CN103118490B - 带有印刷电路板和连接元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有印刷电路板（1）和连接元件（4）的装置，所述连接元件具有多个用于连接信号线（5）的端口。建议一些措施，通过这些措施，装置及连接元件的性能在电磁兼容性（EMV-性能）方面得到改进。

Description

带有印刷电路板和连接元件的装置
技术领域
本发明涉及一种带有印刷电路板和连接元件的装置，所述连接元件具有多个用于连接信号线的端口。此外，本发明涉及一种用于这样的装置的连接元件。
背景技术
由西门子-目录2011年版、第9章、第70页已知一种以所谓的“分散式的外围设备”形式的自动化设备，其设置用于对待控制的技术过程进行分散式的自动化。该外围设备通过适宜的总线与上一级的自动化设备、确切地说是自动化系统相连接，并具有以装配有电子模块的基础模块形式的自动化组件，该基础模块配置有用于连接通信-和过程信号线的连接元件。该信号电缆的过程信号线被设计用于传输过程信号，例如传感器-和/或执行器信号形式的过程信号，其中传感器、例如压力-或温度传感器向自动化组件的电子模块输送传感器信号，该传感器信号表征了检测到的温度或检测到的压力，而电子模块例如在借助执行器信号处理完传感器信号之后控制致动器。
经由通信电缆的通信线，自动化组件与其他自动化组件或是其他自动化设备联系，即，相连的组件和设备经由这些线路交换有用的信息。通常，连接在连接元件上的通信线路或通信电缆借助配置有屏蔽电位的金属壳而被屏蔽，以减少电磁干扰场的影响，特别是在恶劣的过程环境中的电磁干扰场。这些干扰场会对通信信号产生不利影响，例如以干扰的信号影响形式。虽然高频率电流能够在金属壳、或屏蔽层上流动，但它们同样也会产生不利影响；因为它们会引起磁性的干扰场，而该干扰场会对例如邻近的过程信号线的过程信号产生干扰。
因此，一些措施是必要的，这些措施尽可能地阻止前述干扰耦合至自动化组件中，以及很大程度上阻止自动化组件例如在邻近的自动化组件处干扰、或干扰放射地退耦，其中必须确保，连接元件在抗干扰性及干扰放射方面也要符合要求。由此在很大程度上可确保技术过程的无故障的和更可靠的控制，即自动化元件、或自动化设备能无故障地控制用于完成自动化任务的技术过程。
发明内容
因此，本发明的目的是提供开头所述类型的装置，其在电磁兼容性(EMV-性能)方面具有改进的性能，并且此外还提供一种用于这种具有改进的EMV-性能的装置的连接元件。
在装置方面该目的通过一种带有印刷电路板和连接元件的装置得以实现，所述连接元件具有多个用于连接信号线的端口，其中所述连接元件布置在所述印刷电路板上，所述印刷电路板具有用于屏蔽的外层，所述连接元件具有包括两个屏蔽部件的屏蔽装置，所述屏蔽装置的所述屏蔽部件之一的屏蔽部件具有两个对称设计的侧面部件、基本上设计为矩形的后壁以及相对于所述后壁能摆动的、基本上设计为矩形的盖板，其中，所述侧面部件和所述后壁与所述印刷电路板的所述外层接触，并且所述盖板配备有空心圆柱体状的屏蔽支架的两个轴瓦之一的轴瓦，所述屏蔽支架与所述后壁相对布置；所述屏蔽装置的所述另一个屏蔽部件具有两个对称设计的侧面部件和与所述侧面部件连接的连接片，所述连接片配备有所述屏蔽支架的另一个轴瓦，其中，所述另一个轴瓦居中地通过销钉与所述印刷电路板的所述外层接触并且所述侧面部件与所述印刷电路板的所述外层接触。在连接元件方面通过一种用于上述装置的连接元件得以实现。
有利地，通过连接元件在其屏蔽装置方面的特殊设计方案结合印刷电路板的被屏蔽的外层，一方面改进了抗干扰性，另一方面干扰放射-也在高频信号传输的范畴中-得以减少。这样特别设计的连接元件机械上稳定，并且特别适于工业应用。此外，通过将屏蔽装置的部件的盖板可摆动地设计，对于维修技术人员来讲是容于接触连接元件的端口。
印刷电路板的连接在屏蔽电位上的外层和连接元件的设计引起的是，流经电缆屏蔽物及连接元件的高频干扰电流被导向印刷电路板的外层。干扰电流产生干扰磁场，其中借助屏蔽装置在连接元件内部的特殊设计，在很大程度上不会出现通过干扰磁场所引起的干扰电压在信号线内的感应。有针对性地“强迫”电流路径用于引导干扰电流，这些电流路径关于信号线对称地布置。通过屏蔽装置的这种对称设计，围绕邻近电流路径的磁场在信号线的区域中几乎被抵消，这意味着，信号只受到轻微影响。此外，由信号线的电流和/或电位所引起的电场和磁场不向外部渗透且不会干扰地影响邻近的电子组件；这里再次涉及到上述的抵消效果。
通过带有这样设计的屏蔽元件的连接元件，实现可靠地传输更高频率或更快的信号，其中，不同于用于自动化组件的已知连接元件，实现了改进的质量水平、增强了的性能特性及较高的系统稳定性和耐用性。
在本发明的一个设计中，屏蔽装置的第一和第二部件的侧面部件分别利用多个销钉，例如分别利用三个，与印刷电路板的外层进行接触，由此可利用简单的措施实现用于干扰电流的对称的导出途径。
附图说明
根据示意性示出本发明的实施例的附图，以下对本发明、其设计和优点进行进一步说明。
在此示出：
图1是带有印刷电路板和连接元件的装置，
图2是连接元件的屏蔽装置，和
图3是根据图2的屏蔽装置的截面图。
在图1至图3中所示出的相同的部件使用相同的参考标号。
具体实施方式
在图1中，用1标记了自动化组件的印刷电路板、例如多层-印刷电路板，其外层被连接在屏蔽电位、例如功能接地上。在这个印刷电路板1上面布置有配置有底部部件和顶部部件2，3的连接元件4，该连接元件设置用于与通信电缆的通信线路5连接，其中，通信线路5被通信电缆22的电缆屏蔽物6包围。连接元件4的底部部件2被固定在多层-印刷电路板1上面并具有一个导线导向件19(图3)用于将通信线路5和多层-印刷电路板1的相应的接触点连接。顶部部件3可偏转地安置在底部部件2的背面，其中，在连接元件4的与背面相对的一侧上面，通信电缆22被导入连接元件4。
在本实施例中，通信线路5借助切割夹钳(Schneidklemmen)被连接。当然，也可以提出其它连接类型，例如通信线路5可以借助螺纹连接或是压簧连接而被连接。对于顶部部件3被关闭这种情况，其中顶部部件3连同底部部件2对此借助闭锁装置18，20与底部部件2闭锁，与多层-印刷电路板1的被屏蔽的外层相连接的、连接元件4的两件式的金属屏蔽装置一方面改进了自动化组件的抗干扰性，另一方面则避免了通过该自动化组件的干扰放射。
这样的两件式屏蔽装置在图2和图3中示出。其具有两个屏蔽部件7，8，其中，屏蔽部件7配置有两个对称设计的侧面部件9、与多层-印刷电路板1的外层接触的后壁10以及相对于后壁10可摆动的盖板11。侧面部件9与后壁10具有弹性支架21，由此，对于这种情况，即顶部部件3与底部部件2闭锁(图1)时，盖板11与侧面部件9弹性地接触。该两件式屏蔽装置的另一个屏蔽部件8同样具有两个对称设计的侧面部件12，所述侧面部件借助连接片13彼此连接。在与后壁10相对的一侧，设置有空心圆柱体状的、由两个轴瓦14和15形成的屏蔽支架，其中盖板11配备有轴瓦14，而连接片13配备有轴瓦15。轴瓦15与侧面部件9，12通过焊接销钉、或压紧销钉16，17与多层-印刷电路板1的外层接触，其中销钉16居中地布置在轴瓦15上面，而轴瓦与外层电连接。对于这种情况，即顶部部件3与底部部件2闭锁(图1)时，轴瓦14和15通过直接接触彼此接触和/或通过被插入的电缆屏蔽层6接触。
金属的、包括两个部件7，8的屏蔽装置及多层-印刷电路板1的被屏蔽的外层的这种设计或对称结构，形成了围绕信号线路的一个“隔离罩电缆的屏蔽支架被平面地设计，同时通过该屏蔽支架的轴瓦14使屏蔽支架与盖板11连接。通过将屏蔽支架借助销钉17至屏蔽平面-至多层-印刷电路板1的外层-的两侧多次连接，实现良好地导出，并且磁干扰场被抵消。销钉16与多层-印刷电路板1的外层接触，其中借助销钉16产生在屏蔽支架的背面上的或该屏蔽支架的轴瓦15上的居中的屏蔽连接，而且不会形成电场。基本上设计为矩形的盖板11、分别在三个位置借助销钉17与多层-印刷电路板1的外层连接的侧面部件9，12、基本上设计为封闭的矩形后壁10利用同样多次与多层-印刷电路板1的外层触点接触使屏蔽效果完整。在电缆上流动的干扰电流利用较低的阻抗导导出到多层-印刷电路板1的屏蔽层。该干扰电流基本上对称地分配到屏蔽部件7的两个侧面部件9上以及屏蔽部件8的两个侧面部件12上，并且在导出路径中产生基本上大小相等的干扰磁场。该磁场在信号线路的轴向方向上基本消除，因此干扰耦合在干扰线路内最小化，这意味着，非常良好的抗干扰性得以实现。在信号的更快的切换边沿(Schaltflanke)基础上或在流经信号线路的高频电流基础上，可能的干扰发射也通过网状金属屏蔽装置或屏蔽系统在很大程度上最小化。

Claims (6)

1.一种带有印刷电路板(1)和连接元件(4)的装置，所述连接元件具有多个用于连接信号线(5)的端口，其特征在于，
-所述连接元件(4)布置在所述印刷电路板(1)上，所述印刷电路板具有用于屏蔽的外层，
-所述连接元件(4)具有包括两个屏蔽部件(7，8)的屏蔽装置，
-所述屏蔽装置的所述屏蔽部件中的一个屏蔽部件(7)具有两个对称设计的侧面部件(9)、设计为矩形的后壁(10)以及相对于所述后壁(10)能摆动的、设计为矩形的盖板(11)，其中，所述侧面部件(9)和所述后壁(10)与所述印刷电路板(1)的所述外层接触，并且所述盖板(11)配备有空心圆柱体状的屏蔽支架的两个轴瓦(14,15)之一的轴瓦(14)，所述屏蔽支架与所述后壁(10)相对布置；
-所述屏蔽装置的另一个屏蔽部件(8)具有两个对称设计的侧面部件(12)和与该侧面部件(12)连接的连接片(13)，所述连接片配备有所述屏蔽支架的另一个轴瓦(15)，其中，所述另一个轴瓦(15)居中地通过销钉(16)与所述印刷电路板(1)的所述外层接触并且该侧面部件(12)与所述印刷电路板(1)的所述外层接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽装置的所述一个屏蔽部件(7)的和所述另一个屏蔽部件(8)的所述侧面部件(9,12)分别利用多个销钉(17)与所述印刷电路板(1)的所述外层接触。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述一个屏蔽部件的所述侧面部件(9)和所述后壁(10)具有弹性能接触的支架(21)。
4.一种根据权利要求1至3所述的装置的连接元件，其特征在于，
-所述连接元件(4)具有包括两个屏蔽部件(7,8)的屏蔽装置，
-所述屏蔽装置的所述屏蔽部件中的一个屏蔽部件(7)具有两个对称设计的侧面部件(9)、设计为矩形的后壁(10)以及相对于所述后壁(10)能摆动的、设计为矩形的盖板(11)，其中，所述侧面部件(9)和所述后壁(10)设计用于与所述印刷电路板(1)的外层接触，并且所述盖板(11)配备有空心圆柱体状的屏蔽支架的两个轴瓦(14,15)之一的轴瓦(14)，所述屏蔽支架相对于所述后壁(10)布置，
-所述屏蔽装置的另一个屏蔽部件(8)具有两个对称设计的侧面部件(12)和与该侧面部件(12)连接的连接片(13)，所述连接片(13)配备有所述屏蔽支架的另一个轴瓦(15)，其中，所述另一个轴瓦(15)居中地通过销钉(16)与所述印刷电路板(1)的所述外层接触，并且其中所述侧面部件(12)设计用于与所述印刷电路板(1)的所述外层接触。
5.根据权利要求4所述的连接元件，其特征在于，所述屏蔽装置的所述一个屏蔽部件(7)的和所述另一个屏蔽部件(8)的所述侧面部件(9,12)分别配备有多个销钉(17)，用于与所述印刷电路板(1)的所述外层接触。
6.根据权利要求4或5所述的连接元件，其特征在于，所述一个屏蔽部件的所述侧面部件(9)和所述后壁(10)具有弹性能接触的支架(21)。
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