CN106463877B - 插拔连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化的插拔连接器，其包括插拔连接器壳体、收纳其中的保持框架(7)和至少一个插拔连接器模块(2)。保持框架(7)通过固定器件(71)与插拔连接器壳体连接。至少一个插拔连接器模块(2)借助保持器件(22)收纳在保持框架(7)中的模块插接位置(72)中。插拔连接器模块(2)配设有传感器，其与在模块化的插拔连接器中的评估电子器件连接。评估电子器件被设计用于处理在插拔连接器模块(2)中的传感器的测量值并且将其再次发送，以及识别所述收纳的插拔连接器模块(2)并且管理模块化的插拔连接器的配置。

Description

插拔连接器系统

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的模块化的插拔连接器。

为了在线缆和/或仪器之间传递信号和电流，需要这种模块化的插拔连接器。对此，将传输信号和电流的线缆或导线连接在模块化的插拔连接器上。在此，模块化的插拔连接器被直接联接在缆线上，或者作为所谓的可拆卸壳体被安装在仪器上。在模块化插拔连接器被构造为可拆卸壳体的情况下，导线从壳体中直接地、无线缆地引导到模块化插拔连接器中，并且与该模块化插拔连接器接触(接通)。

两个这种模块化插拔连接器可以被设置用于相互联系。对此，一方面使模块化插拔连接器彼此机械接触，并且还借助收纳在模块化插拔连接器中的接触器件实现传输信号和/或电流的导线的接触。

根据模块化插拔连接器的设计，在模块化插拔连接器中可以收纳电接触器件、光学式接触器件、气动式接触器件、感应式接触器件或流体触点。

这种模块化插拔连接器包括插拔连接器壳体，在其中可收纳多个不同的插拔连接器模块。对此，插拔连接器模块被标准化成统一的模块宽度。插拔连接器模块可以单倍的、双倍的或多倍的模块宽度构造。

插拔连接器模块被收纳在插拔连接器壳体中，并由此形成模块化的插拔连接器的单独插接面。插拔连接器模块在保持框架中的收纳部被很大程度地加宽。这使得插拔连接器模块能够被简单地安装成单一的模块化组件。该模块化组件此时可一体化地安装到插拔连接器壳体中并固定在其中。

背景技术

DE 19 707 120 C1公开了一种用于保持插拔连接器模块并且用于装入插拔连接器壳体中或者说用于旋接在壁面上的保持框架，其中，将插拔连接器模块安装到保持框架中，并且在插拔连接器模块上的保持器件与设置在保持框架的相对置的壁部(侧面部分)上的凹口共同起作用并将插拔连接器形状配合地保持在保持框架中。

由DE 10 2012 107 902 A1已知一种用于电仪器(电气装置)、尤其用于具有高耗电流的仪器的插头单元，该插头单元包括：至少两个在仪器运行时传输电流的电流通路，其中每个电流通路包括具有插拔接触体以及与插拔接触体导电连接的导线接头的接触元件以及需要引导到仪器的输入线缆的与导线接头导电连接的导线端头；具有触点载体的插头桥，在该触点载体上保持着接触元件，使得插拔接触体位于触点载体的一侧并且导线接头位于触点载体的另一侧；和插头壳体，该插头壳体包围插头桥、线缆接头和导线端头，如此进行改进，使得能够尽可能可靠地获知由电流引起的对接触元件的升温或加热，并提出：使插头单元包括至少一个第一温度传感器和至少一个第二温度传感器，至少一个第一温度传感器以比至少一个第二温度传感器更大程度的热与至少一个电流通路联接，并且至少一个第二温度传感器以比至少一个第一温度传感器更大程度的热与插头壳体的至少一个参考区域耦接。

这些由现有技术已知的技术方案中的缺点是：仅能监测各个插拔连接器的物理参数。所需要的传感器必须分别与特定的插拔连接器协调和匹配。

这对于用于分析所安装的传感器的测量值的电子器件是同样适用的。正如由DE10 2012 107 902 A1已知的那样，每个插拔连接器需要单独的评估电路。

一旦需要在插拔连接器中测量和监测物理参数，就需要有专门的与该插拔连接器协调和匹配的电子器件来测量和分析测量值。对这种电子器件的匹配非常麻烦和昂贵，并且是不可通用的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化的插拔连接器，该插拔连接器具有用于测量和分析插拔连接器的物理参数的电子器件，其中，该电子器件是可通用的并且可用于模块化的插拔连接器的个别组合。

本发明的目的通过独立权利要求1的特征性特征来实现。

本发明的优选的设计方案在从属权利要求中给出。

本发明涉及一种模块化的插拔连接器，该插拔连接器包括插拔连接器壳体、保持框架和至少一个插拔连接器模块。

在此，插拔连接器壳体可以具有不同的实施方式。除了通常构造为具有线缆收纳部和插拔侧(在该插拔侧插入接触组件)的壳体，还涉及到所谓的安装壳体，该安装壳体被设计用于在壳体壁上的安装并且没有单独的线缆收纳部。也可考虑作为具有额外的线缆收纳部的安装壳体的实施方式。

在插拔连接器壳体中设有保持框架。该保持框架可与插拔连接器壳体一件式地构造，或以机械方式可逆地固定在插拔连接器壳体中。

保持框架具有至少一个模块插接位置，该模块插接位置用于收纳插拔连接器模块。根据模块化的插拔连接器的大小，保持框架可具有一个、两个或多个模块插接位置。已经证实，模块化的插拔连接器以及与之连接的具有两个、四个、六个或八个模块插接位置的保持框架是适宜和有利的。

为了收纳在保持框架中，插拔连接器模块同样可具有各种尺寸。除了模块插接位置的通常尺寸(Rastmaβ)之外，双倍或四倍的插拔连接器模块是适宜的。

插拔连接器模块包括模块壳体，该模块壳体可以被构造为一件式或多件式的。在模块壳体中设置有接触器件，该接触器件用于接通和传递信号或电流。为此，传输信号或电流的导线或芯线在插拔连接器模块的接头侧上与接触器件连接。

在插拔连接器模块的插拔侧上可以到达接触器件，以与对应的插拔连接器模块接通。

在特殊设计的实施方式中，插拔连接器模块可具有能够获取物理数值的传感器。在此可以是接触器件的物理值，例如电流、电压、压力、频率或温度等，但是也可考虑振动传感器、插拔周期的探测器(感知器,Taster)或任意其他类型的传感器。

根据本发明，模块化的插拔连接器具有评估电子器件，其适合处理由传感器获取的测量值。在此可考虑任意复杂的电子器件，其可执行不同的任务。

可以考虑的任务包括：测量值处理、对插拔连接器和匹配插拔连接器的识别、对模块化插拔连接器的配置进行存储和发送以及转发，或者对所连接的传感器和所使用的插拔连接器模块进行识别。

为了评估电子器件与传感器和/或插拔连接器模块的通信，在模块化的插拔连接器中设置总线系统。其使得多个不同的模块和传感器能够与评估电子器件连接。此外，总线系统可用于在传感器和评估电子器件之间传递能量和信号。

通过利用总线电子器件使传感器在插拔连接器模块中延伸，使得评估电子器件能够自动地识别所连接的插拔连接器模块。评估电子器件由此可以电子地描绘出模块化插拔连接器的物理配置。由此能够对使用的不同插拔连接器模块的测量值进行分析和处理。

为了能够实现在评估电子器件和各个插拔连接器模块之间的数据总线，除了用于传递信号和电流的接触器件以外，插拔连接器模块还具有附加的电接触器件。该附加的接触器件设置在插拔连接器模块的两个相对置的侧面上。在此，其中一侧的电接触器件与另一侧的电接触器件电连接。

通过该附加的接触器件，可以使并排布置的、被收纳在保持框架中的插拔连接器模块彼此电接通并由此形成数据总线。插拔连接器模块中的传感器可以连接在该延伸穿过所有使用的插拔连接器模块的数据总线上。

在一个优选的实施方式中，位于插拔连接器模块一侧上的电接触器件被构造为插座触点(阳触点)。而设置在相对置一侧上的电接触器件被构造为对应的插孔触点(阴触点)。由此可以实现多个插拔连接器模块的相互连接。由此可通过任意多的插拔连接器模块使得数据总线形成回路(durchgeschliffen)。

在一个可替代的实施方式中，不是通过插拔连接器模块提供数据总线，而是使数据总线收纳在保持框架中。通过在保持框架中的相应导线，插拔连接器模块可在插入保持框架中时与数据总线接通。此外，可以使评估电子器件一起集成到保持框架中。

在另一有利的实施方式中，评估电子器件同样设置在插拔连接器模块中。由此可使评估电子器件以模块方式安装到已经存在的模块化的插拔连接器中。通过为根据本发明的插拔连接器模块附加数据总线，可由此为已经存在的模块化的插拔连接器加装具有传感器的插拔连接器模块以及评估电子器件。

关于在插拔连接器模块的通常尺寸下的评估电子器件，进一步优选其可直接通过侧面的电接触器件连接到数据总线上，其通过数据总线延伸穿过插拔连接器模块。整个系统可由此集成到现有的具有已知的保持框架的插拔连接器壳体中。

这种“主控”模块还可集成更多的功能。因此可考虑在模块中集成通信接口，以能够与评估电子器件通信。该接口能够可选择地设置在插拔侧，以使信号通过插接触点传递到所接通的匹配插拔连接器的插拔连接器模块中。但是也可考虑接头侧的接口，通过该接口使信号通过所连接的线缆被传输走。

在一个附加的实施方式中规定，以无线的方式实现用于评估电子器件的接口。因此，可以通过WLAN、蓝牙、RFID或其他的无线标准来实现。

在本发明的一个特殊的实施方式中，评估电子器件可借助双向界面来操作以及读取。为此，可在模块化的插拔连接器的插拔连接器壳体中集成双向界面，以便评估电子器件能够被操作者读取并被编程。

不仅可使用由键盘和显示器构成的单元作为双向界面，而且也可使用触摸显示屏，其结合了光学显示与直接输入的方案的优点。

评估电子器件能够可选地配备附加的接口。由此例如可集成附加的存储器或用于存储卡的接口。可使用例如用于SD卡(安全数码存储卡)的这种接口来使通过插拔连接器模块收集的数据、测量值和工作时间传递到外部仪器(例如计算机或平板PC)并且在此进行分析。

在一个优选的实施方式中，数据总线是I²C总线。I²C总线包括两个总线以及两个用于供电的导线。这种布局在插拔连接器模块之间补充了另一串联导线，其用于给插拔连接器模块分配地址。

已知的总线系统通常不适合安装到如此小的空间中，例如安装在插拔连接器中。或者总线系统非常大并且不可安装在插拔连接器模块中。此外，这种总线系统大多具有非常高的耗能。由于插拔连接器模块具有非常小的结构尺寸，因此该系统不能使用在插拔连接器中。

其他的如I²C总线这样的总线系统通常不适合识别从属(Slave)模块的地理布置。对于I²C总线，从属模块在正常情况下具有唯一的ID或者在连接总线系统时必须设置一个ID。这样大的费用在组合模块化的插拔连接器时是不经济的。此外，该组合和配置必须由专业人员进行，在电子安装领域的专业人员大多数情况下不在现场。

因此，本发明规定，所有的从属模块不提供唯一的ID。通过在插拔连接器模块之间的附加的串联导线，可以在系统启动时为每个模块指定唯一的ID。具体而言，不仅能够使每个插拔连接器模块单独地响应，而且也确定模块的地理顺序并存储在ID中。

为了给插拔连接器模块分配ID，为该插拔连接器模块提供一个空的ID。在第一步骤中，通过以下方式配置模块化的插拔连接器：即，使不同的模块、所谓的从属模块彼此并排地安装在插拔连接器中并且电连接。此外，第一个从属模块与可同样处于模块中的评估电子器件接通。

在初始化时，评估电子器件本身给出ID＝0。该ID＝0通过附加的串联导线发送给第一个从属模块。该第一个从属模块读取主控模块(1)的ID并且将其提高1，即，提高到1。新的ID＝1由第一个从属模块存储为自身的ID，并且此外将其继续发送给下一个从属模块。第二个从属模块实行相同的操作，将ID提高到2，存储自身的ID＝2并且将其发送给下一个模块。

最后可以不同的方式进行配置。在第一实施方式中，主控模块的评估电子器件等待确定的时间，在该时间之后，该主控模块将从属模块的配置看作已经结束。另一优选的实施方式规定，通过所谓的中断导线可识别完整的配置。

对此可使用总线。通过主控模块在总线上施加电压并同时进行测量。所有被连接的从属模块在初始状态下具有接地了的中断导线，使得主控模块不能记录电压。在ID分配过程中，每个被分配到ID的从属模块均断开中断导线。当所有从属模块已经获得分配的ID并且已经断开中断导线时，此时主控模块可记录电压并且由此得出主控模块的完全初始化。

以这种方式为每个从属模块指定唯一的ID。此外，通过从属模块的ID得出物理行列并因此由主控模块中的评估电子器件得出模块化的插拔连接器的配置。根据从属模块在插拔连接器中的组合，评估电子器件可从数据库中调取和下载相应的计算和/或分析算法，其与从属模块和其传感器相一致。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且将在下面详述。其中：

图1以示意图示出了插拔连接器模块；

图2以示意图示出了四个接触的插拔连接器模块；

图3以示意图示出了另外三个插拔连接器模块；

图4具有插拔连接器模块的模块化插拔连接器的保持框架；

图5示出了模块化插拔连接器；以及

图6示出了插拔连接器壳体。

附图包含部分简化的、示意性的图示。部分地，对于相似(相同)但可能不相同(一致)的元件使用相同的附图标记。相同元件的不同视图可具有不同比例。

具体实施方式

图1以简化的示意图示出了插拔连接器模块2。为了清楚起见，在图1以及图2和图3中没有示出插拔连接器模块2的由现有技术已知的元件(如触点和保持器件22)。

插拔连接器模块2具有插拔侧23和插拔侧24，并被设计为收纳在保持框架7中，如图4所示。为了收纳在保持框架7中，插拔连接器模块2具有保持器件22，该保持器件接合到保持框架7中的空隙部中。

根据模块化插拔连接器的大小，保持框架7可以具有不同数量的模块插接位置72。在所示出的实施方式中设有六个用于收纳插拔连接器模块2的模块插接位置72。为了实施保持框架7以及保持器件22，由现有技术已知不同的技术方案。本发明可以被使用在所有这些技术方案中，并且不限于所示出的实施例。

此外，在保持框架7上设有固定器件71，用于将保持框架7定位并且固定在插拔连接器壳体1中。

除了由现有技术已知的元件外，根据本发明在图1中所示的插拔连接器模块2还具有传感器3。传感器3用于在插拔连接器模块2中测量物理测量值。在此，根据插拔连接器模块的类型和触点可以涉及到不同类型的传感器3。

适宜的传感器类型(不是全部的)包括：用于监测过热的温度传感器、用于监测电流的电流传感器、用于例如在拉拔时监测振动的振动传感器、用于在气动模块中监测压力的压力传感器或监测光波模块的光传感器。该列表可任意扩展到其他类型的传感器。

在插拔连接器模块2中，传感器3通过电导线与电接触器件26连接。适宜地，还可为传感器3分配电子部件42。该电子部件42可用于转换传感器数据和识别插拔连接器模块2。所有的电接触器件26一起形成在插拔连接器模块2上的电接头25。

电接触器件26对此适宜地设置在插拔连接器模块2的侧面27上。根据本发明，传感器3不仅与电接头25连接，而且与第一电接头25’和第二电接头25”连接。在此，每个电接头25’、25”均设置在插拔连接器模块2的侧面27’、27”的其中一个上。该布置方案允许通过插拔连接器模块2为传感器3提供接头。因此，插拔连接器模块2的传感器3可通过电接头25’接通，并同时通过电接头25”使另一插拔连接器模块2’与其传感器3’在插拔连接器模块2上接触。

在图2中示出了多个插拔连接器模块2、2’、2”、2”’并排接触。在此，所示出的四个插拔连接器模块并排地布置，正如其在保持框架7中所布置的那样。插拔连接器模块2、2’、2”、2”’的侧面27’在此分别对应另一插拔连接器模块2、2’、2”、2”’的一个侧面27”。

插拔连接器模块2、2’、2”、2”’的电接头25’与并排布置的插拔连接器模块2、2’、2”、2”’的电接头25”接通。对此，电接头25’的电接触器件26’优选被构造为销触点，并且将电接头25”的电接触器件26”构造为插座触点。

由此使得插拔连接器模块2、2’、2”、2”’能够彼此接通，从而通过插拔连接器模块2、2’、2”、2”’形成数据总线5。由此，通过数据总线5使得插拔连接器模块2、2’、2”、2”’的所有传感器3、3’、3”’彼此电连接。

通过没有传感器3的插拔连接器模块2”也能够使得数据总线5构成回路，如在图2中所示的那样。

图3示出了三个另外的插拔连接器模块2、2’、2”，它们如已经在图2中所示的那样并排地布置并且彼此电接通。在此，仅插拔连接器模块2’、2”配设有传感器3’、3”。

插拔连接器模块2被构造为主模块或主控模块并且具有评估电子器件4。评估电子器件4被设计用于分析和处理传感器3的测量数据。对此，数据总线5与评估电子器件4连接。

数据总线5可根据所使用总线系统的实施方案和类型而具有不同的单个(根)导线。在如图1、图2和图3所示的实施例中，在数据总线5中设有五个单个导线。在此，导线5a是顺序(串联)地延伸通过所有插拔连接器模块2的导线，该导线用于识别插拔连接器模块2。能量导线5b用于为传感器3和电子部件42供电。数据导线5c用于在评估电子器件4和电子部件42之间通信。

在所示出的实施例中，插拔连接器模块2具有其他构件。在此设有存储介质41。该存储介质可用于存储评估电子器件4的测量值或设定。也可考虑使存储介质41通过插接位置与评估电子器件4连接。

此外设有接口28，通过该接口可与评估电子器件4通信。在此，接口28例如可以被设计为LAN接口、串行接口、WLAN接口或蓝牙接口。也可考虑其他的接口类型。

图5以看向插拔侧的方式示出了根据本发明的模块化插拔连接器。其中示出了插拔连接器壳体1与收纳在其中的保持框架7。保持框架7通过固定器件71保持在插拔连接器壳体1中。固定器件71借助螺钉旋紧在插拔连接器壳体1中。

所示出的保持框架7具有三个模块插接位置72，其中，仅一个插拔连接器模块2被收纳在保持框架7中。在此实施方式中，评估电子器件4设置在插拔连接器壳体1中并且安装在其内侧上。由此使得无须如图3所示的那样由主控插拔连接器模块2占据模块插接位置72。所有的模块插接位置72均可用于插拔连接器模块2并且用于传递电流和/或信号。

在图6中示出了插拔连接器壳体2的另一实施方式。为了清楚起见没有示出保持框架7和插拔连接器模块2。在该特殊的实施方式中，插拔连接器壳体2具有双向界面6，该双向界面被放入到插拔连接器壳体2的侧壁中。为了清楚起见，双向界面6以及插拔连接器壳体2的侧壁的下部区域被局部地示出。

双向界面6可适宜地通过触摸显示屏来提供，其与评估电子器件连接。双向界面6由此能够单独地询问测量值以及对评估电子器件进行操作和编程。

代替触摸显示屏地，也可将简单的显示器或显示屏作为双向界面6集成到插拔连接器壳体1中，并且通过输入仪器(例如按键或键盘)来补充。

附图标记列表

1 插拔连接器壳体

2 插拔连接器模块

3 传感器

4 评估电子器件

5 数据总线

6 双向界面

7 保持框架

71 固定器件

72 模块插接位置

22 保持器件

23 触点侧

24 接头侧

25 电接头

26 电接触器件

27 侧面

28 接口

Claims (13)

1.一种模块化的插拔连接器，包括插拔连接器壳体(1)、保持框架(7)和至少一个插拔连接器模块(2)，

其中，所述保持框架(7)具有至少一个模块插接位置(72)，以及

其中，所述至少一个插拔连接器模块(2)安装在所述保持框架(7)的至少一个模块插接位置(72)中，

其中，在所述模块化的插拔连接器中设置评估电子器件(4)，以及

其中，所述模块化的插拔连接器包括至少一个传感器(3)，所述传感器布置在所述至少一个插拔连接器模块(2)中，

其中，在所述评估电子器件(4)中集成有用于总线系统的控制电子器件，以及

所述评估电子器件(4)通过所述总线系统与所述至少一个传感器(3)电连接，所述至少一个插拔连接器模块(2)具有电子寻址，该电子寻址适合通过所述总线系统进行通信，所述至少一个插拔连接器模块(2)具有至少一个用于所述总线系统的电接头(25)，

其特征在于，所述总线系统以顺序地延伸通过所述插拔连接器模块(2)的单个导线(5a)被扩展。

2.根据前述权利要求中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述保持框架(7)以机械的方式可逆地固定在所述插拔连接器壳体(1)中。

3.根据权利要求1所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述保持框架(7)与所述插拔连接器壳体(1)一件式地实施。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述评估电子器件(4)设置在所述插拔连接器壳体(1)上或之中。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述评估电子器件(4)设置在所述保持框架(7)上或之中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述评估电子器件(4)设置在所述至少一个插拔连接器模块(2)上或之中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述评估电子器件(4)自动地识别连接到总线系统上的插拔连接器模块(2)并且能够读取布置在至少一个插拔连接器模块(2)中的所述至少一个传感器(3)的传感器值。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化的插拔连接器，其特征在于，所述总线系统是I²C总线系统，该I²C总线系统包括两个数据导线(5c)和两个能源导线(5b)。

9.一种配置根据权利要求1所述的模块化的插拔连接器的方法，所述插拔连接器包括评估电子器件(4)和至少一个电子部件(42)，所述电子部件通过电总线系统(5)与所述评估电子器件(4)连接，其特征在于，所述方法具有以下步骤：

a)通过所述评估电子器件(4)产生一个ID，

b)将该ID存储在所述评估电子器件(4)中，

c)通过所述评估电子器件(4)经由所述总线系统(5)发送该ID，

d)通过所述电子部件(42)接收该ID，

e)通过所述电子部件(42)将该ID增加值1，由此形成新的ID，

f)将所形成的新的ID存储在所述电子部件(42)中，

g)通过所述电子部件(42)经由所述总线系统(5)发送所形成的新的ID。

10.根据权利要求9所述的配置模块化的插拔连接器的方法，其特征在于，通过每一个另外的电子部件(42’)顺序地进行步骤d)至g)。

11.根据权利要求10所述的配置模块化的插拔连接器的方法，其特征在于，所述ID分别经由所述总线系统(5)的顺序延伸通过所述插拔连接器模块(2)的导线(5a)从所述评估电子器件(4)发送给所述电子部件(42)并发送给每一个另外的电子部件(42’)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的配置模块化的插拔连接器的方法，其特征在于，在配置期间，所述总线系统(5)的一导线被用作所谓的中断导线，

其中，所述中断导线在各个电子部件(42、42’)上接地，

其中，在所述中断导线上施加有电压，

其中，通过所述评估电子器件(4)监测所述中断导线，以及

其中，各个电子部件(42、42’)在步骤f)之后断开所述中断导线的接地。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的配置模块化的插拔连接器的方法，其特征在于，所述评估电子器件(4)从数据库下载相应于所述模块化的插拔连接器的构造的计算和/或分析算法。