傳輸ASK信號的電子電路和方法技術

本發明專利技術涉及傳輸ASK信號的電子電路和方法，其中，ASK信號在具有第一接口的第一側和具有對應的第二接口的第二側之間傳輸數據和能量，其中第一接口和第二接口用于傳輸數據和能量并且實施為電流分隔接口，包括：將數據變換成模擬所需信號的轉換設備；產生具有載波頻率的載波信號的載波源；將載波信號與所需信號合并來形成具有振幅的ASK信號的諧振器電路，其中諧振器電路被實施為使得由載波信號激發以執行周期性振蕩，其中ASK信號包括所需信號和周期性振蕩，并且其中基本上所需信號確定ASK信號的振幅；測量ASK信號的功率的測量電路；以及使數據處理單元控制ASK信號的傳輸的數據處理單元，其中受控變量是ASK信號的測量功率，并且其中操作變量是載波頻率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及將ASK信號從第一側傳輸到第二側的電子電路和方法。除數據外，還傳輸能量。
技術介紹
基于發送器側(一般指上級單元)和傳感器側(一般指消耗裝置)之間的信號傳輸，說明本專利技術針對的問題。然而，本專利技術可用在需要傳輸數據和能量的其他系統中。通常，電纜附接到發送器，用于與傳感器連接。與傳感器的電纜連接通常經插入連接，例如，經電流解耦的接口，特別是感應接口發生。用這種方式，能無接觸地傳輸電信號。電流隔離導致有關防腐蝕、電位隔離、防止插頭的機械磨損等等的優點。本申請人以商標“Memosens”出售這種系統。必須將待傳送的信號，即數據(“信息”)轉換成用于傳輸的適當格式。就這一點而言，由該數據改變所謂的載波信號。該過程稱為“調制”。相反的過程，由此從載波信號濾波出該數據稱為“解調”。通過使用兩種狀態的矩形信號，以最簡單的情形，發生數字信號的二進制傳輸。在這種情況下，在兩個振幅、頻率或相位之間發生切換。本專利技術涉及使用振幅調制。在數字信號的傳輸中，稱為鍵控，而不是調制，在該意義上，本專利技術涉及ASK或幅移鍵控。所述的感應接口通常實施為具有例如相互插接的兩個線圈的系統。通常，傳輸數據(雙向)以及能量(從發送器側到傳感器側)。在這種情況下，能量必須足夠大以便為所連接的傳感器提供足夠的能量，使得確保持久測量操作。這種無接觸能量和數據傳輸的挑戰首先在于工業環境的惡劣操作和環境條件。因為環境條件(溫度、濕度等等)，部件的公差(線圈的電感的公差等等)尤其大。例如，如果組件被設計用于消毒醫療器械的典型的溫度(通常高于120°C )，那么這意味著例如線圈在高溫下經受相當大改變的電感值。關于公差的擔憂尤其涉及耦合變壓器，其使發送器側的線圈與傳感器側的線圈感應耦合，或者由這兩個耦合線圈形成變壓器。在該耦合系統中，兩個伙伴線圈的機械配對與通常的變壓器的情形相比公差較不精確。換句話說，該無接觸能量和數據傳輸系統具有感應耦合的非常大的偏差，尤其是電感值的大偏差。工業環境的另一挑戰具有功率限制，尤其是在防爆要求的情況下。防爆要求是指例如將功率限定到1mW以下。此外，必須確保無損壞地傳輸數據。兩種影響必須被考慮為數據信號的損壞的錯誤源。一方面，部件的非一致性會導致損壞的傳輸。例如，如果相對于標稱頻率，發送器側的線圈的電感值失調，則因為除其他之外，由線圈形成的諧振器電路失調，為數據信號產生顯著較高或顯著較低的信號電平，即尤其是電壓電平。在一種情況下，存在發送器側嘗試在供電線上取回比可用更多的功率的風險。在太低信號電平的情況下，所傳送的能量不足以可靠地操作傳感器側。另一方面，施加在發送器側和傳感器側上的交變信號的振幅可能受傳感器的負荷跳變的影響。由此，對于傳感器短時間內有增加的功率需求的情形，導致所產生的信號電平的跳變被不正確地解釋為通信信號的風險。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是為連接到上級單元的消耗裝置可靠地提供能量，同時保護數據通信。由一種電子電路實現該目的。該電子電路經ASK信號，在具有第一接口的第一側和具有與第一接口對應的第二接口的第二側之間傳輸數據和能量。在這種情況下，第一側對應于上級單元側，例如發送器，第二側對應于消耗裝置側，例如傳感器。第一接口和第二接口被實施用于傳輸數據和能量，并且第一接口和第二接口被實施為電流分隔接口，尤其是感應接口。電子電路進一步包括:轉換設備，用于將數據，尤其是數字數據信號，轉換成模擬所需信號；載波源，用于產生具有載波頻率的載波信號；諧振器電路，用于使載波信號與所需信號合并來形成具有振幅的ASK信號，其中，諧振器電路被實施為被載波信號激發來執行周期性振蕩，ASK信號包括所需信號和周期性振蕩，其中，基本上，所需信號確定ASK信號的振幅。電子電路進一步包括用于測量ASK信號的功率的測量電路；以及被實施為使得控制ASK信號的傳輸的數據處理單元，其中，受控變量是ASK信號的測量功率，其中，操作變量是載波頻率。由此，傳輸恒定功率。這通過將載波頻率用作操作變量來實現。如果測量功率用作受控變量，則可以補償不可避免出現的接口的公差、接口相對于彼此的定位和環境的干擾。在有利實施例中，數據處理單元實施為載波源。這節省空間。數據處理單元能承擔多個任務，使得對另外的硬件部件的編程努力和需求保持低。例如，數據處理單元能承擔控制和數據處理以及載波頻率生成，并且通過計算確定功率值，例如，通過將數字變換的電壓值與數字變換的電流值相乘。優選地，數據處理單元在數據正被發送的同時暫停控制動作。在傳輸數據期間，無可靠功率測量是可能的。另外，以這種方式，能排除在進行通信期間，控制嘗試導致不期望的振幅調制，這會被第二側不正確地解釋。在有利實施例中，受控變量，功率的設定值是可變的。由此，例如，取決于操作模式，能將系統控制到另一功率。例如，操作模式、“存儲器擦除”、“固件變更”等等會要求更高功率。在優選的另一發展中，轉換設備被實施為放大器，并且數據，尤其是數據信號，確定放大率。因此，例如，較大的放大率是指數字“1”，而較小的放大率是指數字“O”。線性放大器能用作該放大器。替代地，能提供D類放大器。并且，能使用在另一尚未公開的德國專利申請DE 10 2012 110 310中提到的放大器。在替代的進一步的發展中，轉換設備被實施為具有至少一個開關裝置和能由該開關裝置添加的至少一個阻抗的負荷調制電路。在這種情況下，數據，尤其是數據信號，確定開關裝置的開關閉合。這表示相對簡單的電路。在給定情況下，補充地提供放大器，其輸送所需功率。在兩個替代方案的情況下，將傳輸的ASK信號的振幅利用所需信號線性地改變。經所需信號的變化，由此，可以實現要被用于ASK信號的傳輸的交流電壓分量的電壓變化。能利用該效果來通過振幅調制將數據調制到ASK信號上。在有利的實施例中，諧振器電路包括至少一個橋接電路，包括半橋或全橋，尤其是四象限控制器；以及串聯振蕩電路，其中，串聯振蕩電路與橋接電路連接，并且其中，串聯振蕩電路對應于第一接口，其中，將所需信號和載波信號饋送到橋接電路。在替代的實施例中，諧振器電路包括:至少一個具有輸入和輸出的并聯振蕩電路，其中，并聯振蕩電路對應于第一接口 ；以及開關裝置，尤其是具有柵極連接、漏極連接和源極連接的晶體管，其中，將所需信號饋送到并聯振蕩電路的輸入，其中，并聯振蕩電路的輸出與漏極連接相連接，并且其中，柵極連接被饋送載波信號。在另外的替代實施例中，諧振器電路包括:至少一個具有輸入和輸出的并聯振蕩電路；開關元件，尤其是具有柵極連接、漏極連接和源極連接的晶體管，以及串聯振蕩電路，其中，串聯振蕩電路對應于第一接口，其中，所需信號被饋送到并聯振蕩電路的輸入，其中，并聯振蕩電路的輸出與漏極連接相連接，其中，串聯振蕩電路使漏極連接與源極連接相連接，以及其中，柵極連接被饋送載波信號。諧振器電路的所有所述實施例的共同點在于:通過改變載波頻率，能改變施加在第一接口上的電壓振幅，由此ASK信號的振幅，由此，能增加或降低傳輸到第二側的功率。本專利技術進一步涉及測量設備，包括根據上述實施例的一個的電子電路。在實施例的有利形式中，測量設備包括上級單元，尤其是發送器，以及消耗裝置，尤其是傳感器，其中，上級單元經第一接口和第二接口與消耗裝置連接。進一步通過一種方法實現本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子電路(1)，用于傳輸ASK信號(s.ASK)，其中，所述ASK信號在第一側(2)和第二側(3)之間傳輸數據和能量，所述第一側(2)具有第一接口(23)，所述第二側(3)具有與所述第一接口(23)對應的第二接口(24)，其中，所述第一接口(23)和所述第二接口(24)被實施用于傳輸數據和能量，并且其中，所述第一接口(23)和所述第二接口(24)被實施為電流分隔的接口，尤其是被實施為感應接口，所述電子電路(1)包括：?轉換設備(4)，用于將數據(s.dig)，尤其是數字數據信號，變換成模擬所需信號(s.ana)，?載波源(6)，用于產生具有載波頻率(f)的載波信號(s.f)，?諧振器電路(5)，用于將所述載波信號(s.f)與所述所需信號(s.ana)合并來形成具有振幅的所述ASK信號(s.ASK)，其中，所述諧振器電路(5)被實施為使得所述諧振器電路(5)被所述載波信號(s.f)激發以執行周期性振蕩，其中，所述ASK信號(s.ASK)包括所述所需信號(s.ana)和所述周期性振蕩，并且其中，基本上，所述所需信號(s.ana)確定所述ASK信號(s.ASK)的所述振幅，?測量電路(7)，用于測量所述ASK信號(s.ASK)的功率，以及?數據處理單元(8)，所述數據處理單元(8)被實施為使得所述數據處理單元(8)控制所述ASK信號(s.ASK)的傳輸，其中，受控變量是所述ASK信號(s.ASK)的測量功率，并且其中，操作變量是所述載波頻率(f)。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：比約恩·哈斯，斯特凡·皮爾茨，
申請(專利權)人：恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE