双方向直流絶縁送信チャネル
直流信号および交流信号を電気的に絶縁して送信するための、構成および方法。同じ唯一使用可能な直流絶縁チャネルを使用して、これらの信号を両方向に送信することができる。本構成は、第１の送受信システム（１）、短絡モードの直流変圧器（４）、演算増幅器装置（５）、およびイベント信号発生器（９）を有する第２の送受信システム（２）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流信号および交流信号を、２つの送受信システム間の測定信号およびメッセージ信号として、電気的に絶縁して送信するための構成および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような構成は、例えば独国実用新案第２９７ １８ ４０５Ｕ１、独国実用新案第２９８ １６ ６５９Ｕ１および欧州特許第０ ６５８ ８６６Ｂ１に記載されている。これらの文献では、測定信号が第１のチャネルで送信され、メッセージ信号が第２のチャネルで送信される方法が開示されている。第１のチャネルは、結合段を備え、第２のチャネルは、トランスミッタまたは別の結合段を備える。したがって、全体として、２つの直流絶縁チャネルが必要である。しかしながら、２つの直流絶縁チャネルを使用することは、コストが高くつき、高い空間的要件を伴う。
【０００３】
測定信号用信号供給アイソレータ（独国特許出願公開第１０３ ２２ ２６２Ａ１）では、信号の送信には、ただ１つの２コンダクタ・チャネルが要求され、この場合、伝送路での直流絶縁に電圧変換器が使用されているが、実際の電力条件に応じた受信電圧信号を作成するために、補助電源供給回路が必要となる。しかしながら、この回路では、エネルギーが供給回路によって入手可能となるため、送受信システムがアクティブな電流出力に接続されておらず、したがって、２つの電圧源が互いに逆らって働くことになる。
【０００４】
変圧器を使った、２つの電子ユニット間の無電位信号送信のための回路構成もまた知られており（独国特許第３５ ３３ ２７８Ｃ２）、この構成では、変圧器の二次巻線が、返送メッセージ信号の存在のために短絡されている。しかしながら、制御信号および返送メッセージ信号は交互に実行される必要があり、すなわち、単一の２コンダクタ・チャネルを使って、一方のユニットからの電流信号と、他方のユニットからの電圧信号とを、同時に送信することができない。
【特許文献１】独国実用新案第２９７ １８ ４０５Ｕ１
【特許文献２】独国実用新案第２９８ １６ ６５９Ｕ１
【特許文献３】欧州特許第０ ６５８ ８６６Ｂ１
【特許文献４】独国特許出願公開第１０３ ２２ ２６２Ａ１
【特許文献５】独国特許第３５ ３３ ２７８Ｃ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、双方向の直流絶縁送信チャネルを発生させる課題に基づき、各々が２つのコンダクタを有するチャネル領域を使って、両方の送受信システムから発生する信号を、同時に送信することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、第１の送受信システムと第２の送受信システムとの間で、直流信号および交流信号の電位を制御して送信する構成により解決され、この構成は以下の特徴、すなわち、
単一の２コンダクタ・チャネルにより２つの送受信システムを接続する、送受信導体領域対、
直流信号を用いて信号送信を行うために短絡され、一次回路および二次回路を有する絶縁変換器を含み、導体領域の直流絶縁を用いて直流信号を交流信号に変換し、かつ直流信号に逆変換する直流トランスミッタ、
チャネルを介して送信された信号がその入力側に印加され、使用可能な信号が、第２の送受信システムへの電流信号または電圧信号として、その出力側で出力される、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器、
メッセージ信号を送信するために直流トランスミッタへ二次側で接続され、その結果、一次側で、電圧変化を判定し、それが送信されたメッセージ信号として第１の送受信システムで評価されることが可能となる、メッセージ信号トランスミッタ
を有する。
【０００７】
この課題はまた、第１の送受信システムと第２の送受信システムとの間で直流信号および交流信号を電気的に絶縁して送信するための方法であって、
第１の送受信システムにおいて、互いに直流絶縁された領域を有する２コンダクタ・チャネルを介して送信されるように作成される、測定信号を得るステップと、
絶縁変換器を有する直流トランスミッタを使用することにより、この直流信号および交流信号を、２コンダクタ・チャネルを介してＩ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器に供給するステップと、
このＩ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器が、直流信号および交流信号から、測定信号に対応する電流信号または電圧信号を回復し、それを第２の送受信システムで使用可能にするステップと、
第２の送受信システムから第１の送受信システムにメッセージ信号を送信する場合には、
メッセージ信号が直流トランスミッタの二次回路に供給され、一次回路を介して第１の送受信システムに供給されるステップと
を含む方法で解決される。
【０００８】
本発明による構成では、同じ直流絶縁チャネルを用いて、直流信号が測定信号として、直流電圧／交流電圧帰還信号がメッセージ信号として、有利に送信される。ここでは、２つの電子装置の間に、絶縁変換器と、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器とを有する、直流トランスミッタがある。２つの電子装置、直流トランスミッタ、およびＩ／Ｉ変換器またはＩ／Ｕ変換器は、２線式コンダクタの領域により直列に接続される。絶縁変換器は、２つの端末装置の電流回路の直流絶縁に使用される。直流トランスミッタは、１つの信号方向で短絡されており、その結果、実質的に電力は送信されない。
【０００９】
直流トランスミッタの一次側では、第１の端末装置からの直流信号が、交流信号に、有利に変換される。二次側では、そこに現われる交流信号が、再度、直流信号に接続される。
【００１０】
直流トランスミッタの回路に関連する実現については、いくつかの可能性がある。第１に、直流トランスミッタを、能動スイッチ（トランジスタ、アナログスイッチなど）を有するハーフ・ブリッジ電流変換器として形成することができ、これは二次側でダイオードに置き換えることも可能である。第２に、直流トランスミッタを、フル・ブリッジ電流変換器として実現することができる。中央タップのある絶縁変換器を備える直流トランスミッタを構成することもまた、可能である。
【００１１】
直流トランスミッタの短絡を確実にするために、Ｉ／Ｉ変換器がその二次側に使用され、第２の端末装置から直流トランスミッタを分断する。
【００１２】
第２の端末装置が第１の端末装置に帰還信号を出力すべき場合には、この信号を、様々な位置の、パルス、直流電圧または交流電圧信号として、直流トランスミッタの二次側に供給することが可能である。
【００１３】
帰還信号を供給する第１の可能性は、直流トランスミッタの二次側に直列に接続された、制御された電圧源を使用することにある。さらに、帰還信号を、Ｉ／Ｉ変換器またはＩ／Ｕ変換器の入力部に印加することができる。
【００１４】
このパルス、直流電圧または交流電圧信号の供給は、直流トランスミッタの二次側の短絡の解除をもたらし、これにより、一次側で、二次側に供給されたパルスの値、直流電圧または交流電圧信号により電圧が増加するときに限り、第１の電子装置から送信された直流信号が有利に駆動される結果となる。このように、一次側で、二次側に供給されたパルス、直流電圧または交流電圧信号を、帰還信号として測定し、かつ評価することが可能となる。
【００１５】
その結果、有利な直流信号の方向に逆らった帰還信号を送信するための第２の直流絶縁送信チャネルが不要となる。
【００１６】
このような構成の主な利用分野は、爆発の危険性のある領域とない領域において、ＨＡＲＴ通信を備えた増幅器を絶縁するものとして使用されるものである。爆発の危険性のある領域で使用される電子装置には、例えば、圧力、および／または温度値を測定するための装置あるいはバルブなどのアクチュエータを挙げることができる。爆発の危険性のない領域で使用される電子装置については、例えば、「野外で」測定された値をモニタリングするための制御室を挙げることができる。
【００１７】
さらに、本発明による構成を、「配線の断線」、「短絡」などの、メッセージ信号およびステータス信号のフィードバックのために使用することが考えられる。
【００１８】
本発明をさらによく理解するために、添付の図面を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、回路図において、本発明による構成の原則的な配置を示している。第１の送受信システム１は、導体領域６ａ、６ｂ、または７ａ、７ｂ、または８ａ、８ｂを含む、単一の２コンダクタ・チャネルを介して、直流トランスミッタ４の一部分である、絶縁変圧器、すなわち、絶縁変換器３に接続されている。これが、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５を介して、第２の送受信システム２に接続されている。絶縁変換器３は、一次側巻線３１および二次側巻線３２を有する。これらの一次側巻線３１および二次側巻線３２が、直流トランスミッタ４の、一次側４５（＝一次回路）および二次側４６（＝二次回路）を画定する。直流トランスミッタ４の一次側４５において、印加されたアナログ直流信号が分割され、この分割された信号が、絶縁変換器３によって二次側４６に送信され、この二次側から、アナログ直流信号に逆変換される。このプロセスについては、図６から図１０を参照してより詳細に説明する。
【００２０】
一次側４５および二次側４６により、２つの領域ＡおよびＢを、第１および第２の送受信システム間の全体の構成から識別することができ、これらの領域は、爆発の危険性のある領域とない領域を表す。一次側４５と二次側４６との間に導電接続がないため、２つの側は互いに直流絶縁されている。
【００２１】
直流トランスミッタ４の二次側４６は、２コンダクタ・チャネルの第２の領域を介して、すなわち、接続導体対７ａおよび７ｂを介して、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５の入力側に接続されている。Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５の出力側は、出力導体対８ａおよび８ｂを含む、２コンダクタ・チャネルの第３の領域によって、第２の送受信システム２に接続されている。さらに、メッセージ信号トランスミッタ９が、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５に接続されている。メッセージ信号トランスミッタ９は、直流電圧信号と交流電圧信号の両方を出力できる。例えば、あるスイッチのスイッチ状態を報告するために、異なる電位（例えば０Ｖと０．５Ｖなど）の直流電圧信号を発生させることができる。例えば、ＨＡＲＴプロトコルによるものなどの、ＦＳＫ信号（周波数偏移方式）を、交流電圧信号として使用することができる。
【００２２】
第１の送受信システム１は、入力導体対６ａ、６ｂを介して、一次電流信号を直流トランスミッタ４へと導く。ＤＩＮ ＩＥＣ ６０ ３８１ Ｐａｒｔ １に規定されるように、この一次電流信号は、０ｍＡから２０ｍＡまたは４ｍＡから２０ｍＡの範囲の標準電流信号ＩＮ１を含むことができる。これらの標準電流信号は、遠距離にわたって送信されることが可能である。例えば、０℃から１００℃の温度領域に対して、０から２０ｍＡまでの標準電流信号へと、温度に関しての測定信号をマップすることができる。この場合、１０ｍＡの電流値は、５０℃の温度に対応する。システム１からの測定信号の信号方向に関し、直流トランスミッタ４の二次側は短絡している。これは、二次電圧が０に等しいことを意味しており、その結果、実質的に、電力は送信されない。二次側で流れる電流ＩＮ２は、一次電流ＩＮ１に比例し、また、二次巻線３２に対する一次巻線３１の送信比率に比例する。これらの巻線３１、３２の数が等しい場合、一次電流ＩＮ１は二次電流ＩＮ２に等しいが、電流の方向は互いに逆である。このように、信号方向と電流方向とは一致しない。直流トランスミッタ４が第２の送受信システム自体を駆動するなら、それはもはや短絡されることはなくなり、それにより、送電が大きすぎる場合に、このシステムは直線電流の送電範囲から離れる結果となるであろう。
【００２３】
第２の送受信システム２から直流トランスミッタ４を減結合するために、演算増幅器装置として構成された、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５が使用される。この演算増幅器装置５は、その反転増幅器としての接続によって、制御操作によりフィードバックとの接続を仮想接地に導くことを確実にし、これにより、２つの入力部Ｐ、Ｎは同じ電位となり、その結果、直流トランスミッタ４の二次側短絡が保証される。ここには、いわゆる仮想短絡が関与する。ここでは、メッセージ信号トランスミッタ９は短絡されたものとして考えられる。その電圧Ｕ２はゼロに等しい。
【００２４】
このことは図２において明らかとなる。演算増幅器装置５は、Ｐ側入力部、Ｎ側入力部、および出力部を有する演算増幅器５１を備える。演算増幅器５１は、そのＰ側入力部で接地電位に接続され、そのＮ側入力部は、直流トランスミッタ４の二次側４６に接続される。その出力は、第２の送受信システム２を介してＮ側入力部にフィードバックされる。演算増幅器装置５の演算増幅器５１に電圧Ｕｖが供給される。両方とも接地電位に接続されるため、直流トランスミッタ４の端子基部と、演算増幅器装置５の演算増幅器５１のＰ側入力は、両方とも、同じ電位である。ここでは、メッセージ信号トランスミッタ９もまた、短絡されたものとして考えられる。演算増幅器５１の仮想短絡に関連して、直流トランスミッタ４が短絡される。演算増幅器入力部の高インピーダンスによって、第２の送受信システム２を経由した電流が、直流トランスミッタ４の二次電流ＩＮ２にまったく等しくなることが保証される。第２の送受信システム２を流れる電流は、演算増幅器５１から伝達される。この演算増幅器５１は、この電流のためのエネルギーを、その電源電圧Ｕｖから受け取る。
【００２５】
標準電流信号ＩＮ１の信号方向と逆の向きの信号の送信ができるようにするために、電圧Ｕ２を有する制御された電圧源を表すメッセージ信号トランスミッタ９は、直流トランスミッタ４の二次回路４６に直列に接続される。電圧源としてのメッセージ信号トランスミッタ９は、二次回路４６の直流トランスミッタ４の短絡を解除するが、演算増幅器５１の仮想短絡は解除しない。しかしながら、標準電流信号ＩＮ１は、もはやそのオリジナル値で流れることができない。この信号が、電圧Ｕ２が二次側に送給されるにもかかわらず流れ続けると、一次側において、入力電流源の役割をする第１の送受信システム１が、二次側に供給された電圧Ｕ２の値にまったく一致する値だけ、その電圧Ｕ１を増加させなければならない。このような電圧の増加が行われるために、二次側に供給された電圧Ｕ２を、一次側４５で測定することが可能となる。このようにして、メッセージ信号の信号送信が、一次側での電圧の増加の測定を用いて行われる。
【００２６】
第２の実施形態において、図３により、二次側に供給された電圧Ｕ２を一次回路４５へ送信する別の実用可能性を示す。メッセージ信号トランスミッタとして使用される制御された電圧源９は、この実施形態では、演算増幅器５１の高インピーダンス入力部に接続され、この入力部は図２では接地接続されていた。電圧源９が、直流トランスミッタ４６の出力部と有効に直列関係にあるので、このアクティブ化によって、直流トランスミッタ４の二次側の短絡は解除される。したがって、二次側に供給された電圧Ｕ２の値だけ一次電圧Ｕ１を増加させなければならず、その結果、標準電流信号ＩＮ１が流れ続けることができる。このように、メッセージ信号を一次側で測定することができ、記載された方法で規定することができる。
【００２７】
図４は、本発明による構成の一実施形態を示しており、ここでは、演算増幅器５の演算増幅器５１のＰ側入力部は、抵抗Ｒを介して接地電位に接続されている。Ｎ側入力部は、直流トランスミッタ４の二次側４６と接触する。演算増幅器５１の出力には、演算増幅器５１の出力信号を増幅し、この出力信号をＮ側入力部にフィードバックするためのトランジスタＴがある。
【００２８】
特に有利なのは、第２の送受信システム２から交流電圧信号トランスミッタ１１の交流電圧信号Ｕｗを直流絶縁送信するためのこの構成であり、これは、見かけのオーム抵抗１５を有する電界装置として構成することが可能である。ここでは、出力導体対８ａ、８ｂは、フィールド間に延びる２コンダクタ・チャネルを形成する。交流電圧信号ＵＷは、標準電流信号ＩＮ１の信号方向と反対のプロセス・データを送信するために、標準電流信号ＩＮ２上に変調される。交流電圧用の動作電圧源１０の動作電圧ＵＢが短絡されたものとして考慮されるとの考えで、交流電圧信号Ｕｗは、コンデンサＣＫにより出力導体８ａから減結合され、接地接続された演算増幅器５１の高インピーダンス入力部と、抵抗Ｒを介して接触する。したがって、交流電圧信号Ｕｗは、演算増幅器５１の仮想短絡を介して直流トランスミッタ４の出力部と直列に接続されており、直流トランスミッタ４の一次側４５に送信されて、そこで測定することができる。この測定は信号を決定することに相当する。したがって、信号は、システム２からシステム１に間接的に送信される。
【００２９】
図５は、原則として図４のものと同等の構成を示しているが、交流電圧信号Ｕｗが、低インピーダンス電圧源９２として動作する演算増幅器５２によって、直流トランスミッタ４の二次回路４６の端子基部に供給されるという違いがある。
【００３０】
図６から図１０は、本発明の回路構成に組み入れられる際の、直流トランスミッタ構成４の様々な実施形態を示す。
【００３１】
図６は、能動スイッチ３５、３６を備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。ここでは、一次側タイミング発生器４３および二次側タイミング発生器４４により、一次側スイッチ３５と、二次側回路３６とを、入力導体対６ａ、６ｂまたは接続導体対７ａ、７ｂのワイヤ間で、同期して往復に切り替えることが確実になる。変換の周波数（およそ１００ｋＨｚから２００ｋＨｚ）は、巻線３１、３２のインダクタンスおよびコンデンサ３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂの静電容量に適合させられる。一次側４５で、アナログ直流信号である標準電流信号ＩＮ１は、一次側タイミング発生器４３によって設定された周期に応じて電流の方向を変える。絶縁変圧器または絶縁変換器３を介して送信することが可能な適切な交流信号を生成するために、交互に荷電される２つのコンデンサ３３ａ、３３ｂが、一次側４５に提供される。同じことが、２つのコンデンサ３４ａ、３４ｂと、巻線３２の給電ライン７ａ１、７ｂ１への接続導体７ａ、７ｂのワイヤの同期スイッチングにより、二次側４６で起こる。したがって、一次側の標準電流信号ＩＮ１に釣り合う標準電流信号ＩＮ２が二次側に発生し、そこでは電流の方向は逆になる。
【００３２】
図６のこの実施形態においては、メッセージ信号トランスミッタ９の交流電圧信号ＵＷが、直流トランスミッタ４の二次側４６の端子基部で供給される。
【００３３】
図７は、図６と同じ実施形態における、能動スイッチを備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。図７と図６との違いは、図７では、図３に記載されたように、メッセージ信号トランスミッタ９の交流電圧信号Ｕｗの供給が、演算増幅器５１のＰ側入力部で起こることである。
【００３４】
図８は、能動スイッチ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを備えるフル・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。このように、一次側タイミング発生器４３は、巻線３１の交流接続に導体線６ａ、６ｂを接続し、かつ、巻線３２の交流接続に導体線７ａ、７ｂを接続するため、一次側スイッチ３７ａ、３７ｂの両方を、２つの位置の間で切り替える。２つの一次側のスイッチ３７ａ、３７ｂの位置が周期的に変化することにより、入力される直流信号ＩＮ１がパルス信号または交流信号に変換される。一次側タイミング発生器４３と同期化して、二次側タイミング発生器４４は、同様に、２つの位置間で２つの二次側スイッチ３８ａ、３８ｂを切り替える。２つの二次側のスイッチ３８ａ、３８ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される二次側４６のパルス信号または交流信号が、直流信号ＩＮ２に変換される。
【００３５】
図９は、センター・タップを含む構造における、直流トランスミッタ４を示している。ここでは、一次側タイミング発生器４３は、２つの一次側のスイッチ４３ａ、４３ｂを接続導体６ｂ１、６ｂ２に交互に切り替える。２つの一次側のスイッチ４３ａ、４３ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される直流信号ＩＮ１が、パルス信号または交流信号に変換される。一次側タイミング発生器４３と同期して、二次側タイミング発生器４４は、２つの二次側スイッチ４４ａ、４４ｂを接続導体７ｂ１、７ｂ２に交互に切り替える。２つの二次側のスイッチ４４ａ、４４ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される二次側４６のパルス信号または交流信号が、直流信号ＩＮ２に変換される。
【００３６】
図１０は、ダイオード４７、４８を備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての電流変換器４を示している。一次側では、直流信号ＩＮ１が、図６および図７にすでに記載された方法でパルス信号または交流信号に変換される。二次側では、入力されるパルス信号または交流信号が、ダイオード４７、４８と、２つのコンデンサ３４ａ、３４ｂとにより、直流信号ＩＮ２変換される。
【００３７】
上述の構成のための可能な１つの応用は、第１の送受信システム１が、例えば、標準電流信号ＩＮ１を発生させる、メモリプログラム・システムＳＰＳにある。この標準電流信号ＩＮ１は、二次側４６では、アクチュエータ（＝電界装置の一部分としての見かけのオーム抵抗１５）が、その状態を変えるという結果をもたらす。このアクチュエータは、例えば、標準電流信号ＩＮ１に応じてその状態を変える、バルブでもよい。帰還信号によって、バルブは、一次側４５でバルブポジションの実際の状態を、折り返し伝えることができる。しかしながら、二次側では、例えばバス・サブスクライバなどの複雑な電子機器により、第２の送受信システム２を表すことも可能である。
【００３８】
本発明による構成のための別の可能な応用は、一次側４５において、第１の送受信システム１が、標準電流信号ＩＮ１を発生させる温度センサを含むものである。この場合、第２の送受信システム２は、例えば、評価回路である。この方法で、センサによって測定された温度を、表示することができ、かつ／または、制御上の問題のために使用することができる。このセンサは、帰還信号によってパラメータで表すことができる。
【００３９】
一般に、第１の送受信システム１および／または第２の送受信システム２は、電界装置として構成することができ、それによると、導体領域６ａ、６ｂおよび／または、８ａ、８ｂは、フィールド間に延び、かつ両方の方向に信号を送信できる、伝送路を表す。直流トランスミッタ４および演算増幅器装置５は、これに関連して「セントラル・オフィス」と考えることができる。このセントラル・オフィスは、わずか数モジュールだけを有し、小スペースに収容することができ、望ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による構成の原則的な配置のブロック回路図である。
【図２】メッセージ信号の結合に関するブロック回路図において、本発明による構成の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図３】メッセージ信号の結合に関するブロック回路図において、本発明による構成の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図４】図３で示された本発明による構成の一実施形態の回路図である。
【図５】図２で示された本発明による構成の一実施形態の回路図である。
【図６】ハーフ・ブリッジ電流変換器の一例を含む、図２で示された本発明による構成を示す回路図である。
【図７】ハーフ・ブリッジ電流変換器の一例を含む、図３で示された本発明による構成を示す回路図である。
【図８】フル・ブリッジ電流変換器を含む、本発明による構成を示す回路図である。
【図９】電流変換器としてセンター・タップを含むトランスミッタを有する、本発明による構成を示す回路図である。
【図１０】ハーフ・ブリッジ電流変換器のもう１つの例を含む、図３で示された本発明による構成を示す回路図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流信号および交流信号を、２つの送受信システム間の測定信号およびメッセージ信号として、電気的に絶縁して送信するための構成および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような構成は、例えば独国実用新案第２９７ １８ ４０５Ｕ１、独国実用新案第２９８ １６ ６５９Ｕ１および欧州特許第０ ６５８ ８６６Ｂ１に記載されている。これらの文献では、測定信号が第１のチャネルで送信され、メッセージ信号が第２のチャネルで送信される方法が開示されている。第１のチャネルは、結合段を備え、第２のチャネルは、トランスミッタまたは別の結合段を備える。したがって、全体として、２つの直流絶縁チャネルが必要である。しかしながら、２つの直流絶縁チャネルを使用することは、コストが高くつき、高い空間的要件を伴う。
【０００３】
測定信号用信号供給アイソレータ（独国特許出願公開第１０３ ２２ ２６２Ａ１）では、信号の送信には、ただ１つの２コンダクタ・チャネルが要求され、この場合、伝送路での直流絶縁に電圧変換器が使用されているが、実際の電力条件に応じた受信電圧信号を作成するために、補助電源供給回路が必要となる。しかしながら、この回路では、エネルギーが供給回路によって入手可能となるため、送受信システムがアクティブな電流出力に接続されておらず、したがって、２つの電圧源が互いに逆らって働くことになる。
【０００４】
変圧器を使った、２つの電子ユニット間の無電位信号送信のための回路構成もまた知られており（独国特許第３５ ３３ ２７８Ｃ２）、この構成では、変圧器の二次巻線が、返送メッセージ信号の存在のために短絡されている。しかしながら、制御信号および返送メッセージ信号は交互に実行される必要があり、すなわち、単一の２コンダクタ・チャネルを使って、一方のユニットからの電流信号と、他方のユニットからの電圧信号とを、同時に送信することができない。
【特許文献１】独国実用新案第２９７ １８ ４０５Ｕ１
【特許文献２】独国実用新案第２９８ １６ ６５９Ｕ１
【特許文献３】欧州特許第０ ６５８ ８６６Ｂ１
【特許文献４】独国特許出願公開第１０３ ２２ ２６２Ａ１
【特許文献５】独国特許第３５ ３３ ２７８Ｃ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、双方向の直流絶縁送信チャネルを発生させる課題に基づき、各々が２つのコンダクタを有するチャネル領域を使って、両方の送受信システムから発生する信号を、同時に送信することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、第１の送受信システムと第２の送受信システムとの間で、直流信号および交流信号の電位を制御して送信する構成により解決され、この構成は以下の特徴、すなわち、
単一の２コンダクタ・チャネルにより２つの送受信システムを接続する、送受信導体領域対、
直流信号を用いて信号送信を行うために短絡され、一次回路および二次回路を有する絶縁変換器を含み、導体領域の直流絶縁を用いて直流信号を交流信号に変換し、かつ直流信号に逆変換する直流トランスミッタ、
チャネルを介して送信された信号がその入力側に印加され、使用可能な信号が、第２の送受信システムへの電流信号または電圧信号として、その出力側で出力される、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器、
メッセージ信号を送信するために直流トランスミッタへ二次側で接続され、その結果、一次側で、電圧変化を判定し、それが送信されたメッセージ信号として第１の送受信システムで評価されることが可能となる、メッセージ信号トランスミッタ
を有する。
【０００７】
この課題はまた、第１の送受信システムと第２の送受信システムとの間で直流信号および交流信号を電気的に絶縁して送信するための方法であって、
第１の送受信システムにおいて、互いに直流絶縁された領域を有する２コンダクタ・チャネルを介して送信されるように作成される、測定信号を得るステップと、
絶縁変換器を有する直流トランスミッタを使用することにより、この直流信号および交流信号を、２コンダクタ・チャネルを介してＩ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器に供給するステップと、
このＩ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器が、直流信号および交流信号から、測定信号に対応する電流信号または電圧信号を回復し、それを第２の送受信システムで使用可能にするステップと、
第２の送受信システムから第１の送受信システムにメッセージ信号を送信する場合には、
メッセージ信号が直流トランスミッタの二次回路に供給され、一次回路を介して第１の送受信システムに供給されるステップと
を含む方法で解決される。
【０００８】
本発明による構成では、同じ直流絶縁チャネルを用いて、直流信号が測定信号として、直流電圧／交流電圧帰還信号がメッセージ信号として、有利に送信される。ここでは、２つの電子装置の間に、絶縁変換器と、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器とを有する、直流トランスミッタがある。２つの電子装置、直流トランスミッタ、およびＩ／Ｉ変換器またはＩ／Ｕ変換器は、２線式コンダクタの領域により直列に接続される。絶縁変換器は、２つの端末装置の電流回路の直流絶縁に使用される。直流トランスミッタは、１つの信号方向で短絡されており、その結果、実質的に電力は送信されない。
【０００９】
直流トランスミッタの一次側では、第１の端末装置からの直流信号が、交流信号に、有利に変換される。二次側では、そこに現われる交流信号が、再度、直流信号に接続される。
【００１０】
直流トランスミッタの回路に関連する実現については、いくつかの可能性がある。第１に、直流トランスミッタを、能動スイッチ（トランジスタ、アナログスイッチなど）を有するハーフ・ブリッジ電流変換器として形成することができ、これは二次側でダイオードに置き換えることも可能である。第２に、直流トランスミッタを、フル・ブリッジ電流変換器として実現することができる。中央タップのある絶縁変換器を備える直流トランスミッタを構成することもまた、可能である。
【００１１】
直流トランスミッタの短絡を確実にするために、Ｉ／Ｉ変換器がその二次側に使用され、第２の端末装置から直流トランスミッタを分断する。
【００１２】
第２の端末装置が第１の端末装置に帰還信号を出力すべき場合には、この信号を、様々な位置の、パルス、直流電圧または交流電圧信号として、直流トランスミッタの二次側に供給することが可能である。
【００１３】
帰還信号を供給する第１の可能性は、直流トランスミッタの二次側に直列に接続された、制御された電圧源を使用することにある。さらに、帰還信号を、Ｉ／Ｉ変換器またはＩ／Ｕ変換器の入力部に印加することができる。
【００１４】
このパルス、直流電圧または交流電圧信号の供給は、直流トランスミッタの二次側の短絡の解除をもたらし、これにより、一次側で、二次側に供給されたパルスの値、直流電圧または交流電圧信号により電圧が増加するときに限り、第１の電子装置から送信された直流信号が有利に駆動される結果となる。このように、一次側で、二次側に供給されたパルス、直流電圧または交流電圧信号を、帰還信号として測定し、かつ評価することが可能となる。
【００１５】
その結果、有利な直流信号の方向に逆らった帰還信号を送信するための第２の直流絶縁送信チャネルが不要となる。
【００１６】
このような構成の主な利用分野は、爆発の危険性のある領域とない領域において、ＨＡＲＴ通信を備えた増幅器を絶縁するものとして使用されるものである。爆発の危険性のある領域で使用される電子装置には、例えば、圧力、および／または温度値を測定するための装置あるいはバルブなどのアクチュエータを挙げることができる。爆発の危険性のない領域で使用される電子装置については、例えば、「野外で」測定された値をモニタリングするための制御室を挙げることができる。
【００１７】
さらに、本発明による構成を、「配線の断線」、「短絡」などの、メッセージ信号およびステータス信号のフィードバックのために使用することが考えられる。
【００１８】
本発明をさらによく理解するために、添付の図面を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、回路図において、本発明による構成の原則的な配置を示している。第１の送受信システム１は、導体領域６ａ、６ｂ、または７ａ、７ｂ、または８ａ、８ｂを含む、単一の２コンダクタ・チャネルを介して、直流トランスミッタ４の一部分である、絶縁変圧器、すなわち、絶縁変換器３に接続されている。これが、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５を介して、第２の送受信システム２に接続されている。絶縁変換器３は、一次側巻線３１および二次側巻線３２を有する。これらの一次側巻線３１および二次側巻線３２が、直流トランスミッタ４の、一次側４５（＝一次回路）および二次側４６（＝二次回路）を画定する。直流トランスミッタ４の一次側４５において、印加されたアナログ直流信号が分割され、この分割された信号が、絶縁変換器３によって二次側４６に送信され、この二次側から、アナログ直流信号に逆変換される。このプロセスについては、図６から図１０を参照してより詳細に説明する。
【００２０】
一次側４５および二次側４６により、２つの領域ＡおよびＢを、第１および第２の送受信システム間の全体の構成から識別することができ、これらの領域は、爆発の危険性のある領域とない領域を表す。一次側４５と二次側４６との間に導電接続がないため、２つの側は互いに直流絶縁されている。
【００２１】
直流トランスミッタ４の二次側４６は、２コンダクタ・チャネルの第２の領域を介して、すなわち、接続導体対７ａおよび７ｂを介して、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５の入力側に接続されている。Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５の出力側は、出力導体対８ａおよび８ｂを含む、２コンダクタ・チャネルの第３の領域によって、第２の送受信システム２に接続されている。さらに、メッセージ信号トランスミッタ９が、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５に接続されている。メッセージ信号トランスミッタ９は、直流電圧信号と交流電圧信号の両方を出力できる。例えば、あるスイッチのスイッチ状態を報告するために、異なる電位（例えば０Ｖと０．５Ｖなど）の直流電圧信号を発生させることができる。例えば、ＨＡＲＴプロトコルによるものなどの、ＦＳＫ信号（周波数偏移方式）を、交流電圧信号として使用することができる。
【００２２】
第１の送受信システム１は、入力導体対６ａ、６ｂを介して、一次電流信号を直流トランスミッタ４へと導く。ＤＩＮ ＩＥＣ ６０ ３８１ Ｐａｒｔ １に規定されるように、この一次電流信号は、０ｍＡから２０ｍＡまたは４ｍＡから２０ｍＡの範囲の標準電流信号ＩＮ１を含むことができる。これらの標準電流信号は、遠距離にわたって送信されることが可能である。例えば、０℃から１００℃の温度領域に対して、０から２０ｍＡまでの標準電流信号へと、温度に関しての測定信号をマップすることができる。この場合、１０ｍＡの電流値は、５０℃の温度に対応する。システム１からの測定信号の信号方向に関し、直流トランスミッタ４の二次側は短絡している。これは、二次電圧が０に等しいことを意味しており、その結果、実質的に、電力は送信されない。二次側で流れる電流ＩＮ２は、一次電流ＩＮ１に比例し、また、二次巻線３２に対する一次巻線３１の送信比率に比例する。これらの巻線３１、３２の数が等しい場合、一次電流ＩＮ１は二次電流ＩＮ２に等しいが、電流の方向は互いに逆である。このように、信号方向と電流方向とは一致しない。直流トランスミッタ４が第２の送受信システム自体を駆動するなら、それはもはや短絡されることはなくなり、それにより、送電が大きすぎる場合に、このシステムは直線電流の送電範囲から離れる結果となるであろう。
【００２３】
第２の送受信システム２から直流トランスミッタ４を減結合するために、演算増幅器装置として構成された、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器５が使用される。この演算増幅器装置５は、その反転増幅器としての接続によって、制御操作によりフィードバックとの接続を仮想接地に導くことを確実にし、これにより、２つの入力部Ｐ、Ｎは同じ電位となり、その結果、直流トランスミッタ４の二次側短絡が保証される。ここには、いわゆる仮想短絡が関与する。ここでは、メッセージ信号トランスミッタ９は短絡されたものとして考えられる。その電圧Ｕ２はゼロに等しい。
【００２４】
このことは図２において明らかとなる。演算増幅器装置５は、Ｐ側入力部、Ｎ側入力部、および出力部を有する演算増幅器５１を備える。演算増幅器５１は、そのＰ側入力部で接地電位に接続され、そのＮ側入力部は、直流トランスミッタ４の二次側４６に接続される。その出力は、第２の送受信システム２を介してＮ側入力部にフィードバックされる。演算増幅器装置５の演算増幅器５１に電圧Ｕｖが供給される。両方とも接地電位に接続されるため、直流トランスミッタ４の端子基部と、演算増幅器装置５の演算増幅器５１のＰ側入力は、両方とも、同じ電位である。ここでは、メッセージ信号トランスミッタ９もまた、短絡されたものとして考えられる。演算増幅器５１の仮想短絡に関連して、直流トランスミッタ４が短絡される。演算増幅器入力部の高インピーダンスによって、第２の送受信システム２を経由した電流が、直流トランスミッタ４の二次電流ＩＮ２にまったく等しくなることが保証される。第２の送受信システム２を流れる電流は、演算増幅器５１から伝達される。この演算増幅器５１は、この電流のためのエネルギーを、その電源電圧Ｕｖから受け取る。
【００２５】
標準電流信号ＩＮ１の信号方向と逆の向きの信号の送信ができるようにするために、電圧Ｕ２を有する制御された電圧源を表すメッセージ信号トランスミッタ９は、直流トランスミッタ４の二次回路４６に直列に接続される。電圧源としてのメッセージ信号トランスミッタ９は、二次回路４６の直流トランスミッタ４の短絡を解除するが、演算増幅器５１の仮想短絡は解除しない。しかしながら、標準電流信号ＩＮ１は、もはやそのオリジナル値で流れることができない。この信号が、電圧Ｕ２が二次側に送給されるにもかかわらず流れ続けると、一次側において、入力電流源の役割をする第１の送受信システム１が、二次側に供給された電圧Ｕ２の値にまったく一致する値だけ、その電圧Ｕ１を増加させなければならない。このような電圧の増加が行われるために、二次側に供給された電圧Ｕ２を、一次側４５で測定することが可能となる。このようにして、メッセージ信号の信号送信が、一次側での電圧の増加の測定を用いて行われる。
【００２６】
第２の実施形態において、図３により、二次側に供給された電圧Ｕ２を一次回路４５へ送信する別の実用可能性を示す。メッセージ信号トランスミッタとして使用される制御された電圧源９は、この実施形態では、演算増幅器５１の高インピーダンス入力部に接続され、この入力部は図２では接地接続されていた。電圧源９が、直流トランスミッタ４６の出力部と有効に直列関係にあるので、このアクティブ化によって、直流トランスミッタ４の二次側の短絡は解除される。したがって、二次側に供給された電圧Ｕ２の値だけ一次電圧Ｕ１を増加させなければならず、その結果、標準電流信号ＩＮ１が流れ続けることができる。このように、メッセージ信号を一次側で測定することができ、記載された方法で規定することができる。
【００２７】
図４は、本発明による構成の一実施形態を示しており、ここでは、演算増幅器５の演算増幅器５１のＰ側入力部は、抵抗Ｒを介して接地電位に接続されている。Ｎ側入力部は、直流トランスミッタ４の二次側４６と接触する。演算増幅器５１の出力には、演算増幅器５１の出力信号を増幅し、この出力信号をＮ側入力部にフィードバックするためのトランジスタＴがある。
【００２８】
特に有利なのは、第２の送受信システム２から交流電圧信号トランスミッタ１１の交流電圧信号Ｕｗを直流絶縁送信するためのこの構成であり、これは、見かけのオーム抵抗１５を有する電界装置として構成することが可能である。ここでは、出力導体対８ａ、８ｂは、フィールド間に延びる２コンダクタ・チャネルを形成する。交流電圧信号ＵＷは、標準電流信号ＩＮ１の信号方向と反対のプロセス・データを送信するために、標準電流信号ＩＮ２上に変調される。交流電圧用の動作電圧源１０の動作電圧ＵＢが短絡されたものとして考慮されるとの考えで、交流電圧信号Ｕｗは、コンデンサＣＫにより出力導体８ａから減結合され、接地接続された演算増幅器５１の高インピーダンス入力部と、抵抗Ｒを介して接触する。したがって、交流電圧信号Ｕｗは、演算増幅器５１の仮想短絡を介して直流トランスミッタ４の出力部と直列に接続されており、直流トランスミッタ４の一次側４５に送信されて、そこで測定することができる。この測定は信号を決定することに相当する。したがって、信号は、システム２からシステム１に間接的に送信される。
【００２９】
図５は、原則として図４のものと同等の構成を示しているが、交流電圧信号Ｕｗが、低インピーダンス電圧源９２として動作する演算増幅器５２によって、直流トランスミッタ４の二次回路４６の端子基部に供給されるという違いがある。
【００３０】
図６から図１０は、本発明の回路構成に組み入れられる際の、直流トランスミッタ構成４の様々な実施形態を示す。
【００３１】
図６は、能動スイッチ３５、３６を備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。ここでは、一次側タイミング発生器４３および二次側タイミング発生器４４により、一次側スイッチ３５と、二次側回路３６とを、入力導体対６ａ、６ｂまたは接続導体対７ａ、７ｂのワイヤ間で、同期して往復に切り替えることが確実になる。変換の周波数（およそ１００ｋＨｚから２００ｋＨｚ）は、巻線３１、３２のインダクタンスおよびコンデンサ３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂの静電容量に適合させられる。一次側４５で、アナログ直流信号である標準電流信号ＩＮ１は、一次側タイミング発生器４３によって設定された周期に応じて電流の方向を変える。絶縁変圧器または絶縁変換器３を介して送信することが可能な適切な交流信号を生成するために、交互に荷電される２つのコンデンサ３３ａ、３３ｂが、一次側４５に提供される。同じことが、２つのコンデンサ３４ａ、３４ｂと、巻線３２の給電ライン７ａ１、７ｂ１への接続導体７ａ、７ｂのワイヤの同期スイッチングにより、二次側４６で起こる。したがって、一次側の標準電流信号ＩＮ１に釣り合う標準電流信号ＩＮ２が二次側に発生し、そこでは電流の方向は逆になる。
【００３２】
図６のこの実施形態においては、メッセージ信号トランスミッタ９の交流電圧信号ＵＷが、直流トランスミッタ４の二次側４６の端子基部で供給される。
【００３３】
図７は、図６と同じ実施形態における、能動スイッチを備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。図７と図６との違いは、図７では、図３に記載されたように、メッセージ信号トランスミッタ９の交流電圧信号Ｕｗの供給が、演算増幅器５１のＰ側入力部で起こることである。
【００３４】
図８は、能動スイッチ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを備えるフル・ブリッジ電流変換器としての直流トランスミッタ４を示している。このように、一次側タイミング発生器４３は、巻線３１の交流接続に導体線６ａ、６ｂを接続し、かつ、巻線３２の交流接続に導体線７ａ、７ｂを接続するため、一次側スイッチ３７ａ、３７ｂの両方を、２つの位置の間で切り替える。２つの一次側のスイッチ３７ａ、３７ｂの位置が周期的に変化することにより、入力される直流信号ＩＮ１がパルス信号または交流信号に変換される。一次側タイミング発生器４３と同期化して、二次側タイミング発生器４４は、同様に、２つの位置間で２つの二次側スイッチ３８ａ、３８ｂを切り替える。２つの二次側のスイッチ３８ａ、３８ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される二次側４６のパルス信号または交流信号が、直流信号ＩＮ２に変換される。
【００３５】
図９は、センター・タップを含む構造における、直流トランスミッタ４を示している。ここでは、一次側タイミング発生器４３は、２つの一次側のスイッチ４３ａ、４３ｂを接続導体６ｂ１、６ｂ２に交互に切り替える。２つの一次側のスイッチ４３ａ、４３ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される直流信号ＩＮ１が、パルス信号または交流信号に変換される。一次側タイミング発生器４３と同期して、二次側タイミング発生器４４は、２つの二次側スイッチ４４ａ、４４ｂを接続導体７ｂ１、７ｂ２に交互に切り替える。２つの二次側のスイッチ４４ａ、４４ｂの位置が周期的に変わることにより、入力される二次側４６のパルス信号または交流信号が、直流信号ＩＮ２に変換される。
【００３６】
図１０は、ダイオード４７、４８を備えるハーフ・ブリッジ電流変換器としての電流変換器４を示している。一次側では、直流信号ＩＮ１が、図６および図７にすでに記載された方法でパルス信号または交流信号に変換される。二次側では、入力されるパルス信号または交流信号が、ダイオード４７、４８と、２つのコンデンサ３４ａ、３４ｂとにより、直流信号ＩＮ２変換される。
【００３７】
上述の構成のための可能な１つの応用は、第１の送受信システム１が、例えば、標準電流信号ＩＮ１を発生させる、メモリプログラム・システムＳＰＳにある。この標準電流信号ＩＮ１は、二次側４６では、アクチュエータ（＝電界装置の一部分としての見かけのオーム抵抗１５）が、その状態を変えるという結果をもたらす。このアクチュエータは、例えば、標準電流信号ＩＮ１に応じてその状態を変える、バルブでもよい。帰還信号によって、バルブは、一次側４５でバルブポジションの実際の状態を、折り返し伝えることができる。しかしながら、二次側では、例えばバス・サブスクライバなどの複雑な電子機器により、第２の送受信システム２を表すことも可能である。
【００３８】
本発明による構成のための別の可能な応用は、一次側４５において、第１の送受信システム１が、標準電流信号ＩＮ１を発生させる温度センサを含むものである。この場合、第２の送受信システム２は、例えば、評価回路である。この方法で、センサによって測定された温度を、表示することができ、かつ／または、制御上の問題のために使用することができる。このセンサは、帰還信号によってパラメータで表すことができる。
【００３９】
一般に、第１の送受信システム１および／または第２の送受信システム２は、電界装置として構成することができ、それによると、導体領域６ａ、６ｂおよび／または、８ａ、８ｂは、フィールド間に延び、かつ両方の方向に信号を送信できる、伝送路を表す。直流トランスミッタ４および演算増幅器装置５は、これに関連して「セントラル・オフィス」と考えることができる。このセントラル・オフィスは、わずか数モジュールだけを有し、小スペースに収容することができ、望ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による構成の原則的な配置のブロック回路図である。
【図２】メッセージ信号の結合に関するブロック回路図において、本発明による構成の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図３】メッセージ信号の結合に関するブロック回路図において、本発明による構成の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図４】図３で示された本発明による構成の一実施形態の回路図である。
【図５】図２で示された本発明による構成の一実施形態の回路図である。
【図６】ハーフ・ブリッジ電流変換器の一例を含む、図２で示された本発明による構成を示す回路図である。
【図７】ハーフ・ブリッジ電流変換器の一例を含む、図３で示された本発明による構成を示す回路図である。
【図８】フル・ブリッジ電流変換器を含む、本発明による構成を示す回路図である。
【図９】電流変換器としてセンター・タップを含むトランスミッタを有する、本発明による構成を示す回路図である。
【図１０】ハーフ・ブリッジ電流変換器のもう１つの例を含む、図３で示された本発明による構成を示す回路図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の送受信システム（１）と第２の送受信システム（２）との間で直流信号と交流信号とを電気的に絶縁して送信するための構成であって、
単一の２コンダクタ・チャネルにより前記２つの送受信システム（１、２）を接続する、送受信導体対（６ａ、６ｂ；７ａ、７ｂ；８ａ、８ｂ）の領域と、
直流信号（ＩＮ１、ＩＮ２）を用いて前記信号送信を行うために短絡され、一次回路（４５）および二次回路（４６）を有する絶縁変換器（３）を含み、前記導体領域の直流絶縁のために、直流信号（ＩＮ１）を交流信号に変換し、かつそれらを直流信号（ＩＮ２）に逆変換する、直流トランスミッタ（４）と、
前記チャネルを介して送信された前記信号がその入力側に印加され、かつ、その出力側で、使用可能な信号が、前記第２の送受信システム（２）への電流または電圧信号として出力される、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）と、
メッセージ信号（Ｕ２）を送信するために前記直流トランスミッタ（４）へ二次側で接続され、その結果、一次側で、電圧変化を判定し、それが送信メッセージ信号として前記第１の送受信システム（１）により評価されることが可能となる、メッセージ信号トランスミッタ（９）とを含む構成。
【請求項２】
前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に直列に接続された、制御された電圧源を表し、前記第１の送受信システム（１）が、前記直流トランスミッタ（４）の前記一次回路（４５）に標準電流信号（ＩＮ１）を供給し、メッセージ信号によって電圧に変化が現われたとき、測定された電源電圧から前記一次回路（４５）への前記メッセージ信号の値を決定するために、前記電源電圧（Ｕ１）が、前記二次側に供給された前記メッセージ信号トランスミッタ（９）の前記電圧の値（Ｕ２）に相当する値だけ増加することを特徴とする、請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の演算増幅器（５１）の第１の入力部に接続され、別の第２の入力部は、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に接続され、
前記演算増幅器（５１）の出力が、前記演算増幅器（５１）の前記第２の入力部にフィードバックされることを特徴とする、請求項１または２に記載の構成。
【請求項４】
前記第２の送受信システム（２）が交流電圧信号ソース（１１）を有し、その交流電圧信号（Ｕｗ）は、前記受信された直流信号（ＩＮ２）上に変調され、すなわち、コンデンサ（ＣＫ）を介して前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の入力部内の抵抗（Ｒ）に結合され、前記交流電圧信号が、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の直接の接地基準を相殺し、その制御特性によって、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）が、前記標準電流信号（ＩＮ１）の前記二次側電流（ＩＮ２）上に前記交流電圧信号（Ｕｗ）を変調し、その結果、前記第１の送受信システム（１）に電源電圧（Ｕ１）と同じ電圧を発生させることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
【請求項５】
一方の側で、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次側（４６）に接続され、他方の側で、見かけのオーム抵抗（１５）および交流電圧信号トランスミッタ（１１）を備える電界装置に、コンデンサ（ＣＫ）を介して接続される、前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が低インピーダンス電圧源（９２）によって形成され、前記標準電流信号（ＩＮ１）の前記二次側電流（ＩＮ２）上に交流電圧信号として変調された前記メッセージ信号が、前記第１の送受信システム（１）に送信されることを特徴とする、請求項３に記載の構成。
【請求項６】
ハーフ・ブリッジ電流変換器を形成するように、前記絶縁変換器（３）の前記一次側（４５）の接続導体と、前記絶縁変換器（３）の前記二次側（４６）の接続導体とを、同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項７】
前記一次回路（４５）において切り替えを行うために、能動スイッチ（３５、３７ａ、３７ｂ、４３ａ、４３ｂ）が設けられ、前記二次回路（４６）には、能動スイッチ（３６、３８ａ、３８ｂ、４４ａ、４４ｂ）またはダイオード（４７、４８）のいずれかが設けられることを特徴とする、請求項６に記載の構成。
【請求項８】
能動スイッチ（３７ａ、３７ｂ；３８ａ、３８ｂ）を備えるフル・ブリッジ電流変換器を形成するように、前記絶縁変換器（３）の前記一次側（４５）の前記接続導体と、前記絶縁変換器（３）の前記二次側（４６）の前記接続導体とを、同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項９】
前記絶縁変換器（３）が、その一次側（４５）およびその二次側（４６）においてセンター・タップされ、前記絶縁変換器（３）の前記接続導体（６ｂ１、６ｂ２；７ｂ１、７ｂ２）を同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１０】
第１の送受信システム（１）と第２の送受信システム（２）との間で直流信号および交流信号を電気的に絶縁して送信するための方法であって、
ａ）前記第１の送受信システム（１）において、互いに直流絶縁される領域を有する２コンダクタ・チャネルを介して送信を行うための直流信号または交流信号として作成される、測定信号を得るステップと、
ｂ）前記絶縁変換器（３）を備える直流トランスミッタ（４）の使用により、直流信号および交流信号を、前記２コンダクタ・チャネルを介して、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）に供給するステップと、
ｃ）前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）が、直流信号および交流信号から、前記測定信号に相当する電流信号または電圧信号を回復し、それを前記第２の送受信システム（２）で使用可能にするステップと、
ｄ）前記第２の送受信システム（２）から、前記第１送受信システム（１）にメッセージ信号に送信する場合には、前記メッセージ信号が、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に供給され、前記一次回路（４５）を介して前記第１の送受信システム（１）に供給されるステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記測定信号が、測定信号トランスミッタの直流信号を表し、前記絶縁変換器（３）を介した送信のために分割されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記直流測定信号が、それぞれが設定された電流の強さを有する、標準信号（ＩＮ１）を表すことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メッセージ信号が、電圧信号（Ｕ２）を表し、前記二次側（４６）で供給され、前記一次側（４５）の電圧の変化の補償によって前記一次側（４５）で検知することができることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１送受信システム（１）がメモリ・プログラマブル・システムを表し、前記第２の送受信システム（２）が、前記測定信号により反応し、任意にメッセージ信号の返送をトリガする、制御された装置を含むことを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御された装置が、前記測定信号に応じてその状態または位置を変える、アクチュエータを表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御された装置がバス・サブスクライバを表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御された装置が評価回路を表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１送受信システム（１）がセンサ・デバイスを表すことを特徴とする、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
第１の送受信システム（１）と第２の送受信システム（２）との間で直流信号と交流信号とを電気的に絶縁して送信するための構成であって、
単一の２コンダクタ・チャネルにより前記２つの送受信システム（１、２）を接続する、送受信導体対（６ａ、６ｂ；７ａ、７ｂ；８ａ、８ｂ）の領域と、
直流信号（ＩＮ１、ＩＮ２）を用いて前記信号送信を行うために短絡され、一次回路（４５）および二次回路（４６）を有する絶縁変換器（３）を含み、前記導体領域の直流絶縁のために、直流信号（ＩＮ１）を交流信号に変換し、かつそれらを直流信号（ＩＮ２）に逆変換する、直流トランスミッタ（４）と、
前記チャネルを介して送信された前記信号がその入力側に印加され、かつ、その出力側で、使用可能な信号が、前記第２の送受信システム（２）への電流または電圧信号として出力される、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）と、
メッセージ信号（Ｕ２）を送信するために前記直流トランスミッタ（４）へ二次側で接続され、その結果、一次側で、電圧変化を判定し、それが送信メッセージ信号として前記第１の送受信システム（１）により評価されることが可能となる、メッセージ信号トランスミッタ（９）とを含む構成。
【請求項２】
前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に直列に接続された、制御された電圧源を表し、前記第１の送受信システム（１）が、前記直流トランスミッタ（４）の前記一次回路（４５）に標準電流信号（ＩＮ１）を供給し、メッセージ信号によって電圧に変化が現われたとき、測定された電源電圧から前記一次回路（４５）への前記メッセージ信号の値を決定するために、前記電源電圧（Ｕ１）が、前記二次側に供給された前記メッセージ信号トランスミッタ（９）の前記電圧の値（Ｕ２）に相当する値だけ増加することを特徴とする、請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の演算増幅器（５１）の第１の入力部に接続され、別の第２の入力部は、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に接続され、
前記演算増幅器（５１）の出力が、前記演算増幅器（５１）の前記第２の入力部にフィードバックされることを特徴とする、請求項１または２に記載の構成。
【請求項４】
前記第２の送受信システム（２）が交流電圧信号ソース（１１）を有し、その交流電圧信号（Ｕｗ）は、前記受信された直流信号（ＩＮ２）上に変調され、すなわち、コンデンサ（ＣＫ）を介して前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の入力部内の抵抗（Ｒ）に結合され、前記交流電圧信号が、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）の直接の接地基準を相殺し、その制御特性によって、前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）が、前記標準電流信号（ＩＮ１）の前記二次側電流（ＩＮ２）上に前記交流電圧信号（Ｕｗ）を変調し、その結果、前記第１の送受信システム（１）に電源電圧（Ｕ１）と同じ電圧を発生させることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
【請求項５】
一方の側で、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次側（４６）に接続され、他方の側で、見かけのオーム抵抗（１５）および交流電圧信号トランスミッタ（１１）を備える電界装置に、コンデンサ（ＣＫ）を介して接続される、前記メッセージ信号トランスミッタ（９）が低インピーダンス電圧源（９２）によって形成され、前記標準電流信号（ＩＮ１）の前記二次側電流（ＩＮ２）上に交流電圧信号として変調された前記メッセージ信号が、前記第１の送受信システム（１）に送信されることを特徴とする、請求項３に記載の構成。
【請求項６】
ハーフ・ブリッジ電流変換器を形成するように、前記絶縁変換器（３）の前記一次側（４５）の接続導体と、前記絶縁変換器（３）の前記二次側（４６）の接続導体とを、同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項７】
前記一次回路（４５）において切り替えを行うために、能動スイッチ（３５、３７ａ、３７ｂ、４３ａ、４３ｂ）が設けられ、前記二次回路（４６）には、能動スイッチ（３６、３８ａ、３８ｂ、４４ａ、４４ｂ）またはダイオード（４７、４８）のいずれかが設けられることを特徴とする、請求項６に記載の構成。
【請求項８】
能動スイッチ（３７ａ、３７ｂ；３８ａ、３８ｂ）を備えるフル・ブリッジ電流変換器を形成するように、前記絶縁変換器（３）の前記一次側（４５）の前記接続導体と、前記絶縁変換器（３）の前記二次側（４６）の前記接続導体とを、同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項９】
前記絶縁変換器（３）が、その一次側（４５）およびその二次側（４６）においてセンター・タップされ、前記絶縁変換器（３）の前記接続導体（６ｂ１、６ｂ２；７ｂ１、７ｂ２）を同期して切り替えることができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１０】
第１の送受信システム（１）と第２の送受信システム（２）との間で直流信号および交流信号を電気的に絶縁して送信するための方法であって、
ａ）前記第１の送受信システム（１）において、互いに直流絶縁される領域を有する２コンダクタ・チャネルを介して送信を行うための直流信号または交流信号として作成される、測定信号を得るステップと、
ｂ）前記絶縁変換器（３）を備える直流トランスミッタ（４）の使用により、直流信号および交流信号を、前記２コンダクタ・チャネルを介して、Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）に供給するステップと、
ｃ）前記Ｉ／Ｉ電子変換器またはＩ／Ｕ電子変換器（５）が、直流信号および交流信号から、前記測定信号に相当する電流信号または電圧信号を回復し、それを前記第２の送受信システム（２）で使用可能にするステップと、
ｄ）前記第２の送受信システム（２）から、前記第１送受信システム（１）にメッセージ信号に送信する場合には、前記メッセージ信号が、前記直流トランスミッタ（４）の前記二次回路（４６）に供給され、前記一次回路（４５）を介して前記第１の送受信システム（１）に供給されるステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記測定信号が、測定信号トランスミッタの直流信号を表し、前記絶縁変換器（３）を介した送信のために分割されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記直流測定信号が、それぞれが設定された電流の強さを有する、標準信号（ＩＮ１）を表すことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メッセージ信号が、電圧信号（Ｕ２）を表し、前記二次側（４６）で供給され、前記一次側（４５）の電圧の変化の補償によって前記一次側（４５）で検知することができることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１送受信システム（１）がメモリ・プログラマブル・システムを表し、前記第２の送受信システム（２）が、前記測定信号により反応し、任意にメッセージ信号の返送をトリガする、制御された装置を含むことを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御された装置が、前記測定信号に応じてその状態または位置を変える、アクチュエータを表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御された装置がバス・サブスクライバを表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御された装置が評価回路を表すことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１送受信システム（１）がセンサ・デバイスを表すことを特徴とする、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００９−５２８７３６（Ｐ２００９−５２８７３６Ａ）
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５６６９８（Ｐ２００８−５５６６９８）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００１６４０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８９０９
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４０１９７３３）フェニックス コンタクト ゲーエムベーハー ウント コムパニー カーゲー (72)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００１６４０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８９０９
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４０１９７３３）フェニックス コンタクト ゲーエムベーハー ウント コムパニー カーゲー (72)
【Ｆターム（参考）】
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