專利名稱：用于在發(fā)送機和接收機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于交換信息的設(shè)備，包括由電源供電的發(fā)送機，電纜，其中的第一導(dǎo)體和發(fā)送機的一個固定的電位點相連，其中的第二導(dǎo)體和發(fā)送機的一個可變電位點相連，以及至少一個接收機。
背景技術(shù)：
這種設(shè)備被廣泛地用于交換信息。在一方面，它們要求被保護(hù)免受電磁輻射的影響的屏蔽的電纜或鉸線對，在另一方面，要求使用用于產(chǎn)生構(gòu)成信息的信號的電路和用于整形這些信號的電路。例如使用EIB(注冊商標(biāo))、LONWORKS(注冊商標(biāo))或RS485標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是已知的。這種系統(tǒng)是非常具有競爭性的，其使得能夠以高的位速率傳送信息。不過，對于某些尤其是其中高的位速率不是一個重要的標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，這些設(shè)備的尺寸太大。
由現(xiàn)有技術(shù)得知一些比較簡單的設(shè)備。例如在圖1中所示的組合設(shè)備便是已知的。這種設(shè)備包括通過電纜C1彼此相連的發(fā)送機SA1和接收機SB1，所述電纜具有兩個導(dǎo)體，其電阻用符號RL1和RL2表示。發(fā)送機主要包括可控的開關(guān)，其由工作在開關(guān)方式下的晶體管TA1構(gòu)成，并且能夠使得電纜的導(dǎo)體的兩端連接在一起或者斷開。接收機SB1本身包括用于提供通過電阻RB1連接到電纜的導(dǎo)體的一端的電壓VDDB的電源。電壓Us在電纜的導(dǎo)體的兩端之間被測量。這個電壓Us按照發(fā)送機SA的晶體管的狀態(tài)而改變。因而，信息的內(nèi)容被編碼成為處在發(fā)送機處的晶體管TA1的狀態(tài)的序列，并通過測量在接收機SB1處的電壓Us的改變被解碼。當(dāng)晶體管TA1導(dǎo)通時，在連接發(fā)送機和接收機的電纜中的電流強度主要由電阻RB1限制。信息的位速率是相當(dāng)?shù)偷?，不需要在該圖上示出這種布置的電容和電感的影響。
這種設(shè)備具有缺點。尤其是，如果設(shè)想在同一個線路上使100個接收機和發(fā)送機SA1相連，則電流限制電阻被并聯(lián)設(shè)置，其值等于RB1/100。為了避免過大的電流流過發(fā)送機TA，需要限制可以相互通信的元件的數(shù)量，或者選擇大的電阻RB1，例如100乘以引起由發(fā)送機TA可允許的最大電流的值。
在這種設(shè)備中已知在發(fā)送機和接收機處出現(xiàn)共模電壓和差模電壓，特別是當(dāng)后者被遠(yuǎn)距離分開時。
共模電壓由箭頭Ucm表示。計及電阻RB1，共模電流必然引起電壓Us的改變。
差模電壓是由流過由在發(fā)送機和接收機之間的電纜的導(dǎo)體構(gòu)成的環(huán)路的電流Idm引起的。這些通過電阻RL1和RL2的電流同樣引起電壓Us的改變。
為了減少由感應(yīng)電流Idm引起的干擾，使用屏蔽或者扭絞的電纜。此外，使用具有非常小的電阻的導(dǎo)體，并限制分開設(shè)備的各個元件的可允許的距離。
關(guān)于電阻RB1的值必須找到一個折中。該值必須如此之高，使得允許在最多的元件之間進(jìn)行通信，并且當(dāng)發(fā)送機TA1接通時，并維持電壓Us小于使用該電壓的任何邏輯電路的低的邏輯值的上限。相反地，其值必須如此之小，使得限制感應(yīng)電流的影響。
例如圖2所示的設(shè)備也是已知的。這種設(shè)備包括發(fā)送機SA2和接收機SB2，它們通過電纜C1彼此相連，所述電纜具有兩個導(dǎo)體，其電阻用符號RL1，RL2表示。發(fā)送機A2主要包括用于提供供給電阻RA的電壓VDDA的電源，以及串聯(lián)設(shè)置的晶體管TA2。晶體管TA2被一個電路(未示出)控制，并以開關(guān)方式操作。接收機SB2主要具有在電纜的兩個導(dǎo)體的兩端之間的電阻RB2。在該電阻的端子上取得電壓Us。因而，信息的內(nèi)容被編碼成為發(fā)送機的晶體管TA2的狀態(tài)的序列，并通過測量在接收機中的電壓Us的改變來解碼。當(dāng)晶體管TA2截止時，在連接發(fā)送機和接收機的電纜中的電流強度主要由電阻RA限制。
在這種設(shè)備中，在給定RA的情況下，電阻RB2的值同樣必須如此之大，使得允許連接大量的元件。還必須比電阻RL1，RL2的值大得多。然而，RB2的值必須盡可能小，以便減少共模和差模感應(yīng)電流的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于傳送信息的設(shè)備，其能夠減輕上述的缺點并改進(jìn)由現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)備。尤其是，本發(fā)明提供一種制造成本低的簡單的設(shè)備，使得能夠互連大量的對干擾電流和電壓不敏感的發(fā)送機和接收機。
按照本發(fā)明的用于交換信息的設(shè)備的特征在于，其中的一個或幾個接收機包括用于限定反抗通過電纜的電流的流動的閾值電壓的元件。因而，干擾電壓必須大于閾值電壓，才能實現(xiàn)電流圍繞電纜的流動并被解釋為信息。
從屬權(quán)利要求2到5限定了按照本發(fā)明的各種替代的實施例。


附圖以舉例方式表示按照本發(fā)明的用于交換信息的設(shè)備的實施例。
圖1和圖2表示從現(xiàn)有技術(shù)已知的由電纜連接的使得進(jìn)行信息交換的發(fā)送機-接收機組合設(shè)備；圖3表示按照本發(fā)明的用于交換信息的設(shè)備的第一實施例，包括由電纜連接的發(fā)送機和接收機；以及圖4表示按照本發(fā)明的用于交換信息的設(shè)備的第二實施例，包括由電纜連接的發(fā)送機和接收機。
具體實施例方式
按照本發(fā)明的用于交換信息的設(shè)備的第一實施例包括用電纜相互連接的發(fā)送機SA3和接收機SB3，所述電纜具有兩個導(dǎo)體，其電阻用符號RL1，RL2表示。發(fā)送機SA3包括晶體管TA3，并和前述的發(fā)送機SA2相同。接收機SB3包括用于對電阻RB4提供電壓的電壓源VDDB和串聯(lián)設(shè)置的晶體管TB3。發(fā)射器TB3的基極通過直流電壓發(fā)生器P3例如干電池或蓄電池和電阻RB3與電纜的導(dǎo)體的端部相連。晶體管TA3被一個電路(未示出)控制，并以開關(guān)方式操作。在晶體管TB3的發(fā)射極和集電極之間獲得電壓Us。
這樣，一個信息被編碼成為發(fā)送機處的晶體管TA3的狀態(tài)的序列，并通過測量接收機SB2處的電壓Us的改變被解碼。當(dāng)晶體管TA3截止時，在連接發(fā)送機和接收機的電纜中的電流強度主要由電阻RB3限制。
利用這種結(jié)構(gòu)，能夠選擇大的電阻RB3，同時對感應(yīng)電流的影響不敏感。實際上，當(dāng)差模電壓不大于發(fā)生器P3的電壓加上晶體管TB3的基極和發(fā)射極之間的電壓時，晶體管TB3保持截止。
例如，發(fā)送機SA3和接收機SB3的電壓VDDA和VDDB可以等于12V。電阻RA和RB4可以取等于1千歐，RB3等于50千歐，從而允許大量元件互連。發(fā)生器的電壓可以取等于4.5V，晶體管TB3的基極-發(fā)射極電壓等于0.6V。
因而，允許晶體管的狀態(tài)改變的差動電壓基本上等于5V。這個值給出一個良好的安全裕度，使得能夠阻止感應(yīng)電流的影響。
這種結(jié)構(gòu)具有使用直流電壓發(fā)生器例如干電池或蓄電池的缺點。不過在后一種情況下將會注意到，當(dāng)晶體管TA3斷開時，蓄電池通過電阻RA，RL1，RB3，RL2被連續(xù)地充電。借以補償自動放電，并使該元件具有長的壽命。
在這種電路中，不能利用齊納電壓等于4.4V的齊納二極管代替這個發(fā)生器來阻止干擾電壓的發(fā)生。
具體地說，如果發(fā)生器P3用齊納二極管代替，當(dāng)晶體管TA3截止時，電流主要由電阻RB3限制，基本上等于(12-5)/50＝0.140mA。這個低值的電壓具有這樣的結(jié)果，即使得在齊納二極管端子上的電壓非常不同于齊納電壓，在這種情況下基本上是0。結(jié)果，使得電路對于感應(yīng)電流是敏感的。
圖4表示本發(fā)明的設(shè)備的第二實施例，這個實施例使得能夠解決這個問題。這種設(shè)備包括發(fā)送機SA4和接收機SB4，它們由電纜C1連接在一起，電纜C1具有兩個導(dǎo)體，其電阻用符號RL1，RL2表示。由通過電纜發(fā)送的電信號構(gòu)成的信息可以由發(fā)送機SA4發(fā)送，并由接收機SB4接收。在圖4中為了簡明示出了一個發(fā)送機和一個接收機。不過，顯然，該設(shè)備可以包括幾個指令發(fā)送機和幾個在電纜上并聯(lián)連接的指令接收機。例如，在家庭自動網(wǎng)絡(luò)中，這種設(shè)備使得能夠在控制裝置，電氣設(shè)備和傳感器之間進(jìn)行通信。這些元件的每一個可以包括發(fā)送機和接收機，使得可以在它們之間進(jìn)行雙向通信。
發(fā)送機SA4主要包括向串聯(lián)設(shè)置的電阻RA4和晶體管TA4提供電壓VDDA的電源。發(fā)送機TA4由一個電路(未示出)控制，并在開關(guān)方式下操作。接收機SB4包括用于提供電壓VDDB并向與兩個并聯(lián)支路串聯(lián)設(shè)置的電阻RB6和齊納二極管DZB4供電的電源，所述并聯(lián)支路分別包括電阻RB7，以及串聯(lián)設(shè)置的晶體管TB4和電阻RB8。電纜的導(dǎo)體的兩個末端之一被連接在電阻RB6和齊納二極管之間，另一個末端借助于電阻RB5和晶體管TB4的基極相連。
該設(shè)備例如可以利用以下的值來實施VDDA＝VDDB＝12VRA＝RB6＝1千歐UZ＝3.9VRBS＝47千歐RB7＝4.7千歐RB8＝100千歐要從發(fā)送機SA4發(fā)送給接收機SB4的信息被編碼為晶體管TA4的截止和導(dǎo)通狀態(tài)的時間序列。在接收機SB4借助于分析在電阻RB8的端子上測量的電壓Us的變化進(jìn)行解碼。
當(dāng)晶體管TA4截止時，在晶體管TA4的集電極和發(fā)射極之間存在電壓。這個電壓基本上等于12V。其使電流通過電阻RL1、齊納二極管DZB4、晶體管TB4、電阻RB5和電阻RL2。二極管DZB4的齊納電壓由流過連接在接收機SB4的電源端子之間的電阻RB6，RB7的電流維持。這個齊納電壓和晶體管TB4的發(fā)射極-基極電壓反抗通過電纜的電流的流動。當(dāng)足夠的電流流過這個電纜時，晶體管TB4導(dǎo)通，此時電壓Us大約等于10V，并由邏輯電路解釋為高狀態(tài)。電阻RB5的大的值使得能夠限制電流，并使得能夠使一個發(fā)送機和許多接收機相連。
當(dāng)晶體管TA4導(dǎo)通時，在其集電極和發(fā)射極之間的電壓基本上是0。這具有這樣的結(jié)果，即，沒有電流流過環(huán)路。因而晶體管TB4截止，電壓Us基本上是0。這被邏輯電路解釋為低狀態(tài)。通過齊納二極管并使得能夠在其端子維持齊納電壓的電流被選擇大約是在電纜中可能遇到的感應(yīng)電流的10倍。這使得能夠確保感應(yīng)的干擾電流不會使晶體管SB4進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
這種設(shè)備包括大約100個接收機，在1000m長的連接電纜的情況下可以完好地工作。
當(dāng)然，發(fā)送機和接收機可以包括其它的元件例如電容器。晶體管TA4例如可以由微控制器控制。
為了使得在該設(shè)備中能夠連接更多的元件，電阻RA也可以由晶體管代替。
權(quán)利要求
1.一種用于交換信息的設(shè)備，包括由電源(VDDA)供電的發(fā)送機(SA3，SA4)，電纜(C1)，電纜的第一導(dǎo)體和發(fā)送機的一個固定電位點(GNDA)相連，第二導(dǎo)體和發(fā)送機的一個可變電位點相連，以及至少一個接收機(SB3，SB4)，其特征在于，其中的一個或幾個接收機(SB3，SB4)包括用于限定反抗電流通過電纜(C1)的流動的閾值電壓的元件(P3，DZB4)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于交換信息的設(shè)備，其特征在于，用于限定反抗電流通過電纜(C1)的流動的閾值電壓的元件(P3)是干電池或蓄電池(P3)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于交換信息的設(shè)備，其特征在于，用于限定反抗電流通過電纜(C1)的流動的閾值電壓的元件(DZB4)包括齊納二極管(DZB4)，其被供給連續(xù)電流，使得即使在電纜(C1)中沒有電流，在其端子之間也能呈現(xiàn)基本上等于其齊納電壓的電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的用于交換信息的設(shè)備，其特征在于，所述反抗電流通過電纜(C1)的流動的閾值電壓是齊納二極管(DZB4)的齊納電壓和晶體管(TB4)的發(fā)射極-基極電壓之和，晶體管(TB4)的發(fā)射極和齊納二極管(DZB4)的陽極相連。
5.如權(quán)利要求1到4任何一個所述的用于交換信息的設(shè)備，其特征在于，所述閾值電壓大于2V。
全文摘要
本發(fā)明的數(shù)據(jù)交換設(shè)備包括由電源(VDDA)供電的發(fā)送機(SA4)，電纜(C1)，其第一導(dǎo)體和發(fā)送機的一個固定電位的點(GNDA)相連，其第二導(dǎo)體和發(fā)送機的一個可變電位的點相連，以及接收機(SB4)。所述接收機(SB4)包括用于限定反抗電流通過電纜(C1)的流動的閾值電壓的元件。所述設(shè)備被以這樣的方式來實施，使得其簡單并制造成本低。所述設(shè)備使得能夠互連多個發(fā)送機和接收機，并對于電壓和寄生電流具有低的敏感性。
文檔編號H04L25/45GK1736038SQ200380108501
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者馬庫斯·黑黎各 申請人:Somfy兩合公司