CH654429A5

CH654429A5 - Elektrisches steuergeraet.

Info

Publication number: CH654429A5
Application number: CH762781A
Authority: CH
Inventors: Stephan Berger
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1986-02-14
Also published as: DE3221889A1; GB2111783A; GB2111783B

Description

Die Erfindung zielt darauf, diese Nachteile zu vermeiden, und insbesondere ein Steuergerät der genannten Art zu schaffen, dessen einzelne Baugruppen separat geprüft werden können, ohne dass sich beim Einstecken oder beim Auswechseln einzelner Ein- oder Ausgabeeinheiten nennenswerte zusätzliche Fehlerquellen ergäben. Darüber hinaus soll eine gute Potentialtrennung zwischen besagten Einheiten und der Zentraleinheit gewährleistet sein, und der Aufbau des Gerätes soll für die Verwendung von Printplatten geeignet sein, da deren automatisierte Herstellung besonders einfach ist.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe Gerät wie im Anspruch 1 dargelegt, gekennzeichnet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht derselben, und

Fig. 3 eine Schnittstelle zwischen der Zentraleinheit und einer darin steckbaren Anschluss-Einheit.

Die Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung. Es bezeichnet 1 das Gehäuse einer Zentraleinheit, innerhalb von welchem sich eine Printplatte 2 für die Speisung, und eine Printplatte 3 für die Schaltungslogik befinden. Eine weitere Printplatte 4 ragt in einen länglichen Anschlussteil 5 des Gehäuses hinein, welcher die nötigen (nicht gezeigten) Halterungen und" fallweise mechanischen Verriegelungen zum Ankoppeln von Eingabe-, Ausgabe- oder kombinierten Ein-Ausgabe-Einheiten aufweist, (von denen nur eine in 6 angedeutet ist) und die im folgenden generell als Anschluss-Einheiten bezeichnet werden. Die Verteiler-Printplatte 4 hat im wesentlichen die Aufgaben einer Sammelschiene zur Hin- und Rückführung von elektrischen Signalen zwischen der zentralen Steuerschaltung und den mit 7, 8, 9 (Fig. 1 und 2) bezeichneten Schnittstellen zum Ankoppeln der Anschluss-Einheiten. Die Schnittstellen sind als mechanisch trennbare Opto-Koppler ausgebildet, wobei für jede einzelne Signalleitung die Verteiler-Printplatte 4 einen Phototransistor 11, für in Richtung Zentraleinheit eingehende Signale, oder eine LED-Diode 12, für ausgehende Steuersignale trägt. In den Anschluss-Einheiten sind in komplementärer Weise im ersten Fall LED-Dioden, und im zweiten Phototransistoren vorgesehen, wie mit 14 (Fig. 1) angedeutet, und auch aus der Fig. 3 ersichtlich. Fig. 3 veranschaulicht ein Detail einer einfachen Ausbildung des Gehäuses 5 der Zentraleinheit und einer Anschlusseinheit 6, welche am Ort der Schnittstelle je eine Öffnung 21, 22 für den Lichtdurchgang aufweisen. Das Gehäuse der Anschlusseinheit ist an dieser Stelle ausgebuchtet, und dasjenige der Zentraleinheit entsprechend eingebuchtet, um zusammen eine Art Steckverbindung zu bilden, welche gleichzeitig die mechanische Zentrierung beider Öffnungen und einen hinreichenden Schutz vor Aussenlichtein-wirkung gewährleistet. Aus der Fig. 2 sind verschiedene mögli5

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che Schnittstellen der Zentraleinheit zu ersehen, von denen die einen 7 für Eingabeeinheiten, andere 8 für Ausgabeeinheiten und weitere 9 für gemischt arbeitende Anschlusseinheiten vorgesehen sind. Die erstgenannten Schnittstellen 7 sind nur mit (durch Punkte symbolisierte) Phototransistoren bestückt, die zweite Art 8 nur mit (durch Kreuze symbolisierte) Photodioden, und die letztgenannte 9 mit beiden Arten von lichtelektrischen Wandlern. Sowohl die zur Zentraleinheit gehörigen Wandler 11, 12 wie auch diejenigen 13 der Anschlusseinheiten werden vorzugsweise direkt auf einer zur entsprechenden Einheit gehörigen Printplatte sitzen; insbesondere werden diejenigen der Zentraleinheit meist direkt an der Verteilerplatte 4 angebracht sein. Eine automatisierte Herstellung der Printplatten ist möglich, und die Kontrolle sämtlicher Einheiteen kann separat erfolgen, da deren Zusammenstecken keine weiteren Fehlerquellen einführt, auch wenn es ohne besondere Sorgfalt geschieht. Es kann die Zentraleinheit unabhängig von der Bestückung der Anschluss-Einheiten stets gleich ausgeführt werden. Gleichzeitig ist eine ausgezeichnete galvanische Trennung gewährleistet, welche bis zu 4 KV Potentialdifferenz zwischen der Zentraleinheit und den Anschlusseinheiten ermöglicht, die beispielsweise durch federnde Schnappverbindungen an der Zentraleinheit be-s festigt werden.

Da keine Übertragung elektrischer Energie von der Zentraleinheit zu den Anschlusseinheiten stattfindet, müssen letztere von der zu steuernden Schaltung her gespiesen werden, was aber keine besondere Schwierigkeit macht, da die hierfür not-lo wendige Strommenge für die gesteuerte Schaltung praktisch unmerklich klein bleibt, und zusammen mit den Istwert-Signalen entnommen werden kann. Ausserdem stehen entsprechende Spannungen immer zur Verfügung, solange es überhaupt etwas zu steuern gibt.

ls Im unteren Teil der Fig. 2 wurde noch durch gestrichelte Linien angedeutet, wie ein weiteres Zentraleinheits-Modul 10 über einen Anschluss 15 seitlich an der Zentraleinheit angeschlossen werden kann, was natürlich ein- oder beidseitig geschehen kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Elektrisches Steuergerät, mit einer Zentraleinheit und mindestens einer daran ankoppelbaren, der Eingabe von Zu-standssignalen in die Zentraleinheit und/oder der Ausgabe von Steuersignalen aus dieser dienenden Anschlusseinheit, wobei die Zentraleinheit die Zustandssignale mit gespeicherten Informationen verknüpft und die Anschlusseinheiten in Abhängigkeit der durch die Verknüpfung erhaltenen Werte steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kreise von Zentraleinheit einerseits und Anschlusseinheit andererseits galvanisch voneinander isoliert sind, und dass die mechanisch lösbar an der Zentraleinheit befestigten Anschlusseinheiten ausschliesslich über optische Signalwege mit jener verbunden sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit eingerichtet ist, um ein die Zeit darstellendes Signal mit den Zustandssignalen zu verknüpfen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine der Eingabe von Zustandssignalen dienenden Anschlusseinheit, und dadurch dass diese Eingabeeinheit an ihrer für den Anschluss an die Zentraleinheit vorgesehenen Schnittstelle lichtemittierende Elemente aufweist, während die entsprechende Schnittstelle der Zentraleinheit lichtabtastende Elemente besitzt.

4. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine dem Empfang von Steuersignalen aus der Zentraleinheit dienende Anschlusseinheit, und dadurch dass diese Ausgabeeinheit an ihrer für den Anschluss an die Zentraleinheit vorgesehenen Schnittstelle lichtab-tastende Elemente aufweist, während die entsprechende Schnittstelle der Zentraleinheit lichtemittierende Elemente trägt.

5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierenden, respektive lichtabtastenden Elemente der Zentraleinheit auf einer als Verteiler dienenden Printplatte angeordnet sind.

6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit mehrere, durch elektrische Steckvorrichtungen aneinandergereihte Verteiler-Printplatten aufweist.

7. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl sende- wie empfangsseitig die lichtemittierenden und lichtabtastenden Elemente durch lichtelektrische Wandler gebildet sind, welche in unmittelbarer Nähe der mechanischen Trennungsfläche zwischen Zentraleinheit und Anschlusseinheit liegen.

Es ist bekannt, ein elektrisches Steuergerät in Form von mehreren steckbaren Einheiten auszubilden. Eine beliebte Ausführungsform besteht aus einer mit einer Reihe elektrischer Anschlüsse für den Eingang von Ist-Signalen, respektiv für die Ausgabe von Steuersignalen, versehenen Zentraleinheit, sowie aus einer Anzahl von in diese Anschlüsse steckbaren Ein- und Ausgabe-Einheiten, welche die Ist-Signale an die Zentrale liefern, beziehungsweise die Steuersignale von ihr empfangen. Diese Anordnung gestattet die Verwendung von auf bestimmte Aufgaben zugeschnittenen Ein- oder/und Ausgabe-Einheiten, welche nach Belieben ausgewechselt werden können, und hat sich in der Industrie bewährt. Aus Platzgründen sind die elektrischen Anschlüsse meist längst eines Stranges von Sammelschienen oder eines Merfach-Flachkabels verteilt, der sich von der Zentraleinheit aus erstreckt und der Hin- und Rückführung von Signalen dient. Im allgemeinen werden die steckbaren Ein-und Ausgabe-Einheiten auch über diesen Weg gespiesen.

Der Nachteil dieser bekannten Ausführungen liegt vor allem in der Störanfälligkeit der elektromechanischen Anschlüsse an der Schnittstelle zwischen Zentraleinheit und Ein- beziehungsweise Ausgabe-Einheiten, sowie gegebenenfalls auch am Übergang vom Kabel oder von der Sammelschiene zur Zentraleinheit. Ein sich daraus ergebender sekundärer Nachteil liegt in der Notwendigkeit, diese Übergangsstellen in die Prüfung des Steuergerätes miteinzubeziehen, so dass es nicht genügt die Zentraleinheit und die Ein- und Ausgabe-Einheiten separat zu prüfen, um so weniger, als Fehlkontakte bei Übergangsstellen zu den häufigsten Störungsursachen gehören, und oft erst beim endgültigen Zusammenbau entstehen.

Viele Steuerungsaufgaben verlangen zudem eine Potentialtrennung zwischen den zu steuernden Apparaturen und der Zentraleinheit, so dass noch Optokoppler in den Signalweg eingeschaltet werden müssen. Dies führt zu entsprechenden Mehrkosten, welche zu den bei hohen Sicherheitsansprüchen an sich schon erheblichen Baukosten von zuverlässigen elektromechanischen Steckern hinzukommen.