202007. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kétvezetékes kétirányú jelátvitel céljára
1 HU 202007 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kétvezetékes kétirányú jelátvitel céljára, előnyösen mikroszámítógépet is tartalmazó mérésadatgyűjtő rendszerekhez, amely központi egységből és legalább egy alállomásból áll, és ahol a központi egység központi számítógépet és ahhoz csatlakozó soros-párhuzamos átalakítót, az alállomások pedig terepi mikroszámítógépet és ahhoz kapcsolódó soros-párhuzamos átalakítót, illetve bármilyen ismert felépítésű jelfogadó egységet tartalmaznak, ahol a központi egységet és az alállomásokat két vezeték, a központi egység és az alállomások földpontjára kötött negatív soros vonal, valamint a központi soros-párhuzamos átalakító kimenetére és a terepi a soros-párhuzamos átalakító(k) bemenetére kötött pozitív soros vonal köti össze, továbbá a negatív soros vonal és a pozitív soros vonal közé a központi egységben központi vonali kapcsoló, az alállomásoknál pedig terepi vonali kapcsoló van beiktatva úgy, hogy a központi vonali kapcsoló vezérlő bemenetére a központi soros-párhuzamos átalakító kimenete, a terepi vonali kapcsoló vezérlő bemenetére pedig a terepi soros-párhuzamos átalakító kimenete van kötve. Az iparban gyakran előforduló feladat, hogy helyileg szétszórt pontokról mérési információt kell begyűjteni és egy központi helyre továbbítani. Erre a célra különféle mérésadatgyűjtő berendezéseket fejlesztettek ki. Az első mérésadatgyűjtőket úgy szerkesztették meg, hogy minden egyes mérési pontból külön kábelt kellett a központba vezetni. A hosszú vezetékek zavarérzékenysége és a sok párhuzamos kábel magas ára miatt dolgoztak ki olyan megoldásokat, amelyeknél a mérési jeleket nem közvetlenül a központba, hanem helyi adatgyűjtőkbe (alállomásokba) vezetik, amely alállomások a bemeneti jeleket felerősítik, esetleg digitális formára alakítják. Az alállomásokat egymással és a központtal néhány vezetékből álló kábel (ún. soros vonal) köti össze, így a kábelezési költségek jelentősen csökkennek.- A központból és alállomásból álló adatgyűjő rendszereknél a következő megoldandó feladatok merülnek fel:- az alállomásoknak tudniuk kell, mikor kell adataikat a soros vonalra küldeniük,- a központnak szintén tudnia kell, hogy melyik alállomásnak az adatait fogadja,- a kábelezés költségeinek alacsony szinten tartása érdekében a soros vonal vezetékeinek számát minimalizálni kell,- ha egy alállomás meghibásodott, azt a központnak fel kell ismernie és a meghibásodásnak nem szabad zavart okozni a többi alállomás működésében. A mért jelek átvitelét hagyományosan analóg távadóval oldják meg, amelynek kialakítása olyan, hogy a távadó és a fogadóhely között mindössze egyetlen érpár szükséges, amely a távadó tápellátásán kívül a mérendő jelet is átviszi (ennek szokásos értéke: 4-20 mA). A kétvezetékes analóg távadók alkalmazása sok előny mellett néhány hátránnyal is jár. így pl.:- az analóg technika miatt a pontosság növelése egyre drágább alkatrészeket követel,- a szabványos jeltartományt (4-20 mA) miatt helyszíni kalibrálás szükséges,- több távadó együttes alkalmazása esetén minden távadónak külön érpár szükséges,- számítógépes feldolgozás és sok (néhány száz) távadó esetén a számítógépnek gyors A/D átalakítóval kell rendelkeznie, ami a zavarok kiszűrését megnehezíti. A fenti hátrányok kiküszöbölésére az utóbbi években több megoldás született, amelyek két fő csoportba oszthatók: a. ) Az analóg távadó helyettesítése digitális jeleket szolgáltató távadóval és b. ) több érzékelő jelének fogadására alkalmas többcsatornás helyi adatgyűjtők. Az első megoldás az analóg technikával járó hátrányokat küszöböli ki. Ilyen digitális távadót ismertet a „Control Engineering” 1980 februári számában P. Bradshaw (Two Chips Put a Transducer on a Two-Wire Serial Link). Ennél a megoldásnál az érzékelő jelét előerősítő fogadja, amelynek jele A/D átalakítóra kerül, amely soros-párhuzamos átalakítóhoz (UART) csatlakozik. A kétvezetékes elv szigorú betartása miatt a vonalon csak adat vihető át, az állomások tápfeszültség ellátásáról helyileg kell gondoskodni. Egy másik megoldást ismertet a 617 783 sz. CH szabadalmi leírás, ahol a digitális kód nem feszültség-, hanem áramimpulzusok formájában halad végig a vonalon, így a távadót állandó tápfeszültséggel is lehet táplálni. A digitális távadók ugyan kiküszöbölik az analóg távadók hibáit, továbbra is probléma marad viszont az érzékelők számával arányos elektronikus áramköri és kábelezési költség. Egyetlen bitet szolgáltató jeladóknál (pl. füstjelzőknél) megoldották, hogy egy érpárra több feladatot fűzzenek fel és így a kábelezési költségeket megtakarítsák. Ilyenkor a legnehezebb feladat a fogadó központ számára annak eldöntése, hogy melyik jeladó jelzett. Erre a 27 13918ésa27 13919 lajstromszámú DE szabadalom frekvenciamegkülönböztető, a 4,370,561 lajstromszámú US szabadalom pedig időbeosztásos berendezést ír le. Tisztán digitális technikát használ a 4,284,979 sz. US szabadalomban leírt berendezés. Analóg bemenetelű távadóknál a több távadó egyetlen érpárra történő felfűzése nem megoldott. A második megoldásként említett néhány csatornás mikroszámítógépes rendszerek több távadó szerepét is átvehetik, tápfeszültség-ellátásukról viszont helyileg kell gondoskodni. Sok esetben a lekérdező központtal soros vonalon érintkeznek, és a soros vonalra lehet több alállomást is felfűzni. Ilyen rendszerek például a japán Chinon Works Ltd. „St-Line” rendszere, amely mikroprocesszoros alállomásokból és vezérlő központból áll, ahol az alállomások a központtal egyetlen érpáron kommunikálnak. Az alállomások tápfeszültségéről itt is helyileg kell gondoskodni. Hasonló felépítésű az USA-beli Intersü cég „REMDACS” rendszere, amely azonban az alállomások tápfeszültségét a központtól, az adatátviteli vonaltól független érpáron biztosítja. Szintén ezt a megoldást választotta a 179 367 lajstromszámú HU szabadalom, ahol az alállomások egymás után nyitják meg a soros vonalat a sorban következő állomás számára, így az alállomások sorszámát a huzalozási sorrend dönti el. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
