DE69500281T2 - Kompatibelschnittstelle für die Steueranlage von Geräten im Haus, in der Industrie oder in der beruflichen Umgebung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompatible Schnittstelle für eine Steueranlage für Geräte im Haus, im Gewerbe oder in der beruflichen Umgebung, die insbesondere anwendbar ist bei einer Anlage mit Geräten, die über unterschiedliche Übertragungsmedien steuerbar sind. Genauer gesagt ist die Erfindung anwendbar auf Anlagen, bei denen der Informationsaustausch und die Stromversorgung der Geräte sowohl über zweiadrige als auch über vieradrige Verbindungen stattfinden.
• Es sind Anlagen bekannt, bei denen der Informationsaustausch und die Stromversorgung der Geräte über ein zweiadriges Omnibusnetz (Bus genannt) abläuft, das alle Geräte bedient. Bei einer häuslichen oder gewerblichen Anlage sind unterschiedliche Anschlüsse, insbesondere Anschlußdosen einzeln oder zu mehreren in den verschiedenen Zimmern verteilt. Im Automobilbereich gibt es solche Busse ebenfalls, wobei hier die Verbindungen direkt sein können, ohne Anschlußdosen. Der Bus verbindet dann die verschiedenen Anschlüsse, direkte oder Dosenanschlüsse, miteinander. Was die Stromversorgung der verschiedenen Anschlüsse angeht, so werden diese parallel versorgt. Was die zu übertragenden Informationen angeht, so werden diese auf dem Bus an alle Geräte übertragen, unabhängig davon, ob es sich um von einem Gerät ausgesandte oder für ein bestimmtes Gerät vorgesehene Informationen handelt. Das Gerät, das erkennt, daß die Information für es bestimmt ist, empfängt sie und berücksichtigt sie. Bei dieser Art der Übertragung auf zwei Adern modulieren die Informationssignale die Stromversorgung.
• Andere Geräte sind zum Betrieb mit einer vieradrigen Übertragung vorgesehen. Von diesen vier Adern dienen zwei zur Stromversorgung der verschiedenen Geräte und somit der oben erwähnten verschiedenen Anschlüsse. Die anderen zwei Adern dienen zur Übertragung der Informationen und dienen als Informationsübertragungsbus. Ein vieradriges Kabel verbindet somit die verschiedenen Anschlüsse der Hausanlage mit zwei Adern für die Stromversorgung und zwei Informationsbusadern, die die Informationen an die verschiedenen Geräte der Anlage übertragen.
• Eine für die zweiadrige oder vieradrige Verkabelung vorgesehene Anlage erlaubt jedoch nur, Geräte anzuschließen, deren Übertragungsart der Art der Verkabelung entspricht. Dies stellt einen Nachteil für die Ausbreitung derartiger Anlagen dar.
• Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenschaltung, die es ermöglicht, an eine vieradrige Anlage sowohl Geräte, die zum Betrieb mit einer zweiadrigen Anlage vorgesehen sind, als auch Geräte, die zum Betrieb mit einer vieradrigen Anlage vorgesehen sind, anzuschließen und die zwei Arten von zu übertragenden Signalen zu übertragen.
• Die Erfindung betrifft somit eine kompatible Schnittstelle für eine Steueranlage für Hausgeräte mit einer Busleitung, die wenigstens zwei erste Leitungsadern umfaßt, die für einen Versorgungsstrom dienen, wobei Informationssignale auf den zwei ersten Adern und/oder auf zwei zweiten Leitungsadern übertragen werden.
• Diese Schnittstelle umfaßt:
• - eine Schaltung zum Erkennen, ob Informationssignale auf den zwei ersten oder auf den zwei zweiten Adern übertragen werden, und zum Übertragen eines Empfangsidentifikationssignals an ein Hausgerät;
• - eine an die zwei ersten Adern angeschlossene Stromregelschaltung zum Erzeugen einer stabilisierten Stromversorgung, auch wenn Informationssignale auf den zwei zweiten Adern übertragen werden.
• Eine solche Schnittstelle umfaßt vorzugsweise:
• - zwei erste Eingangsanschlüsse, die an zwei erste Leitungsadern anschließbar sind;
• - zwei zweite Eingangsanschlüsse, die an zwei zweite Leitungsadern anschließbar sind;
• - zwei erste Ausgangsanschlüsse, die an die zwei ersten Eingangsanschlüsse angeschlossen sind und vorgesehen sind zur Stromversorgung von Geräten, die normalerweise mit vier Adern arbeiten;
• - zwei zweite Ausgangsanschlüsse, die über eine Stromregelschaltung mit den zwei ersten Eingangsanschlüssen verbunden sind und zur Stromversorgung von Geräten vorgesehen sind, die normalerweise mit zwei Adern arbeiten;
• - zwei dritte Ausgangsanschlüsse, die an die zweiten Eingangsanschlüsse angeschlossen sind und vorgesehen sind zur Übertragung von Information an Geräte, die normalerweise mit zwei Adern arbeiten.
• Zum Senden von Information auf den zwei ersten Leitungsadern umfaßt die Schnittstelle eine Modulationsvorrichtung, die an die zwei ersten Eingangsadern angeschlossen ist, sowie einen vierten Ausgangsanschluß, mit dem ein Gerät der zweiten Art Modulationssteuersignale übertragen kann. Die Schnittstelle umfaßt ebenfalls:
• - einen Strommodulationsdetektor (COMP), der an wenigstens einen der zwei ersten Eingangsanschlüsse angeschlossen ist und bestimmte, an diesen Eingangsanschluß übertragene Modulationen erfaßt;
• - sowie einen sechsten Ausgangsanschluß, der an diesen Modulationsdetektor angeschlossen ist, und der es ermöglicht, erfaßte Modulationssignale zu einem Gerät der ersten Art zu übertragen.
• Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es zeigen:
• - Figuren 1a und 1b Übertragungssysteme für Hausanlagen von bekannter Art;
• - Figur 2 eine schematische Anpassung des Erfindungsgegenstandes an bekannte Anlagen;
• - Figur 3 eine allgemeine Organisation eines auf die Erfindung anwendbaren Übertragungssystems;
• - Figur 4 ein Beispiel einer kompatiblen Schnittstellenschaltung gemäß der Erfindung;
• - Figur 5 ein praktischeres Ausführungsbeispiel;
• - Figur 6 eine Ausführungsvariante der Erfindung.
• Figur 1a zeigt ein Beispiel einer Übertragung bekannter Art, bei der die Stromversorgung und die Übertragung von Information an verschiedene Organe und Geräte auf nur zwei Adern abläuft. So liefert z.B. ein Steuerorgan B1 die elektrische Versorgung auf zwei Adern f1, f2. Ein entferntes Gerät B2 wird mit Strom versorgt. Die Ader f2 liegt z.B. auf Masse und die Ader f1 auf einem Versorgungspotential. Die Informationsübertragung geschieht durch Modulation der Stromversorgung. Zum Beispiel geschieht in Figur 1a die Informationsübertragung durch Unterbrechungen der Stromversorgung, indem die Ader f1 mit Hilfe einer Transistorschaltung auf Masse gelegt wird.
• Bei der Anlage aus Figur 1b erfordern die Geräte die Verwendung von zwei Adern f1, f2 für die Stromversorgung und von zwei Adern f3, f4 für die Informationsübertragung. Das Steuerorgan HS1 liefert somit die Stromversorgung auf den Adern f1 und f2 für jedes an diese Adern angeschlossene Gerät, wie etwa HS2. Der Informationsaustausch zwischen dem Organ HS1 und dem Gerät HS2 findet in Form von modulierten Signalen statt. Zum Beispiel sind die Signale auf den Adern f3 und f4 zueinander komplementär.
• In Figur 2 ist eine allgemeine Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Anlage finden die Verbindungen mit Hilfe von Verbindungen mit vier Adern f1 bis f4 statt.
• Ein im linken Bereich der Figur angeordnet es Steuerorgan ST1 kann ein Organ B1 der in Figur 1a gezeigten Art umfassen. Es versorgt dann die Adern f1 und f2 und überträgt Informationen auf diesen Adern. Das Steuerorgan ST1 kann ein Organ HS1 der in Figur 1b gezeigten Art entweder anstelle des Organs B1 oder als Ergänzung umfassen. Dieses Organ HS1 versorgt die Adern f1 und f2 über die Verbindung e1 und überträgt Informationen auf den Adern f3 und f4.
• Die im rechten Teil gezeigte entfernte Anlage ST2 umfaßt ein Gerät B2 und/oder ein Gerät HS2 vom in Figur 1 bzw. 1b gezeigten Typ.
• Das Gerät B2 wird versorgt und empfängt (und sendet gegebenenfalls) Informationen über die Adern f1 und f2.
• Das Gerät HS2 ist für seine Stromversorgung über eine Verbindung e2 an die Adern f1 und f2 und zum Empfang von Informationen an die Adern f3 und f4 angeschlossen. Da es an die Adern f1 und f2 angeschlossen ist, kann es auf diesen Adern auch Informationen senden.
• Mit einer solchen Organisation kann man in ein und derselben Anlage Geräte unterschiedlicher Art koexistieren lassen, wenn eine vieradrige Verkabelung vorgesehen wird.
• Gemäß einer Ausführungsvariante kann man auch eine zweiadrige Verkabelung vorsehen. In diesem Fall findet das Senden von Informationen durch das Organ HS1 über die Verbindung e1 auf den Adern f1, f2 statt. Der Empfang der Informationen (und eventuell das Senden) durch das Gerät HS2 findet über die Verbindung e2 statt.
• Figur 3 stellt eine Anlage dar, bei der eine Busleitung LO es ermöglicht, ein oder mehrere Steuerorgane B1 (im allgemeinen ein Steuerorgan) mit mehreren zu steuernden Geräten B2, B'2, ST2, ST'2 zu verbinden. Die Steuerorgane liefern die elektrische Versorgung für die gesamte Anlage. Sie liefern Informationssignale für die zu steuernden Geräte. Diese Informationen können Prozesse auslösende Signale oder Abfragesignale zum Gewinnen von Informationen über die gesteuerte physische Umgebung sein.
• Die von einem Steuerorgan gesendeten Informationen werden an alle an die Busleitung angeschlossenen Geräte verteilt. Diese Informationen enthalten deshalb einen Hinweis, der die Identität des oder der Geräte umfaßt, für die die Informationen vorgesehen sind. Die Empfängergeräte erkennen diesen Identitätshinweis und können dann für ihre Tätigkeit die Informationen, die sie empfangen, berücksichtigen.
• Mit Bezug auf Figur 4 wird nun ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Schaltungen einer erfindungsgemäßen Schnittstelle beschrieben.
• Diese Schnittstelle umfaßt zwei erste Eingangsanschlüsse E1, E'1, die an Adern f1, f2, wie die in Figuren 1a und 1b verwendeten, anschließbar sind, und zwei zweite Eingangsanschlüsse E2, E'2, die an Adern f3, f4, wie die in Figur 1b gezeigten, anschließbar sind.
• Die Anschlüsse E1, E'1 sind an Ausgangsanschlüssen S1, S'1 der Schnittstelle angeschlossen, an die ein Gerät B2 der in Figur 1a gezeigten Art angeschlossen werden kann, das in Figur 4 gestrichelt gezeigt ist. Dieses Gerät B2 kann somit mit Strom versorgt werden und Informationssignale empfangen.
• Außerdem sind die Anschlüsse E1 und E'1 durch die Schnittstelle mit Ausgangsanschlüssen S2, S'2 verbunden. Diese Verbindung ist in der Schnittstelle durch eine Diode DI, einen Kondensator CO und eine Regelschaltung (REG) gebildet, so daß ein stabilisierter Strom an den Ausgangsanschlüssen S2 und S'2 geliefert wird.
• Außerdem sind die Eingangsanschlüsse E2, E'2 durch eine Adapter-(oder Schnittstellen-)schaltung I1 an die Ausgangsanschlüssen S3, S'3 angeschlossen.
• Ein Gerät HS2 der in Figur 1b gezeigten Art, in Figur 4 gestrichelt dargestellt, ist an die Anschlüsse S2, S'2, S3, S'3 angeschlossen. Das Gerät HS2 kann somit über die Anschlüsse S2, S'2 mit Strom versorgt werden und über die Anschlüsse S3, S'3 Informationen empfangen.
• Bei der erfindungsgemäßen Schnittstelle ist außerdem eine Komparatorschaltung COMP vorgesehen, die die Übertragung von Signalen auf den Adern fl, f2 erfaßt. Beim Beispiel aus Figur 4 erfaßt der Komparator COMP Spannungsschwankungen auf der Ader f1, indem er die Spannung der Ader f1 mit einer Referenzspannung, wie etwa der von der Regelschaltung REG gelieferten stabilisierten Spannung, vergleicht. Die vom Komparator erfaßten Signale werden über Ausgangsanschlüsse S6, S7 und S8 zu den zwei Arten von Geräten B2 und HS2 übertragen. Der Komparator COMP ermöglicht es so, diese Geräte darüber zu informieren, daß Informationssignale auf den Adern f1, f2 empfangen werden.
• Ferner kann über den Anschluß S8 das Gerät HS2 auf den Adern f1, f2 übertragene Informationssignale empfangen.
• Eine Modulationsschaltung, dargestellt durch einen Transistor TR, ermöglicht es, ausgehend von der Schnittstelle aus Figur 4, den Strom auf den Adern f1, f2 zu modulieren. Dieser Transistor TR kann über das mit dem Anschluß S5 verbundene Gerät B2 sowie über das mit dem Anschluß S4 verbundene Gerät HS2 gesteuert werden.
• Schließlich kann die Schaltung I1 noch eine Vergleichsschaltung umfassen, die die Signale auf den Adern f3 und f4 vergleicht und im Austausch ein Informationssignal am Ausgangsanschluß S9 liefert, an den das Gerät B2 angeschlossen ist.
• Man erkennt, daß die erfindungsgemäße Schnittstelle es ermöglicht,
• - die Geräte beider Arten B2 und HS2 ausgehend von der auf den Adern f1 und f2 gelieferten Versorgung mit Strom zu versorgen, egal ob diese Versorgung moduliert ist oder nicht;
• - Signale auf den Adern f3 und f4 zu einem Gerät der Art B2 oder HS2 zu übertragen;
• - von einem Gerät B2 oder HS2 ausgehende Signale auf den Adern f1 und f2 zu senden.
• Figur 5 zeigt eine Schnittstelle, die ähnlich derjenigen aus Figur 4 ist, bei der aber die Anzahl der Ausgangsanschlüsse verringert ist. Es sind einerseits die Ausgangsanschlüsse S4, S5 und andererseits S6, S7 und S8 zusammengelegt worden. Der Ausgangsanschluß S9 könnte mit den Anschlüssen S6, S7, S8 über eine geeignete Entkopplung zusammengelegt werden. Die Verringerung der Anzahl der Ausgänge hängt ab von der Art der Verbinder, die man verwenden will, und der Anzahl Stifte, die sie besitzen.
• Die erfindungsgemäße Schnittstelle kann in einem Verbinder vorgesehen werden, so daß sie an der Busleitung angebracht wird. Die vier Eingangsanschlüsse E1, E'1, E2, E'2 sind mit der Busleitung verbunden. Die Ausgänge S1 bis S9 haben die Form von Stiften, an die ein Gerät angeschlossen wird.
• Die Schnittstelle kann auch in einem Gehäuse angeordnet werden, das sich als ein Adapter darstellt, das auf einen an der Busleitung vorgesehenen Verbinder aufgesteckt wird, wobei die Steckverbindung über die Eingangsstifte (Eingangsanschlüsse) E1, E'1, E2, E'2 abläuft. Das Anschließen eines Geräts geschieht durch Anschließen an die Anschlüsse S1 bis S9.
• Bei einer Ausführungsvariante ist es ebenfalls möglich, eine Übertragung über nur zwei Adern fl, f2 vorzusehen. Bei diesem Fall läuft die Stromversorgung des Gerätes B2 sowie der Informationsaustausch mit diesem Gerät über die Adern f1, f2 ab, wie oben beschrieben. Was das Gerät HS2 angeht, so wird es über die Adern f1, f2 und das beschriebene Regelsystem mit Strom versorgt. Der Empfang von Informationen geschieht durch den Komparator COMP und das Senden von Informationen geschieht mit Hilfe des Transistors TR, wie ebenfalls beschrieben
• Die Erfindung ist z.B. anwendbar auf eine Anlage mit Geräten vom Typ "BATIBUS", die über zwei Adern mit Strom versorgt werden und Daten übertragen, und/oder Geräte nach der "HOMESYSTEM"-Norm, die über zwei Adern mit Strom versorgt werden und bei denen der Informationsaustausch über zwei andere Drähte vorgesehen ist, und/oder vom Typ EIBUS (in Deutschland), AX10 und SMARTHOUSE (in den Vereinigten Staaten von Amerika) und HDB (in Japan).
• Dieser Ansatz kann erweitert werden auf die Multiplexierung der Datenübertragung im Kfz-Bereich, die gegenwärtig unter den Bezeichnungen VAN (Vehicule Area Network in Frankreich), CAN (Communication Area Network, in Deutschland) und J 1850 (in den USA) genormt wird.

Claims (10)

1. Kompatible Schnittstelle für eine Steueranlage für Geräte im Haus, im Gewerbe oder in der beruflichen Umgebung, wobei die Anlage einen zweiadrigen Bus (LO) mit wenigstens zwei ersten Leitungsadern (f1, f2), die für einen Versorgungsstrom dienen, und wobei Informationssignale auf diesen zwei ersten Adern übertragen werden, oder einen vieradrigen Bus umfaßt, wobei Informationssignale in diesem Fall auf zwei zweiten Leitungsadern(f3, f4) übertragen werden, gekennzeichnet durch:

- eine Schaltung (COMP, I1) zum Erkennen, ob Informationssignale auf den zwei ersten Adern oder den zwei zweiten Adern übertragen werden, und zum Übertragen (S6, S9) eines Empfangsidentifikationssignals an ein Hausgerät;

- eine Stromregelschaltung (REG), die an die zwei ersten Adern (f1, f2) angeschlossen ist, um dem Gerät eine stabilisierte Stromversorgung zu liefern (S2, S'2),auch wenn Informationssignale auf den zwei ersten Adern übertragen werden;

- und eine Steuerschaltung (TR), die an die zwei ersten Adern angeschlossen ist, um den Strom auf diesen zwei ersten Adern in Abhängigkeit von einem vom Gerät an sie übertragenen (S4, S5) Signal zu modulieren.

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, vorgesehen entweder zum mit Strom Versorgen einer ersten Art Hausgerät (B2), das mit einem zweiadrigen Bus kompatibel ist, und zum Übertragen von Informationen über die zwei ersten Adern (f1, f2) an diese erste Art Hausgerät, oder zum mit Strom Versorgen einer zweiten Art Hausgerät, die mit einem vieradrigen Bus kompatibel ist (HS2) über die zwei ersten Adern (f1, f2) und zusätzlich zum Übertragen von Informationen über die zwei zweiten Adern (f3, f4) an diese zweite Art Hausgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle umfaßt:

- zwei erste Eingangsanschlüsse (E1, E'1), die an die zwei ersten Leitungsadern (f1, f2) anschließbar sind;

- zwei zweite Eingangsanschlüsse (E2, E'2), die an die zwei zweiten Leitungsadern (f3, f4) anschließbar sind;

- zwei erste Ausgangsanschlüsse (S1, S'1), die an die zwei ersten Eingangsanschlüsse angeschlossen und für die Stromversorgung der ersten Art Gerät vorgesehen sind;

- zwei zweite Ausgangsanschlüsse (S2, S'2), die über eine Stromregelschaltung mit den zwei ersten Eingangsanschlüssen verbunden sind und für die Stromversorgung der zweiten Art Gerät vorgesehen sind;

- zwei dritte Ausgangsanschlüsse (S3, S'3), die mit den zweiten Eingangsanschlüssen verbunden sind und vorgesehen sind für die Übertragung von Informationen an die zweite Art Gerät.

3. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Modulationsvorrichtung (TR) umfaßt, die an die zwei ersten Eingangsadern angeschlossen ist, sowie einen vierten Ausgangsanschluß (S4), der es einem Gerät der zweiten Art (HS2), das über diesen Anschluß Modulationssteuersignale sendet, ermöglicht, Signale auf dem zweiadrigen Bus zu übertragen.

4. Schnittstelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen fünften Ausgangsanschluß (S5) umfaßt, der es einem Gerät der ersten Art (B2) ermöglicht, ein Modulationssteuersignal zu übertragen.

5. Schnittstelle nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsvorrichtung einen Transistor (TR) umfaßt, mit dem die zwei ersten Eingangsanschlüsse (f1, f2) kurzgeschlossen werden können.

6. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- einen Strommodulationsdetektor (COMP), der an wenigstens einen der zwei ersten Eingangsanschlüsse angeschlossen ist und bestimmte an diesen Eingangsanschluß übertragene Modulationen erfaßt;

- sowie einen sechsten Ausgangsanschluß (S6), der an den Modulationsdetektor angeschlossen ist und es ermöglicht, erfaßte Modulationssignale an ein Gerät der ersten Art zu übertragen.

7. Schnittstelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen siebten und einen achten Ausgangsanschluß (S7, S8) umfaßt, die an die Modulationsvorrichtung angeschlossen sind, und es ermöglichen, ein Erfassungssignal jeweils an ein Gerät der ersten Art bzw. ein Gerät der zweiten Art zu übertragen.

8. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiadrige Bus an verschiedenen Stellen mit Verbindern zum Anschließen von Geräten versehen ist, wobei jeder Verbinder eine Schnittstelle umfaßt und genauso viele Ausgangsanschlüsse aufweist, wie die Schnittstelle besitzt.

9. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiadrige Bus an verschiedenen Stellen mit Verbindern zum Anschließen von Geräten versehen ist, wobei jeder Verbinder genauso viele Anschlußstifte besitzt, wie der Bus nutzbare Adern besitzt, wobei die Schnittstelle sich in einem Verbindungsgehäuse befindet, und Geräte an die Ausgangsanschlüsse der Schnittstelle anschließbar sind.

10. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Empfangsschaltung (I1) umfaßt, die an die zweiten Eingangsanschlüsse angeschlossen ist und Informationssignale über die dritten Ausgangsanschlüsse an die zweite Art Gerät oder über einen neunten Ausgangsanschluß (S9) an die erste Art Gerät liefert.