DE102015113257A1 - Anschlusssystem für Schutzkarten eines Verteilungssystems und Rack, das ein solches System integriert - Google Patents

Anschlusssystem für Schutzkarten eines Verteilungssystems und Rack, das ein solches System integriert Download PDF

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Abstract

Anschlusssystem, das in einem Rack angeordnet ist, zum Anschließen mindestens einer Schutzkarte (13a, 13b) eines Stromverteilungssystems in einem Luftfahrzeug an eine Primärversorgung, an mindestens eine versorgte Ausstattung (8a, 8b) und an eine Hauptplatine, die in dem Rack angeordnet ist. Das Anschlusssystem umfasst mindestens einen modularen Steckverbinder auf jeder Schutzkarte und für jede Schutzkarte, die in das Rack eingefügt werden kann, über mindestens einen komplementären modularen Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, und über mindestens einen komplementären Steckverbinder, der an die Hauptplatine angeschlossen ist.

Description

  • Der technische Bereich der Erfindung sind die elektrischen Anschlusssysteme mit starkem und schwachem Strom und insbesondere solche elektrische Anschlusssysteme für Stromverteilungssysteme eines Luftfahrzeugs.
  • Ein Luftfahrzeug besitzt im Allgemeinen ein elektrisches System, das insbesondere ein Hauptstromverteilungssystem und ein Sekundärverteilungssystem umfasst. Dieses Sekundärverteilungssystem erlaubt das Verteilen von Strom und das Schützen der Verteilungsleitungen zwischen den versorgten Ausstattungen und internen Quellen, zum Beispiel Generatoren oder Akkumulatoren, oder externen Quellen, wie zum Beispiel Außenbordversorgungen.
  • Das Sekundärverteilungssystem umfasst mehrere Elektronikkarten, insbesondere Kommunikations- und Rechenkarten (EDMU), sowie Schutzkarten (SSPC), die in einem oder mehreren Racks, die mit einer Hauptplatine versehen sind, die die Kommunikations- und Rechenkarten sowie die Schutzkarten versorgt und verbindet, angeordnet.
  • Eine Schutzkarte ist mit einem Eingangssteckverbinder 1, einem Ausgangssteckverbinder 2 und einem Hilfssteckverbinder 3, versehen, der es erlaubt, die Versorgung zu liefern und Daten zwischen einerseits dem Mikroprozessor 5 und einem Leistungsorgan 4, und andererseits dem Rest des Systems, insbesondere der Hauptversorgung 7, den Lasten 8 und, über die Hauptplatine 6, der Versorgung der Karte 9, einzelne Eingänge 10 und Flugzeugbussen 11 oder internen Karten auszutauschen. Gemäß dem Stand der Technik kennt man einen herkömmlichen Steckverbinder für Leiterplatte, wie auf 1 veranschaulicht, der drei Steckverbinder mit den Bezugszeichen 1, 2 und 3 umfasst. Diese Steckverbinder 1, 2, 3 sind Standard-Steckverbinder für Leiterplatten, zum Beispiel des Typs SubD oder DIN41612.
  • Wie oben erwähnt, wird eine Schutzkarte in einem Rack angesteckt, das die Hauptplatine umfasst, die mit Steckverbindern versehen ist, die mit Steckverbindern der Schutzkarte kompatibel sind. Die Hauptplatine ist auf dem Rackboden derart angeordnet, dass das komplette Einfügen einer Schutzkarte das Herstellen der Berührung der Steckverbinder der Hauptplatine mit den Steckverbindern der Schutzkarte erlaubt. Die Hauptplatine stellt danach über Leistungsleiterbahnen und zusätzliche Steckverbinder oder Leistungsklemmenleisten die Verbindung mit dem Hauptkern, die Verbindung mit den Lasten über die Flugzeugverkabelung und die Verbindung mit den Hilfssignalen sicher.
  • Das weist den Vorteil auf, dass man über Steckverbinder für kompakte, Standard- und kostengünstige Elektronikkarten verfügt. Allerdings geht das auf Kosten der Installation einer Leistungshauptplatine mit zusätzlichen externen Steckverbindern, was insgesamt den Kostenvorteil annulliert, den man im Bereich der steckbaren Schutzkarte erhält.
  • Gemäß dem Stand der Technik kennt man auch die Verbindung kompatibler Steckverbinder mit Steckverbindern, die für elektrische Kabelbündel des Flugzeugs verwendet werden, und einen Standardsteckverbinder für Leiterplatte. Die mit den Steckverbindern der Kabelbündel des Flugzeugs kompatiblen Steckverbinder sind die Steckverbinder 1 und 2, die auf 1 beschrieben sind, der Leiterplatten-Steckverbinder ist der Steckverbinder 3. Eine solche Anordnung ist in dem Dokument US 6 504 730 beschrieben.
  • Die zwei Steckverbinder 1 und 2 können direkt an die Flugzeugverkabelung angeschlossen werden. In diesem Fall ist das Rack mit einer Bodenöffnung konzipiert, die es erlaubt, diese Steckverbinder aus dem Rack herausragen zu lassen. Die Rückseitenplatte des Racks umfasst Anhängmechanismen der Flugzeugsteckverbinder, die es erlauben, die Schutzkarte abzustecken, während die Flugzeugsteckverbinder an Ort und Stelle bleiben.
  • Der Steckverbinder 3 ist ein Leiterplatten-Steckverbinder, der an einen Steckverbinder auf der Hauptplatine angeschlossen wird. Diese Letztere umfasst daher keinen Leistungssteckverbinder, sondern nur Steckverbinder kleiner Signale, die es erlauben, die Hilfssignale der Karten an die Flugzeugschaltungen (Versorgung, Bus, Einzelbauelemente usw.) anzuschließen.
  • Die Schutzkarte ist daher mit mindestens zwei unterschiedlichen Steckverbindern ausgestattet.
  • Das weist den Vorteil auf, dass man über eine auf ihr Minimum reduzierte Hauptplatine und einen direkten Anschluss zwischen den Schutzkarten und den Flugzeugverkabelungen verfügt.
  • Die Steckverbinder weisen jedoch eine große Höhe auf, und die mechanische Konzeption ist aufgrund der Positionierungstoleranzen zwischen den Steckverbindern heikel.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist ein Anschlusssystem, das in einem Rack angeordnet ist, zum Anschließen mindestens einer Schutzkarte eines Stromverteilungssystems in einem Luftfahrzeug an eine Primärversorgung, an mindestens eine versorgte Ausstattung und eine Hauptplatine, die in dem Rack angeordnet ist.
  • Das Anschlusssystem umfasst mindestens einen modularen Steckverbinder auf jeder Schutzkarte und für jede Schutzkarte, die in das Rack eingefügt werden kann, über mindestens einen komplementären modularen Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, und über mindestens einen komplementären Steckverbinder, der an die Hauptplatine angeschlossen ist.
  • Der modulare Steckverbinder auf einer Schutzkarte kann einstückig sein und ein Eingangsanschlussmodul, ein Ausgangsanschlussmodul und ein Hilfsanschlussmodul umfassen, wobei das Eingangsanschlussmodul geeignet ist, die Schutzkarte an die Leistungsversorgungsleitung anzuschließen, das Ausgangsanschlussmodul geeignet ist, die Schutzkarte an mindestens eine versorgte Ausstattung anzuschließen, und das Hilfsanschlussmodul geeignet ist, die Schutzkarte an die Hauptplatine anzuschließen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann ein Steckverbinder sein.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann eine Einheit aus Leistungsleiterbahnen sein.
  • Der komplementäre modulare Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, kann Leistungsverzweigungen umfassen, die geeignet sind, mit den Leistungsleiterbahnen einer Schutzkarte zusammenzuwirken, wobei die Leistungsverzweigungen über Busbars versorgt werden, die mit der Leistungsversorgungsleitung über mindestens eine Klemmenleiste verbunden sind.
  • Der modulare Steckverbinder kann einen Zentrierstift integrieren.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann drei Phasen und einen Nullleiter umfassen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann drei Phasen umfassen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann eine Phase und einen Nullleiter umfassen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann eine Phase umfassen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann zwei Phasen umfassen.
  • Das Eingangsanschlussmodul kann zwei Phasen und einen Nullleiter umfassen.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist ein Rack, das eine seitliche Verkleidung umfasst, die auf zwei entgegengesetzten Seiten offen ist, die dazu bestimmt ist, mindestens eine Schutzkarte aufzunehmen, die in das Rack von einer ersten offenen Seite der seitlichen Verkleidung eingefügt wird.
  • Die andere offene Seite der seitlichen Verkleidung ist durch eine perforierte Verkleidungsplatte verschlossen, die mit einer Hauptplatine auf ihrer Innenseite in Bezug auf das Rack versehen ist, wobei das Rack mindestens einen komplementären modularen Steckverbinder umfasst, der an die Leistungsversorgung sowie an mindestens eine versorgte Ausstattung des Luftfahrzeugs angeschlossen ist. Die modularen Steckverbinder der Schutzkarten, die in das Rack eingefügt werden, und die komplementären modularen Steckverbinder, die mindestens teilweise auf dem Rack befestigt sind, bilden Anschlusssysteme, wie sie oben beschrieben sind.
  • Das Anschlusssystem weist den Vorteil einer optimierten Steckverbinderhöhe und einer Beherrschung der Positionierungstoleranzen der Anschlussfunktionen untereinander und in dem Rack auf.
  • Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, die nur beispielhaft und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen gegeben wird, in welchen:
  • 1 die Hauptelemente eines herkömmlichen Steckverbinders für Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht,
  • 2 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder veranschaulicht,
  • 3 ein Rack für Schutzkarten veranschaulicht,
  • 4 einen Stromlaufplan eines Anschlusssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
  • 5 den Schutzkarten-Steckverbinder gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
  • 6 eine Ansicht mit normalem Einfall auf Leistungsverzweigungen eines Schutzkarten-Steckverbinders veranschaulicht, und
  • 7 einen anderen Blick auf die Leistungsverzweigungen veranschaulicht.
  • Das Anschlusssystem umfasst ein Rack, mindestens einen ersten modularen Steckverbinder auf einer Schutzkarte, mindestens einen zweiten komplementären modularen Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, und mindestens einen dritten komplementären Steckverbinder, der an eine Hauptplatine, die auf dem Boden des Racks angeordnet ist, angeschlossen ist.
  • Jeder modulare Steckverbinder umfasst mindestens ein Anschlussmodul, das geeignet ist, um einen Anschluss mit einem komplementären Anschlussmodul oder einem komplementären Steckverbinder herzustellen.
  • Der erste modulare Steckverbinder ist einstückig und umfasst ein Eingangsanschlussmodul mit dem Bezugszeichen 1, ein Ausgangsanschlussmodul mit dem Bezugszeichen 2 und ein Hilfsanschlussmodul mit dem Bezugszeichen 3. 2 veranschaulicht einen solchen modularen Steckverbinder auf einer Schutzkarte.
  • Das Eingangsanschlussmodul 1 und das Ausgangsanschlussmodul 2 sind getrennt, um es zu erlauben, unterschiedliche Flugzeugsteckdosen für den Leistungseingang und für die Verkabelungen zu den Lasten zu verwenden.
  • Mit anderen Worten ist der Eingangsanschluss mit einer Leistungsquelle verbunden, die eine Leistung im Allgemeinen des Typs Drehstrom oder Gleichstrom liefert. Der Ausgangsanschluss ist mit den Lasten oder versorgten Ausstattungen des Flugzeugs verbunden und liefert Spannungen, die mit der Eingangsspannung äquivalent sind.
  • Der modulare Steckverbinder integriert auch einen Zentrierstift mit dem Bezugszeichen 14, der es, anders als beim zweiten Stand der Technik, der eingangs erwähnt ist, erlaubt, die Ausrichtung der Anschlussmodule der Schutzkarte mit den Anschlussmodulen und Steckverbindern, die auf dem Rackboden vorhanden sind, auf einmal und mit einer sehr guten Präzision (die des Körpers des Steckverbinders, der ein einteiliges Teil ist) sicherzustellen.
  • Die Anschlussmodule, die in einem modularen Steckverbinder enthalten sind, werden gemäß ihrer Eignung, die erforderliche elektrische Verbindung (Kontakte mit hoher Leistung für die Eingangsanschlüsse 1, Kontakte mit mittlerer Leistung für die Ausgangsanschlüsse 2, Signalkontakte für den Hilfsanschluss 3) sicherzustellen, ausgewählt.
  • In 2 umfasst das Eingangsanschlussmodul drei Phasen und einen Nullleiter. Das entspricht dem Fall einer Wechselstrom-Schutzkarte. Das Eingangsanschlussmodul umfasst in dem Fall einer Gleichstrom-Schutzkarte ein einziges Potenzial. Andere Varianten sind möglich, wie zum Beispiel drei Phasen nur für eine Wechselstrom-Schutzkarte, oder ein Potenzial und eine Masse in dem Fall einer Gleichstrom-Schutzkarte, oder auch zwei Phasen mit oder ohne Nullleiter in dem Fall einer Hochspannungs-Gleichstrom-Schutzkarte.
  • 3 veranschaulicht ein Rack, das dazu bestimmt ist, mindestens eine Schutzkarte aufzunehmen, das eine seitliche Verkleidung 15 umfasst, die auf zwei entgegengesetzten Seiten offen ist.
  • Die Schutzkarten werden in das Rack von einer ersten offenen Seite der seitlichen Verkleidung 15 eingeführt.
  • Die andere offene Seite der seitlichen Verkleidung 15 ist mit einer perforierten Verkleidungsplatte 16 verschlossen, die mit einer Hauptplatine 17 auf ihrer Innenseite in Bezug auf das Rack versehen ist.
  • Die modularen Steckverbinder der Schutzkarten, die in das Rack eingefügt werden, bilden einen Anschluss mit den komplementären modularen Steckverbindern, die mindestens teilweise auf dem Rack befestigt und an die Leistungsversorgung sowie an die Lasten angeschlossen sind.
  • Dazu umfasst die perforierte Verkleidungsplatte 16 Durchgänge, um ergänzende modulare Eingangs- und Ausgangssteckverbinder für jede Schutzkarte zu befestigen und, in bestimmten Fällen, mindestens teilweise einzufügen.
  • Außerdem umfasst die Hauptplatine 17, die auf dem Rackboden angeordnet ist, ebenfalls komplementäre Steckverbinder 18, die mit dem Hilfsanschlussmodul 3 jeder Schutzkarte eine Schnittstelle bilden.
  • Bei bestimmten Konfigurationen ist die Leistungsversorgung, die von dem elektrischen Kern kommt, für mehrere Schutzkarten gemeinsam. In diesem Fall wird ein Anschlusssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendet.
  • Dafür ist eine Klemmenleiste 19 auf der Rückseite des Racks installiert, und Busbars 19a, 19b verteilen die Leistung zwischen dieser Klemmenleiste 19 und den Leistungsverzweigungen 7a, 7b.
  • Außerdem umfasst das Eingangsanschlussmodul 1 daher Leistungsleiterbahnen. Der Eingangsanschluss besteht daher aus dem Herstellen der Berührung der Leistungsverzweigungen 7a, 7b des komplementären modularen Steckverbinders, der auf dem Rack befestigt ist, mit Leistungsleiterbahnen der Schutzkarte. 4 veranschaulicht einen Stromlaufplan einer solchen Ausführungsform.
  • Wie man sieht, ist eine Leistungsleitung, die von dem Hauptkern 20 kommt, mit einer Klemmenleiste 19 in einem Verkabelungsbereich 21 verbunden. Am Ausgang dieser Klemmenleiste liefern Busbars 19a und 19b den Strom zu zwei Schutzkarten 13a und 13b wechselseitig über Leistungsverzweigungen 7a und 7b. In dieser Ansicht sind nur die Hauptbauteile, die die Versorgung der Lasten 8a, 8b ausgehend von der Leistungsleitung erlauben, dargestellt. Die anderen Steuerbauteile, wie zum Beispiel der Mikroprozessor 5 und der Hilfssteckverbinder 3 sind jedoch ebenfalls in jeder Schutzkarte enthalten, auch wenn sie nicht dargestellt sind.
  • Die Einheit aus Klemmenleiste 19, Busbars, Verzweigungen und Schutzkarten ist in dem Rack 22 angeordnet.
  • 5 veranschaulicht den modularen Schutzkarten-Steckverbinder gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie man sieht, umfasst er Leistungsleiterbahnen 1 und, unverändert im Vergleich zu dem modularen Schutzkarten-Steckverbinder gemäß der ersten Ausführungsform, ein Ausgangsanschlussmodul 2, ein Hilfsanschlussmodul 3 sowie einen Zentrierstift für ein gutes Ausrichten der modularen Steckverbinder mit den Steckverbindern und komplementären modularen Steckverbindern, die mindestens teilweise auf dem Rack befestigt sind.
  • 6 veranschaulicht eine Ansicht mit normalem Einfall auf die Leistungsverzweigungen 7a. Man sieht auch die Hauptplatine 17.
  • 7 veranschaulicht einen anderen Blick auf die Leistungsverzweigungen 7a, 7b. Man kann gleichzeitig die Schutzkarten-Leistungsleiterbahnen und die Leistungsverzweigungen 7a, 7b, die durch Busbars 19b an eine Klemmenleiste 19 angeschlossen sind, sehen. 7 veranschaulicht auch 2 Schutzkarten 13a, 13b, die derart eingefügt sind, dass die Leistungsleiterbahnen mit den Leistungsverzweigungen 7a, 7b in Berührung sind.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6504730 [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN41612 [0004]

Claims (13)

  1. Anschlusssystem, das in einem Rack angeordnet ist, zum Anschließen mindestens einer Schutzkarte eines Stromverteilungssystem in einem Luftfahrzeug an eine Primärversorgung (7), an mindestens eine versorgte Ausstattung (8) und eine Hauptplatine, die in dem Rack angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen modularen Steckverbinder auf jeder Schutzkarte umfasst und für jede Schutzkarte, die in das Rack eingefügt werden kann, mindestens einen komplementären modularen Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, und mindestens einen komplementären Steckverbinder, der an die Hauptplatine angeschlossen ist.
  2. Anschlusssystem nach Anspruch 1, wobei der modulare Steckverbinder auf einer Schutzkarte einstückig ist und ein Eingangsanschlussmodul (1), ein Ausgangsanschlussmodul (2) und ein Hilfsanschlussmodul (3) umfasst, wobei das Eingangsanschlussmodul (1) geeignet ist, die Schutzkarte mit der Leistungsversorgungsleitung zu verbinden, wobei das Ausgangsanschlussmodul geeignet ist, die Schutzkarte mit mindestens einer versorgten Ausstattung zu verbinden, wobei das Hilfsanschlussmodul (3) geeignet ist, die Schutzkarte mit der Hauptplatine zu verbinden.
  3. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Eingangsanschlussmodul (1) ein Steckverbinder ist.
  4. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Eingangsanschlussmodul (1) eine Einheit aus Leistungsleiterbahnen ist.
  5. Anschlusssystem nach Anspruch 4, wobei der komplementäre modulare Steckverbinder, der mindestens teilweise auf dem Rack befestigt ist, Leistungsverzweigungen (7a, 7b) umfasst, die geeignet sind, mit den Leistungsleiterbahnen einer Schutzkarte zusammenzuwirken, wobei die Leistungsverzweigungen über Busbars (19a, 19b), die mit der Leistungsversorgungsleitung über mindestens eine Klemmenleiste (19) verbunden sind, versorgt werden.
  6. Anschlusssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der modulare Steckverbinder einen Zentrierstift (14) integriert.
  7. Anschlusssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingangsanschlussmodul drei Phasen und einen Nullleiter umfasst.
  8. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Eingangsanschlussmodul drei Phasen umfasst.
  9. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Eingangsanschlussmodul eine Phase und einen Nullleiter umfasst.
  10. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Eingangsanschlussmodul eine Phase umfasst.
  11. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Eingangsanschlussmodul zwei Phasen umfasst.
  12. Anschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Eingangsanschlussmodul zwei Phasen und einen Nullleiter umfasst.
  13. Rack, das eine seitliche Verkleidung (15) umfasst, die auf zwei entgegengesetzten Seiten offen ist, das dazu bestimmt ist, mindestens eine Schutzkarte aufzunehmen, die in das Rack von einer ersten offenen Seite der seitlichen Verkleidung (15) eingeführt wird, wobei die andere offene Seite der seitlichen Verkleidung (15) durch eine perforierte Verkleidungsplatte (16) verschlossen ist, die mit einer Hauptplatine 17 auf ihrer Innenseite in Bezug auf das Rack versehen ist, wobei das Rack mindestens einen komplementären modularen Steckverbinder umfasst, der an die Leistungsversorgung sowie an mindestens eine versorgte Ausstattung des Luftfahrzeugs angeschlossen ist, wobei die modularen Steckverbinder der Schutzkarten, die in das Rack eingefügt sind, und die komplementären modularen Steckverbinder, die mindestens teilweise auf dem Rack befestigt sind, Anschlusssysteme nach einem der vorhergehenden Ansprüche bilden.
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