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Die
Erfindung betrifft ein Modul zur Aneinanderreihung an mindestens
ein weiteres Modul einer fluidtechnischen, in einer Reihenrichtung
aneinander gereihte Module enthaltenden Ventilbatterie, mit Kommunikationsmittel
zur Kommunikation mit dem mindestens einen weiteren Modul der Ventilbatterie.
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Ein
derartiges Modul beschreibt die deutsche Patentschrift
DE 199 54 855 C1 , die ein
System zur automatisierten Behandlung von Fluiden betrifft, mit
einanderreihbaren, austauschbaren Prozessmodulen, die jeweils eine
Steuerungseinheit und eine von dieser zur Durchführung einer modulspezifischen
Prozessfunktion steuerbare Fluideinheit enthalten. Die Prozessmodule
bilden, wenn sie in einer Reihenrichtung aneinander gereiht sind,
eine fluidtechnische Ventilbatterie. Die Steuerungseinheiten sind über einen
den Prozessmodulen gemeinsamen Datenbus und die Fluideinheiten über einen
mehrere Kanäle
aufweisenden Fluidbus miteinander verbunden.
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Ein
Modul der eingangs genannten Art ist ferner aus der deutschen Patentschrift
DE 198 01 234 D2 bekannt.
Die Module der Ventilbatterie sind aneinandergereiht. An den Modulen
befinden sich seitliche elektrische Kontakte. Im montierten Zu stand
der Ventilbatterie liegen diese elektrischen Kontakte aneinander
an. Dadurch sind die Module miteinander elektrisch verbunden. Über die
elektrischen Verbindungen werden beispielsweise Daten zur Steuerung der
bei den Modulen vorhandenen Ventile übermittelt. Zur Daten- und
Energieübertragung
sind mehrere Kontakte erforderlich. Die Module sind daher in der Herstellung
teuer. Durch mechanische Beschädigung
und/oder Oxidation werden die Kontakteigenschaften der bekannten
Federkontakte verschlechtert.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift 199 42 508 A1 ist bekannt, eine
pneumatische Vorrichtung, beispielsweise ein Ventil, über eine
pneumatische Leitung mit Druck zu versorgen und zudem mit Hilfe
von Druckänderungen,
Mikrowellen oder Schallsignalen auf dem in der Leitung vorhandenen
gasförmigen
Medium Steuersignale an die pneumatische Vorrichtung zu übertragen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 199 42 509 A1 ist bekannt,
bei einer pneumatischen Vorrichtung in der Art der Offenlegungsschrift
DE 199 42 508 A1 die
pneumatische Vorrichtung mittels Schallwellen, Mikrowellen oder Druckänderungen
mit elektrischer Versorgungsenergie zu versorgen. Die pneumatischen
Vorrichtungen sind jeweils einzelne Pneumatikzylinder, die über die pneumatische
Leitung mit einem Steuergerät
verbunden sind. Zu jeder Vorrichtung führt eine einzelne Druckluftleitung.
Die Vorrichtungen eignen sich nicht für einen batterieartigen Aufbau.
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Auf
dem der Fluidtechnik fernliegenden Gebiet der Brennkraftmaschinen
ist aus der
DE 197
29 959 C2 eine Brennkraftmaschine mit von einer Zentraleinheit
gesteuerten elektronischen Komponenten, bei der elektrische Leitungen
als leitfähige
Verbindung zur Energieübertragung
und Datenübertragung zwischen
den elektronischen Komponenten der Brennkraftmaschine möglichst
vollständig
vermieden werden. In einem Ventildeckel der Maschine werden elektromagnetische
Hochfrequenz-Wellen zur Energieversorgung elektronischer Komponenten übertragen.
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Die
nicht vorveröffentlichte
deutsche Offenlegungsschrift
DE
102 60 543 schlägt
eine elektrofluidische Steuervorrichtung vor, die mehrere an einen
seriellen, optischen Bus angeschlossene, elektrisch betätigbare
Fluideinheiten aufweist. Der optische Bus enthält eine zum Aussenden eines
mit aufmodulierten Signalinformationen versehenen Lichtstrahls geeignete
zentrale Sendestation und ist mit individuellen Empfangsstationen
an den einzelnen Ventileinheiten ausgestattet. Im als z.B. als Röhre ausgestalteten
Strahlweg des Lichtstrahls sind den einzelnen Empfangsstationen
zugeordnete Strahlteiler angeordnet, die den Lichtstrahl jeweils
teils zum darauffolgenden Strahlteiler durchlassen und teils zur
zugeordneten Empfangsstation umlenken.
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Die
DE 101 64 677 betrifft
eine Druckluftwartungseinheit und mit eine externe Einheit, wobei
die Druckluftwartungseinheit Anschlüsse für zu behandelnde und behandelte
Druckluft und ein Funktionsmodul mit Sensoren zur Erfassung von
Zustandsdaten und Aktoren zum Steuern von Zustandsdaten aufweist.
Die externe Einheit und die Druckluftwartungseinheit haben Kommunikationsschnittstellen, die
beispielsweise mittels Wellen in einem Frequenzbereich von 2 bis
3 GHz miteinander drahtlosen kommunizieren.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Modul
der eingangs genannten Art die Zuverlässigkeit der Kommunikationsmittel
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Modul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
die Kommunikationsmittel als Mikrowellen-Hohlleiter-Kommunikationsmittel
zur Kommunikation über
einen Mikrowellen-Hohlleiter der Ventilbatterie ausgestaltet sind.
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Die
Kommunikation über
den Hohlleiter ist einfach und zuverlässig. Auf einem Hohlleiter
kann mit verhältnismäßig hohen Übertragungsfrequenzen, z.B.
1 GHz, übertragen
werden, so dass die Kommunikation der Ventilbatterie über einen
einzigen Hohlleiter bewältigt
werden kann. Prinzipiell sind aber auch mehrere Hohlleiter möglich.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen sowie
in der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorzugsweise
enthalten die Kommunikationsmittel mindestens eine Antenne. Bei
dieser handelt es sich beispielsweise um eine Schlitzantenne.
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Der
Hohlleiter ermöglicht
zweckmäßigerweise
eine Übertragung
in Uplink- und in Downlink-Richtung- er ist bidirektional.
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Zweckmäßigerweise
ist der Hohlleiter als ein von fluidtechnischen Arbeits- und Versorgungskanälen separater Übertragungskanal
ausgestaltet. Der Hohlleiter kann für seine Zweckbestimmung als
Kommunikationskanal z.B. geometrisch optimal ausgestaltet sein.
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Vorteilhafterweise
sind die Kommunikationsmittel zur Energieübertragung ausgestaltet. Dabei macht
man sich zu Nutze, dass über
eine Hohlleiter verhältnismäßig große Energien übertragen
werden können.
Beispielsweise kann jedem Modul der Ven tilbatterie ca. ein bis zwei
Watt elektrische Leistung übertragen
werden. Die von den Kommunikationsmittel empfangene Energie ist
zweckmäßigerweise zum
Betreiben eines Ventilantriebs geeignet. Der Ventilantrieb bildet
vorzugsweise einen Bestandteil des Moduls.
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Der
Hohlleiter kann beispielsweise einen rechteckigen, runden oder elliptischen
Querschnitt aufweisen.
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Um
einen reflexionsfreien Abschluss zu realisieren, ist für den Hohlleiter
ein Abschlusswiderstand oder ein elektrisch leitfähiges Abschlusselement
vorgesehen. Dieses ist zweckmäßigerweise
in dem erfindungsgemäßen Modul
enthalten. Für
kleinere elektrische Leistungen eignen sich beispielsweise Folien,
z.B. aus Kohle oder einem metallbeschichteten Material. Für größere Leistungen
sind Abschlusswiderstände
aus Ferrit oder einer Mischung aus Graphit und Sand geeignet. Prinzipiell
könnte
der Hohlleiter aber auch ein offenes Ende aufweisen.
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Die
elektrischen Abschlußwiderstände verhindern
Reflexionen im Hohlleiter. Die elektrische Feldstärke ist
somit im Hohlleiter gleichmäßig verteilt. Der
Hohlleiter ist einfach zu justieren.
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Vorzugsweise
ist in dem Modul ein Hohlleiterabschnitt zur Bildung des Hohlleiters
enthalten. Der Hohlleiter wird von den aneinander gereihten Module
gebildet.
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Der
Hohlleiterabschnitt ist zweckmäßigerweise
galvanisch vergütet.
Beispielsweise ist er versilbert, verkupfert oder vergoldet. Die
galvanische Vergütung
befindet sich vorzugsweise im Innern des Hohlleiterabschnitts.
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Am
Hohlleiterabschnitt ist vorzugsweise ein Steckende zur Herstellung
einer Steckverbindung mit einem benachbarten Hohlleiterabschnitt
vorgesehen. Zweckmäßigerweise
sind derartige Steckenden an beiden Seite des Hohlleiterabschnitts
vorhanden. Die Module können
somit aneinandergesteckt werden, wobei der Hohlleiter ausgebildet
wird.
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Zweckmäßigerweise
weist der Hohlleiterabschnitt elektrisch leitfähige Kontaktmittel zur Herstellung
einer elektrischen Verbindung mit einem benachbarten Hohlleiterabschnitt
auf. Diese Kontaktmittel können
beispielsweise durch entsprechend elektrisch leitende Steckenden
gebildet werden. Ferner können
die Kontaktmittel beispielsweise auch eine Rosette oder einen Flansch
enthalten. Zweckmäßigerweise
enthalten die Kontaktmittel versilberte und/oder verkupferte oder
in sonstiger Weise elektrisch leitfähige federnde Elemente. Diese
sorgen für eine
optimale Kontaktsicherheit.
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Vorzugsweise
weist der Hohlleiterabschnitt einen Dichtring oder eine Dichtnut
auf. Derartige Dichtmittel verhindern ein Eindringen von Druckmedium
oder Einwirken sonstiger Umwelteinflüsse, die die Übermittlungsqualität im Innern
des Hohlleiters beeinträchtigen
können.
Die Dichtmittel enthalten vorzugsweise elastische Elemente, z.B.
aus Silikon oder Silikonkautschuk.
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Zweckmäßigerweise
befinden sich endseitig am Hohlleiter sozusagen zentrale Sende-
und/oder Empfangseinrichtungen. Diese können in einem erfindungsgemäßen Modul
vorhanden sein.
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In
dem Hohlleiter werden vorzugsweise Informationen und/oder Energie
mit mindestens zwei Übertragungsfrequenzen übertragen.
Beispielsweise dienen eine erste und eine zweite Übertragungsfrequenz
zum Senden in Downlink-Richtung bzw. in Uplink-Richtung. Es können auch
unterschiedliche Frequenzen für
die Energie- und die Datenübermittlung
vorgesehen sein.
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Es
versteht sich, dass auch mehrere Hohlleiter vorhanden sein können, wobei
beispielsweise je ein Hohlleiter für eine Übertragungsrichtung vorgesehen
ist.
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Zwar
ist es bevorzugt, dass der Hohlleiter durchgängig denselben Querschnitt
aufweist. Zur Bildung von Übergängen ist
jedoch gegebenenfalls bei dem Modul vorzugsweise ein Hohlleiter-Übergangsstück zur Verbindung
von Hohlleitern mit unter schiedlichen Querschnitt vorgesehen. Die
Länge des Überganges
ist zweckmäßigerweise
groß im
Vergleich zur Hohlleiterwellenlänge.
Es kann auch ein sogenanntes Twiststück zum Drehen der Polarisationsebene,
z.B. um 90 Grad, vorhanden sein. Die erfindungsgemäße Ventilbatterie,
z.B. auch ein erfindungsgemäßes Modul,
kann auch einen Koaxialübergang
zum Übergang
vom Hohlleiter zu einer Koaxialleitung enthalten.
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Bei
dem Modul sind verschiedene Ausgestaltungen möglich:
Zweckmäßigerweise
enthält
das Modul eine zentrale Steuereinheit zur Steuerung weiterer Module
der Ventilbatterie. Es bildet beispielsweise den Bus-Master eines
auf dem Hohlleiter ausgebildeten Daten- und/oder Energiebusses.
Man kann ein derartiges Modul auch als zentrales Steuermodul der
Ventilbatterie bezeichnen.
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Das
Modul kann auch ein zentrales Diagnosemodul sein. Es enthält dann
vorzugsweise eine zentrale Diagnoseeinheit zur Überwachung weiterer Module
der Ventilbatterie.
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Bei
einer weiteren Variante der Erfindung ist das Modul ein lokales
Steuermodul oder ein Ventilmodul. Modul enthält Steuer- und/oder Diagnosemittel zur
Steuerung bzw. Überwachung
mindestens eines Ventils und/oder Ventilantriebs. Das Ventil bzw.
der Ventilantrieb können
eine separate Baugruppe bilden, die durch das erfindungsgemäße Modul
gesteuert bzw. überwacht wird.
Diese Baugruppen sind zweckmäßigerweise
in Reihenrichtung aneinandergereiht. Eine bevorzugte Variante der
Erfindung sieht jedoch vor, dass das Ventil bzw. der Ventilantrieb
in dem erfindungsgemäßen Modul
enthalten sind. Es ist dann als ein Ventilmodul ausgestaltet. Im
Zusammenhang mit einer Ventilbatterie kann man auch von einer Ventilscheibe
sprechen.
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Bei
einer weiteren Variante der Erfindung ist das Modul als ein Abschlußmodul zum
Abschluß des Hohlleiters
ausgestaltet. Das Abschlußmodul
kann eine Art passives Modul sein, das zum Beispiel den vorgenannten
Abschlußwiderstand
enthält.
Es kann aber auch eine Art aktives Abschlußmodul sein, das die oben genannte
zentrale Steuereinheit enthält.
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Insbesondere
bei dem letzteren zentralen Steuermodul ist es bevorzugt, dass es
einerseits die Hohlleiterkommunikationsmittel zur Kommunikation mit
den weiteren Modulen der Ventilbatterie enthält und andererseits zweite
Hohlleiter-Kommunikationsmittel
zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung
aufweist.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ventilbatterie können mehrere
unterschiedliche der vorgenannten Module aneinandergereiht sein,
beispielsweise ein zentrales Steuermodul, mehrere Ventilmodule sowie ein
Abschlussmodul.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Ventilbatterie
mit zwei Hohlleitern in perspektivischer Ansicht,
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2 eine
stark schematisierte Querschnittansicht einer Ventilbatterie mit
einem Hohlleiter, der zwischen einem zentralen Steuermodul sowie
dezentralen Steuermodulen ausgebildet ist, und
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3 eine
stark schematisierte Querschnittsansicht einer Ventilbatterie mit
einem Hohlleiter, der zwischen einem zentralen Steuermodul und Ventilmodulen
ausgebildet ist.
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Bei
einer Ventilbatterie 10 gemäß 1 sind ein
zentrales Steuermodul 11, ein Diagnosemodul 12 sowie
Ventilmodule 13 über
einen Hohlleiter 14 miteinander verbunden. Das zentrale
Steuermodul 11 steuert und überwacht die Ventilmodule 13.
Das Diagnosemodul 12 stellte Diagnosewerkzeuge, beispielsweise
zur Ermittlung und Visualisierung von Verschleiß, Fehlern oder dergleichen
der Ventilmodule 13 zur Verfügung. Die Ventilmodule 13 enthalten nicht
dargestellte Ventilantriebe und ebenfalls nicht dargestellte pneumatische
Ventile, die von Steuermitteln 20 gesteuert und überwacht
werden. Die Steuermittel 20 enthalten beispielsweise einen
Prozessor sowie Speicher. Sie sind beispielsweise als ASIC (Application
Specific Integrated Circuit) realisiert oder enthalten einen ASIC.
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Die
Ventilmodule 13 sind auf einem Verteilerblock 15 angeordnet,
in dessen Innern sich ein nicht dargestelltes Kanalsystem z.B. zur
Versorgung der Ventile der Ventilmodule 13 mit Druckluft
befindet. An der Vorderseite des Ventilblocks 15 sind Speiseanschlüsse 16,
Vorsteueranschlüsse 17 sowie
Verbraucher- bzw. Arbeitsanschlüsse 18 angeordnet.
An den Speiseanschlüssen 16 eingespeiste
Druckluft strömt in
Abhängigkeit
von der Stellung der Ventile der Ventilmodule 13 an den
Arbeitsanschlüssen 18 aus.
Diese Ventile der Ventilmodule 13 werden durch Vorsteuerventile
betätigt,
zu deren Betrieb über
die Vorsteueranschlüsse 17 Vorsteuer-Druckluft
eingespeist wird. Zum Antreiben der Ventilglieder der Vorsteuerventile
dienen elektrische Antriebe, beispielsweise elektromagnetische und/oder
elektrostatische Antriebe, die durch die Steuermittel 20 angesteuert
werden.
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Ein
zentrales Steuermittel 9, beispielsweise ein Prozessor
und Speicher, im zentralen Steuermodul 11 sendet über eine
Antenne 19 in der sogenannten Downlink-Richtung Steuersignale
auf dem Hohlleiter 14. Die Antenne 19 bildet einen
Bestandteil von Hohlleiter-Kommunikationsmitteln des Steuermoduls 11.
Die Steuersignale werden von den Steuermitteln 20 mittels
Antennen 21 empfangen. Vorliegend empfangen alle Steuermittel 20,
die an den Hohleiter 14 angeschlossen, die Steuersignale.
Es wird somit ein Bus gebildet. Z.B. durch entsprechende Adressangaben
in den Steuersignalen können
die jeweiligen Steuermittel 20 der Ventilmodule 13 ermitteln,
ob das entsprechende Steuersignal für sie bestimmt ist.
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In
umgekehrter Richtung, also in der sogenannten Uplink-Richtung, versenden
die Steuermittel 20 auf dem Hohlleiter 14 Daten.
Die Steuermittel 20 senden über die Antennen 21 z.B.
Meldeinformationen, die vom zentralen Steuermittel 9 empfangen werden.
Ferner werden die Meldeinformationen von Diagnosemitteln 22 mit
Hilfe einer Antenne 23 empfangen. Die Diagnosemittel 22 enthalten
beispielsweise einen Prozessor sowie Speicher zur Auswertung der
empfangenen Meldesignale sowie eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise
ein LCD-Display, zur Visualisierung der Informationen. An der Anzeigevorrichtung
werden beispielsweise Fehler- oder sonstige Betriebszustände der
Ventilmodule 13 angezeigt.
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Der
Hohlleiter 14 ist vorliegend ein Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt.
Er wird durch die Module 11 bis 13 gebildet. In
diesem sind entsprechende Hohlleiterabschnitte vorhanden. Durch
die Aneinanderreihung der Hohlleiterabschnitte wird der Hohlleiter 14 gebildet.
Die Länge
der Hohlleiterab- schnitte ist zweckmäßigerweise auf den Querschnitt
des Hohl leiters 14 sowie auf die benutzten Sende- und Empfangsfrequenzen
optimiert.
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Der
Hohlleiter 14 verläuft
vorliegend zusätzlich
zu den an der Kommunikation über
den Hohlleiter 14 teilnehmenden Modulen 12 bis 13 auch
durch Schalldämpfermodule 30.
Ein Schalldämpfermodul 30 befindet
sich zwischen dem Diagnosemodul 12 und der durch die Ventilmodule 13 gebildeten
Ventilmodul-Gruppe.
Das andere Schalldämpfermodul 30 befindet
sich an der entgegengesetzten Seite der Ventilmodulgruppe. Vorn
an den Schalldämpfermodulen 30 sind
Abluftanschlüsse 91 angeordnet.
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Das
zentrale Steuermittel 9 kommuniziert mit einer stark schematisch
eingezeichneten übergeordneten
Steuerung 24 mit Hilfe eines zweiten Hohlleiters 25.
Auch der Hohlleiter 25 weist einen kreisrunden Querschnitt
auf. Er wird vorliegend durch einen festen Hohlleiterabschnitt 26 sowie
einen flexiblen Hohlleiterabschnitt 27, beispielweise einen
elektrisch leitfähigen
Schlauch, gebildet. Das Steuermittel 9 sendet und empfängt Daten
mittels einer Antenne 28 auf dem Hohlleiter 25.
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Als
weitere, sozusagen konventionelle Kommunikationsmöglichkeit
kann über
eine serielle Schnittstelle 28 eine Verbindung, z.B. mit
einem seriellen Busprotokoll, mit dem Steuermittel 9 hergestellt werden. Über einen
Stecker 29 kann eine elektrische Verbindung zur seriellen
Schnittstelle hergestellt werden.
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Bei
einer Ventilbatterie 40 gemäß 2 sind ein
zentrales Steuermodul 41, Ventilmodule 42 sowie ein
Abschlussmodul 43 aneinandergereiht. Das Steuermodul 41 sowie
die Ventilmodule 42 kommunizieren über einen Hohlleiter 44 miteinander.
Der Hohlleiter 44 wird durch Hohlleiterabschnitte 45, 46 und 47 der
Module 41 bis 43 gebildet.
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Die
Ventilmodule 42 enthalten sozusagen dezentrale Steuermodule 48,
die die Hohlleiterabschnitte 46 zur Bildung des Hohlleiters 44 enthalten, und
Ventilbaugruppen 49 mit pneumatischen Ventilen 50.
Die Ventile 50 sind stark schematisiert dargestellt.
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Im
Gegensatz zu den Ventilbatterie 10 ist bei der Ventilbatterie 40 kein
Fluid- bzw. Druckluft-Verteilerblock vorgesehen. Stattdessen sind
die Ventilmodule 42 als sogenannte Vollplattenventile ausgestaltet,
die Kanäle
und Kanalabschnitte zur Verteilung und Führung von Druckluft enthalten.
Zur Druckmittelversorgung bzw. Entlüftung sind bei den Ventilbaugruppen 49 Versorgungskanäle 51 vorgesehen,
in die über
Speiseanschlüsse 51' am Abschlussmodul 43 Druckluft
einspeisbar ist. In Abhängigkeit
von der Stellung der pneumatischen Ventile 50 strömt diese Druckluft
durch Arbeitskanäle 52,
die vorderseitig an Arbeitsanschlüssen etwa in der Art der Arbeitsanschlüsse 18 vorn
an der Ventilbatterie 40 ausmünden.
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Das
zentrale Steuermodul 41 erhält an einer elektrischen Schnittstelle 53 Steuerbefehle
von einer nicht dargestellten übergeordneten
Steuerung. Diese Steuerbefehle setzt ein Steuermittel 54 in
Steuerbefehle für
die Ventilmodule 42 um. Das Steuermittel 54 sendet
die Steuerbefehle mittels einer Antenne 55 auf dem Hohlleiter 44.
Die lokalen Steuermodule 48 empfangen mittels Antennen 56 die
Steuerbefehle. Entsprechend der Steuerbefehle steuern Steuermittel 57,
die beispielsweise ASICs enthalten, Ventilantriebe 58,
z.B. Elektromagnete, an. Die Ventilantriebe 58 betätigen Ventilglieder
der pneumatischen Ventile 50.
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Die
erfolgreiche oder fehlerhafte Umsetzung der Steuerbefehle melden
die Steuermittel 57 dem zentralen Steuermodul 41 über den
Hohlleiter 44. Dazu senden sie mit Hilfe der Antennen 56 entsprechende
Meldebefehle, die mit der Antenne 55 empfangen werden und
vom Steuermittel 54 interpretiert werden. Die Meldungen
werden an einem Anzeigemittel 59, z.B. einem LCD-Display, visualisiert.
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Der
Hohlleiter 44 ist beidseits durch Abschlußwiderstände 90 abgeschlossen.
Die Abschlußwiderstände 90 sind
auf den Wellenwiderstand des Hohlleiters abgestimmt und bestehen
aus elektrisch leitfähigem
Material. Die Abschlußwiderstände 90 sind
beim zentralen Steuermodul 41 sowie dem Abschlußmodul 43 vorgesehen.
Sie befinden sich vorliegend an der endseitigen Stirnseite der Hohlleiterabschnitte 45 bzw. 47.
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Der
Hohlleiter 44 weist beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt
auf. Die Innenseite des Hohlleiters 44 ist vorliegend elektrisch
leitfähig,
beispielsweise ist sie galvanisch mit einer leitfähigen Oberfläche versehen.
Die Gehäuse
der Steuermodule 48 bestehen ansonsten beispielsweise aus
Kunststoff.
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Bei
einer Ventilbatterie 60 gemäß 3 ist im
Vergleich zur Ventilbatterie 40 das modulare Konzept etwas
weniger ausgeprägt.
Soweit die Ventilbatterie 60 jedoch ähnliche oder gleichwirkende
Komponenten aufweist wie die Ventilbatterie 40, sind diese in 3 mit
den selben Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nicht
näher erläutert.
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Bei
der Ventilbatterie 60 sind ein zentrales Modul 61 sowie
Ventilmodule 62, 63 aneinandergereiht. Die Module 61 bis 63 kommunizieren über einen
Hohlleiter 64. Ferner wird über den Hohlleiter 64 Energie übertragen.
Die Ventilmodule 62, 63 gleichen im wesentlichen
den Ventilmodulen 42, wobei keine Separierung zwischen
Steuermodul und Ventilbaugruppe vorhanden ist. Die Ventilmodule 62, 63 enthalten
die Steuermittel 75, Ventilantriebe 58 sowie pneumatische
Ventile 50. Ferner sind bei den Ventilmodulen 62, 63 Kanalabschnitte
in der Art von Durchbrüchen
zur Bildung von Versorgungs- und Arbeitskanälen 51, 52 vorhanden.
Wie die Ventilmodule 42 sind auch die Ventilmodule 62, 63 druckdicht
aneinander gereiht. In die Versorgungskanäle 51 wird Druckluft über Speiseanschlüsse 51'' eingespeist, die am zentralen
Steuermodul 61 vorgesehen sind. Das zentrale Steuermodul 61 sowie
das Ventilmodul 63 bilden Abschlußmodule der Ventilbatterie 60.
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Der
Hohlleiter 64 wird von Hohlleiterabschnitten 65, 66, 67 der
Module 61 bis 63 gebildet. An den äußeren Stirnseiten
des Hohlleiters 64, in den Hohlleiterabschnitten 65 und 67,
sind Abschlußwiderstände 68, 69 angeordnet,
die den Hohlleiter 64 elektrisch abschließen. Die
Hohlleiterabschnitte 65 bis 67 sind beispielsweise
ineinander gesteckt. Es ist auch möglich, dass sie flächig aneinanderstoßen. Vorzugsweise
sind sie elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Auf
dem Hohlleiter 64 wird vorliegend mit unterschiedlichen Übertragungsfrequenzen
kommuniziert. Ferner übermittelt
das Steuermodul 61 auf dem Hohlleiter 64 elektrische
Versorgungsenergie für
die Ventilmodule 62, 63.
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Das
Steuermodul 61 erhält
an einer Schnittstelle 71 Steuerbefehle von einer nicht
dargestellten übergeordneten
Steuerung. Diese übergeordneten Steuerbefehle
setzt das Steuermittel 70 in lokale Steuerbefehle um, die
sie mit Hilfe einer Antenne 72 auf dem Hohlleiter 64 an
die Ventilmodule 62, 63 sendet.
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Die
Antenne 68 ist eine endseitige Sendeeinrichtung. Sie durchdringt
den Abschlußwiderstand 68.
Die Steuerbefehle werden über
die Antenne 72 in einer ersten Sendefrequenz 73 versandt.
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Zum
Empfang der Daten auf der ersten Sendefrequenz 73 sind
bei den Ventilmodulen 62, 63 Empfangsantennen 74 vorgesehen,
die in den Hohlleiter 64 hineinragen. Entsprechend der
empfangenen Steuerbefehle steuern die Steuermittel 75 Ventilantriebe 58 zum
Antrieb der Ventilglieder der Ventile 50 an.
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Vorliegend
empfangen alle Ventilmodule 62, 63 die über die
Antenne 72 gesendeten Befehle. Zum Versenden der Befehle
wird beispielsweise ein Busprotokoll verwendet. Die Steuermittel 75 analysieren in
den Steuernachrichten enthaltene Adressangaben. Es ist aber auch
möglich,
das für
jedes der Ventilmodule 62, 63 eine andere Sendefrequenz
verwendet wird, und die Ventilmodule 62, 63 nur
in der ihnen zugeordneten Frequenz gesendete Befehle empfangen und
zur Steuerung der Antriebe 50 umsetzen.
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Ferner übermittelt
das Steuermodul 61 auf der Sendefrequenz 73 die
zum Betrieb der Ventilmodule 62, 63 erforderliche
elektrische Versorgungsenergie. Diese wird durch Energiewandler 76 aus
den empfangenen elektro-magnetischen Wellen gewonnen.
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In
der Uplink-Richtung senden die Steuermittel 75 Meldeinformationen
in einer zweiten Sendefrequenz 77. Zum Senden auf der Frequenz 77 sind
Antennen 78 bei den Ventilmodulen 62, 63 vorhanden. Das
Steuermodul 61 empfängt
mit Hilfe einer Antenne 79 die Meldungen der Ventilmodule 62, 63.
Die Antennen 78, 79 sind auf die zweite Sendefrequenz 77 abgestimmt.
Die Meldungen der Ventilmodule 62, 63 zeigt das
zentrale Steuermodul 61 an Anzeigemitteln 80 an.
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Man
kann die Hohlleiter 14, 44, 64 auch als Mikrowellenbusse
bezeichnen. Zur Kommunikation zwischen den angeschlossenen Modulen
sowie gegebenenfalls zur Übertragung
von Energie dienende elektromagnetische Wellen sind vorzugsweise
sogenannte Mikrowellen. Ihre Wellenlänge liegt z.B. im Bereich von
einigen Millimetern bis Zentimetern.