CN111587559A - 信号的传输 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号传输设备(1)。信号传输设备(1)包括多个依次连接的信号分配模块(3至8)，其中每两个相邻的信号分配模块(3至8)通过信号桥(9至13)互连，该信号桥将两个信号分配模块(3至8)中的一个信号分配模块的接口(14、15)与另一个信号分配模块(3至8)的与该接口相对应的接口(14、15)连接。信号传输设备(1)还包括：至少一个在两个信号分配模块(3至8)之间的直接连接，通过布置在两个信号分配模块(3至8)之间的全部信号桥(9至13)并且经由通过该信号桥(9至13)分别互连的接口(14、15)来引导直接连接；和通过全部信号桥(9至13)并且经由全部接口(14、15)来引导的信号传输总线(28)。全部信号分配模块(3至8)的接口(14、15)实施成同样的，并且全部信号桥(9至13)以相同的方式连接两个接口(14、15)。

Description

信号的传输

技术领域

本发明涉及一种信号传输设备和一种用于传输信号的方法。

背景技术

特别地，本发明涉及通过模块化构造的信号传输设备的信号传输，对信号提出不同的延迟时间要求。对信号的延迟时间要求在此被理解为发送器与接收器之间的与该信号相关的最大信号传送时间。在此，与该信号相关的最大信号传送时间越小，对信号的延迟时间要求就越高。为了传输被提出特别高的延迟时间要求的信号，通常在发送器与接收器之间使用直接连接。直接连接也被称为点对点连接(point-to-point connection)。在模块化构造的信号传输设备中，两个模块之间的直接连接通常通过两个模块之间的分开的传输线路实现。相反，为了传输被提出较低的延迟时间要求的信号，通常使用如下传输线路，该传输线路将多个模块互连并且例如通过总线系统实现。通过各个传输线路分别实现直接连接的方案导致信号传输设备的很复杂的构造和高成本。

EP 3 076 250 A1公开了用于将插槽地址分配给工业控制系统中的模块的方法和系统。这些模块构造在菊花链拓扑中。在接通时，链中的第一个模块从可由用户配置的输入中读取其插槽地址，或将其插槽地址设置为标准值。第一模块利用专用的单跳(one-hop)消息与第一模块的直接相邻的右邻居通信。相邻模块相互通信以接收对方的信息。然后，第一模块在模块之间设置启用信号，并在固件报告中将插槽编号发送给邻居。邻居检查是否设置激活信号，还检查插槽编号是否为有效的插槽号。如果是这种情况，则相邻模块接受该插槽，并且该方法继续进行到最后的模块为止。

DE 10 2014 019 725 B3公开了一种电子开关设备，其具有通信总线和彼此耦联且连接到通信总线的开关单元，其中开关单元的耦合输出端与后续的开关单元的耦合输入端耦联。每个开关单元具有用于控制耦合输出端的控制单元和用于将控制单元连接到通信总线的总线端子，以将地址自动分配给相应的开关单元。

DE 298 09 721 U1公开了一种用于利用由多个信号处理节点构成的至少一个网络来控制和/或调节技术过程的装置，该装置设计用于生成一个或多个技术过程的理论和调节值并且从一个或多个技术过程导出实际值，并且设计用于为了数据和命令的相互通信而与共同的串行工作的总线耦联。

发明内容

本发明所基于的目的是，给出尤其在实现直接连接方面改进的信号传输设备和用于传输信号的方法。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的信号传输设备和具有权利要求16的特征的方法来实现。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的内容。

根据本发明的信号传输设备包括多个依次连接的信号分配模块。每两个相邻的信号分配模块通过信号桥互连，信号桥将两个信号分配模块中的一个信号分配模块的接口与另一个信号分配模块的与该接口相对应的接口连接。信号传输设备还包括：至少一个在两个信号分配模块之间的直接连接，通过布置在两个信号分配模块之间的全部信号桥并且经由通过该信号桥分别互连的接口来引导该直接连接；和通过全部信号桥并且经由全部接口来引导的信号传输总线。全部信号分配模块的接口实施成同样的，并且全部信号桥以相同的方式连接两个接口。

信号传输设备一方面经由至少一个直接连接(点对点连接)并且另一方面经由信号传输总线来实现信号分配模块之间的信号传输。特别地，这实现了能够经由直接连接来传输被提出特别高的延迟时间要求的信号，还能经由信号传输总线来传输不被提出特别高的延迟时间要求的信号。在信号分配模块之间通过信号桥来引导直接连接和信号传输总线，信号桥将相邻的信号分配模块的两个接口分别连接。与其中每个直接连接通过单独的传输线路实现的、常规的模块化的信号传输设备相比，通过全部接口的相同实施和接口的通过信号桥的同样连接，本发明尤其在实现直接连接方面有利地降低了信号分配模块的连接的复杂性。

本发明的一个设计方案提出通过全部信号桥并且经由全部接口来引导的供电线路。特别地能够提出：至少一个信号分配模块从供电线路提取电流或者将电流馈入供电线路中。本发明的该设计方案实现由同样通过信号桥来引导的供电线路对信号分配模块供应电能。因此，不需要附加的供电线路来对信号分配模块供应电能。此外，还能提出通过至少一个信号分配模块将电能馈入供电线路中。

本发明的另一个设计方案提出通过全部信号桥并且经由全部接口来引导的流体管路。特别地能够提出：至少一个信号分配模块从流体管路提取流体或者将流体馈入流体管路中。本发明的该设计方案实现由同样通过信号桥引导的流体管路将流体输送至信号分配模块和/或将流体从信号分配模块引出，例如为了冷却信号分配模块。因此，不需要附加的流体管路来输送和/或引出流体。

本发明的另一个设计方案提出：全部信号桥具有相同长度。由此全部信号桥能够实施成同样的并且提高信号传输设备的部件的通用性。

本发明的另一个设计方案提出：每个信号桥具有扁平电缆或柔性电路板。由此能够将信号分配模块灵活地互连。

本发明的另一个设计方案提出：至少一个信号分配模块设计用于经由信号传输总线来接收和/或发送信号。由此，信号分配模块能够经由信号传输总线彼此通信。

本发明的另一个设计方案提出插接连接，能够通过该插接连接将接口分别与信号桥连接。这实现接口和信号桥的可简单安装和可拆卸的连接。

本发明的另一个设计方案提出：信号分配模块的每个接口具有用于直接连接的多个直接连接触点，并且直接连接触点以对于全部接口都同样的触点顺序与用于直接连接的直接连接线路相连，该直接连接线路在信号分配模块中被引导至接口。在此尤其能够提出：在每个有至少一个终止于信号分配模块中的直接连接的信号分配模块中，终止于信号分配模块中的直接连接的直接连接线路与信号分配模块的第一接口的、根据触点顺序的第一直接连接触点相连，并且第一接口的每个另外的直接连接触点通过直接连接线路与第二接口的直接连接触点相连，在触点顺序中，第二接口的直接连接触点的位置比第一接口的与第二接口的直接连接触点相连的直接连接触点的位置超前第一直接连接触点的数量个位置。此外优选的是，每个信号桥将两个通过信号桥相连的接口中的一个接口的每个直接连接触点与两个通过信号桥相连的接口中的另一个接口的刚好一个直接连接触点连接，其中，通过信号桥互连的直接连接触点在触点顺序中具有相同的位置。

本发明的上述设计方案实现了信号分配模块的直接连接线路与接口的对于全部信号分配模块而言同样的连接。特别地，其实现在信号分配模块中对直接连接线路进行线路引导，其中，终止于信号分配模块中的直接连接线路与信号分配模块的接口的确定的位置相连，并且另外的直接连接线路将该接口与另外的接口的直接连接触点同样在该确定的位置处相连。由此实现的是，有终止于信号分配模块中的直接连接的信号分配模块能够配备有用于其直接连接线路的同样的线路引导。由此也提高了信号传输设备的通用性，并且有利地降低了实现直接连接的复杂性。

本发明的另一个设计方案提出：信号分配模块设计用于对变流器进行开环控制或闭环控制。特别地，至少一个信号分配模块能够具有用于变流器的至少一个电子开关单元的驱动器单元，直接连接被引导至该驱动器单元。本发明的该设计方案考虑的是，根据本发明的信号传输设备特别有利地适合利用电子开关单元来对变流器进行开环控制或闭环控制，因为对用于驱控变流器的电子开关单元的信号提出特别高的延迟时间要求。因此，优选地经由直接连接驱控开关单元。

在本发明的另一个设计方案中，通过布置在两个信号分配模块之间的全部信号分配模块来引导两个信号分配模块之间的每个直接连接。

在根据本发明的用于利用根据本发明的信号传输设备来传输信号的方法中，与第二信号相比对第一信号提出更高的延迟时间要求，经由信号传输设备的直接连接传输第一信号，并且经由信号传输设备的信号传输总线传输第二信号。该方法考虑的是，与信号传输总线相比，直接连接通常实现更小的信号传送时间。

附图说明

结合实施例的以下描述，本发明的上述特征、特性和优点及其实现方式和方法变得更明白易懂，实施例结合附图来详细阐述。在此示出：

图1示出信号传输设备的框图，

图2示出图1中所示的信号传输设备的放大的局部，

图3示出两个信号传输设备的框图。

彼此相对应的部件在附图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出信号传输设备1的一个实施例。信号传输设备1包括六个依次连接的信号分配模块3至8，信号分配模块设计用于开环控制或闭环控制三相变流器。每两个相邻的信号分配模块3至8通过信号桥9至13互连，信号桥将两个信号分配模块3至8中的一个信号分配模块的输入端侧的第一接口14与另一个信号分配模块3至8的与该接口相对应的输出端侧的第二接口15连接。在此，第一信号桥9将第一信号分配模块3与第二信号分配模块4连接，第二信号桥10将第二信号分配模块4与第三信号分配模块5连接，第三信号桥11将第三信号分配模块5与第四信号分配模块6连接，第四信号桥12将第四信号分配模块6与第五信号分配模块7连接，并且第五信号桥13将第五信号分配模块7与第六信号分配模块8连接。

图2示出图1中所示的信号传输设备在第三信号桥11的区域中的放大的局部。

第一信号分配模块3具有基于硬件的闭环控制单元18和供电单元20。基于硬件的闭环控制单元18由上级的闭环控制单元19驱控并且设计用于产生用于对变流器进行开环控制或闭环控制的信号。供电单元20设计用于对信号传输设备1的部件供应电能。

第二信号分配模块4既不使用由第一信号分配模块3产生的信号，也不使用由供电单元20提供的能量，而是仅转发这些信号和能量。

第三信号分配模块5、第四信号分配模块6和第五信号分配模块7分别具有用于变流器的至少一个电子开关单元的驱动器单元17，该驱动器单元例如用于具有绝缘栅电极的双极型晶体管(IGBT＝insulated gated bipolar transistors)的半桥。

第五信号分配模块7和第六信号分配模块8分别具有用于确定信号传输设备1的状态的诊断单元21、22。

信号传输设备1具有三个直接连接。第一直接连接将第一信号分配模块3的基于硬件的闭环控制单元18与第三信号分配模块5的驱动器单元17连接，并且通过第一信号桥9和第二信号桥10并且经由通过这些信号桥9、10分别互连的接口14、15来引导第一直接连接。第二直接连接将第一信号分配模块3的基于硬件的闭环控制单元18与第四信号分配模块6的驱动器单元17连接，并且通过信号桥9、10、11并且经由通过这些信号桥9、10、11分别互连的接口14、15来引导第二直接连接。第三直接连接将第一信号分配模块3的基于硬件的闭环控制单元18与第五信号分配模块7的驱动器单元17连接，并且通过信号桥9至12并且经由通过这些信号桥9至12分别互连的接口14、15来引导第三直接连接。

全部信号分配模块3至8的接口14、15实施成同样的。每个接口14、15具有用于直接连接的三个直接连接触点24。信号分配模块3至8的每个接口14、15的直接连接触点24以对于全部接口14、15都同样的触点顺序与在信号分配模块3至8中引导至接口14、15的直接连接线路26相连。在图1中示出的实例中，触点顺序将直接连接触点24从左向右排列，即左侧的直接连接触点24是根据触点顺序的第一直接连接触点，中间的直接连接触点24是第二连接触点，并且右侧的直接连接触点24是第三直接连接触点24。如果接口14、15例如与仅两个直接连接线路26连接(在图1中示出的实例的情况下，对于信号分配模块5至7的第二接口15而言就是这种情况)，那么因此仅左侧的直接连接触点24和中间的直接连接触点24与直接连接线路26连接，而右侧的直接连接触点24不与任何直接连接线路26连接。

在分别具有驱动器单元17的信号分配模块5至7之内，直接连接终止于驱动器单元17处。驱动器单元17通过直接连接线路26与信号分配模块5至7的第一接口14的、根据触点顺序的第一直接连接触点24连接。第一接口14的每个另外的直接连接触点24通过直接连接线路26与第二接口15的直接连接触点24连接，该第二接口的直接连接触点的位置比第一接口14的与该第二接口的直接连接触点相连的直接连接触点24的位置超前一个位置。因此，在图1的视图中，根据将直接连接触点24从左向右排列的上述触点顺序，在每个信号分配模块5至7中将驱动器单元17的第一直接连接线路26与第一接口14的左侧的直接连接触点24连接，第二直接连接线路26将第一接口14的中间的直接连接触点24与第二接口15的左侧的直接连接触点24连接，并且第三直接连接线路24将第一接口14的右侧的直接连接触点24与第二接口15的中间的直接连接触点24连接。

每个信号桥9至13将一第一接口14的每个直接连接触点24精确地与第二接口15的一个直接连接触点24连接，其中通过信号桥9至13互连的直接连接触点24在触点顺序中具有相同的位置。因此，在图1的视图中，每个信号桥9至13分别将两个通过信号桥9至13连接的接口14、15的两个左侧的直接连接触点24、两个中间的直接连接触点24和两个右侧的直接连接触点24互连。在此，直接连接触点24分别通过信号桥9至13的桥直接连接线路27连接。

除了直接连接之外，图1中示出的信号传输设备1具有信号传输总线28和供电线路30，分别通过全部信号桥9至13并且经由全部接口14、15来引导信号传输总线和供电线路。为此，每个接口14、15具有总线触点32和电流引导触点34。两个通过信号桥9至13连接的接口14、15的总线触点32通过信号桥9至13的桥总线区段36互连。两个通过信号桥9至13连接的接口14、15的电流引导触点34通过信号桥9至13的桥电流引导区段38互连。

全部信号桥9至13以相同的方式将两个接口14、15连接。仅信号桥9至13的长度能够彼此不同。然而优选地，信号桥9至13的长度也能够是相同的，以使信号桥9至13彼此没有差异。例如，信号桥9至13分别构成为扁平电缆或柔性电路板。此外，例如能够经由插接连接将信号桥9至13和接口14、15互连。在此，例如每个接口14、15实施为插接连接的公头部分并且每个信号桥9至13具有插接连接的、与其相对应的母头部分。可替换地，每个接口14、15实施为插接连接的母头部分，并且每个信号桥9至13具有插接连接的与其相对应的公头部分。

信号传输总线28与第一信号分配模块3的基于硬件的闭环控制单元18、驱动器单元17和第五信号分配模块7的诊断单元21以及第六信号分配模块8的诊断单元22连接。在图1中示出的实施例中，信号传输总线28仅穿引通过另外的信号分配模块4至6。

供电线路30与第一信号分配模块3的供电单元20、信号分配模块5至7的驱动器单元17以及信号分配模块7和8的诊断单元21、22连接。在图1中示出的实施例中，信号传输总线28仅穿引通过第二信号分配模块4。

经由直接连接和信号传输总线28传输信号，信号由于对其提出的延迟时间要求而彼此不同。经由直接连接传输被提出较高延迟时间要求的第一信号。经由信号传输总线28传输被提出较低延迟时间要求的第二信号。

第一信号尤其是用于驱控变流器的开关单元的驱动器单元17的控制信号。例如，经由直接连接传输用于变流器的各个相位U、V、W的控制信号。在图1中例如表示：为第三信号分配模块5的驱动器单元17经由第一直接连接输送用于第一相位U的控制信号，为第四信号分配模块6的驱动器单元17经由第二直接连接输送用于第二相位V的控制信号，并且为第五信号分配模块7的驱动器单元17经由第三直接连接输送用于第三相位W的控制信号。

第二信号例如是具有关于信号分配模块3至8的状态(例如关于温度、电压和/或电流)的状态信息的状态信号。

信号传输设备1的图1中示出的实施例实现了具有驱动器单元17和直接连接线路26的相同的实施方案和布置方案的信号传输设备1。这些信号分配模块5至7之间的唯一区别是在信号分配模块7中存在诊断单元21。然而，在该实施例的变化中，信号分配模块5和6也具有这种诊断单元21，以使全部信号分配模块5至7实施成同样的。此外，全部信号桥9至13实施成相同类型的或甚至同样的。由此实现了信号分配模块3至8的有利的大范围的通用性，并且降低了信号分配模块3至8的连接的复杂性，以尤其实现直接连接。此外，在信号分配模块3至8的布置方案中以及在信号分配模块3至8的数量或顺序后续变化时实现大的灵活性，而没有附加的开发和制造耗费。

图1中示出的实施例仅示例性地阐述本发明并且能够以各种方式改变和扩展。例如，信号分配模块3至8能够具有另外的直接连接和/或另外的或其他的与直接连接、信号传输总线28和/或供电线路30连接的部件。此外，作为供电线路30的替代或附加，信号传输设备1例如能够具有通过全部信号桥9至13并且经由全部接口14、15来引导的流体管路，经由该流体管路能够为个别或全部信号分配模块3至8输送流体，以例如冷却部件。还能以各种方式实现直接连接和信号传输总线28，例如通过能导电的线芯或光波导体实现。

此外，信号传输设备1还能设计用于开环控制或闭环控制不同于变流器的系统。例如，信号传输设备1能够设计用于开环控制或闭环控制液压的或气动的系统。在该情况下，一些信号分配模块5至7例如能够具有用于驱控液压的或气动的阀的控制单元，以代替用于驱控变流器的开关单元的驱动器单元17。

图3示出两个信号传输设备1的框图，这些信号传输设备分别如图1中所示的信号传输设备1那样进行设计。两个信号传输设备1的基于硬件的闭环控制单元18由上级的闭环控制单元19驱控。信号传输设备1的信号分配模块3至8以相反的顺序设置。由此，两个信号传输设备1的直接连接具有彼此相反的信号传输设备。以该方式，实现经由直接连接沿两个信号传输方向进行信号传输。此外，能够设有继电器，其用于直接连接的信号传输方向的可切换的方向翻转。

尽管通过优选的实施例在细节方面详细地阐述和说明了本发明，然而本发明不被公开的实例限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变化方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种信号传输设备(1)，包括：

-多个依次连接的信号分配模块(3至8)，其中，每两个相邻的信号分配模块(3至8)通过信号桥(9至13)互连，所述信号桥将两个所述信号分配模块(3至8)中的一个信号分配模块的接口(14、15)与另一个信号分配模块(3至8)的与该接口相对应的接口(14、15)连接；

-至少一个在两个信号分配模块(3至8)之间的直接连接，所述直接连接通过布置在两个所述信号分配模块(3至8)之间的全部信号桥(9至13)并且经由通过所述信号桥(9至13)分别互连的接口(14、15)来引导；和

-通过全部信号桥(9至13)并且经由全部接口(14、15)来引导的信号传输总线(28)；

-其中，全部信号分配模块(3至8)的所述接口(14、15)实施成同样的，并且全部信号桥(9至13)以相同的方式连接两个接口(14、15)。

2.根据权利要求1所述的信号传输设备(1)，其特征在于，设有通过全部信号桥(9至13)并且经由全部接口(14、15)来引导的供电线路(30)。

3.根据权利要求2所述的信号传输设备(1)，其特征在于，至少一个信号分配模块(3至8)从所述供电线路(30)提取电流或者将电流馈入所述供电线路(30)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，设有通过全部信号桥(9至13)并且经由全部接口(14、15)来引导的流体管路。

5.根据权利要求4所述的信号传输设备(1)，其特征在于，至少一个信号分配模块(3至8)从所述流体管路提取流体或者将流体馈入所述流体管路中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，全部信号桥(9至13)具有相同长度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，每个信号桥(9至13)具有扁平电缆或柔性电路板。

8.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，至少一个信号分配模块(3至8)设计用于经由所述信号传输总线(28)来接收和/或发送信号。

9.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，设有插接连接，能够通过所述插接连接将所述接口(14、15)分别与信号桥(9至13)连接。

10.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，信号分配模块(3至8)的每个接口(14、15)具有用于直接连接的多个直接连接触点(24)，并且所述直接连接触点(24)以对于全部接口(14、15)都同样的触点顺序与用于直接连接的直接连接线路(26)相连，所述直接连接线路在所述信号分配模块(3至8)中被引导至所述接口(14、15)。

11.根据权利要求10所述的信号传输设备(1)，其特征在于，在每个有至少一个终止于信号分配模块中的直接连接的信号分配模块(3至8)中，终止于所述信号分配模块(3至8)中的所述直接连接的所述直接连接线路(26)与所述信号分配模块(3至8)的第一接口(14)的、根据所述触点顺序的第一直接连接触点(24)相连，并且所述第一接口(14)的每个另外的直接连接触点(24)通过直接连接线路(26)与第二接口(15)的直接连接触点(24)相连，在所述触点顺序中，所述第二接口的直接连接触点的位置比所述第一接口(14)的与所述第二接口的直接连接触点相连的直接连接触点(24)的位置超前所述第一直接连接触点(24)的数量个位置。

12.根据权利要求11所述的信号传输设备(1)，其特征在于，每个信号桥(9至13)将两个通过所述信号桥(9至13)相连的所述接口(14、15)中的一个接口的每个直接连接触点(24)精准地与两个通过所述信号桥(9至13)相连的所述接口(14、15)中的另一个接口的一个直接连接触点(24)连接，其中，通过所述信号桥(9至13)互连的直接连接触点(24)在所述触点顺序中具有相同的位置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，所述信号分配模块(3至8)设计用于对变流器进行开环控制或闭环控制。

14.根据权利要求13所述的信号传输设备(1)，其特征在于，至少一个信号分配模块(3至8)具有用于所述变流器的至少一个电子开关单元的驱动器单元(17)，直接连接被引导至所述驱动器单元。

15.根据前述权利要求中任一项所述的信号传输设备(1)，其特征在于，通过布置在两个所述信号分配模块(3至8)之间的全部信号分配模块(3至8)来引导两个信号分配模块(3至8)之间的每个直接连接。

16.一种用于利用信号传输设备(1)来传输信号的方法，所述信号传输设备根据前述权利要求中任一项来设计，其中，

-与第二信号相比，对第一信号提出更高的延迟时间要求；

-经由所述信号传输设备(1)的直接连接传输第一信号；并且

-经由所述信号传输设备(1)的所述信号传输总线(28)传输第二信号。

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