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Die
Erfindung betrifft einen Schaltverteiler für die Telekommunikations- und
Datentechnik.
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Schaltverteiler
in der Kommunikations- und Datentechnik sind in verschiedenen Ausbildungen bekannt.
Ein typischer Aufbau umfasst m Eingangskontaktpaare und n Ausgangskontaktpaare.
Dabei sind n, m natürliche
Zahlen, wobei m größer, kleiner oder
gleich n sein kann. Dabei sind Anwendungen bekannt, wo eine große Flexibilität erwünscht ist,
so dass ein Eingangskontaktpaar mit einem beliebigen Ausgangskontaktpaar
verbindbar ist. Dies wird beispielsweise mittels Koppelfelder oder
Schaltmatrizen erreicht. Der Vorteil derartiger Schaltverteiler
ist, dass diese per Fernsteuerung bedient werden können und
somit zeitaufwendige manuelle Rangierarbeiten einsparen. Nachteilig
an den bekannten Koppelfeldern ist, dass diese relativ viel Platz
benötigen. Ein
weiterer Nachteilig ist die relativ hohe Schaltleistung und damit
der Strombedarf, insbesondere wenn der Schaltverteiler mittels Fernspeisung
versorgt werden muss.
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Aus "Bergmann, Karl: Lehrbuch
der Fernmeldetechnik, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, 1968, Seiten 293–303" bzw. der
US 2 701 824 sind gattungsgemäße Schaltverteiler
in Form von motorgetriebenen Wählschaltern
bekannt.
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Aus
der
WO 2006/119625
A1 ist ein gattungsgemäßer Schaltverteiler
bekannt, wobei mittels MEMS (Micro-Electrical-Mechanical-Systems)
in Form von RSM (Rotary Switch Matrix) ein ferngesteuerter Hauptverteiler
(Automated Main Distribution Frame) aufgebaut wird.
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, einen Schaltverteiler
zu schaffen, der kompakt im Aufbau ist und wenig Verlustwärme erzeugt.
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Die
Lösung
des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu
umfasst der Schaltverteiler eine Anzahl von m Eingangskontaktpaaren
und n Ausgangskontaktpaaren, wobei durch einen mechanischen Schaltmechanismus
ein Eingangskontaktpaar mit einem beliebigen Ausgangskontaktpaar
verbindbar ist, wobei der mechanische Schaltmechanismus durch mindestens
einen Motor angetrieben wird. Hierdurch kann die Verlustwärme auf
den eigentlichen Schaltvorgang reduziert werden. Dabei sei angemerkt, dass
der Begriff Eingangskontaktpaar bzw. Ausgangskontaktpaar daher rührt, dass üblicherweise Doppeladern
geschaltet werden.
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Dabei
sind die Eingangskontaktpaare auf einer Ringstruktur angeordnet,
wobei sich die Eingangskontakte in Längsrichtung erstrecken, so
dass sich eine zylindrische Struktur ergibt, wobei innerhalb der
zylindrischen Struktur kreisringförmige Elemente übereinander
angeordnet sind, wobei jedem Ausgangskontaktpaar ein kreisringförmiges Element
zugeordnet ist, das durch den mindestens einen Motor antreibbar
ist, um wahlweise ein Ausgangskontaktpaar mit einem Eingangskontaktpaar
zu verbinden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der mechanische Schaltmechanismus durch genau einen Motor angetrieben.
Hierdurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist innerhalb der zylindrischen Struktur eine starre mechanische
Haltestruktur angeordnet, auf der die kreisringförmigen Elemente angeordnet
sind, wobei die kreisringförmigen
Elemente durch eine Kupplung mit einer Antriebswelle des Motors
verbindbar sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Kupplung als Relais ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Ausgangskontakte über
die starre mechanische Haltestruktur zu einer Außenseite des Schaltverteilers
geführt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Eingangskontakte als metallische Lochbänder ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Schaltverteiler eine Steuereinheit, über die die Verschaltung zwischen
den Eingangs- und Ausgangskontakten veränderbar ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Steuereinheit als optisch gesteuerte Steuereinheit ausgebildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind zwischen den Eingangskontakten optische Wellenleiter angeordnet,
die sich in Längsrichtung
erstrecken, wobei auf den kreisringförmigen Elementen jeweils eine
optische Sende- und Empfangseinheit angeordnet ist, die durch eine
elektrische Steuereinheit auf dem kreisringförmigen Element ausgewertet und
angesteuert wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die elektrische Spannungsversorgung für die elektrischen Steuereinheiten
auf den kreisringförmigen
Elementen durch die Antriebswelle geführt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Die
Fig. zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Verteilers,
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2 eine
schematische Draufsicht auf ein kreisringförmiges Element und
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3 eine
schematische Seitenansicht auf ein kreisringförmiges Element.
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Der
Schaltverteiler 1 umfasst eine Anzahl von m Eingangskontaktpaaren 2,
wobei aus Übersichtsgründen nur
ein vollständiges
Eingangskontaktpaar 2 links und ein weiterer Eingangskontakt
eines Eingangskontaktpaares 2 rechts in der 1 dargestellt
ist. Zwischen jeweils zwei Eingangskontaktpaaren 2 ist
ein optischer Wellenleiter 3 angeordnet, wobei aus Übersichtsgründen ebenfalls
nur ein Wellenleiter 3 dargestellt sind. Des Weiteren umfasst der
Schaltverteiler 1 ein Kontaktpaar für eine Parkposition und ein
Kontaktpaar für
eine Messleitung. Die Eingangskontaktpaare 2, die optischen
Wellenleiter 3 und die Kontaktpaare für die Parkposition und die Messleitung
erstrecken sich in Längsrichtung
L und sind konzentrisch auf einem virtuellen Kreis angeordnet. In
dem so gebildeten Zylinder sind kreisringförmige Elemente 4 angeordnet,
wobei jedem Ausgangskontaktpaar ein kreisringförmiges Element 4 zugeordnet
ist, wobei aus Übersichtsgründen nur
vier kreisringförmige
Elemente 4 dargestellt sind. Des Weiteren umfasst der Schaltverteiler 1 einen
Motor 5 und eine Steuereinheit 6. Eine Antriebswelle 7 des Motors 5 durchdringt
alle kreisringförmigen
Elemente 4, die hierzu zentrisch jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen.
Die Steuereinheit 6 steuert zum einen den Motor 5 an
und ist optisch mit den optischen Lichtwellenleitern 3 verbunden.
Die kreisringförmigen Elemente 4 sind
auf einer starren mechanischen Haltestruktur 15 angeordnet.
Die mechanische Haltestruktur 15 weist entsprechend der
Anzahl ringförmiger
Elemente 4 ringförmige
Auflagen auf, die in Form einer Wendeltreppe miteinander verbunden
sind. Die mechanische Haltestruktur 15 kann dabei einteilig oder
mehrteilig ausgebildet sein, wobei je nach Ausführungsform sichergestellt werden
muss, dass die verschiedenen ringförmigen Elemente 4 auf
die ringförmigen
Auflagen gelangen können.
Bei einteiliger Ausbildung kann das ringförmige Element 4 beispielsweise
geschlitzt ausgebildet sein. Bei der mehrteiligen Variante können die
ringförmigen
Elemente 4 auf die jeweiligen ringförmigen Auflagen gelegt werden
und anschließend
die ringförmigen
Auflagen miteinander verbunden werden.
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In
der 2 ist ein kreisringförmiges Element 4 in
einer Draufsicht dargestellt. Konzentrisch um das kreisringförmige Element 4 sind
die Eingangskontaktpaare 2, das Kontaktpaar 8 für die Parkposition
und das Kontaktpaar 9 für
die Messleitung angeordnet, wobei jeweils zwischen einem Kontaktpaar 2, 8, 9 ein
optischer Wellenleiter 3 angeordnet ist. Auf dem kreisringförmigen Element 4 ist
eine elektrische Steuereinheit 10 angeordnet, die mit einem
Relais 11, einem Relaispaar 12 und einer optischen
Sende- und Empfangseinheit 13 verbunden ist. Des Weiteren
ist die Durchgangsöffnung 14 für die Antriebswelle 7 des
Motors 5 dargestellt.
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Nachfolgend
soll nun ein mögliches
Ansteuerverfahren zur Veränderung
der Verschaltung zwischen den Eingangskontaktpaaren 2 und
einem Ausgangskontaktpaar näher
erläutert
werden. Die Steuereinheit 6 kennt die Position aller kreisringförmigen Elemente 4 und
somit, welches Eingangskontaktpaar 2 mit welchem Ausgangskontaktpaar
verbunden ist. Soll nun im dargestellten Beispiel das Ausgangskontaktpaar,
das aktuell mit dem Kontaktpaar 9 für die Messleitung verbunden
ist, mit dem links benachbarten Eingangskontaktpaar 2 verbunden
werden, so steuert die Steuereinheit 6 zunächst den
optischen Wellenleiter 3 an, der der Sende- und Empfangseinheit 13 gegenüberliegt.
Dieses Ansteuersignal ist beispielsweise ein optischer Puls bestimmter
Länge. Dieses
Ansteuersignal wird von der Sende- und Empfangseinheit 13 erfasst
und an die elektrische Steuereinheit 10 übermittelt.
Diese steuert nun das Relais 11 an, wodurch das kreisringförmige Element 4 mit
der in 2 nicht dargestellten Antriebswelle 7 des
Motors 5 gekoppelt wird. Die Kopplung kann dabei beispielsweise
durch eine Hülsen-Kupplung
erfolgen oder durch Kontaktstifte, die in Öffnungen der Antriebswelle 7 greifen.
Gleichzeitig wird das Relaispaar 12 geöffnet. Die Steuereinheit schaltet
nun den Motor 5 an, der dann die Antriebswelle 7 dreht,
so dass sich das kreisringförmige
Element 4 dreht, da dieses durch das Relais 11 mit
der Antriebswelle 7 gekoppelt ist. An der Position, wo
das kreisringförmige
Element 4 stoppen soll, wird der Lichtwellenleiter 3 von
der Steuereinheit 6 angesteuert. Erfasst nun die optische
Sende- und Empfangseinheit 13 den angesteuerten Lichtwellenleiter 3,
so wird diese Information an die Steuereinheit 10 übermittelt.
Diese schaltet dann das Relais 11, so dass das kreisringförmige Element 4 von
der Antriebswelle 7 entkoppelt wird. Des Weiteren wird
das Relaispaar 12 geschaltet, so dass das Eingangskontaktpaar 2 mit
dem Ausgangskontaktpaar verbunden wird, was noch anhand von 3 näher erläutert wird. Über die
Sende- und Empfangseinheit 13 übermittelt die Steuereinheit 10 der
Steuereinheit 6, dass das kreisringförmige Element 4 an
der richtigen Position ist. Hierzu koppelt die Sende- und Empfangseinheit 13 beispielsweise Lichtpulse
oder andersfarbiges Licht in den optischen Lichtwellenleiter 3.
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In
der 3 ist ein kreisringförmiges Element 4 in
der Seitenansicht dargestellt, wobei ein Relais des Relaispaares 12 zu
erkennen ist. Das kreisringförmige
Element 4 ist auf der starren mechanischen Haltestruktur 15 angeordnet,
wobei nur die ringförmige
Auflage dargestellt ist. Die Haltestruktur 15 bzw. die
ringförmigen
Auflagen weisen dabei ebenfalls zentrische Durchgangsöffnungen
für die Antriebswelle 7 des
Motors 5 auf, die zu den Durchgangsöffnungen 14 der kreisringförmigen Elemente 4 fluchtend
sind.
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Die
Auflage der Haltestruktur 15 eines kreisringförmigen Elementes 4 weist
Kontaktbohrungen auf, von denen Leiterbahnen zu einem Ausgangskontaktpaar 16 geführt sind.
Zur Verschaltung eines Eingangskontaktpaares 2 mit dem
zugeordneten Ausgangskontaktpaar 16 eines kreisringförmigen Elementes 4 wird
das Relaispaar 12 angesteuert. Jedes Relais des Relaispaares 12 weist
zwei Kontaktstifte 17, 18 auf, die dann herausgefahren
werden. Der Kontaktstift 17 fährt dann in eine Bohrung des Eingangskontaktes
und der Kontaktstift 18 fährt in die zugeordnete Bohrung
in der Auflagefläche,
wobei die beiden Kontaktstifte 17, 18 über das
Relais elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch ist der
Eingangskontakt mit dem Ausgangskontakt elektrisch verbunden. Dies erfolgt
jeweils paarweise. Die Kontaktstifte 17, 18 können dabei
konisch ausgebildet sein, um eine ausreichende und definierte Kontaktkraft
in den Bohrungen zu erzielen. Die elektrische Spannungsversorgung
der Steuereinheiten 10 kann dabei über Batterien erfolgen oder
aber die Spannungsversorgungsleitungen werden durch die Antriebswelle
zu den einzelnen kreisringförmigen
Elementen 4 geführt.
Die Anzahl der Eingangskontaktpaare 2 kann je nach Anwendung
kleiner, gleich oder größer der
Anzahl der Ausgangskontaktpaare 16 gewählt werden, die Anzahl der
kreisringförmigen
Elemente 4 entspricht der Anzahl von Ausgangskontaktpaaren
zuzüglich
von kreisringförmigen
Elementen 4 für
Messleitungen. Die Eingangskontaktpaare 2 und die Ausgangskontaktpaare 16 können dabei
mit Aderanschlusskontakten ausgebildet sein, beispielsweise mit
Schneid-Klemm-Kontakten oder Wire-Wrap-Kontakten. In der Parkposition
ist ein Ausgangskontakt mit keinem Eingangskontakt verbunden.
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- 1
- Schaltverteiler
- 2
- Eingangskontaktpaare
- 3
- optischer
Wellenleiter
- 4
- kreisringförmiges Element
- 5
- Motor
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Kontaktpaar
für die
Parkposition
- 9
- Kontaktpaar
für die
Messleitung
- 10
- elektrische
Steuereinheit
- 11
- Relais
- 12
- Relaispaar
- 13
- Sende-
und Empfangseinheit
- 14
- Durchgangsöffnung
- 15
- Haltestruktur
- 16
- Ausgangskontaktpaare
- 17,
18
- Kontaktstifte
- L
- Längsrichtung