DD246212A1

DD246212A1 - ARRANGEMENT OF TRANSMIT AND RECEIVER ELEMENTS FOR DIGITAL DATA TRANSMISSION

Info

Publication number: DD246212A1
Application number: DD28706786A
Authority: DD
Inventors: Raimund Heuschneider; Frank Juling; Uwe Willitzki
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1987-05-27
Also published as: DE3634069A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zur digitalen Datenuebertragung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen bei rotierenden und oszillierenden Maschinen und Vorrichtungen, insbesondere Verseilmaschinen. Das Ziel sowie die Aufgabe der Erfindung ist es, mit geringstem Aufwand eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zu schaffen, mit deren Hilfe eine digitale, staendige, beruehrungslose, bidirektionale, gleichzeitige, in beiden Richtungen wirkende und von der Drehrichtung und der Drehzahl unabhaengige Datenuebertragung ermoeglicht wird. Dabei muss die gegenseitige Stoerung der einzelnen Uebertragungskanaele ausgeschlossen sein. Eine weitere Bedingung ist, dass die Drehachse dieser Datenuebertragungseinrichtung bzw. der relativ zueinander bewegten Teile nicht zur Datenuebertragung zur Verfuegung steht. Die Aufgabe wird dadurch geloest, indem auf einer ringfoermigen Leiterplatte Sende- und Empfangselemente, beispielsweise Fotodioden und Fototransistoren, auf einem bestimmten Radius versetzt angeordnet werden und auf einer zweiten Leiterplatte auf dem gleichen Radius eine Anzahl Sende- und Empfangselemente nebeneinander vorzusehen sind, wobei fuer jeden Uebertragungskanal ein separater Radius gewaehlt werden koennen.The invention relates to an arrangement of transmitting and receiving elements for digital data transmission between relatively moving parts in rotating and oscillating machines and devices, in particular stranding machines. The object and the object of the invention is to provide with minimal effort an arrangement of transmitting and receiving elements, with the help of a digital, continuous, contactless, bidirectional, simultaneous, acting in both directions and independent of the direction of rotation and speed data transfer is possible. The mutual disturbance of the individual transmission channels must be excluded. Another condition is that the axis of rotation of this Datenuebertragungseinrichtung or relatively moving parts is not available for data transmission available. The object is achieved by transmitting and receiving elements, such as photodiodes and phototransistors, are arranged offset on a ringfoermigen PCB on a certain radius and on a second circuit board on the same radius a number of transmit and receive elements are to be provided side by side, for each Transmission channel a separate radius can be selected.

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei der Daten- bzw. Informationsübertragung bei rotierenden bzw. oszillierenden Maschinen, beispielsweise bei Kabel- und Verseilmaschinen, Maschinen der Textilindustrie und Maschinen und Vorrichtungen, bei denen bestimmte Kurvenbewegungen zueinander ausgeführt werden, wie z. B. bei Kranen, Werkzeugmaschinen, Bohreinrichtungen der Geologie.The invention finds application in the transmission of data or information in rotating or oscillating machines, for example in cable and stranding machines, machines of the textile industry and machines and devices in which certain curve movements are performed to each other, such. As in cranes, machine tools, drilling equipment of geology.

Characteristic of the known technical solutions

In der Patentliteratur, beispielweise in der DE-OS 2441359, wird eine Anordnung zur berührungslosen Signalübertragung beschrieben, die einen Lichtsender verwendet, der die Lichtsignale in einen ringförmig ausgebildeten mitrotierenden Lichtleiter strahlt und weiterhin einen Lichtempfänger benötigt, der die über den Lichtleiter übertragenen Signale aufnimmt, wobei eine der gewünschten Kanalzahl entsprechende Anzahl ringförmig ausgebildeter Lichtleiter angeordnet sein müssen. Für jeden Kanal werden als Sender und Empfänger je eine Luminiszenzdiode und eine Fotodiode vorgesehen.In the patent literature, for example in DE-OS 2441359, an arrangement for non-contact signal transmission is described which uses a light emitter which radiates the light signals in a ring-shaped co-rotating light guide and further requires a light receiver which receives the signals transmitted via the light guide, wherein a desired number of channels corresponding number of ring-shaped optical fibers must be arranged. For each channel, a luminescent diode and a photodiode are provided as transmitter and receiver.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sie nur auf dem Gebiet der analogen Signalübertragung eingesetzt werden kann, da sich im Falle der technischen Realisierung der beschriebenen Anordnung eine digitale Übertragung nur in einer Richtung realisieren ließe.A disadvantage of this solution is that it can be used only in the field of analog signal transmission, since in the case of the technical realization of the described arrangement, a digital transmission could be realized only in one direction.

Außerdem läßt sich eine hohe Verlustleistung durch Abstrahlung des ringförmigen Lichtleiters gleichmäßig in alle Richtungen und der damit verbundene große Aufwand an Sendeenergie nicht vermeiden. Ebenfalls müßte der Empfänger sehr empfindlich eingestellt werden, so daß Fehlergrößen, insbesondere im digitalen Bereich, kaum vermeidbar wären. Die beschriebene Datenübertragungsstrecke Sender-Übertragungsmedium-Empfänger ist aufwendig und störanfällig auf Grund der ungekapselten Ausführung und dem damit verbundenen Einfluß durch Verstaubung. Des weiteren ist nachteilig, daß für jeden Kanal ein weiterer Lichtleiter mit einem anderen Radius angeordnet werden muß. Die in der DD-PS 215348 unter Anspruch 5 beschriebene Anordnung von Infrarot-Emitter-Dioden und Fototransistoren ist für eine ständige Datenübertragung nicht geeignet.In addition, a high power loss by radiation of the annular light guide evenly in all directions and the associated high cost of transmission energy can not be avoided. Also, the receiver would have to be set very sensitive, so that error sizes, especially in the digital domain, would be hardly avoidable. The data transmission link transmitter-transmission medium-receiver described is complicated and susceptible to interference due to the unencapsulated design and the associated influence of dusting. Furthermore, it is disadvantageous that for each channel another light guide with a different radius must be arranged. The arrangement of infrared emitter diodes and phototransistors described in DD-PS 215348 under claim 5 is not suitable for a continuous data transmission.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und mit geringstem Aufwand eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zu schaffen, mit deren Hilfe eine direkte, digitale Datenübertragung ständig, in beiden RichtungenThe aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and to provide with minimal effort an arrangement of transmitting and receiving elements, with the help of a direct, digital data transmission constantly, in both directions

gleichzeitig und unabhängig von der Drehrichtung und Drehzahl, ohne gegenseitige Störung der einzelnen Übertragungskanäle, erfolgen kann, wobei die Drehachse der Datenkupplung oder der relativ zueinander bewegten Teile nicht zur Datenübertragung zur Verfugung steht. Der Platzbedarf soll dabei unbedeutend gering sein und die Störanfälligkeit auf ein Minimum gesenkt werden.simultaneously and independently of the direction of rotation and speed, without mutual interference of the individual transmission channels, can take place, wherein the axis of rotation of the data coupling or the relatively moving parts is not available for data transmission. The space requirement should be insignificantly low and the susceptibility to failure be reduced to a minimum.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zu schaffen, die eine ständige direkte, digitale Datenübertragung, gleichzeitig in beiden Richtungen und unabhängig von Drehzahl und Drehrichtung der relativ zueinander bewegten Teile, gewährleistet, wobei die Drehachse der relativ zueinander bewegten Teile nicht zur Verfugung steht.The invention has for its object to provide an arrangement of transmitting and receiving elements, which ensures a constant direct, digital data transmission, simultaneously in both directions and regardless of speed and direction of rotation of the relatively moving parts, wherein the axis of rotation of the relatively moving Parts are not available.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem im Interesse einer optimalen Anzahl von Sende- und Empfangselementen diese auf einer ringförmigen Leiterplatte, beispielsweise symmetrisch-paarweise auf einem Kreisumfang mit bestimmtem Radius verteilt angeordnet sind, wobei auf einer zweiten ringförmigen Leiterplatte die Sende- und Empfangselemente auf zwei Kreisausschnitten mit dem gleichen bestimmten Radius wie bei obiger Leiterplatte nebeneinander angeordnet sind. Diese zwei Kreisausschnitte, auf denen die genannten Elemente auf der zweiten Leiterplatte angeordnet sind, entsprechen jeweils dem Winkelmaß zweier benachbarter Elementenpaare auf der ersten Leiterplatte, wobei jedoch soviel Elemente auf den Kreissektoren nebeneinander angeordnet werden müssen, daß immer mindestens ein Sendeelement und ein Empfängerelement genau gegenüberstehen. Der Abstand zwischen zwei Einzelelementen eines Paares beträgt etwa das 1V2fache des Durchmessers eines Einzelelementes, damit auch bei Fertigungsungenauigkeiten immer gewährleistet ist, daß sich mindestens ein Sendeelement und mindestens ein Empfangselement gegenüberstehen.According to the invention this object is achieved in that in the interest of an optimal number of transmitting and receiving elements these are distributed on an annular circuit board, for example, symmetrically-pairs distributed on a circumference with a certain radius, wherein on a second annular circuit board, the transmitting and receiving elements two circular cutouts with the same specific radius as in the above circuit board are arranged side by side. These two circular cutouts, on which said elements are arranged on the second printed circuit board, correspond in each case to the angular dimension of two adjacent pairs of elements on the first printed circuit board, however, as many elements must be arranged next to each other on the circular sectors, that always at least one transmitting element and a receiver element exactly opposite each other , The distance between two individual elements of a pair is about 1V2fache the diameter of a single element, so that even with manufacturing inaccuracies is always guaranteed that face at least one transmitting element and at least one receiving element.

Außerdem ist es möglich, daß die Einzelelemente auf einer Leiterplatte unmittelbar nebeneinander paarweise symmetrisch angeordnet werden und auf einer zweiten Leiterplatte der Abstand zwischen den Mittelpunkten der auf den Kreissektoren angeordneten Einzelelemente ca. das 1¹/2fache des Durchmessers eines Einzelelementes beträgt. Das Übertragungsprinzip besteht darin, daß alle Sendeelemente dasselbe Signal aussenden und mindestens ein Empfangselement dieses Signal empfängt. Damit die Übertragung von Daten in beiden Richtungen, d.h. zwischen relativ zueinander bewegten Teilen und gleichzeitig möglich ist, werden die Sendeelemente der einen Übertragungsrichtung und die Empfangselemente der anderen Übertragungsrichtung zueinander versetzt auf einem Kreisumfang mit demselben Radius angeordnet, wobei die Elemente auf der einen Leiterplatte z. B. paarweise symmetrisch verteilt und auf der anderen Leiterplatte entsprechend, wie schon beschrieben, nebeneinanderliegend angeordnet werden.It is also possible that the individual elements are arranged symmetrically on a printed circuit board directly next to each other in pairs and on a second circuit board, the distance between the centers of the arranged on the sector sectors individual elements is about ¹ 1/2 times the diameter of a single element. The transmission principle is that all transmitting elements emit the same signal and at least one receiving element receives this signal. Thus, the transmission of data in both directions, ie between relatively moving parts and simultaneously possible, the transmitting elements of a transmission direction and the receiving elements of the other transmission direction offset from one another are arranged on a circumference of the same radius, wherein the elements on the one circuit board z , B. symmetrically distributed in pairs and on the other circuit board accordingly, as already described, are arranged side by side.

Im Bedarfsfall können auch zwei, oder bei Notwendigkeit mehrerer Kanäle, mehrere Radien auf den gleichen Leiterplatten verwendet werden, wobei einer der Radien auch Null sein kann, wenn in der speziellen Konstruktion auf die Mitteldurchführung in der Baugruppe verzichtet werden kann.If necessary, two, or if necessary several channels, multiple radii can be used on the same circuit boards, wherein one of the radii can also be zero, if it can be dispensed in the special construction on the central passage in the assembly.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1: eine Anordnung der Sende- und Empfangselemente bei Verwendung desselben Radius für beide Leiterplatten undFig. 1: an arrangement of the transmitting and receiving elements using the same radius for both circuit boards and

Übertrag u ngsrichtungen Fig.2: Eine Anordnung der Sende-und Empfangselemente auf verschiedenen Radien, für beide Leiterplatten und für jedeTransmission directions Fig. 2: An arrangement of the transmit and receive elements on different radii, for both circuit boards and for each

Übertragungsrichtung Fig. 3: eine Anordnung der Sende-und Empfangselemente für mehrkanalige Datenübertragung.Transmission direction Fig. 3: an arrangement of the transmitting and receiving elements for multi-channel data transmission.

Nach Fig. 1 sind auf der ringförmigen Leiterplatte 1 Sendeelemente 3, z. B. Fotodioden und Empfangselemente 4, z. B. Fototransistoren, symmetrisch paarweise auf einem Kreisumfang mit dem Radius 5 verteilt. Die genannten Bauelementepaare von Sendeelementen 3 und Empfangselementen 4 werden jeweils abwechselnd versetzt in gleichmäßigen Winkelschritten auf dem Kreisumfang angeordnet. Die Sendeelemente 3 und Empfangselemente 4 auf der ringförmigen Leiterplatte 2 werden jeweils auf einem Kreisausschnitt, mit dem gleichen Radius 5 wie auf Leiterplatte 1, nebeneinander angeordnet, wobei diese zwei Gruppen gegeneinander versetzt sind. Jeder der zwei bestückten Kreisausschnitte 7 auf der Leiterplatte 2 entspricht im Winkelmaß dem Abstand von zwei auf dem Radius 5 benachbarten Paaren von Sendeelementen 3 bzw. Empfangselementen 4 auf der Leiterplatte 1, wobei soviel Elemente auf dem jeweiligen Kreisausschnitt? vorgesehen werden müssen, daß immer mindestens ein Sendeelement 3 auf dem jeweiligen Kreisausschnitt 7 auf der Leiterplatte 2 und mindestens ein Empfangselement 4 auf der Leiterplatte 1 und umgekehrt genau gegenüberstehen, vorausgesetzt. Leiterplatte 1 und 2 werden parallel und mit den Bestückungsseiten zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen den beiden Einzelelementen eines Paares von Sendeelementen 3 bzw. eines Paares von Empfangselementen 4 auf der Leiterplatte 1 beträgt etwa das 1¹/2fachedes Durchmessers eines Einzelelementes.According to Fig. 1 are on the annular circuit board 1 transmitting elements 3, z. B. photodiodes and receiving elements 4, z. B. phototransistors, symmetrically distributed in pairs on a circumference of radius 5. The aforementioned component pairs of transmitting elements 3 and receiving elements 4 are each arranged alternately offset in uniform angular increments on the circumference. The transmitting elements 3 and receiving elements 4 on the annular circuit board 2 are each arranged on a circular section, with the same radius 5 as on the circuit board 1, side by side, these two groups are offset from each other. Each of the two populated circular sections 7 on the circuit board 2 corresponds in angular distance to the distance of two adjacent to the radius 5 pairs of transmitting elements 3 and receiving elements 4 on the circuit board 1, wherein so many elements on the respective circular section? must be provided that always at least one transmitting element 3 on the respective circular section 7 on the circuit board 2 and at least one receiving element 4 on the circuit board 1 and vice versa exactly opposite, provided. Printed circuit board 1 and 2 are arranged parallel to each other and with the mounting sides. The distance between the two individual elements of a pair of transmitting elements 3 and a pair of receiving elements 4 on the circuit board 1 is approximately ¹ 1/2 times the diameter of a single element.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Sendeelementen 3 und Empfangselementen 4 auf den Leiterplatten 1 und 2, analog zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, mit dem Unterschied, daß für die eine Übertragungsrichtung die Sendeelemente 3 und Empfangselemente 4 auf einem Kreisumfang mit dem Radius 5 und für die zweite Übertragungsrichtung auf dem Kreisumfang mit dem Radius 6 angeordnet werden.Fig. 2 shows an arrangement of transmitting elements 3 and receiving elements 4 on the circuit boards 1 and 2, analogous to the arrangement shown in Fig. 1, with the difference that for one transmission direction, the transmitting elements 3 and receiving elements 4 on a circumference with the radius 5 and for the second transmission direction on the circumference of the radius 6 are arranged.

Fig. 3 ist eine Kombination der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen zur mehrkanaligen Datenübertragung, wobei die Einzelelemente auf Leiterplatte 1 unmittelbar nebeneinander paarweise, symmetrisch angeordnet sind und auf Leiterplatte 2 der Abstand zwischen den Mittelpunkten der auf dem Kreisausschnitt 7 angeordneten Einzelelemente, ca. das 1¹/2fache des Durchmessers eines Einzelelementes beträgt.Fig. 3 is a combination of the arrangements shown in Fig. 1 and 2 for multi-channel data transmission, the individual elements on PCB 1 are arranged side by side in pairs, symmetrically and on PCB 2, the distance between the centers of the arranged on the circular section 7 individual elements, approx . which is 1 ^1/2 times the diameter of a single element.

Claims

Invention claim:

1. Arrangement of transmitting and receiving elements for digital data transmission, wherein this transmission takes place without contact and constantly in rotating and oscillating machines and devices, characterized in that two annular printed circuit boards (1 and 2) on the same axis of rotation mit- or counter-rotating, parallel to and with the components sides facing each other, arranged, with transmitting elements (3), for example, photodiodes and receiving elements (4), for example, phototransistors, fitted, these elements on both circuit boards (1 and 2) on a circumference or on one or more circular sections ( 7) are arranged with the same radius (5).

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the transmitting elements (3) and receiving elements (4) on the circuit board (1) symmetrically, z. B. in pairs, on the circumference of the radius P ₁ (5) alternately offset, are arranged, and that the transmitting elements (3) and the receiving elements (4) on the circuit board (2) on each one staggered Kreisausschnit (7) (5) are arranged side by side, wherein a populated circular cutout (7) on the circuit board (2) at least the circular cutout (7) on the circuit board (2) at least the circular cutout (7) on the circuit board (1) in an angular dimension must correspond and so many transmitting or receiving elements (3 and 4) on the respective circular section (7) side by side at least one transmitting element (3) on the respective circular section (7) of the printed circuit board (2) and at least one receiving element (4) on the circuit board (1) and vice versa.

3. Arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the transmitting elements (3) and the receiving elements (4) of a transmission channel on the circuit boards (1) and (2) each on a circumference with its own radius (5) or (6 ) are arranged for each transmission channel or that only one radius is provided for each two transmission channels.

4. Arrangement according to item 1 to 3, characterized in that the transmitting elements (3) and the receiving elements (4) on the circuit boards (1) and (2) are arranged only a channel.

5. Arrangement according to item 1 to 4, characterized in that the transmitting elements (3) on the circuit board (1) are interconnected so that all send out the same signal and that the receiving elements (4) on printed circuit board (2) are connected to each other in this way in that each receiving element can receive and forward these signals, the same being true in the reverse direction from the printed circuit board (2) to the printed circuit board (1).