CN110300908B - 用于模块化的工业插接连接器的光学插接连接器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插接连接器模块(1)，插接连接器模块具有至少一个光波导(7)和至少一个光学传感器，优选地光电二极管(11、12)，其布置在光波导(7)的附近。光学传感器能够可靠地且提前地探测插接连接器模块(1)的故障情况。对此，使用用于探测在光学插接连接器模块中信号传输期间的信号损失的方法，其中，通过插接连接器模块的至少一个光波导引导光学信号，其中，该光学信号在光波导的结构缺陷处或在光波导的端面上的脏污处被散射，其中，散射光到达光电二极管并且由此在光电二极管处产生电流或电压。在光电二极管处的电流或电压超过阈值时，通过评估电子设备生成干扰信号。

Description

用于模块化的工业插接连接器的光学插接连接器模块

技术领域

本发明涉及插接连接器模块和用于探测在光学插接连接器模块中在信号传输期间的信号损失的方法。

现有技术中已知有其他的插接连接器模块，其例如包括电接触元件或气动触头。借助这种插接连接器模块装配工业插接连接器的壳体。由此可形成工业插接连接器的不同变体。

背景技术

需要这种插接连接器模块作为插接连接器模块化系统的组成部分，以便使插接连接器、尤其重型的矩形插接连接器灵活地适应于例如在两个电气设备之间的信号和能量传输的特定要求。通常对此插接连接器模块插入相应的插接连接器模块框架中，插接连接器模块框架也称为保持框架、铰接框架、模块框架或模块化框架。因此插接连接器模块框架用于容纳多个彼此相似和/或不同的插接连接器模块并且将其可靠地固定在表面上和/或插接连接器壳体或类似物中。

插接连接器模块通常分别具有基本上为立方形的绝缘体。绝缘体例如可用作触头载体而且容纳并固定不同类型的触头。由此形成的插接连接器的功能因此非常灵活。例如在相应的绝缘体中容纳气动模块、光学模块、用于传输电能和/或电模拟和/或数字信号的模块并且由此使用在插接连接器模块系统中。插接连接器模块也越来越多地承担测量和数据技术方面的任务。

根据本发明的插接连接器模块为此设计成用于所谓的工业插接连接器、也称为重型插接连接器的壳体中。插接连接器模块可直接地或经由所谓的保持框架被插入插接连接器壳体中。在EP 2 537 212 A1中公开了一种插接连接器壳体，其具有多个用于插接连接器模块的止动位置。EP 860 906 B1例如示出了一种保持框架，插接连接器模块经由保持框架可被插入插接连接器壳体中。

插接连接器模块具有有限的结构空间，因为插接连接器模块必须配合到插接连接器壳体的为此设置的插槽中或保持框架中的为此设置的保持位置中。光学插接连接器模块也必须适应于该规定。

前述光学插接连接器模块的联接必须非常精确地进行。光波导(Lichtwellenleiter)的端面或集成的SC插接连接器的接触区域必须彼此非常精确地对准。这意味着端面的大部分(＞95％)必须彼此重叠，由此可良好地传输信号。此外，端面不可以相对于彼此倾斜。在多个上述SC插接连接器需要并联时，必须注意每个单个的SC插接连接器联接部都精确对准。

如果在SC插接连接器的接触区域脏污，则干扰信号传输。相同的问题存在于光波导被损坏，例如在玻璃纤维中出现纤维断裂时。在这种情况下必须首先费力找寻插接连接器中的故障在何处。在同时使用多个相同的光学插接连接器时问题更为严重，因为可能不能立刻知晓哪个插接连接器具有差的信号传输。

US 2010/0008676 A1示出了一种用于探测交换信号的两个光波导的干扰的装置。该装置被引入光波导的接触部位之间并且提取用于分析故障的信号光的一部分。在插接连接器中这种装置占据过大的结构空间。

US 2015/0103336 A1示出了一种具有在光波导附近的探测器的光学插接连接器，其用于监控平均的光功率并且用于确定插接连接器本身位置。

US 2015/0341112 A1和US 7,088,880 B1分别公开了一种用于在光学管线中的数据传输的探测装置。

US 6,487,327 B1公开了一种具有光波导和为光波导配备的探测器的光学插接连接器。插接连接器还包括用于确定生成的光信号和信号阈值之间的差异的评估电子设备。在确定生成的光信号和信号阈值之间有差异的情况下输出“警报”。

此处提及的差异测量具有的缺点是，该问题可能发现过迟，因为插接连接已经不再传输信号或仅不可靠地传输信号。

发明内容

本发明的目的是提出一种插接连接器模块，该插接连接器模块在信号传输差的情况下也可快速消除问题。此外这种插接连接器模块还可适应现有的结构空间。

该目的通过以下主题实现，该主题涉及一种插接连接器模块，该插接连接器模块具有至少一个光波导并且具有用于测量散射光的至少一个光学传感器，所述光学传感器为光电二极管并且布置在所述光波导的附近，所述插接连接器模块具有至少两个光波导和至少双倍的光电二极管，其中，为每个光波导分配至少两个光电二极管，即第一光电二极管和第二光电二极管，所述插接连接器模块具有评估电子设备，所述评估电子设备与所述光电二极管耦合，所述插接连接器模块具有至少一个SC插接连接器，其中，所述光波导布置在所述SC插接连接器中，所述SC插接连接器具有开口，所述第一光电二极管的光进入口朝所述SC插接连接器的开口并且与其平行地定向，并且所述第二光电二极管的光进入口朝向所述SC插接连接器的接触区域并且与其平行地定向。

在根据本发明的插接连接器模块中集成至少一个光波导。插接连接器模块具有至少一个光学传感器，优选光电二极管，其布置在光波导的附近。经由光电二极管可探测散射光。仅在光学信号传输中产生所谓的故障

时产生散射光。这种故障例如可由于光波导中的断裂或裂纹出现。但是故障也可由于光波导的端面的脏污引起。

本发明的思想是，与信号强度下降不同，通过离散光检测光学插接连接器模块中的故障。散射光的检测可如此灵敏地进行，即，插接连接器在运行时仍提供足够的信号品质并且在维护时预防性地进行更换。通过散射光探测可明显更早地识别出在插接连接器模块中的故障。

光电二极管包含光敏材料。在光入射时，通过光电效应产生电流，根据电路，这也作为阻抗被截取。

优选地插接连接器模块具有至少两个光波导和至少两个光电二极管。在这种情况下为每个光波导配备一个光电二极管。由此可在插接连接器模块中通过光电二极管监控每个光波导。

在本发明的特别优选的实施方式中，插接连接器模块具有至少两个光波导和双倍的光电二极管。在这种情况下，为每个光波导配备两个光电二极管，即第一和第二光电二极管。两个光电二极管可在两个不同区域或位置监控光波导。

优选地光电二极管具有光进入口，光进入口朝相应的光波导定向。光进入口的平面垂直于光波导的轴向轴线定向。通过该定向可使光电二极管从两个方向、即在信号行进方向上看朝向二极管和/或从二极管离开的方向探测散射光。因此潜在的干扰源可位于光电二极管之前或之后并且在两种情况下进行可靠地探测。

在本发明的特别优选的变型方案中，插接连接器模块具有评估电子设备，评估电子设备与光电二极管耦合。评估电子设备检测每个单个的光电二极管的电流或电压。如果电流或电压超过特定的阈值，评估电子设备输出代表故障的信号。该信号例如可为安装在插接连接器模块之外的LED发光器件。但是该信号也可被输送给更高一级的评估单元，其监控多个插接连接器模块并且可将每个故障直接分配给特定的插接连接器模块。由此为技术人员大大简化了故障查寻和故障消除。

通常将所有的评估电子设备安装在印刷电路板上。也可将一个光电二极管或多个光电二极管安装在同一印刷电路板上。印刷电路板可紧凑地实施并且可简单容纳在插接连接器模块中。电源例如可通过印刷电路板上的电池实现。然而，外部的电源例如可经由连接在插接连接器模块上的导体实现。经由工业插接连接器的保持框架或经由在保持框架中的相邻的电插接连接器模块供电也是可能的。

优选地插接连接器模块具有至少一个SC插接连接器，其中，光波导布置在SC插接连接器中。对此通常光波导布置在所谓的套筒中，套筒又固定在SC插接连接器中。SC插接连接器优选也锁定在插接连接器模块中。

有利地，SC插接连接器具有开口。开口设计成如此深，使得可直接接近布置在SC插接连接器中的光波导。第一光电二极管的光进入口朝向SC插接连接器的开口并且与其平行地定向。两个开口大面积重叠。理想地，第一光电二极管的光进入口和SC插接连接器的开口彼此平齐。由此可确保光电二极管的高信号效率。

在本发明的有利的实施方式中，第二光电二极管的光进入口朝向SC插接连接器的接触区域并且与其平行地定向。SC插接连接器的接触区域由集成在其中的光波导的端侧端面形成。如果接触区域脏污，在第一插接连接器模块和与其插接的第二插接连接器模块之间的信号传输或信号品质变差。在这种情况下在接触区域产生散射光，该散射光通过第二光电二极管探测。如上所述，由评估单元报告故障。故障可快速被定位并且消除。

工业插接连接器可包含多个插接连接器模块，该多个插接连接器模块例如结合在保持框架中。保持框架可固定到插接连接器壳体中。但是插接连接器模块也可实施成独立的插接连接器。在这种情况下壳体不是如插接连接器模块那样成型，而是具有不同的设计。可替代地，插接连接器壳体也可具有单个的插接连接器模块。

在本发明的插接连接器模块中可快速且简单地探测信号损失或故障。光学信号被引导通过插接连接器模块的至少一个光波导。光学信号在光波导的结构缺陷处被散射。结构缺陷可为光波导的纤维断裂或热损伤。在结构缺陷处产生的散射光到达第一光电二极管。由此在第一光电二极管处产生电流或电压。在电流或电压超过阈值时，由评估电子设备生成并输出干扰信号。

可替代地或额外地，光学信号在光波导的端面上的脏污处发生散射。在脏污处出现的散射光到达第二光电二极管。由此在第二光电二极管处产生电流或电压。在电流或电压超过阈值时，通过评估电子设备生成干扰信号。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面详细描述。其中示出：

图1示出了根据本发明的插接连接器模块的分解图，

图2示出了具有安装在其上的光电二极管的印刷电路板的透视图，

图3示出了根据本发明的插接连接器模块的俯视图，该插接连接器模块插接有与其匹配的配合插接连接器模块，

图4示出了根据本发明的插接连接器模块的剖视图，该插接连接器模块插接有与其匹配的配合插接连接器模块，

图5示出了图4中的圆圈部分D的放大图，以及

图6示出了图4中的圆圈部分C的放大图。

具体实施方式

附图包括部分简化的示意图。部分地，对于相同的、但是可能不完全一致的元件使用相同的附图标记。相同元件的不同视图可以不同尺寸比例示出。

图1示出了根据本发明的插接连接器模块1的一种可能的实施方式的分解图。插接连接器模块1由壳体2构成，在壳体的窄侧上成形保持凸出部3。插接连接器模块1可经由保持凸出部3集成到所谓重型插接连接器(未示出)的保持框架(未示出)中。壳体2在一侧可通过壳体盖4封闭。壳体2在前面通过另一盖6封闭。

在壳体2中布置两个SC插接连接器5并且经由卡扣件(未示出)锁定。在每个SC插接连接器5中分别布置光波导7，例如玻璃纤维。通过定心套筒8，光波导7在插接连接器模块1中精确匹配地沿插接方向定向。SC插接连接器5分别包括开口13，包含在SC插件连接器中的各个光波导7可通过该开口光学地自由地接近。

在插接连接器模块的每个宽侧上布置有印刷电路板8、8’、8”，印刷电路板的外侧具有接触指。印刷电路板8、8’、8”经由所谓的Pogo(弹针)插接连接器9彼此电连接。经由插接连接器模块1的外表面上的接触指可使多个、例如在保持框架中依次成排的插接连接器模块1彼此电连接。经由接触指也可使电信号通过插接连接器模块构成回路。也可经由接触指为插接连接器模块1供给电流。

在插接连接器模块1中布置印刷电路板10(图2)。在印刷电路板10上安装四个光电二极管，即两个第一光电二极管11、11’和两个第二光电二极管12、12’。第一光电二极管11、11’的各个光进入口朝向与其对应的SC插接连接器5、5’的开口13并且与其平行地定向。第二光电二极管12、12’的光进入口朝向与其对应的SC插接连接器5、5’的接触区域并且与其平行地定向。因此，各个第一光电二极管11、11’可监控相应的SC插接连接器5、5’的内部区域。各个第二光电二极管12、12’监控相应的光波导7的端面以及与其插接的配合插接连接器模块1’的光波导7’的接触区域。在印刷电路板10上布置印刷电路板插接连接器14。印刷电路板插接连接器14的四个接触元件指向插接连接器模块1的端面的方向。经由印刷电路板插接连接器14可发出光电二极管11、11’、12、12’的信号并且例如通过上一级的控制单元评估。同样能够经由印刷电路板插接连接器14为光电二极管和评估电子设备供电。

在图3和图4中分别可看出根据本发明的插接连接器模块1，插接连接器模块和与其配合的并且同样是根据本发明实施的配合插接连接器模块1’插接。第一光电二极管11可探测在SC插接连接器5内部的缺陷，例如纤维断裂。在图5中相应放大地示出了该探测区域D。第二光电二极管12可探测接触区域的例如由于脏污引起的故障。在图6中相应放大地示出了探测区域C。

在SC插接连接器5的内部中、在开口13之前或之后的区域中由于插接连接器模块1的机械负荷出现纤维断裂部15时，散射光16到达第一光电二极管11的光进入口中。如果在插接连接器模块1和配合插接连接器模块1’之间的接触区域中有脏污17，例如灰尘，则产生散射光16’，该散射光通过第一光电二极管12探测。这种故障可由插接连接器模块1、1’的评估电子设备检测并且相应地传输或报告给外部位置。

各个光电二极管的探测灵敏度可个别地进行调整。如果希望早期就发现SC插接连接器5之内的故障，可将第一光电二极管11设置成非常灵敏。插接连接器模块1还可一直工作，但是可计划及时的更换。这本身也适用于接触区域和对应的第二光电二极管12中的脏污程度。

附图标记列表

1 插接连接器模块

2 壳体

3 保持凸出部

4 壳体盖

5 SC插接连接器

6 盖

7 光波导

8 印刷电路板

9 Pogo插接连接器

10 印刷电路板

11 第一光电二极管

12 第二光电二极管

13 开口

14 印刷电路板插接连接器

15 纤维断裂部

16 散射光

17 脏污

Claims (6)

1.一种插接连接器模块(1)，所述插接连接器模块具有至少一个光波导(7)并且所述插接连接器模块具有用于测量散射光的至少一个光学传感器，所述光学传感器为光电二极管(11、12)并且布置在所述光波导(7)的附近，所述插接连接器模块(1)具有至少两个光波导(7)和至少双倍的光电二极管(11、12)，其中，为每个光波导(7)分配至少两个光电二极管，即第一光电二极管(11)和第二光电二极管(12)，所述插接连接器模块(1)具有评估电子设备，所述评估电子设备与所述光电二极管(11、12)耦合，所述插接连接器模块(1)具有至少一个SC插接连接器(5)，其中，所述光波导(7)布置在所述SC插接连接器(5)中，所述SC插接连接器(5)具有开口(13)，所述第一光电二极管(11)的光进入口朝所述SC插接连接器(5)的开口并且与其平行地定向，并且所述第二光电二极管(12)的光进入口朝向所述SC插接连接器(5)的接触区域并且与其平行地定向。

2.根据权利要求1所述的插接连接器模块，其特征在于，所述插接连接器模块(1)具有至少两个光波导(7)和至少两个光电二极管(11、12)，其中，为每个光波导(7)分配一个光电二极管。

3.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器模块，其特征在于，所述光电二极管(11、12)具有光进入口，所述光进入口朝所述光波导(7)定向。

4.根据权利要求3所述的插接连接器模块，其特征在于，所述光进入口垂直于所述光波导(7)布置。

5.一种插接连接器，所述插接连接器具有根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器模块。

6.一种用于探测在根据权利要求1-4中任一项所述的光学插接连接器模块中信号传输期间的信号损失的方法，

-其中，通过所述插接连接器模块的至少一个光波导引导光学信号，

-其中，所述光学信号在所述光波导的结构缺陷处被散射，其中，在所述结构缺陷处产生的散射光到达第一光电二极管，并且由此在所述第一光电二极管处产生电流或电压，其中，在电流或电压超过阈值时，由评估电子设备生成干扰信号，

和/或

-其中，所述光学信号在所述光波导的端面上的脏污处发生散射，其中，在所述脏污处出现的散射光到达第二光电二极管，由此在所述第二光电二极管处产生电流或电压，其中，在电流或电压超过阈值时，通过评估电子设备生成干扰信号。

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