DE112018007344T5

DE112018007344T5 - Interface-Schaltung, Substrat, elektronische Vorrichtung und programmierbare Steuerung

Info

Publication number: DE112018007344T5
Application number: DE112018007344.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Shionoya; Sosuke Funakoshi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2020-12-10
Also published as: JP6479292B1; CN112005617A; US11064625B2; US20210022262A1; WO2019207731A1; CN112005617B; JPWO2019207731A1

Abstract

Eine Interface-Schaltung (7) umfasst: einen Verbinder (14), der mit einem PC verbunden ist; eine Kommunikationsschaltung (13), die in der Lage ist, ein Übertragungssignal an eine andere elektronische Vorrichtung zu erzeugen; einen ersten Bereich, der zwischen dem Verbinder (14) und der Kommunikationsschaltung (13) gesetzt ist, um die Anbringung einer elektrischen Isolationsvorrichtung (15) darin zu erlauben; Verdrahtungsleitungen (51-58), die verwendet werden, um die Kommunikationsschaltung (13) und den Verbinder (14) über den ersten Bereich miteinander zu verbinden; und Verdrahtungsleitungen (81-86), die verwendet werden, um die elektronische Schaltung und den Verbinder über einen Bereich, der von dem ersten Bereich verschieden ist, miteinander zu verbinden.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interface-Schaltung, die mit einer elektronischen Vorrichtung ausgestattet ist und mit einer anderen Vorrichtung verbindbar ist, ein Substrat an dem eine solche Interface-Schaltung angebracht ist, eine elektronische Vorrichtung und eine programmierbare Steuerung.
Hintergrund
Eine elektronische Vorrichtung, wie etwa eine Industrievorrichtung, kann eine Leistungsversorgungsschaltung und eine Interface-Schaltung aufweisen, um die Verbindung mit einer anderen Vorrichtung, wie etwa einem Personalcomputer, zu ermöglichen. Wenn ein positiver Anschluss der Leistungsversorgungsschaltung an der Rahmenmasse geerdet ist und die elektronische Vorrichtung mit einer weiteren Vorrichtung unter gemeinsamer Nutzung der Rahmenmasse über die Interface-Schaltung verbunden ist, kann an der anderen Vorrichtung ein Kurzschlussfehler ausgelöst werden. Aus diesem Grund wird in dem Pfad, der die Leistungsversorgungsschaltung und die andere Vorrichtung beinhaltet, eine elektrische Isolationsvorrichtung angeordnet, um hierdurch einen Kurzschlussfehler an der anderen Vorrichtung zu verhindern.
Eine Leistungsversorgungsschaltung, die in einer elektronischen Vorrichtung, wie etwa einer Industrievorrichtung, vorgesehen ist, ist als eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung mit einer Isolierfunktion oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung klassifiziert, die keine Isolierfunktion aufweist. In einem Fall, in dem die elektronische Vorrichtung mit einer anderen Vorrichtung verbindbar ist, verwendet die oben beschriebene Anordnung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung als deren Leistungsversorgungsschaltung, und es ist nicht notwendig, eine von der Leistungsversorgungsschaltung getrennte Isolationsvorrichtung vorzusehen. Somit müssen in dem Fall der Betrachtung einer Möglichkeit zur Bereitstellung einer Isolationsvorrichtung in einer Interface-Schaltung als an Substraten angebrachte Interface-Schaltungen Substrate mit jeweils unterschiedlichen Verdrahtungsmustern bereitgestellt werden für einen Fall, in dem eine Isolationsvorrichtung angebracht ist, und einem anderen Fall, in dem keine Isolationsvorrichtung angebracht ist.
Patentliteratur 1 offenbart eine Technik, bei der eine
Leistungsumwandlungseinrichtung, die mit einer externen Leistungsversorgung verbindbar ist, einen Isolationstransformator und eine Schaltanlage aufweist und die Schaltanlage verwendet wird, um zwischen einem Pfad, der durch den Isolationstransformator führt, und einem anderen Pfad, der nicht durch den Isolationstransformator führt, umzuschalten.
Zi tierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2012/127673 A
Überblick
Technisches Problem
Das Bereitstellen von Substraten, bei denen Verdrahtungsmuster verschieden sind für einen Fall, in dem eine Isolationsvorrichtung angebracht ist, und einem Fall, in dem keine Isolationsvorrichtung angebracht ist, ist jedoch aus Sicht der Erhöhung der Produktionseffizienz nicht bevorzugt. Die Substrate, auf denen jeweils eine Interface-Schaltung angebracht ist, haben wünschenswerterweise ein gemeinsames Verdrahtungsmuster, ohne von dem Typ der Leistungsversorgungsschaltung für die elektronische Vorrichtung abhängig zu sein.
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik umfasst die Leistungsversorgungseinrichtung notwendigerweise einen Isolationstransformator, um das Umschalten zwischen einem durch den Isolationstransformator führenden Pfad und einen nicht durch den Isolationstransformator führenden Pfad zu ermöglichen. Somit offenbart Patentliteratur 1 keine Technik für vereinheitlichte Substrate, auf denen jeweils ein Isolationstransformator für beide Fälle montiert ist, von denen einer auf einen bereitgestellten Isolationstransformator gerichtet ist und ein anderer darauf gerichtet ist, dass kein Isolationstransformator bereitgestellt ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände getätigt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Interface-Schaltung bereitzustellen, bei der sich die Notwendigkeit zum Herstellen eines Schaltungsmusters erübrigen kann, das abhängig von der Art der Leistungsversorgungsschaltung für eine elektronische Vorrichtung, an der die Schaltung montiert ist, verschieden ist.
Lösung des Problems
Um das oben angegebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Interface-Schaltung bereit, die an einer elektronischen Vorrichtung anbringbar ist und mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung verbindbar ist, wobei die Interface-Schaltung umfasst: einen Verbinder, der mit der weiteren elektronischen Vorrichtung verbindbar ist; eine elektronische Schaltung, die in der Lage ist, ein Übertragungssignal an die andere elektronische Vorrichtung zu erzeugen; einen ersten Bereich, der zwischen der elektronischen Schaltung und dem Verbinder definiert ist, um die Anbringung einer Isolationsvorrichtung darin zu erlauben; eine erste Verdrahtungsleitung, um die elektronische Schaltung und den Verbinder über den ersten Bereich miteinander zu verbinden; und eine zweite Verdrahtungsleitung, um die elektronische Schaltung und den Verbinder über einen Bereich, der von dem ersten Bereich verschieden ist, miteinander zu verbinden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Eine Interface-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt eine vorteilhafte Wirkung indem sich die Notwendigkeit erübrigen kann, verschiedene Verdrahtungsmuster bereitzustellen, die von der Art der Leistungsversorgungsschaltung für eine elektronische Vorrichtung, an der die Schaltung montiert ist, abhängt.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Beispielskonfiguration einer Industrievorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht der in 1 gezeigten Interface-Schaltung.
3 ist ein Diagramm, das eine Beispielskonfiguration einer Interface-Schaltung zeigt, an der eine erste Verdrahtungsverbindungseinheit, eine Isolationsvorrichtung, eine zweite Verdrahtungsverbindungseinheit und eine Masseverbindungseinheit nicht montiert sind.
4 ist ein Diagramm, das eine Beispielskonfiguration einer Industrievorrichtung in einem Fall zeigt, in dem die an der Industrievorrichtung montierte Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist.
5 ist eine vergrößerte Ansicht der in 4 gezeigten Interface-Schaltung.
6 ist ein Diagramm, das eine Beispielskonfiguration einer Industrievorrichtung in einem Fall zeigt, in dem die an der Industrievorrichtung montierte Leistungsversorgungsschaltung eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist.
7 ist eine vergrößerte Ansicht der in 6 gezeigten Interface-Schaltung.
8 ist eine Ansicht, die eine Substratanbringungsfläche eines gemeinsamen Substrats zeigt, auf der die in 2 gezeigte Interface-Schaltung montiert ist.
9 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats, auf dem die in 2 gezeigte Interface-Schaltung montiert ist, und zwar als Ansicht von hinten.
10 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats, auf dem die in 5 gezeigte Interface-Schaltung montiert ist, und zwar aus Sicht von der Seite der Substratanbringungsfläche.
11 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats, auf dem die in 5 gezeigte Interface-Schaltung montiert ist, und zwar aus Sicht von hinten.
12 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats, an dem die in 7 gezeigte Interface-Schaltung angebracht ist, und zwar aus Sicht von der Seite der Su bstra tanbringungsfläche.
13 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats, an dem die in 7 gezeigte Interface-Schaltung montiert ist, und zwar als Ansicht von hinten.
14 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Industrievorrichtung zeigt, die eine Kompensationsschaltung umfasst, die zwischen der Kommunikationsschaltung und der Steuerung vorgesehen ist.

Beschreibung der Ausführungsform
Eine Interface-Schaltung, ein Substrat, eine elektronische Vorrichtung und eine programmierbare Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es sei beachtet, dass diese Ausführungsform nicht dazu beabsichtigt ist, den Bereich dieser Erfindung zu beschränken.
Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Industrievorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Ausführungsform wird beispielhaft beschrieben durch eine Industrievorrichtung 1, die ein Beispiel für eine elektronische Vorrichtung ist. Die Industrievorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Fabrik oder dergleichen. Die nachfolgende Beschreibung nimmt an, dass die Industrievorrichtung 1 eine Einheit ist, die eine programmierbare Steuerung bildet. Die elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt und muss lediglich eine beliebige elektronische Vorrichtung sein, die eine Interface-Schaltung 7 umfasst, um die Verbindung mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung zu ermöglichen, und sie muss die Möglichkeit bereitstellen, in der Interface-Schaltung elektrische Isolierung durchzuführen. Die Interface-Schaltung 7 ist an einer elektronischen Vorrichtung montierbar, und sie ist mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung verbindbar.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Industrievorrichtung 1 ein Leistungsversorgungssubstrat 4, ein gemeinsames Substrat 5 und einen Zwischensubstratverbinder 12 zwischen den Substraten. Die Industrievorrichtung 1 ist mit einer externen Leistungsversorgung 8 verbindbar. Die Industrievorrichtung 1 ist auch mit einem Personalcomputer (nachfolgend als PC bezeichnet) 2 verbindbar, der ein Beispiel für die weitere elektronische Vorrichtung ist, und sie ist ferner mit einer Steuereinheit 3 verbindbar. 1 zeigt auch die externe Leistungsversorgung 8, den PC 2 und die Steuereinheit 3 zusammen mit der Industrievorrichtung 1. 1 zeigt eine Situation, in der die Industrievorrichtung 1 jeweils mit der externen Leistungsversorgung 8, der Steuereinheit 3 und dem PC 2 verbunden ist. Die Steuereinheit 3 ist eine Vorrichtung, die mit der Industrievorrichtung 1 zu verbinden ist. Ein Beispiel hierfür ist ein Sensor. Obwohl 1 ein Beispiel der Industrievorrichtung 1 zeigt, die mit der Steuereinheit 3 verbindbar ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Industrievorrichtung anwendbar, die keine Funktion zur Verbindung mit der Steuereinheit 3 aufweist.
Das Leistungsversorgungssubstrat 4 weist einen Leistungsversorgungsverbinder 9, eine Leistungsversorgungsschaltung 10 und einen Verbindungsverbinder 30 auf, welche jeweils darauf montiert sind. Die Leistungsversorgungsschaltung 10 ist eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung, die einen Isolationstransformator 11 umfasst. 1 zeigt ein Beispiel der Industrievorrichtung 1, die eine daran angebrachte isolierte Leistungsversorgungsschaltung aufweist, wie jedoch nachfolgend beschrieben wird, kann die Industrievorrichtung 1 eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung, die daran angebracht ist, aufweisen, wobei die nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung den Isolationstransformator 11 in einigen Fällen nicht aufweist. Die Leistungsversorgungsschaltung 10 wird durch eine interne Leistungsversorgung (nicht gezeigt) betrieben, und sie erhöht oder erniedrigt eine Spannung, die von der externen Leistungsversorgung 8 über den Leistungsversorgungsverbinder 9 angelegt wird, um eine Leistungsversorgung zu erzeugen, die im Inneren der industriellen Vorrichtung 1 und der Steuereinheit 3 zu verwenden ist. Die durch die Leistungsversorgungsschaltung 10 erzeugte Leistungsversorgung wird dem gemeinsamen Substrat 5 über den Zwischensubstratverbinder 12 zugeführt, und sie wird der Steuereinheit 3 über den Verbindungsverbinder 30 zugeführt. Eine Verdrahtungsleitung, die den positiven Anschluss des Verbindungsverbinders 30 und die Steuereinheit 3 verbindet, ist an einem Massepunkt 16 geerdet. Der Massepunkt 16 ist ein Erd-Massepunkt.
Das gemeinsame Substrat 5 ist ein Substrat, an dem die Interface-Schaltung 7 der vorliegenden Erfindung montiert ist. Das gemeinsame Substrat 5 weist eine Steuerung 6 und die daran montierte Interface-Schaltung 7 auf. Die Interface-Schaltung 7 umfasst eine Kommunikationsschaltung 13 und einen Verbinder 14. Die Kommunikationsschaltung 13 weist eine Kommunikationsfunktion zum Übertragen eines Signals zu dem PC 2 und zum Empfangen eines Signals von dem PC 2 auf. Die Kommunikationsschaltung 13, die ein Beispiel für eine elektronische Schaltung ist, die in der Lage ist, ein Übertragungssignal zu einer anderen elektronischen Vorrichtung zu erzeugen, kann ein von dem PC 2 empfangenes Signal an die Steuerung 6 übertragen, und sie kann ein von der Steuerung 6 erhaltenes Signal an den PC 2 übertragen. Die Steuerung 6 ist eine Steuerungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Industrievorrichtung 1 zu steuern. Die Steuerung 6 kann ein Signal erzeugen, das an den PC 2 zu übertragen ist, und sie kann ein von dem PC 2 erhaltenes Signal verarbeiten. Der Verbinder 14 kann die Kommunikationsschaltung 13 und den PC 2 miteinander verbinden.
Das gemeinsame Substrat 5 ist mit Massebereichen 19a und 19b versehen. Der Massebereich 19a ist eine Masse innerhalb der Industrievorrichtung 1, die eine mit einem weiteren Substrat, wie etwa dem Leistungsversorgungssubstrat 4, gemeinsame Masse ist. Der Massebereich 19b ist eine Masse innerhalb der Industrievorrichtung 1, die eine mit dem Verbinder 14 verbundene Masse ist. Der Massebereich 19a und die Masse 19b sind voneinander elektrisch isoliert. Das gemeinsame Substrat 5 kann ferner eine Isolationsvorrichtung 15, eine Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 17 und eine Masseverbindungseinheit 18 aufweisen, die darauf montiert sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verdrahtungen für Bereiche, die der Isolationsvorrichtung 15, der Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 17 und der Masseverbindungseinheit 18 zugeordnet sind, gemeinsam ausgeführt, unabhängig davon, ob die Leistungsversorgungsschaltung, die an der Industrievorrichtung 1 montiert ist, eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, und es wird eine Bestimmung dahingehend durchgeführt, ob ein Verbindungsteil, wie etwa ein 0-Ω-Widerstand zur Verbindung zwischen den Verdrahtungsleitungen zu montieren ist, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die an der Industrievorrichtung 1 montierte Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. Dies ermöglicht es, ein gleiches Verdrahtungsmuster zu realisieren, unabhängig davon, ob die Leistungsversorgungsschaltung, die an der Industrievorrichtung 1 montiert ist, eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, und zwar beim Herstellen des gemeinsamen Substrats 5 als eine gedruckte Leiterplatte, und dies kann die Vereinheitlichung von Substraten ermöglichen, welche jeweils eine Interface-Schaltung haben, ohne von der Konfiguration der Leistungsversorgungsschaltung abhängig zu sein, die der Vorrichtung einen elektrischen Strom zu führt.
Wenn bei der Industrievorrichtung 1 in der Kommunikationsschaltung 13 oder in der Leistungsversorgungsschaltung keine elektrische Isolierung vorgesehen ist, verursacht die Verbindung des positiven Anschlusses des Verbinders 30 mit dem Massepunkt 16 die Verbindung des Pfads des Kommunikationssignals mit Masse, was möglicherweise wiederum aufgrund von Kurzschluss in dem Personalcomputer 2 oder dergleichen einen Fehler verursacht. Aus diesem Grund ist in der vorliegenden Ausführungsform die Isolationsvorrichtung 15 an dem gemeinsamen Substrat 5 in einem Fall angebracht, in dem in der Industrievorrichtung 1 eine nicht isolierte Leistungsschaltung enthalten ist. Zudem kann die Verbindung der Industrievorrichtung 1 mit dem Personalcomputer 2 Störsignale von dem Personalcomputer 2 hervorrufen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Massebereiche 19a und 19b miteinander verbunden, um die Erdungsfunktion zu verbessern, um die Rauschunempfindlichkeit in einem Fall zu verbessern, in dem die Isolationsvorrichtung 15 nicht enthalten ist.
Eine Konfiguration der Isolationsvorrichtung 15, der Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 17 und der Masseverbindungseinheit 18, die in 1 gezeigt sind, ist ein Beispiel, bei dem anbringbare Verbindungsteile sämtlich daran angebracht sind. Deshalb ist die in 1 gezeigte Konfiguration typischerweise in der Praxis nicht bereitgestellt. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der in 1 gezeigten Interface-Schaltung 7. Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 17 eine erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a und eine zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b.
Die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a umfasst erste Verbindungsteile, d. h. Verbindungsteile 21 bis 24. Die Verbindungsteile 21 bis 24 sind jeweils beispielsweise ein 0-Ω-Widerstand. Zudem kann die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a an einer einzigen Komponente angebracht sein, die die Verbindungsteile 21 bis 24 umfasst, wie etwa eine Komponente, die ein Jumper-Schalter genannt wird, oder sie kann als die Verbindungsteile 21 bis 24 angebracht sein, die separate Komponenten sind.
Es wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 eine Beschreibung von Verbindungsdetails der Bereiche in dem Fall angegeben, in dem die Verbindungsteile 21 bis 24 und die Isolationsvorrichtung 15 an dem gemeinsamen Substrat 5 angebracht sind. Die Verbindungsteile 21 und 22 sind mit den Verdrahtungsleitungen 51 und 52 verbunden, die jeweils mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden sind. Die Verdrahtungsleitungen 53 und 54 verbinden die Verbindungsteile 21 bzw. 22 mit der Isolationsvorrichtung 15. Durch Anbringen der Verbindungsteile 21 und 22 an dem gemeinsamen Substrat 5 sind die Kommunikationsschaltung 13 und die Isolationsvorrichtung 15 miteinander verbunden. Die Verdrahtungsleitungen 55 und 56 verbinden die Isolationsvorrichtung 15 mit den Verbindungsteilen 23 bzw. 24. Die Verbindungsteile 23 und 24 sind mit dem Verbinder 14 über Verdrahtungsleitungen 57 bzw. 58 verbunden. Somit sind die Kommunikationsschaltung 13 und der Verbinder 14 miteinander über die Verdrahtungsleitungen 51 bis 58 verbunden, die erste Verdrahtungsleitungen sind, und sie sind weiter über die Isolationsvorrichtung 15 und die Verbindungsteile 21 bis 24 miteinander verbunden. Es sei angemerkt, dass von den Verdrahtungsleitungen 51 und 52 Teile bis zu deren Abzweigungspunkten zu den Verdrahtungsleitungen 81 und 82 als die ersten Verdrahtungsleitungen dienen und gleichzeitig als zweite Verdrahtungsleitungen dienen.
Die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b umfasst zweite Verbindungsteile, d. h. Verbindungsteile 25 bis 28. Die Verbindungsteile 25 bis 28 sind jeweils beispielsweise ein 0-Ω-Widerstand. Zudem kann die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b an einer einzigen Komponente angebracht sein, die die Verbindungsteile 25 bis 28 umfasst, wie etwa eine als Jumper-Schalter bezeichnete Komponente, oder sie kann als die Verbindungsteile 25 bis 28 angebracht sein, die separate Komponenten sind.
Unter Bezugnahme auf 2 werden nachfolgend Verbindungsdetails von Teilen in dem Fall angegeben, in dem die Verbindungsteile 25 bis 28 an dem gemeinsamen Substrat 5 angebracht sind. Das Verbindungsteil 25 ist mit der Kommunikationsschaltung 13 über die Verdrahtungsleitung 51, die mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden ist, und die Verdrahtungsleitung 81, die mit der Verdrahtungsleitung 51 verbunden ist, verbunden. Das Verbindungsteil 26 ist mit der Kommunikationsschaltung 13 über die Verdrahtungsleitung 52, die mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden ist, und die Verdrahtungsleitung 82, die mit der Verdrahtungsleitung 52 verbunden ist, verbunden. Das Verbindungsteil 27 ist in Reihe mit dem Verbindungsteil 25 über eine Verdrahtungsleitung 83 verbunden, und es ist auch mit dem Verbinder 14 über eine Verdrahtungsleitung 85 verbunden, die mit der Verdrahtungsleitung 57 und der Verdrahtungsleitung 57 verbunden ist. Das Verbindungsteil 28 ist in Reihe mit dem Verbindungsteil 26 über eine Verdrahtungsleitung 84 verbunden, und es ist auch mit dem Verbinder 14 über eine Verdrahtungsleitung 86 verbunden, die mit der Verdrahtungsleitung 58 und der Verdrahtungsleitung 58 verbunden ist. Auf diese Weise sind die Verbindungsteile 25 bis 28 mit dem Verbinder 14 über die Verdrahtungsleitungen 81 bis 86, welche zweite Verdrahtungsleitungen sind, und den Verbindungsteilen 25 bis 28 verbunden. Dies bedeutet, dass die durch die Verdrahtungsleitungen 81 bis 86 und die Verbindungsteile 25 bis 28 geführten Pfade es der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 ermöglichen, miteinander ohne Zwischenschaltung der Isolationsvorrichtung 15 verbunden zu sein.
Die Masseverbindungseinheit 18 umfasst dritte Verbindungsteile, d. h. Verbindungsteile 31 und 32. Die Verbindungsteile 31 und 32 sind beispielsweise ein 0-Ω-Widerstand. Zudem kann die Masseverbindungseinheit 18 als eine einzige Komponente, die die Verbindungsteile 31 und 32, wie etwa eine als Jumper-Schalter bezeichnete Komponente, umfasst, oder sie kann als die Verbindungsteile 31 und 32, die separate Komponenten sind, angebracht sein. Das Verbindungsteil 31 ist mit dem Massebereich 19a verbunden, der ein erster Massebereich ist, und zwar über eine Verdrahtungsleitung, die an dem gemeinsamen Substrat 5 vorgesehen ist. Das Verbindungsteil 32 ist mit dem Massebereich 19b verbunden, der ein zweiter Massebereich ist, und zwar über eine Verdrahtungsleitung, die an dem gemeinsamen Substrat vorgesehen ist. Der Massebereich 19a ist mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden, und der Massebereich 19b ist mit dem Verbinder 14 verbunden.
Unter Verwendung von 2 wird nun eine Beschreibung von Verbindungseigenschaften der Teile in dem Fall angegeben, in dem die Verbindungsteile 31 und 32 an dem gemeinsamen Substrat 5 angebracht sind. Die Verbindungsteile 31 und 32 sind über eine Verdrahtungsleitung in Reihe geschaltet. Durch Anbringen der Verbindungsbereiche 31 und 32 an dem gemeinsamen Substrat 5 sind der Massebereich 19a und der Massebereich 19b miteinander über die Verbindungsteile 31 und 32 und die Verdrahtungsleitungen verbunden. Es sei angemerkt, dass die 2 ein Paar der Verbindungsteile 31 und 32 zeigt, jedoch zwei oder mehr Paare der Verbindungsteile 31 und 32 vorgesehen sein können.
3 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration der Interface-Schaltung 7 zeigt, an der die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die Isolationsvorrichtung 15, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 nicht angebracht sind. Wie in 3 gezeigt, ist die Interface-Schaltung 7 mit Bereichen versehen, an denen die Isolationsvorrichtung 15, die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 anzubringen sind. Dies bedeutet, dass die Interface-Schaltung 7 einen ersten Bereich 90 aufweist, in dem die Isolationsvorrichtung 15 angebracht werden kann. Der erste Bereich 90 ist zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 angeordnet. Die Interface-Schaltung 7 weist zweite Bereiche 91 auf, in denen die Verbindungsteile 21 bis 24 angebracht werden können, und die ersten Verdrahtungsleitungen. Die zweiten Bereiche 91 sind zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 angeordnet. Die ersten Verdrahtungsleitungen sind Verdrahtungsleitungen, die die Kommunikationsschaltung 13 und den Verbinder 14 über den ersten Bereich 90 miteinander verbinden, und sie entsprechen insbesondere den Verdrahtungsleitungen 51 bis 58 zum Verbinden der Kommunikationsschaltung 13 und des Verbinders 14 über den ersten Bereich 90 und die zweiten Bereiche 91 miteinander.
Die Interface-Schaltung 7 umfasst auch dritte Bereiche 92, die zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 angeordnet sind und in denen die Verbindungsteile 25 bis 28 angebracht werden können, und die zweiten Verdrahtungsleitungen. Die dritten Bereiche 92 sind jeweils ein Beispiel für Bereiche, die von dem ersten Bereich verschieden sind. Die zweiten Verdrahtungsleitungen sind die Verdrahtungsleitungen 81 bis 86 zum Verbinden der Kommunikationsschaltung 13 und des Verbinders 14 miteinander über die dritten Bereiche 92.
Die Interface-Schaltung 7 umfasst ferner vierte Bereiche 93, die zwischen dem Massebereich 19a und dem Massebereich 19b angeordnet sind und in denen die Verbindungsteile 31 und 32 angebracht werden können, und dritte Verdrahtungsleitungen. Die dritten Verdrahtungsleitungen sind Verdrahtungsleitungen 101 zum Verbinden des Massebereichs 19a mit dem Massebereich 19b über die vierten Bereiche 93.
Es sei angemerkt, dass in 3 einer der zweiten Bereiche 91, die jeweils den Verbindungsteilen 21 bis 24 entsprechen, durch ein Bezugszeichen bezeichnet ist, und einer der vierten Bereiche 93, die den Verbindungsteilen 31 und 32 entsprechen, durch ein Bezugszeichen bezeichnet ist.
Beispielsweise gibt es in dem zweiten Bereich 91, in dem das Verbindungsteil 21 der ersten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a vorgesehen sein kann, ein Endbereich 41, der ein Endbereich der Verdrahtungsleitung ist, die mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden ist, und einen anderen Endbereich 42, der ein Endbereich der Verdrahtungsleitung ist, die mit der Isolationsvorrichtung 15 verbindbar ist. In einem Fall, in dem das Verbindungsteil 21 angebracht ist, verursacht die Verbindung des Endbereichs 41 und des Endbereichs 42 über das Verbindungsteil 21, dass die Kommunikationsschaltung 13 und die Isolationsvorrichtung 15 miteinander verbunden sind. Auch für die Verbindungsteile 22 bis 28, 31 und 32 wird ähnlich wie in dem Fall des Verbindungsteils 21 die Verbindung zwischen zwei Verdrahtungsleitungen hergestellt, die einem Abschnitt entsprechen, wo jedes eigene Verbindungsteil angebracht ist, wenn jedes der Verbindungsteile 22 bis 28, 31 und 32 angebracht ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verdrahtungsleitungen in einer Situation, in der die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 nicht wie in 3 gezeigt angebracht sind, gemeinsam bzw. gleich, und zwar unabhängig davon, ob die an der Industrievorrichtung 1 angebrachte Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist.
Es wird nun ein Beispiel einer Konfiguration der Interface-Schaltung beschrieben, welche davon abhängt, ob die an der Industrievorrichtung angebrachte Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung oder eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. 4 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Industrievorrichtung in einem Fall zeigt, in dem die an der Industrievorrichtung angebrachte Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. Eine in 4 gezeigte Industrievorrichtung 1a umfasst, ähnlich wie die in 1 gezeigte Industrievorrichtung, die Leistungsversorgungsschaltung 10, die eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Industrievorrichtung 1a ein gemeinsames Substrat 5a statt des gemeinsamen Substrats 5 der Industrievorrichtung 1. Das gemeinsame Substrat 5a ist dem in 1 gezeigten gemeinsamen Substrat ähnlich, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass es eine Interface-Schaltung 7a statt der Interface-Schaltung 7 des in 1 gezeigten gemeinsamen Substrats 5 aufweist. In 4 sind Komponenten, die eine Funktion aufweisen, die der Funktion der Komponenten in 1 ähnlich ist, mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie die der 1, und die Beschreibung von Komponenten, welche eine Funktion aufweisen, die denen der 1 ähnlich ist, wird weggelassen.
5 ist eine vergrößerte Ansicht der in 4 gezeigten Interface-Schaltung 7a. Wie in 5 gezeigt, umfasst die Interface-Schaltung 7a die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18. Dies bedeutet, dass das in 4 gezeigte Beispiel auf eine Konfiguration gerichtet ist, bei der die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 zu dem in 3 gezeigten gemeinsamen Substrat hinzugefügt werden, auf welchem die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die Isolationsvorrichtung 15, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 angebracht sind. Ein Bereich 40a ist ein Bereich, in dem die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a angebracht werden kann. Die Interface-Schaltung 7a weist die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die in dem Bereich 40a angebracht ist, nicht auf, und sie weist auch die darin angebrachte Isolationsvorrichtung 50 nicht auf. Dies liegt daran, dass die in 4 gezeigte Beispielkonfiguration so konfiguriert ist, dass eine Masse der Interface-Schaltung 7a und der Massepunkt 16 der Steuereinheit 3 voneinander durch die Leistungsversorgungsschaltung 10 getrennt sind, weshalb die Isolationsvorrichtung 15 nicht nötig ist. Da die Isolationsvorrichtung 15 im Allgemeinen teuer ist, wird die Vermeidung des Anbringens der Isolationsvorrichtung 15, wenn diese nicht notwendig ist, die Kosten reduzieren.
6 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Industrievorrichtung in einem Fall zeigt, in dem die an der Industrievorrichtung angebrachte Leistungsversorgungsschaltung eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. Eine in 6 gezeigte Industrievorrichtung 1b umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung 10a, welche eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, die keinen Isolationstransformator aufweist. Wie in 6 gezeigt, umfasst die Industrievorrichtung 1b ein gemeinsames Substrat 5b anstatt des gemeinsamen Substrats 5 der Industrievorrichtung 1. Das gemeinsame Substrat 5b ist dem in 1 gezeigten gemeinsamen Substrat ähnlich, allerdings mit dem Unterschied, dass es eine Interface-Schaltung 7b anstatt der Interface-Schaltung 7 des in 1 gezeigten gemeinsamen Substrats 5 aufweist. In 6 sind Komponenten, die eine Funktion aufweisen, die der Funktion der Komponenten in 1 ähnlich ist, mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie die der 1, und die Beschreibung von Komponenten, welche eine Funktion aufweisen, die denen der 1 ähnlich ist, wird weggelassen.
7 ist eine vergrößerte Darstellung der in 6 gezeigten Interface-Schaltung 7b. Wie in 7 gezeigt, umfasst die Interface-Schaltung 7b die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a und die Isolationsvorrichtung 15. Dies bedeutet, dass das in 7 gezeigte Beispiel auf eine Konfiguration gerichtet ist, bei der die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a und die Isolationsvorrichtung 15 dem in 3 gezeigten gemeinsamen Substrat 5 hinzugefügt werden, an welchem die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die Isolationsvorrichtung 15, die zweite Verdrahtungsverbindungsleitungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 angebracht sind. Ein Bereich 40b ist eine Fläche, in der die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b angebracht werden kann. Ein Bereich 40c ist eine Fläche, in der die Masseverbindungseinheit 18 angebracht werden kann. Die Interface-Schaltung 7 weist die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b, die in dem Bereich 40b angebracht ist, nicht auf, und sie weist auch die in dem Bereich 40c angebrachte Masseverbindungseinheit 18 nicht auf. Dies liegt daran, dass die in 6 gezeigte Beispielkonfiguration derart konfiguriert ist, dass die Leistungsversorgungsschaltung 10a eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, weshalb die Isolationsvorrichtung 15 in der Interface-Schaltung 7b vorgesehen sein muss.
Wie vorangehend beschrieben sind in der vorliegenden Ausführungsform Verdrahtungsleitungen der Interface-Schaltung gemeinsam ausgeführt, und zwar für einen Fall, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, und einem anderen Fall, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, um eine Änderung dahingehend durchzuführen, ob die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die Isolationsvorrichtung 15, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 angebracht werden oder nicht. Indem dies gemacht wird, können Substrate, auf denen bereits Verdrahtungsmuster ausgebildet sind, gemeinsam ausgeführt werden für den Fall, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungschaltung ist und einem anderen Fall, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist, wenn die Interface-Schaltung auf dem gemeinsamen Substrat 5 angebracht ist.
Ein Anbringungsbeispiel der Interface-Schaltung der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. 8 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5, auf dem die in 2 gezeigte Interface-Schaltung 7 montiert ist, und zwar aus Sicht von der Seite der Substratanbringungsfläche. 9 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5, auf dem die in 2 gezeigte Interface-Schaltung 7 montiert ist, und zwar aus Sicht von der Rückfläche des Substrats 5. Der Begriff „Substratanbringungsfläche“ bezieht sich auf eine Fläche des gemeinsamen Substrats 5, an dem Elemente, wie etwa die Kommunikationsschaltung 13 und der Verbinder 14 angebracht werden, und sie wird auch als Vorderfläche oder erste Fläche bezeichnet. Der Begriff „Rückfläche“ bezieht sich auf eine Rückfläche, wenn die Substratanbringungsfläche des gemeinsamen Substrats 5 als eine Vorderfläche betrachtet wird, und sie wird auch als zweite Fläche bezeichnet.
Die 8 und 9 entsprechen jeweils einer Situation, in der die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a, die Isolationsvorrichtung 15, die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und die Masseverbindungseinheit 18 alle angebracht sind. Die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a und die Isolationsvorrichtung 15 sind an der ersten Fläche angebracht, während die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b an der zweiten Fläche angebracht ist. Zudem ist im Inneren des gemeinsamen Substrats 5 eine Masseschicht vorgesehen. Die 8 und 9 zeigen die Vorderfläche bzw. die Rückfläche des Substrats, welches zusätzlich zu den Abschnitten der Verdrahtungsleitungen eine an einer Oberflächenschicht vorgesehene Masseschicht aufweist. In dem in den 8 und 9 gezeigten Beispiel sind Massebereiche 19a und 19b durch Masseschichten realisiert, die voneinander getrennt angeordnet sind. In dem in den 8 und 9 gezeigten Anbringungsbeispiel weist die Masseverbindungseinheit 18 die Verdrahtungsleitungen 51 und 52 auf, die mit der Kommunikationsschaltung 13 verbunden sind und als Verdrahtungsmuster an der ersten Fläche ausgebildet sind. Die Verdrahtungsleitungen 51 und 52 sind mit den Verbindungsteilen 21 bzw. 22 der ersten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a verbunden. Die Verbindungsteile 21 und 22 sind mit der Isolationsvorrichtung 15 über die Verdrahtungsleitungen 53 und 54 verbunden. Das gemeinsame Substrat 5 ist mit Vias 61 bis 64 versehen. Die Verdrahtungsleitungen 51 und 52 sind mit den Verdrahtungsleitungen 81 bzw. 82 über die Vias 61 und 62 verbunden. Die Verdrahtungsleitungen 57 und 58 sind mit den Verdrahtungsleitungen 85 bzw. 86 über die Vias 83 und 84 verbunden. Die Isolationsvorrichtung 15 ist mit den Verbindungsteilen 23 und 24 über jeweils verschiedene Verdrahtungsleitungen verbunden. Die Verbindungsteile 23 und 24 sind mit dem Verbinder 14 über die Verdrahtungsleitungen 57 bzw. 58 verbunden.
Das gemeinsame Substrat 5 ist aus einer doppelseitigen Platte gebildet, deren erste Fläche Verdrahtungsbereiche und eine Masse aufweist, die darauf ausgebildet sind. In einem Fall, in dem das gemeinsame Substrat 5 aus einer Platte mit vier Lagen gebildet ist, kann das gemeinsame Substrat 5 auch so konfiguriert sein, dass eine Masseschicht in einer der inneren Schichten, d. h. der zweiten und dritten Schicht, vorgesehen ist, und die durch die Oberflächenschicht gebildete Masse und die durch diese innere Schicht gebildete Masse sind miteinander durch ein Via verbunden. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Schichten des gemeinsamen Substrats 5 nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist.
Die Verdrahtungsleitungen 81 und 82, die die Vias 61 bzw. 62 mit den Verbindungsteilen 25 und 28 verbinden, sind an der zweiten Fläche vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 83 und 84, die die Verbindungsteile 25 bzw. 26 mit den Verbindungsteilen 27 und 28 verbinden, sind an der zweiten Fläche vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 85 und 86, die die Verbindungsteile 27 bzw. 28 mit den Vias 83 und 84 verbinden, sind an der zweiten Fläche vorgesehen.
Zudem sind, wie in den 8 und 9 gezeigt, die Verdrahtungsleitungen zum Verbinden des Massebereichs 19a und des Massebereichs 19b über die Verbindungsteile 31 bzw. 32 miteinander an der Masseschicht des gemeinsamen Substrats 5 vorgesehen. Die 8 und 9 zeigen ein Beispiel, bei dem die Verbindungsteile 31 und 32 jeweils aus vier Teilen gebildet sind, die Anzahl der Verbindungsteile 31 und 32 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. In dem in den 8 und 9 gezeigten Beispiel sind der Massebereich 19a und der Massebereich 19b so gestaltet, dass sie den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich, d. h. die Isolationsvorrichtung 51 und die Verbindungsteile 21 und 28, umgeben. Es sei angemerkt, dass der Begriff „den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich umgeben“ nicht nur bedeutet, dass der gesamte Umfang einer Umgebungsfläche des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs und des dritten Bereichs umgeben wird, er bedeutet auch, dass der Umgebungsbereich teilweise umgeben wird oder dass ein Teil des Umgebungsbereichs nicht umgegeben wird. Indem der Massebereich 19a und der Massebereich 19b den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich umgeben, kann die Störsicherheit verbessert werden.
Nun wird ein Anbringungsbeispiel der Interface-Schaltung in einem Fall beschrieben, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. 10 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5a, an dem die in 5 gezeigte Interface-Schaltung 7a montiert ist, und zwar aus Sicht von der Seite der Substratanbringungsfläche. 11 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5a, an dem die in 5 gezeigte Interface-Schaltung 7a montiert ist, und zwar aus Sicht von der Rückfläche des Substrats 5a. Der Begriff „Substratanbringungsfläche“ bezieht sich auf eine Fläche des gemeinsamen Substrats 5a, an dem Elemente, wie etwa die Kommunikationsschaltung 13 und der Verbinder 14 angebracht werden, und sie wird auch als Vorderfläche oder erste Fläche bezeichnet. Der Begriff „Rückfläche“ bezieht sich auf eine Rückfläche, wenn die Substratanbringungsfläche des gemeinsamen Substrats 5a als eine Vorderfläche betrachtet wird, und sie wird auch als zweite Fläche bezeichnet.
Das in den 10 und 11 gezeigte Anbringungsbeispiel entspricht einer Konfiguration die durch Entfernen der Isolationsvorrichtung 15 und der ersten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a von dem in den 8 und 9 gezeigten Anbringungsbeispiel erhalten wird, um eine Anpassung auf den Fall durchzuführen, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist.
Nun wird ein Anbringungsbeispiel der Interface-Schaltung in einem Fall beschrieben, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine nicht isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist. 12 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5b, auf dem die in 7 gezeigte Interface-Schaltung 7b montiert ist, und zwar aus Sicht von der Seite der Substratanbringungsfläche. 13 ist eine Ansicht des gemeinsamen Substrats 5b, auf dem die in 7 gezeigte Interface-Schaltung 7b montiert ist, und zwar aus Sicht von der Rückfläche des Substrats 5b. Der Begriff „Substratanbringungsfläche“ bezieht sich auf eine Fläche des gemeinsamen Substrats 5b an dem Elemente, wie etwa die Kommunikationsschaltung 13 und der Verbinder 14 angebracht sind, und sie wird auch als die Vorderfläche oder erste Fläche bezeichnet. Der Begriff „Rückfläche“ bezieht sich auf eine Rückfläche, wenn die Substratanbringungsfläche des gemeinsamen Substrats 5b als eine Vorderfläche betrachtet wird, und sie wird auch als zweite Fläche bezeichnet.
Das in den 12 und 13 gezeigte Anbringungsbeispiel entspricht einer Konfiguration, die durch Entfernen der zweiten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b und der Masseverbindungseinheit 18 von dem in den 8 und 9 gezeigten Anbringungsbeispiel erhalten wird, um eine Anpassung an den Fall durchzuführen, in dem die Leistungsversorgungsschaltung eine isolierte Leistungsversorgungsschaltung ist.
Bei den in den 8 bis 13 gezeigten Anbringungsbeispielen sind die ersten Verdrahtungsleitungen, der erste Bereich und der zweite Bereich an der ersten Fläche des gemeinsamen Substrats angeordnet, an welcher die Interface-Schaltung angebracht ist, die zweiten Verdrahtungsleitungen und der dritte Bereich sind an der zweiten Fläche des Substrats angebracht, und die ersten Verdrahtungsleitungen und die zweiten Verdrahtungsleitungen sind miteinander über Vias verbunden. Beim Verwenden der in den 8 bis 13 gezeigten Implementierungen von Anbringungsbeispielen sind sowohl ein Bereich zum Anbringen der ersten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a als auch ein weiterer Bereich zum Anbringen der zweiten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b nicht an der gleichen Fläche angeordnet, wodurch es möglich ist, eine Vergrößerung der Anbringungsfläche des Substrats zu verhindern.
Ein spezifisches Beispiel des Betriebs und der Montage der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Zunächst wird die Industrievorrichtung 1a, an der die Leistungsversorgungsschaltung 10 und die Interface-Schaltung 7a wie in den 10 und 11 gezeigt angebracht sind, beispielhaft beschrieben. Der PC 2 und die Industrievorrichtung 1 sind miteinander in einem Zustand verbunden, in dem die Steuervorrichtung 3 mit der Industrievorrichtung 1a verbunden ist und die Verdrahtungsleitung, die den positiven Anschluss des Verbindungsverbinders 30 und die Steuereinheit 3 miteinander verbindet, an dem Massepunkt 16 geerdet ist. In diesem Zustand überträgt die Steuerung 6 ein Signal an den PC, und sie erhält ein Signal von dem PC, über die Kommunikationsschaltung 13 und den Verbinder 14. Ein Kommunikationssignal, das ein Signal ist, das zwischen der Steuerung 6 und dem PC 2 gesendet und empfangen wird, wird über die Vias 61 bis 64 übertragen.
Da die Interface-Schaltung 7a die daran angebrachte Masseverbindungseinheit 18 aufweist, sind der Massebereich 19a und der Massebereich 19b miteinander verbunden. In diesem Fall wird ein in 11 gezeigter Abstand 70 zwischen den Verbindungsteilen, die die Masseverbindungseinheit 18 bilden, in Abhängigkeit von der Datenübertragungsrate der Interface-Schaltung 7a bestimmt. Der Abstand 70 ist ein Abstand zwischen zwei Verbindungsteilen 31 in einer Richtung senkrecht zu der Übertragungsrichtung eines durch die Interface-Schaltung 7a übertragenen Signals. Der Abstand 70 wird in Abhängigkeit von der Übertragungsrate eines durch die Interface-Schaltung 7a übertragenen Signals bestimmt. Dies kann dazu führen, dass die Übertragung einen reduzierten Anteil an Störsignalen aufweist. Der Abstand 70 wird so bestimmt, dass er beispielsweise ein Achtel oder weniger einer Wellenlänge X beträgt, die der Frequenz eines durch die Interface-Schaltung 7a übertragenen Signals entspricht.
Nun wird die Industrievorrichtung 1b, die die Leistungsversorgungsschaltung 1a und die Interface-Schaltung 7b umfasst und die in den 12 und 13 gezeigte Anbringung erfährt, beispielhaft beschrieben. In diesem Fall werden Kommunikationssignale, die zwischen der Steuerung 6 und dem PC 2 ausgetauscht werden, übertragen, ohne die Vias 61 bis 64 zu durchlaufen. Insbesondere wird ein Kommunikationssignal zwischen dem Verbinder 14 und der Kommunikationsschaltung 13 über die Verdrahtungsleitungen, die Verbindungsteile, die die erste Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a bilden, und die Isolationsvorrichtung 15 übertragen. Da die Interface-Schaltung 7b die Masseverbindungseinheit 18 nicht umfasst, sind zusätzlich der Massebereich 19a und der Massebereich 19b miteinander verbunden. Deshalb wirken die Verdrahtungsleitungen 81 bis 86 an der zweiten Oberfläche, die mit der ersten Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20a über die Vias 61 bis 64 und die Vias 61 bis 64 verbunden sind als eine Blindleitung (Englisch: stub), was zu einer Verschlechterung des Kommunikationssignals führt. Die Blindleitungslänge, welches die Länge einer Verdrahtungsleitung ist, die als eine Blindleitung wirkt, wird vorzugsweise so bestimmt, dass sie nicht zu einer Verschlechterung des Kommunikationssignals in Abhängigkeit von der Übertragungsrate des durch die Interface-Schaltung 7b übertragenen Signals führt. Die Blindleitungslänge ist die Summe der Längen jeder der Verdrahtungsleitungen 81 bis 86 und der Längen der Vias 61 bis 64. Das heißt, die Blindleitungslänge ist eine Länge eines Teils der zweiten Verdrahtungsleitungen in einer Übertragungsrichtung des durch die Interface-Schaltung 7b übertragenen Signals. In 13 ist die Blindleitungslänge die Summe der Länge 71 der Verdrahtungsleitung 81 und der Länge des Via 61.
Da die Interface-Schaltung 7b die zweite Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit 20b nicht umfasst, tritt ein Spalt 72 zwischen den Verdrahtungsleitungen 81 und 82 und den Verdrahtungsleitungen 83 und 84 an der zweiten Fläche, d. h. zwischen den Blindleitungen, auf. Dieser Spalt kann möglicherweise Störsignale verursachen. Deshalb wird die Größe des Spalts 72 vorzugsweise so bestimmt, dass Störsignale reduziert werden, um Fehlfunktionen oder Ausfall der Kommunikationsschaltung 13 und der Steuerung 6 zu vermeiden. Der Spalt 72 ist ein Spalt zwischen den direkt mit der Kommunikationsschaltung 13 verbundenen Verdrahtungsleitungen und den direkt mit dem Verbinder 14 verbundenen Verdrahtungsleitungen der Verdrahtungsleitungen 81 bis 84, die die zweiten Verdrahtungsleitungen sind. Der Spalt 72 wird so bestimmt, dass er beispielsweise ein Achtel oder weniger der Wellenlänge X beträgt, die der Frequenz eines durch die Interface-Schaltung 7b übertragenen Signals entspricht. Dies bedeutet, dass der Spalt 72 ein Abstand zwischen einer Blindleitung auf Seiten der Kommunikationsschaltung 13 und einer Blindleitung auf Seiten des Verbinders 14 ist. Unter der Annahme einer pulsförmigen Störung von 1 kV und 1 µs Breite wird, wenn das Auftreten der Störung keine Spannung von 0,01 V oder mehr über den Spalt verursacht, die Länge des Spalts 72 zu 0,57 mm oder mehr berechnet. Die genaue Länge des Spalts kann gemäß einem erwarteten Störungspegel und einer Störungsanforderung bestimmt werden, und sie ist nicht auf den Wert dieses Beispiels beschränkt.
Es sei angemerkt, dass die in den 8 bis 13 gezeigten Anbringungsverfahren und -arten lediglich Beispiele sind und die Implementierungsweisen der Interface-Schaltung der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise auf die vorangehend beschriebenen Beispiele beschränkt sind.
Die vorliegende Ausführungsform reduziert die Verschlechterung eines Kommunikationssignals durch das gemeinsame Verwenden von Substraten, durch die Definition der Blindleitungslänge, die Definition des Spalts und dergleichen, wie sie vorangehend beschrieben wurden. Ferner können zusätzlich oder alternativ eine Verzögerungskompensationsschaltung, die eine Verzögerung eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals kompensiert, und/oder eine Störungsreduzierungsschaltung, die in einem durch die Interface-Schaltung übertragenen Signal enthaltene Störungen reduziert, in der Kommunikationsschaltung 13 vorgesehen sein, um die Verschlechterung des Kommunikationssignals zu verhindern. Zudem kann die Verzögerungskompensationsschaltung und/oder die Störungsreduzierungsschaltung zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 vorgesehen sein. 14 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Industrievorrichtung zeigt, die eine Kompensationsschaltung 200 zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und der Steuerung 6 aufweist. Eine in 14 gezeigte Industrievorrichtung 1c umfasst die Kompensationsschaltung 200, die eine Verzögerungskompensationsschaltung oder eine Störungsreduktionsschaltung ist, zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und der Steuerung 6. Zudem ist die Isolationsvorrichtung 15 nicht auf einen Transformator beschränkt, vielmehr kann jede Vorrichtung verwendet werden, solange sie eine Schaltung oder ein Element ist, das in der Lage ist, elektrische Isolation bereitzustellen.
Zudem können eine Schutzschaltung und/oder eine Filterschaltung und/oder eine Störungsfilterschaltung zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 vorgesehen sein. Alternativ können ein Pull-Up-Widerstand zum Stabilisieren einer Logik eines Kommunikationssignals und/oder ein weiterer Pull-Up-Widerstand und/oder ein Dämpfungswiderstand zum Formen eines Signals zwischen der Kommunikationsschaltung 13 und dem Verbinder 14 vorgesehen sein.
Die Verwendung der Interface-Schaltung der vorliegenden Ausführungsform kann zudem Unterschiede in der Qualität eines Kommunikationssignals, der Verzögerung einer Antwortzeit und dergleichen hervorrufen, und zwar abhängig davon, ob die Isolationsvorrichtung 15 angebracht ist oder nicht, d. h. in Abhängigkeit davon, wie die tatsächliche Konfiguration der Interface-Schaltung ist. Entsprechend können diese Unterschiede korrigiert werden durch Signalverarbeitung unter Verwendung der Kommunikationsschaltung 13 oder der Steuerung 6. Alternativ kann eine Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen sein, um sie zu korrigieren.
Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung der Konfiguration der Interface-Schaltung in Abhängigkeit davon durchgeführt, ob ein Verbindungsteil, wie etwa ein 0-Ω-Widerstand, anzubringen ist oder nicht durchgeführt, ein solches Änderungsverfahren bzw. -art ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Eine solche Änderung kann erreicht werden, indem ein Schalter, wie etwa ein Analogschalter, der in der Lage ist, ein Schalten zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand basierend auf einem elektrischen Signal durchzuführen, realisiert wird. In diesem Fall kann die Änderung der Konfiguration der Interface-Schaltung durch die Steuerung 6 oder die Kommunikationsschaltung 13 erreicht werden, die den Typ der Leistungsversorgungsschaltung unter Verwendung von Identifikationsinformation oder dergleichen erkennt und ein elektrisches Signal zum Steuern des Schließens und Öffnens des Schalters erzeugt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Leistungsversorgungsschaltung vom Isolationstyp ist oder nicht.
Wie vorangehend beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform an dem gemeinsamen Substrat 5 eine Verdrahtungsleitung angebracht, um die Isolationsvorrichtung in der Interface-Schaltung anzubringen, und zwar unabhängig davon, ob die Isolationsvorrichtung angebracht wird oder nicht. Dies kann einen Unterschied in den Verdrahtungsmustern in Abhängigkeit von dem Typ der Leistungsversorgungsschaltung in der elektronischen Vorrichtung unnötig machen, wodurch es möglich wird, die Substrate zu vereinheitlichen, an denen eine Interface-Schaltung angebracht wird. Zudem können eine Korrektur der Qualität des Kommunikationssignals, der Verzögerung der Antwortzeit in diesem und dergleichen die Qualität des Kommunikationssignals, die Verzögerung des Antwortsignals darin und dergleichen verbessern, welche von der unterschiedlichen Konfiguration abhängen.
Die in der vorangehenden Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele der Inhalte der vorliegenden Erfindung, von denen alle mit herkömmlichen Techniken kombiniert werden können, teilweise weggelassen werden können und/oder abgewandelt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Industrievorrichtung;
2: PC;
3: Steuerschaltung;
4: Leistungsversorgungssubstrat;
5, 5a, 5b: gemeinsames Substrat;
6: Steuerung;
7, 7a, 7b: Interface-Schaltung;
8: externe Leistungsversorgung;
9: Leistungsversorgungsverbinder;
10, 10a: Leistungsversorgungsschaltung;
11: Isoliertransformator;
12: Zwischensubstratverbinder;
13: Kommunikationsschaltung;
14: Verbinder;
15: Isolationsvorrichtung;
16: Massepunkt;
17: Verdrahtungsleitungsverbindungseinheit;
18: Masseverbindungseinheit;
19a, 19b: Massebereich;
20a: erste Leitungsverbindungseinheit;
20b: zweite Leitungsverbindungseinheit;
21 bis 28, 31, 32: Verbindungsteil;
30: Verbindungsverbinder;
51 bis 58, 81 bis 86, 101: Verdrahtungsleitung;
61 bis 64: Via;
90: erster Bereich;
91: zweiter Bereich;
92: dritter Bereich;
93: vierter Bereich.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/127673 A [0005]

Claims

Interface-Schaltung, die an einer elektronischen Vorrichtung anbringbar ist und mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung verbindbar ist, wobei die Interface-Schaltung umfasst: einen Verbinder, der mit der weiteren elektronischen Vorrichtung verbindbar ist; eine elektronische Schaltung, die in der Lage ist, ein Übertragungssignal an die andere elektronische Vorrichtung zu erzeugen; einen ersten Bereich, der zwischen der elektronischen Schaltung und dem Verbinder definiert ist, um die Anbringung einer Isolationsvorrichtung darin zu erlauben; eine erste Verdrahtungsleitung, um die elektronische Schaltung und den Verbinder über den ersten Bereich miteinander zu verbinden; und eine zweite Verdrahtungsleitung, um die elektronische Schaltung und den Verbinder über einen Bereich, der von dem ersten Bereich verschieden ist, miteinander zu verbinden.
Interface-Schaltung gemäß Anspruch 1, umfassend: einen zweiten Bereich, der zwischen der elektronischen Schaltung und dem Verbinder definiert ist, um die Anbringung eines ersten Verbindungsteils darin zu erlauben; und einen dritten Bereich, der zwischen der elektronischen Schaltung und dem Verbinder definiert ist, um die Anbringung eines zweiten Verbindungsteils darin zu erlauben; wobei die erste Verdrahtungsleitung die elektronische Schaltung und den Verbinder über den ersten Bereich und den zweiten Bereich miteinander verbindet; und wobei die zweite Verdrahtungsleitung die elektronische Schaltung und den Verbinder über den dritten Bereich miteinander verbindet.
Interface-Schaltung gemäß Anspruch 2, umfassend: einen ersten Massebereich, der mit der elektronischen Schaltung verbunden ist; einen zweiten Massebereich, der mit dem Verbinder verbunden ist; einen vierten Bereich, der zwischen dem ersten Massebereich und dem zweiten Massebereich definiert ist, um die Anbringung eines dritten Verbindungsteils darin zu erlauben; und eine dritte Verdrahtungsleitung, um den ersten Massebereich und den zweiten Massebereich über den vierten Bereich miteinander zu verbinden.
Interface-Schaltung gemäß Anspruch 3, wobei der erste Massebereich und der zweite Massebereich so gestaltet sind, dass sie den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich umgeben.
Interface-Schaltung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei zwei der dritten Verbindungsteile, die an einem Endbereich des zweiten Massebereichs anzubringen sind, in dem vierten Bereich angebracht werden können, und wobei ein Abstand zwischen zweien der dritten Verbindungsteile in eine Richtung senkrecht zu einer Übertragungsrichtung eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals gemäß einer Übertragungsrate eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals bestimmt ist.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das zweite Verbindungsteil in dem dritten Bereich angebracht ist, wobei das dritte Verbindungsteil in dem vierten Bereich angebracht ist, und wobei die elektronische Schaltung und der Verbinder über die zweite Verdrahtungsleitung und über das zweite Verbindungsteil miteinander verbunden sind, und wobei der erste Massebereich und der zweite Massebereich miteinander über das dritte Verbindungsteil und die dritte Verdrahtungsleitung verbunden sind.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Isolationsvorrichtung in dem ersten Bereich angebracht ist, wobei das erste Verbindungsteil in dem zweiten Bereich angebracht ist, und wobei die elektronische Schaltung und der Verbinder über die erste Verdrahtungsleitung, die Isolationsvorrichtung und das erste Verbindungsteil miteinander verbunden sind.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Interface-Schaltung an einem Substrat angebracht ist, wobei die erste Verdrahtungsleitung, der erste Bereich und der zweite Bereich an einer ersten Fläche des Substrats angebracht sind, und die zweite Verdrahtungsleitung und der dritte Bereich an einer zweiten Fläche des Substrats angebracht sind, und wobei die erste Verdrahtungsleitung und die zweite Verdrahtungsleitung miteinander über ein in dem Substrat gebildetes Via verbunden sind.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei eine Länge eines Teils der zweiten Verdrahtungsleitung in eine Übertragungsrichtung eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals gemäß einer Übertragungsrate eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals bestimmt ist.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das erste Verbindungsteil und das zweite Verbindungsteil jeweils ein Schalter sind, der in der Lage ist, zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand basierend auf einem elektrischen Signal umzuschalten, und wobei das erste Verbindungsteil an dem zweiten Bereich angebracht ist und das zweite Verbindungsteil an dem dritten Bereich angebracht ist.
Interface-Schaltung gemäß Anspruch 10, wobei das elektrische Signal durch die elektronische Schaltung erzeugt ist.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend eine Verzögerungskompensationsschaltung, um eine Verzögerung eines durch die Interface-Schaltung übertragenen Signals zu kompensieren.
Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend eine Störungsreduzierungsschaltung, um Störungen in einem durch die Interface-Schaltung übertragenen Signal zu reduzieren.
Substrat, an dem die Interface-Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 angebracht ist.
Substrat, das an einer elektronischen Vorrichtung anzubringen ist, an dem die Interface-Schaltung gemäß Anspruch 12 angebracht ist, wobei das Substrat eine Steuerung umfasst, die mit der Interface-Schaltung verbunden ist, wobei die Steuerung ein elektrisches Signal erzeugt, um zu steuern, ob ein Verbindungsteil der Interface-Schaltung verbunden oder abgekoppelt werden soll, und zwar basierend auf einem Typ einer in der elektronischen Vorrichtung enthaltenen Leistungsversorgung.
Elektronische Vorrichtung, die das Substrat gemäß Anspruch 14 oder 15 umfasst.
Programmierbare Steuerung, die das Substrat gemäß Anspruch 14 oder 15 umfasst.