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Stand der Technik
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In
der Verbindungstechnik erfolgt die Datenübertragung zwischen auf verschiedenen
Leitplatten angeordneten Modulen über metallische Verbindungen.
Typischerweise wird pro Signal eine Verbindung verwendet. Für die Endmontage
entstehen dadurch hohe Kosten. Metallische Verbindungen sind außerdem bei
auftretenden Vibrationen am Steuergerät starken Belastungen ausgesetzt
und dadurch leicht störanfällig. Ferner
ist bei der Verwendung metallischer Verbindungen die Übertragungsgeschwindigkeit
zwischen den einzelnen Modulen begrenzt und sie sind ferner für elektromagnetische
Einkopplungen und den damit verbundenen Störungen sehr anfällig.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
die Datenübertragung
von einem Modul auf mindestens ein weiteres Modul über eine
optische Übertragungseinrichtung
vorzunehmen. Hierdurch werden Informationen zwischen den einzelnen
Modulen innerhalb eines Steuergeräts nicht mehr über störanfällige metallische
Verbindungen übertragen.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass ein Modul als integriertes Expansionsmodul (IEM)
ausgestaltet ist, das über
eine an die Montageplatte angeschlossene Steckverbindung mit Strom
versorgt wird. Die einzelnen Module lassen sich beliebig austauschen,
da eine Einschränkung
der Pinanzahl des Moduls nicht notwendig ist. Das Steuergerät kann ohne
wesentliche Mehrkosten flexibler gestaltet werden, da die Module
ohne weitere Änderungen
an der Montageplatte durch andere Module ersetzt werden können. Die Stromversorgung
der einzelnen Module kann auf sehr einfache Weise durch die Steckverbindung
erfolgen. Aufgrund der optischen Übertragungs-Verbindung kann
beispielsweise das Modul auf der ersten Montageplatte ohne weiteres
ausgetauscht und gegen ein anderes Modul ersetzt werden. Bei einer
Veränderung
der Pinzahl des auf der ersten Montageplatte angeordneten Moduls
braucht wegen der optischen Verbindung auf der zweiten Montageplatte
keine Veränderung
vorge nommen zu werden. Zusatzfunktionen des Moduls auf der ersten
Montage- oder Leiterplatte machen es aufgrund der optischen Verbindung
nicht erforderlich, an der optischen Übertragungseinrichtung Veränderungen
vorzunehmen. Es können,
wie bereits erwähnt,
gegenüber
metallischen Verbindungen beliebig viele Informationen weitergeleitet
werden. Hierdurch lassen sich Bau- und Montagekosten des Steuergeräts reduzieren.
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Eine
zusätzliche
Möglichkeit
ist gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung, dass das auf der ersten Montageplatte angeordnete
Modul mit dem auf der zweiten Montageplatte angeordneten Modul über die optische Übertragungseinrichtung
zur Datenübertragung
in Wirkverbindung steht. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den
heute üblichen
Steuergeräten.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass das erste Modul oder das integrierte Expansionsmodul
bzw. IEM über
die optische Übertragungseinrichtung
mit einem oder mehreren auf der zweiten Montageplatte angeordneten
Modulen in Wirkverbindung steht, die zumindest über eine an die zweite Montageplatte
angeschlossene Steckverbindung mit Strom versorgt werden. Die erfindungsgemäßen Montageplatten
und die verwendeten Module lassen sich aufgrund der optischen Übertragungseinrichtung
auch bei sehr wenig Platz bzw. bei schwierigen Einbaubedingungen
ohne weiteres montieren.
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Vorteilhaft
ist es hierzu auch, dass mit Hilfe der ersten optischen Einrichtung
die Datenübertragung
in die eine Richtung und mit Hilfe einer zweiten optischen Einrichtung
die Datenübertragung
in die andere bzw. entgegengesetzte Richtung erfolgt. Auf diese
Weise können
die Informationen jederzeit ungehindert in beide Richtungen ausgetauscht
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, dass die optische Übertragungseinrichtung aus
einem an der ersten Montageplatte vorgesehenen Transmitter und einem
diametral gegenüber
an der zweiten Montageplatte angeordneten Receiver besteht.
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Von
besonderer Bedeutung ist für
die vorliegende Erfindung, dass die optische Übertragungseinrichtung als
Laser- oder Infraroteinrichtung ausgebildet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Der
einzigen Figur ist eine drahtlose Verbindung zwischen einer ersten
Montageplatte (IEM) und einer zweiten Montageplatte, auch als Leiterplatte bezeichnet,
zu entnehmen.
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Ausführungsformen
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Der
Darstellung gemäß der Zeichnung
ist zu entnehmen, dass eine erste Montageplatte 1 und eine
zweite Montageplatte 2, nachstehend auch als Leiterplatte
bezeichnet, anstelle einer metallischen Verbindung, über eine
optische Übertragungseinrichtung 4 miteinander
in Wirkverbindung stehen und die Information bzw. der Datentransfer über diese
optische Übertragungseinrichtung 4 erfolgt.
Die optische Übertragungseinrichtung 4 kann
als Laser- oder
Infraroteinrichtung oder dergl. ausgebildet sein und ist daher gegenüber den
bisher eingesetzten metallischen Verbindungen zwischen den Leiterplatten
wesentlich flexibler und weniger störanfällig, insbesondere unempfindlich
gegenüber
im Betrieb auftretenden Erschütterungen.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
optische Übertragungseinrichtung
kann sowohl einen unidirektionalen Transport von Daten von den Komponenten
der ersten Montageplatte (IEM) an die zweite Montageplatte als auch
einen Datenaustausch, ausgehend von der zweiten Montageplatte 2 an
die erste Montageplatte 1 vornehmen, je nach Anwendungszweck.
Die optische Übertragungseinrichtung 4 weist
für den
Datentransfer an der ersten Leiterplatte 1 einen Transmitter 8 und
an der zweiten Montage- bzw. Leiterplatte 2 einen Receiver 9 auf.
Zur Gewährleistung
einer störungsfreien Datenübertragung
zwischen den beiden Montageplatten 1 und 2 ist
es wichtig, dass die optische Übertragungseinrichtung 4 mit
ihrem Transmitter 8 diametral gegenüber dem an der zweiten Montageplatte 2 angeordneten
Receiver 9 ausgerichtet ist. Je nach Richtung des Datentransfers
hinsichtlich eines eindimensionalen Datenaustauschs bzw. bei einem
bidirektionalen Datenaustausch sind die Komponenten Transmitter 8 und
Receiver 9 an den einander gegenüberliegenden Planflächen der
ersten Montageplatte 1 (IEM) bzw. der zweiten Montageplatte 2 (Leitplatte) anzuordnen
und auszurichten.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene
optische Übertragungseinrichtung 4 für einen
berührungs-
und kontaktlosen Datenaustausch zwischen der ersten Montageplatte 1 und
der zweiten Montageplatte 2 ist – wie vorstehend bereits erwähnt – kostengünstig herzustellen
und nicht anfällig
gegenüber auftretenden
Vibrationen und weiteren mechanischen Belastungen. Im Gegensatz
zu metallischen Verbindungen bietet die optische Übertragungseinrichtung 4 dazu
eine unbegrenzte Übertragungsgeschwindigkeit
und ist im Gegensatz zu metallischen Verbindungen zwischen den Komponenten,
die auf der ersten Montageplatte 1 und den Komponenten, die
auf der zweiten Montageplatte 2 untergebracht sind, unanfällig gegenüber Störungen,
die durch elektromagnetische Einkopplungen hervorgerufen werden.
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Die Übertragungsgeschwindigkeit,
die mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen,
den Datenaustausch zwischen der ersten Montageplatte 1 und der
zweiten Montageplatte 2 gewährleistenden optischen Übertragungseinrichtung 4 erzielbar
ist, ist nur abhängig
von der eingesetzten optischen Übertragungstechnik.
Elektro-magnetische Störquellen
beeinflussen die Übertragungsleistung
zwischen der ersten Montageplatte 1 und der zweiten Montageplatte 2 hingegen
nicht.
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Wie
aus der Zeichnung ferner hervorgeht, sind auf der ersten Montageplatte 1 bzw.
Leiterplatte ein erstes Modul 6, das als Controller ausgebildet sein
kann und weitere elektronische Bausteine wie Chips 12 und 13 angeordnet.
Auf der zweiten Montageplatte bzw. Leiterplatte 2 sind
ein zweites Modul 7, das ebenfalls als Controller ausgebildet
sein kann und weitere elektronische Bausteine, wie z. B. Chips 10 und 11,
angeordnet.
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Die
erste Montageplatte 1 kann als integriertes Expansionsmodul
(IBM) ausgebildet sein und über
eine Steckverbindung 3 mit Strom versorgt werden. Das zweite
Modul 7, angeordnet auf der zweiten Montageplatte 2 bzw.
einer Hauptplatine, wird ebenfalls über eine Steckverbindung 5 mit
Strom versorgt. Die einzelnen Module 6, 7 bzw.
Steckverbindungen 3, 5 können mit den Montageplatten 1 und 2 verschraubt
sein. Neben einer Verschraubungstechnik kommen auch andere Bestückungstechniken
der ersten Montageplatte 1 (IEM) bzw. der zweiten Montageplatte
(Leiterplatte) in Betracht, die bevorzugt automatisierbar und in
großen
Stückzahlen
eingesetzt werden können.
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Die
Stromversorgung der übrigen
Module, die auf den Ober- bzw. Unterseiten den benachbart zueinander
angeordneten ersten und zweiten Montageplatten 1, 2 angeordnet
sein können,
erfolgt über die
Steckverbindungen 3 bzw. 5 in Verbindung mit den
Montageplatten 1 und 2, wie in der Zeichnung dargestellt.
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Neben
der ersten optischen Übertragungseinrichtung 4 können ein
oder mehrere Übertragungseinrichtungen 4 zwischen
den beiden Montageplatten 1, 2 vorgesehen werden.
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Mit
Hilfe der ersten optischen Übertragungseinrichtung 4 kann
die Datenübertragung
in die eine Richtung und mit Hilfe einer zweiten optischen Übertragungseinrichtung
die Datenübertragung
in die andere bzw. entgegengesetzte Richtung ohne Störung erfolgen,
damit wird die Möglichkeit
eröffnet,
einen bidirektionalen Datentransfer zu realisieren. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung
realisiert einen drahtlosen über
eine optische Übertragungseinrichtung 4 erfolgende
Verbindung zwischen den Komponenten der ersten Montageplatte 1 und
den Komponenten, die auf der zweiten Montageplatte 2 angeordnet
sind. Die Spannungsversorgung der ersten Montageplatte erfolgt über die
Steckverbindung 3, jedoch könnte alternativ zur Versorgung
auch weiterhin eine einfache mechanische Verbindung zur zweiten
Montageplatte 2 (Leiterplatte) bestehen bleiben.
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Das
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Konzept geht – abgesehen
von der einfachen mechanischen Verbindung – wie obenstehend dargelegt,
keine mechanische Verbindung über
Verbindungsleitungen zwischen der ersten Montageplatte 1 und
der zweiten Montageplatte 2, wenn die Spannungsversorgung über die
Steckverbindung 3 erfolgt. Sollte die Spannungsversorgung
alternativ über
eine einfache mechanische Verbindung über die zweite Montageplatte 2 erfolgen,
sind die mechanischen Belastungen durch die geringe Anzahl der Verbindungen
(typischerweise zwei) sehr leicht beherrschbar.
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Die
optische Übertragungseinrichtung 4 samt
der eingesetzten Transmitter 8 und Receiver 9 zeichnet
sich durch eine relativ hohe Übertragungsgeschwindigkeit
im Gegensatz zu metallischen Verbindungen aus, die nur abhängig von
der eingesetzten optischen Übertragungstechnik
ist. Des Weiteren hat die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung den
schlagenden Vorteil, dass elektromagnetische Störquellen in keiner Weise die Übertragungsleistung auf
der Verbindungsstrecke zwischen der ersten Montageplatte 1 und
der zweiten Montageplatte 2 zu beeinflussen vermögen.