[发明专利]用于同步时钟频率的设备

说明书

本发明涉及一种用于同步布置在初级侧(I)的第一电子单元(μC1)和布置在次级侧(II)的第二电子单元(μC2)的时钟频率的设备，其中第一电子单元(μC1)与时钟信号生成器(CLK)相关联，该时钟信号生成器产生具有参考时钟频率(f/n)的时钟信号，其中第一电子单元(μC1)和第二电子单元(μC2)之间提供传输单元(DC/DC)，其中提供第一控制单元(10)使用时钟频率(f/n)操作传输单元(DC/DC)，时钟频率(f/n)为第一电子单元(μC1)的参考时钟频率(f)的份额(n)，其中提供第二控制单元(11)用于在次级侧耦合出时钟频率(f/n)并基于该耦合出的时钟频率(f/n)为第二电子单元(μC2)产生与第一电子单元(μC1)的参考时钟频率(f)同步的时钟频率(m·f/n，m＝1，2，...)。

技术领域

本发明涉及一种用于同步布置在初级侧的第一电子单元和布置在次级侧的第二电子单元的时钟频率的设备。

背景技术

现有技术中已知的用于自动技术的测量装置，其装配有两个电子单元，在许多情况下彼此伽伐尼隔离(galvanic isolation)。初级侧的电子单元通常与测量设备的电源相连，而次级侧的电子单元与传感器或致动器相关联。对于能量和数据传输，通常提供一个或多个伽伐尼隔离的接口，其可被为电感、电容或光学地实施。如在DE10 2006 051 900 A1中所描述的，例如通过频率调制以及在反方向通过负载调制在初级侧至次级侧产生电感耦合的情况下，两个电子单元之间发生通信。同样，幅度调制也是已知的。通常，通过电隔离接口从初级侧至次级侧没有或仅有一个单向通信发生；光耦合器用于次级侧至初级侧的数据传输。

通常，从次级侧传输至初级侧的测量是数据，其代表过程变量，而从初级侧传输至次级侧的首先是参数数据或传感器专用的识别数据。由于空间、能量和成本的原因，作为规则通常初级侧和次级侧之间的接口的数量被减少到最小。这样，数据及其信息的传输仅在约束条件下可行。

通常，两个电隔离的电子单元的每一个包含其各自的时钟信号生成器。由于成本的原因，许多情况下该时钟不带有石英晶体振荡器，而是使用低成本的电子电路。特别是在自动化技术中，导致了若干缺陷：

-由于使用了两个振荡器，一个在初级侧及一个在次级侧，增加了成本；

-由于使用了两个振荡器，需要额外的空间；

-由隔离的振荡器产生的时钟信号的漂移(在不利的环境下甚至在不同的方向上)：在许多情况下，初级侧的振荡器和次级侧的振荡器暴露于不同的环境温度中。此外，位于初级侧和次级侧彼此伽伐尼隔离的振荡器对所产生的时钟信号的精度要求不同。因此，在多数不利的情况下，由于上述缺陷，对于自动化技术，通过例如UART接口进行异步通信可能完全不可行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备，用于确定至少一个过程变量，其中改善了初级侧和次级侧之间的数据交换。

该目的通过以下特征实现，包括：存在与第一电子单元相关联的时钟信号生成器，其产生具有参考时钟频率的时钟信号。在第一电子单元和第二电子单元之间提供传输单元。此外，还提供第一控制单元和第二控制单元，其中第一控制单元使用时钟频率操作传输单元，该时钟频率等于第一电子单元的参考时钟频率的份额，并且其中第二控制单元将该时钟频率耦合出至次级侧并基于该耦合出的时钟频率为第二电子单元产生与第一电子单元的参考时钟频率同步的的时钟频率。通过同步初级侧和次级侧的时钟频率，可以在任意时间和/或不依赖于所处的环境条件通过异步通信接口进行数据交换。

通过同步电子单元的时钟信号，消除了之前提到的缺陷。所述同步通过安装用于伽伐尼隔离的传输单元的时钟信号发生。传输单元通过布置在初级侧的电子单元进行时钟控制。根据发送器时钟信号，为位于次级侧的电子单元产生同步时钟信号。