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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher, welche einen Eingangsanschluss zur Zuführung einer Versorgungsspannung und mehrere Ausgangsanschlüsse zur Ausgabe einer Ausgangsspannung umfasst. Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug, welches mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher umfasst.
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Aus der
DE 10 2011 011 330 B4 ist eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern bekannt. Die Vorrichtung ist als Tiefsetzsteller ausgeführt und umfasst einen Eingang, an welchem eine Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Eingangsspannung anschließbar ist, und mehrere Ausgänge, an welchen jeweils eine Gleichspannung bereitgestellt werden kann.
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Aus der
DE 20 2012 104 080 U1 ist eine elektronische Sicherungsvorrichtung bekannt, welche Eingangsanschlüsse, Ausgangsanschlüsse, steuerbare Schalteinrichtungen, eine Steuereinheit, einen Steuersignaleingang und einen Statussignalausgang umfasst.
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Aus der
US 11,070,052 B2 ist eine Schutzvorrichtung für einen Schaltkreis bekannt. Die Schutzvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Schutzelementen und einen zentralen Controller.
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Aus der
DE 10 2016 111 690 A1 ist ein Stromverteiler für ein Fahrzeug bekannt. Der Stromverteiler umfasst eine Leiterplatte zur Diagnose sowie zum Steuern einer Spannungsversorgung von angebundenen Verbrauchern.
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Aus der
US 2010/038133 A1 ist eine elektrische Zentraleinheit bekannt, die eine Leiterplatte mit Leiterbahnen und elektronischen Komponenten sowie eine Sammelschiene umfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher sowie ein fahrerloses Transportfahrzeug weiterzubilden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein fahrerloses Transportfahrzeug mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher, insbesondere in einem fahrerlosen Transportfahrzeug, umfasst einen Eingangsanschluss zur Zuführung einer Versorgungsspannung und mehrere Ausgangsanschlüsse zur Ausgabe einer Ausgangsspannung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst auch mehrere Schaltelemente, welche jeweils einen mit dem Eingangsanschluss verbundenen Schalteingang und einen mit einem der Ausgangsanschlüsse verbundenen Schaltausgang aufweisen. Die Schaltelemente weisen jeweils einen ansteuerbaren Halbleiterschalter, welcher eingangsseitig mit dem Schalteingang und ausgangsseitig mit dem Schaltausgang verbunden ist, einen Steuereingang zum Ansteuern des Halbleiterschalters und einen Statusausgang zur Ausgabe eines Schaltzustandes des Halbleiterschalters auf.
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Der Halbleiterschalter ist durch Anlegen eines EIN-Signals sowie durch Anlegen eines AUS-Signals an den Steuereingang ansteuerbar. Durch Anlegen eines EIN-Signals an den Steuereingang wird der Halbleiterschalter geschlossen. Durch Anlegen eines AUS-Signals an den Steuereingang wird der Halbleiterschalter geöffnet. Der Schaltzustand des Halbleiterschalters beschreibt, ob der Halbleiterschalter geöffnet oder geschlossen ist, und wird als Ausgangssignal über den Statusausgang ausgegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung ist verhältnismäßig kostengünstig und dabei sehr flexibel einsetzbar. Eine Versorgung von unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern ist möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der Ausgangsanschlüsse gleich der Anzahl der Schaltelemente, und jeder Schaltausgang eines Schaltelements ist mit genau einem Ausgangsanschluss verbunden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedes der Schaltelemente in Form einer elektronischen Sicherung ausgebildet, welche dazu eingerichtet ist, bei einer an dem Schalteingang anliegenden Unterspannung, und/oder bei einer an dem Schalteingang anliegenden Überspannung, und/oder bei einem durch den Schalteingang fließenden Überstrom den Halbleiterschalter zu öffnen. Nachdem ein Halbleiterschalter aufgrund einer Unterspannung, einer Überspannung oder eines Überstroms geöffnet wurde, ist es möglich, den Halbleiterschalter durch Anlegen eines EIN-Signals an den Steuereingang des Schaltelements wieder zu schließen. Wenn also der Fehler, welcher das Öffnen des Halbleiterschalters verursacht hat, behoben ist, ist ein angeschlossener elektrischer Verbraucher wieder mit der Ausgangsspannung versorgbar. Ein Auswechseln des Schaltelements ist nicht erforderlich.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Busanschluss und einen mit dem Busanschluss verbundenen Buscontroller. Dabei ist der Buscontroller mit den Steuereingängen und mit den Statusausgängen der Schaltelemente verbunden. Der Busanschluss ist an einen Systembus, beispielsweise EtherCat, anschließbar. Insbesondere ist der Buscontroller dazu eingerichtet, Schaltzustände der Halbleiterschalter von den Statusausgängen der Schaltelemente einzulesen und über einen angeschlossenen Systembus zu übertragen. Ferner ist der Buscontroller dazu eingerichtet, Steuerbefehle zum Ansteuern der Halbleiterschalter der Schaltelemente über einen angeschlossenen Systembus zu empfangen und an die Steuereingänge der Schaltelemente auszugeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung mehrere Signaleingänge, welche mit dem Buscontroller verbunden sind. In dem Buscontroller sind somit weitere Informationen, beispielsweise Signale von angeschlossenen Tastern, verarbeitbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung mehrere Signalausgänge, welche mit dem Buscontroller verbunden sind. Somit sind Informationen unter anderem mittels LEDs, die mit den Signalausgängen verbunden sind, anzeigbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Ausgangstreiber, über welchen die Signalausgänge mit dem Buscontroller verbunden sind. Der Ausgangstreiber stellt einen höheren Ausgangsstrom und eine höhere Ausgangsleistung bereit als der Buscontroller.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Platine, auf welcher die Schaltelemente angeordnet sind. Ebenso umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, in welchem die Platine angeordnet ist. Die Vorrichtung ist dadurch verhältnismäßig kompakt ausführbar und benötigt nur einen verhältnismäßig geringen Bauraum.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Eingangsanschluss dabei außerhalb des Gehäuses angeordnet und mittels eines Kabels mit der Platine elektrisch verbunden. Dabei sind auch die Ausgangsanschlüsse außerhalb des Gehäuses angeordnet und mittels mindestens eines Kabels mit der Platine elektrisch verbunden. Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Tüllenrahmen auf, durch welchen die Kabel geführt sind. Somit ist das Gehäuse beispielsweise staubdicht entsprechend der Klasse IP54 ausführbar.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Eingangsanschluss an dem Gehäuse mechanisch befestigt und mit der Platine elektrisch verbunden. Dabei sind auch die Ausgangsanschlüsse an dem Gehäuse mechanisch befestigt und mit der Platine elektrisch verbunden. Dadurch ist die Vorrichtung besonders kompakt ausgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Eingangsanschluss einen M12-Steckverbinder zur Verbindung mit einer Spannungsquelle aufweist, und/oder die Ausgangsanschlüsse weisen mehrere M12-Steckverbinder zur Verbindung mit mehreren elektrischen Verbrauchern auf. Mittels der M12-Steckverbinder ist auch eine mechanisch feste Verbindung herstellbar.
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Ein erfindungsgemäßes fahrerloses Transportfahrzeug umfasst eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung sowie mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher.
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Vorzugsweise umfasst das fahrerlose Transportfahrzeug ferner eine Empfangseinheit, zu welcher Energie induktiv von einer Ladeeinheit übertragbar ist. Die Ladeeinheit ist beispielsweise als linienförmiger Leiter oder als Spule ausgebildet und befindet sich stationär in einem Boden, auf welchem sich das fahrerlose Transportfahrzeug befindet. Die von der Ladeeinheit zu der Empfangseinheit induktiv übertragene Energie dient beispielsweise zum Laden des elektrischen Energiespeichers des fahrerlosen Transportfahrzeugs.
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Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Schaltelements und
- 2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltelements 10. Das Schaltelement 10 weist einen ansteuerbaren Halbleiterschalter 15, einen Schalteingang 12 und einen Schaltausgang 13 auf. Der Halbleiterschalter 15 ist eingangsseitig mit dem Schalteingang 12 und ausgangsseitig mit dem Schaltausgang 13 verbunden. Das Schaltelement 10 weist ferner einen Steuereingang 16 zum Ansteuern des Halbleiterschalters 15 und einen Statusausgang 17 zur Ausgabe eines Schaltzustandes des Halbleiterschalters 15 auf.
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Durch Anlegen eines EIN-Signals an den Steuereingang 16 wird der Halbleiterschalter 15 geschlossen. Durch Anlegen eines AUS-Signals an den Steuereingang 16 wird der Halbleiterschalter 15 geöffnet. Der Schaltzustand des Halbleiterschalters 15, also geöffnet oder geschlossen, wird über den Statusausgang 17 ausgegeben.
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Das Schaltelement 10 ist in Form einer elektronischen Sicherung ausgebildet. Solche elektronischen Sicherungen, die auch als „E-Fuse“ oder „rückstellbare Sicherung“ bezeichnet werden, werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Beispiele für solche elektronischen Sicherungen sind unter anderem Toshiba TCKE800NA, Onsemi NIS4461 MT3TXG, Texas Instruments TPS16530 oder Texas Instruments TPS26635.
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Im Betrieb des Schaltelements 10 liegt an dem Schalteingang 12 eine Versorgungsspannung in Form einer Gleichspannung mit einem definierten Wert von beispielsweise 24 V an. Wenn die Versorgungsspannung unter einen definierten Wert fällt, so liegt an dem Schalteingang 12 eine Unterspannung an. Wenn die Versorgungsspannung über einen definierten Wert steigt, so liegt an dem Schalteingang 12 eine Überspannung an. Wenn an dem Schalteingang 12 eine Unterspannung oder eine Überspannung anliegt, so wird der Halbleiterschalter 15 geöffnet.
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Im Betrieb des Schaltelements 10, bei geschlossenem Halbleiterschalter 15, fließt ein Versorgungsstrom durch den Schalteingang 12, durch den Halbleiterschalter 15 und durch den Schaltausgang 13. Wenn der Versorgungsstrom einen definierten Wert von beispielsweise 6 A überschreitet, so fließt ein Überstrom durch den Schalteingang 12, durch den Halbleiterschalter 15 und durch den Schaltausgang 13. Wenn durch den Schalteingang 12 ein Überstrom fließt, so wird der Halbleiterschalter 15 geöffnet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher. Die Vorrichtung ist vorliegend in einem fahrerlosen Transportfahrzeug eingesetzt und dient zur Spannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern des fahrerlosen Transportfahrzeugs. Derartige Verbraucher sind beispielsweise Laserscanner, Kameras, Beleuchtung, Radarsensoren sowie Elektromotoren, insbesondere Gleichstrommotoren. Derartige Verbraucher sind insbesondere elektronische Komponenten wie beispielsweise eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Antriebseinrichtung, ein Navigationssystem sowie ein Kommunikationsmodul zur Datenübertragung über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk.
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Auch andere Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung zur Spannungsversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher sind denkbar, beispielsweise in stationären Automatisierungssystemen. Die Vorrichtung dient dann beispielsweise zur Spannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern wie Feldgeräten an einem Feldbus oder anderen elektronischen Geräten.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst einen Eingangsanschluss 22 zur Zuführung einer Versorgungsspannung. Bei der Versorgungsspannung handelt es sich vorliegend um eine Gleichspannung mit einem definierten Wert von 24 V. Die Versorgungsspannung wird vorliegend von einem Energiespeicher des fahrerlosen Transportfahrzeug, mit welchem der Eingangsanschluss 22 elektrisch verbunden ist, bereit gestellt.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst mehrere, vorliegend acht, Ausgangsanschlüsse 23 zur Ausgabe einer Ausgangsspannung. In der hier gezeigten Figur ist nur ein Ausgangsanschluss 23 dargestellt. Mit den Ausgangsanschlüssen 23 sind die elektrischen Verbrauchern des fahrerlosen Transportfahrzeugs, die mit der Ausgangsspannung versorgt werden, elektrisch verbunden.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst mehrere, vorliegend acht, Schaltelemente 10. Die Schalteingänge 12 der Schaltelemente 10 sind mit dem Eingangsanschluss 22 elektrisch verbundenen. Die Schaltausgänge 13 der Schaltelemente 10 sind mit den Ausgangsanschlüssen 23 elektrisch verbundenen. Vorliegend ist jeder Schaltausgang 13 eines Schaltelements 10 mit genau einem Ausgangsanschluss 23 elektrisch verbunden. Die Anzahl der Ausgangsanschlüsse 23 ist somit gleich der Anzahl der Schaltelemente 10.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst einen Busanschluss 24 und einen Buscontroller 30. Der Buscontroller 30 ist mit dem Busanschluss 24 elektrisch verbunden. Mittels des Busanschlusses 24 ist die Vorrichtung mit einem Systembus, beispielsweise EtherCat, verbunden.
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Der Buscontroller 30 ist ferner mit den Steuereingängen 16 der Schaltelemente 10 und mit den Statusausgängen 17 der Schaltelemente 10 elektrisch verbunden. Die einzelnen Verbindungen des Buscontrollers 30 mit den Schaltelementen 10 sind dabei unabhängig voneinander ausgeführt.
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Wenn der Buscontroller 30 ein EIN-Signal an den Steuereingang 16 eines Schaltelements 10 anlegt, so wird der Halbleiterschalter 15 dieses Schaltelements 10 geschlossen. Wenn der Buscontroller 30 ein AUS -Signal an den Steuereingang 16 eines Schaltelements 10 anlegt, so wird der Halbleiterschalter 15 dieses Schaltelements 10 geöffnet. Der Schaltzustand des Halbleiterschalters 15 eines Schaltelements 10, also geöffnet oder geschlossen, wird über den Statusausgang 17 zu dem Buscontroller 30 ausgegeben.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst mehrere, vorliegend acht, Signaleingänge 25. In der hier gezeigten Figur ist nur ein Signaleingang 25 dargestellt. Die Signaleingänge 25 sind mit dem Buscontroller 30 verbunden. Die einzelnen Verbindungen des Buscontrollers 30 mit den Signaleingängen 25 sind dabei unabhängig voneinander ausgeführt.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst mehrere, vorliegend acht, Signalausgänge 26. In der hier gezeigten Figur ist nur ein Signalausgang 26 dargestellt. Die Signalausgänge 26 sind mit dem Buscontroller 30 verbunden. Die einzelnen Verbindungen des Buscontrollers 30 mit den Signalausgängen 26 sind dabei unabhängig voneinander ausgeführt.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst einen Ausgangstreiber 32. Die Signalausgänge 26 sind über den Ausgangstreiber 32 mit dem Buscontroller 30 verbunden. Der Ausgangstreiber 32 liefert pro Signalausgang 26 einen Ausgangstrom mit einem maximalen Wert von beispielsweise 0,6 A.
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Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst eine Platine 20. Auf der Platine 20 sind die Schaltelemente 10, der Buscontroller 30, der Ausgangstreiber 32 sowie weitere elektronische Bauelemente angeordnet. Auf der Platine 20 sind ferner ein oder mehrere Versorgungsstecker 43, ein oder mehrere Signaleingangsstecker 45 und ein oder mehrere Signalausgangsstecker 46 angeordnet. Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung umfasst auch ein Gehäuse 40, in welchem die Platine 20 angeordnet ist.
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Der Eingangsanschluss 22 weist einen M12-Steckverbinder zur Verbindung mit einer Spannungsquelle, vorliegend mit dem Energiespeicher des fahrerlosen Transportfahrzeugs, auf. Der Eingangsanschluss 22 ist außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mittels eines Kabels mit der Platine 20 verbunden. Der Eingangsanschluss 22 ist über die Platine 20 mit den Schalteingängen 12 der Schaltelemente 10 verbunden.
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Die Ausgangsanschlüsse 23 weisen mehrere M12-Steckverbinder zur Verbindung mit mehreren elektrischen Verbrauchern auf. Die Ausgangsanschlüsse 23 sind außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mittels mindestens eines Kabels mit den Versorgungssteckern 43 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 23 sind somit mittels der Versorgungsstecker 43 mit der Platine 20 verbunden. Die Versorgungsstecker 43 sind über die Platine 20 mit den Schaltausgängen 13 der Schaltelemente 10 verbunden. Somit sind die Ausgangsanschlüsse 23 mit den Schaltausgängen 13 der Schaltelemente 10 verbunden.
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Der Busanschluss 24 weist einen M12-Steckverbinder zur Verbindung mit einem Systembus, vorliegend EtherCat, auf. Der Busanschluss 24 ist außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mittels eines Kabels mit der Platine 20 verbunden. Der Busanschluss 24 ist über die Platine 20 mit dem Buscontroller 30 verbunden.
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Die Signaleingänge 25 weisen mehrere M12-Steckverbinder zur Verbindung mit mehreren Eingabegeräten, beispielsweise Taster, auf. Die Signaleingänge 25 sind außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mittels mindestens eines Kabels mit dem Signaleingangsstecker 45 verbunden. Die Signaleingänge 25 sind somit mittels des Signaleingangssteckers 45 mit der Platine 20 verbunden. Der Signaleingangsstecker 45 ist über die Platine 20 mit dem Buscontroller 30 verbunden. Somit sind die Signaleingänge 25 mit dem Buscontroller 30 verbunden.
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Die Signalausgänge 26 weisen mehrere M12-Steckverbinder zur Verbindung mit mehreren Ausgabegeräten, beispielsweise LEDs, auf. Die Signalausgänge 26 sind außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mittels mindestens eines Kabels mit dem Signalausgangsstecker 46 verbunden. Die Signalausgänge 26 sind somit mittels des Signalausgangssteckers 46 mit der Platine 20 verbunden. Der Signalausgangsstecker 46 ist über die Platine 20 mit dem Ausgangstreiber 32 verbunden. Der Ausgangstreiber 32 ist über die Platine 20 mit dem Buscontroller 30 verbunden. Somit sind die Signalausgänge 26 mit dem Buscontroller 30 verbunden.
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Das Gehäuse 40, in dem die Platine 20 angeordnet ist, weist einen Tüllenrahmen 42 zur Abdichtung auf. Vorliegend wird durch den Tüllenrahmen eine Staubdichtigkeit entsprechend der Klasse IP54 gewährleistet. Die Kabel sind jeweils durch den Tüllenrahmen 42 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltelemente
- 12
- Schalteingang
- 13
- Schaltausgang
- 15
- Halbleiterschalter
- 16
- Steuereingang
- 17
- Statusausgang
- 20
- Platine
- 22
- Eingangsanschluss
- 23
- Ausgangsanschluss
- 24
- Busanschluss
- 25
- Signaleingang
- 26
- Signalausgang
- 30
- Buscontroller
- 32
- Ausgangstreiber
- 40
- Gehäuse
- 42
- Tüllenrahmen
- 43
- Versorgungsstecker
- 45
- Signaleingangsstecker
- 46
- Signalausgangsstecker
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011011330 B4 [0002]
- DE 202012104080 U1 [0003]
- US 11070052 B2 [0004]
- DE 102016111690 A1 [0005]
- US 2010038133 A1 [0006]
