包括交流電壓供電裝置的總線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在經(jīng)由總線線路系統(tǒng)供電時(shí)在各個(gè)用戶設(shè)備和可能的中央數(shù)據(jù)處理單元之間的通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多在市場(chǎng)上存在的總線系統(tǒng)中都有中央總線模塊，所述中央總線模塊將公共電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷翰⑶覍⒃撝绷麟妷菏┘拥娇偩€系統(tǒng)的供電線上。從那里由總線系統(tǒng)的各個(gè)用戶設(shè)備獲取直流電壓并且將直流電壓轉(zhuǎn)變成交流電壓，該交流電壓輸送給變壓器或轉(zhuǎn)換器，以便隨后再次轉(zhuǎn)換成直流電壓并且可能進(jìn)行調(diào)節(jié)從而為用戶設(shè)備的電子部件供電。如果使用變壓器，則用戶設(shè)備與中央供電裝置電隔離，這在使用這樣的設(shè)備時(shí)經(jīng)常提出要求。另一方面在許多用戶的情況下通信系統(tǒng)的總花費(fèi)是可觀的，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)所述用戶而言必須提供同樣的設(shè)備部件。用戶設(shè)備通常具有外部殼體，其內(nèi)部?jī)H提供用于設(shè)備部件的有限空間。
[0003]也是出于這個(gè)原因希望節(jié)省在用戶設(shè)備的殼體內(nèi)的設(shè)備部件。
[0004]因此，已知的通信系統(tǒng)在如下方面是有問(wèn)題的:
[0005]-用于將電子模塊連接在設(shè)備殼體內(nèi)的空間需求，
[0006]-用于在規(guī)程的范圍中對(duì)于在用戶設(shè)備內(nèi)用電安全所需的電隔離的花費(fèi)，或者
[0007]-用于向電子模塊輸入能量的花費(fèi)。
[0008]由DE 198 44 394 B4已知一種用于在包括發(fā)射電路的站和包括接收電路的站之間傳輸數(shù)據(jù)的雙線制總線系統(tǒng)，該雙線制總線系統(tǒng)將交流電壓施加到總線上，所述交流電壓借助功率退耦器接收并且提供給所述站。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，所述交流電壓疊加有直流分量，所述直流分量的頻率小于交流電壓的頻率。
[0009]由EP O 355 532 A2已知一種用于通過(guò)總線線路對(duì)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和已整流的供電電壓的布置結(jié)構(gòu)，其中用戶設(shè)備分別借助變壓器連接到總線線路對(duì)上。數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)線圈-電容器電路而耦合輸入到總線線路對(duì)中和從總線線路對(duì)中耦合輸出。
[0010]由DE 102 16 330 B4已知一種用于包括總線系統(tǒng)的過(guò)程技術(shù)的測(cè)量單元，其中中央處理器提供多個(gè)模塊并且設(shè)置有影響供電電壓的反饋單元。
[0011]由DE 10 2009 003 846 Al已知一種用于對(duì)可在裝配基礎(chǔ)上彼此成排布置的總線用戶模塊進(jìn)行無(wú)接觸地?cái)?shù)據(jù)和能量供應(yīng)的系統(tǒng)。裝配基礎(chǔ)包括裝配軌道和供電軌道，其中供電軌道由初級(jí)側(cè)的扁平線圈構(gòu)造，所述扁平線圈與總線用戶模塊的較短的次級(jí)側(cè)的扁平線圈共同工作。以這種方式總線用戶模塊可以沿供電軌道設(shè)置在任意位置上并且不依賴于支承軌道的卡鎖位置。初級(jí)側(cè)的扁平線圈通過(guò)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)被提供以能量和數(shù)據(jù)信號(hào)，并且更確切地說(shuō)是感應(yīng)地通過(guò)對(duì)應(yīng)的線圈提供。從允許由導(dǎo)線構(gòu)造的總線平面設(shè)有至網(wǎng)關(guān)模塊的總線平面接口。
[0012]由DE 10 2010 016 865 Al已知一種包括支承軌道和在支承軌道中設(shè)置的站總線的支承軌道總線系統(tǒng)，所述站總線包括相互連接的總線環(huán)節(jié)。模塊式的總線用戶可以通過(guò)觸針和電路板與用于傳輸電氣數(shù)據(jù)和/或控制信號(hào)的導(dǎo)體電路連接。
[0013]由DE 198 13 364 Al已知一種用于控制系統(tǒng)的能量供應(yīng)裝置，所述控制系統(tǒng)具有主站和離散站。主站通過(guò)變壓器被提供以來(lái)自電網(wǎng)的交流電壓，交流電壓已知為50或60Hz。雙芯的數(shù)據(jù)線和供電線從主站引導(dǎo)至離散站。假設(shè)在那里交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓以便為在離散站中的電子裝置供電。用于離散站內(nèi)的電子模塊的能量供給的空間需求是可觀的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種通信系統(tǒng)，借助所述通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶設(shè)備的低成本的和節(jié)省空間的能量供應(yīng)。
[0015]該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。有利的設(shè)計(jì)方案和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中給出。各擴(kuò)展方案的特征只要技術(shù)上有益就可以相互組合。
[0016]本發(fā)明的一方面涉及通信系統(tǒng)的模塊化特性，所述通信系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)用于多個(gè)用戶設(shè)備。
[0017]在這里“模塊化”可以指的是，用戶設(shè)備可以插入總線系統(tǒng)中并且從總線系統(tǒng)中除去，而不會(huì)由此影響或妨礙通信系統(tǒng)的功能性?！澳K化”也可以指的是，用戶設(shè)備的功能可以借助擴(kuò)展卡擴(kuò)大，從而用戶設(shè)備不必在制造階段中就已裝有所有功能。
[0018]該總線系統(tǒng)可以具有如下元件:
[0019]-支架，用戶設(shè)備固定在所述支架上，
[0020]-用于為用戶設(shè)備提供電能的供電模塊，以及
[0021]-用于將供電能量和/或數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給用戶設(shè)備的總線。
[0022]供電能量?jī)?yōu)選作為高頻電壓構(gòu)成，以便可以將對(duì)于電隔離所需的變壓器或轉(zhuǎn)換器保持得小。高頻在本發(fā)明的范圍中指的是在kHz (千赫茲)范圍以及更高地直至在兩位數(shù)的MHz范圍中的頻率。
[0023]有利地，對(duì)于所有連接到總線上的用戶設(shè)備只需要一個(gè)供電模塊。用戶設(shè)備可以由于變壓器或轉(zhuǎn)換器而與供電模塊電隔離。在此每個(gè)用戶設(shè)備可以與另一個(gè)用戶設(shè)備或與供電模塊通過(guò)消息傳輸而通信。
[0024]支架可以是由金屬構(gòu)成的型材軌道，所述型材軌道用于固定用戶設(shè)備。在支承軌道的輪廓內(nèi)部可以延伸有導(dǎo)線股作為總線系統(tǒng)的調(diào)整系統(tǒng)的部件，以便在用戶設(shè)備之間傳輸饋電電壓和/或通信信號(hào)。
[0025]支架可以構(gòu)成為具有U形輪廓的頂帽式軌道，例如構(gòu)成TS-35或DIN軌道。在英語(yǔ)中頂帽式軌道稱為“DIN Rail”，其具有35x7.5mm的尺寸。
[0026]總線系統(tǒng)可以具有柔性線纜，用戶設(shè)備借助穿刺或隔離插頭連接在所述線纜的芯線上。
[0027]總線系統(tǒng)可以具有多個(gè)并聯(lián)導(dǎo)體，用戶設(shè)備借助觸點(diǎn)接通連接到所述并聯(lián)導(dǎo)體上并且通過(guò)觸點(diǎn)接通形成連接模塊116。
[0028]按照總線系統(tǒng)的集中化結(jié)構(gòu)，用交流電壓(AC Alternating Current)、優(yōu)選HF電能(HF:高頻)在中央位置上借助供電模塊實(shí)施對(duì)用戶設(shè)備的供電，該集中化結(jié)構(gòu)具有許多如下優(yōu)點(diǎn)，:
[0029]-用于向用戶供應(yīng)能量的花費(fèi)減少，因?yàn)殡娫醇梢詮挠脩粼O(shè)備轉(zhuǎn)移到供電模塊中，
[0030]-用于用戶設(shè)備中的電子開關(guān)電路的空間需求減少，
[0031]-在需要時(shí)，用戶設(shè)備與供電模塊電隔離，
[0032]-用于用戶設(shè)備到總線上的電氣和機(jī)械連接的花費(fèi)減少。
[0033]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于按照本發(fā)明的總線系統(tǒng)的用戶設(shè)備，其具有交變電流整流電路、優(yōu)選用于對(duì)設(shè)備的電子元件進(jìn)行能量供應(yīng)的HF/DC轉(zhuǎn)換器。用戶設(shè)備可以尤其是測(cè)量設(shè)備或自動(dòng)化模塊。
[0034]以有利的方式，用戶的能量供應(yīng)裝置可以特別節(jié)省空間地構(gòu)造，因?yàn)橥ǔ５腄C/HF/DC轉(zhuǎn)換(如例如在目前的用戶設(shè)備的開關(guān)電源中出現(xiàn)的DC/HF/DC轉(zhuǎn)換)是不需要的。
[0035]只要技術(shù)有益，本發(fā)明的后續(xù)的擴(kuò)展方案和實(shí)施形式可以與本發(fā)明的每個(gè)方面組入口 ο
[0036]按照一種實(shí)施形式，總線可以基于優(yōu)選在支架中延伸或設(shè)置在所述支架上的分配線纜。
[0037]數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸路徑與交流供電電壓的傳輸路徑不同。數(shù)據(jù)信號(hào)和交流供電電壓優(yōu)選通過(guò)不同的線路傳輸。總線系統(tǒng)也可以基于具有電導(dǎo)線和無(wú)線電路徑的混合式傳輸路徑。這樣優(yōu)選交流供電電壓可以通過(guò)電導(dǎo)線傳輸并且數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過(guò)無(wú)線電路徑傳輸。
[0038]按照一種實(shí)施形式，一個(gè)或每個(gè)用戶可以作為電子模塊、優(yōu)選測(cè)量設(shè)備或控制器或作為電氣運(yùn)行機(jī)構(gòu)、例如繼電器、電流沖擊開關(guān)、定時(shí)開關(guān)、隔離放大器或微型自動(dòng)開關(guān)構(gòu)成。
[0039]按照一種實(shí)施形式，供電模塊具有用于將總線線路系統(tǒng)連接到交流供電電壓上的連接模塊。這意味著供電模塊和總線線路系統(tǒng)之間的電連接。為此連接模塊可以作為插頭、T型總線元件或T型總線插頭構(gòu)成，由此所述連接通過(guò)電接觸形成。
[0040]供電模塊可以具有AC/AC轉(zhuǎn)換器或DC/AC轉(zhuǎn)換器，以便提供優(yōu)選在100和500kHz之間的高頻范圍中的交流供電電壓。
[0041]總線系統(tǒng)具有用于將來(lái)自總