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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindungseinrichtung.
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Steckverbinder
bzw. Steckverbindungseinheiten stellen meistens eine lösbare elektrische
oder optische Verbindung zwischen elektronischen Baugruppen bzw.
deren Verbindungsleitungen dar.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Architektur einer herkömmlichen Steckverbindungseinrichtung.
Ein System A ist über
eine Steckverbindungseinheit mit einem System B verbunden.
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Herkömmliche
Steckverbindungseinheiten dienen beispielsweise der Energieübertragung
oder der Signalübertragung.
Elektronische Steckverbindungseinheiten weisen typischerweise elektronische Schaltungstechnik
auf, um die Energieübertragung bzw.
Signalübertragung
zu gewährleisten.
Eine Steckverbindungseinrichtung mit einer elektronischen Signaltrennung
unterbricht die elektrisch leitfähige
Verbindung über
die Steckverbindungseinheit durch Aufhebung der galvanischen Kopplung.
Eine Steckverbindungseinheit besteht typischerweise aus mehreren
Steckerkomponenten, welche nach Montage bzw. Zusammenbau die gewünschte Funktion
ermöglichen.
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Bei
herkömmlichen
Steckverbindungseinheiten können
jedoch beispielsweise Ausgleichsströme durch eine galvanische Kopplung über die
Signalübertragungsleitungen
auftreten. Ferner können
Ableitströme
durch Übergangswiderstände wie
beispielsweise Feuchtigkeit hervorgerufen werden. Um die Grundfunktion
der Steckverbinder aufrecht zu erhalten, muss eine hohe Kontaktsicherheit
sichergestellt werden. Kontaktunsicherheiten können jedoch nicht ohne Weiteres
erkannt werden, so dass eine Fehlfunktion nicht ohne Weiteres erkannt
werden kann. Steckverbinder basierend auf einer elektronischen Signaltrennung
sind typischerweise empfindlich gegenüber Störungen an den Koppelpunkten. Bei
einer optischen Signaltrennung kann dies beispielsweise durch eine
Verschmutzung an den Lichtübergabeflächen der
eingesetzten optoelektronischen Bauelemente erfolgen. Ferner können Steckverbindungen
an Schaltfeldern falsch gesteckt werden.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckverbindungseinrichtung
vorzusehen, welche eine sichere Verbindung gewährleisten kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steckverbindungseinrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Somit
wird eine Steckverbindungseinrichtung zum Verbinden von zwei Systemen
oder Baugruppen vorgesehen. Die Steckverbindungseinrichtung weist
einen drahtlosen Sender und/oder einen drahtlosen Empfänger auf.
Die Kommunikation des drahtlosen Senders und/oder des drahtlosen
Empfängers
basiert auf einer drahtlosen Ultra Wide Band Übertragungsstrecke.
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Daher
wird eine Steckverbindungseinrichtung vorgesehen, welche zwei Systeme
bzw. Baugruppen miteinander verbinden kann, ohne dass eine galvanische
Verbindung benötigt
wird. Innerhalb der Steckverbindung ist ein Sender und/oder ein
Empfänger
vorgesehen, wobei die Kommunikation zwischen einem Sender und einem
Empfänger
auf der drahtlosen Ultra Wide Band Übertragungstechnologie basiert.
Somit wird innerhalb eines Steckerverbinders ein drahtloser Sender
und/oder ein drahtloser Empfänger
vorgesehen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Entfernung zwischen
dem Sender und dem Empfänger
in der Steckverbindungseinrichtung im Millimeterbereich. Somit wird
eine Ultra Wide Band Übertragungsstrecke
im Millimeterbereich vorgesehen, d. h. es wird ein sehr kurze Funkstrecke vorgesehen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Gedanken, die UWB (Ultra Wide
Band) Technologie zur Realisierung eines Steckerverbinders bzw.
einer Steckverbindung einzusetzen. Die Ultra Wide Band Technologie
bzw. die Ultrabreitband-Technologie
basiert auf IEEE 802.15.3a. Die UWB-Technologie stellt ein Verfahren
zur drahtlosen Signalübertragung
dar, welche sehr große
Frequenzbereiche zur Signalübertragung
verwendet (beispielsweise mindestens 500 MHz). Hier wird die UWB-Technologie
insbesondere für
sehr kurze Funkstrecken, beispielsweise im Millimeterbereich, d.
h. innerhalb einer Steckverbindung eingesetzt.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher erläutert.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer herkömmlichen
Steckverbindungsarchitektur,
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Steckverbindungsarchitektur gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild der Steckerarchitektur gemäß der vorliegenden
Erfindung, und
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4 zeigt
ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steckerverbindungseinrichtung.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild der Architektur einer Steckverbindungseinrichtung
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel.
Hierbei basiert die Steckverbindungseinrichtung SVU auf der Ultra
Wide Band Technologie zur drahtlosen Signalübertragung. In 2 ist
eine unidirektionale Signalübertragung vom
System A über
die Steckverbindungseinrichtung SVU zu dem System B gezeigt. Die
Steckverbindungseinrichtung bzw. der Steckerverbinder weist somit
mindestens zwei Steckerkomponenten auf. In einer der Steckerkomponenten
wird ein UWB-Sender TX
und in einer anderen Steckerkomponente wird ein UWB-Empfänger RX
implementiert. Der Sender TX und der Empfänger RX stellen jeweils elektronische Schaltungen
dar, welche elektrisch mit den zu verbindenden Systemen A und B
bzw. mit deren Kabelverbindungen zu verbinden sind.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild einer grundlegenden Steckerverbindungsarchitektur
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist eine bidirektionale Signalübertragung
zwischen den System A und B vorgesehen. Die Steckverbindungseinrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel basiert
ebenfalls auf der UWB drahtlosen Signalübertragung und weist wiederum
mindestens zwei Steckerkomponenten auf. Diese Steckerkomponenten weisen
jeweils eine Sender-Empfängereinheit
TRX (eine Kombination aus einem Sender und einem Empfänger) auf,
welche sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von UWB Signalen
ausgestaltet sind.
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Zwischen
den Steckerkomponenten mit dem Sender TX oder dem Empfänger RX
oder den Sender-Empfängereinheiten
TRX erfolgt eine drahtlose Signalübertragung basierend auf der
UWB-Technologie. Dies erfolgt insbesondere für sehr kurze Funkstrecken im
Millimeterbereich und innerhalb der Steckverbindungseinrichtung.
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Die
Sender TX, die Empfänger
RX oder die Sender-Empfängereinheiten
TRX dienen dabei der Zuführung
und Bereitstellung der Eingangs- und Ausgangssignale sowie der Separation
bzw. Kombination von Mehrfachsignalen auf dem steckerinternen Übertragungspfad
bzw. Pfaden. Ferner können
Zusatzinformationen, auf deren Basis Fehler erkannt und behoben
werden können,
eingefügt,
ausgewertet und/oder bearbeitet werden. Qualitätsparameter zur Überwachung
der Signalübertragungsqualität können erzeugt
und bereitgestellt werden. Die verschiedenen Steckerverbindungen
können
adressiert werden. Ferner kann eine Erkennung und Signalisierung
der richtigen Steckerpaarung erfolgen. Schließlich ist eine Verschlüsselung
der Signalübertragung möglich, was
beispielsweise zur Reduktion von Übersprechen erfolgen kann.
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Eine
Signalübertragung
zwischen den steckerinternen Antennen der Sender, Empfänger und/oder
Sender-Empfänger-Einheiten
kann magnetisch (durch gekoppelte Induktivitäten), elektrisch durch gekoppelte
Kondensatorflächen
oder elektromagnetisch basierend auf Dipolen erfolgen. Die Übertragung
der Funksignale kann somit elektromagnetisch sowohl mit einer elektrischen
und/oder einer magnetischen Komponente erfolgen.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild einer Steckerverbindungseinrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
Die Steckerverbindungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist
eine erste Steckerverbindungseinheit SVU1 und eine zweite Steckerverbindungseinheit
SVU2 auf. Die erste Steckerverbindungseinheit SVU1 weist eine erste
Schnittstelle IU1, eine Identifikationseinheit ID1, einen Sender
TX, einen Empfänger
RX und eine erste Fehlerbehandlungseinheit FU1 auf. Die zweite Steckerverbindungseinheit
SVU2 weist einen Empfänger
RX, eine zweite Fehlerbehandlungseinheit FU2, eine zweite Schnittstelle
IU2, eine zweite Identifikationseinheit ID2 und einen Sender TX
auf. Die erste und zweite Steckerverbindungseinheit SVU1, SVU2 ist
jeweils über
die erste und zweite Schnittstelle IU1, IU2 über eine Leitung L oder einen Bus
B mit einem System A oder System B gekoppelt.
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Die
Schnittstelle IU1, IU2 weist ggf. eine Leitungsadaption, eine Kanalcodierung,
eine Multiplexeinheit und eine parallel-seriell Wandlung sowie deren
Umkehrfunktionen auf.
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Somit
wird eine Steckerverbindungseinrichtung vorgesehen, welche zwei
Systeme miteinander koppeln kann, ohne dabei eine galvanische Verbindung
vorzusehen. Hierbei erfolgt die Kopplung basierend auf der drahtlosen
UWB Signalübertragung.
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Durch
eine Anwendung von hohen Übertragungsfrequenzen
ist nur eine sehr geringe Hochfrequenzleistung für die Signalübertragung
notwendig. Durch die große
bei der Übertragung
belegte Frequenzbandbreite werden selektive Dämpfungseinflüsse, welche
beispielsweise durch Staub oder Schmutzpartikel erzeugt werden,
ausgeglichen. Somit kann eine Alterungsstabilität der Steckverbindung gewährleistet
werden.
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Bei
einer magnetischen Übertragung
kann eine vollständige
elektrische Abschirmung erfolgen. Durch eine integrierte Fehlerbehandlung
kann der immer auftretende Fehlereinfluss einer Steckerverbindung
reduziert werden. Die integrierte Fehlerbehandlung in der Fehlerbehandlungseinheit
FU1, FU2 kann bei einem erhöhten
Fehleranstieg rechtzeitig signalisieren, dass ein vorstehender Steckerausfall
erfolgen kann, so dass die Steckverbindung rechtzeitig ausgewechselt
bzw. ersetzt werden kann.
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Durch
eine Adressierung der Signale basierend auf der ersten und zweiten
Identifikationseinheit ID1, ID2 kann eine unbeabsichtigte Signalübertragung
ausgeschlossen werden. Durch das Vorsehen einer Steckeradressierung
kann bei dem Einsatz von Mehrfachsteckersystemen mit mehreren Steckerverbindungseinheiten
verhindert werden, dass eine fehlerhafte Kommunikation erfolgt.
Beispielsweise kann an jeder Steckerhälfte eines zweiteiligen Steckers eine
Leuchtdiode die Herstellung der richtigen Steckerpaarung anzeigen.
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Somit
wird eine kostengünstige
und vollständig
integrierte Lösung
einer Steckerverbindung ermöglicht.
Baugruppen-Steckverbindungen können geräteintern
realisiert werden, ohne dass dabei eine galvanische Verbindung benötigt wird.
Somit kann eine drahtlose Kontaktierung von Baugruppen über deren
Außenkanten
hin auch innerhalb von elektrischen und/oder elektronischen Geräten erfolgen.
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Die
Spezifikationen der UWB Technologie sind in der IEEE 802.15.3a sowie
auf der Homepage http://uwbforum.org genauer beschrieben, deren
Inhalt für
den Offenbarungsgehalt der Erfindung vollständig in Bezug genommen wird.