CN101938075B - 自动化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动化装置(1)，其具有至少一个用于与其它的自动化装置和/或现场用仪器进行数据通信的无线通信接口以及具有控制电子元件(4)。按照本发明，至少一个与用于无线通信接口的通信接口电子元件(5)连接的插塞连接器(6)，与印刷电路板(3)相邻地定位在通信接口电子元件(5)区域，且具有布设在中心的用于高频天线信号的中央触点(8)以及多个环绕所述中央触点(8)的用于高频屏蔽电位的外触点(9)，并且至少一个用于各无线通信接口的插塞连接器(6)，被设计为用于容纳天线插头且与使用于相应的自动化装置(1)中相应的通过导线连接的通信接口的且不是高频天线插头的插塞连接器(6)具有相同的机械构造。

Description

自动化装置
技术领域
本发明涉及一种自动化装置，其具有至少一个用于与其他的自动化装置和/或现场用仪器进行数据通信的无线通信接口以及具有控制电子元件，其中所述控制电子元件和用于至少一个通信接口的通信接口电子元件，被布设在安装到壳体中的印刷电路板上，并且在所述壳体中，设有可从外面接触到的且与所述通信接口电子元件和/或控制电子元件连接的用于提供通信接口的插塞连接器。
背景技术
用于控制和监控通过现场总线进行通信的现场用仪器的自动化装置，尤其从工业和建筑用自动化设备中已充分公知。
WO96/12993A1描述了一种例如采用冗余的无线访问现场用仪器的方式，来访问分布式控制系统中现场用仪器的装置。
DE102007003196A1公开了一种在供中央设备和外围设备之间通信使用的自动化技术设备中用于数据交换的通信系统。
在中央设备和外围设备之间的通信路线中，接入一种转换器，以便与所述中央设备通过导线连接进行通信以及与所述外围设备无线地通信。这种转换器可以例如是现场总线耦合器或者转发器。
这种具有无线通信接口的自动化装置，习惯上不是装备了被集成到自动化装置壳体中的天线，就是装备了插装式的天线。在装备了插装式天线的情况下，习惯上将专用的天线插头插入所述壳体中。
与纯粹通过导线连接的自动化装置相比，这就要求无线通信自动化装置的一种附加的设计结构以及专用的结构形式。
在设计无线通信的自动化装置的结构时，必须将所述自动化装置和天线相互协调成，使得能够确保天线预期的以及必需的发射特性。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种加以改进了的自动化装置。
所述技术问题利用本文开头所述类型的自动化装置这样加以解决，即，使至少一个与用于无线通信接口的通信接口电子元件连接的插塞连接器，与印刷电路板邻接地被定位在通信接口电子元件区域，并且具有一个布设在中心的用于连接高频天线信号的中央触点以及多个环绕所述中央触点的用于高频屏蔽电位的外触点，并且至少一个用于各无线通信接口的插塞连接器，被设计用于容纳天线插头且与使用于类似的自动化装置中类似的通过导线连接的通信接口的且不是高频天线插头的插塞连接器具有相同的机械构造。
通过不是采用专用的天线插头用于连接天线，而是采用同样还被使用于通过导线连接的通信接口的具有中央触点以及环绕该中央触点的外触点的插塞连接器的方法，可以使壳体以及附属的插头结构，与完全通过导线连接的自动化装置以及组合有导线连接和无线的自动化装置保持相同。由此减少了用于设计、制造和装配以及仓储的费用。可看出，具有中央触点以及环绕该中央触点的外触点的标准插塞连接器，也适用于高频传输且具有对于自动化装置而言足够的允许高频天线信号输出耦合的电磁性能。
将这种标准插塞连接器使用于通过导线连接的通信，尤其可通过下列方式加以实现，即，使至少一个被设计用于提供无线通信接口的插塞连接器，与被设计用于各无线通信接口的通信接口电子元件相邻地布设。无线通信接口的通信接口电子元件以此方式为天线插头，也就是设有天线插头的插塞连接器提供了一种对应极。所述通信接口电子元件与印刷电路板的邻接部分以及壳体，因而在天线插头以及布设于其上的天线或者同轴传输线附近，共同构成无线通信接口的有效天线的一部分。
在这种联接中，如果被设计用于无线通信接口的插塞连接器垂直于印刷电路板地定向，是尤其有利的。中央触点以及环绕所述中央触点的外触点的轴线，因而大体上垂直地竖立在自动化装置的载有电子元件和印制导线的印刷电路板上。
如果用于各无线通信接口的至少一个插塞连接器的外触点，和相邻于通信接口电子元件布设的接地面在印刷电路板上导电地连接，其中所述通信接口电子元件与各插塞连接器邻接，是尤其有利的。以此方式可以使天线单极的座极阻抗尽可能与壳体无关地通过接地面确定，因为插塞连接器与与之连接的天线朝设定的接地基极运行。
插塞连接器的居中的中央触点和外触点，优选被埋置在绝缘材料中，其中所述绝缘材料被与壳体的接地电位导电地连接的锁紧装置(例如螺纹、卡口、锁紧螺纹等等)包围。高频屏蔽电位则优选与有效功率有关地与壳体的接地电位脱开。以此方式使座极阻抗与壳体的接地电位和锁紧装置以及与之连接的其他导电元件无关，而仅仅取决于外触点的高频屏蔽电位。可以通过将位于印刷电路板上的自身的接地面构造成一种与紧贴在壳体和连接螺纹上的接地面相比为浮动的接地面的方法，形成这种高频屏蔽电位。所述高频屏蔽电位与接地电位不是直接导电地连接，而是只通过环绕的空气或者介质电容式地互相耦合。
这种实施形式的优点在于，连接螺纹没有被作为高频屏蔽件使用，而只与壳体接地件连接。因此干扰不会通过高频屏蔽件被传导到印刷电路板上，而是在前面区域被壳体以及不直接与印刷电路板电连接的连接螺纹拦截。
优选采用按标准已使用于自动化装置的M12圆形插塞连接器作为所述插塞连接器。可以将这种M12圆形插塞连接器或者其它的标准插塞连接器，与传统的专用的天线插塞连接器不同地设计为IP67防护型式。可以以此方式避免壳体内部以及布设在其中的印刷电路板连同其电子元件，受到湿气以及其它环境影响的侵害。
所述自动化装置优选是现场总线耦合器，断开的无线连接的分散的通信用户(例如IIO模块)或者转发器。
与这种自动化装置相组合，被设计用于与这种自动化装置的插塞连接器连接的天线插头，具有与天线导线导电地连接的居中的连接极以及环绕所述居中的连接极的分散的连接极。与中央触点连接的天线导线，则被与天线插头连接的绝缘材料包裹。以此方式可以使单极天线简便而价廉物美地被集成到标准插塞连接器的对应插塞连接器，例如M12圆形插塞连接器中。
但是也可以采用天线插式转接器来连接上述自动化装置的插塞连接器，所述天线插式转接器具有与用于无线通信接口的自动化装置的插塞连接器对应的对应插塞连接器，所述对应插塞连接器具有居中的连接极和环绕的分散的连接极以及同轴的天线插塞连接器。所述同轴的天线插塞连接器具有居中的高频信号中央触点以及包围所述高频信号中央触点的屏蔽壁板。高频信号中央触点随即与对应插塞连接器的居中的连接极导电地连接，以及屏蔽壁板与对应插塞连接器的分散的连接极导电地连接。通过这种天线插式转接器，可以价廉物美地提供一种转接器，所述转接器可以使具有传统天线插头的天线，被连接到标准的插塞连接器，例如M12圆形插塞连接器上。
附图说明
接下来根据实施例和附图，对本发明加以详细说明。附图中：
图1示出具有天线插头的自动化装置的剖示示意图；
图2示出图1中的自动化装置的俯视图；
图3示出天线插头的侧视示意图；
图4示出具有天线同轴传输线的天线插头的示意图；
图5示出具有用于连接标准天线的同轴天线插孔的天线插头的示意图。
具体实施方式
由图1可清楚地看到自动化装置1的侧向剖视图。所述自动化装置1具有壳体2，以本来已公知的方法将印刷电路板3安装到所述壳体2中。所述印刷电路板3载有控制电子元件4，所述控制电子元件4通过印刷电路板3上的印制导线导电地互相连接。此外，印刷电路板3例如在其底面上还载有通信接口电子元件5，所述通信接口电子元件5包含用于无线通信接口的控制逻辑元件以及发射器和/或接收器(无线电收发两用机)。借助于通信接口电子元件5，通过与所述通信接口电子元件5连接的天线，可以与处于无线电射程的现场用仪器、自动化装置或者转发器进行数据交换。
在壳体2的上表面，以本来已公知的方法布设多个例如被构造成M12圆形插塞连接器的插塞连接器6。所述插塞连接器6具有连接触点7，所述连接触点7与控制电子元件4和/或通信接口电子元件5以及可能存在的接地电位导电地连接。
连接触点7基本上由布设在中心的中央触点8以及环绕该中央触点8且布设在圆周上的外触点9组成。所述外触点9和中央触点8被安装到绝缘材料中。在插塞连接器6的外圆周上，设有螺纹10，以便使插装到插塞连接器6上的相配合的对应插塞连接器，能借助于锁紧螺母11固定在螺纹10上。
与通信接口电子元件5相邻地在印刷电路板3上涂覆接地面12，所述接地面12与和装置壳体2例如连接的壳体接地件PE分开且与所述壳体接地件PE相比，是一种“浮动的”接地件。
在该接地面12的上方以及通信接口电子元件5的上方，设有一个插塞连接器6，以便容纳天线或者天线同轴传输电缆。为此，中央触点8导电地且与通信接口电子元件5的天线输入/输出端连接，与此同时，外触点9与“浮动的”接地件的接地面12导电地连接。
标准M12圆形插塞连接器6以此方式构成自动化装置1的天线连接件。
可插装到该插塞连接器6上的天线插头，具有居中的与中央触点8对应的中央连接极13，在所述中央连接极13上连接了单极天线14或者可能存在的天线同轴传输线或者同轴天线插孔。与外触点9对应的分散的连接极15，在示例性示出的天线插头中，没有进一步导电地连接。
单极天线14的天线导线，被埋置到绝缘材料16中，所述绝缘材料16构成天线头。
由图2可清楚地看到示例的自动化装置1的示意图，在所述自动化装置1中，部分M12圆形插塞连接器式的插塞连接器6，被设置了中央触点8和外触点9。除了这些插塞连接器6外，还存在其它的另一种结构形式的用于其他用途的插塞连接器。
由图3可清楚地看到插装到插塞连接器6上的天线插头的侧视图。显然，天线插头的居中的连接极13导电地与中央触点8连接，以及分散的连接极15导电地与外触点9连接。居中的连接极13与单极天线14连接，所述单极天线14被作为填料浇埋到绝缘材料16中。
由图4可清楚地看到天线插头的另一种实施形式，在所述天线插头中，居中的连接极13与同轴传输线18的居中的内导线17连接，与此同时，分散的连接极15与同轴传输线18的屏蔽罩19连接。
由图5可清楚地看到天线插头的另一种实施形式，在所述天线插头中，居中的连接极13通过居中的导线20与同轴天线插孔的居中的连接插孔21连接。与外触点9在图示的插装状态中连接的分散的连接极15，本身通过导线22或者屏蔽罩与同轴天线插孔24的环绕居中的连接触点21的屏蔽罩23连接。所述同轴天线插孔24可以例如是SMA或者TNC天线插塞连接器。以此方式使具有这种与同轴天线插孔24对应的标准天线插头的标准天线，可以与具有不是专门被用作天线插塞连接器的标准插塞连接器的标准自动化装置1组合使用。天线插头以此方式构成一种转接的连接件。

Claims (9)

1.一种自动化装置(1)，其具有至少一个用于与其它的自动化装置和/或现场用仪器进行数据通信的无线通信接口以及具有控制电子元件(4)，其中所述控制电子元件(4)与用于通信接口的通信接口电子元件(5)，被布设在安装到壳体(2)中的印刷电路板(3)上，并且在所述壳体(2)中，设有可从外面接触到的且与通信接口电子元件(5)和/或控制电子元件(4)连接的用于提供通信接口的插塞连接器(6)，
其特征在于，至少一个与用于无线通信接口的通信接口电子元件(5)连接的插塞连接器(6)，与印刷电路板(3)相邻地定位在通信接口电子元件(5)区域，且具有布设在中心的用于高频天线信号的中央触点(8)以及多个环绕所述中央触点(8)的用于高频屏蔽电位的外触点(9)，并且至少一个用于各无线通信接口的插塞连接器(6)，被设计为用于容纳天线插头且与使用于相应的自动化装置(1)中相应的通过导线连接的通信接口的且不是高频天线插头的插塞连接器(6)具有相同的机械构造。
2.按照权利要求1所述的自动化装置(1)，其特征在于，至少被设计为用于无线通信接口的插塞连接器(6)，垂直于印刷电路板(3)地定向，从而使中央触点(8)和外触点(9)的轴线，垂直地竖立在由印刷电路板(3)所展开的平面上。
3.按照权利要求1或2所述的自动化装置(1)，其特征在于，用于各无线通信接口的至少一个插塞连接器(6)的外触点(9)，和相邻于通信接口电子元件(5)布设的接地面(12)在印刷电路板(3)上导电地连接，其中所述通信接口电子元件(5)与每个插塞连接器(6)邻接。
4.按照权利要求1或2所述的自动化装置(1)，其特征在于，插塞连接器(6)的中央触点(8)和外触点(9)被埋置到绝缘材料中，并且所述绝缘材料被锁紧装置(10)环绕，其中所述锁紧装置(10)导电地与壳体(2)的接地电位连接，以及高频屏蔽电位与壳体(2)的接地电位脱开。
5.按照权利要求1或2所述的自动化装置(1)，其特征在于，插塞连接器(6)是M12圆形插塞连接器。
6.按照权利要求5所述的自动化装置(1)，其特征在于，将M12圆形插塞连接器设计为IP67防护型式。
7.按照权利要求1或2所述的自动化装置(1)，其特征在于，所述自动化装置(1)是现场总线耦合器。
8.按照权利要求1或2所述的自动化装置(1)，其特征在于，所述自动化装置(1)是转发器。
9.一种用于与按照上述权利要求中任一项所述的自动化装置(1)的插塞连接器(6)连接的插头，其特征在于，所述插头是天线插头，该天线插头具有与天线导线导电地连接的用于高频信号的居中的连接极(13)以及还有环绕所述居中的连接极(13)的用于高频屏蔽电位的分散的连接极(15)，其中所述天线导线被与天线插头连接的绝缘材料包围。
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