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Die Erfindung betrifft einen Ethernet-Stecker gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ethernet-Endgerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 10 und ein Ethernet-Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Bei einem Ethernet-Kommunikationssystem werden
Ethernet-Endgeräte über Ethernet-Stecker an
einen Ethernet-Kommunikationsstrang angeschlossen. Neben diesen
Elementen des Ethernet-Kommunikationssystems sind zum Aufbau eines funktionierenden
Ethernet-Kommunikationssystems (FAST oder switched Ethernet) weitere
Komponenten erforderlich, nämlich
so genannte Ethernet-Switches. Nach dem Stand der Technik sind solche
separat ausgebildeten Ethernet-Switches erforderlich, damit eine
ordnungsgemäße Kommunikation
zwischen den einzelnen Ethernet-Endgeräten möglich ist. Nach dem Stand der
Technik sind alle diese Komponenten – also die Ethernet-Stecker, die Ethernet-Switches
und die Ethernet-Endgeräte – als separate
Elemente ausgebildet, die mit dem Ethernet-Kommunikationsstrang verknüpft oder
verschaltet werden müssen.
Hierdurch ergibt sich jedoch ein großer Aufwand bei der Einrichtung
des Ethernet-Kommunikationssystems, da alle diese Elemente getrennt
bzw. einzeln miteinander verschaltet werden müssen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
das Problem zu Grunde, ein verbessertes Ethernet-Kommunikationssystem sowie
einen neuartigen Ethernet-Stecker und ein entsprechendes Ethernet-Endgerät zu schaffen.
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Dieses Problem wird durch die in
den unabhängigen
Patentansprüchen
definierten Gegenstände
gelöst.
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Erfindungsgemäß ist in den Ethernet-Stecker
ein Ethernet-Switch
integriert. Hierdurch wird die Anzahl der Elemente bzw. Baugruppen
reduziert.
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Der Ethernet-Stecker, nämlich das
in den Ethernet-Stecker integrierte Ethernet-Switch, wird einerseits über den
Ethernet-Kommunikationsstrang und
andererseits parallel über
das Ethernet-Endgerät mit
Spannung versorgt. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch bei einem
Ausfall bzw. bei einem Auswechseln eines Ethernet-Endgeräts das Ethernet-Switch
des entsprechenden Ethernet-Steckers weiterhin mit Spannung versorgt
wird und die Kommunikation zwischen den anderen Ethernet-Endgeräten nicht
negativ beeinflusst wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ethernet-Kommunikationssystems
mit insgesamt drei erfindungsgemäßen Ethernet-Endgeräten und
drei erfindungsgemäßen Ethernet-Steckern,
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2 ein
Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Spannungsversorgung für die Anordnung
der 1,
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3 ein
detaillierteres Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ethernet-Steckers
in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Ethernet-Endgerät, und
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4 ein
detaillierteres Blockschaltbild eines alternativen erfindungsgemäßen Ethernet-Steckers
in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Ethernet-Endgerät.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Ethernet-Kommunikationssystem 1.
Das Ethernet-Kommunikationssystem 1 umfasst gemäß 1 drei erfindungsgemäße Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4,
die mit jeweils einem erfindungsgemäßen Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 verbunden
sind. Über
die Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 sind
die Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 an
einen Ethernet-Kommunikationsstrang 8 angeschlossen.
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Jeder der Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 verfügt über eine
RJ45-Steckereznrichtung 9.
Jedes der Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 verfügt über eine RJ45-Buchseneinrichtung 10.
Die Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 sind über die
jeweiligen RJ45-Steckereinrichtungen 9 zur Anbindung des
entsprechenden Ethernet-Endgeräts 2, 3 und 4 in
die dem Ethernet-Endgerät 2, 3 und 4 zugeordnete
RJ45-Buchseneinrichtung 10 einsteckbar.
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Zusätzlich zu der RJ45-Steckereinrichtung 9 verfügt jeder
Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 über mindestens
eine, vorzugsweise zwei, Verbindungseinrichtungen 11. Über die
Verbindungseinrichtungen 11 sind die Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 und
damit letztendlich über
die Ethernet-Stecker 5, 6 und 7 die Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 an
den Ethernet-Kommunikationsstrang 8 anschließbar.
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Erfindungsgemäß ist in die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 ein
Ethernet-Switch 12 integriert (2, 3).
Die Funktion der nach dem Stand der Technik als separate Baugruppen
ausgebildeten Ethernet-Switches wird demnach im Sinne der Erfindung
von den Ethernet-Steckern 5, 6 bzw. 7 übernommen.
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Die Ethernet-Switches 12 sind
dabei so in die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 integriert,
dass die Ethernet-Switches 12 einerseits über den
Ethernet-Kommunikationsstrang 8 und andererseits parallel über die
Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 mit
Spannung versorgt werden.
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Die Spannungsversorgung der Ethernet-Switches 12 ist
insbesondere in 2 dargestellt.
So zeigt 2, dass die
Ethernet-Switches 12 einerseits mit Stromversorgungsleitungen 13, 14 des Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 und
andererseits mit Stromversorgungsleitungen 15, 16 der
Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 in
Kontakt stehen. Bei den Stromversorgungsleitungen 13 und 15 handelt
es sich um spannungsführende
Leitungen, bei den Stromversorgungsleitungen 14 und 16 handelt
es sich hingegen um Masseleitungen. Hierdurch ist sichergestellt,
dass auch dann, wenn zum Beispiel das mittlere Ethernet-Endgerät 3 ausgetauscht
wird und daher von dem entsprechenden Ethernet-Stecker 6 abgezogen
ist, das dem Ethernet-Stecker 6 zugeordnete Ethernet-Switch 12 trotzdem
weiterhin mit Spannung versorgt wird und die Kommunikation zwischen
den verbleibenden Ethernet-Endgeräten 2 und 4 dadurch
nicht beeinträchtigt
wird. Die Stromversorgung bzw. Spannungsversorgung wird nämlich von einem
Ethernet-Stecker zum nächsten
Ethernet-Stecker weitergeschleift.
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Die Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung
eines Ethernet-Switches 12 erfolgt
also zuerst einmal über
die RJ45-Steckerverbindung zwischen dem Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 und
dem korrespondiereden Ethernet-Endgerät 2, 3 bzw. 4. Die
Versorgungsspannung des Ethernet-Endgeräts 2, 3 bzw. 4 wird
so dem Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 und
damit dem Ethernet-Switch 12 zugänglich gemacht. Wird jedoch
das korrespondierede Ethernet-Endgerät durch Trennung der RJ45-Steckerverbindung
vom Ethernet-Stecker abgezogen, so steht dem Ethernet-Switch dennoch
eine Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung zur Verfügung. Die Spannungsversorgung
bzw. Stromversorgung wird nämlich
von einem Ethernet-Stecker zum nächsten Ethernet-Stecker über die
Verbindungseinrichtungen 11 bzw. den Ethernet-Kommunikationsstrang 8 weitergeschleift.
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Dieser parallelen bzw, redundanten
Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung eines Ethernet-Switches
kommt zu Gute, dass die Länge eines
Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 zwischen zwei benachbarten
Ethernet-Endgeräten
maximal ca. 100 Meter beträgt.
Der Spannungsabfall über
den Stromversorgungsleitungen des Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 ist
demnach klein genug, um eine sichere Spannungsversorgung der Ethernet-Switches 12 zu
gewährleisten.
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Wie ebenfalls 2 entnommen werden kann, sind die in
die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 integrierten
Ethernet-Switches 12 nicht nur an die Stromversorgungsleitungen 13, 14, 15 und 16 angeschlossen,
sondern auch an eine Kommunikationsleitung 17 des Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 und
Kommunikationsleitungen 18 der Ethernet-Endgeräte 2, 3 bzw. 4.
Hierdurch wird der eigentlich angestrebte Datenaustausch zwischen
unterschiedlichen Ethernet-Endgeräten 2, 3 bzw. 4 ermöglicht.
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Die Spannungsversorgung der Ethernet-Switches 12 der
Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 durch die
Ethernet-Endgeräte 2, 3 bzw. 4 ist
in 2 durch einen Pfeil 19,
der Kommunikationsaustausch durch einen Doppelpfeil 20 dargestellt.
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Zur Gewährleistung der Spannungsversorgung
gemäß Pfeil 19 und
des Kommunikationsaustauschs gemäß Doppelpfeil 20 zwischen
den Ethernet-Endgeräten 2, 3 bzw. 4 und
den Ethernet-Steckern 5, 6 bzw. 7 sind
in die RJ45-Steckereinrichtungen 9 der Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 eine
Schnittstelle für
die Kommunikationsleitungen 18 und zwei Schnittstellen
für die
beiden Stromversorgungsleitungen 15, 16 integriert.
Gleichermaßen
sind in die RJ45-Buchseneinrichtungen 10 der Ethernet-Endgeräte 2, 3 bzw. 4 eine
Schnittstelle für
Kommunikationsleitungen 18 und zwei Schnittstellen für Stromversorgungsleitungen 15, 16 integriert.
Eine RJ45-Stechereinrichtung 9 ei nes Ethernet-Steckers 5, 6 bzw. 7 ist
so auf einfache Art und Weise in die korrespondierend ausgebildete
RJ45-Buchseneinrichtung 10 einsteckbar.
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Auch sind in die Verbindungseinrichtungen 11 der
Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 eine
Schnittstelle für
eine Kommunikationsleitung 17 des Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 und
zwei Schnittstellen für
die entsprechenden Stromversorgungsleitungen 13, 14 integriert.
So ist auf einfache Art und Weise eine Verbindung zwischen den Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 und
dem Ethernet-Kommunikationsstrang 8 herstellbar.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass
die Verbindungseinrichtungen 11 in FastConnect-Technologie
ausgeführt
sind. Hierdurch ist es möglich,
die Ethernet-Stecker und den Ethernet-Kommunikationsstrang im Feld auf einfache
Weise zu konfektionieren, also zusammenzuschließen. Hierdurch können Kosteneinsparungen
realisiert werden.
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Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, ist jedem Ethernet-Switch 12 der
Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 eine Spannungswandlereinrichtung 21 zugeordnet.
Diese dienen der Erzeugung einer definierten Versorgungsspannung
für die
Ethernet-Switches 12.
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3 und 4 kann entnommen werden,
dass sowohl in die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 als
auch in die Ethernet-Endgeräte 2, 3 bzw. 4 Schutzelemente 22, 23 integriert
sind. Die Schutzelemente 22, 23 sorgen dafür, dass
eventuelle Potentialverschiebungen, Überströme, Überspannungen und Störungen auf den
Stromversorgungsleitungen zu keiner Beschädigung der Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 und
der Ethernet-Endgeräte 2, 3 bzw. 4 führen.
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In die Ethernet-Endgeräte 2, 3 und 4 sind weiterhin
so genannte Ethernet-Controller 24 integriert, die den
Datenaustausch zwischen den Ethernet-Endgeräten 2, 3 bzw. 4 und
den Ethernet-Steckern 5, 6 bzw. 7 steuern
(siehe 3 und 4).
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In die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 ist
eine als LED ausgebildete Anzeigeinrichtung 25 integriert. Diese
Anzeigeinrichtung 25 ist dem jeweiligen Ethernet-Switch 12 der
Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 zugeordnet
und visualisiert den Betriebszustand des jeweiligen Ethernet-Switches 12.
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Um die Datensignale und die Strom-
bzw. Spannungssignale zwischen den Baugruppen der Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 – also zwischen
deren RJ45-Steckereinrichtung 9, Verbindungseinrichtungen 11,
Ethernet-Switches 12, Spannungswandlereinrichtung 21 und
Schutzelementen 22 – weiterleiten
zu können,
sind selbstverständlich
auch in die Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 Kommunikationsleitungen 26 und
Stromversorgungsleitungen 27 integriert, durch welche die
Baugruppen der Ethernet-Stecker 5, 6 bzw. 7 in
der in 3 und 4 gezeigten Art und Weise
miteinander verschaltet sind. So zeigt 3 und 4,
dass ausgehend vom Ethernet-Switch 12 vorzugsweise vier
Kommunikationsleitungen 26 abgehen, eine zur RJ45-Steckereinrichtung 9,
jeweils eine zu den beiden Verbindungseinrichtungen 11 und
eine zu der Anzeigeinrichtung 25. Die Stromversorgungsleitungen
verlaufen zwischen den Verbindungseinrichtungen 11, der
RJ45-Steckereinrichtung 9 und der Spannungswandlereinrichtung 21.
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Die RJ45-Steckereinrichtung 9 ist
gegenüber der
oder jeden Verbindungseinrichtung 11 an einem im Detail
nicht dargestellten Gehäuse
des jeweiligen Ethernet-Steckers 5, 6, 7 um
90° versetzt
angeordnet. Es kann aber auch von 90° abweichender Winkel, insbesondere
ein Winkel zwischen 60° und
120°, gewählt werden.
Hierdurch wird vermieden, dass die RJ45-Steckereinrichtungen auf einer den Verbindungseinrichtungen 11 gegenüberliegend
Seite am Gehäuse
des jeweiligen Ethernet-Steckers 5, 6, 7 positioniert
sind. Gemäß 3 sind beide Verbindungseinrichtungen 11 jeweils
um 90° gegenüber der RJ45-Steckereinrichtung 9 versetzt
und untereinander um 180° versetzt.
Demnach sind die beiden Verbindungseinrichtungen 11 an
sich gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses
angeordnet.
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Gemäß 4 sind beide Verbindungseinrichtungen 11 wiederum
jeweils um 90° gegenüber der
RJ45-Steckereinrichtung 9 versetzt, untereinander jedoch
nicht versetzt ausgebildet. Demnach sind die beiden Verbindungseinrichtungen 11 an
einer Seite des Gehäuses
angeordnet. Bevorzugt ist die Ausgestaltung der 4. Auf diese Art und Weise können nämlich beide
an den Verbindungseinrichtungen 11 angreifende Abschnitte
des Ethernet-Kommunikationsstrang 8 zum Beispiel nach unten
abgeführt werden.
Dies ist aus Gründen
einer vereinfachten Kabelführung
für den
Ethernet-Kommunikationsstrang 8 vorteilhaft.
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Mit anderen Worten ausgedrückt soll
demnach ein gegenüber
der RJ45-Steckereinrichtung gerader Anschluss bzw. Abgang des Ethernet-Kommunikationsstrangs 8 vermieden
und ein gewinkelter Anschluss bzw. Abgang bereitgestellt werden.
Hierdurch ist sichergestellt, dass in einem Schaltschrank gewöhnlicher
Tiefe vorgeschriebene Biegeradien für die Leitungen nicht unterschritten
bzw. verletzt werden.
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Es liegt demnach im Sinne der Erfindung,
in einen Ethernet-Stecker
ein Ethernet-Switch zu integrieren. Der in den Ethernet-Stecker
integrierte Ethernet-Switch wird von einem in den Ethernet-Stecker
eingesteckten Ethernet-Endgerät
und parallel über
den Ethernet-Kommunikationsstrang mit Spannung versorgt. Verbindungseinrichtungen
des Ethernet-Steckers, die dem Anschließen des Ethernet-Steckers an
den Ethernet-Kommunikationsstrang dienen, sind gegenüber der
RJ45-Steckereinrichtung des Ethernet-Steckers, die dem Anschließen des
Ethernet-Steckers
an ein Ethernet-Endgerät dient,
um vorzugsweise 90° versetzt.
Hierdurch wird ein gewinkelter Ethernet-Stecker geschaffen.
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Mit einem solchen Ethernet-Stecker
kann die in der Fertigungstechnik häufig eingesetzte Linienstruktur
mit einer Qualität
aufgebaut werden, wie sie sonst nur bei so genannten Profibus-Systemen realisiert
werden kann. Während
des Betriebs des Ethernet-Kommunikationssystems kann ein Ethernet-Endgerät abgekoppelt
werden, ohne dass die Funktion des restlichen Ethernet-Kommunikationssystems
beeinträchtigt
wird.