DE10052623A1 - Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit - Google Patents

Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit (2) mit einer Modulelektronik (22) zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Basiseinheit (1). Die Basiseinheit (1) umfaßt eine Stromversorgung (11), ein Signalverarbeitungsmittel (12) und Signalleitungen (31) zur Identifikation, Steuerleitungen (32, 33), Adressleitungen (34) und Datenleitungen (35), die nach Art eines Busses an eine Mehrzahl von Kontaktvorrichtungen (13) angeschlossen sind. Die Busanschaltung weist einen veränderlichen Widerstand (26) und Mittel (281, 282, 283, 284) zur Isolation auf. Es wird vorgeschlagen, den veränderlichen Widerstand (26) und die Mittel (281, 282, 283, 284) zur Isolation von Signalleitungen (31'/31'') zur Identifikation, Steuerleitungen (32'/32'', 33'/33''), Adressleitungen (34'/34'') und Datenleitungen (35'/35'') in der steckbaren elektrischen Einheit (2) anzuordnen und in einer kausalen Kette miteinander zu verknüpfen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit zur elektrischen Verbindung dieser steckbaren elektrischen Einheit mit einer elektrischen Basiseinheit.
Komplexe Systeme der Elektrotechnik, insbesondere in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie in der Nachrichtentechnik, sind regelmäßig modular aufgebaut. Dabei ist eine Vielzahl elektrischer Einheiten in einem Gefäß einer elektrischen Basiseinheit steckbar untergebracht. Die steckbaren elektrischen Einheiten sind mechanisch gleichartig aufgebaut jedoch elektrisch entsprechend ihrer Bestimmung verschiedenartig.
Bei der Erweiterung eines derartigen komplexen Systems während des laufenden Betriebs um weitere steckbare elektrische Einheiten oder beim Austausch einer der steckbaren elektrischen Einheiten besteht die Gefahr der Beschädigung oder Zerstörung von elektrischen Bauelementen der steckbaren elektrischen Einheit und/ oder der Basiseinheit, wenn eine zwar mechanisch in den Steckplatz einsteckbare elektrische Einheiten, die aber elektrisch und funktional nicht für diesen Steckplatz bestimmt ist, in den Steckplatz eingesteckt wird.
Aus der DE 196 10 556 ist eine Busanschaltung zum Anschließen einer Baugruppe einer speicherprogrammierbaren Steuerung an einen Bus bekannt, die räumlich in der Basiseinheit angeordnet ist und bei der über einen Prüfkontakt und eine Auswerteschaltung die Anwesenheit einer Steckbaugruppe geprüft wird und bei vorhandener Steckbaugruppe ein in die Speiseleitung der Steckbaugruppe eingefügter veränderlicher Widerstand nach einer vorbestimmten Wartezeit niederohmig geschaltet wird.
Weiterhin ist aus der EP 888 589 eine Busanschaltung zum Anschalten einer Baugruppe einer speicherprogrammierbaren Steuerung an einen Bus bekannt, die räumlich in der Basiseinheit angeordnet ist und bei die Busleitungen des Steuerbusses über bidirektionale sperrbare Treiber mit den den Busleitungen entsprechenden Anschlüssen der Steckbaugruppe verbunden sind. Die bidirektionalen sperrbaren Treiber sind einzeln und in Gruppen aktivierbar.
Aus der WO 97/07465 ist eine Busanschaltung mit einem Zwischenstecker bekannt, der für jeden Steckplatz zwischen die Basiseinheit und die Steckbaugruppe gesteckt ist und Mittel zur Isolation der Steckbaugruppe von der Basiseinheit aufweist.
Allen genannten Busanschaltungen ist gemein, dass die elektrischen Schnittstellen aller Steckplätze zur Aufnahme von Steckbaugruppen uniform sind. Damit sind die elektrischen Schnittstellen elektrisch und funktional verschiedener Steckbaugruppen zwangsweise gleichartig auszuführen.
Eine Individualisierung der auf die Steckkontaktvorrichtung abgebildeten elektrischen Schnittstelle der steckbaren elektrischen Einheiten läßt derart uniforme Schnittstellen nicht mehr zu, da gleichnamige Steckkontakte mit verschiedenartigen Signalen beschaltet sind, die sich darüber hinaus in der Signalübertragungsrichtung unterscheiden können. Bei Aufrechterhaltung der freien Steckplatzwahl für alle steckbaren elektrischen Einheiten steigt die Anzahl der notwendigen Steckkontakte und der Aufwand für die Rückverdrahtung sowie die Busanschaltungen proportional zum Grad der Individualisierung der steckbaren elektrischen Einheiten. Dieser zusätzliche Aufwand wird als nachteilig empfunden. Darüber hinaus wächst die Baugröße des Steckverbinders mit der Polzahl. Steckverbinder größerer Baugröße stehen der Miniaturisierung der steckbaren elektrischen Einheiten entgegen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Busanschaltung zu schaffen, die geeignet ist, verschiedenartige elektrische Schnittstellen für elektrisch und funktional verschiedene Steckbaugruppen bei Aufrechterhaltung der freien Steckplatzwahl derart zu verwalten, dass Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der einzusteckenden Einheit vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen genannt.
Die Erfindung geht von Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit zur elektrischen Verbindung dieser steckbaren elektrischen Einheit mit einer elektrischen Basiseinheit aus, wobei die Basiseinheit eine Verarbeitungseinheit aufweist, und die Busanschaltung eine mehrpolige Steckkontaktvorrichtung zur Verbindung der steckbaren elektrischen Einheit mit der Basiseinheit, einen veränderlichen Widerstand, der in der Speiseleitung zur Stromversorgung der steckbaren elektrischen Einheit aus der Basiseinheit angeordnet ist, mit einem Steuereingang und mit einem hochohmigen und einem niederohmigen Zustand und an die Steckkontaktvorrichtung angeschlossene Mittel zur Isolation von Steuerleitungen, Datenleitungen und Adressleitungen der steckbaren elektrischen Einheit von der Basiseinheit umfasst.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, den veränderlichen Widerstand und die Mittel zur Isolation von Steuerleitungen, Datenleitungen und Adressleitungen in der steckbaren elektrischen Einheit anzuordnen und in einer kausalen Kette miteinander zu verknüpfen.
Im einzelnen ist vorgesehen, dass die steckbare elektrische Einheit eine erste Busschalter-Anordnung mit einem ersten Steuereingang zur Isolation einer ersten Gruppe von Steuerleitungen und zur Isolation von Signalleitungen zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit aufweist, deren erster Steuereingang über eine Triggerschaltung mit dem gesteuerten Anschluß des veränderlichen Widerstands verbunden ist.
Die steckbare elektrische Einheit weist darüber hinaus eine zweite Busschalter- Anordnung mit einem zweiten Steuereingang zur Isolation einer zweiten Gruppe von Steuerleitungen, deren zweiter Steuereingang mit einer isolierten Steuerleitung aus der ersten Gruppe von Steuerleitungen verbunden ist, eine dritte Busschalter-Anordnung mit einem dritten Steuereingang zur Isolation von Adressleitungen, deren dritter Steuereingang mit einer isolierten Steuerleitung aus der zweiten Gruppe von Steuerleitungen verbunden ist, und eine vierte Busschalter-Anordnung mit einem vierten Steuereingang zur Isolation von Datenleitungen, deren vierter Steuereingang mit einer isolierten Steuerleitung aus der zweiten Gruppe von Steuerleitungen verbunden ist, auf.
Daraus ergibt sich zwingend, dass nur dann, wenn die die Versorgungsspannung führenden Steckkontakte der Basiseinheit auf die korrespondierenden Steckgegenkontakte der steckbaren elektrischen Einheit treffen, die steckbare elektrische Einheit versorgbar und der veränderliche Widerstand in seinen niederohmigen Zustand verbringbar.
Nur im niederohmigen Zustand des veränderlichen Widerstands ist nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer bei anliegender interner Versorgungsspannung die erste Busschalter-Anordnung aktivierbar und die erste Gruppe von Steuerleitungen sowie die Signalleitungen zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit niederohmig von der Steckkontaktvorrichtung zu weiteren Schaltmitteln der steckbaren elektrischen Einheit durchschaltbar.
Nur bei erfolgreich aktivierter erster Busschalter-Anordnung ist die zweite Busschalter- Anordnung aktivierbar und die zweite Gruppe von Steuerleitungen niederohmig von der Steckkontaktvorrichtung zu weiteren Schaltmitteln der steckbaren elektrischen Einheit durchschaltbar.
Schließlich sind nur bei erfolgreich aktivierter zweiter Busschalter-Anordnung die dritte und die vierte Busschalter-Anordnung aktivierbar und damit die Adressleitungen und die Datenleitungen niederohmig von der Steckkontaktvorrichtung zu weiteren Schaltmitteln der steckbaren elektrischen Einheit durchschaltbar.
Bei Fehlen der genannten Bedingungen bleiben die jeweilige Busschalter-Anordnung hochohmig und die Schaltmittel der steckbaren elektrischen Einheit von denen der Basiseinheit getrennt. Infolge dieses kausalen Zusammenhangs bleibt jede zwar mechanisch passende aber elektrisch inkompatible steckbare elektrische Einheit von den Signalleitungen der Basiseinheit isoliert. Damit werden Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der einzusteckenden Einheit vermieden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuereingang des veränderlichen Widerstands über Kontakte der Steckverbindung mit der Verarbeitungseinheit der Basiseinheit verbunden ist. Damit wird erreicht, dass die Stromversorgung einer als für den jeweiligen Steckplatz inkompatibel erkannten steckbaren elektrischen Einheit abschaltbar ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Busanschaltung besteht darin, dass ausschließlich die tatsächlich in der steckbaren elektrischen Einheit verwendeten Signalleitungen von denen der Basiseinheit isoliert sind. Für die zwar in der Basiseinheit von Steckplatz zu Steckplatz geführten aber von der jeweiligen steckbaren elektrischen Einheit unbenutzten Signalleitungen sind die Busschalter verzichtbar. Damit sinkt der Aufwand für die Isolation von Steuerleitungen, Datenleitungen und Adressleitungen der steckbaren elektrischen Einheit von der Basiseinheit.
Darüber hinaus wird durch den Verzicht auf unnötige Busschalter die kapazitive Belastung der Signalleitungen reduziert. Unter Beibehaltung der Treiberleistung wird damit der Signal-/Stör-Abstand auf den Signalleitungen verbessert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderliche einzige Figur zeigt eine Basiseinheit 1 mit einem Signalverarbeitungsmittel 12 und einer Stromversorgungseinrichtung 11 zur Speisung des Signalverarbeitungsmittels 12 und aller anschließbaren steckbaren elektrischen Einheiten 2 sowie eine Mehrzahl von Kontaktvorrichtungen 13, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist.
Das Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 umfaßt eine Mikrocontrollerschaltung mit einer Mehrzahl von Ein-/Ausgabeanschlüssen, die als Adreßanschlüsse, als Datenanschlüsse und als Steueranschlüsse konfigurierbar sind. Derartige Mikrocontroller sind für sich bekannt. Beispielsweise ist der Typ 80C517 mit 56 digitalen Ein-/Ausgabe-Anschlüssen ausgestattet, die in sieben bidirektionalen 8- Bit-Ports zusammengefasst sind. Jeder dieser 56 Port-Anschlüsse ist für sich beliebig als Eingabe- oder Ausgabe-Anschluß konfigurierbar. Durch wechselweise aufeinanderfolgende Konfiguration als Eingabe- beziehungsweise Ausgabe-Anschluß ist jeder Port-Anschluß als bidirektionaler Anschluß zum aufeinanderfolgenden Lesen und Schreiben einstellbar. Darüber hinaus weist der Mikrocontroller Steuersignalanschlüsse vorgegebener und unveränderbarer logischer Signalzuordnung und Signalübertragungsrichtung auf.
An das Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 sind Signalleitungen 31 zur Identifikation, eine von Steuerleitungen, eine zweite Gruppe 33 von Steuerleitungen, Adressleitungen 34 und Datenleitungen 35 angeschlossen, die nach Art eines Busses an jede Kontaktvorrichtungen 13, die jeweils einem Steckplatz zur Aufnahme einer steckbaren elektrischen Einheit 2 zugeordnet ist, angeschlossen sind.
Darüber hinaus ist in der Figur exemplarisch eine steckbare elektrische Einheit 2 dargestellt, wobei nur die zur Erläuterung der Erfindung notwendigen Mittel gezeigt sind. Die Funktionalität der steckbaren elektrischen Einheit 2 ist in der Modulelektronik 22 untergebracht.
Die steckbare elektrische Einheit 2 weist eine zur Kontaktvorrichtung 13 der Basiseinheit 1 korrespondierende Gegenkontaktvorrichtung 23 auf.
Darüber hinaus ist die steckbare elektrische Einheit 2 mit einem veränderlichen Widerstand 26 ausgestattet, der in der Speiseleitung zur Stromversorgung der steckbaren elektrischen Einheit 2 aus der Basiseinheit 1 angeordnet ist. Der veränderlichen Widerstand 26 besteht aus einem MOSFET 261 (MetallOxidSiliziumFeldEffektTransistor) mit N-Kanal vom Anreicherungstyp, dessen Quelle-Senke-Strecke in den Strompfad der Speiseleitung geschaltet ist und dessen Toranschluß über ein Zeitglied mit einem Steuereingang 264 verbunden ist. Das Zeitglied besteht aus einem Widerstand 263, der zwischen den Steuereingang 264 und den Toranschluß des MOSFET 261 geschaltet ist, und einem Kondensator 262, der zwischen den Toranschluß des MOSFET 261 und Massepotential 24 geschaltet ist.
Der Senkenanschluß des MOSFET 261 ist mit einem Kontakt der Gegenkontaktvorrichtung 23 verbunden. Der Quellenanschluß des MOSFET 261 ist der gesteuerte Anschluß 265 des veränderlichen Widerstands 26.
Vorteilhafterweise gestattet die Anordnung des veränderlichen Widerstands 26 in der steckbaren elektrischen Einheiten 2 die Anpassung dessen Leistungsfähigkeit und dessen Stromübertragungsvermögens an die Erfordernisse der jeweiligen steckbaren elektrischen Einheiten 2, die durch die jeweilige Modulelektronik 22 vorgegeben sind.
Solange der Steuereingang 264 gegenüber Massepotential 24 spannungsfrei ist, ist die Quelle-Senke-Strecke des MOSFET 261 hochohmig. Sobald an den Steuereingang 264 eine gegenüber Massepotential 24 positive Spannung angelegt wird, steigt die Spannung über dem Kondensator 262 und damit die Tor-Quelle-Spannung des MOSFET 261 langsam an. Die Quelle-Senke-Strecke des MOSFET 261 wird dadurch niederohmiger und die Spannung am gesteuerte Anschluß 265 steigt rampenförmig an.
In einfachster Ausführungsform ist der Steuereingang 264 mit dem Senkenanschluß des MOSFET 261 verbunden. Dabei wird sofort nach dem vollständigen Einstecken der steckbaren elektrischen Einheiten 2 in die Basiseinheit 1 eine positive Spannung an den Steuereingang 264 angelegt und die Quelle-Senke-Strecke des MOSFET 261 dadurch rampenförmig niederohmig gesteuert.
In bevorzugter Ausführungsform ist in Übereinstimmung mit der Figur der Steuereingang 264 mit einem separaten Kontakt der Gegenkontaktvorrichtung 23 verbunden, dessen korrespondierender Kontakt der Kontaktvorrichtung 13 mit dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 verbunden ist.
Vorteilhafterweise ist dadurch der Zeitpunkt des Einschaltens der Stromversorgung der steckbaren elektrischen Einheit 2 unabhängig vom Zeitpunkt des Einsteckens definierbar. Darüber hinaus ist die Stromversorgung einer als für den jeweiligen Steckplatz inkompatibel erkannten steckbaren elektrischen Einheit 2 abschaltbar. Dadurch werden Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der inkompatiblen steckbaren elektrischen Einheit 2 vermieden.
Weiterhin ist die steckbare elektrische Einheit 2 mit insgesamt vier Busschalter- Anordnungen 281, 282, 283 und 284 ausgestattet, die jeweils einen Steuereingang 2810, 2820, 2830 und 2840 und eine Mehrzahl von nicht näher bezeichneten Anschlußpaaren aufweisen, wobei die Anschlüsse jedes Anschlußpaares in Abhängigkeit von dem logischen Signalpegel an dem zugehörigen Steuereingang 2810, 2820, 2830 und 2840 hochohmig voneinander getrennt oder niederohmig miteinander verbunden sind.
Derartige Busschalter sind für sich bekannt und in verschiedenen Ausführungen handelsüblich. Beispielsweise verfügt der Typ QS3384 der Firma Integrated Device Technology (IDT) über zehn Anschlußpaare zum Verbinden und Trennen von Signalleitungen, wobei jeweils fünf Anschlußpaaren ein gemeinsamer Steuereingang zugeordnet ist. Jedes Anschlußpaar ist durch einen elektronischen Schalter miteinander verbunden, dessen Widerstand im geschlossenen Zustand typischerweise 5 Ohm beträgt. Die elektronischen Schalter sind für bidirektionalen Signalfluß ausgelegt.
Die erste Busschalter-Anordnung 281 ist zur Isolation einer ersten Gruppe von Steuerleitungen 32', 32" und zur Isolation von Signalleitungen 31', 31" zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit 2 vorgesehen. Dabei und im folgenden stehen die einfach gestrichenen Bezugszeichen 31' und 32' für nicht- isolierte Leitungen, die zwischen einer Busschalter-Anordnung 281, 282, 283 und 284 und der Gegenkontaktvorrichtung 23 der steckbaren elektrischen Einheiten 2 angeordnet sind und die zweifach gestrichenen Bezugszeichen 31" und 32" für isolierte Leitungen, die zwischen einer Busschalter-Anordnung 281, 282, 283 und 284 und weiteren Schaltmitteln der steckbaren elektrischen Einheiten 2 angeordnet sind.
Im einzelnen sind die isolierten Signalleitungen 31" zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit 2 zwischen die erste Busschalter-Anordnung 281 und einen Festwertspeicher 21 geschaltet. Der Festwertspeicher 21 weist die steckbare elektrische Einheit 2 eindeutig identifizierende Kennzeichen auf. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass in dem Festwertspeicher 21 individuelle Konfigurationsdaten der steckbaren elektrischen Einheiten 2 gespeichert sind.
Vorzugsweise ist der Festwertspeicher 21 vom seriellen Typ. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung weist der Festwertspeicher 21 eine I2C-Schnittstelle auf und die Signalleitungen 31' und 31" zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit 2 sind als I2C-Bus ausgestaltet.
Die nicht-isolierten Steuerleitungen 32' der ersten Gruppe sind im gesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 über die Steckverbindung 13, 23 mit der ersten Gruppe von Steuerleitungen 32 der Basiseinheit 1 verbunden. Die nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit 2 sind im gesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 über die Steckverbindung 13, 23 mit den Signalleitungen 31 der Basiseinheit 1 verbunden.
Der erste Steuereingang 2810 der ersten Busschalter-Anordnungen 281 ist über eine als Spannungswächter wirkende Triggerschaltung 27 mit dem gesteuerten Anschluß 265 des veränderlichen Widerstands 26 verbunden.
Die zweite Busschalter-Anordnung 282 ist zur Isolation einer zweiten Gruppe von Steuerleitungen 33', 33" vorgesehen. Die nicht-isolierten Steuerleitungen 33' der zweiten Gruppe sind im gesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 über die Steckverbindung 13, 23 mit der zweiten Gruppe von Steuerleitungen 33 der Basiseinheit 1 verbunden. Die isolierten Steuerleitungen 33" der zweiten Gruppe sind mit der Modulelektronik 22 verbunden. Der zweite Steuereingang 2820 der zweiten Busschalter-Anordnung 282 ist an eine der isolierten Steuerleitungen 32"-1 der ersten Gruppe angeschlossen.
Die dritte Busschalter-Anordnung 283 ist zur Isolation von Adressleitungen 34', 34" vorgesehen. Die nicht-isolierten Adressleitungen 34' sind im gesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 über die Steckverbindung 13, 23 mit den Adressleitungen 34 der Basiseinheit 1 verbunden. Die isolierten Adressleitungen 34" sind mit der Modulelektronik 22 verbunden. Der dritte Steuereingang 2830 der dritten Busschalter-Anordnung 283 ist an eine der isolierten Steuerleitungen 33"-1 der zweiten Gruppe von Steuerleitungen 33" angeschlossen.
Die vierte Busschalter-Anordnung 284 ist zur Isolation von Datenleitungen 35', 35" vorgesehen. Die nicht-isolierten Datenleitungen 35' sind im gesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 über die Steckverbindung 13, 23 mit den Datenleitungen 35 der Basiseinheit 1 verbunden. Die isolierten Datenleitungen 35" sind mit der Modulelektronik 22 verbunden. Der vierte Steuereingang 2840 der vierten Busschalter-Anordnung 284 ist an eine der isolierten Steuerleitungen 33"-2 der zweiten Gruppe von Steuerleitungen 33" angeschlossen.
Die Anzahl der nicht-isolierten Datenleitungen 35' und der isolierten Datenleitungen 35" stimmt innerhalb der steckbaren elektrischen Einheit 2 überein. Jedoch kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Datenleitungen 35 der Basiseinheit 1 von der Anzahl der Datenleitungen 35' und 35" innerhalb der steckbaren elektrischen Einheit 2 verschieden ist. Beispielsweise können in der Basiseinheit 1 32 Datenleitungen 35 zum Betrieb eines 32 bit breiten Datenbusses vorgesehen sein, auf den von steckbaren elektrischen Einheiten 2, die über einen 32 bit breiten Datenbus verfügen, vollumfänglich zugegriffen wird.
Andere steckbare elektrische Einheiten 2 verfügen lediglich über einen Datenbus geringerer, beispielsweise 8 bit Breite und weisen dementsprechend nur acht Datenleitungen 35' und 35" auf. Die abweichende Datenbusbreite der steckbaren elektrischen Einheit 2 ist in den individuellen Konfigurationsdaten, die in dem Festwertspeicher 21 gespeichert sind, vermerkt und für das Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 auslesbar, so dass die Datenübertragung zwischen der Basiseinheit 1 und dieser steckbaren elektrischen Einheit 2 auf nur acht Datenleitungen 35, 35' und 35" erfolgt.
Zur Isolierung einer steckbaren elektrischen Einheit 2 mit einer verminderten Datenbusbreite besteht ein geringerer tatsächlicher Bedarf an Isolationsmitteln. Die Anordnung der vierten Busschalter-Anordnung 284 zur Isolierung von Datenleitungen 35', 35" innerhalb der steckbaren elektrischen Einheit 2 gestattet eine bedarfsgerechte Isolierung und bewirkt vorteilhafterweise eine Verringerung des individuellen Aufwandes zur Isolierung von Datenleitungen 35', 35" innerhalb der steckbaren elektrischen Einheit 2.
Darüber hinaus wird durch den Verzicht auf unnötige Busschalter die kapazitive Belastung der Datenleitungen 35 der Basiseinheit 1 reduziert. Unter Beibehaltung der Treiberleistung wird damit der Signal-/Stör-Abstand auf den Datenleitungen 35 verbessert.
Die am Beispiel der Datenleitungen 35, 35' und 35" erläuterten Maßnahmen und Vorteile gelten analog für die Adressleitungen 34, 34' und 34" und die Steuerleitungen 32, 32' und 32" sowie 33, 33' und 33" der ersten und zweiten Gruppe.
Schließlich weist die steckbare elektrische Einheit 2 einen Schalter 25 auf, dessen Anschlüsse über die Steckverbindung 13, 23 mit dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 verbunden sind. Der Schaltkontakt des Schalters 25 ist in Ruhestellung geöffnet und im vollständig eingesteckten Zustand der steckbaren elektrischen Einheit 2 geschlossen. Vorzugsweise ist der Schalter 25 mit Mitteln zur Verriegelung der steckbaren elektrischen Einheit 2 in der Basiseinheit 1 gekoppelt.
Beim Einstecken der steckbaren elektrischen Einheit 2 in einen Steckplatz der Basiseinheit 1 werden die Kontakte der Kontaktvorrichtung 13 und der Gegenkontaktvorrichtung 23 verbunden. Dabei werden unter der Voraussetzung, dass an die Kontaktvorrichtung 13 der Basiseinheit 1 und die Gegenkontaktvorrichtung 23 der steckbaren elektrischen Einheit 2 gleichnamige Leitungen an gleichnamige Kontakte angeschlossen sind, die Signalleitungen 31 zur Identifikation, die Steuerleitungen 32 und 33 der ersten und zweiten Gruppe, die Adressleitungen 34 und die Datenleitungen 35 der Basiseinheit 1 mit den entsprechenden nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation, den nicht-isolierten Steuerleitungen 32' und 33' der ersten und zweiten Gruppe, den nicht-isolierten Adressleitungen 34' und den nicht- isolierten Datenleitungen 35' der steckbaren elektrischen Einheit 2 verbunden. Darüber hinaus werden die Anschlüsse des Schalters 25 sowie der Steueranschluß 264 des veränderlichen Widerstands 26 mit dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 verbunden und das Massepotential 24 und der veränderliche Widerstand 26 mit der Stromversorgung 11 verbunden.
Der Schalter 25 ist geöffnet. Der veränderliche Widerstand 26 ist in seinem hochohmigen Zustand. Die Busschalter-Anordnungen 281, 282, 283 und 284 sind inaktiv. Dementsprechend sind die isolierten Signalleitungen 31" zur Identifikation, die isolierten Steuerleitungen 32" und 33" der ersten und zweiten Gruppe, die isolierten Adressleitungen 34" und die isolierten Datenleitungen 35" von den nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation, den nicht-isolierten Steuerleitungen 32' und 33' der ersten und zweiten Gruppe, den nicht-isolierten Adressleitungen 34' und den nicht- isolierten Datenleitungen 35' isoliert.
Durch die Verriegelung der steckbaren elektrischen Einheit 2 in der Basiseinheit 1 wird der Schalter 25 geschlossen. Damit wird dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 die Anwesenheit der steckbaren elektrischen Einheit 2 an dem jeweiligen Steckplatz angezeigt.
In Folge dessen wird durch das Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 versucht, mit der steckbaren elektrischen Einheit 2 die Kommunikation aufzunehmen. Dazu wird zunächst ein positives Potential an den Steueranschluß 264 des veränderlichen Widerstands 26 geschaltet. Daraufhin wird der veränderliche Widerstand 26 zunehmend leitfähig und geht rampenförmig in seinen niederohmigen Zustand über. Im niederohmigen Zustand des veränderlichen Widerstands 26 sind die Modulelektronik 22 und die Busschalter-Anordnungen 281, 282, 283 und 284 an die Stromversorgung angeschlossen.
Bei einer mechanisch passenden aber elektrisch zur Basiseinheit 1 inkompatiblen steckbaren elektrischen Einheit 2, deren Inkompatibilität darin besteht, dass der Steuereingang 264 des veränderlichen Widerstands 26 an einen anderen Kontakt der Gegenkontaktvorrichtung 23 als den zur Kontaktvorrichtung 13 der Basiseinheit 1 korrespondierenden angeschlossen ist, bleiben die Modulelektronik 22 und die Busschalter-Anordnungen 281, 282, 283 und 284 spannungsfrei von der Stromversorgung getrennt. Die Inbetriebnahme der inkompatiblen steckbaren elektrischen Einheit 2 wird dadurch wirksam verhindert und Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der einzusteckenden Einheit werden vermieden.
Das Erreichen der Nennspannung am gesteuerten Anschluß 265 des veränderlichen Widerstands 26 wird mit der Triggerschaltung 27 überwacht. Sobald die Spannung am gesteuerten Anschluß 265 des veränderlichen Widerstands 26 den minimal zulässigen Wert der Nennspannung erreicht, wechselt der Ausgangspegel der Triggerschaltung 27 und die erste Busschalter-Anordnung 281 wird permanent aktiviert. Dabei werden die isolierten Signalleitungen 31" zur Identifikation und die isolierten Steuerleitungen 32" der ersten Gruppe mit den zugehörigen nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation und den nicht-isolierten Steuerleitungen 32' der ersten Gruppe verbunden. Nunmehr besteht ein Kommunikationskanal über die Signalleitungen 31, 31' und 31" zwischen dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 und dem Festwertspeicher 21 steckbaren elektrischen Einheit 2. Bei unzulässig hoher Stromaufnahme der steckbaren elektrischen Einheit 2 wird am gesteuerten Anschluß 265 des veränderlichen Widerstands 26 der minimal zulässige Wert der Nennspannung nicht erreicht. Dementsprechend bleiben der Ausgangspegel der Triggerschaltung 27 unverändert und die erste Busschalter-Anordnung 281 inaktiv. Dadurch wird die niederohmige Verbindung der isolierten Signalleitungen 31" zur Identifikation und die isolierten Steuerleitungen 32" der ersten Gruppe mit den zugehörigen nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation und den nicht- isolierten Steuerleitungen 32' der ersten Gruppe sowie aller anderen Signalleitungen vermieden. Die Inbetriebnahme der steckbaren elektrischen Einheit 2 wird dadurch wirksam verhindert und Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der einzusteckenden Einheit werden vermieden.
Im nächsten Schritt werden die in dem Festwertspeicher 21 enthaltenen und die steckbare elektrische Einheit 2 eindeutig identifizierende Kennzeichen durch das Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 ausgelesen.
Soweit aus den identifizierenden Kennzeichen die Inkompatibilität der steckbaren elektrischen Einheit 2 zur Basiseinheit 1 festgestellt wird, wird das positives Potential an den Steueranschluß 264 des veränderlichen Widerstands 26 abgeschaltet. Daraufhin geht der veränderliche Widerstand 26 rampenförmig in seinen hochohmigen Zustand über und die Schaltmittel der steckbaren elektrischen Einheit 2 werden von der Stromversorgung getrennt. Vorzugsweise ist die Zeitdauer des Übergangs des veränderliche Widerstand 26 von seinem niederohmigen Zustand in seinen hochohmigen Zustand kürzer als die Zeitdauer des Übergangs von seinem hochohmigen Zustand in seinen niederohmigen Zustand. Dabei wird die erste Busschalter-Anordnung 281 deaktiviert und die Verbindung zwischen den isolierten Signalleitungen 31" zur Identifikation sowie den isolierten Steuerleitungen 32" der ersten Gruppe und den zugehörigen nicht-isolierten Signalleitungen 31' zur Identifikation sowie den nicht-isolierten Steuerleitungen 32' der ersten Gruppe getrennt. Damit sind alle Signalleitungen der steckbaren elektrischen Einheit 2 von den Signalleitungen der Basiseinheit 1 isoliert. Störungen bereits in Betrieb genommener Einheiten und Beschädigungen an der einzusteckenden Einheit werden somit vermieden.
Soweit aus den identifizierenden Kennzeichen die Kompatibilität der steckbaren elektrischen Einheit 2 zur Basiseinheit 1 festgestellt wird, werden die individuellen Konfigurationsdaten der steckbaren elektrischen Einheit 2 aus dem Festwertspeicher 21 ausgelesen und diese berücksichtigende Einstellungen in der Basiseinheit 1 vorgenommen. Anschließend wird über eine Steuerleitung 32"-1 der ersten Gruppe die zweite Busschalter-Anordnung 282 permanent aktiviert. Dabei werden die isolierten Steuerleitungen 33" der zweiten Gruppe mit den zugehörigen nicht-isolierten Steuerleitungen 33' der zweiten Gruppe verbunden.
Zur Kommunikation zwischen dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 und der Modulelektronik 22 der steckbaren elektrischen Einheit 2 werden die dritte und die vierte Busschalter-Anordnung 283 und 284 bedarfsweise über Steuerleitungen 33"-1 und 33"-2 der zweiten Gruppe von Steuerleitungen 33" aktiviert. Dabei werden über die dritte Busschalter-Anordnung 283 die isolierten Adressleitungen 34" bedarfsweise mit den nicht-isolierten Adressleitungen 34' verbunden und damit Adresssignale von dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 zu der Modulelektronik 22 der steckbaren elektrischen Einheit 2 durchgeschaltet.
Über die vierte Busschalter-Anordnung 284 werden die isolierten Datenleitungen 34" bedarfsweise mit den nicht-isolierten Datenleitungen 34' verbunden und damit der Datenübertragungsweg zwischen dem Signalverarbeitungsmittel 12 der Basiseinheit 1 und der Modulelektronik 22 der steckbaren elektrischen Einheit 2 durchgeschaltet.
Bezugszeichenliste
1
Basiseinheit
11
Stromversorgung
12
Signalverarbeitungsmittel
13
Kontaktvorrichtung
2
steckbare Einheit
21
Festwertspeicher
22
Modulelektronik
23
Gegenkontaktvorrichtung
24
Massepotential
25
Schalter
26
veränderlicher Widerstand
261
MOSFET
262
Kondensator
263
Widerstand
264
Steuereingang
265
gesteuerter Anschluss
27
Triggerschaltung
281
erste Busschalter-Anordnung
2810
erster Steuereingang
282
zweite Busschalter-Anordnung
2820
zweiter Steuereingang
283
dritte Busschalter-Anordnung
2830
dritter Steuereingang
284
vierte Busschalter-Anordnung
2840
vierter Steuereingang
31
,
31
',
31
" Signalleitungen zur Identifikation
32
,
32
',
32
" Steuerleitungen, erste Gruppe
33
,
33
',
33
" Steuerleitungen, zweite Gruppe
34
,
34
',
34
" Adressleitungen
35
,
35
',
35
" Datenleitungen

Claims (9)

1. Busanschaltung für eine steckbare elektrische Einheit zur elektrischen Verbindung dieser steckbaren elektrischen Einheit mit einer elektrischen Basiseinheit, die eine Verarbeitungseinheit aufweist, umfassend
eine mehrpolige Steckkontaktvorrichtung,
einen veränderlichen Widerstand, der in der Speiseleitung zur Stromversorgung der steckbaren elektrischen Einheit aus der Basiseinheit angeordnet ist, mit einem Steuereingang und mit einem hochohmigen und einem niederohmigen Zustand und
an die Steckkontaktvorrichtung angeschlossene Mittel zur Isolation von Steuerleitungen, Datenleitungen und Adressleitungen der steckbaren elektrischen Einheit von der Basiseinheit
dadurch gekennzeichnet,
dass der veränderliche Widerstand (26) in der steckbaren elektrischen Einheit (2) angeordnet ist,
dass die steckbare elektrische Einheit (2) eine erste Busschalter-Anordnung (281) mit einem ersten Steuereingang (2810) zur Isolation einer ersten Gruppe von Steuerleitungen (32, 32', 32") und zur Isolation von Signalleitungen (31, 31', 31") zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit (2) aufweist, deren erster Steuereingang (2810) über eine Triggerschaltung (27) mit dem gesteuerten Anschluß (265) des veränderlichen Widerstands (26) verbunden ist,
dass die steckbare elektrische Einheit (2) eine zweite Busschalter-Anordnung (282) mit einem zweiten Steuereingang (2820) zur Isolation einer zweiten Gruppe von Steuerleitungen (33, 33', 33") aufweist, deren zweiter Steuereingang (2820) mit einer isolierten Steuerleitung (32"-1) aus der ersten Gruppe von Steuerleitungen (32, 32', 32") verbunden ist,
dass die steckbare elektrische Einheit (2) eine dritte Busschalter-Anordnung (283) mit einem dritten Steuereingang (2830) zur Isolation von Adressleitungen (34, 34', 34") aufweist, deren dritter Steuereingang (2830) mit einer isolierten Steuerleitung (33"-1) aus der zweiten Gruppe von Steuerleitungen (33, 33', 33") verbunden ist,
dass die steckbare elektrische Einheit (2) eine vierte Busschalter-Anordnung (284) mit einem vierten Steuereingang (2840) zur Isolation von Datenleitungen (35, 35', 35") aufweist, deren vierter Steuereingang (2840) mit einer isolierten Steuerleitung (33"-2) aus der zweiten Gruppe von Steuerleitungen (33, 33', 33") verbunden ist.
2. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (264) des veränderlichen Widerstands (26) über Kontakte der Steckverbindung (13, 23) mit dem Signalverarbeitungsmittel (12) der Basiseinheit (1) verbunden ist.
3. Busanschaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang des veränderlichen Widerstands (26) von seinem hochohmigen Zustand in seinen niederohmigen Zustand rampenförmig ist.
4. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Busschalter-Anordnung (281) permanent aktivierbar ist.
5. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Busschalter-Anordnung (282) permanent aktivierbar ist.
6. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Busschalter-Anordnung (283) bedarfsweise aktivierbar ist.
7. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Busschalter-Anordnung (284) bedarfsweise aktivierbar ist.
8. Busanschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die steckbare elektrische Einheit (2) einen seriellen Festwertspeicher (21) aufweist, der an die isolierten Signalleitungen (31") zur Identifikation der steckbaren elektrischen Einheit (2) angeschlossen ist und der die steckbare elektrische Einheit (2) eindeutig identifizierende Kennzeichen aufweist.
9. Busanschaltung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass in dem seriellen Festwertspeicher (21) individuelle Konfigurationsdaten der steckbaren elektrischen Einheit (2) gespeichert sind.
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