DE102010048920B4 - Method for producing an electrical connection between two units by means of two connector halves - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Einheiten mittels zweier Steckverbinderhälften, die als Buchse (2) und Stecker (1) ausgebildet und mit Buchsenkontakten (BM, B1–B6) und Steckerkontakten (SM, S1 bis S6) versehen sind, wobei einer der Kontakte (SM, BM) einer der Steckverbinderhälften (1, 2) einen Basiskontakt bildet, der mit einem der weiteren Kontakte (S1 bis S6, B1 bis B6) derselben Steckverbinderhälfte (1, 2) zur Bildung eines Referenzkontaktes elektrisch festgebrückt ist, wobei die Ein- und Ausgänge (E1 bis E6, A1 bis A6) einer Steuereinheit (3) mit den Kontakten der anderen Steckverbinderhälfte (1, 2) elektrisch verbunden sind, wobei in einem ersten Schritt die Zuordnung der Stecker- und Buchsenkontakte detektiert wird, indem die Steuereinheit (3) den Referenzkontakt unter Potential stellt, wobei die Steuereinheit (3) feststellt, welcher der Kontakte der anderen Steckverbinderhälfte (1, 2) unter Potential steht, und wobei die Steuereinheit (3) ausgehend von der ermittelten Stecker-Buchsen-Steckkonfiguration die elektrischen Leitungen zwischen der einen zu verbindenden Einheit und der einen Steckverbinderhälfte (1, 2) in gewünschter Weise durchschaltet.Method for producing an electrical connection between two units by means of two connector halves, which are designed as a socket (2) and a plug (1) and are provided with socket contacts (BM, B1-B6) and plug contacts (SM, S1 to S6), one of which Contacts (SM, BM) one of the connector halves (1, 2) forms a base contact, which is electrically locked with one of the other contacts (S1 to S6, B1 to B6) of the same connector half (1, 2) to form a reference contact, the Inputs and outputs (E1 to E6, A1 to A6) of a control unit (3) are electrically connected to the contacts of the other connector half (1, 2), the assignment of the plug and socket contacts being detected in a first step by the Control unit (3) sets the reference contact under potential, the control unit (3) determining which of the contacts of the other connector half (1, 2) is under potential, and wherein the control unit it (3), starting from the determined plug-socket plug configuration, connects the electrical lines between the one unit to be connected and the one connector half (1, 2) in the desired manner.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Einheiten mittels zweier Steckverbinderhälften.The invention relates to a method for producing an electrical connection between two units by means of two connector halves.
Es sind Steckverbindereinrichtungen bekannt, bei denen der Stecker und die Buchse in einer definierten Lage zusammengesteckt werden müssen, damit eine dem Anwendungszweck entsprechende eindeutige Verbindung gewährleistet ist. In der Praxis bedeutet dies u. U. eine Verdrehung von Stecker und Buchse bis zu 359°. Solange Stecker und Buchse sichtbar sind, lässt sich die genaue Lagezuordnung noch einigermaßen einfach durchführen. Häufig jedoch sind der Stecker und die Buchse nicht sichtbar, so dass es für den Anwender schwierig ist, Stecker und Buchse in die erforderliche genaue Relativlage zueinander zu bringen.There are connector devices are known in which the plug and the socket must be plugged together in a defined position, so that the application purpose corresponding unique connection is ensured. In practice, this means u. U. a twist of plug and socket up to 359 °. As long as the plug and socket are visible, the exact position assignment can still be performed fairly easily. Often, however, the plug and socket are not visible, making it difficult for the user to bring the plug and socket into the required exact relative position to each other.
Es ist eine Vorrichtung zum Anschluss an eine Anhängersteckdose eines Kraftfahrzeuges bekannt (
Bei einer bekannten elektrischen Steckvorrichtung (
Es ist weiter eine programmierbare Vorrichtung zur Verteilung von elektrischen Steuersignalen an technische Betriebsmittel bekannt (
Schließlich ist eine elektromechanische Schnittstelle für Systemvorrichtungen bekannt (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so auszubilden, dass eine für den Anwendungszweck geforderte eindeutige Verbindung einfach sichergestellt werden kann.The invention has for its object to form the method so that a required for the application unique connection can be easily ensured.
Diese Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in the method according to the invention with the features of
Bei der erfindungsgemäßen Steckverbindereinrichtung ist einer der Kontakte der als Buchse oder Stecker ausgebildeten Steckverbinderhälfte als Basiskontakt vorgesehen, der mit wenigstens einem anderen Kontakt der Buchse oder des Steckers elektrisch/elektronisch fest gebrückt ist. Dieser andere Kontakt bildet den Referenzkontakt beim Zusammenstecken von Buchse und Stecker. Die Kontakte des Steckers und der Buchse sind mit den Ein- und Ausgängen der Steuereinheit elektrisch verbunden. Sie stellt nach dem Zusammenstecken von Buchse und Stecker den Referenzkontakt unter Potential, wodurch die Zuordnung der Stecker- und Buchsenkontakte detektiert wird. Die Steuereinheit stellt hierbei fest, welcher der Kontakte der anderen Steckverbinderhälfte unter Potential steht. Ausgehend von dem auf diese Weise ermittelten, mit dem Referenzkontakt zusammenwirkenden Kontakt schaltet die Steuereinheit anschließend die elektrischen Leitungen zwischen der einen zu verbindenden Einheit und der einen Steckverbinderhälfte in gewünschter Weise durch. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass die an die Kontakte angeschlossenen Leitungen in der festgelegten und richtigen Reihenfolge freigegeben werden.In the connector device according to the invention, one of the contacts of the connector half designed as a socket or plug is provided as a base contact, which is fixedly connected with at least one other contact of the socket or the plug electrically / electronically. This other contact forms the reference contact when plugging socket and plug. The contacts of the plug and the socket are electrically connected to the inputs and outputs of the control unit. It puts the reference contact under potential after mating of the socket and plug, whereby the assignment of the plug and socket contacts is detected. The control unit determines which of the contacts of the other connector half is under potential. Starting from the thus determined contact, which interacts with the reference contact, the control unit subsequently switches the electrical lines between the one unit to be connected and the one connector half in the desired manner. The control unit ensures that the lines connected to the contacts are released in the specified and correct order.
Da die Steuereinheit in einem ersten Schritt denjenigen Kontakt feststellt, der nach dem beliebigen Zusammenstecken von Buchse und Stecker mit dem Referenzkontakt zusammenwirkt, können die Leitungen unabhängig davon, in welcher Lage Stecker und Buchse zusammengesteckt worden sind, in der festgelegten und richtigen Reihenfolge, abhängig vom vorgesehenen Anwendungszweck, freigegeben werden. Der Anwender muss darum nicht mehr darauf achten, dass der Stecker und die Buchse in einer vorbestimmten Relativlage zueinander zusammengefügt werden. Vielmehr können beide Steckverbinderhälften in jeder beliebigen Relativlage zueinander zusammengefügt werden. Since the control unit detects in a first step that contact, which interacts with the reference contact after any mating of socket and plug, the lines can, regardless of the position in which plug and socket have been put together, in the specified and correct order, depending on intended purpose, be released. The user no longer has to make sure that the plug and the socket are joined together in a predetermined relative position. Rather, both connector halves can be joined together in any relative position to each other.
Vorteilhaft wird der Basiskontakt durch einen Mittelkontakt der Buchse oder des Steckers gebildet. Da sowohl Buchse als auch Stecker kreisförmigen Umriss haben, wird auf jeden Fall unabhängig von der Relativlage von Buchse und Stecker eine erste Kontaktierung über den Mittelkontakt gewährleistet.Advantageously, the base contact is formed by a center contact of the socket or the plug. Since both socket and plug have circular outline, a first contact via the center contact is ensured regardless of the relative position of the socket and plug in any case.
Vorteilhaft liegen die restlichen Kontakte von Buchse und Stecker auf wenigstens einem Kreis um den Basiskontakt gleichmäßig verteilt angeordnet. Dadurch lassen sich Stecker und Buchse sehr einfach zusammenstecken. Sie müssen lediglich nur so weit relativ zueinander verdreht werden, bis die Steckerstifte in die entsprechenden Buchsenteile gelangen.Advantageously, the remaining contacts of socket and plug are arranged evenly distributed on at least one circle around the base contact. This plug and socket can be very easily plugged together. You only need to be so far rotated relative to each other until the pins get into the appropriate socket parts.
Die elektrische Verbindung kann auch so ausgebildet sein, dass mit ihr eine Adressierung möglich ist. In diesem Falle wird wenigstens einer der weiteren Kontakte zur Adressierung herangezogen. Über diesen weiteren Kontakt erfolgt die Übertragung der Adresse. Es ist somit möglich, dass Stecker und Buchse auf dieser Verbindung die Adresse und die Spezifikation des Steckers sowie der Buchse austauschen und damit feststellen können, ob sie zusammengesteckt werden können.The electrical connection can also be designed so that addressing is possible with it. In this case, at least one of the further contacts is used for addressing. About this further contact the transfer of the address takes place. It is thus possible for the plug and socket on this connection to exchange the address and specification of the plug and the socket and thus determine whether they can be plugged together.
Damit in einem ersten Schritt beim Zusammenstecken von Buchse und Stecker eine Durchschaltung des Referenzkontaktes gewährleistet ist, ist der Referenzkontakt, der vorteilhaft einer der Steckerstifte ist, länger als die übrigen Steckerstifte. Darum löst beim Zusammenstecken dieser längere Referenzkontakt den Kontakt mechanisch aus, während die restlichen Kontakte durch die Steuereinheit bei Bedarf durchgeschaltet werden.Thus, in a first step in the mating of the socket and plug a switching of the reference contact is ensured, the reference contact, which is advantageous one of the plug pins, longer than the remaining plug pins. Therefore, when mated, this longer reference contact triggers the contact mechanically, while the remaining contacts are turned on by the control unit when needed.
Damit der Stecker zuverlässig mit der Buchse zusammengesteckt werden kann, hat die Buchse einen erhöhten umlaufenden Rand. Er kann als Einführhilfe für den Stecker dienen.So that the plug can be reliably plugged together with the socket, the socket has a raised peripheral edge. It can serve as an insertion aid for the plug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. Show it
Die im Folgenden beschriebene Steckverbindereinrichtung ist so ausgestaltet, dass der Stecker
Damit der Stecker
Im Folgenden wird die Steckverbindereinrichtung beispielhaft anhand eines sechspoligen Steckers
Der Stecker
Die Buchse
Die Steuereinheit
Der Mittelkontakt BM der Buchse
Der Mittelkontakt BM dient der ersten Stromversorgung. Die Steuereinheit
Wird der Stecker
Sollte bei diesem Programmablauf keiner der Ausgangskontakte A1 bis A6 Potenzial aufweisen, dann liegt ein Fehler vor. Die Steuereinheit
Im Microcontroller der Steuereinheit
In den Fällen, in denen eine Kommunikation zwischen den miteinander zu verbindenden Einheiten nicht erforderlich ist, kann der Durchschaltplan in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt sein, auf den der Microcontroller Zugriff hat. Der Durchschaltplan kann aber auch im Programm hinterlegt sein, das nach dem Zusammenführen der über den Stecker
Nachdem in einem ersten Programmablauf festgestellt worden ist, welcher Steckerkontakt mit dem Kontakt B1 der Buchse
Im Folgenden werden beispielhaft einige solche Durchschaltungen beschrieben. Es wird angenommen, dass der Steckerstift S1 in den Kontakt B1 der Buchse
Die entsprechende Schaltmatrix ist nachfolgend angegeben. In dieser Schaltmatrix sind die Eingänge E1 bis E6 gegen die Ausgänge A1 bis A6 der Steuereinheit angegeben. Die miteinander in Eingriff befindlichen Kontakte sind durch ein Kreuz gekennzeichnet.
In einem nächsten Fall wird angenommen, dass der Steckerstift S2 in den Kontakt B1 der Buchse
Diese Kontaktierungen sind in der nachfolgenden Matrix angegeben, wobei die jeweils miteinander zusammenwirkenden Eingangs- und Ausgangskontakte durch ein Kreuz gekennzeichnet sind.
Im nachfolgenden Beispielsfall ist angenommen, dass der Steckerstift S3 in den Kontakt B1 der Buchse
Befindet sich der Steckerkontakt S4 im Kontakt B1, dann schaltet die Steuereinheit
Im Folgenden wird angenommen, dass der Steckerkontakt S5 in den Referenzkontakt B1 eingreift. In diesem Fall schaltet die Steuereinheit
Schließlich kann der Fall eintreten, dass der Steckerstift S6 in den Kontakt B1 eingreift. Dann schaltet die Steuereinheit
Erst wenn die Durchschaltungen erzeugt worden sind, gibt die Steuereinheit
Stehen für die Strom/Datenübertragung mehr Kanäle bzw. Leitungen zur Verfügung, als für den Anwendungsfall benötigt werden, dann kann die Steuereinheit
Bevorzugt wird in einem systeminternen Speicher gespeichert, welcher Kanal bzw. welche Leitung beim jeweiligen Einsatz genutzt worden ist. Dadurch kann beispielsweise in einem Problemfall zurückverfolgt werden, wo und wodurch eine Störung ausgelöst worden ist. It is preferably stored in a system-internal memory, which channel or which line has been used in the respective application. This can be traced, for example, in a problem case, where and whereby a fault has been triggered.
Wird ein Stecker mit Adressierung eingesetzt, dann läuft der Steckvorgang im Wesentlichen gleich ab. Der Stecker
Das in der Steuereinheit
Im Ausführungsbeispiel werden zur Codierung und Adressierung die Steckerstifte sowie die Buchsenteile herangezogen. Die Elemente zur Codierung und Adressierung können aber auch zwischen der Steckverbindung und den zu verbindenden Einheiten vorgesehen sein. Auch dann lässt sich in der beschriebenen Weise feststellen, welcher der Steckerstifte in den Kontakt der Buchse
Im beschriebenen Beispielsfall ist davon ausgegangen, dass die Kontakte S1 bis S6, B1 bis B6, E1 bis E6 und A1 bis A6 jeweils in ihrer Reihenfolge miteinander verknüpft sind. Diese ist nur als Beispielsfall zu verstehen. Selbstverständlich kann die Verknüpfung der Kontakte auch völlig unterschiedlich sein. Da die für den Anwendungsfall erforderlichen Kontaktierungen im Programm der Steuereinheit
Falls erforderlich, kann die Codierung und Adressierung jederzeit neu programmiert werden. Diese Neuprogrammierung kann sowohl in gestecktem als auch in auseinandergezogenem Zustand durchgeführt werden. Vorteilhaft ist die Umprogrammierung im gesteckten Zustand, da in diesem Falle die Umstellung der Steckverbindereinrichtung auf einen anderen Anwendungsfall sehr einfach und schnell durchgeführt werden kann.If necessary, the coding and addressing can be reprogrammed at any time. This reprogramming can be done both in the plugged and in the exploded state. Advantageously, the reprogramming in the inserted state, since in this case the conversion of the connector device can be performed very easily and quickly to another application.
Durch entsprechende Programmierung ist es möglich, den mit dem Stecker
Es ist auch möglich, die Einrichtung so auszubilden, dass die Steuereinheit
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Stromversorgung für die Steuereinheit
Die Steckverbindereinrichtung kann auch mit einer Sicherheitsfunktion ausgestattet sein. Die Codierung kann nur beim Steckvorgang modifiziert bzw. geändert werden. Befindet sich der Stecker
Bei einem solchen Sicherheitsstecker wird der Stecker
Der mit dem Kontakt B1 der Buchse
Nunmehr wird die für den Anwendungsvorgang vorgesehene Codierung eingestellt, wofür beispielhaft eine Codierscheibe eingesetzt werden kann, die von einem Schrittmotor verstellt wird. Über diese Codierscheibe werden programmgesteuert die miteinander zusammenwirkenden Kontakte von Stecker
Die Codierung bleibt so lange erhalten, bis der Stecker wieder in eine Buchse gesteckt wird. Dann läuft der beschriebene Vorgang erneut ab.The coding is retained until the plug is plugged back into a socket. Then the process described goes off again.
Die Steckverbindereinrichtung wird vorteilhaft dort eingesetzt, wo lange und teure Kabel mit Steckverbindern an den Enden verwendet werden. Lässt sich der Stecker adressieren, dann können für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle dieselben Kabel eingesetzt werden, die dann lediglich unterschiedlich adressiert werden müssen.The connector device is advantageously used where long and expensive cables are used with connectors at the ends. If the plug can be addressed, then the same cables can be used for a wide variety of applications, which then need only be addressed differently.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, auch Reservekabel vorzusehen, die bei Bedarf eingesetzt und entsprechend dem vorgesehenen Einsatzfall adressiert werden. Die über das Kabel die Signale bzw. Energie empfangenden Geräte bzw. Einheiten werden somit nur dann eingeschaltet, wenn die Kabel richtig gesteckt und codiert sind. Die Steuereinheit
Die Steckverbindereinrichtung ist außerdem dort gut geeignet, wo schnelle Verbindungen geschaffen werden müssen. Der Stecker
Da der Stecker
Da der Stecker
Schließlich ist die Steckverbindereinrichtung auch hervorragend beim Einsatz von Automaten oder Robotern geeignet, die Steckverbindungen herstellen müssen. Da keine genaue Zuordnung von Steckern und Buchsen mehr erforderlich ist, sind die Ansprüche an die Motorik und an die Genauigkeit der Automaten oder Roboter wesentlich verringert. Sie lassen sich darum auch einfacher und damit kostengünstiger fertigen. Solche Automaten oder Roboter werden beispielsweise in Atomkraftwerken, in explosionsgefährdeten Räumen, in Gefahrstoff-Räumen, in Rein- oder Reinst-Räumen u. dgl. eingesetzt.Finally, the connector device is also excellent in the use of machines or robots that need to make connectors. Since a precise assignment of plugs and sockets is no longer required, the demands on the motor technology and on the accuracy of the machines or robots are substantially reduced. They can therefore be easier and thus cheaper to manufacture. Such machines or robots are used, for example, in nuclear power plants, in potentially explosive atmospheres, in hazardous material rooms, in clean or ultra-clean rooms and the like. Like. Used.
Die beschriebene Einrichtung wird besonders vorteilhaft im Bereich des Bergbaus eingesetzt.The described device is used particularly advantageously in the field of mining.
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