CN101156336A - 电光耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将数据电线尤其是总线系统耦合到具有多个阀门模块的模块化阀门站的装置，它包括耦合模块和收发机模块，所述耦合模块能连接至所述数据电线，用于将所述数据电线的电信号转换为光信号，所述收发机模块以光学方式与所述耦合模块进行双向通讯并且能被耦合至输入侧的阀门模块上，用于以光电方式与所述阀门模块进行数据通讯。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于将数据电线耦合到模块化阀门站(valve station)的装置。
背景技术
在例如未在先公开发表的德国专利申请DE 10353295.1中，已经公开了这样一种模块化阀门站，它也被称作阀门岛(valve island)。在模块化阀门站中，多个阀门模块彼此相连并形成一个结构单元，该结构单元可以例如通过主电插头(多极)或者现场总线接口被连接到控制总线上。德国专利申请DE 10353295.1所公开的阀门站包括多个阀门模块，阀门模块之间的数据传输以光电方式实现。与借助电插接器的阀门模块连接相比，光电方式是非常有利的，这是因为在大多数情况下遵守严格的机械公差要求的插接器容易损坏，例如插头触点会变弯等等。此外，这种阀门站非常频繁地被用在不希望导电接触的危险环境中。
在不同的阀门模块之间以光电方式进行数据通讯可以克服这些不足，避免机械接口，特别是允许实现非常有利的电流隔断。
在德国专利申请DE 10353295.1所公开的阀门站中，数据电线至例如现场总线系统的耦合仍然必须通过插接来实现，例如如通过上述主电插头(多极)来实现。
日本专利申请公开号JP 05-180366A公开了一种用于致动器的普通控制装置，它包括用于将电信号转换为光信号的光发射器。在这种配置中，收发机模块通过数据线以电气方式与非模块化阀门岛的不同阀门进行通讯。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将数据电线耦合到模块化阀门站的装置，该装置省掉了电插头触点并且可以适配于各种不同的电信号形式。
这个目的是通过具有权利要求1所限定的特征的用于将数据电线耦合到模块化阀门站的装置实现的。
为了避免借助电插头的接口，根据本发明的用于将数据电线耦合到模块化阀门站的阀门模块的耦合装置配有耦合模块和与耦合模块分开的收发机模块。该耦合模块可被连接至数据电线并且将数据电线的电信号转换为光信号。该收发机模块被耦合到阀门模块的输入端，以光电方式与所述阀门模块进行数据通讯。通过划分为耦合模块和收发机模块这两部分，可以使各种不同的数据线适配于具有许多阀门模块的模块化阀门站，在这里，耦合模块总是适配于数据电线的特性，而收发机模块适配于该阀门模块的数据通讯。尤其是，通过包括耦合模块和收发机模块的该装置，就可以使由任何电气装置、用电装置等发出的数据被转换并适配于阀门岛的数据类型。通过这种方式，可以使任何设备和装置被耦合到阀门岛上并与阀门岛通讯，而这在从现有技术中知道的同类型阀门岛中是做不到的。
在从属权利要求中提出的措施和特征可以有利的改进和完善如权利要求1所述的控制装置。
例如，数据信号可以是并行电数据信号，由此可以控制不同的用电装置。在这种情况下，直接完成转换为串行光信号的转换。根据一个有利的实施例，该信号是总线信号，其在耦合模块中首先被转换为并行电信号，然后被转换为串行光信号。于是，该耦合模块能非常有利地适配于各种不同的信号形式。
数据电线优选构成总线系统。在这种情况下，耦合模块是总线节点的最后一个模块。总线系统尤其可以是本地总线系统。
在一个特别有利的实施例中规定了，收发机模块以光电方式通过光电收发机装置与阀门模块进行通讯，用于实现双向数据通讯。
收发机装置有利地由光电二极管和/或光电晶体管实现。
此外，通过按规定将该装置划分为耦合模块和收发机模块，可以非常有利地借助安置在耦合模块的输出端和收发机模块的输入端之间的至少一个光波导进行远距离的双向光数据传输。因此，也可以考虑不利的内置状况。
双向光数据传输最好借助不可见光进行，尤其是红外波长范围中的光。
附图说明
通过下面的描述以及通过对本发明的一些实施例的描述，本发明的进一步的优点和特征将更加明显，其中：
图1是利用本发明的用于将模块化阀门站光耦合到现场总线节点的耦合装置的示意图；
图2示出了利用本发明的用于将模块化阀门站耦合到现场总线节点的耦合装置的另一个实施例；
图3是耦合模块的框图的示意图；
图4是耦合到阀门模块的收发机模块的框图的示意图；
图5是耦合装置的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
模块化阀门站200，所谓的阀门岛，包括多个固定在一起的阀门模块210。阀门模块210又包括用于数据通讯和用于控制阀门、致动器或传感器(未示出)的线路装置(未示出)。现在，这样一个阀门站200要被连接到现场总线节点100上，该现场总线节点包括多个I/O模块110(输入/输出模块)。此外，作为最后一个模块设置了耦合模块120，该耦合模块将该现场总线系统的电数据转换为光数据，并且通过光收发机装置122将所述光数据传输给收发机模块220的光收发机装置222，该收发机模块的输入侧设置在第一阀门模块210之前并且与第一阀门模块光电连接，以便进行数据传输。
如图1所示，阀门站200可以例如通过汇流排300与现场总线节点100相连。耦合模块120适配于该总线系统如本地总线，而收发机模块220的光数据传输响应特性适配于阀门模块210。由于按规定由两部分构成用于将现场总线节点100耦合到阀门站200的装置，所以不仅能省掉机械插头触点，而且实现了电流隔断。通过这种方式，仅仅只通过更换耦合模块120就能很快速地且技术成本非常低地使不同的电数据传输系统耦合至阀门站200上。
图1示出了耦合装置，其中为了清楚看到光传输路径起见，耦合装置处于未组装完的状态。在已组装完的状态下，耦合模块120的光电收发机模块122就位于收发机模块的光电收发机模块222的对面，在这里，整个装置通过汇流排300支撑，该汇流排此时是看不到的。
在图2所示的另一个实施例中，相同的元件用同样的附图标记表示，因此关于这些元件的详细描述，完全参见以上的描述。
图2所示的实施例不同于图1所示实施例之处在于，在耦合模块中设有用于光波导124的输出耦合装置122’，并且在收发机模块220中同样设有用于连接光波导124的接口。在这种情况下，数据通讯以光学方式借助光波导124并经过距离d来双向进行，距离d例如可以是10米或更长。该实施例的优点是，即使就其空间位置来讲，阀门站200也可以被布置成与现场总线节点完全分离。由此一来，即便在空间不利的构造环境下，也能进行数据传输，在这里，尤其是阀门站200和耦合模块也可能按照相互成一定角度的方式布置，特别是还可能相互错开。
收发机模块220具有自己的电压源，因此就其电压源而言也可以与数据电线如总线节点100完全无关联。也可以规定，通过阀门模块210的电压源来实现收发机模块220的电压供应。
光电式的收发机装置和发送机装置可以按照截然不同的方式构成。根据一个有利的、可简单且低成本实现的实施例，发送机装置是光电二极管，接收机装置是光电晶体管。此时，传输尤其通过不可见光进行，优选使用在红外波长范围中的光。对此，按照由未在先公开发表的德国专利申请DE
10353295.1的第7页最后一段至第9页第4段所描述的方式，实现不同的阀门模块210之间的数据通讯，为了公开目的，该文献被纳入本申请中。
图3示意表示耦合模块120的电路原理图。一方面，耦合模块120包括用于本地总线的输入线121，另一方面包括用于电压源的一条或多条线123。该耦合模块包括用于将总线信号转换为并行信号的第一线路装置124和用于将并行信号转换为串行信号的第二线路装置125，该串行信号然后由光电收发机装置122发送出去。对于这样配置，不需要本地总线协议。
图4所示的收发机模块220包括用于处理由光电收发机装置222接收的光信号400的转换器221。转换器221将该信号转换为与阀门单元210的光电信号传输相兼容的信号。转换后的光信号通过作为收发机模块一部分的另一个光电收发机装置232被耦合至阀门模块210的对应的光电收发机装置211。
在图5所示的另一个实施例中，采用串行电信号形式的本地总线协议被耦合模块120直接转换为光信号，然后从耦合模块被光传输到接收机模块，在接收机模块中，该光信号或许在经过再一次的信号形式转换后也按照串行方式被继续传输给阀门单元210。
上述的这些实施例示出了将收发机模块220耦合至阀门站200的非常有利的方式，阀门站200的阀门模块相互间以光学方式通讯。应当理解的是，本发明不限于这些特征，而简单从原理上讲，收发机模块220也可以在以光学方式接收了数据信号后完成至电信号的转换，从而可以采用本身已知的阀门站200，在这样的阀门站中，阀门模块之间的数据通讯以电的方式进行。
Claims (8)
1.一种用于将数据电线尤其是总线系统耦合到具有多个阀门模块的模块化阀门站的装置，包括耦合模块和收发机模块，所述耦合模块能连接至所述数据电线，用于将所述数据电线的电信号转换为光信号，所述收发机模块以光学方式与所述耦合模块进行双向通讯并且能被耦合至输入侧的阀门模块上，用于以光电方式与所述阀门模块进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据信号是总线信号，在所述耦合模块中，首先进行总线信号转换为并行电信号的转换，然后进行所述并行电信号转换为串行光信号的转换。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述耦合模块构成总线节点的最后一个模块，尤其是现场总线节点的最后一个模块。
4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述收发机模块与所述阀门模块的数据通讯通过光电收发机装置进行，以便以光电方式实现双向数据通讯。
5.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述光电数据通讯通过光电二极管和/或光电晶体管进行。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述双向光数据传输通过设置在所述耦合模块的输出端和所述收发机模块的输入端之间的至少一个光波导进行。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述双向光数据传输借助不可见光进行。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述不可见光的波长处于红外波长范围内。
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