auch einem Kurzschluss der

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Sekundärwicklung 55 des Transformators 51 gleichkommt. In diesem Falle wird der grösste Teil der Trägerenergie in der Stromlast 49 (Fig. 3) der Versorgungseinheit 1 in Wärme umgesetzt und kann somit nicht mehr von den Empfängern als interne Speisung ausgenützt werden. In dieser Zeit dient aber der Kondensator 59 (Fig. 7) als Energiespeicher zur Ueberbrückung der so geschaffenen Versorgungslücke. Die an den Klemmen 63, 65 anliegende Spannung wird nach geeigneter Aufbereitung für die Elemente 67, 75, 77, 79, 81, 83 und den Funktionsteil 80 verwendet.

Es ist noch zu beachten, dass während der Modulationsperiode die Diode 61 die Entladung des Kondensators 59 über den Transistor 85 verhindert und so die interne Stromversorgung während der Modulationsperiode sichert.

Wenn also zur Uebermittlung eines Datenbits "1" der Transistor 85 leitend ist, so sinkt in der üebertragungsleitung 3,3" die Spannung stark ab, wie dies auch aus Figur 2, Kurve a) ersichtlich ist (Steuersignal s ) .

Dieses Absinken der Spannung, d. h., die Uebermittlung eines Steuersignals auf der üebertragungsleitung 3 kann nun von den andern Stationen festgestellt werden, wie dies bereits bei der Beschreibung der Empfangsfunktion erläutert wurde.

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Die bisherige Beschreibung hat sich im wesentlichen darauf beschränkt, das Prinzip zu"beschreiben, wie ein einzelnes Bit, d. h., eine logische "1" übermittelt wird. Dabei wurde ersichtlich, dass für die Datenübertragung die Versorgungseinheit 1 und dort die Stromlast 49 eine wichtige Rolle spielt. Unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 werden nun zwei Ausführungsbeispiele der Stromlast 49 von Figur 3 näher betrachtet.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 5 weist die Stromlast in ihrem Strompfad einen Transistor 87 auf, der mit einem Messwiderstand 89 in Serie geschaltet ist. Ein Servoverstärker 93 ist an den Transistor 87 angeschlossen. Am Servoverstärker liegt die Spannung über dem Messwiderstand 89 und eine Bezugsspannung von einer Bezugsspannungsquelle 91 an.

Ist der durch die Stromlast fliessende Strom I betragsmässig kleiner als der definierte Schwellenstrom I (Figur 4) stellt sich über dem Messwiderstand 89 eine Spannung ein, die kleiner ist als die Spannung der Bezugsspannungsquelle 91. Dadurch wird der Servoverstärker 93 derart übersteuert, dass der Transistor 87 im Sättigungsbereich arbeitet. In diesem Betriebszustand, in welcheral ^- I ist, weist die Stromlast eine niedere Impedanz auf, die durch die Serieschaltung

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der Sättigungsimpedanz des Transistors 87 und Impedanz des Messwiderstandes 89 gegeben ist. Die Restspannung der Stromlast ist gleich der Sättigungsspannung des Transistors 87 zuzüglich des Produkts aus Strom I mal die Impedanz des Messwiderstandes 89. Sobald der Strom I den Betrag des Schwellenstromes erreicht (I = I_), stellt sich im Regelsystem

bestehend aus den beschriebenen Teilen der Stromlast ein Gleichgewichtszustand ein, der bewirkt, dass unabhängig von der von der Stromlast anliegenden Spannung ein durch den Messwiderstand 89 und die Referenzspannungsquelle 91 bestimmter konstanter Strom I fliesst. Die entsprechende Impedanz ist in erster Näherung gleich der eines im Verstärkungsgebiet sich befindlichen Transistors mit relativ hoher Kollektor-Emitter-Impedanz.

Es wäre auch möglich, die Stromlast 49 von Figur 3 wie in Fjgur 6 gezeigt, auszugestalten. Gemäss Figur 6 weist die Stromlast in ihrem Strompfad ebenfalls einen Transistor 87 auf, der mit einem Messwiderstand 89 in Serie geschaltet ist. Des weiteren liegt aber noch eine Spannungsquelle 95 im Strompfad der Stromlast, wobei ein Pol der Spannungsquelle 95 an den Messwiderstand 89 und der andere Pol der Spannungsquelle 95 über eine Diode 97 an den Transistor 87 angeschlossen ist. Ferner ist eine Bezugsspannungsquelle parallel zum Messwiderstand an die Basis des Transistors 87 angeschlossen. Diese Stromlast mit den Klemmen 98, 99 stellt eine sogenannte

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Stromweiche dar. Wenn der Strom I Null ist, fliesst von der Spannungsquelle 95 ein konstanter Strom über die Diode 97, den Transistor 87 und den Messwiderstand 89 zurück zur Spannungsquelle 95. Dieser Strom wird dadurch konstant gehalten, dass an der Basis des Transistors 87 eine Bezugsspannungsquelle 91 anliegt, die bewirkt, dass durch den Widerstand 89 ein Strom fHessen muss, der durch den Widerstandswert und den am Messwiderstand erzwungenen Spannungsabfall bestimmt wird.

Fliesst nun ein Strom I, der kleiner ist als -I , so setzt

sich der konstante Strom durch den Transistor 87, den Messwiderstand 89, und die Spannungsquelle 95 aus zwei Anteilen zusammen, nämlich aus dem in fett eingetragenen Strompfad fliessenden Strom und dem von der Spannungsquelle 95

ist über die Diode 97 gelieferten Strom. Die Impedanz /^ungefähr

der

#r#fe gleich/dynamischen Impedanz der Diode 97. Die Restspannung zwischen den Klemmen 98, 99 ist in diesem Fall um den Betrag der Vorwärtsspannung der Diode 97 negativ.

Sobald nun aber der Zweipolstrom den Betrag des Schwellenstromes I erreicht, entfällt der Stromanteil über die Diode 97, und der Strom I bleibt konstant, wiederum ungeachtet der an den Klemmen 98, 99 anliegenden Spannung. Die Impedanz ist wiederum durch die Strom/Spannungscharakteristik der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 87 gegeben.

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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung empfiehlt es sich noch, Aufbau und Wirkungsweise des Modulators 83 und des Demodulators 77 von Figur 7 zu betrachten.

Ein Ausführungsbeispiel des Modulators 83 von Figur 7 ist in Figur 8 näher dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem Binärzähler 101 und einem Flipflop 103. üeber die Klemme 105 werden sowohl dem Binärzähler 101 und dem Flipflop 103 Taktsignale angelegt. Die Klemme 107 dient der Eingabe der Daten in serieller Form. Der Uebertragsausgang des Binärzählers 101 ist mit dem Setzeingang des Flipflops 103 verbunden, währenddem der Ausgang des Flipflops an die Klemme 109 angeschlossen ist. Dem Modulator kommt die Aufgabe zu, aus einem seriellen Strom logischer Bits "1" und "0" eine für das Datenübermittlungsverfahren konforme Signalfolge zu erzeugen. Für den Fall der in Figur 2 angenommenen seriellen Bitdauer von acht Trägerperioden wird der Binärzähler 101 dreistufig ausgeführt. Im Ruhezustand, d. H. wenn die serielle Bitfolge dauernd "0" ist, wird durch die an der Eingangsklemme 107 anstehenden "0" bewirkt, dass der Binärzähler auf die Binärzahl "111" (Dezimal 7) gesetzt wird. In diesem Zustand sind die

un, Taktgeberimpulse an der Klemme lOS^wirksam. Am Uebertragungsausgang des BinärZählers 101, der an das Flipflop 103 angeschlossen ist, entsteht das Signal "0". Das Flipflop 103 ist daher nicht gesetzt.

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Wird nun durch den Empfang eines Steuersignals, also das Anstehen einer logischen "1" an die Klemme 107 das parallele Laden der Daten "111" verhindert, so setzt der erste Taktgeberimpuls den Binärzähler 101 auf Null. Der Uebertragsausgang wird daher für die Dauer eines Taktimpulses aktiv und setzt das Flipflop 103, welches an der Klemme 109 eine Marke erzeugt, also ein Signal gemäss Figur 2b. Beim nächsten Taktimpuls wird das Flipflop 103 wieder zurückgestellt, so dass die an der Klemme 109 auftretende Marke genau auf eine Periodendauer des Trägers begrenzt wird.

Wenn nun weitere Taktimpulse eintreffen, so zählt der Zähler von binär "1" bis binär "111". Beim nächsten Taktimpuls erfolgt somit ein Uebertrag und der Binärzähler 101 steht auf binär "000". Es ist aber zu beachten, dass ein Zählen nur erfolgt, wenn die logische "1" vom Parallelserieumwandler 81 her an der Klemme 107 anliegt. Auf diese Weise entstehen jeweils in Abständen von acht Trägerperioden Marken, die zeitlich mit dem Beginn der jeweiligen an der Eingangsklemme eintreffenden logischen "1" zusammenfallen. Tritt hingegen eine logische "0" auf, so wird während dieser Bitdauer der Binärzähler 101 mit Binär "111" aufgeladen. Da kein uebertrag stattfindet, wird das Flipflop 103 nicht gesetzt und somit das Entstehen einer Marke unterdrückt.

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Es bleibt nun noch zu beschreiben, wie der Demodulator 77 von Figur 7 eine Signalfolge gemäss Figur 2a in einen seriellen Biistrom gemäss Figur 2c umwandelt. In analoger Weise zum Modulator wird auch hier für den Fall einer seriellen Bitdauer von acht Trägerperioden ein dreistufiger Binärzähler verwendet, der wiederum mit dem Uebertragsausgang an ein Flipflop 113 gekoppelt ist, diesmal aber an den Rückstelleingang. Das Taktsignal von der Klemme 115 wird dem Zähleingang des Binärzählers 111 zugeführt. An der Klemme 117 wird das Signal vom Komparator 75 (Figur 7) zugeführt, währenddem der Ausgang des Flipflops 113 zur Klemme 119 führt, die an den Serie-Parallelumwandler 79 (Figur 7) angeschlossen ist.

Der Demodulator ha't die Aufgabe eine Signalfolge gemäss Figur 2a in einen seriellen Bitstrom umzuwandeln (Fig. 2c).

Solange an der Eingangsklemme 117 vom Komparator 75 (figur 7) her keine Signale auftreten, läuft der Binärzähler 111 frei. Jeweils nach acht Taktimpulsen entsteht ein Uebertrag aus dem Binärzähler 111 durch welchen das Flipflop 113 gelöscht wird, falls dieses überhaupt gesetzt war.

Trifft nun aber an der Klemme 117 ein Signal auf, sdwird der Binärzähler 111 gelöscht und gleichzeitig das Flipflop 113 gesetzt. Bei jedem Taktimpuls wird der Binärzähler weiter

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geschaltet. Somit wird nach acht Trägerperioden gesteuert durch den Ausgang der letzten Stufe des Binärzählers 111 das Flipfiop 113 gelöscht. An der Klemme 119 entsteht somit für jedes an der Eingangsklemme 117 eintreffende Signal des Komparators 75 (Figur 7) eintreffende Signal (Figur 2b), das die Dauer einer Trägerperiode aufweist, ein achtmal längerer Impuls, der dann dem Serie-Parallel-Umwandler 79 (Figur 7) zugeführt wird und der logischen "1" einer seriellen Datenfolge (Figur 2c) entspricht.

Nach dieser Beschreibung des Datenübertragungssystems kann nun eine praktische Verwendung desselben betrachtet werden. Zu diesem Zwecke wird Bezug auf die Figuren 1 und 10 genommen. Wie bereits erwähnt, zeigt Figur 1 einen typischen Systemaufbau und Figur 10* ein Schema der üebertragun^gsfolge der Daten.

Die in Figur 1 dargestellte Ausfuhrungsform der Erfindung eignet sich beispielsweise zur Prozesssteuerung. Charakteristisch ist dabei die zentrale Steuerstation 5¹¹, welche über die gemeinsame Zweidrahtleitung 3 die räumlich auseinander liegenden Stationen 5, 5', 5¹¹, .... überwacht, bzw. steuert. Die letztgenannten Stationen können beispielsweise Geber, Stellglieder, Anzeigen, Funktionstasten aufweisen, was in Figur 7

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lediglich schematisch durch Einzeichnen des Funktionsteils 80 dargestellt wurde. In diesem Funktionsteil sind auch Kodierungs- und Dekodierungsmittel enthalten, die in an sich bekannter Weise arbeiten und deren Wirkungsweise daher nicht näher beschrieben werden muss und zum Verständnis der vorliegenden Erfindung auch entbehrlich ist.

Bei einer solchen Anlage eignet sich eine von der Steuereinheit, also der Station 5'' aufgezwungene zyklische Abfrage- und Auffrischfolge als zweckmässige Lösung zur üeberwachung und Steuerung der meist zahlreichen übrigen Stationen. Bei dieser Methode ist ein vorbestimmtes Zeitintervall pro Station und Zyklus zur Uebertragung der entsprechenden Daten reserviert.

Figur 10 zeigt nun eine mögliche Uebertragungsfolge zur Bedienung einer Station. In der linken Spalte sind eine Anzahl von Informationsblöcken in Form von Steuer-Bytes dargestellt, währenddem sich in der rechten Spalte Informationsblöcke in Form von Daten-Bytes befinden. Beim gezeigten Beispiel besteht das Format der Bytes aus neun Bits, wobei das erste Bit der Kennzeichnung der nachfolgenden Informationen dient. Eine "1" dient zur Kennzeichnung eines Steuer-Bytes und eine "0" dient zur Kennzeichnung eines Daten-Bytes.

Beim gezeigten Beispiel geht jeweils allen Daten-Bytes ein

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Steuer-Byte voran, das die Stationsadresse und eine Instruktion beinhaltet, welche nach erfolgter Dekodierung eine bestimmte Aktion in der adressierten Station auslöst, also beispielsweise Stellglieder setzt. Beim vorliegenden Beispiel sind vier Bits für die Instruktionen und vier Bits für die Adresse vorgesehen.

Soll nun beispielsweise die Station 5¹^¹ aufgefrischt werden, so sendet die zentrale Steuerstation 5'¹ zu Beginn das Steuer-Byte, das in der Tabelle von Fig. 10 mit dem Bezugszeichen Cl bezeichnet ist. Die erste Stelle des Steuer-Bytes kennzeichnet dieses durch eine "1" als Steuer-Byte. Die Stellen 2 bis 5 sagen aus, wie das nachfolgende Daten-Byte, das in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen Dl bezeichnet ist, von der angesprochenen Station interpretiert werden soll. Die Stellen 6 bis 9 enthalten im vorliegenden Fall die Adresse "0100" für die Station 5¹¹¹¹, zeigen also, welcher Station das nachfolgende Data-Byte Dl zugedacht ist. Die an die zentrale Steuereinheit angeschlossene Sende/Empfangs-Station wandelt die parallel anfallenden neun Bits in der vorher beschriebenen Weise in eine serielle Bitfolge um und sendet diese Information nach der ebenfalls bereits vorher beschriebenen Art und Weise über die Zweidrahtleitung 3 zu allen an diese Leitung angeschlossenen Stationen. Das von der Steuereinheit gesendete Steuer-Byte Cl erscheint, abgesehen von kleinen, durch die Laufzeiten in der Leitung bestimmten Verzögerungen

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gleichzeitig an allen an die Leitung angeschlossenen Stationen. Die Stellen 6 bis 9, welche die Adresse der Station darstellen, sorgt dafür, dass nur die durch diese Adresse bestimmte Station (es können auch mehrere sein) das zu erwartende nachfolgende Data-Byte Dl entsprechend der durch die Stellen 2 bis 5 des Steuer-Bytes Cl bestimmten Instruktionen auswertet. In angemessenem zeitlichen Abstand nach dem Steuer-Byte sendet dann die Station 5'' das Daten-Byte Dl, das an der ersten Stelle "0" enthält, was anzeigt, dass es sich bei diesem Byte um ein Daten-Byte und nicht um ein Steuer-Byte handelt. Wiederum empfangen alle Stationen dieses Data-Byte Dl, aber nur die vom vorausgehenden Steuer-Byte Cl gewählte Station S. wertet das Data-Byte Dl aus. Im vorliegenden Beispiel sind den Bits 2 bis 9 des Data-Bytes Dl Daten zum Betätigen von Stellgliedern zugeordnet, die da— durch auf den neuesten, von der Station 5¹¹ bestimmten Stand gesetzt werden.

Die Steuerstation 5¹¹ fährt nun fort, die weiteren Byte-Paare C2/D2, C3/D3, C4/D4.... mit den ihnen eigenen Funktionen nach der beschriebenen Art zu übermitteln.

Nach der Beschreibung der üebermittlung von Daten von einer zentralen Steuereinheit zu den peripheren Stationen kann nun die Uebertragung von Daten in umgekehrter Richtung betrachtet werden.

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•3*.

Wiederum sendet zuerst die Steuerstation 5¹¹ ein Steuer-Byte, nämlich C₅. Gemäss dem gültigen Protokoll wird jedoch die Information "0100" in den Bitstellen 2 bis 5 von der angesprochenen Station so interpretiert, dass sie nicht auf ein nachfolgendes Data-Byte warten soll, sondern gemäss der in den Bits 2 bis 5 des Steuer-Bytes Ct- steckenden Anweisung das Data-Byte D₁- übertragen soll. Die Steuerstation 5'" ist bereit, dieses von der Station 5¹¹¹¹ gesendete Data-Byte D₁. zu übernehmen. Bei diesem Beispiel handelt es sich um die Daten des von der Instruktion des Steuer-Bytes bestimmten Gebers.

In ähnlicher Weise erfolgen Datenübermittlungen durch die restlichen Byte-Paare C6/D6, C7/D7, C8/D8. Damit ist die Datenübermittlung betreffend die Station 5'''' abgeschlossen und die Steuerstation fährt fort, nacheinander alle andern Stationen in ähnlicher Weise zu bedienen. Es ist dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich, dass die in bezug auf Figur 10 beschriebene Datenübermittlung lediglich eine bestimmte für einen bestimmten Zweck vorteilhafte üebermittlungsart darstellt und dass ohne weiteres entsprechende Modifikationen vorgenommen werden können, um die für den betreffenden Fall günstigste Lösung zu finden.

Abschliessend soll nun noch auf verschiedene durch die vorliegende Erfindung erzielbaren Vorteile hingewiesen werden.

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< 33.

Bei der Verwendung der modernen Halbleitertechnologie, welche eine grosse Funktionsdichte bei kleinem Leistungsbedarf ermöglicht, eröffnet die vorliegende Erfindung eine grosse Zahl von neuen Möglichkeiten in der Datenübermittlung, insbesondere für die Prozesssteuerung. Von besonderem Vorteil wirkt sich dabei die Transformatorkupplung und die Uebertragung durch eine symmetrische Zweidrahtleitung aus. Im einzelnen können noch folgende Vorteile speziell erwähnt werden:

Die Uebertragung der Daten, der Taktimpulse und der elektrischen Energie zur Speisung der an die Leitung angeschlossenen Stationen erfolgt über ein und dieselbe symmetrische ZwejL-drahtleitung, was den Bau von übersichtlichen, einfachen und wirtschaftlichen Systemen ermöglicht.

Durch die Transformatoren wird eine Potentialtrennung zwischen den einzelnen Stationen verwirklicht. Es werden Erdschleifen vermieden, und es ist grundsätzlich möglich, verschiedene Stationen auf verschiedene Potentiale zu beziehen. Die Zerstörung der Schaltkreise durch falsche Handhabung ist praktisch ausgeschlossen. Die Leitungspolarität ist gleichgültig. Die sogenannte "Wired or" Charakteristik der Leitung ermöglicht einen Party-Line Betrieb mit praktisch uneingeschränkter Adressierbarkeit der Stationen. Es ist sogar möglich, gleichzeitig mehrere Sender wirken zu lassen, wobei als Uebermittlungsresultat die logische ODER-Verknüpfung der von den

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verschiedenen Sendern gesendeten Informationen entsteht.

Das üebertragungsprinzip eignet sich sowohl für seriellen synchronen wie für asynchronen Betrieb.

Die zwecks Speisung der verschiedenen Stationen für eine verhältnismässig grosse Leistung ausgelegte üebertragung weist eine beträchtliche Immunität gegen äussere Störungen auf . Leitungsverstärker ermöglichen eine beliebige Verlängerung der Uebertragungsleitung, bzw. einen Ausbau der Stromversorgung.

Das System ermöglicht auch das Spannungs/Strom-Verhältnis bei einer vorgegebenen Länge und Charakteristik der Uebertragungsleitung so zu gestalten, dass den Erfordernissen der Explosionsverhütung bei der elektrischen Üebertragung Rechnung getragen werden kann.

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Leerseite

Claims (25)

1. 26H075

   Patentansprüche

   ^l „ Verfahren zur Uebertragung von Daten über eine Uebertragungs leitung, insbesondere eine Zweidrahtleitung, an der eine Anzahl von Sende-, Empfangs- und/oder Sende/ Empfangs-Stationen angeschlossen sind, mit Hilfe von Taktsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignale von einem Taktimpulsgeber (1) der Uebertragungsleitung (3) zugeführt, dass zur Signalerzeugung die jeweilige Sendestation oder Sende/Empfangs-Station eine Lastveränderung an der Uebertragungsleitung bewirkt, welche in dieser einen, eine vorbestimmte Schwelle (I ) über-

   steigenden, bzw. unterschreitenden Stromfluss erzeugt, bei welchem die vom Taktimpulsgeber (1) erzeugte Spannung des jeweiligen Taktsignals so verändert wird, dass in der Uebertragungsleitung ein von dem Empfangsstationen feststellbares Steuersignal auftritt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignale zur Energieversorgung der Stationen benützt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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   dass zur Signalerzeugung die jeweilige Sendestation oder Sende/Empfangs-Station (5,5',5",....) derart auf die üebertragungsleitung (3) einwirkt, dass in dieser ein eine vorbestimitite Schwelle (I ) übersteigender Stromfluss erzeugt wird, bei welchem die von der Versorgungseinheit (1) erzeugte Spannung des Taktsignals so reduziert wird, dass in der üebertragungsleitung ein von den Empfangsstationen oder Sende/Empfangs -Stationen feststellbares Steuersignal auftritt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal eine geringere Amplitude aufweist als die Taktsignale.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignale aus einer Folge von Impulsen mit abwechslungsweise entgegengesetzter Polarität bestehen.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuersignal aus zwei Impulsen von entgegengesetzter Polarität besteht.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

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   gekennzeichnet, dass die Informationen in Form von Informationsblöcken übertragen werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Uebertragung eines oder mehrerer Daten-Informationsblöcken ein Steuer-Informationsblock übertragen wird, der Informationen über die Adresse der Station enthält, an welche Daten zu übermitteln oder von welcher Daten zu senden sind.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Uebertragung eines oder mehrerer Informationsblöcken ein Steuer-Informationsblock übertragen wird, der Instruktionen über die Verwendung oder die Art der baten enthält, welche der adressierten Station zu übermitteln oder von dieser zu empfangen sind.
10. 10. Datenübertragungssystem mit mindestens einer von einer Versorgungseinheit gespeisten Sendestation oder Sende/ Empfangs-Station und mindestens einer von der Versorgungseinheit gespeisten Empfangsstation oder mindestens einer weiteren Sende/Empfangs-Station und einer die Stationen verbindenden Uebertragungsleitung zur Uebermittlung der Daten, gekennzeichnet durch eine den Stationen gemeinsame Versorgungseinheit (1), welche als /Π' ih / ■ ·- U b

    26H075 • f.

    Taktimpulsgeber ausgebildet und an die Uebertragungsleitung (3) angeschlossen ist und die Stationen (5, 5', 5' ',....) über die gleiche Uebertragungsleitung (3), welche der üebermittlung der Daten dient, mit Energie in Form von Taktimpulsen versorgt.
11. 11. Datenübertragungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der üebertragungsleitung (3) ein oder mehrere Leitungsverstärker (7) vorgesehen sind, die als Versorgungseinheiten für weitere Stationen (5¹¹¹¹, 5¹¹"¹) dienen.
12. 12. Datenübertragungssystem nach Anspruch 10, oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (9) und/oder die Leitungsverstärker (7) über Transformatoren (9,11,13) an die Uebertragungsleitung (3,3·) gekoppelt sind.
13. 13. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationen (5,5·, 5",...) über Transformatoren (15, 15·, 15",...) an die Uebertragungsleitung (3'3') gekoppelt sind.
14. 14. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungs-

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    einheit (1) einen Gleichspannungswandler (23) zur Erzeugung von Taktimpulsen aufweist, sowie eine über einen Transformator (45) und über eine Gleichrichterbrücke (47) an die Uebertragungsleitung (3) angeschlossene Stromlast (49), deren Kennlinie (Fig. 4) derart ist, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Schwellenstromes (I ) die Spannung ansteigt, ohne dass eine

    Stromzunahme erfolgt, welche Spannung auf die Spannung des vom Gleichspannungswandler (23) erzeugten Taktimpulses einwirkt.
15. 15. Datenubertragungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (23) über einen Spannungsstabilisator (21) gespeist wird und zwei von einem Oszillator (31) über die Basiselektrode gesteuerte Schalttransistoren (25,26) aufweist, die an die Primärwicklung (33) des Transformators (29) angeschlossen sind.
16. 16. Datenübertragungssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromlast (49) einen Transistor (87) mit einem in Serie geschalteten Messwiderstand (89) aufweist, dass eine Bezugsspannungsquelle (91) vorgesehen ist, sowie Mittel (93) um beim Ansteigen der Spannung am Messwiderstand (89) über die Spannung an der Bezugsspannungsquelle (91) den Transistor

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    (87) in den Sättigungsbereich zu treiben (Fig. 5).
17. 17. Datenübertragungssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromlast (49) als Stromweiche ausgebildet ist (Fig. 6).
18. 18. Datenübertragungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromweiche (49) eine Stromquelle (95) aufweist, an die in Serie geschaltet eine Diode (97), ein Transistor (87) und ein Messwiderstand (89) angeschlossen sind, und dass parallel zum Messwiderstand (89) eine an die Basis des Transistors (87) angeschlossene BezugsSpannungsquelle vorgesehen ist.
19. 19. Datenubertragungssystem nach einem der Anspruch 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Station (5, 5', 5¹¹, ....) einen Komparator (67) aufweist, der unabhängig von der Amplitude und Signalform des Taktgebersignals eine Rechteckspannung mit der Taktimpulsfrequenz aufbereitet.
20. 20. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Station (5, 5', ....) einen an die Sekundärwicklung (55) des

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    Kopplungstransformators (51) angeschlossenen Gleichrichter (57) und einen Kondensator (59) aufweist, der als Stromversorgung für die Station dient.
21. 21. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (59) mit einer Diode (61) in Serie geschaltet ist, dass parallel zum Kondensator (59) ein Spannungsteiler (69, 71) geschaltet ist und dass ein Komparator (75) vorgesehen ist, der mit einem Eingang an den Gleichrichter (61) und mit dem andern Eingang an die Mittelanzapfung (72) des Spannungsteiler (69, 71) angeschlossen ist, um das Vorliegen eines Taktsignals mit verminderter Amplitude (Steuersignal) festzustellen.
22. 22. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entladungswiderstand (76) am Gleichrichter (57) angeschlossen ist.
23. 23. Datenübertragungssystem nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Komparators (75) ein Demodulator (77) angeschlossen ist ,der seinerseits an einem Serie-Parallel-ümwandler (79) angeschlossen ist, welcher die empfangenen Daten in paralleler Form einem Funktionsteil (80) zuführt.

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24. 24. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Station eine Sende- oder eine Sende/Empfangs-Station ist, dass ein Transistor (85) an die Sekundärwicklung (55) des Transformators (51) angekoppelt ist und leitend gemacht werden kann, damit in der Üebertragungsleitung (3,3') ein Strom fliesst, welcher den gesamten Schwellenstrom übersteigt.
25. 25. Datenübertragungssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (85) durch einen Modulator (83) steuerbar ist, der an einem vom Funktionsteil (80) steuerbaren Parallel-Serie-Umwandler (81) angeschlossen ist.

    23.2.1976
    V-50-1260
    CAR/hm

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