專利名稱：用于總線系統(tǒng)的吸收單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提高系統(tǒng)總線的抗干擾能力的吸收單元。
背景技術(shù)：
在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)備間通信使用的是如以太網(wǎng)、ftOfibus、Interbus、 Modbus、執(zhí)行器/傳感器接口總線等總線系統(tǒng)，而不再是布線成本很高的并行線路。尤其是執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)，這種總線系統(tǒng)的抗EMV(EMV = Elektromagnetische
Vertraglichkeit，電磁兼容性)干擾能力是針對(duì)工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的。通過對(duì)總線系統(tǒng)的線路
進(jìn)行合適的工程設(shè)計(jì)，可將EMV干擾降至最低程度，但部分裝置會(huì)遇到干擾電平增強(qiáng)的情況，導(dǎo)致總線通信受到嚴(yán)重干擾，以致總線系統(tǒng)上的通信崩潰。這種崩潰是人們極不希望看到的，因?yàn)榭偩€通信的任何一次中斷幾乎都會(huì)導(dǎo)致裝置故障，從而引發(fā)損失極大的生產(chǎn)停頓。而增強(qiáng)的干擾電平大多都是偶然出現(xiàn)，這使得相關(guān)的原因排查工作難以展開且極其耗時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是改善系統(tǒng)總線的抗干擾能力。本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為一種用于提高一系統(tǒng)總線的抗干擾能力的吸收單元，其中，所述系統(tǒng)總線可以一規(guī)定通信頻譜進(jìn)行通信，所述吸收單元包括一高通濾波器和一吸收電阻，其中，所述高通濾波器的輸入端可與一系統(tǒng)總線連接，其輸出端可與所述吸收電阻連接，并且在遇到高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)所述高通濾波器為低阻抗，從而由所述吸收電阻將這些干擾信號(hào)吸收。本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的另一解決方案為一種提高一系統(tǒng)總線的抗干擾能力的方法，其中，在所述系統(tǒng)總線上以一規(guī)定通信頻譜進(jìn)行通信，將一高通濾波器的輸入端與所述系統(tǒng)總線連接，輸出端與一吸收電阻連接，并且所述高通濾波器設(shè)計(jì)成使得所述高通濾波器在遇到高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)為低阻抗，從而由所述吸收電阻將這些干擾信號(hào)吸收。進(jìn)一步的有利實(shí)施方式可從從屬權(quán)利要求中獲得。如此一來，當(dāng)系統(tǒng)總線非期望地受到EMV干擾時(shí)，就能借助所述高通濾波器將該系統(tǒng)總線上高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)引走，并借助所述吸收電阻將其吸收。通過這種方式可以避免干擾信號(hào)所引發(fā)的起消極作用的反射。借此可大幅改善系統(tǒng)總線的抗干擾能力，進(jìn)而可大幅改善通過該系統(tǒng)總線(包括吸收單元在內(nèi))進(jìn)行通信的總系統(tǒng)的抗干擾能力。本發(fā)明可以抑制處于所述通信頻譜以外的干擾頻譜或干擾信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)總線，從而進(jìn)一步改善總系統(tǒng)的抗干擾能力。連接在系統(tǒng)總線上的接收解碼器通常會(huì)采取用以改善信號(hào)質(zhì)量的濾波措施。例如在其上游連接一個(gè)低通濾波器，以此避免較高頻率的非期望干擾頻譜到達(dá)該接收解碼器。 但是出于技術(shù)和成本原因，這種用來抑制干擾頻譜的措施只能實(shí)現(xiàn)程度有限的高品質(zhì)，接下來還需要對(duì)非期望的干擾頻譜作進(jìn)一步的處理。此外，傳統(tǒng)方法所無法解決的另一問題是，干擾頻譜非期望地進(jìn)入系統(tǒng)總線。本發(fā)明的措施將克服這個(gè)缺點(diǎn)，并大幅減少非期望的干擾頻譜。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，所述通信頻譜介于40KHz與500KHZ之間。這種通信頻譜例如應(yīng)用于執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)。正常情況下，EMV干擾頻譜遠(yuǎn)高于上述范圍(最高超過100MHz)。因此，使用這種通信頻譜可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通信， 通信過程中不會(huì)與常見的干擾頻譜直接重疊。根據(jù)本發(fā)明另一種有利的實(shí)施方式，所述系統(tǒng)總線為一執(zhí)行器/傳感器接口總線。本發(fā)明的吸收單元可大幅改善所述執(zhí)行器/傳感器接口總線以及整個(gè)執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)的抗EMV干擾能力。特別是對(duì)于為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)而言，這將是一項(xiàng)重大改進(jìn)。裝置停車以及通信出錯(cuò)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)會(huì)引發(fā)極其嚴(yán)重的后果。而本發(fā)明的吸收單元能在改善系統(tǒng)總線的抗干擾能力方面作出重大貢獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述吸收單元由一阻尼串聯(lián)諧振電路構(gòu)成。通過用高通濾波器(在本實(shí)施例中為一串聯(lián)諧振電路)將高頻干擾傳輸?shù)轿针娮枭?，可更有效地分接和吸收高頻干擾。諧振電路的傳遞函數(shù)的斜率比一階高通濾波器大， 這會(huì)對(duì)本方案產(chǎn)生有利影響。采用本實(shí)施方式時(shí)，所述高通濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以不影響所用通信頻譜為前提。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述阻尼串聯(lián)諧振電路的諧振頻率為6MHz至 IOMHz，優(yōu)選為 8MHz。通過這種方式，可在過濾和吸收非期望的高頻干擾信號(hào)時(shí)取得最佳效果，特別是對(duì)于執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)而言。根據(jù)本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明的吸收單元整合在主設(shè)備內(nèi)，其中，所述主設(shè)備設(shè)計(jì)用于所述系統(tǒng)總線上的通信。借此可將所述吸收單元整合在既有的系統(tǒng)組件內(nèi)，從而不必在系統(tǒng)總線上增設(shè)組件。此外，所述吸收單元安裝在所述系統(tǒng)總線的一端，借此能直接通過該吸收單元，將干擾信號(hào)(一般情況下形成于系統(tǒng)總線一端)的反射引走和吸收。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述吸收單元整合在一為所述系統(tǒng)總線設(shè)計(jì)的電源組件內(nèi)。這種實(shí)施方式具有與吸收單元整合在主設(shè)備內(nèi)的方案相同的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述吸收單元大體在所述系統(tǒng)總線的一端與所述系統(tǒng)總線相連。這樣能可靠地消耗和吸收系統(tǒng)總線上的干擾信號(hào)，從而可直接通過所述吸收單元，將干擾信號(hào)(一般情況下形成于系統(tǒng)總線一端)的反射引走。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述吸收單元在一干擾源的附近與所述系統(tǒng)總線相連。其優(yōu)點(diǎn)在于，吸收單元可直接在“源頭”處引走和吸收干擾信號(hào)。如此一來，干擾信號(hào)就不會(huì)分布到系統(tǒng)總線上。


下文將借助附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明及其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖1為一總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為一具有吸收單元的雙芯系統(tǒng)總線；以及圖3為一實(shí)施為阻尼串聯(lián)諧振電路的吸收單元的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示的總線系統(tǒng)具有主設(shè)備10、電源組件11、從設(shè)備14和吸收單元1。這些組件10、11、14、1全部都通過系統(tǒng)總線2彼此相連。在此情況下，如果有非期望的干擾信號(hào)進(jìn)入和在系統(tǒng)總線2上傳送，就可用吸收單元1濾除和吸收該干擾信號(hào)。在此是借助一個(gè)輸入端與系統(tǒng)總線2相連的高通濾波器，將高于所用總線系統(tǒng)的通信頻譜的干擾信號(hào)轉(zhuǎn)而引到吸收電阻上。這個(gè)吸收電阻最終將非期望的干擾信號(hào)吸收。亦即，直接從系統(tǒng)總線上旁路掉干擾信號(hào)，從而避免系統(tǒng)總線上的通信受干擾信號(hào)影響。這在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是非常有效的措施。圖2為一具有吸收單元1的雙線系統(tǒng)總線2。在本實(shí)施例中，雙線系統(tǒng)總線2為一執(zhí)行器/傳感器接口總線2。執(zhí)行器/傳感器接口總線2在此具有正線12和負(fù)線13。執(zhí)行器/傳感器接口總線2上接有吸收單元1。吸收單元1通過高通濾波器3與執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)2連接。這個(gè)高通濾波器3設(shè)計(jì)成遇到高于所用通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)為低阻抗，因而能將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)送到吸收電阻4上。借此達(dá)到用吸收單元4吸收這些高頻干擾信號(hào)的目的。通過這種方式，可以借助吸收單元1從執(zhí)行器/傳感器接口總線2上引走并吸收高于所用通信頻譜的非期望干擾信號(hào)，從而減少執(zhí)行器/傳感器接口總線2上的非期望干擾信號(hào)。如此可顯著改善執(zhí)行器/傳感器接口總線系統(tǒng)的抗干擾能力。執(zhí)行器/ 傳感器接口總線系統(tǒng)的通信可靠性和負(fù)載容量將得到大幅改善。圖3為一實(shí)施為強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路5的吸收單元的示意圖。系統(tǒng)總線2在此為一執(zhí)行器/傳感器接口總線。執(zhí)行器/傳感器接口總線2具有正線12和負(fù)線13。為了分接執(zhí)行器/傳感器接口總線2上的非期望干擾信號(hào)，這里采用了強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路5。強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路5由一高通濾波器和吸收電阻4構(gòu)成，本實(shí)施例用諧振電路15實(shí)現(xiàn)所述高通濾波器。串聯(lián)諧振電路15的諧振頻率約為8MHz。串聯(lián)諧振電路15在此由68pF的電容器6和5. 6 μ H的線圈7構(gòu)成。吸收電阻4則實(shí)施為電阻為47歐姆的第一電阻8和電阻為470歐姆的第二電阻。多次試驗(yàn)結(jié)果表明，通過在這種配置中使用強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路 5，可以在為執(zhí)行器/傳感器接口總線2消除非期望干擾信號(hào)的過程中取得最佳效果。
權(quán)利要求
1.一種用于提高一系統(tǒng)總線O)的抗干擾能力的吸收單元(1)，其中，所述系統(tǒng)總線 (2)能夠以一規(guī)定通信頻譜進(jìn)行通信，所述吸收單元(1)包括一高通濾波器C3)和一吸收電阻G)，其中，所述高通濾波器(3)的輸入端與所述系統(tǒng)總線(2)連接，其輸出端與所述吸收電阻C3)連接，并且所述高通濾波器C3)設(shè)計(jì)成使得在遇到高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)所述高通濾波器(3)為低阻抗，從而由所述吸收電阻(3)將所述干擾信號(hào)吸收。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元(1)，其中，所述通信頻譜介于40KHz與500KHz之間。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元(1)，其中，所述系統(tǒng)總線(2) 為一執(zhí)行器/傳感器接口總線。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元(1)，其中，所述吸收單元(1) 為一強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收單元(1)，其中，所述強(qiáng)阻尼串聯(lián)諧振電路(5)的一諧振頻率為6MHz至IOMHz，優(yōu)選為8MHz。
6.一種主設(shè)備(10)，包括一根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元 (1)，其中，所述吸收單元(1)整合在所述主設(shè)備(10)內(nèi)，所述主設(shè)備設(shè)計(jì)成用于所述系統(tǒng)總線(2)上的通信。
7.一種電源組件(11)，包括一根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元 (1)，其中，所述吸收單元(1)整合在所述電源組件(11)內(nèi)，所述電源組件設(shè)計(jì)成用于所述系統(tǒng)總線⑵。
8.一種系統(tǒng)總線O)，包括一根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元 (1)，其中，所述吸收單元(1)大體在所述系統(tǒng)總線O)的一端與所述系統(tǒng)總線相連。
9.一種系統(tǒng)總線O)，包括一根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的吸收單元 (1)，其中，所述吸收單元(1)在一干擾源的附近與所述系統(tǒng)總線(2)相連。
10.一種提高一系統(tǒng)總線O)的抗干擾能力的方法，其中，在所述系統(tǒng)總線(2)上以一規(guī)定通信頻譜進(jìn)行通信，將一高通濾波器C3)的輸入端與所述系統(tǒng)總線( 連接，其輸出端與一吸收電阻(4)連接，并且所述高通濾波器設(shè)計(jì)成使得所述高通濾波器在遇到高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)為低阻抗，從而由所述吸收電阻(4)將所述干擾信號(hào)吸收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提高一系統(tǒng)總線(2)的抗干擾能力的吸收單元(1)。為了改善所述系統(tǒng)總線(2)的抗干擾能力，本發(fā)明提出如下解決方案所述系統(tǒng)總線(2)設(shè)計(jì)成能夠以一規(guī)定通信頻譜進(jìn)行通信，所述吸收單元(1)包括一高通濾波器(3)和一吸收電阻(4)，其中，所述高通濾波器(3)的輸入端可與所述系統(tǒng)總線(2)連接，其輸出端可與所述吸收電阻(3)連接，并且在遇到高于所述通信頻譜的干擾信號(hào)時(shí)所述高通濾波器為低阻抗，從而由所述吸收電阻(3)將所述干擾信號(hào)吸收。
文檔編號(hào)G06F13/40GK102365629SQ200980158349
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者伯恩哈德·維斯吉克, 斯特凡·維斯吉克 申請(qǐng)人:西門子公司