[发明专利]用于在电气安装技术的设备之间进行数据交换的通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在电气安装技术的电气设备之间进行数据交换的通信系统。

背景技术

这种通信系统用于询问、显示设备或设备组的开关状态或功能状态并可能对此产生影响。例如，在中心调度台，经授权的专业人员可以获取设备的开关状态或功能状态；在此存在这种可能性，即引入有目的的措施，以便消除故障状态或者还使得电路接通或断开。还可以建立设置在配电器或类似装置中的设备之间的功能连接。此处在最简单的情况下将辅助开关彼此连接。

由WO 2004/036784 A1已知一种在使用电的近场情况下的非对称的信息传输系统，其设置有发射器，该发射器具有至少一个耦合元件，通过该耦合元件基本上可以漫散(发射)电的近场。信息传输系统还包括始终存在的架构主体，该架构主体具有与接地电绝缘的且导电的导体元件，电场耦合输入到该导体元件中。利用具有至少一个耦合元件的接收器将在导体元件中传输的场耦合输出。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种用于在电气安装技术的电气设备之间进行数据交换的通信系统，该通信系统的特点是简单的拓扑结构和低安装复杂度。

根据本发明，该目的通过权利要求1的特征达到；优选的设计方案分别是其他权利要求的内容。

通过利用具有高频交流电的电场在电气设备之间进行的数据传输，这些电场在处于安装布局中的导电的、可能彼此电流(galvanisch)分隔的元件上通过设备的发送装置被施加或通过设备的接收装置从元件量取(接收)，可以一方面免除复杂导线连接的通信网络，以及另一方面免除复杂的并因此容易产生干扰的无线网络。由此，与传统的通信系统相反，如例如在欧洲安装总线、局部操作网络或电源线(Powerline)中不需要用于信号传输的控制线或网络线；而是可以从具有简单布局和低安装复杂度的通信系统中得到好处，此外其尤其适用于更新或者升级。

在这种近场通信中，数据传输系统具有发射器，利用其耦合元件基本上可以发出电的近场。这种场将电容性地输入耦合到导电元件中，随后其中电流、特别是基于载荷改变的脉冲式位移电流在导电元件中出现。该导电元件电性地与接地电势以及可能与另外的导电元件电容性地耦合。通过信号的合适的电容性的输入耦合和输出耦合，利用这种元件以及可能利用另外的元件通过在这些元件与接地电势之间存在的耦合电容和耦合电阻在包括可通信的设备的情况下构成电路。

在导电元件的任意点上现在可以利用合适的接收装置测量在导电元件与接地之间的电势差并由此接收信号。通常这种信号包括数据电报并用于例如加载到激励器、电的信号放大器-电路或电机械的信号放大器-设备(例如继电器)，该信号例如可设置为控制信号、报警信号或命令信号。在此可以接通或断开用于待连接的显示元件、控制设备或用电设备的报警电路、控制电路或负载电路。典型地，在使用通信系统时，在配电器或开关盒中使用可通信的电器，如例如保护开关设备、线路保护开关、故障电流保护开关、断路器、电动机保护设备、接触器、继电器、开关和控制设备、辅助开关、遥控开关、定时开关、显示设备以及电子单元。

在此重要的是，信号频率、导电元件和发射器/接收器这样彼此协调，即确实发生近场通信，其中不存在通过壳体或设备部分的内部空间与占主要辐射的信号的无线连接，而是确实地实现与导电元件的主要的电容性耦合，但是该耦合必须以这种方式提供，即在指定的接收位置可以接收具有充足信号电平的信号。

利用根据本发明的系统有时可以避免辐射的系统的损耗，并因此在发射器和接收器中达到非常低的电流消耗。在发送时不产生广泛传播的、不期望的散射场，因为发射器电容性地输入耦合到导电元件中通过具有非常小的范围的电的近场进行。在此主要损耗产生在不同的导电元件之间的耦合电阻和耦合电容中以及这些元件的固有电感。

在准稳电场中的信号传输不需要接收器侧上的脉冲取出(或定时提取Taktgewinnung)，因为系统脉冲被一致地提供到传输媒介中，特别是到导电元件中。但是，基本上可以不受限制地使用无线技术的通常方法，如载波处理、调制、多路通讯方法、接收和解调。

在通信系统的一个实施例中，该通信系统具有将设备保持于其中的金属壳体，该金属壳体用作用于数据传输的导电的耦合元件。与传统的无线系统相反(在传统的无线电系统中这种金属壳体基于消除信号的反射和屏蔽信号的作用对于传播无线信号是起到阻碍作用的)可以以令人意外的方式将上述不利的屏蔽作用转换为有利的耦合作用以有利于有效的通信系统。同样地，金属支柱和/或金属带罩轨条作为壳体的部分有助于通信信号的传播。