Verfahren zur Übertragung binärer Daten in einem Gefahrenmeldesystem

Beschreibung

[0001] In Gefahrenmeldesystemen werden speziell bei Brandmeldesystemen eine größere Anzahl von Meldern über eine Doppelleitung mit der Zentrale verbunden. Über diese Doppelleitung wird sowohl die Energieversorgung der Melder durchgeführt, als auch der Datenverkehr mit der Zentrale abgewickelt. In modernen Systemen werden in zunehmendem Maße binär codierte Übertragungsverfahren verwendet, die potentiell unzulässig hohe Störspannungen erzeugen, wenn sie mit den in klassischen Systemen üblichen großen Spannungen arbeiten. Werden jedoch die zulässigen kleinen Spannungen zur Übertragung verwendet und der naturgemäß großen Versorgungsspannung überlagert, so verursachen bereits relativ kleine Schwankungen der Versorgungsspannung bzw. des Versorgungsstroms unzulässig große Störungen der Übertragung. Bei mehr konventionellen Systemen wird versucht, den Datenfluß auf einem so niedrigen Niveau zu halten, daß die Datenraten niedrig sind und damit der zugeordnete Datenpegel hoch sein darf, womit die Störungen weniger Einfluß haben. Als weitere Möglichkeit ist bekannt, sich über die Forderung nach zulässig niedriger aktiver Störung hinwegzusetzen und trotz hoher Datenrate mit eigentlich unzulässig hohem Datenpegel zu arbeiten. Es ist weiter bekannt, die Schwankungen der Versorgungsenergie auf ein unschädliches Maß zu reduzieren. Dazu ist zunächst eine gute Stabilisierung der Versorgungsspannung in der Zentrale erforderlich, was allerdings einen gewissen Mehraufwand erfordert. Wesentlich kritischer ist die ebenfalls unumgängliche Stabilisierung der Stromaufnahme in jedem einzelnen Melder, die den Aufwand und in der Regel auch den Energiebedarf dieser Melder beträchtlich erhöht. Eine weitere Möglichkeit ist die zeitliche Trennung von Energieversorgung und Übertragung, wie z.B. bei der Pulsmeldetechnik. Hier entstehen jedoch beim Übergang von der einen in die andere Betriebsart Störungen, die die Übertragung negativ beeinflussen können, besonders, wenn zur Auskopplung der Übertragungsspannung preiswerte R-C-Glieder verwendet werden.

[0002] In dem Dokument GB-A-2 150 793 ist ein Datenübertragungssystem mit einer Zentrale beschrieben, an die mit einer Doppelleitung eine Vielzahl von Meldern angeschlossen sind, welche von der Zentrale mit Energie versorgt werden. Zur Datenübertragung werden die Daten der Linienspannung aufmoduliert, wobei die Zentrale zu Detektion Komparatoren aufweist.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, sowohl die Energieversorgung als auch die störungsarme und schnelle Übertragung großer Datenmengen zwischen der Zentrale und den einzelnen Meldern sicherzustellen.

[0004] Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Übertragung binärer Daten in einem Gefahrenmeldesystem gemäß dem Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung hierfür gemäß dem Anspruch 3. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0005] Bei dem eingangs beschriebenen Verfahren werden die Binär-Daten bei der Übertragung von der Zentrale zu den einzelnen Meldern der Linienspannung aufmoduliert, wobei in den Meldern die Daten durch Vergleich der Linienspannung mit einer Referenzspannung detektiert werden. Die Referenzspannung wird von der Zentrale an die Melder gegeben, welche die Referenzspannung abspeichern.
Für die Übertragung der Daten von den einzelnen Meldern zur Zentrale werden die Daten dem Linienstrom aufmoduliert. In der Zentrale wird die dem Linienstrom proportionale Spannung in einem Mikrorechner detektiert.

[0006] Vorzugsweise erfolgen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Energieversorung der Melder und die Datenübertragung zeitlich aufeinander.

[0007] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zentrale ein in Serie zu einer Energiequelle für die Meldelinie ein Meßwiderstand angeordnet. Die dort abfallende Spannung wird entweder einem Komparator oder direkt über einen Analog-Digital-Wandler dem Mikrorechner zugeführt. Ferner ist in jedem Melder ein Spannungsteiler zwischen den Adern der Doppelleitung, ein Mikrorechner und ein Komparator sowie ein Speicherelement zum Abspeichern einer Referenzspannung angeordnet. Der Komparator ist mit dem Mikrorechner verbunden, die Referenzspannung und die am Mittelabgriff des Spannungsteilers abgenommene Linienspannung ist dem Komparator zugeführt.

[0008] Dabei können die Speicherelemente der einzelnen Melder durch Kondensatoren gebildet sein, die über den Mittelabgriff eines zwischen den Adern der Doppelleitung angeordneten Spannungsteilers aufgeladen werden und deren Spannung mittels eines von einem im Melder angeordneten Mikrorechner ansteuerbaren Schalters als Schwellenspannung an den Komparator gelegt wird.

[0009] Es ist aber auch möglich, eine Vorrichtung zu verwenden, bei der die Speicherelemente der einzelnen Melder durch Halbleiterspeicher gebildet sind, die jeweils über einen Analog-Digital-Wandler mit dem Mittelabgriff eines zwischen den Adern der Doppelleitung angeordneten Spannungsteilers und über einen Digital-Analog-Wandler mit dem Komparator verbunden sind.

[0010] Die Erfindung soll nun anhand eines Beispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1

den prinzipiellen Aufbau eines Gefahrenmeldesystems,

Fig. 2

einen möglichen Spannungs- und Stromverlauf bei einem Gefahrenmeldesystem,

Fig. 3 und 4

den prinzipiellen Aufbau einer Spannungsversorgung bei einer Gefahrenmeldeanlage und mögliche Strommeßeinrichtungen in der Zentrale,

Fig. 5 und 6

mögliche Ausführungen einer Spannungsmeßeinrichtung im Melder und

Fig. 7

einen typischen Spannungsverlauf über der Zeit vor und während einer Datenübertragung von der Zentrale zu einem Melder.

[0011] Fig. 1 zeigt ein Gefahrenmeldesystem, bei dem mehrere Gefahrenmelder M1 bis Mn über eine Doppelleitung a,b mit einer Zentrale Z verbunden sind. Schematisch sind weitere, von der Zentrale ausgehenden Leitungen angedeutet, auf denen ebenfalls Melder angeordnet sind.

[0012] Der Spannungs- und Stromverlauf auf der Doppelleitung a,b für den Fall, daß die Phasen der Energieversorgung der Melder und der Datenübertragung zeitlich nacheinander erfolgen, ist in Fig. 2 dargestellt; während der Energieversorgung liegt eine hohe Spannung an und es fließt ein hoher Strom, um Speicherkondensatoren in den Meldern M1 bis Mn aufzuladen. Während einer Datenübertragung liegt eine deutlich niedrigere Spannung an den Meldern und es fließt auch ein wesentlich niedrigerer Strom, wie Fig. 2 ebenfalls zu entnehmen ist. Die für die Datenübertragungsphase dargestellten Spannungs- und Stromwerte stellen Mittelwerte dar. Im Betriebsfall sind ihnen die Datensignale überlagert. Wie zu erkennen ist, finden bei den Übergängen von der Energieversorgungsphase zur Datenübertragungsphase und umgekehrt erhebliche Spannungs- und Stromänderungen statt, so daß die Verwendung einfacher R-C-Glieder zum Auskoppeln der Datensignale aufgrund ihrer langen Einschwingzeit nicht ausreichen. Die Dauer der Datenübertragungsphase würde dadurch unzulässig verlängert werden.

[0013] Die für das erfindungsgemäße Verfahren nötigen Vorrichtungen in
der Zentrale Z und in dem Meldern M1 bis Mn sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt.

[0014] So zeigt Fig. 3 eine Zentrale Z, von der eine Doppelleitung a,b ausgeht. Die Doppelleitung a,b wird von einer Spannungsquelle Ub mit Energie versorgt. Die Datenübertragung von der Zentrale Z zu den einzelnen Meldern M1 bis Mn erfolgt über eine Modulation der Linienspannung, wobei die Spannungsquelle Ub in bekannter aber nicht dargestellter Weise von einem Mikrorechner MR angesteuert wird. Die Datenübertragung von den einzelnen Meldern M1 bis Mn zur Zentrale Z erfolgt über eine Modulation des Linienstroms. Zur Messung dieses Linienstroms liegt in Serie zur Spannungsquelle Ub ein Meßwiderstand R. Zwei Meßleitungen L1 und L2 greifen die aufgrund des Linienstroms am Meßwiderstand R abfallende Spannung ab und führen sie einem Analog-Digital-Wandler ADW zu. Dieser ist mit dem Mikrorechner MR verbunden, dem somit die dem Linienstrom entsprechenden digitalen Ausgangswerte des Analog-Digital-Wandlers ADW zugeführt werden und diese Werte dort verarbeitet oder gespeichert werden.

[0015] Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit, den Linienstrom in einer Zentrale Z, von der eine von einer Spannungsquelle Ub gespeiste Doppelleitung a,b ausgeht, zu messen. Die am in Serie zur Spannungsquelle Ub angeordneten Meßwiderstand R abfallende Spannung wird über eine Meßleitung L einem Komparator K zugeführt. Der Schwellwert des Komparators K wird diesem mittels einer Leitung vL von einem Digital-Analog-Wandler DAW zugeführt, wobei der Digital-Analog-Wandler DAW die digitalen Werte des Schwellwertes von dem Mikrorechner MR über Leitungen aL zugeführt bekommt. Die Ausgangswerte des Komparators K, die nur anzeigen, ob der Linienstrom über- oder unterhalb des Schwellwertes liegt, werden dem Mikrorechner MR über eine Leitung kL zur Auswertung zugeführt. Mit dieser Anordnung wird eine gute Übertragungsqualität mit einfachen Auswerteprogrammen erreicht, während für hochwertige Signalanalyseverfahren eine Anordnung zur Strommessung nach Fig. 3 vorteilhaft ist.

[0016] Zur Messung der Linienspannung und somit zur Detektion der Daten, die von der Zentrale Z zu den Meldern M1 bis Mn auf der Doppelleitung a,b gesendet werden, sind mögliche Vorrichtungen in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

[0017] In beiden Fällen wird ein Teil der Linienspannung über eine Meßleitung L vom Mittelabgriff eines zwischen der Doppelleitung a,b angeordneten Spannungsteilers R1,R2 einem Komparator K zugeführt. Das Ausgangssignal des Komparators K wird zu einem Mikrorechner MR mittels einer Leitung kL übertragen.

[0018] Der Schwellwert des Komparators K in Fig. 5 wird über einen Kondensator Cv eingestellt. Dieser Kondensator Cv liegt über einen von dem Mikrorechner MR des Melders über eine Leitung sL ansteuerbaren Schalter S parallel zum Widerstand R1 des Spannungsteilers R1,R2.

[0019] Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 wird der Schwellwert von einem Digital-Analog-Wandler DAW über eine Leitung vL an den Komparator gelegt. Der Digital-Analog-Wandler DAW ist dabei mittels Leitungen aL mit dem Mikrorechner MR verbunden, in dem der Schwellwert als digitaler Wert gespeichert ist.

[0020] Alle Anordnungen nach Fig. 3 bis Fig. 6 arbeiten derart, daß vor Beginn der eigentlichen Datenübertragung ein Bezugswert des Leitungsstromes IL bzw. der Leitungsspannung UL ermittelt wird, der dann anschließend verwendet wird, um im binären Übertragungssignal 0 und 1 zu unterscheiden. Dieser Vorgang ist für einen Melder in Fig. 7 näher erläutert.

[0021] Vor dem eigentlichen Datensignal, das zum Zeitpunkt t1 beginnt und eine binäre "1" mittels einer Spannung U1 und eine binäre "0" mittels einer Spannung U0 darstellt, wird von der Zentrale Z mittels der Spannungsquelle Ub eine Spannung Ue an die Doppelleitung a,b gelegt. Diese Spannung Ue liegt vorzugsweise mittig zwischen U1 und U0 und dient als Referenzspannung für die Schwellwerte der Komparatoren K und in den einzelnen Meldern M1 bis Mn.

[0022] In den Meldern M1 bis Mn wird die an dem Spannungsteiler R1,R2 abfallende Referenzspannung entweder im Kondensator Cv (Fig. 5) oder im Mikrorechner MR (Fig. 6) gespeichert.

[0023] Dazu wird in der Anordnung nach Fig. 6 der Digital-Analog-Wandler DAW mit dem Komparator K in bekannter Weise als Analog-Digital-Wandler betrieben oder es wird ein zusätzlicher, nicht dargestellter, Analog-Digital-Wandler verwendet. In der Anordnung nach Fig. 5 kann die Aufladung von Cv durch einen nicht dargestellten Strom-Verstärker beschleunigt werden, der im Zuge der Meßleitung L angeordnet ist.

[0024] In allen Anordnungen dient der gespeicherte Spannungswert Ue zum Einstellen der Schwelle im Komparator K und damit zur korrekten Unterscheidung der Übertragungssignale U0 und U1. Der beschriebene Einstellvorgang wird zur optimalen Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse vor jeder Übertragung bei jedem Melder ausgeführt. Bei im wesentlichen zeitlich konstanten Verhältnissen ist es vorteilhaft und spart Übertragungszeit, die Einstellung nur selten, z.B. einmal täglich oder nur einmal bei der Inbetriebnahme mittels eines speziellen Initialisierungsprogramms vorzunehmen. Für diese Betriebsart sind Anordnungen nach Fig. 6 wegen der digitalen Speicherung von Ub besonders geeignet.

[0025] Ein weiterer Vorteil aller beschriebenen Anordnungen ist, daß wegen der in Betrieb erfolgenden automatischen Nachführung auf eine hochkonstante Ausführung und einen genauen Abgleich in der Fertigung verzichtet werden kann, was zu niedrigeren Kosten führt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Übertragung binärer Daten in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Zentrale (Z), an die zumindest eine Doppelleitung (a,b) mit einer Vielzahl von Meldern (M1-Mn) angeschlossen ist, wobei über die Doppelleitung sowohl die Energieversorgung der Melder als auch der Datenverkehr mit der Zentrale abgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Datenübertragung von der Zentrale (Z) zu den Meldern (M1-Mn) die Daten der Linienspannung aufmoduliert werden, daß diese Daten in den einzelnen Meldern durch Vergleich der Linienspannung mit einer Referenzspannung mittels eines Komparators detektiert werden, wobei die Zentrale die Referenzspannung vor Beginn der eigentlichen Datenübertragung an die Doppelleitung anlegt und die Melder die Referenzspannung abspeichern, und daß für die Datenübertragung von den einzelnen Meldern zur Zentrale die Melder-Daten dem Linienstrom aufmoduliert und in der Zentrale detektiert werden, wobei die dem Linienstrom proportionale Spannung in einem Mikrorechner verarbeitet wird und die Meldedaten detektiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung der Melder und die Datenübertragung zeitlich aufeinander folgen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Zentrale (Z), an die zumindest eine Doppelleitung (a,b) mit einer Vielzahl von Meldern (M1-Mn) angeschlossen ist, wobei über die Doppelleitung sowohl die Energieversorgung der Melder als auch der Datenverkehr mit der Zentrale abgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale (Z) in Serie zu einer Energiequelle (Ub) für die Meldelinie (a,b) ein Meßwiderstand (R) angeordnet ist und die dort abfallende Spannung entweder einem Komparator (K) oder direkt über einen Analog-Digital-Wandler (ADW) einem Mikrorechner (MR) zugeführt ist und daß in jedem Melder (M) ein Spannungsteiler (R1,R2) zwischen den Adern (a,b) der Doppelleitung, ein Mikrorechner (MR) und ein Komparator (K) sowie ein Speicherelement zum Speichern einer Referenzspannung angeordnet sind wobei der Komparator (K) mit dem Mikrorechner (MR) verbunden (k1) ist und ihm sowohl die Referenzspannung als auch die am Mittelabgriff des Spannungsteilers abgenommene Linienspannung zugeführt sind,
und daß die Zentrale die Referenzspannung vor Beginn der eigentlichen Datenübertragung an die Doppelleitung anlegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement von einem Kondensator (Cv) gebildet ist, der über den Mittelabgriff des Spannungsteilers (R1,R2) aufgeladen wird und dessen Referenzspannung mittels einer vom Mikrorechner (MR) ansteuerbaren (sL) Schalters (S) dem Komparator (K) zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement von einem Halbleiterspeicher gebildet ist, der im Mikrorechner (MR) angeordnet sein kann, wobei die Referenzspannung über einen Digital-Analog-Wandler (DAW) dem Komparator (K) zugeführt wird.

Claims

1. Method for the transmission of binary data in a hazard detection system having a central control station (Z), to which at least one two-wire line (a, b) with a multiplicity of detectors (M1-Mn) is connected, both the power supply to the detectors and the data traffic with the central control station being handled via the two-wire line, characterized in that the data are modulated onto the line voltage for data transmission from the central control station (Z) to the detectors (M1-Mn), in that these data are detected in the individual detectors by comparison of the line voltage with a reference voltage by means of a comparator, the central control station applying the reference voltage to the two-wire line before the actual data transmission begins, and the detectors storing the reference voltage, and in that the detector data are modulated onto the line current, for data transmission from the individual detectors to the central control station, and are detected in the central control station, the voltage which is proportional to the line current being processed in a microcomputer and the detection data being detected.

2. Method according to Claim 1, characterized in that power supply of the detectors and the data transmission chronologically succeed one another.

3. Device for carrying out the method according to Claim 1 or 2, having a central control station (Z), to which at least one two-wire line (a, b) with a multiplicity of detectors (M1-Mn) is connected, both the power supply to the detectors and the data traffic of the central control station being handled via the two-wire line, characterized in that a measuring resistor (R) is arranged in the central control station (Z), in series with a power source (Ub) for the detection line (a, b), and the voltage drop across this resistor is fed either to a comparator (K) or directly via an analog/digital convertor (ADW) to a microcomputer (MR), and in that a voltage divider (R1, R2) between the cores (a, b) of the two-wire line, a microcomputer (MR) and a comparator (K) as well as a storage element for storing a reference voltage are arranged in each detector (M), the comparator (K) being connected (kL) to the microcomputer (MR), and both the reference voltage and the line voltage picked off at the centre tap of the voltage divider being fed to the comparator, and in that the central control station applies the reference voltage to the two-wire line before the actual data transmission begins.

4. Device according to Claim 3, characterized in that the storage element is formed by a capacitor (Cv) which is charged via the centre tap of the voltage divider (R1, R2) and the reference voltage of which is fed to the comparator (K) by means of a switch (S) which can be driven (sL) by the microcomputer (MR).

5. Device according to Claim 3, characterized in that the storage element is formed by a semiconductor memory which can be arranged in the microcomputer (MR), the reference voltage being fed to the comparator (K) via a digital/analog converter (DAW).

Revendications

1. Procédé de transmission de données binaires dans un système de signalisation d'alarmes comportant une centrale (Z), à laquelle au moins une double ligne (a,b) comportant une pluralité d'avertisseurs (M1-Mn) est reliée, la double ligne assurant à la fois l'alimentation en énergie des avertisseurs et la circulation des données avec la centrale,
caractérisé en ce que les données sont modulées à la tension de la ligne pour la transmission des données de la centrale (Z) aux avertisseurs (M1-Mn), en ce que ces données sont détectées au moyen d'un comparateur dans les avertisseurs individuels par comparaison de la tension de la ligne avec une tension de référence, la centrale appliquant la tension de référence avant le début de la transmission des données proprement dite à la double ligne et les avertisseurs mémorisant la tension de référence, et en ce que les données des avertisseurs sont modulées au courant de la ligne pour la transmission des données des différents avertisseurs à la centrale et détectées dans la centrale, la tension proportionnelle au courant de la ligne étant traitée dans un micro-ordinateur et les données de signalisation étant détectées.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, l'alimentation en énergie des avertisseurs et la transmission des données se succèdent dans le temps.

3. Dispositif pour l'exécution du procédé selon les revendications 1 ou 2, comportant une centrale (Z) à laquelle au moins une double ligne (a,b) comportant une pluralité d'avertisseurs (M1-Mn) est reliée, la double ligne assurant à la fois l'alimentation en énergie des avertisseurs et la circulation des données avec la centrale, caractérisé en ce que, une résistance de mesure (R) est montée en série dans la centrale par rapport à une source d'énergie (Ub) pour la ligne de signalisation (a,b) et en ce que la tension y diminuant est transmise soit à un comparateur (K) ou directement à un micro-ordinateur (MR) par un convertisseur analogique/numérique (ADW) et en ce que dans chaque avertisseur (M) est monté un diviseur de tension (R1,R2) entre les conducteurs (a,b) de la double ligne, un micro-ordinateur (MR) et un comparateur (K) ainsi qu'un élément mémoire pour la mémorisation des tensions de référence, le comparateur (K) étant connecté (kl) au micro-ordinateur (MR) et la tension de référence et la tension de la ligne prélevée à la prise médiane du diviseur de tension (R1,R2) étant transmises au comparateur, et en ce que la centrale applique à la double ligne la tension de référence avant le début de la transmission des données proprement dite.

4. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que l'élément mémoire est constitué d'un condensateur (Cv) chargé au moyen de la prise médiane du diviseur de tension (R1,R2) et dont la tension de référence est transmise au comparateur (K) au moyen d'un interrupteur (S) activable (sL) par le micro-ordinateur (MR).

5. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que l'élément mémoire est constitué par une mémoire à semi-conducteurs pouvant être montée dans un micro-ordinateur (MR), la tension de référence étant transmise au comparateur (K) au moyen d'un convertisseur numérique/analogique (DAW).

Zeichnung