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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 9 und ein Ethernet-Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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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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Aus der
US 6 281 605 B1 ist ein Ethernet-Zwischenstecker mit einer RJ45-Steckereinrichtung zur Anbindung eines Ethernet-Endgeräts mit einer RJ45-Buchseneinrichtung an einen Ethernet-Kommunikationsstrang bekannt, wobei in dem Ethernet-Stecker ein Ethernet-Hub integriert ist.
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Die
US 5 276 443 A betrifft Multiplexer zur Verwendung mit einem Computer mit einem parallelen Port zum Bereitstellen mehrerer separat adressierbarer Hilfsparallelports.
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Aus der
DE 202 03 810 U1 ist eine BUS-Anschlusskupplung für elekromotorische Kleinatriebe bekannt. Dabei sind sämtliche für die Steuerung benötigten Teile in einem modifizierten Kupplungsteil untergebracht und nur ein 3-adriges Zuleitungskabel wird für die Stromversorgung uns Ansteuerung benötigt.
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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:
- 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ethernet-Kommunikationssystems mit insgesamt drei erfindungsgemäßen Ethernet-Endgeräten und drei erfindungsgemäßen Ethernet-Steckern,
- 2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Spannungsversorgung für die Anordnung der 1,
- 3 ein detaillierteres Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ethernet-Steckers in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Ethernet-Endgerät, und
- 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-Steckereinrichtung 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 korrespondierenden 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 korrespondierende 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 eines 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 Anzeigeeinrichtung 25 integriert. Diese Anzeigeeinrichtung 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 Anzeigeeinrichtung 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-Kommunikationsstrangs 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.
