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Die
Erfindung betrifft ein Bussystem mit einer Mehrzahl von Reiheneinbaugeräten als
Busteilnehmern, zwischen denen eine Kommunikation über Lichtsignale
ermöglicht
ist, wozu die Reiheneinbaugeräte
jeweils eine Einkoppeleinheit zum Einkoppeln von Lichtsignalen zu
einem Empfänger
des Reiheneinbaugeräts
hin aufweisen. Die Erfindung betrifft auch ein für ein derartiges Bussystem
geeignetes Reiheneinbaugerät
sowie ein Verfahren zum Austausch von zur Kommunikation dienenden
Signalen zwischen Busteilnehmern.
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Ein
Bussystem der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 196 00 997 A1 bekannt.
Zur Kommunikation weist jedes Reiheneinbaugerät einen Sender und einen Empfänger auf.
Jedes Reiheneinbaugerät
kommuniziert direkt über Sender
und Empfänger
mit einem benachbarten Reiheneinbaugerät, die Kommunikation erfolgt
also jeweils in Paaren von Reiheneinbaugeräten. Zur Übertragung des Lichts kann
ein Zwischenleiter vorgesehen sein, zum Beispiel ein optischer Sternkoppler, der
in einer Tragschiene geführt
ist, auf der die Busteilnehmer aufgereiht sind.
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Bei
dem genannten Bussystem aus der
DE 196 00 997 A1 besteht der Nachteil, dass
die Kommunikation jeweils paarweise erfolgt, und dass keine Möglichkeit
gegeben ist, reiheneinbaugerätübergreifende
Kommunikation einzusetzen. Soll beispielsweise ein Informationsaustausch
zwischen einem auf der Tragschiene ersten und einem fünften Reiheneinbaugerät stattfinden,
so muss das erste eine Anfrage an das auf der Tragschiene zweite
Reiheneinbaugerät
senden, dieses an das dritte, dieses an das vierte, bis die Anfrage
schließlich
beim fünften
ankommt. Auf dem Rückweg
werden die Informationen in umgekehrter Richtung jeweils durch die
Reiheneinbaugeräte
weitergegeben.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes und leistungsfähiges Bussystem
bereitzustellen, ein Reiheneinbaugerät mit entsprechenden Mitteln auszustatten,
um den Bau eines solchen Bussystems zu ermöglichen und ein Verfahren zum
Austausch von zu Kommunikation dienenden Signalen zwischen Busteilnehmern,
insbesondere Reiheneinbaugeräten,
bereitzustellen, dass gegenüber
dem Stand der Technik verbessert ist.
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Die
Aufgabe wird durch ein Bussystem nach Patentanspruch 1, ein Reiheneinbaugerät nach Patentanspruch
6 und ein Verfahren nach Patentanspruch 9 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind somit
die Einkoppeleinheiten so ausgebildet, dass sie in einem Montagezustand
der Reiheneinbaugeräte
derart anordenbar sind (zum Beispiel in Reihe), dass die Kommunikation
vermittels eines einzigen, alle Reiheneinbaugeräte übergreifenden Lichtstrahls
ermöglicht
ist, der jede Einkoppeleinheit durchläuft, und von dem jede Einkoppeleinheit
einen Anteil zu dem jeweiligen Empfänger abzweigt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass verfügbare Techniken das Bereitstellen
von ausreichend energiereichen Lichtstrahlen ermöglichen, die reiheneinbaugerätübergreifend
Signale transportieren können.
Dadurch entfällt
der paarweise Austausch von Signalen. Der energiereiche Lichtstrahl
kann insbesondere ein gebündelter
Lichtstrahl sein und zum Beispiel durch eine Laserdiode, die als Sender
fungiert, erzeugt werden.
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Bevorzugt
ist ein Sender, zum Beispiel die eben genannte Laserdiode, in jedem
Reiheneinbaugerät
vorgesehen oder zumindest in einem der Reiheneinbaugeräte. Hierzu
wird zumindest eine Einkoppeleinheit auch als Auskoppeleinheit ausgelegt, über die
ein Sender des Reiheneinbaugeräts
Signale abgeben kann, die über
einen alle Reiheneinbaugeräte übergreifenden
Lichtstrahl zu den anderen Reiheneinbaugeräten übermittelt werden. Die Formulierung "über einen ...Lichtstrahl" impliziert hierbei
zwei Möglichkeiten,
nämlich
dass der Licht strahl selbst das Signal repräsentiert, oder dass der Lichtstrahl
in einen Trägeranteil
und einen Signalanteil aufspaltbar ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist jede Einkoppeleinheit als T-Stück aus lichtdurchlässigem Material
ausgebildet. Der obige Balken des "T"s ist
geradlinig, und diese geradlinigen Teile jeder Einkoppeleinheit
können
dann bevorzugt hintereinander angeordnet werden, so dass der Lichtstrahl
sämtliche
T-Stücke
geradlinig durchstrahlen kann. Am Fuße jedes "T"s
ist dann der Empfänger
und gegebenenfalls der Sender des Reiheneinbaugeräts angeordnet.
Bei herkömmlichem
lichtleitendem Material wird ein Anteil des den oberen Balken des "T"s durchlaufenden Lichtstrahls zum Fuße des "T"s abgezweigt. Umgekehrt kann der Sender
vom Fuße
des "T"s aus abstrahlen,
und das Signal wird dann zu zwei Seiten des oberen Balkens hin ausgekoppelt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind alle Reiheneinbaugeräte
an einer Hutschiene befestigt. Die Einkoppeleinheiten ragen in die
Hutschiene hinein, und der alle Reiheneinbaugeräte übergreifende Lichtstrahl verläuft in der
Hutschiene. Es wird hierbei von einer herkömmlichen Hutschiene mit Wannenform
ausgegangen. Die Hutschiene besteht üblicherweise aus einem profilierten
Blech, wobei dem Fachmann verständlich
ist, was mit "in
der Hutschiene" gemeint
ist, nämlich
ein Raum, der von drei Seiten von Metall umgeben ist.
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Zur
Erfindung gehört
auch ein Reiheneinbaugerät,
das eine Einkoppeleinheit umfasst, die ein geradliniges Stück aus lichtdurchlässigem Material aufweist,
von dem ein weiteres Stück
aus lichtdurchlässigem
Material zu einem Empfänger
des Reiheneinbaugeräts
abzweigt. Ein solches Reiheneinbaugerät ist zur Verwendung in dem
erfindungsgemäßen Bussystem
ausgelegt, denn wenn mehrere solche Reiheneinbaugeräte bereitgestellt
werden, können die
geradlinigen Stücke
in Flucht angeordnet werden und so einen mehrere Reiheneinbaugeräte übergreifenden
Lichtstrahl durchlassen.
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Bevorzugt
umfasst das Reiheneinbaugerät eine
Rückseite,
die dazu ausgelegt ist, auf einer Hutschiene befestigt zu werden.
Das geradlinige Stück aus
lichtdurchlässigem
Material soll derart an der Rückseite
angeordnet sein, dass es bei Befestigung des Reiheneinbaugeräts auf einer
Hutschiene in die Hutschiene hineinragt und vorzugsweise parallel
zu der (üblicherweise
geradlinigen) Hutschiene verläuft. Bei
dieser Ausführungsform
wird der vorhandene Platz besonders effektiv ausgenutzt, denn bisher
ist der Platz in der Hutschiene nur teilweise durch den Kontaktapparat
der Reiheneinbaugeräte
belegt. Die optische Kommunikation über Lichtstrahlen ersetzt im
Stand der Technik häufig
verwendete elektrische Kabel, so dass der von diesen eingenommene
Platz nunmehr zusätzlich
zur Verfügung
steht.
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Das
Reiheneinbaugerät
umfasst bevorzugt unmittelbar neben dem Empfänger einen Sender, also einen
Sender, der an dem weiteren Stück
aus lichtdurchlässigem
Material angeordnet ist. Über
dieses weitere Stück
kann der Sender dann Signale in das geradlinige Stück einkoppeln.
Der Sender sollte so leistungsfähig
sein, dass der Lichtstrahl mehrere Reiheneinbaugeräte übergreifend
sein kann, ohne nennenswert durch das Abzweigen von Teilen des Lichtstrahls
in die jeweiligen weiteren Stücke
aus lichtdurchlässigem
Material abgeschwächt
zu werden. Hierfür
kann der Sender beispielsweise eine Laserdiode sein.
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Die
Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Austausch von zur Kommunikation
dienenden Signalen zwischen Busteilnehmern verwirklicht, die jeweils
Einkoppeleinheiten aufweisen, die ein geradliniges Stück aus lichtdurchlässigem Material
aufweisen, wobei die Busteilnehmer so angeordnet werden, dass alle
geradlinigen Stücke
der Einkoppeleinheiten in Reihe angeordnet sind. Sämtliche
zur Kommunikation dienenden Signale werden einem Lichtstrahl aufgeprägt, der
die geradlinigen Stücke
der Einkoppeleinheiten durchläuft.
Unter "aufgeprägt" ist hierbei zu verstehen,
dass der Lichtstrahl selbst mit dem Signal gleichzusetzen ist (zum
Beispiel auch als gepulster Lichtstrahl, wobei die Pulslänge das
Signal wiedergibt), es kann aber auch ein Lichtstrahl bereits als Träger vorhanden
sein, und die Signale können
als Lichtsignale dem Trägerlichtstrahl überlagert
werden.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
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1 ein
Querschnitt durch ein an einer Hutschiene angebrachtes erfindungsgemäßes Reiheneinbaugerät ist (siehe
Schnitt I-I in 2), und
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2 eine
Draufsicht auf eine Hutschiene mit zwei erfindungsgemäßen Reiheneinbaugeräten ist.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Reiheneinbaugerät 10 im
Querschnitt (siehe Schnitt I-I in 2), das
auf einer Hutschiene 12 aufgeschnappt ist. Der Aufschnappmechanismus
ist als solcher bekannt und muss hier nicht im Einzelnen erläutert werden.
Wie bei herkömmlichen
Reiheneinbaugeräten ragt
aus einer Rückwand 14 des
Reiheneinbaugeräts 10 ein
Kontaktapparat 16 heraus, an dem vier Stifte 18 angeordnet
sind, die im eingeschnappten Zustand des Reiheneinbaugeräts in elektrischem
Kontakt mit jeweils einer von vier zugeordneten Leiterbahnen 20 stehen.
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Der
Innenraum der Hutschiene 12 ist der durch die Profilwände 22, 24 und 26 abgegrenzte Raum.
In diesem Innenraum der Hutschiene 12 ist noch Platz.
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Dies
wird erfindungsgemäß dazu ausgenutzt,
einen zur Kommunikation in einem Bussystem dienenden Lichtstrahl
durch die Hutschiene 12 zu führen. Jedes Reiheneinbaugerät 10 ist
dadurch als Busteilnehmer ausgebildet, das eine Ein-/Auskoppeleinheit 28 aufweist,
die T-förmig
ist, also ein geradliniges Stück 30 und
ein in der Mitte des geradlinigen Stücks 30 davon abzweigendes
ebenfalls geradliniges Stück 32 aufweist.
Die Ein-/Auskoppeleinheit besteht aus lichtdurchlässigem Material.
Das geradlinige Stück 30 ragt,
wie in 1 gezeigt, in den Innenraum der Hutschiene 12 hinein.
Das geradlinige Stück 32 kann
im Inneren des Reiheneinbaugeräts 10 ausgebildet
sein. Am Fuße
des geradlinigen Stücks 32 sind
ein Empfänger 34 und
ein Sender 36 angeordnet. Der Empfänger 34 ist beispielsweise
ein Fototransistor und der Sender 36 eine Laserdiode. Der
Sender 36 ist ausreichend stark, um ein Signal in das geradlinige
Stück 32 der
T-förmigen
Ein-/Auskoppeleinheit einzuspeisen, das dann in die beiden Zweige
des geradlinigen Stücks 30 abzweigt
(vergleiche 2) und zu einem benachbarten
gleichartigen Reiheneinbaugerät
geführt
werden kann, oder auch geradlinig in der Hutschiene 12 geleitet
ist. In 2 ist ein zweites gleichartiges
Reiheneinbaugerät 10 in einem
bestimmten Abstand vom anderen Reiheneinbaugerät 10 dargestellt.
Die Kommunikation zwischen den beiden Reiheneinbaugeräten 10 erfolgt über den
Lichtstrahl 38. Dieser durchläuft wegen des Abstands zwischen
den beiden Reiheneinbaugeräten 10 eine
freie Strecke in der Hutschiene 12. Es wäre jedoch
auch möglich,
direkt neben das erste Reiheneinbaugerät ein zweites Reiheneinbaugerät zu setzen,
so dass die jeweiligen geradlinigen Stücke der Ein-/Auskoppeleinheiten
einander direkt berühren
und der Lichtstrahl 38 nicht durch die Luft geführt ist.
Am Ende der Hutschiene 12 befindet sich eine Übergangseinheit 40 mit
einem opto-elektrischen Wandler 42, die die optischen Signale,
die über
den Lichtstrahl 38 übermittelt
werden, in elektrische Signale zur weiteren Nutzung durch das Bussystem
umwandeln kann oder umgekehrt elektrische Signale in optische Signale
umwandeln kann.
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Die
Erfindung macht von einem mehrere Reiheneinbaugeräte 10 übergreifenden
Lichtstrahl Gebrauch. Durch die gewählte Form der Ein-/Auskoppeleinheit 28 ist
es ermöglicht,
dass der Lichtstrahl 38 geradlinig durch sämtliche
Reiheneinbaugeräte 10 durchgeführt ist.
Jedes an der Hutschiene 12 angebrachte Reiheneinbaugerät 10 empfängt sämtliche Signale.
Wenn jedes Reiheneinbaugerät 10 mit
einem Sender 36 versehen ist, kann jedes Reiheneinbaugerät auch Signale
einkoppeln. Dadurch können auch
zwei Reiheneinbaugeräte
miteinander kommunizieren, die auf der Hutschiene durch ein oder
mehrere Reiheneinbauge räte
getrennt sind. Diese zwischen die beiden kommunizierenden Reiheneinbaugeräte gesetzten
Reiheneinbaugeräte "hören" zwar die Kommunikation mit, tragen
aber nichts durch Senden entsprechender Antwortsignale bei.
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Um
in dem erfindungsgemäßen Bussystem eine
wechselseitige Kommunikation besonders gut zu ermöglichen,
kann vorgesehen sein, dass die Signale jeweils nur für eine bestimmte
Zeitdauer gepulst abgegeben werden, und dass dann die Empfänger 34 abgefragt
werden, ob Antwortsignale eingehen. Es werden hierdurch Zeitfenster
für die
einzelnen Reiheneinbaugeräte
vergeben. Hierbei kann an die Erfahrungen angeknüpft werden, die mit über elektrische
Signale erfolgender Kommunikation gemacht wurden.