In der DE-PS 21 13 931 ist eine Anordnung beschrieben, in der mehrere Empfänger mit einer Zentraleinheit über je eine Zwei­drahtleitung verbunden sind, über die Impulse und die Versor­gungsspannung für den jeweiligen Empfänger übertragen werden. Die Impulse werden mittels Differentialübertrager in die Lei­tungen eingespeist und aus diesen entnommen. Die Differential­wicklungen der Übertrager sind wechselstrommäßig mittels eines Kondensators in Reihe geschaltet. Zur Stromversorgung der Emp­fänger dient ein Transformator, der je Empfänger eine Sekundär­wicklung und einen an diese angeschlossenen Gleichrichter auf­weist. Die Gleichspannungen werden an den die Differential­wicklungen verbindenden Kondensatoren angelegt und in den Emp­fängern an den entsprechenden, mit den Differentialwicklungen verbundenen Kondensatoren abgenommen. Die bekannte Anordnung ist bei galvanischer Trennung von Sender und Empfänger nur für einen sternförmigen Anschluß der Empfänger an die Zentralein­heit geeignet, nicht dagegen für eine alle Empfänger und die Zentrale verbindende Busleitung.

In der E-PS 0 134 174 ist ein Bussystem beschrieben, bei dem die die Informationen enthaltenden Impulse eine als Versor­gungsspannung dienende Gleichspannung modulieren. Eine galva­nische Trennung zwischen den Teilnehmern des Bussystems ist nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, deren Geräte an eine Busleitung galvanisch getrennt angeschlossen sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die neue Anordnung wird mit besonderem Vorteil in der Verfah­rens- und Prozeßtechnik eingesetzt, wenn räumlich voneinander entfernt liegende Feldgeräte eigensicher und explosionsge­schützt mit geringem Aufwand an eine entfernte Zentrale ange­schlossen werden sollen.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie deren Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

• die Figuren 1 und 3 Schaltbilder von Ausführungsbeispielen der Erfindung,
• Figur 2 Einzelheiten des Ausführungsbeispiels nach Figur 1.

In Figur 1 sind mit BL1, BL2 die beiden Adern einer zweiadrigen Busleitung bezeichnet, an die mehrere Geräte, z. B. digital arbeitende Sensoren und Aktoren, angeschlossen sind. Zu und von diesen sollen digitale Meß- und Stellsignale sowie weitere Daten, wie Status- und Fehlermeldungen, Parameter und so fort übertragen werden. Die Busleitung dient nicht nur zur Übertra­gung von Informationen, sondern auch zur Spannungsversorgung der Geräte. Da die Busleitung galvanisch von den Geräten und selbstverständlich auch die Geräte untereinander galvanisch getrennt sein sollen, enthält jedes Gerät einen Übertrager U1, U2, ... Un zum Ein- und Auskoppeln von Informationssignalen in die bzw. aus der Busleitung. Die Übertrager weisen je drei Wicklungen W11, W12, W13; W21, W22, W23 ... Wn1, Wn2, Wn3 auf. Die beiden an die Busleitungen angeschlossenen Wicklungen sind wechselstrommäßig mit Kondensatoren C11, C12, C21, C22 ... Cn1, Cn2 in Reihe geschaltet. An die dritten Wicklungen W13, W23 ... Wn3 sind die Sende- und Empfangseinrichtungen angeschlos­sen.

Die Geräte werden von einer Stromversorgungseinheit SV über die Busleitung BL1, BL2 mit Energie versorgt. Da im Ausführungsbei­spiel auch die Stromversorgungseinheit SV galvanisch von der Busleitung getrennt sein soll, enthält sie einen Netztransfor­ mator, dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung mittels eines Kondensators C0 gesiebt über Spulen SP1, SP2 in die Busleitung BL1, BL2 eingespeist wird. Die Geräte ST1, ST2 ... STn enthal­ten Gleichspannungswandler SW1, SW2 ... SWn, die an die Reihen­schaltung der Kondensatoren Ci1, Ci2 angeschlossen sind und von der Busleitung BL1, BL2 die Versorgungsspannung über die Wick­lungen Wi1, Wi2 erhalten. Die Übertragerwicklungen und die Kondensatoren wirken für die Versorgungsspannung als Siebglie­der.

Zweckmäßig ist die Stromversorgungseinheit nicht gesondert an die Busleitung angeschlossen, sondern sie ist Bestandteil eines Gerätes, z. B. einer Zentraleinheit, und ist in diesem wie die Spannungswandler SW1, SW2 ... SWn an die Kondensatoren Ci1, Ci2 angeschlossen. Die Funktion der Spulen SP1, SP2 und des Kondensators C0 wird dann von den in dem Gerät ohnedies vorhandenen Übertragerwicklungen und Kondensatoren übernommen.

Einzelheiten einer vorteilhaften Anschaltung der Geräte, ins­besondere der Spannungswandler an die Busleitung, zeigt das Schaltbild nach Figur 2. Mit BL1, BL2 sind wieder die beiden Adern der Busleitung bezeichnet, auf denen die Informations­signale gegenphasig übertragen werden. Auf der Busleitung BL1 liegt ferner eine positive Versorgungsspannung V+, auf der Busleitung BL2 eine negative V-. Eine Reihenschaltung aus zwei Übertragerwicklungen L1, L2 mit gleicher Windungszahl und zwei Kondensatoren C1, C2 mit gleicher Kapazität liegt zwischen den Adern BL1, BL2. An einer dritten Wicklung L3 des Übertragers liegen ein Empfangsverstärker V1, der ein Differenzverstärker ist, und ein Sendeverstärker V2 als Leitungstreiber, der gegenphasige Signale in die Wicklung L3 speist.

Befindet sich das Gerät am Ende der Busleitung, wie z. B. das Gerät STn in der Anordnung nach Figur 1, wird zweckmäßig an die Wicklung L3 ein Widerstand Z_L angeschlossen, der, unter Berück­sichtigung des Untersetzungsverhältnisses des Übertragers, so bemessen ist, daß die Busleitung mit dem Wellenwiderstand ab­ geschlossen ist. Eine solche Anordnung hat gegenüber einem un­mittelbaren Abschluß der Busleitung mit einem Widerstand den Vorteil, daß kein Versorgungsstrom zusätzlich verbraucht wird. Wenn das Übersetzungsverhältnis zwischen der Wicklung L3 und den Wicklungen L1, L2 größer als Eins ist, wird der Wellen­widerstand im Verhältnis des Quadrats des Übersetzungsverhält­nisses transformiert. Dadurch wird der ohmsche Widerstand Z_L größer als der Wellenwiderstand und belastet daher den Lei­tungstreiber V2 entsprechend gering. Auch hierdurch wird eine Energieeinsparung erreicht. Ferner können für alle Leitungs­treiber, unabhängig, ob die zugehörigen Geräte den Abschluß der Busleitung bilden oder nicht, gleiche Leitungstreiber verwendet werden.

Ein Gleichspannungswandler SW liefert eine von der Busleitung galvanisch getrennte Versorgungsspannung für das Gerät. Hierzu eignet sich z. B. ein Spannungswandler, der die Eingangsspan­nung mit unterschiedlicher Polung abwechselnd auf die Primär­wicklung eines Übertragers schaltet, an dessen Sekundärwicklung ein Gleichrichter mit einem nachgeschalteten Siebglied ange­schlossen ist. Im allgemeinen erfordern solche Gleichspannungs­wandler einen großen Energiespeicher, der im Ausführungsbeispiel von einem Kondensator C3 gebildet ist, der mit Drosseln L2, L3, denen Freilaufdioden D3, D4 parallelgeschaltet sind, zu einem Filter ergänzt ist. Damit sich der Kondensator C3 nicht im Falle eines Spannungsabfalls auf der Busleitung, z. B. während der Impulse, oder im Falle eines Kurzschlusses entladen kann, sind in seine Zuleitungen Dioden D2, D3 geschaltet. Spannungsspitzen, die an den Wicklungen L1, L2 bei einem plötzlichen Spannungs­abfall auf der Busleitung auftreten können, werden von einer Diode D1 von der Busleitung abgehalten. Wirksam bleibt dagegen die Serienschaltung der Kondensatoren C1, C2, deren Ladung aber im Falle eines Kurzschlusses auf der Busleitung wegen der Induktivität der Wicklungen L1, L2 nicht schlagartig in die Busleitung fließen kann.

Eine etwaige, in dem Gerät enthaltene Stromversorgungseinheit weist ein Netzteil NT mit einem Netztransformator auf, dessen Ausgangsstrom mittels eines Widerstandes R und dessen Ausgangs­spannung mittels einer Zenerdiode Z begrenzt sind. Sollen zwecks einer Redundanz der Stromversorgung oder zur Vermeidung eines unzulässig großen Spannungsabfalls auf der Busleitung wegen deren ohmschen Widerstandes mehrere Stromversorgungsein­heiten verwendet werden, ist dies möglich. Zur gegenseitigen Entkopplung ist jedoch je Stromversorgungseinheit eine Diode D5 vorzusehen. Auch muß dafür gesorgt werden, daß der Gesamtstrom aller Stromversorgungseinheiten auch im Falle eines Kurzschlus­ses auf der Busleitung den maximal zulässigen Wert nicht über­steigt.

Die beschriebene Geräteanschaltung eignet sich für Bussysteme, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Wie schon beschrieben, sind in jeder Geräteanschaltung Maßnahmen getroffen, mit denen unzulässige Strom- und Spannungsspitzen unterdrückt werden. Nicht sichere Bauelemente an gefährdeten Stellen, wie z. B. die Dioden D1, D3, D4, können doppelt ausge­führt und andere Bauelemente, wie z. B. der Elektrolytkonden­sator C3, durch Verguß geschützt werden. Der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit sind begrenzt.

Figur 3 zeigt ein Busleitungssystem, dessen Busleitung aus einer zweiadrigen geschirmten Leitung BL3 besteht. Die nicht bezeichneten Geräte enthalten wieder jeweils einen Signalüber­trager, der mit zwei Wicklungen L01, L02; L11, L12;... Ln1, Ln2 an die Adern der Busleitung angeschlossen ist. Die Mittel­anzapfungen dieser Wicklungen liegen kapazitiv am Schirm der Busleitung. Die Speisespannung wird in die Busleitung über die Wicklungen L01, L02 eingespeist, die Mitte der Speisespannung kann an den Schirm gelegt sein. Der Gleichstrom bewirkt keine Magnetisierung des Übertragerkerns, da die Wicklungen bifilar gewickelt sind. Für das Informationssignal aber, das gleich­phasig auf die Adern gegeben wird, wirken sie wie ein Diffe­renzübertrager. Diese Schaltung ist im Gegensatz zu der nach Figur 1 auf die Schirmleitung oder einen anderen dritten Leiter angewiesen, arbeitet aber auch streng symmetrisch. Gleichtakt­störungen wirken sich nicht aus. Die Schaltung eignet sich zum Übertragen von Signalen über größere Entfernungen in Stör­feldern mit hoher Datenübertragungsrate. Für die Anschaltung der Spannungwandler der Geräte kann die Schaltung nach Figur 2 verwendet werden. Die Hilfsenergieübertragung kann hier größer gewählt werden, da der Übertrager nicht in die Sättigung durch Vormagnetisierung kommt.