CH654429A5

CH654429A5 - ELECTRICAL CONTROL UNIT.

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; GB2111783B; GB2111783A

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. The invention aims to avoid these disadvantages, and in particular to create a control device of the type mentioned, the individual modules of which can be checked separately, without any significant additional sources of error arising when inserting or replacing individual input or output units. In addition, good potential separation between said units and the central unit is to be ensured, and the structure of the device should be suitable for the use of printed circuit boards, since their automated manufacture is particularly simple.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe Gerät wie im Anspruch 1 dargelegt, gekennzeichnet. For this purpose, the device according to the invention is characterized as set out in claim 1.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below with the aid of the description of exemplary embodiments and the drawing.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform, 1 shows a schematic section through an embodiment,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht derselben, und Fig. 2 is a schematic plan view of the same, and

Fig. 3 eine Schnittstelle zwischen der Zentraleinheit und einer darin steckbaren Anschluss-Einheit. Fig. 3 shows an interface between the central unit and a connector unit plugged therein.

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 1 shows a schematic section through an embodiment of the invention. It designates 1 the housing of a central unit, within which there is a printed circuit board 2 for the supply and a printed circuit board 3 for the circuit logic. Another printed circuit board 4 protrudes into an elongated connection part 5 of the housing, which has the necessary holders (not shown) and, in some cases, mechanical interlocks for coupling input, output or combined input / output units (only one of which is shown in FIG 6) and which are generally referred to as connection units in the following: The distributor printed circuit board 4 essentially has the functions of a busbar for the return and return of electrical signals between the central control circuit and the ones with 7, 8, 9 (FIG 1 and 2) designated interfaces for coupling the connection units. The interfaces are designed as mechanically separable optocouplers, with the distributor printed circuit board 4 for each individual signal line, a phototransistor 11 for incoming signals in the direction of the central unit, or an LED For carrying out control signals diode 12. In the connection units are in a complementary manner in the first Case LED diodes, and provided in the second phototransistors, as with 14 (Fig. 1) indicated, and can also be seen from FIG. 3. 3 illustrates a detail of a simple design of the housing 5 of the central unit and a connection unit 6, each of which has an opening 21, 22 for the passage of light at the location of the interface. The housing of the connection unit is bulged at this point, and that of the central unit is indented accordingly to form a kind of plug connection, which simultaneously ensures the mechanical centering of both openings and adequate protection against the effects of outside light. Various options are possible from FIG

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

654 429 654 429

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. che interfaces of the central unit can be seen, of which one 7 are provided for input units, other 8 for output units and another 9 for mixed-working connection units. The former interfaces 7 are only equipped with (symbolized by dots) phototransistors, the second type 8 only with (symbolized by crosses) photodiodes, and the latter 9 with both types of photoelectric converters. Both the converters 11, 12 belonging to the central unit and those 13 of the connection units will preferably be seated directly on a printed circuit board belonging to the corresponding unit; in particular, those of the central unit will usually be attached directly to the distributor plate 4. Automated production of the printed circuit boards is possible, and all units can be checked separately, since putting them together does not introduce any further sources of error, even if this is done without special care. The central unit can always be designed the same regardless of the configuration of the connection units. At the same time, excellent galvanic isolation is guaranteed, which enables up to 4 KV potential difference between the central unit and the connection units, which are secured, for example, by springy snap connections to the central unit.

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. Since there is no transmission of electrical energy from the central unit to the connection units, the latter have to be supplied by the circuit to be controlled, but this does not pose any particular difficulty since the amount of current necessary for the controlled circuit remains practically imperceptibly small, and together can be taken with the actual value signals. In addition, appropriate voltages are always available as long as there is something to control.

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. In the lower part of FIG. 2, dashed lines indicated how a further central unit module 10 can be connected laterally to the central unit via a connection 15, which of course can be done on one or both sides.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

654 429

1.Electric control unit with a central unit and at least one that can be coupled to it, the input of status signals into the central unit and / or the output of control signals from this connection unit, the central unit linking the status signals with stored information and the connection units depending on the controls values obtained by the linkage, characterized in that the electrical circuits of the central unit on the one hand and the connection unit on the other hand are galvanically isolated from one another and that the connection units mechanically detachably attached to the central unit are connected to the central unit exclusively via optical signal paths.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the central unit is set up to link a signal representing the time with the status signals.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized by at least one of the input of status signals serving connection unit, and in that this input unit has light-emitting elements at its interface provided for connection to the central unit, while the corresponding interface of the central unit has light-sensing elements.

4. Control device according to one of the preceding claims, characterized by at least one connection unit serving to receive control signals from the central unit, and in that this output unit has light-sensing elements at its interface provided for connection to the central unit, while the corresponding interface of the central unit carries light-emitting elements.

5. Control device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the light-emitting or light-sensing elements of the central unit are arranged on a printed circuit board serving as a distributor.

6. Control device according to claim 5, characterized in that the central unit has a plurality of distributor printed circuit boards lined up by electrical plug devices.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting and light-sensing elements are formed on the transmitting and receiving sides by photoelectric converters which are in the immediate vicinity of the mechanical interface between the central unit and the connection unit.

It is known to design an electrical control device in the form of several pluggable units. A popular embodiment consists of a central unit provided with a series of electrical connections for the input of actual signals or for the output of control signals, as well as a number of input and output units which can be plugged into these connections and which contain the actual signals deliver to the control center or receive the control signals from it. This arrangement allows the use of input or / and output units tailored to specific tasks, which can be exchanged as desired, and has proven itself in industry. For reasons of space, the electrical connections are usually long since distributed along a strand of busbars or a flat multiple cable that extends from the central unit and is used for the return and return of signals. In general, the plug-in input and output units are also supplied in this way.

The disadvantage of these known designs lies above all in the susceptibility of the electromechanical connections to the interface between the central unit and input and output units, and possibly also at the transition from the cable or from the busbar to the central unit. A secondary disadvantage that arises from this is the need to include these transition points in the test of the control unit, so that it is not enough to test the central unit and the input and output units separately, all the less than incorrect contacts at transition points to the most common The cause of the malfunction belongs, and often only arises during the final assembly.

Many control tasks also require electrical isolation between the equipment to be controlled and the central unit, so that optocouplers still have to be switched into the signal path. This leads to corresponding additional costs, which are added to the construction costs of reliable electromechanical plugs, which in themselves are considerable in the case of high safety requirements.