包括交流电压供电装置的总线系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在经由总线线路系统供电时在各个用户设备和可能的中央数据处理单元之间的通信系统。
【背景技术】
[0002]在许多在市场上存在的总线系统中都有中央总线模块，所述中央总线模块将公共电网的交流电压转变为直流电压并且将该直流电压施加到总线系统的供电线上。从那里由总线系统的各个用户设备获取直流电压并且将直流电压转变成交流电压，该交流电压输送给变压器或转换器，以便随后再次转换成直流电压并且可能进行调节从而为用户设备的电子部件供电。如果使用变压器，则用户设备与中央供电装置电隔离，这在使用这样的设备时经常提出要求。另一方面在许多用户的情况下通信系统的总花费是可观的，因为对于每个所述用户而言必须提供同样的设备部件。用户设备通常具有外部壳体，其内部仅提供用于设备部件的有限空间。
[0003]也是出于这个原因希望节省在用户设备的壳体内的设备部件。
[0004]因此，已知的通信系统在如下方面是有问题的:
[0005]-用于将电子模块连接在设备壳体内的空间需求，
[0006]-用于在规程的范围中对于在用户设备内用电安全所需的电隔离的花费，或者
[0007]-用于向电子模块输入能量的花费。
[0008]由DE 198 44 394 B4已知一种用于在包括发射电路的站和包括接收电路的站之间传输数据的双线制总线系统，该双线制总线系统将交流电压施加到总线上，所述交流电压借助功率退耦器接收并且提供给所述站。为了发送数据，所述交流电压叠加有直流分量，所述直流分量的频率小于交流电压的频率。
[0009]由EP O 355 532 A2已知一种用于通过总线线路对来传输数据和已整流的供电电压的布置结构，其中用户设备分别借助变压器连接到总线线路对上。数据信号通过线圈-电容器电路而耦合输入到总线线路对中和从总线线路对中耦合输出。
[0010]由DE 102 16 330 B4已知一种用于包括总线系统的过程技术的测量单元，其中中央处理器提供多个模块并且设置有影响供电电压的反馈单元。
[0011]由DE 10 2009 003 846 Al已知一种用于对可在装配基础上彼此成排布置的总线用户模块进行无接触地数据和能量供应的系统。装配基础包括装配轨道和供电轨道，其中供电轨道由初级侧的扁平线圈构造，所述扁平线圈与总线用户模块的较短的次级侧的扁平线圈共同工作。以这种方式总线用户模块可以沿供电轨道设置在任意位置上并且不依赖于支承轨道的卡锁位置。初级侧的扁平线圈通过网关结构被提供以能量和数据信号，并且更确切地说是感应地通过对应的线圈提供。从允许由导线构造的总线平面设有至网关模块的总线平面接口。
[0012]由DE 10 2010 016 865 Al已知一种包括支承轨道和在支承轨道中设置的站总线的支承轨道总线系统，所述站总线包括相互连接的总线环节。模块式的总线用户可以通过触针和电路板与用于传输电气数据和/或控制信号的导体电路连接。
[0013]由DE 198 13 364 Al已知一种用于控制系统的能量供应装置，所述控制系统具有主站和离散站。主站通过变压器被提供以来自电网的交流电压，交流电压已知为50或60Hz。双芯的数据线和供电线从主站引导至离散站。假设在那里交流电压转变成直流电压以便为在离散站中的电子装置供电。用于离散站内的电子模块的能量供给的空间需求是可观的。
【发明内容】
[0014]本发明的任务是，提供一种通信系统，借助所述通信系统能够实现对用户设备的低成本的和节省空间的能量供应。
[0015]该任务通过独立权利要求的主题解决。有利的设计方案和扩展方案在从属权利要求中给出。各扩展方案的特征只要技术上有益就可以相互组合。
[0016]本发明的一方面涉及通信系统的模块化特性，所述通信系统通常设计用于多个用户设备。
[0017]在这里“模块化”可以指的是，用户设备可以插入总线系统中并且从总线系统中除去，而不会由此影响或妨碍通信系统的功能性。“模块化”也可以指的是，用户设备的功能可以借助扩展卡扩大，从而用户设备不必在制造阶段中就已装有所有功能。
[0018]该总线系统可以具有如下元件:
[0019]-支架，用户设备固定在所述支架上，
[0020]-用于为用户设备提供电能的供电模块，以及
[0021]-用于将供电能量和/或数据信号传输给用户设备的总线。
[0022]供电能量优选作为高频电压构成，以便可以将对于电隔离所需的变压器或转换器保持得小。高频在本发明的范围中指的是在kHz (千赫兹)范围以及更高地直至在两位数的MHz范围中的频率。
[0023]有利地，对于所有连接到总线上的用户设备只需要一个供电模块。用户设备可以由于变压器或转换器而与供电模块电隔离。在此每个用户设备可以与另一个用户设备或与供电模块通过消息传输而通信。
[0024]支架可以是由金属构成的型材轨道，所述型材轨道用于固定用户设备。在支承轨道的轮廓内部可以延伸有导线股作为总线系统的调整系统的部件，以便在用户设备之间传输馈电电压和/或通信信号。
[0025]支架可以构成为具有U形轮廓的顶帽式轨道，例如构成TS-35或DIN轨道。在英语中顶帽式轨道称为“DIN Rail”，其具有35x7.5mm的尺寸。
[0026]总线系统可以具有柔性线缆，用户设备借助穿刺或隔离插头连接在所述线缆的芯线上。
[0027]总线系统可以具有多个并联导体，用户设备借助触点接通连接到所述并联导体上并且通过触点接通形成连接模块116。
[0028]按照总线系统的集中化结构，用交流电压(AC Alternating Current)、优选HF电能(HF:高频)在中央位置上借助供电模块实施对用户设备的供电，该集中化结构具有许多如下优点，:
[0029]-用于向用户供应能量的花费减少，因为电源件可以从用户设备转移到供电模块中，
[0030]-用于用户设备中的电子开关电路的空间需求减少，
[0031]-在需要时，用户设备与供电模块电隔离，
[0032]-用于用户设备到总线上的电气和机械连接的花费减少。
[0033]本发明的另一个方面涉及一种用于按照本发明的总线系统的用户设备，其具有交变电流整流电路、优选用于对设备的电子元件进行能量供应的HF/DC转换器。用户设备可以尤其是测量设备或自动化模块。
[0034]以有利的方式，用户的能量供应装置可以特别节省空间地构造，因为通常的DC/HF/DC转换(如例如在目前的用户设备的开关电源中出现的DC/HF/DC转换)是不需要的。
[0035]只要技术有益，本发明的后续的扩展方案和实施形式可以与本发明的每个方面组入口 ο
[0036]按照一种实施形式，总线可以基于优选在支架中延伸或设置在所述支架上的分配线缆。
[0037]数据信号的传输路径与交流供电电压的传输路径不同。数据信号和交流供电电压优选通过不同的线路传输。总线系统也可以基于具有电导线和无线电路径的混合式传输路径。这样优选交流供电电压可以通过电导线传输并且数据信号可以通过无线电路径传输。
[0038]按照一种实施形式，一个或每个用户可以作为电子模块、优选测量设备或控制器或作为电气运行机构、例如继电器、电流冲击开关、定时开关、隔离放大器或微型自动开关构成。
[0039]按照一种实施形式，供电模块具有用于将总线线路系统连接到交流供电电压上的连接模块。这意味着供电模块和总线线路系统之间的电连接。为此连接模块可以作为插头、T型总线元件或T型总线插头构成，由此所述连接通过电接触形成。
[0040]供电模块可以具有AC/AC转换器或DC/AC转换器，以便提供优选在100和500kHz之间的高频范围中的交流供电电压。
[0041]总线系统具有用于将来自总