DE102010044255A1

DE102010044255A1 - Datenspeichergerät und Verfahren zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE102010044255A1
Application number: DE102010044255A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hauser; Roland Bott
Original assignee: TRSYSTEMS GmbH
Current assignee: TRSYSTEMS GmbH
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Es wird ein Datenspeichergerät zur Aufbewahrung von Daten für ein Datenverarbeitungsgerät offenbart. Es umfasst eine digitale Datenspeichereinheit (40), ein Gehäuse (2), in welchem die digitale Datenspeichereinheit separierbar vom Datenverarbeitungsgerät angeordnet ist, und wenigstens eine elektrische Durchführung (20) durch das Gehäuse. Das Gehäuse (2) ist derart ausgeführt, dass die digitale Datenspeichereinheit staubgeschützt und wasser- und flüssigkeitsgeschützt, insbesondere strahlwassergeschützt ist. Die elektrische Durchführung (20) ist als Teil (23) einer geschützten elektrischen Steckverbindung ausgebildet und/oder im Wesentlichen in dem Gehäuse (2) angeordnet. Das Datenspeichergerät kann in einem Verfahren zur Datenübertragung von einem ersten Rechner auf einen zweiten Rechner zum Einsatz gelangen, wobei insbesondere wenigstens einer der Rechner in einer Umgebung mit für den störungsfreien Betrieb von elektronischen Geräten schädlichen Umwelteinflüssen angeordnet ist und betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenspeichergerät mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Datenübertragung mittels eines derartigen Datenspeichergerätes.
Ein derartiges Datenspeichergerät ist aus der DE 10 2006 005 979 A1 bekannt, welches beispielsweise einen USB-Stick enthält. Der USB-Stick ist in einer Schutzhülle bzw. einem Gehäuse angeordnet und enthält als elektrische Durchführung einen USB-Stecker für den Anschluss an ein Datenverarbeitungsgerät und dergleichen. Dieser Stecker ragt ungeschützt aus dem Gehäuse heraus und kann mittels einer Kappe verschlossen werden, um beispielsweise bei einem Transport eine Beschädigung zu vermeiden. Für den Einsatz unter industriellen Bedingungen, wobei hier beispielsweise auf die Einwirkung von Wasser, andere flüssige Medien, Staub und Schmutz verwiesen sei, müssten zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um funktionssicher und/oder dauerhaft die Datenspeicherung ebenso wie die Datenübertragung erreichen zu können.
Viele aktuelle industrielle und logistische Prozesse benötigen oder erzeugen eine große Menge von Daten. Häufig sind derartige Prozesse auch flankiert von anderen rechnergestützten Anwendungen, welche ebenfalls große Datenmengen verarbeiten oder benutzen. Beispiele hierfür sind die Speicherung von Multimediadaten in einem Werkzeug, ein elektronischer Werkzeugbegleitordner, Konstruktionszeichnungen oder ein Werkzeugtagebuch. Dabei stellt ein rationeller und fehlerloser Datenaustausch von und zu Datenverarbeitungsgeräten, insbesondere Rechnern, die unter industriellen Bedingungen oder in natürlicher Umwelt eingesetzt werden, möglicherweise sogar nicht ortsfest betrieben werden, eine nicht zu unterschätzende praktische Herausforderung dar.
Für praktische Anwendungen unter schwierigen Umgebungsbedingungen gelangen bereits verbreitet Datenverarbeitungsgeräte in robusten, widerstandsfähigen Ummantelungen oder Gehäusen, zum Beispiel so genannte Industrie-PCs, zum Einsatz. Alternativ dazu werden Datenverarbeitungsgeräte oder auch einzelne periphere Komponenten wie Datenspeichergeräte geschützt in Koffern oder Behältern verwahrt, aus denen sie zum Gebrauch entnommen werden oder die zum Gebrauch geöffnet werden.
Typischerweise wird für den Datenaustausch mit derartigen Geräten auf allgemein verbreitete Lösungen, wie beispielsweise Internetverbindungen, kabellose örtlich begrenzte Netzwerkverbindungen (WLAN) oder portable Datenspeicher, wie CD-ROMs, DVD-ROMs, USB-Speicher-Sticks, welche USB-Flashdisks umfassen, oder dergleichen, zurückgegriffen. Besonders bei großen Datenmengen oder im mobilen Einsatz sind direkte Datenaustauschverbindungen wenig praktikabel, wenn keine ausreichende Signalstärke oder hinreichend hohe Übertragungsrate zur Verfügung gestellt werden kann. In Bezug auf die portablen Datenspeicher hat sich herausgestellt, dass besonders unter den praktischen Bedingungen außerhalb einer Büroumgebung diese nicht immer zuverlässig arbeiten oder aufgrund von äußeren Einflüssen in ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden. Beispielsweise sind USB Typ A Steckverbinder nicht industriegerecht wegen fehlender Dichtigkeit, mangelhafter Stabilität und Vibrationsfestigkeit, fehlender Verriegelungsmöglichkeiten, fehlende Beständigkeit gegen aggressive Medien, beispielsweise Öle und dergleichen. In negativer Konsequenz kann es sogar zu einem irreparablen Datenverlust kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verlässliche und/oder sichere elektronische Speicherung und/oder Übertragung von Daten, insbesondere unter industriellen Bedingungen oder in natürlichen Umweltbedingungen, zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Datenspeichergerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder ein Verfahren zur Datenübertragung gemäß dem auf das Verfahren gerichteten Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Ein erfindungsgemäßes Datenspeichergerät zur Aufbewahrung von Daten für ein Datenverarbeitungsgerät, umfasst eine digitale Datenspeichereinheit, ein Gehäuse, in welchem die digitale Datenspeichereinheit separierbar oder separat vom Datenverarbeitungsgerät angeordnet ist, insbesondere fest mit dem Gehäuse verbunden, und wenigstens eine elektrischen Durchführung durch das Gehäuse. Dabei ist das Gehäuse derart ausgeführt, dass die digitale Datenspeichereinheit staubgeschützt und strahlwassergeschützt ist. Ferner ist die elektrische Durchführung als Teil einer geschützten elektrischen Steckverbindung ausgebildet und/oder im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Datenverarbeitungsgerät kann ein Endgerät sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse eine mechanische Schnittstelle auf, welche in vorteilhafter Weise Arretierungsmittel und/oder ein Gewinde enthält, um eine Verbindung mit einem Werkzeug oder einem Maschinenteil oder einer mit diesen in Verbindung stehenden Baugruppe, wie beispielsweise einem Schaltschrank, herzustellen. Das Werkzeug oder Maschinenteil oder dergleichen enthält für die Aufnahme des Datenspeichergeräts eine Aufnahmeöffnung, wobei das Datenspeichergerät bevorzugt im Wesentlichen vollständig in der Aufnahmeöffnung angeordnet werden kann, wobei der im Gehäuse angeordnete Teil der elektrischen Steckverbindung zugänglich ist, sodass ein zweiter Teil der elektrischen Steckverbindung verbindbar und/oder anschließbar ist.
In vorteilhafter Weise werden erfindungsgemäß die Funktionalität der digitalen Datenspeichereinheit beeinträchtigende Umgebungseinflüsse ausgeschlossen. Insbesondere ist das Gehäuse geschlossen oder dicht und weist keine Öffnungen auf, durch welche Staub oder Strahlwasser in das Innere eindringen könnte. Die elektrische Durchführung ist insbesondere staubdicht und strahlwasserdicht. Für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts wird das Gehäuse weder geöffnet noch wird die Datenspeichereinheit dem Gehäuse entnommen, noch werden Teile des Gehäuses entfernt.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Datenspeichergerät staubeintrittsgeschützt. Des Weiteren oder alternativ dazu kann es bevorzugt überflutungsgeschützt und/oder eintauchgeschützt und/oder zeitweilig untertauchgeschützt und/oder dauerhaft untertauchgeschützt und/oder hochdruckreinigungsgeschützt sein. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Datenspeichergerät erfüllt die Anforderungen der entsprechenden Schutzart (Schutzgrad, Schutzklasse, IP-Code) der DIN EN 60529 (VDE 0470-1) alternativ DIN 40050. Weiterhin oder ebenfalls alternativ dazu kann es bevorzugt temperaturgeschützt für den industriellen Temperaturbereich von –40 Grad Celsius bis 85 Grad Celsius sein.
Das Datenspeichergerät ist damit in vorteilhafter Weise industriebedingungskonform, mechanisch stabil, robust. Die im Datenspeichergerät liegende digitale Datenspeichereinheit ist gegen ein raues Umfeld geschützt.
Das Gehäuse kann auch als Ummantelung oder als Verkapselung bezeichnet werden. Insbesondere kann das Datenverarbeitungsgerät einen Prozessor oder eine Central Processing Unit (CPU) aufweisen. Insbesondere kann das Datenspeichergerät CPU-los sein, keine CPU aufweisen, anders gesagt kein eigenständiger Rechner sein. Im Sinne dieser Darstellung ist ein Speicherungsvorgänge unmittelbar oder direkt steuernder Prozessor keine CPU.
Die digitale Datenspeichereinheit kann ein technisches, insbesondere elektronisches Speichermedium – auch als Datenspeicher, Datenträger oder Speicherkarte bezeichnet – umfassen. Es können auch mehrere derartige Speichermedien, auch Kombinationen von Speichermedien unterschiedlicher Arbeitsprinzipien oder Ausführungen vorhanden sein. Das Speichermedium ist bevorzugt nichtflüchtig und/oder semi-permanent.
In einzelnen Ausführungsformen kann das Speichermedium ein synchronous dynamic random access memory (SDRAM), ein FRAM, ein MRAM, ein Phase change RAM, ein Festkörperlaufwerk (solid state drive, SSD), eine magnetische Festplatte oder eine magneto-optische Festplatte sein. In bevorzugten Ausführungsformen aber ist das Speichermedium nicht-mechanisch und/oder nicht-optisch und/oder nicht-magnetisch und/oder nicht-magneto-elektrisch und/oder nicht-magneto-optisch und/oder nicht-rotierend sein. In bevorzugter Ausführungsform ist das Speichermedium ein Halbleiterspeicher.
Die digitale Datenspeichereinheit kann löschbar und/oder wiederbeschreibbar sein und/oder Lese- und Schreiboperationen gestatten.
In konkreten vorteilhaften Ausführungen ist das Datenspeichergerät tragbar oder portabel. Bevorzugt weist es dabei ein Westentaschenformat oder ein Hosentaschenformat auf. Beispielsweise kann sich eine Ausführung des erfindungsgemäßen Datenspeichergerätes an den standardisierten Formaten von Memory Sticks orientieren, so dass diese insbesondere nur geringfügig aufgrund des robusten Gehäuses überschritten werden: Gemäß dem ursprünglichen Standard der Maße 50,0 mm (Breite) × 21,5 mm (Höhe) × 2,8 mm (Tiefe), gemäß dem Standard Duo oder Pro duo von 31,0 mm (Breite) × 20,0 m (Höhe) × 1,6 mm (Tiefe) oder gemäß dem Standard Memory stick micro (m2) von 12,5 mm (Breite) × 15 mm (Höhe) × 1,2 mm (Tiefe).
Das erfindungsgemäße Datenspeichergerät kann wenigstens eine elektrische Schnittstelle zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen mit einem Datenverarbeitungsgerät – auch als Mittel zur Datenportierung bezeichnet – und/oder zur Energieversorgung umfassen. Die Energieversorgung kann beispielsweise mit zwei Kontaktelementen auf zwei Spannungsniveaus (0 V und +5 V) erfolgen. Es kann eine hohe Schreib- beziehungsweise Lesegeschwindigkeit erreicht werden. Dabei kann die elektrische Schnittstelle einerseits kabellos sein oder anderseits eine USB-Steckverbindung (mit und ohne Kabel) umfassen und/oder derart ausgeführt sein, dass an die elektrische Schnittstelle ein USB-Adapter anschließbar ist (USB: Universal Serial Bus). Die elektrische Schnittstelle kann bidirektional sein. In Bezug auf eine kabellose Verbindung, diese kann eine geringe Reichweite aufweisen und bei 2,4 bis 2,5 GHz operieren. Insbesondere kann sie eine Infrarotübertragung umfassen. Beispielsweise kann die kabellose elektrische Schnittstelle den WLAN Standard (IEEE 802.11) oder den Bluetooth-Standard (IEEE 802.15.1) erfüllen. Alternativ dazu kann die elektrische Schnittstelle die Verbindung zu einem Personal Area Network (PAN) oder einem Wireless Personal Area Network (WPAN) gestatten.
Auch die zum Datenverarbeitungsgerät geschaffene Verbindung, konkret Kabelverbindung, kann wenigstens staubgeschützt und strahlwassergeschützt sein. Sie kann in einzelnen Ausführungsformen auch jeweils eine höhere Schutzart (Schutzgrad) erfüllen. Entsprechendes gilt für den Temperaturschutz.
Das erfindungsgemäße Datenspeichergerät kann des Weiteren oder alternativ dazu auch die folgenden Merkmale einzeln oder jeweils eine Teilmenge der beschriebenen Merkmale oder alle Merkmale in Kombination miteinander aufweisen: Die Datenspeichereinheit des erfindungsgemäßen Datenspeichergerätes – und insbesondere auch die elektronische Schnittstelle, beispielsweise der Stecker – kann im Gehäuse eingegossen sein. Als Gussmasse kann zum Beispiel Epoxidharz verwendet werden. Auf diese Weise erfolgt eine Abdichtung der Elektronik gegen Flüssigkeiten und Staub. Gleichzeitig wird die Vibrationsfestigkeit, die Beschleunigungsfestigkeit und die Wärmeableitung an das Gehäuse erhöht. Das Gehäuse kann eine Hülse oder eine Kapsel sein. Das Gehäuse kann eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen. Das Gehäuse kann metallisch sein, aus einem Metallwerkstoff bestehen. Das Gehäuse kann aus Aluminium, insbesondere eloxiertem Aluminium, gefertigt sein. Alternativ dazu kann das Gehäuse auch aus einem Kunststoff gefertigt sein. Insbesondere bevorzugt wird das Gehäuse dann in einem Spritzguss- oder in einem hot melting Verfahren hergestellt.
In einer Klasse von vorteilhaften Ausführungsformen weist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Datenspeichergerätes Arretierungsmittel und/oder eine mechanische Schnittstelle zur lösbaren Aufnahme an einem Datenverarbeitungsgerät, einer Maschine oder einem Aufnahmeelement auf. Konkret kann das Arretierungsmittel und/oder die mechanische Schnittstelle ein Gewinde, einen Bajonettverschluss oder eine Raste umfassen. In vorteilhafter Konsequenz kann das Datenspeichergerät an oder in einem Gegenstand montiert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Datenspeichereinheit des Datenspeichergeräts einen Speicherchip und/oder einen Mikrocontroller (Controllerchip). Anders gesagt, es ist besonders bevorzugt, wenn die digitale Datenspeichereinheit die grundlegende Architektur eines USB-Speicher-Sticks, insbesondere ausgeführt als ein USB-Massenspeicher, aufweist. Der Mikrocontroller ist dann ein USB Flashdisk Controller.
Die Datenspeichereinheit des erfindungsgemäßen Datenspeichergerätes kann wenigstens einen Flash Speicher, insbesondere einen digitaler Flash Speicherchip, aufweisen. In einzelnen Ausführungsformen kann der Flash Speicher ein Flash-EEPROM, (bevorzugt) ein NAND-Flash oder ein NOR-Flash sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Flash-Speicher Nacktchip (bare die) benutzt. Die Kontaktierung erfolgt durch Draht-Bonding.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist die Datenspeichereinheit eine RAID Architektur auf.
In erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenübertragung von einem ersten Rechner auf einen zweiten Rechner wird ein Datenspeichergerät mit einzelnen Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung eingesetzt, indem an einem ersten Zeitpunkt Daten vom ersten Rechner auf das erfindungsgemäße Datenspeichergerät und an einem zweiten Zeitpunkt Daten vom erfindungsgemäßen Datenspeichergerät auf den zweiten Rechner übertragen werden. Dabei kann wenigstens einer der Rechner in einer Umgebung mit für den störungsfreien Betrieb von elektronischen Geräten schädlichen Umwelteinflüssen, beispielsweise in industrieller oder natürlicher Umgebung, angeordnet sein und betrieben werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es besonders bevorzugt, wenn zusätzlich die Daten verschlüsselt auf dem Datenspeichergerät abgelegt werden und/oder zur Verschlüsselung und/oder Entschlüsselung von Daten ein auf dem Datenspeichergerät aufbewahrtes Computerprogramm – auch als Software bezeichnet – oder eine im Datenspeichergerät implementierte Hardwareverschlüsselung verwendet wird.
Durch eine Verschlüsselung können die gespeicherten Daten zuverlässig vor einem unberechtigten Zugriff geschützt werden. Die Hardwareverschlüsselung kann einen Schlüssel mit 128 Bit oder einen Schlüssel mit 256 Bit aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Datenspeichereinheit mit einer Software ausgestattet, die beim Schließen der Verbindung, insbesondere beim Einstecken des Steckers, in ein geeignetes Datenverarbeitungsgerät (Host) automatisch gestartet wird. Für den Fall eines Flash Speichers kann es sich um ein USB Startmenü handeln. In diesem USB-Startmenü können für die jeweilige Speicheraufgabe spezifische Softwarewerkzeugprogramme (Tools) hinterlegt sein, zum Beispiel ein Betrachtungsprogramm für Dateiformate, ein Programm zur Textsuche in den gespeicherten Dokumenten oder eine Software Datenverschlüsselung. Es kann ein Schreibschutz für Partitionen und/oder Daten vorgesehen sein. Optional ist auch ein Passwortschutz.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Es zeigt im Einzelnen:
1 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts, welches in einer Aufnahmeöffnung eines Werkzeugs oder Maschinenteils oder dergleichen eingesetzt ist,
2 die Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der 1 mit einer eingesteckten Kabelbuchse,
3 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Datenspeichergeräts,
4 ein Schnittbild einer Ausführung der elektrischen Schnittstelle des Datenspeichergeräts in Form eines Flanschsteckers,
5 eine Darstellung einer zum in der 4 gezeigten Flanschstecker komplementären Kabelbuchse,
6 eine Ausführungsform eines Schalterdosengehäuses mit der aufgenommenen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts,
7 eine Ausführungsform eines Gehäuses zur Schaltschrankmontage mit der aufgenommenen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts,
8 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts mit einem Sensorgehäuse.
9 verschiedene Varianten der Auslegung des Datenspeichergeräts in Teilbildern A bis E.
Die 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts in einem runden Zylinder mit Außengewinde aus eloxiertem Aluminium als Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 bietet einen guten mechanischen Schutz und eine gute Beständigkeit gegen flüssige oder feste Medien. Es ist industriekonform und robust. In dieser Ausführungsform wird die Schutzart IP 65 erreicht. In dem gezeigten, etwa 45 mm langen Aluminiumzylinder ist ein USB-Datenspeicher mechanisch stabil verpackt. Das Gehäuse 2 ist in einer Aufnahmeöffnung 4, welche zweckmäßig als Sackloch ausgebildet ist, einer Maschine oder eines Maschinenteils 6, wie beispielsweise eines Werkzeugs, angeordnet. In zweckmäßiger Weise ist das Gehäuse 2 und somit das Datenspeichergerät im Wesentlichen vollständig in der Aufnahmeöffnung 4 angeordnet derart, dass das Vorderteil 8 im Wesentlichen bündig mit der Frontfläche 10 der Maschine 6 liegt, wobei ein kurzer Flansch 11 um einen kleinen Betrag vorsteht. In dieser Ausführungsform befindet sich auf der Außenmantelfläche des Zylinders auf der Seite der (in dieser Ansicht durch das Gehäuse verdeckten) elektrischen Schnittstelle zur Daten- und Energieübertragung ein eine mechanische Schnittstelle 12 darstellendes Außengewinde, hier im Maß M16, mit dem das Datenspeichergerät leicht lösbar in diversen Gegenständen, insbesondere Gehäuseteilen von Datenverarbeitungsgeräten oder Maschinen, geschützt in dem Sacklock mit Gewinde M16·1,5 angebracht werden kann. Bevorzugt ist dabei der Aluminiumzylinder komplett im Sackloch 4 versenkt aufgenommen. Das Vorderteil 8 enthält in vorteilhafter Weise wenigstens eine Nut 13, zweckmäßig zwei diametral angeordnete Nuten, für den Eingriff eines Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers. Somit kann das Datenspeichergerät in einfacher Weise in die Aufnahmeöffnung 4 eingesetzt bzw. mittels des Außengewindes 12 in das korrespondierende Innengewinde 14 der Aufnahmeöffnung 4 eingesetzt bzw. eingeschraubt werden und umgekehrt. Die elektrische Schnittstelle enthält als elektrische Durchführung einen als Steckereinsatz ausgebildeten Teil einer geschützten elektrischen Steckverbindung innerhalb des Gehäuses 2, wie weiter unten näher erläutert wird. Alternativ zu einer Schraubverbindung kann in bestimmten Ausführungen eine Klebeverbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Maschinenteil 6 oder dergleichen vorteilhaft sein.
Die 2 ist die Ansicht der bevorzugten Ausführungsform in der 1 mit einer in die elektrische Schnittstelle des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts eingesteckten Kabelbuchse 15, welche als der zweite Teil der geschützten elektrischen Steckverbindung ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 umschließt schützend die elektrische Schnittstelle mittels eines Flansches. Anders gesagt, die elektrische Schnittstelle liegt mit geringem Abstand unterhalb der Außenkontur der Endfläche des Aluminiumzylinders (siehe dazu auch die 4). Eine Steckverbindung oder Steckkupplung für ein Leitungskabel 16 ist mit einer Kabelbuchse 15 aufbaubar. Die Kabelbuchse 15 kann in den einer Steckdose ähnlichen Flansch eingeführt werden, so dass eine lösbare elektrische Verbindung über einzelne Kontaktelemente geschaffen wird. Dabei sitzt die Kabelbuchse 15 beispielsweise kraftschlüssig bis zu einer maximalen Haltekraft fest im Flansch. Derartige Steckverbindungen mit Kabelbuchsen 15 sind von der Franz Binder GmbH & Co. Elektrische Bauelelemente KG, Neckarsulm, Deutschland erhältlich. Am anderen Ende des insbesondere USB-kompatiblen Leitungskabels 16 kann eine andere elektrische Schnittstelle vorhanden sein. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen USB TYP A Stecker oder einen micro USB Stecker, so dass eine Verbindung zu verbreiteten Datenverarbeitungsgeräten wie Desktopcomputern, Workstations, portablen Telefongeräten, Notebooks, Laptops oder Palmtops, aufgebaut werden kann. Das Leitungskabel 16 mit den verschiedenen, typischerweise genormten und verbreiteten Schnittstellen kann daher auch als ein Adapterkabel bezeichnet werden. Es ist typischerweise etwa 2 m lang.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Datenspeichergeräts. Während die Elektronik von Standard USB-Sticks bei der Verwendung von Flash-Speicherchips im TSOP-Gehäuse und beim Einsatz von USB TYP A Steckern eine Mindestbreite von 12 mm haben und bekannte Standardausführungen mit konventioneller SMD-Bestückung eine Mindestbreite von 14 mm aufweisen, ist durch die erfindungsgemäße Verwendung von Nacktchips (bare dies) für den oder die Flash-Speicher und eine Kontaktierung durch Draht-Bonding eine deutlich kleinere Ausführung der Elektronik erreichbar: Das erfindungsgemäße Datenspeichergerät umfasst in dieser Ausführungsform ein Gehäuse 2 in Form eines Hohlzylinders oder Bechers, der an einer Stirnseite geöffnet ist und an dieser Seite eine flanschartige Erweiterung aufweist, welche mit einem Außengewinde versehen ist, (siehe dazu auch die 1 und den damit im Zusammenhang stehenden Beschreibungsteil). Im Innenraum des Gehäuses 2 befindet sich eine digitale Datenspeichereinheit 40 in Form eines Flash-Speichers 42 und eines diesen ansteuernden Mikrocontrollers 44 auf einer Elektronikplatine 46, welche kleiner als 12 mm mal 25 mm ist. Flash-Speicher 42 und Mikrocontroller 44 sind drahtgebondet. Der Innenraum des Gehäuses 2 ist mit einer Adapterplatte 22, in welcher der oben erwähnte erste Teil 23 der geschützten elektrischen Steckverbindung als ein Steckereinsatz der elektrische Durchführung 20 mittels einer Mutter 24 aufgenommen ist, staubgeschützt und strahlwassergeschützt geschlossen. Details des Steckereinsatzes 23 sind unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Der Steckereinsatz 23 weist außenliegend vier Ektroden 28 für die Spannungsversorgung und den Datenaustausch der Datenspeichereinheit mit einem Datenverarbeitungsgerät auf (elektrische Schnittstelle 18). Es existieren vier Leitungen 48 vom Mikrocontroller 44 innenliegend an den Steckereinsatz 23 heran zur elektrischen Verbindung mit den vier Ektroden 28.
Die Speicherkapazität des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts ist dabei größer als 1 Gigabyte (1 GB). Bevorzugte Ausführungsformen haben 4 GB Speicherplatz, so dass Daten und/oder Dokumente im aktuell verbreiteten Umfang für Steuerungsprozesse oder für Multimedia-Anwendungen abgelegt werden können.
Die 4 ist ein Schnittbild einer Ausführung der elektrischen Schnittstelle des Datenspeichergeräts mit dem ersten Teil 23 der Steckverbindung als Steckereinsatz in Form eines Flanschsteckers. Der Steckereinsatz 23 ist in den vorderen Teil des hier nur teilweise dargestellten Gehäuses 2 eingebaut. Ein Standard USB TYP A Steckverbinder ist für das industrielle Umfeld ungeeignet. Als bevorzugte Ausführungsform der elektrischen Durchführung 20 ist der Steckereinsatz 23 in Form eines 4-poligen Industriesteckverbinders im Gehäuse 2 aufgenommen. Derartige Steckereinsätze sind von der Franz Binder GmbH & Co. Elektrische Bauelemente KG, Neckarsulm, Deutschland erhältlich. Der Steckereinsatz 23 ist in der Adapterplatte 22 aus Aluminium eingebaut und mit einer innenliegenden Mutter 24 an dieser befestigt. Bevorzugt ist die Adapterplatte 22 aus AlMg3 und als ein Ring mit im Wesentlichen quadratischer Erzeugungsfläche ausgeführt, wobei die vier Ecken des Quadrats im 45 Grad Winkel abgeschrägt sind. Oberhalb der Durchführung durch die Adapterplatte 22 und unterhalb des Steckereinsatzes befindet sich eine Dichtung 26. Die Einbautiefe des Steckereinsatzes 23 ist so gewählt, dass die Höhe des Steckeinsatzes mit dem Gehäuse 2, der in den 1 und 2 gezeigten Aluminiumhülse, genauer mit deren Flansch bündig ist. Die im Gehäuse 2 liegende Elektronikplatine 46 ist an den Steckereinsatz angelötet. Mittels der vier Elektroden 28 kann eine elektrische Verbindung zu einer komplementären Kabelbuchse 15 erreicht werden. Diese kann lösbar mittels Schnappverriegelungen 30 in den Steckereinsatz eingerastet werden.
Beim Zusammenbau der detailliert beschriebenen Ausführungsform wird die Vergussmasse 50 ins Gehäuse 2 eingefüllt. Dann wird die das Gehäuse 2 verschließende Adapterplatte 22 mit angebrachtem Steckereinsatz 23 und angelöteter Elektronikplatine 46 in das Gehäuse 2 eingebracht. Die Vergussmasse 50 verklebt gleichzeitig den elektronischen Aufbau auf der Elektronikplatine 46 und die Adapterplatte 22 mit dem Gehäuse 2. Es wird damit eine thermische Brücke geschaffen, so dass Wärmeenergie von der digitalen Datenspeichereinheit abgeführt werden kann.
In der 5 ist die zum in der 4 gezeigten Flanschstecker komplementäre Kabelbuchse 15 dargestellt. Die Kabelbuchse 15 weist vier Kontaktelemente an ihrer Stirnseite auf, so dass eine elektrische Verbindung zum Steckereinsatz erreicht wird, wenn die Kabelbuchse 15 in die elektrische Schnittstelle 18 bzw. den Steckereinsatz 23 des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts eingeführt wird. Die Kabelbuchse 15 weist eine ihren Außenmantel umlaufende Rastnut 32 auf, in welche die Schnappverriegelung 30 der elektrischen Schnittstelle 18 eingreift, um eine lösbare mechanische Verbindung zu schaffen.
Die beschriebene Ausführungsform einer elektrischen Schnittstelle 18 ist im gesteckten Zustand dicht. Sie erfüllt dabei die Schutzart IP 67. Dabei rastet die Kabelbuchse 15 über eine Schnappverriegelung 30 bündig ins Gehäuse 2 ein.
In den 6, 7 und 8 werden verschiedene Gehäusevarianten für das erfindungsgemäße Datenspeichergerät gezeigt. Grundsätzlich ist die im erfindungsgemäßen Datenspeichergerät vorhandene Elektronik unabhängig von der gewählten Variation. Die 6 zeigt eine Ausführungsform eines Schalterdosengehäuses 34, eine Frontplatte, mit der aufgenommenen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts. Eine derartige Ausführungsform kann der Integration des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts in einen Elektroinstallationsbereich dienen. In der 7 ist eine Ausführungsform eines Gehäuses zur Schaltschrankmontage mit der aufgenommenen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts, ein Schaltschrankgehäuse 36, gezeigt. Eine derartige Ausführungsform kann dem Einbau erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts in elektrische Verteiler oder Schaltschränke über Hutschienen dienen. In der 8 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts mit einem rechteckförmigen Gehäuse nach Art eines Sensorgehäuses 38 abgebildet. Diese Ausführungsform ist eine flache Variante in einem standardisierten Gehäuse der Maße der Breite von 20,0 mm, Länge von 30,0 mm und Höhe von 12,0 mm, so dass auch ein Einbau bei beschränkter Einbauhöhe möglich ist.
Die 9 bezieht sich schematisch auf verschiedene Varianten der Auslegung des erfindungsgemäßen Datenspeichergeräts in fünf Teilbildern A bis E. Die gezeigten Speicherarchitekturen oder Speicherorganisationskonzepte sind dabei vom Fachmann völlig unabhängig von der in dieser Darstellung hervorgehobenen Aufnahme in einem staubgeschützten und strahlwassergeschützten Gehäuse gesehen und verstanden.
Das Teilbild A zeigt eine so genannte single-channel Konfiguration: Ein Flash-Speicher wird mit einem Flashdisk Controller angesteuert. Dieser ist mit dem vierpoligen Steckereinsatz (siehe 4) verbunden. Diese Konfiguration kann als eine Mindestausstattung angesehen werden. Das Teilbild B betriff eine so genannte dual-channel Konfiguration: Zur Erhöhung der Schreib- und Lesegeschwindigkeit sind zwei Flash-Speicher an einen Flashdisk Controller angeschlossen. Der Controller beschreibt sequentiell die zwei Flash-Speicher. Wird eine Ausführung des erfindungsgemäßen Datenspeichers mit einem Flash-Speicher Controller mit spezieller Firmware ausgerüstet, der die gleichen Daten auf jedem Flash-Speicher ablegt (Spiegelung, RAID 1, dual channel), so kann die Datensicherheit erhöht werden, weil alle Daten doppelt gespeichert werden. Diese Variante ist im Teilbild C gezeigt. Gegenüber Software RAID Systemen in den in den Teilbildern A und B gezeigten Konfigurationen erhöht sich die Schreib- und Lesegeschwindigkeit. Wird eine Ausführung des erfindungsgemäßen Datenspeichers wie im Teilbild D gezeigt mit einem USB-Hub ausgerüstet, an dem zwei separate USB-Speicher, das heißt, jeweils wieder ein Flash-Speicher nebst Flashdisk Controller, angeschlossen werden, kann der Datenträger selbst nach Ausfall eines Flashdisk Controllers ausgelesen werden. Die Datensicherheit ist erhöht. RAID 1 kann mit einem Software Raidcontroller (wie in der Konfiguration des Teilbilds B) erreicht werden. Alternativ dazu können ohne USB-Hub zwei komplett getrennte USB-Speicher zum Einsatz gelangen, die an zwei USB-Hosts oder einen externen USB-Hub angeschlossen werden (Teilbild E). Durch Einsatz eines Software Raidcontrollers wie im Teilbild C können die Daten auch beim völligen Ausfall eines Speichers gelesen werden. Bei zwei unabhängigen USB-Speichern ist ein achtpoliger Stecker in Analogie zum vierpoligen Steckereinsatz der 4 vorgesehen.
Zusätzlich zur Erhöhung der Datensicherheit und der Lebensdauer können die Flashdisk-Controller in den in der 9 gezeigten Konfigurationen die Techniken des ECC und/oder des Wear Levelling einsetzen. Abhängig von der Technologie der Speicherzellen in der Datenspeichereinheit ist eine Fehlerrate nicht vermeidbar. Um sicherzustellen, dass die Daten richtig gespeichert beziehungsweise gelesen werden, wird zusätzlich für jeden Datenblock eine Checksumme abgelegt. Eine Flash-Speicherzelle hat eine beschränkte Anzahl von Schreib-Lese-Zyklen. Durch die wear levelling Methode wird versucht, die Speicherzellen gleichmäßig zu nutzen, damit nicht eine einzelne Speicherzelle durch zu häufiges Beschreiben beziehungsweise Lesen zu einem vorzeitigen Versagen des Datenträgers führt.
Die allgemein und im Besonderen in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Erfindung kann weit verbreitet vorteilhaft eingesetzt werden, wo große Datenmengen unabhängig von einer informationstechnologischen Infrastruktur, wie Datenservern, Netzwerkverbindungen oder Internetverbindungen. Im industriellen Einsatzbereich kann es sich insbesondere um Maschinen, Anlagen der Prozessindustrie, Fahrzeuge, Baumaschinen, Werkzeuge, technische Vorrichtungen, Logistik, den Warenverkehr und Schaltschränke handeln. Die Daten können dabei insbesondere Steuerungssoftware, SPS-Programme, Einstellwerte, Wartungsprotokolle, Wartungspläne, Unterlagen für Peripheriekomponenten, Bedienungsanleitungen, Schaltpläne, Konstruktionszeichnungen, Stücklisten (zum Beispiel für die Ersatzteilbestellung) und Qualitätssicherungsunterlagen umfassen. Im verbraucherbezogenen Einsatzbereich kann es sich beispielsweise um Hauselektroverteiler oder Speicher in Schalterdosen handeln. Diesbezüglich können die Daten dabei insbesondere Multimediadaten, Elektropläne oder persönliche Unterlagen umfassen.
Bezugszeichenliste

2: Gehäuse
4: Aufnahmeöffnung/Sackloch
6: Maschine/Maschinenteil
8: Vorderteil von 2
10: Frontfläche von 6
11: Flansch
12: mechanische Schnittstelle/Außengewinde von 2
13: Nut
14: Innengewinde in 4
15: zweiter Teil/Kabelbuchse
16: Leitungskabel
18: elektrische Schnittstelle
20: elektrische Durchführung
22: Adapterplatte
23: erster Teil/Steckereinsatz
24: Mutter
26: Dichtung
28: Ektrode
30: Schnappverriegelung
32: Rastnut
34: Schalterdosengehäuse
36: Schaltschrankgehäuse
38: Sensorgehäuse
40: digitale Datenspeichereinheit
42: Flash-Speicher
44: Mikrocontroller
46: Elektronikplatine
48: Leitung
50: Vergussmasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006005979 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 60529 (VDE 0470-1) [0011]
DIN 40050 [0011]
WLAN Standard (IEEE 802.11) [0018]
Bluetooth-Standard (IEEE 802.15.1) [0018]

Claims

Datenspeichergerät zur Aufbewahrung von Daten für ein Datenverarbeitungsgerät, mit einer digitalen Datenspeichereinheit (40), einem Gehäuse (2), in welchem die digitale Datenspeichereinheit (40) separierbar vom Datenverarbeitungsgerät angeordnet ist, und wenigstens einer elektrischen Durchführung (20) durch das Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) derart ausgeführt ist, dass die digitale Datenspeichereinheit (40) staubgeschützt und wasser- oder flüssigkeitsgeschützt ist, insbesondere strahlwassergeschützt, und dass die elektrische Durchführung (20) als Teil (23) einer geschützten elektrischen Steckverbindung ausgebildet und/oder im Wesentlichen in dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
Datenspeichergerät, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine mechanische Schnittstelle (12) aufweist, welche bevorzugt Arretierungsmittel und/oder ein Gewinde enthält, dass mittels der Schnittstelle (12) eine Verbindung mit einer Maschine (6) oder einem Werkzeug oder einem Maschinenteil oder einer mit diesen in Verbindung stehenden Baugruppe, bevorzugt einem Schaltschrank oder dergleichen, herstellbar ist und/oder dass die Maschine (6), das Werkzeug oder Maschinenteil oder dergleichen eine Aufnahmeöffnung (4) aufweist, in welcher das Datenspeichergerät anordenbar ist, wobei das Datenspeichergerät in der Aufnahmeöffnung (6) bevorzugt im Wesentlichen vollständig anordenbar ist, und/oder dass mit dem genannten ersten Teil (23) der elektrischen Steckverbindung ein zweiter Teil (15) der elektrischen Steckverbindung verbindbar ist.
Datenspeichergerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Datenspeichereinheit (40) staubeintrittsgeschützt ist und/oder überflutungsgeschützt und/oder eintauchgeschützt und/oder untertauchgeschützt, insbesondere dauerhaft untertauchgeschützt, und/oder hochdruckreinigungsgeschützt ist, und/oder temperaturgeschützt für den industriellen Temperaturbereich von –40 Grad Celsius bis 85 Grad Celcius ist und/oder dass das Datenspeichergerät tragbar ist und/oder ein Westentaschenformat aufweist.
Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das mittels des genannten ersten Teils (23) der elektrischen Steckverbindung mit dem zweiten Teil (15) der elektrischen Steckverbindung verbundene Datenspeichergerät mit samt der digitalen Speichereinheit (40) gemäß Anspruch 3 geschützt ausgebildet ist.
Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schnittstelle (18) zum Austausch von Daten und/oder Steuersignalen mit einem Datenverarbeitungsgerät und/oder zur Energieversorgung ausgebildet ist und/oder dass die elektrische Schnittstelle (18) kabellos ist und/oder dass an die elektrische Schnittstelle (18) bevorzugt über ein Kabel (16) ein USB-Adapter anschließbar ist und/oder dass die zum Datenverarbeitungsgerät geschaffene Verbindung staubgeschützt und strahlgeschützt ist.
Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Datenspeichereinheit (40) im Gehäuse (2) eingegossen ist und/oder dass die digitale Datenspeichereinheit (40) löschbar und/oder wiederbeschreibbar ist und/oder Lese- und Schreiboperationen gestattet und/oder dass das Gehäuse (2) eine Hülse oder eine Kapsel ist und/oder dass das Gehäuse (2) metallisch ist, bevorzugt aus Aluminium gefertigt ist, oder dass das Gehäuse (2) aus Kunststoff gefertigt ist und/oder dass das Gehäuse (2) eine im Wesentlischen zylindrische Form aufweist.
Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) Arretierungsmittel und/oder die mechanische Schnittstelle (12) zur lösbaren Aufnahme an einem Datenverarbeitungsgerät, einer Maschine (6) oder einem Aufnahmeelement oder dergleichen aufweist und/oder dass das Arretierungsmittel und/oder die mechanische Schnittstelle (12) ein Gewinde, einen Bajonettverschluss oder eine Raste umfasst.
Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Datenspeichereinheit (40) einen Speicherchip und/oder einen Mikrocontroller umfasst und/oder dass die digitale Datenspeichereinheit (40) wenigstens einen Flash-Speicher (42) aufweist, welcher bevorzugt ein Nackchip (bare die) ist, und/oder dass die digitale Datenspeichereinheit (40) eine RAID Architektur aufweist.
Verfahren zur Datenübertragung von einem ersten Rechner auf einen zweiten Rechner, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenspeichergerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche eingesetzt wird, indem an einem ersten Zeitpunkt Daten vom ersten Rechner auf das Datenspeichergerät und an einem zweiten Zeitpunkt Daten vom Datenspeichergerät auf den zweiten Rechner übertragen werden und/oder dass wenigstens einer der Rechner in einer Umgebung mit für den störungsfreien Betrieb von elektronischen Geräten schädlichen Umwelteinflüssen angeordnet ist und betrieben wird.
Verfahren zur Datenübertragung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten verschlüsselt auf dem Datenspeichergerät abgelegt werden und/oder dass zur Verschlüsselung und/oder Entschlüsselung von Daten ein auf dem Datenspeichergerät aufbewahrtes Computerprogramm und/oder eine im Datenspeichergerät implementierte Hardwareverschlüsselung verwendet wird.