DE3830730C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Serien-Parallel-Um­ setzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hierbei werden serielle Steuersignale aus einem Steuer­ abschnitt in einen entfernt angeordneten gesteuerten Abschnitt übertragen, der seinerseits die seriellen Steuer­ signale in parallele Signale zur Steuerung mehrerer Teile einer Ausgabeeinrichtung umsetzt.

So ist aus der DE 35 45 293 A1 eine Schaltungsanordnung zur seriellen Datenübertragung bekannt, bei der bitparallele Signale sendeseitig in bitserielle und empfangsseitig wieder in bitparallele umgesetzt werden.

Auf dem Gebiet der selbsttätigen Steuerungen ist es üb­ lich, mehrere an getrennten Orten aufgestellte Einrich­ tungsteile durch Übertragung von Steuersignalen einer Steuereinheit zu steuern.

Bei einem derartigen selbsttätigen Steuerungssystem steigt das Bedürfnis, Teile einer gesteuerten Einrichtung an einem Ort zu konzentrieren, da sich die Abmessungen der Ausgangsvorrichtungen der gesteuerten Einrichtung mit der Zeit immer wieder verringern. In einem derartigen Fall führt das Verlegen einzelner Steuersignalleitungen, Taktsignalleitungen, Stromversorgungsleitungen und anderer Leitungen, welche den Steuerabschnitt und die Ausgangsvor­ richtungen des gesteuerten Abschnitts miteinander verbin­ den, zu einem erheblichen Arbeitsaufwand, Raumbedarf und hohen Kosten.

Insbesondere pflegt man häufig ein Fluid zur Steuerung selbsttätiger Werkzeugmaschinen (industrieller Roboter) zu verwenden, wobei eine Ein-Aus-Steuerung von Fluidströ­ men mittels Magnetventilen erfolgt. Darüber hinaus wird bei derartigen Werkzeugmaschinen häufig ein Magnetventil- Verteiler verwendet, der mehrere Magnetventile verbindet, um Raum zu sparen. Aus räumlichen und Kostengründen ist es jedoch schwierig, einzelne Magnetventile getrennt zu verdrahten.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist ein Verfahren entwickelt worden, bei dem Ausgangsvorrichtungen durch Leitungen in Reihe geschaltet und Seriensignale (auch "serielle Signale" genannt) zur Steuerung der Ausgangs­ vorrichtungen vom Steuerabschnitt zum gesteuerten Ab­ schnitt übertragen werden, wo sie in parallele Signale zur Steuerung der Ausgangsvorrichtungen umgesetzt wer­ den.

Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist in der japani­ schen Offenlegungsschrift 88081 (Veröffentlichungstag 6. Mai 1986) angegeben. Dieser Stand der Technik wird nachstehend anhand von Fig. 6 beschrieben. Fig. 6a stellt den Aufbau des Standes der Technik und Fig. 6b dessen Wirkungsweise anhand eines Zeitdiagramms dar.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6a enthält eine Steuer­ schaltung 60, Umsetzschaltungen 61 und 62, die Signale der Steuerschaltung 60 in Signale zur Steuerung von Elek­ tromagneten SOL 1, SOL 2, SOL 3 und SOL 4 umsetzen, die je­ weils Magnetventile darstellen. Ferner enthält die Schal­ tungsanordnung Schieberegister SR 1 und SR 2, die zwei Stufen aus Flipflop-Schaltungen aufweisen. Sodann sind Halteschaltungen RA 1 bis RA 4 an die Schieberegister SR 1 bzw. SR 2 angeschlossen, durch die die Antriebssignale der jeweiligen Elektromagneten SOL 1 bis SOL 4 gehalten (verriegelt bzw. gespeichert) werden.

Die Steuerschaltung 60 und die Umsetzschaltungen 61, 62 stehen über eine Datenleitung 600, eine Taktleitung 601, eine Halteleitung 602 und Stromversorgungsleitungen 603 bis 605 (Masse GND, 5 V und 24 V) miteinander in Verbin­ dung.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der in Fig. 6a darge­ stellten Schaltungsanordnung anhand des in Fig. 6b darge­ stellten Zeitdiagramms beschrieben. Auf der Datenleitung 600 wird ein Datensignal (Steuersignal), das eine "1" (EIN) oder "0" (AUS) darstellt, synchron mit einem Takt­ signal zu Taktzeiten t 1 bis t 4 erzeugt. Im dargestellten Falle werden nacheinander die Datensignale 1, 0, 1 und 1 erzeugt.

Da zur Taktzeit t 1 dem Schiebeeingang SI des Schiebere­ gisters SR 1 in der Umsetzschaltung 61 über die Datenlei­ tung 600 ein 1-Signal zugeführt wird, tritt am Ausgang Q 1 der ersten Stufe ein 1-Signal mit dem über die Takt­ leitung 601 zugeführten Taktsignal auf. Das Ausgangssig­ nal vom Ausgang Q 1 wird nur dem Dateneingang der Halte­ schaltung RA 1 zugeführt, aber nicht festgehalten, weil der Halteschaltung RA 1 kein Signal über die Halteleitung 602 zugeführt wird.

Da das Datensignal zur nächsten Taktzeit t 2 eine "0" darstellt, tritt am Ausgang Q 1 der ersten Stufe des Schie­ beregisters SR 1 ein 0-Signal auf, während am Ausgang Q 2 der zweiten Stufe ein 1-Signal auftritt, da das Ausgangs­ signal der ersten Stufe weitergeschoben wird. Zur näch­ sten Taktzeit t 3 wird der Inhalt des Schieberegisters SR 2 der Umsetzschaltung 62 bei Empfang eines Ausgangssignals vom Ausgang Q 2 des Schieberegisters SR 1 weitergeschoben.

Zur Taktzeit t 4 treten daher an den Ausgängen Q 1 und Q 2 der Schieberegister SR 1 und SR 2 Signale auf, die jeweils eine "1", eine "1", eine "0" und eine "1" darstellen, wie es in Fig. 6b dargestellt ist. Diese Ausgangssignale werden durch die Haltesignale (Verriegelungssignale) in den Halteschaltungen RA 1 bis RA 4 festgehalten (verriegelt), und die Ausgangssignale der Halteschaltungen steuern die Elektromagnete SOL 1 bis SOL 4. Die Stromversorgungslei­ tungen 604 und 605 werden jeweils für die Schaltungen und für die Elektromagnete verwendet.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung sind jedoch insge­ samt sechs Leitungen erforderlich, um die Steuerschaltung 60 mit den Umsetzschaltungen 61, 62 zu verbinden. Dabei nimmt natürlich der Arbeitsaufwand und Raumbedarf zur Verlegung der Leitungen mit der Anzahl der Leitungen zu. Wenn weitere Magnetventile erforderlich sind, benö­ tigt man entsprechend mehr Umsetzschaltungen zur Steue­ rung der Magnetventile, so daß die Anzahl der Verbindungs­ leitungen und damit der Aufwand entsprechend steigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Serien- Parallel-Umsetzer der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem man ohne eigene Stromversorgungseinheit im ge­ steuerten Abschnitt und mit einer geringeren Anzahl von Verbindungsleitungen auskommt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent­ anspruch 1 gekennzeichnet.

Bei dieser Lösung wird eine Gleichspannung mittels Takt­ signalen in Impulse umgeformt, um serielle Steuersignale zu bilden, die binäre Informationen in Form verschiede­ ner Signalpegel, die sich durch die Impulserzeugung er­ geben, zu bilden. Die Steuersignale werden im gesteuer­ ten Abschnitt geglättet, so daß sich die erforderliche Betriebsspannung ergibt, und in der Weise in parallele Steuersignale umgesetzt, daß die Taktsignale und die binären Informationen aus den Steuersignalen abgetrennt und extrahiert werden. Bei dieser Ausbildung entfallen Stromversorgungsleitungen sowie Leitungen zur Übertra­ gung von Taktsignalen.

Aus der DE 27 40 533 C2 ist ein Fernwirkverfahren lediglich an sich bekannt, bei dem die Energie für den Betrieb der Nebenstellen in den Signalimpulsen als solchen enthalten ist.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundsätzlichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, die

Fig. 2a und 2b ausführlichere Blockschaltbilder von Tei­ len des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungswei­ se des Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei der die Erfindung angewandt werden kann,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Systems, bei dem die Erfindung angewandt werden kann,

Fig. 6a ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltungsan­ ordnung und

Fig. 6b ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungswei­ se der bekannten Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 sind mit 10 ein Steuerabschnitt; mit 101 ein Parallel-Serien-Umsetzmittel; mit 102 ein Taktsignalge­ ber; mit 103 ein Signalumsetzmittel; mit 11 ein gesteuerter Abschnitt, bestehend aus einem Startbit-Abschnitt 12, einem Umsetzabschnitt 13 und einem sich anschließenden Umsetzabschnitt mit ähnlichem Aufbau; mit 122 ein Aus­ gangsbetriebsspannungserzeugungsmittel; mit 121 und 131 stabilisierte Betriebsspannungserzeugungsmittel CV für Schaltungen; mit 123 ein Startsignal-Feststellmittel; mit 132 ein Signalextrahiermittel zum Extrahieren von Takt- und Datensignalen; mit 133 ein Signalverteilungsmit­ tel, bestehend aus zwei Stufen aus Flipflop-Schaltungen; mit 134 und 135 Datensignal-Haltemittel; mit 137 ein Startsignal-Erzeugungsmittel einer weiteren Stufe; und mit 138 und 139 Ausgangsmittel bezeichnet.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des vorstehend be­ schriebenen Schaltungsaufbaus beschrieben. Der Steuer­ abschnitt 10 erhält von außen parallele Daten, speichert sie in dem Parallel-Serien-Umsetzmittel 101, in dem ein Seriensignal in Abhängigkeit von dem durch den Taktsi­ gnalgenerator 102 zugeführten Taktsignal erzeugt und dem Signalumsetzmittel 103 zugeführt wird. Das Signalumsetz­ mittel 103 bewirkt eine Signalumsetzung mittels der Be­ triebsspannung, des Taktsignals und des Ausgangssignals des Parallel-Serien-Umsetzmittels, wobei es ein Serien­ ausgangssignal OUT erzeugt, wie es in dem Diagramm (A) in Fig. 1 dargestellt ist, bei dem es sich um die Überla­ gerung der Takt- und Datensignale mit der Betriebsspan­ nung auf der Signalleitung 104 handelt.

Synchron damit wird ein Startsignal START, wie es im Diagramm (A) in Fig. 1 dargestellt ist, das die zeitliche Lage von Startsignalen darstellt, über die Signalleitung 105 und ein Signal GND (GROUND), das das Massepotential darstellt, aus dem Steuerabschnitt 10 über die Signallei­ tung 106 abgegeben.

Das mit dem Taktsignal synchronisierte Signal auf der Signalleitung 104 (0 Volt und V _x /2 Volt, wobei V _x den Betrag der Spannung des Serienausgangssignals darstellt, wenn kein Signal vorhanden ist) nimmt verschiedene Werte entsprechend den binären Daten "1" und "0" an.

Bei Erhalt des seriellen Ausgangssignals OUT, das im Diagramm (A) der Fig. 1 dargestellt ist, durch den ge­ steuerten Abschnitt 11 über die Signalleitung 104 wird eine Betriebsspannung für die Ausgangsmittel 138 und 139 (von etwa V _x Volt) durch das Ausgangsbetriebsspan­ nungs-Erzeugungsmittel 122 und eine Betriebsspannung (von weniger als V _x Volt) für verschiedene Mittel (z. B. das Startsignal-Feststellmittel, das Signalextrahiermit­ tel usw.), die elektronische Schaltungen aufweisen, durch die stabilisierten Betriebsspannungs-Erzeugungsmittel 121 und 131 erzeugt. Die Ausgangsleitung des Ausgangsbetriebs­ spannungs-Erzeugungsmittels 122 ist mit dem Umsetzab­ schnitt 13 und einem Steckverbinder 124 an der Seite des gesteuerten Abschnitts 11 verbunden. Obwohl er norma­ lerweise nicht benötigt wird, ist der Steckverbinder 124 so ausgebildet, daß er für den Anschluß an eine äußere Stromversorgungseinheit geeignet ist, um zu ermögli­ chen, daß die Ausgangsmittel im Falle eines Nothalts oder zu niedriger Leistung der Stromversorgungseinheit unab­ hängig betreibbar sind.

Parallel mit der Erzeugung der Betriebsspannung wird ein Startsignal-Feststellsignal st durch das 1-Datensi­ gnal, das dem Taktsignal auf der Signalleitung 104 überla­ gert ist, und durch das Startsignal START auf der Start­ signalleitung 105 in dem Startsignal-Feststellmittel 123 erzeugt und dem Signalverteilungsmittel 133 zur Takt­ zeit t 1 zugeführt.

Andererseits bewirkt das Signalextrahiermittel 132 eine Unterscheidung (Diskriminierung) des Signalpegels auf der Signalleitung 104 dahingehend, daß es ein extrahier­ tes Taktsignal CK und ein extrahiertes Datensignal dt, das anzeigt, ob das dem Taktsignal überlagerte Datensig­ nal "1" (ein EIN-Steuersignal) oder "0" (ein AUS-Steuer­ signal) ist, erzeugt.

Das extrahierte Taktsignal CK wird dem Signalverteilungs­ mittel 133 zugeführt, in dem das 1-Signal am Startsignal- Feststellausgang st weitergeschoben wird. Daraufhin er­ scheint am Ausgang Q 1 der ersten Stufe ein 1-Signal, das dem Takteingang CP des Haltemittels 134 zugeführt wird.

In diesem Zustand wird das Taktsignal CK erzeugt, während das erste Datensignal aus dem Signalextrahiermittel 132 (ein 1-Datensignal zur Taktzeit t 1 im Diagramm "A" nach Fig. 1) dem Dateneingang D des Haltemittels 134 zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine "1" im Haltemittel 134 festgehalten. Dadurch erscheint am Ausgang Q des Haltemit­ tels 134 ein Ausgangssignal, durch das das Ausgangsmittel 138 in den EIN-Zustand gebracht wird, wobei das Ausgangs­ mittel 138 die Betriebsspannung von dem Ausgangsbetriebs­ spannungs-Erzeugungsmittel 122 erhält, um Ausgangsvor­ richtungen (Elektromagneten, Motore, Relais usw.) zu betreiben.

Danach stellt das auf der Signalleitung 104 auftretende Signal zur Taktzeit t 2 eine "0" dar, wie es in dem Dia­ gramm (A) in Fig. 1 dargestellt ist. Daraufhin erzeugt das Signalextrahiermittel 132 ein extrahiertes Taktsi­ gnal CK und ein 0-Datensignal dt. Im Signalverteilungsmit­ tel 133 wird das am Ausgang der ersten Stufe zur Takt­ zeit t 1 durch das Taktsignal CK erzeugte 1-Signal zur Taktzeit t 2 zur nächsten Stufe weitergeschoben, so daß am Ausgang Q 2 ein 1-Signal auftritt. Dieses 1-Signal wird dem Takteingang CP des Haltemittels 135 zugeführt und bewirkt, daß dieses das seinem Dateneingang D zuge­ führte 0-Signal festhält bzw. speichert. Am Ausgang Q des Haltemittels 135 tritt mithin jetzt kein Ausgangssi­ gnal auf, so daß das Ausgangsmittel 139 nicht betrieben (eingeschaltet) wird.

Um dem Umsetzabschnitt der nächsten Stufe ein Startsignal zuzuführen, wird dem Startsignal-Erzeugungsmittel 137 der nächsten Stufe ein Ausgangssignal vom Ausgang des Signalverteilungsmittels 133 zugeführt.

Auf diese Weise werden durch die Umsetzung des im Serien­ ausgangssignal OUT nach dem Diagramm (A) in Fig. 1 ent­ haltenen Datensignals in ein paralleles Signal im Umsetz­ abschnitt des gesteuerten Abschnitts 11 die Ausgangsmit­ tel 138 und 139 und die Ausgangsmittel (des nicht darge­ stellten Umsetzabschnitts) der nächsten Stufe in den Zustand EIN, AUS, EIN, AUS oder AUS gesteuert und bis zur Zuführung der nächsten Daten in diesem Zustand gehal­ ten.

Der Umsetzabschnitt 13 des gesteuerten Abschnitts 11 nach Fig. 1 ist so ausgebildet, daß er eine Serien-Paral­ lel-Umsetzung bewirkt, um zwei Ausgangsmittel 138 und 139 zu steuern, und mit den Umsetzabschnitten der näch­ sten Stufen verbunden, die einen ähnlichen Aufbau aufwei­ sen. Während die Anzahl der Ausgangsmittel im Umsetzab­ schnitt 13 nach Bedarf gewählt wird, besteht das Signal­ verteilungsmittel 133 aus Schieberegistern, deren Anzahl in Übereinstimmung mit der Anzahl der Ausgangsvorrich­ tungen gewählt wird.

Obwohl in Fig. 1 eine eigene Leitung zur Übertragung von Startsignalen dargestellt ist, können die Startsig­ nale auch durch die Leitung zur Übertragung der Serien­ ausgangssignale übertragen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Startsignal durch einen vom Pegel des Datensignals, das mit dem Taktsignal synchroni­ siert ist, abweichenden Pegel dargestellt oder eine Im­ pulsbreite verwendet wird, die von der Breite bzw. Dauer der Takt- und Datensignale abweicht. Als Signalform zur Darstellung der Daten "1" oder "0" können auch Änderun­ gen der Impulsbreite neben Änderungen des Betrags des dem Taktsignal nach Fig. 1 überlagerten Signals verwendet werden.

Nachstehend wird ein spezielleres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 2a und 2b zeigen den Aufbau dieses Ausführungs­ beispiels und Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung seiner Wirkungsweise.

Fig. 2a zeigt den Aufbau einer Steuereinheit 20, die dem Steuerabschnitt 10 in Fig. 1 entspricht, und Fig. 2b zeigt den Aufbau mehrerer Einheiten, die dem gesteuerten Abschnitt 11 in Fig. 1 entsprechen.

In Fig. 2a ist mit 20 eine Steuereinheit, mit 21 eine Eingangsschnittstellenschaltung (mit LED-Anzeigefunktion), mit 22 ein Parallel-Serien-Umsetzregister, mit 23 eine Takterzeugungsschaltung und mit 25 eine Signalerzeugungs­ schaltung bezeichnet. In Fig. 2b ist mit 30 eine Start- bit-Einheit 1, mit 31 eine Umsetzeinheit 1, mit 32 eine Umsetzeinheit 2, mit 33 eine Endbit-Einheit und mit 34 eine Startbit-Einheit 2 bezeichnet. Mit CV sind stabili­ sierte Betriebsspannungsquellen, mit FF 1 und FF 2 Flipflop- Schaltungen, mit DT 1 eine Taktsignal-Diskriminierungs­ schaltung, mit DT 2 eine Schaltung zur Diskriminierung (Unterscheidung) des 1- und 0-Zustands des Datensignals, mit RA 1 und RA 2 Halteschaltungen und mit SOL 1, SOL 2, ..., Elektromagnete bezeichnet. Mit SEL ist ein Wähl­ schalter bezeichnet, der zum Wählen einer Einfachsteue­ rungs-Betriebsart, in der die Umsetzeinheit der nächsten Stufe verschoben wird, wenn eine Umsetzeinheit (nur) eine Ausgangsvorrichtung (einen Elektromagneten) einge­ schaltet hat, oder einer Zweifachsteuerungs-Betriebsart dient, in der die Umsetzeinheit der nächsten Stufe ver­ schoben wird, wenn die Umsetzeinheit zwei Ausgangsvorrich­ tungen eingeschaltet hat, indem der Wählschalter entweder auf einen Anschluß SI oder einen Anschluß DB umgeschal­ tet wird.

Die Steuereinheit 20 nach Fig. 2a und die Einheiten des gesteuerten Abschnitts nach Fig. 2b sind über eine Serien­ ausgangssignalleitung 200 und eine Startbit-Signalleitung 201 sowie eine Massesignalleitung 202 miteinander verbun­ den.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Ausführungsbei­ spiels, beginnend mit der Steuereinheit 20 nach Fig. 2a, beschrieben. Bei Empfang paralleler Daten (Daten zur Feststellung des Zustands einer Einrichtung und derglei­ chen) von außen erzeugt die Eingangsschnittstellenschal­ tung 21 parallele Steuerdaten zur Reihenfolgesteuerung in Abhängigkeit vom Zustand der parallelen Daten, um sie einem Parallel-Serien-Umsetzregister 22 (nachstehend kurz "Register" genannt) zuzuführen.

Wenn das Register 22 an seinem Takteingang CP ein Taktsi­ gnal 230 von der Taktsignalerzeugungsschaltung 23 erhält und das Datenbit für die Startbitposition herausschiebt, wird vom Anschluß STB des Registers 22 ein die Startbit­ position darstellendes Signal abgegeben, das die Abgabe eines Startsignals START 1, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, durch einen Leistungsverstärker 26 auf die Signallei­ tung 201 bewirkt, und gleichzeitig wird ein Steuerdaten­ signal für die Startbitposition vom Anschluß DATEN des Registers 22 einer UND-Schaltung 24 zugeführt.

Die durch die UND-Schaltung 24 bewirkte UND-Verknüpfung von Taktsignal und Datensignal wird als Ausgangssignal einer Signalerzeugungsschaltung 25 zugeführt. Die Signal­ erzeugungsschaltung 25 erhält das Ausgangssignal der UND-Schaltung 24, ein Taktsignal und über eine Signalbe­ triebsspannungsleitung 203 eine Betriebsspannung (24 V) und erzeugt ein Ausgangssignal, das in Fig. 3 im Diagramm OUT als Überlagerung des Datensignals und des Taktsignals dargestellt ist. Das heißt, die Signalerzeugungsschaltung 25 erzeugt 0 Volt (Massepotential) als Ausgangssignal, wenn ihr von der UND-Schaltung 24 ein 1-Signal zugeführt wird, 12 Volt als Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal der UND-Schaltung 24 null und ein Taktsignal vorhanden ist, und 24 Volt als Ausgangssignal, wenn kein Taktsignal auftritt (die Intervalle zwischen den Taktsignalen).

Zur Taktzeit t 2 und danach werden Datensignale ausgegeben, nachdem sie den Taktsignalen in der gleichen Weise überla­ gert wurden.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des gesteuerten Ab­ schnitts nach Fig. 2b anhand des in Fig. 3 dargestell­ ten Zeitdiagramms beschrieben.

Die von der Steuereinheit 20 abgegebenen Serienausgangs­ signale und Massesignale werden nacheinander allen Einhei­ ten des gesteuerten Abschnitts über die Signalleitungen 200 und 202 zugeführt, bilden die Betriebsspannung für elektronische Schaltungen in den stabilisierten Betriebs­ spannungsquellen CV 1 bis CV 4 (an sich bekannte Schaltun­ gen aus Zener-Dioden, Kondensatoren und ohmschen Wider­ ständen) und andere Vorrichtungen in jeder Einheit und bilden die Betriebsspannung für den Elektromagneten SOL jeder Umsetzeinheit mittels der Diode 301 und eines eine hohe Kapazität aufweisenden Kondensators C 1.

Wenn dem Anschluß START 1 der Startbiteinheit 30 ein Start­ signal zugeführt wird, leuchtet eine Leuchtdiode PD 1 auf und steuert einen Fototransistor PT 1 der Umsetzein­ heit 1 durch. Wenn das am Emitter des Fototransistors PT 1 auftretende 1-Signal dem Dateneingang D der Flipflop- Schaltung FF 1 zugeführt wird, erzeugt die Taktsignal-Dis­ kriminierungsschaltung 31 (DT 1) ein Ausgangssignal, das dem Takteingang CP zugeführt wird. Dadurch wird die Flipflop-Schaltung FF 1 gesetzt, so daß an ihrem Ausgang Q ein 1-Signal auftritt (siehe Fig. 3).

Andererseits identifiziert die Datensignal-Diskriminie­ rungsschaltung 313 (DT 2) den 1- oder 0-Zustand von Daten durch Diskriminierung (Überprüfung) der Amplitude der Datensignale und führt das Diskriminierungsergebnis dem Dateneingang D der Halteschaltungen RA 1 und RA 2 zu.

Infolgedessen wird die Halteschaltung RA 1 durch das erste 1-Datensignal und das Ausgangssignal vom Ausgang Q der Flipflop-Schaltung FF 1 gesetzt, so daß der Elektromagnet SOL 1 durch das resultierende Ausgangssignal (siehe Fig. 3) eingeschaltet wird.

Mit dem nächsten Taktsignal der Taktsignal-Diskriminie­ rungsschaltung 312 zur Taktzeit t 2 wird der 1-Zustand der Flipflop-Schaltung FF 1 in die Flipflop-Schaltung FF 2 der nächsten Stufe weitergeschoben, so daß die Flipflop- Schaltung FF 2 gesetzt wird und der Halteschaltung RA 2 ein Ausgangssignal zuführt. Wenn in diesem Augenblick das Datensignal zur Taktzeit t 2 "0" ist, wie Fig. 3 zeigt, wird die Halteschaltung RA 2 zurückgesetzt, so daß sie kein Steuersignal zur Betätigung des Elektromagneten SOL 2 erzeugt.

Wenn der Wählschalter SEL auf den Zweifachsteuerungs- Anschluß DB umgeschaltet ist, wie es in Fig. 2b darge­ stellt ist, und am Ausgang Q der Flipflop-Schaltung FF 2 ein 1-Signal mit dem zweiten Taktsignal zur Taktzeit t 2 auftritt, leuchtet die Leuchtdiode PD auf, so daß der Fototransistor PT 2 der Umsetzeinheit 2 durchgesteuert wird. Da jedoch das zur Taktzeit t 2 auftretende Taktsi­ gnal am Ende dieser Taktzeit verschwindet, wird die Flip­ flop-Schaltung FF 1 der Umsetzeinheit 2 (die ebenso wie die Umsetzeinheit 1 ausgebildet ist) usw. nicht betätigt. Bei Erhalt des Taktsignals (zusammen mit dem Datensignal) zur nächsten Taktzeit t 3 werden die Flipflop-Schaltung FF 1, die Halteschaltung RA 1 und die anderen Schaltungen betätigt, und ähnliche Vorgänge werden in der nächsten Taktzeit t 4 ausgelöst, so daß die Elektromagnete SOL 3 und SOL 4 jeweils ein- und ausgeschaltet werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Der Umsetzeinheit 2 unmittelbar nachgeschaltet, ist eine Endbit-Einheit 33, die ein Endbit erzeugt, wenn sie das Licht der Leuchtdiode PD 3 der Umsetzeinheit 2 durch den Fototransistor PT 3 feststellt. Das Endbit-Signal wird dem Anschluß START 2 der nächsten Startbit-Einheit 2 über eine Leitung vom Anschluß END 1 zugeführt. Die Startbit- Einheit 2 ist in der gleichen Weise wie die Startbit-Ein­ heit 1 wirksam und steuert die Elektromagnete SOL 5, SOL 6 usw. in Abhängigkeit von den Taktsignalen zu den Taktzei­ ten t 5, t 6, ... (siehe Fig. 3).

Die Startbit-Einheit 1, die Umsetzeinheit 1 und die Um­ setzeinheit 2 sind zwar optisch durch eine Leuchtdiode (PD) und einen Fototransistor (PT) gekoppelt, doch können sie auch galvanisch, z.B. durch Steckverbindungsanschlüs­ se, verbunden sein, über die elektrische binäre Signale übertragen werden.

Die in Fig. 2b dargestellten Einheiten 30, 31, 32, 33 und 34 können zusätzlich entsprechend der Anzahl der zu steu­ ernden Elektromagnete durch Hintereinanderschaltung der entsprechenden Anzahl von Einheiten vorgesehen sein.

Betriebsversuche mit einem Versuchsmodell haben gezeigt, daß das gesamte System bei Taktsignalen (Datensignalen) mit einer Dauer von 4 Mikrosekunden und einer Perioden­ dauer von 32 Mikrosekunden einwandfrei arbeitet.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, bei der der erfindungsgemäße Umsetzer angewandt werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild von Verteilungs-Magnet­ ventilen, bei denen der erfindungsgemäße Umsetzer ange­ wandt wird. Die Steuereinheit 40 entspricht dem in Fig. 2a dargestellten Aufbau, und jede Einheit des gesteuerten Abschnitts 41, 42, 43 enthält eine Startbit-Einheit, ein Verteilungsmagnetventil und eine Endbit-Einheit, so daß mehrere Verteilungsmagnetventile durch Hintereinan­ derschaltung der gewünschten Anzahl der gesteuerten Ab­ schnitteinheiten gesteuert werden können.

Ferner ist ein Beispiel eines Systems, bei dem der erfin­ dungsgemäße Umsetzer angewandt werden kann, in Fig. 5 dargestellt.

In Fig. 5 sind mit 50 bis 52 Fühleranschlüsse, mit 53 eine Steuereinheit und mit 54 und 55 Ausgangsanschlüsse be­ zeichnet.

Signale von Fühlern, die den Zustand eines Systems (eine Temperatur, einen Winkel, EIN/AUS, eine Lage usw.) dar­ stellen, werden parallel über die Fühleranschlüsse 50 bis 52 eingegeben, in Seriensignale umgesetzt und der Steuereinheit 53 zugeführt. In der Steuereinheit 53 werden die Seriensignale von einer Eingangsschnittstelle 531 auf­ genommen, in Parallelsignale umgesetzt und einem Folge­ steuerwerk 532 zugeführt. Das Folgesteuerwerk 532 führt Steuersignale in einer abhängig von dem Informationsin­ halt der Eingangssignale programmierten Reihenfolge einer Ausgangsschnittstelle 533 parallel zu, die die Steuersig­ nale umsetzt und Ausgangsanschlüssen zuführt. In diesem Falle führt die Ausgangsschnittstelle 533 die Seriensi­ gnale gleichzeitig mehreren Ausgangsanschlüssen 54 und 55 zu. Wenn die Anzahl der Ausgangsvorrichtungen (bei­ spielsweise Elektromagnete) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird nur ein Serienausgangssignal zur Steuerung der Ausgangsvorrichtungen verwendet.

Wie bereits erwähnt, ist es durch den erfindungsgemäßen Umsetzer möglich, die Anzahl der zum Betreiben und Steu­ ern eines Systems mit mehreren Ausgangsvorrichtungen er­ forderlichen Leitungen erheblich zu verringern, so daß mehr Ausgangsvorrichtungen auf einem begrenzten Raum angeordnet werden können, der Verdrahtungsaufwand und die Kosten verringert werden.

Claims (11)

1. Serien-Parallel-Umsetzer zum Empfangen von Seriensi­ gnalen aus einem Steuerabschnitt durch einen gesteuerten Abschnitt ohne eine eigene Stromversorgungseinheit und zum Umsetzen der Signale in parallele Signale, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Abschnitt ein Startsignal-Erzeugungsmittel zum Erzeugen von Startsignalen, die mit Taktsignalen synchronisiert sind, und ein Seriensignal-Erzeugungsmit­ tel zum Erzeugen von Seriensignalen, die den Taktsigna­ len überlagert sind, und verschiedene Signalpegel in Abhängigkeit von binären Informationen einnehmen, auf­ weist; daß der gesteuerte Abschnitt, der mit dem Start­ signal-Erzeugungsmittel und dem Seriensignal-Erzeugungs­ mittel über Leitungen verbunden ist, aufweist: ein Be­ triebsspannungs-Erzeugungsmittel zum Erzeugen einer für den gesteuerten Abschnitt erforderlichen Betriebs­ spannung durch Glättung der durch das Seriensignal-Er­ zeugungsmittel erzeugten Seriensignale, ein Startsi­ gnal-Feststellmittel zum Feststellen von Startsignalen, die durch das Startsignal-Erzeugungsmittel erzeugt wer­ den, ein Signalextrahiermittel zum Extrahieren von Takt­ signalen und binären Informationen aus den Seriensigna­ len, die durch das Seriensignal-Erzeugungsmittel erzeugt werden, und ein Signalverteilungsmittel zum Erzeugen von Verteilungspositionssignalen zum Bestimmen der Ver­ teilungspositionen der binären Informationen, die durch das Signalextrahiermittel unter Verwendung der durch das Startsignal-Feststellmittel festgestellten Startsig­ nale und der durch das Signalextrahiermittel extrahier­ ten Taktsignale extrahiert wurden; und daß der Steuerab­ schnitt parallele Signale erzeugt zum Steuern der Zu­ stände von Ausgangsmitteln, die an den Verteilungspositionen angeordnet sind, in Abhängigkeit von den durch das Signalverteilungsmittel erzeugten Verteilungsposi­ tionssignalen und den durch das Signalextrahiermittel extrahierten binären Informationen.

2. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Seriensignal-Erzeugungseinrichtung erzeugten Seriensignale innerhalb von Zeitabschnitten, die außerhalb der Taktsignalzeit liegen, einen weit­ gehend konstanten Gleichspannungspegel aufweisen, und daß Änderungen des Gleichspannungspegels innerhalb der Taktsignalzeit binäre Informationen darstellen.

3. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalextrahiermittel Taktsignale und binäre Informationen aus dem Seriensignal durch Vergleichen der Gleichspannungspegel extrahiert.

4. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Seriensignal-Erzeugungsmittel erzeug­ ten Seriensignale in außerhalb der Taktsignalzeiten liegenden Zeitabschnitten einen weitgehend konstanten Gleichspannungspegel aufweisen und binäre Informationen durch Änderungen der Impulsbreite innerhalb von Takt­ signalzeiten dargestellt sind.

5. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalextrahiermittel Taktsignale und binäre Informationen aus den Seriensignalen durch Impulsbrei­ ten-Vergleich extrahiert.

6. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverteilungsmittel Verteilungspositions­ signale durch Verschieben der von dem Startsignal-Fest­ stellmittel festgestellten Startsignale mittels der von dem Signalextrahiermittel extrahierten Taktsignale erzeugt.

7. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Betriebsspannungs-Erzeugungsmittel erzeugte Betriebsspannung für den Betrieb der an den gesteuerten Abschnitt angeschlossenen Ausgangsmittel und zum Erzeugen der Betriebsspannung für den gesteuer­ ten Abschnitt aufweisende Schaltungsmittel verwendet wird.

8. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Block des gesteuerten Abschnitts eine Startbit- Einheit zum Feststellen von Startsignalen, eine Umsetz­ einheit zum Erzeugen paralleler Signale und eine Endbit- Einheit zum Erzeugen von Startsignalen für nachfolgende Blöcke aufweist.

9. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Steckverbinder zum Verbinden einer bestimmten Anzahl von Blöcken des gesteuerten Abschnitts, die mehrere dieser Einheiten aufweisen, auf der Vorder- und Rücksei­ te jeder Einheit vorgesehen sind.

10. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Startsignal-Erzeugungsmittel erzeugten Startsignale durch Einbeziehung anderer Gleichspannungs­ pegel als dem Gleichspannungspegel der binären Informa­ tionen in die durch das Seriensignal-Erzeugungsmittel erzeugten Seriensignale gebildet sind.

11. Serien-Parallel-Umsetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Startsignal-Erzeugungsmittel erzeug­ ten Startsignale durch Einbeziehung anderer Impuls­ breiten als der Impulsbreite der Binärinformation in den durch das Seriensignal-Erzeugungsmittel erzeugten Seriensignale gebildet sind.