用于双向数据和功率传输的方法和系统
2019-11-22

用于双向数据和功率传输的方法和系统

表示了介绍了一种用于双向数据和功率的方法和系统。一个示例性实施例包括电流接收器和通过多条线路连接到电流接收器的多个节点,电流接收器包括微处理器和驱动器,线路允许电流接收器和多个节点之间的供电和双向数据传送。相对于现有技术,将多条线路用于功率和数据传输在重量减小和系统模块性方面提供了显著的优点。

微控制器提供了众所周知的优点,包括使复杂机器的诊断和维修更容易。也已经使用微处理器,以提高机器与反馈回路中的传感器和执行器一起使用时的效率,获得更有效的工作模式。但是,使用微处理器也有一些缺点。

电流传感器和电流接收器电路105用于接收由节点处的电流吸入所产生的信号。目前,电流传感器和电流接收器电路105的四个不同实施例被考虑用于本发明中。在图2A和2C所示的两个实施例中,低阻抗电阻器被用作电路200和250中的电流传感器。在图2B和2D所示的另两个实施例中,霍尔传感器255被用作电路225和275中的电流传感器。

Description

看一看更新的汽车的车盖下面可能就足以了解微处理器使用的一个缺点:在微处理器变得足够小和足够可靠以安装在汽车中以前,可以看到各个发动机部件是怎样连接的,甚至可能看到下面的道路。如今,发动机部件被线路和缆线覆盖,这些线路和缆线从连接到机械部件的传感器和执行器延伸到用于控制的微处理器。额外的线路和缆线是不利的:每个所安装的额外的线路消耗功率并增加重量。线路越多也使得维护越困难。

在COM标记状态中,-NOM线被检测为晶体管416处的低,从而将其切断。负载电阻器412将Rx数据线拉为高,从而在到节点微处理器185的Rx数据输入上指定标记(数字高)(图4A和4B中)。相反,在COM空格状态中,-NOM线被检测为晶体管46处的高,从而允许电流流过并且将到节点微处理器185的Rx数据输入拉为低,因而指定空格。因此,+NOM和-NOM线上极性的连续反转有效地用于在到节点微处理器185的Rx数据输入上产生数字信号。此外,桥整流器410将输入线的功率切换到对于每个节点上+POW和-POW适当的极性。在本发明的一个实施例中,每次控制器微处理器125将系统状态从COM标记改变到COM空间时,通过系统多个部件之间的协作执行以上方法。

用于双向数据和功率传输的方法和系统

可以在协议中由9比特的字传递的地址信息与由在系统的特定实施例中如何使用节点所定义的数据结构相关。在一个实施例中,协议不区别具有传感器负载的节点和具有执行器负载的节点。例如,在系统的一个实施例中,其中32个传感器或执行器节点被连接到一组线路,每个节点具有4个子节点,用于协议的地址空间保留十六进制地址$00到$7F(对应于32×4=128个不同地址),用于寻址节点和子节点。在另一实施例中,不是子节点,而是为每个节点保留的四个地址可以被分发给节点的子函数。

因此,需要一种方法和系统,能够消除在功率和数据系统中的额外线路发明内容本发明通过这样一种方法和系统来满足上述要求,该方法和系统通过一组线路(通常是同一对)提供功率和双向数据传输。在一个实施例中,本发明使用高速功率晶体管桥来通过切换电压极性提供功率以及将控制信号从控制器发送到节点。节点然后利用有功电流吸收器(active current sink),以响应信号进行响应。控制器处的敏感电流接收器电路接收响应信号。控制器和节点使用微控制器处理发送和接收的信号。

除了低阻抗电阻器215以外,图2A所示的电路200还包括电源110和5伏特调整器210。电流接收器电路的一个实施例被并行连接跨接在电阻器215上。在这个实施例中,低阻抗电流感测电阻器215可以大约为0.05欧姆。如图所示,低阻抗电阻器215与电源110和延伸到驱动器120(图2A中未示出)的V/C I/O线串联。

图3C的电路375还解决了重要的问题:用于+NOM或-NOM线的H桥晶体管(即,对于+NOM线,图3B中的310和340,或图3C中的311和341)必须不同时导通。如果+NOM或-NOM H桥晶体管导通,则电源110将通过H桥晶体管短接。在图3B的实施例中,利用控制器微处理器125上的软件解决这个问题,控制器微处理器控制+P、+N、-P和-N线。利用软件,在H桥从+NOM切换到-NOM状态或切换回之前,短暂地切断所有线。这有效地避免了电源110通过H桥短接。但是,图3C的电路375解决了同样的问题,而没有借助于软件,并且不需要用于控制H桥的四条单独的线。