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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Verbindungsmodul für Lichtwellenleiter sowie eine Datenübertragungsanlage mit Lichtwellenleiter.
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Eine Übermittlung elektronischer Daten von einem elektronischen Gerät zu einem anderen erfolgt schon seit Längerem mit Hilfe so genannter Lichtwellenleiter zur Führung eines Lichtstrahls, wobei die Lichtwellenleiter in Form einer physischen Verbindung zwischen den elektronischen Geräten ausgebildet sind. Lichtwellenleiter zeichnen sich gegenüber den bisher üblichen Kupferleitungen durch eine schnelle Datenübertragung bei gleichzeitig großen Datenmengen aus. Diese Lichtwellenleiter sind üblicherweise in Form von Glasfaserleitungen oder Kunststoffleitungen ausgebildet, wobei bevorzugt über große Distanzen oder in Bereichen mit möglichen elektromagnetischem Störfeldern Glasfaserleitungen und bevorzugt über geringere Distanzen Kunststoffleitungen eingesetzt werden. Bei Glasfaserleitungen sind die Fasern aus Quarzglas aufgebaut, wohingegen sie bei Kunststoffleitungen aus polymeren optischen Fasern ausgebildet sind.
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STAND DER TECHNIK
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Bislang war es üblich, Lichtwellenleiter zur Übertragung elektronischer Daten sowohl in explosionsgeschützten Bereichen als auch in explosionsgefährdeten Bereichen einzusetzen, denn ein in den Lichtwellenleitern geführter Lichtstrahl wies bislang eine nur geringe Energie auf, welche für eine Explosions- oder Enflammungsgefahr als nicht ausreichend erachtet wurde.
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Im Zuge einer schnellen Weiterentwicklung leistungsstarker Leuchtmittel, insbesondere der so genannten Power-LEDs (lightemitting diode), welche zunehmend in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, weist heute der in den Lichtwellenleitern geführte Lichtstrahl eine derart große Energie auf, dass Lichtwellenleiter unter bestimmten Bedingungen in explosionsgefährdeten Bereichen zu Zündquellen werden können. Angepasst an diese Erkenntnisse ergab sich eine neue Norm im Bereich des Explosionsschutzes, welcher es Sorge zu tragen gilt.
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Die durch einen explosionsgefährdeten Bereich geführten Lichtwellenleiter müssen eine so genannte optische Eigensicherheit aufweisen, das heißt, dass selbst bei einem Fehlerfall im den Lichtwellenleiter aufweisenden System kein unsicherer Zustand aufgrund des Lichtwellenleiters auftreten darf.
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Ein Merkmal der optischen Eigensicherheit ist eine so genannte inhärent sichere optische Strahlung. Das heißt, sichtbare Strahlung oder Infrarotstrahlung darf unter normalen oder auch unter festgelegten Fehlerbestimmungen keine ausreichende Energie bereitstellen, welche eine entsprechende spezifische explosionsfähige Atmosphäre entzünden könnte.
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Dies kann durch eine Begrenzung einer Strahlstärke des Lichtstrahls und somit der Energie des Lichtstrahls herbeigeführt werden.
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Üblicherweise besitzen ältere elektronische Geräte keinen optisch eigensicheren Datenanschluss, so dass ausschließlich neu hergestellte Geräte mit entsprechend optisch eigensicheren Glasfaser- oder Kunststoffleitungen verbunden werden können.
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Folglich muss zur Sicherstellung der neuen Norm ein Benutzer älterer elektronischer Geräte entweder neue Geräte mit einem optisch eigensicheren Datenanschluss erwerben oder auf Kupferleitungen zurückgreifen. Allerdings weisen diese Kupferleitungen gegenüber einem Lichtwellenleiter den Nachteil auf, dass Datenmengen in kleineren Mengen bei einer gleichzeitig wesentlich höheren Übertragungsdauer übertragen werden.
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Eine weitere Möglichkeit wäre eine Umgehung des explosionsgefährdeten Bereichs mit Lichtwellenleitern, was allerdings nicht immer möglich ist, da auch elektronische Geräte innerhalb eines explosionsgefährdeten Bereichs an ein Datennetz angeschlossen sind.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsmodul für Lichtwellenleiter anzugeben, welches einen optisch nicht-eigensicheren Lichtwellenleiter in einen optisch eigensicheren Lichtwellenleiter überführt. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Datenübertragungsanlage anzugeben, welche einen optisch eigensicheren und einen optisch nicht-eigensicheren Lichtwellenleiter aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungsmodul für Lichtwellenleiter mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 sowie durch eine Datenübertragungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, ein Verbindungsmodul für einen Lichtwellenleiter anzugeben, welches einen optisch nicht-eigensicheren Lichtwellenleiter in einen optisch eigensicheren Lichtwellenleiter überführt, dadurch gelöst, dass ein Verbindungsmodul für Lichtwellenleiter ausgebildet ist, welches eine erste optische Anschlusseinheit für eine erste Lichtwellenleitung und eine zweite optische Anschlusseinheit für eine zweite Lichtwellenleitung umfasst, wobei die erste optische Anschlusseinheit mit der zweiten optischen Anschlusseinheit mit Hilfe einer elektronischen Verbindungseinheit verbunden ist, und das Verbindungsmodul ein Begrenzungsmodul zur Begrenzung einer Energie eines in der zweiten Lichtwellenleitung geführten Lichtstrahls aufweist.
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Mit Hilfe der ersten optischen Anschlusseinheit und der zweiten optischen Anschlusseinheit, welche über die elektronische Verbindungseinheit elektronisch miteinander verbunden sind, derart, dass ein elektronischer Datenaustausch zwischen der ersten optischen Anschlusseinheit und der zweiten optischen Anschlusseinheit realisierbar ist, ist es möglich, einen ersten Lichtwellenleiter und einen zweiten Lichtwellenleiter miteinander zu verbinden, derart, dass ein elektronischer Datenaustausch zwischen den beiden Lichtwellenleiter möglich ist. Das bedeutet auch, dass eine Lichtwellenleitung an einer bestimmten Stelle in zwei Lichtwellenleitungen getrennt werden kann, und diese beiden Lichtwellenleitungen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls wieder derart verknüpft werden können, dass ein elektronischer Datenaustausch zwischen den zwei Lichtwellenleitungen realisiert ist.
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Üblicherweise handelt es sich bei Verbindungsmodulen für Lichtwellenleiter um Module, welche eine so genannte Punkt-zu-Punkt-Kopplung aufweisen, wobei ein elektronisches Signal von einem Prozessor in ein optisches Signal umgewandelt wird. Dabei sind Verzögerungen durch Laufzeiten der Prozessoren oder Datenverluste durch nicht abgestimmte Übertragungsprotokolle der unterschiedlichen Prozessoren nicht auszuschließen. Die Erzeugung eines optisch eigensicheren Signals, bzw. die Bereitstellung eines optisch eigensicheren Lichtwellenleiters ist aufwendig und bedingt länger andauernde normengerechte Zulassungsvorgänge.
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Da das erfindungsgemäße Verbindungsmodul eine Verbindung eines ersten Lichtwellenleiters und eines zweiten Lichtwellenleiters ausschließlich aufgrund der ersten optischen Anschlusseinheit und der zweiten optischen Anschlusseinheit in Verbindung mit der elektronischen Verbindungseinheit herstellbar ausgebildet ist und somit prozessorenfrei ausgestaltet ist, sind Datenverluste oder Dämpfungen auszuschließen. Dies bedeutet, dass eine Leistungseinbuße während der Datenübertragung ausgeschlossen werden kann.
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Zur Erzielung einer optischen Eigensicherheit eines Lichtwellenleiters weist das Verbindungsmodul zusätzlich ein Begrenzungsmodul auf. Dieses Begrenzungsmodul bietet die Möglichkeit, die Energie des im Lichtwellenleiter geführten Lichtstrahls auf einen bestimmten maximal zulässigen Grenzwert zu begrenzen, damit ein der Norm entsprechender Grenzwert einhaltbar ist. So ist mm unabhängig von dem ersten Lichtwellenleiter, welcher der ersten optischen Anschlusseinheit zugeordnet ist und keine optische Eigensicherheit aufweist, die Energie des Lichtstrahls, welcher im zweiten Lichtwellenleiter geführt ist, welcher der zweiten optischen Anschlusseinheit zugeordnet ist, mit Hilfe des Begrenzungsmoduls auf einen maximal zulässigen Grenzwert begrenzbar, so dass der zweite Lichtwellenleiter die optische Eigensicherheit aufweist.
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Somit ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls ein optisch nicht eigensicherer Lichtwellenleiter in einen optisch eigensicheren Lichtwellenleiter überführbar.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls weist das Begrenzungsmodul eine Strombegrenzungseinheit und ein Spannungsbegrenzungsmodul auf. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass mit Hilfe der Strombegrenzungseinheit ein maximal zulässiger Wert der Energie, welche zur Versorgung des Verbindungsmoduls und somit zur Erzeugung des im Lichtwellenleiters geführten Lichtstrahls notwendig ist, zu begrenzen.
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Das bedeutet, dass der im Lichtwellenleiter ausgebildete Lichtstrahl nur einen Energiewert aufweisen kann, welcher höchstens dem mit Hilfe der Strombegrenzungseinheit begrenzten maximal zulässigen Energiewert entspricht. Anders ausgedrückt, die Energie, welche in „optischer Form” vorliegt, kann höchstens den Wert aufweisen, den die Energie, welche in „elektrischer Form” vorliegt, aufweist.
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Das Spannungsbegrenzungsmodul bietet den Vorteil, dass es in einer Richtung eines Energieflusses ausschließlich eine reduzierte Spannung zulassend ausgebildet ist, wohingegen in die entgegengesetzte Richtung die zu übertragende Spannung in ihrem Wert erhalten bleibt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls weisen das Begrenzungsmodul unterschiedlich positioniert auf. So ist das Begrenzungsmodul in einer vorteilhaften Ausgestaltung zwischen der zweiten optischen Anschlusseinheit und der elektronischen Verbindungseinheit ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Begrenzungsmodul zwischen einem Energieversorgungsanschluss und der elektronischen Verbindungseinheit ausgebildet. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Begrenzungseinheit in die elektronischen Verbindungseinheit integriert ausgebildet. Diese unterschiedlichen vorteilhaften Ausgestaltungen sind den entsprechenden Bauräumen, in welchen das erfindungsgemäße Verbindungsmodul einzubauen ist, entsprechend zu wählen.
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Vorteilhafterweise weist zumindest die zweite optische Anschlusseinheit einen Industrie Standard SFF, den so genannten „small form faktor” auf. Damit ist das erfindungsgemäße Verbindungsmodul zu einem so genannten „IEEE 802.3 Gigabit Ethernet (1.25 Gbd) 1000BASE-SX, einem derzeitigen Netzwerkstandard, kompatibel.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, eine Datenübertragungsanlage anzugeben, welche einen optisch eigensicheren und einen optisch nicht-eigensicheren Lichtwellenleiter aufweist, dadurch gelöst, dass ein erster Lichtwellenleiter der Datenübertragungsanlage und ein zweiter Lichtwellenleiter der Datenübertragungsanlage mit Hilfe des Verbindungsmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 6 miteinander verbunden sind. Somit ist gewährleistet, dass mindestens einer der beiden Lichtwellenleiter die optische Eigensicherheit aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass bei bereits bestehenden Datenübertragungsanlagen mit Lichtwellenleiter, welche keine optische Eigensicherheit aufweisen, weder in Bezug auf in der Datenübertragungsanlage integrierte elektronische Geräte noch in Bezug auf einen Tausch der Lichtwellenleiter durch Kupferleitungen oder Verlegung der Lichtwellenleiter Änderungen vorzunehmen sind. Es ist ausreichend, bereits existierende Lichtwellenleiter an entsprechenden Stellen zu teilen, wobei an diesen Stellen das Verbindungsmodul zur Verbindung der beiden Schnittstellen sowie zur Begrenzung der Energie des Lichtstrahls einzufügen ist. Hierdurch entstehen Besitzern entsprechender Datenanlagen nur geringe Kosten im Gegensatz zum Austausch von elektronischen Geräten oder Verlegungen alternativer Verbindungsleitungen, wie Kupferleitungen oder gar Verlegung der Lichtwellenleiter.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, in welcher gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 In einer perspektivischen Ansicht das erfindungsgemäße Verbindungsmodul für einen Lichtwellenleiter,
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2 in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Verbindungsmodul gemäß 1,
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3 in einer Draufsicht einen Transceiver des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls,
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4 in einer schematischen Darstellung ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls gemäß 1,
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5 in einer schematischen Darstellung das Verbindungsmodul gemäß 1,
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6 in einer schematischen Darstellung das Verbindungsmodul in einer ersten Variante,
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7 in einer schematischen Darstellung das Verbindungsmodul in einer zweiten Variante,
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8 in einer schematischen Darstellung das Verbindungsmodul in einer dritten Variante und
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9 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsanlage.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ein erfindungsgemäßes Verbindungsmodul 1 für Lichtwellenleiter ist gemäß einer in 1 dargestellten perspektivischen Ansicht aufgebaut. Das Verbindungsmodul 1 weist eine erste optische Anschlusseinheit 2, eine zweite optische Anschlusseinheit 3 sowie eine elektronische Verbindungseinheit 4 auf.
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Die erste optische Anschlusseinheit 2 sowie die zweite optische Anschlusseinheit 3 dienen jeweils einer Aufnahme eines Lichtwellenleiters in Form einer Glasfaserleitung oder einer Kunststoffleitung. Eine elektronische Verbindung der ersten optischen Anschlusseinheit 2 und der zweiten optischen Anschlusseinheit 3 erfolgt mit Hilfe der elektronischen Verbindungseinheit 4. Das heißt, die elektronische Verbindungseinheit 4 ist so ausgestaltet, dass eine Datenübertragung elektronischer Daten zwischen der ersten optischen Anschlusseinheit 2 und der zweiten optischen Anschlusseinheit 3 realisierbar ist. Des Weiteren weist die elektronische Verbindungseinheit 4 ein Begrenzungsmodul 5 zur Begrenzung der Energie des in den Lichtwellenleitern führbaren Lichtstrahls auf.
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Die erste optische Anschlusseinheit 2 weist eine erste Lichtwellenleitung 6 in Form eines Lichtwellenleiters für einen explosionsgeschützten Bereich auf gemäß 2. Diese erste Lichtwellenleitung 6 ist als Verbindungsleitung von im explosionsgeschützten Bereich angeordneter elektronischer Geräte mit dem Verbindungsmodul 1 geeignet.
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Die zweite optische Anschlusseinheit 3 weist eine zweite Lichtwellenleitung 7 ebenfalls in Form eines Lichtwellenleiters für einen explosionsgefährdeten Bereich auf. Somit ist die zweite Lichtwellenleitung 7 als Verbindungsleitung von im explosionsgefährdeten Bereich positionierter elektronischer Geräte mit dem Verbindungsmodul 1 ausgebildet.
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Die im explosionsgeschützten Bereich positionierten elektronischen Geräte und die im explosionsgefährdeten Bereich positionierten elektronischen Geräte sind mit Hilfe des Verbindungsmoduls 1 miteinander verbindbar derart, dass ein Datenaustausch bzw. eine Datenübertragung zwischen den elektronischen Geräten realisierbar ist.
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Die erste optische Anschlusseinheit 2 und die zweite optische Anschlusseinheit 3 sind in Form so genannter Transmitter, auch Transceiver oder umgangssprachlich Transiver genannt, ausgebildet, wie beispielhaft in 3 dargestellt ist, welche im Wesentlichen aus Sende- und Empfangsdioden bestehen, und elektronische Signale in optische Signale umwandelbar ausgestaltet sind. Die erste optische Anschlusseinheit 2 und die zweite optische Anschlusseinheit 3 sind bidirektional funktional ausgebildet. Vorteilhafterweise weisen die erste optische Anschlusseinheit 2 und die zweite optische Anschlusseinheit 3 einen Industrie Standard SFF auf.
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Die Begrenzung der Lichtstärke bzw. die Begrenzung der Energie des im Lichtwellenleiter geführten Lichtstrahls erfolgt mit Hilfe des Begrenzungsmoduls 5. Ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls 1 ist gemäß 4, einer schematischen Darstellung, aufgebaut, umfassend einen prinzipiellen Aufbau des Begrenzungsmoduls 5.
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Das Begrenzungsmodul 5 weist zur Begrenzung des elektrischen Stromes eine Strombegrenzungseinheit 8 mit einer Sicherung 9 und einem Widerstand 10, und zur Begrenzung einer elektrischen Spannung ein Spannungsbegrenzungsmodul 11 in Form so genannter Zenerdioden auf.
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Mit Hilfe der Strombegrenzungseinheit 8 des Begrenzungsmoduls 5 ist eine Begrenzung des maximalen Wertes der elektrischen Energie, welche zur Erzeugung des in den Lichtwellenleitungen 6, 7 geführten Lichts dient, durchführbar. Weist die elektrische Energie einen bestimmten maximalen Wert auf, ist entsprechend die Lichtstrahlstärke bzw. die dem Lichtstrahl innewohnende Energie ebenfalls auf diesen Wert begrenzt. Somit ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls 1 mindestens die Energie des Lichtstrahls, welcher in der zweiten Lichtwellenleitung 7 geführt ist, begrenzbar, so dass mindestens die zweite Lichtwellenleitung 7 die optische Eigensicherheit aufweist.
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Die 5 zeigt in einer schematischen Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls 1 den prinzipiellen Aufbau des Verbindungsmoduls 1 mit einer Energieversorgung der elektronischen Verbindungseinheit 4. Das Verbindungsmodul 1 weist neben der ersten optischen Anschlusseinheit 2 und der zweiten optischen Anschlusseinheit 3 sowie der elektronischen Verbindungseinheit 4 einen Energieversorgungsanschluss 12 auf, welcher zur Energieversorgung des Verbindungsmoduls 1 mit elektrischer Energie dient.
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Das Begrenzungsmodul 5 kann innerhalb des Verbindungsmoduls 1 an unterschiedlichen Positionen ausgebildet sein, wie in den 6 bis 8 dargestellt ist. In einer ersten Variante gemäß 6 ist das Begrenzungsmodul 5 zwischen der elektronischen Verbindungseinheit 4 und der zweiten optischen Anschlusseinheit 3 ausgebildet. Ebenso kann das Begrenzungsmodul 5 in einer zweiten Variante zwischen dem Energieversorgungsanschluss 12 und der elektronischen Verbindungseinheit 4 positioniert sein, gemäß 7. In einer dritten Variante gemäß 8 ist das Begrenzungsmodul 5 in die elektronische Verbindungseinheit 4 integriert.
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Eine Datenübertragungsanlage 13 ist gemäß 9, einer Prinzipdarstellung, ausgebildet. Die Datenübertragungsanlage 13 umfasst ein erstes elektronisches Gerät 14, welches in einem explosionsgeschützten Bereich 15 angeordnet ist. Dieses erste elektronische Gerät 14 ist zur Datenübertragung mit anderen elektronischen Geräten mit der ersten Lichtwellenleitung 6 verbunden. Das erste elektronische Gerät 14 ist beispielsweise in Form eines handelsüblichen Personalcomputer ausgebildet und weist keine optisch eigensichere Anschlüsse auf, so dass es aus Sicherheitsgründen im explosionsgeschützten Bereich 15 zu positionieren ist.
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Des Weiteren umfasst die Datenübertragungsanlage 13 weitere elektronische Geräte 16, welche optisch eigensichere Anschlüsse, beispielsweise in Form von Ein- und Ausgängen, Anzeigen oder Switches aufweisen. Diese weiteren elektronischen Geräte 16 sind in einem explosionsgefährdeten Bereich 17 installiert und mit Hilfe der zweiten Lichtwellenleitung 7 miteinander verbunden.
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Die Datenübertragungsanlage 13 weist zusätzliche, nicht näher dargestellte elektronische Geräte auf, welche außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs 17 ausgebildet sind und mit dem ersten elektronischen Gerät 14 sowie den weiteren elektronischen Geräten 16 mit Hilfe einer dritten Lichtwellenleitung 18 verbunden sind.
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Eine Verbindung der ersten Lichtwellenleitung 6, welche im explosionsgeschützten Bereich 15 ausgebildet ist, mit der zweiten Lichtwellenleitung 7, welche im explosionsgefährdeten Bereich 17 ausgebildet ist, erfolgt mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungsmoduls 1, wobei das Verbindungsmodul 1 im explosionsgeschützten Bereich 15 angeordnet ist. Zur Sicherung einer vollständig ausgebildeten optischen Eigensicherheit der Datenübertragungsanlage 13 im explosionsgefährdeten Bereich 17 ist es notwendig das Verbindungsmodul 1 im explosionsgeschützten Bereich 15 zu positionieren. Denn nur durch eine Positionierung des Verbindungsmoduls 1 im explosionsgeschützten Bereich 15 ist gewährleistet, dass bereits bei einem Eintritt der zweiten Lichtwellenleitung 7 in den explosionsgefährdeten Bereich 17 aus dem explosionsgeschützten Bereich 15 heraus, die zweite Lichtwellenleitung 7 die notwendige optische Eigensicherheit aufweist.
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Die zweite Lichtwellenleitung 7 ist mit der dritten Lichtwellenleitung 18 mit Hilfe eines weiteren Verbindungsmoduls 1' verbunden. Das weitere Verbindungsmodul 1' ist in einem explosionsfreien oder einem weiteren explosionsgeschützten Bereich angeordnet, so dass, wie bereits oben erläutert, die optische Eigensicherheit der zweite Lichtwellenleitung 7 über ihrem gesamten Verlauf im explosionsgefährdeten Bereich 17 sichergestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.3 Gigabit Ethernet (1.25 Gbd) 1000BASE-SX [0023]
