-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Anschlusssystem
zur Übertragung digitaler
Daten zwischen einer Telematik-Anlage und peripheren Elektronik-Einheiten.
-
In
Wohnungen und Büros
werden Telematik-Anlagen mehr und mehr in umfangreicher Weise eingesetzt,
wobei diese Telematik-Anlagen digitale Signale (im wesentlichen
Steuercodes und Daten) an eine Vielzahl von peripheren Elektronikgeräten (Rechner,
Prozessoren, Videoendgeräte)
senden, die für
den Benutzer zur Verfügung
stehen, wobei die Übertragung
dieser digitalen Signale über
geeignete elektrische Buchsen oder Steckdosen erfolgt, die in den
Wohnungen oder Büros
installiert sind, die von dem System unterstützt werden sollen.
-
Die
Telematik-Anlagen übertragen
Daten an entfernt angeordnete periphere elektronische Einheiten,
die mit einer Datenbank verbunden sind, die in Zentralprozessoreinrichtungen
gespeichert ist.
-
Über eine
den angeforderten Daten entsprechende Codeziffer überträgt der elektronische
Zentralprozessor die Verarbeitungsergebnisse an das Videoendgerät des Benutzers.
-
Die
Verkabelung einer derartigen Art von Verbindung erfordert die Installation
einer Anzahl von Buchsen oder Steckdosen, die gleich der Anzahl
der peripheren Elektronikeinheiten ist, die in der Anlage vorhanden
sind, und in diese Buchsen werden geeignete Stecker eingesteckt,
und zwar entweder in lösbarer
oder halbfester Konfiguration.
-
Über elektrische
Verbindungsschnüre,
Leitungen oder Drähte,
die mit den Steckern verbunden sind, werden die Daten und Informationen
an die peripheren Elektronikeinheiten übertragen, die dem Benutzer
zur Verfügung
stehen, um Befehle einzugeben, die Ergebnisse der Datenverarbeitung
zu sammeln und um spezielle technische Informationen zu empfangen.
-
Die
elektrisch-mechanische Verbindung erfolgt durch geeignete Steckverbindungseinrichtungen,
die entsprechend genormter Bautypen ausgeführt sind, was im Gegensatz
zu speziell ausgebildeten Lösungen
steht.
-
Die
meisten Steckverbindungseinrichtungen sind vom elektrischen Typ,
d.h. sie sind mit elektrischen Verbindungseinrichtungen versehen,
die die Informationen und Daten von der Telematik-Anlage an die
angeschlossene periphere Elektronikeinheit übertragen und umgekehrt, und
zwar in Form von digitalen Signalen, die als Bitfolgen codiert sind.
-
Die
in neuerer Zeit erlassenen Vorschriften hinsichtlich der elektrischen
Sicherheit (beispielsweise die Vorschriften, die die Isolation und
Trennung zwischen Telematik-Anlagen, peripheren Elektronikeinheiten
und dem Stromversorgungsnetz festlegen) und hinsichtlich der elektromagnetischen
Verträglichkeit
(Unempfindlichkeit gegenüber
elektromagnetischen Störungen)
zeigen die Grenzen auf, die sich bei einer derartigen Lösung ergeben.
-
Tatsächlich bedingt
eine direkte elektrische Verbindung die Erstreckung oder Verlängerung
der Telematik-Anlage in das Innere der angeschlossenen peripheren
Elektronikeinheit: ein möglicher
elektrischer Isolationsfehler in der peripheren Elektronikeinheit
würde zu
einer möglichen
Gefährlichkeit
des gesamten Anschlusssystems führen
(das möglicherweise
weitere elektronische Geräte
enthalten kann, was entsprechend zu einer Vergrösserung von Feuer- und Explosionsgefahren
führt).
-
Die
direkte elektrische Verbindung zwischen der Telematik-Anlage und
den elektronischen Schaltungen der angeschlossenen peripheren Elektronikeinheiten
ergibt weiterhin Probleme, die sich aufgrund von unterschiedlichen
Bezugspotentialen ergeben (Unterschiede des Potentials zwischen
Bezugsknoten und Erde und Bezugsknoten und Anschlüssen, die
für den
Datenfluss verwendet werden), insbesondere auch hinsichtlich der
Tatsache, dass das Leistungsversorgungssystem für die peripheren Elektronikeinheiten
von dem System getrennt ist, das die übrigen Geräte des Systems mit Leistung versorgt.
-
Weiterhin
ergibt sich häufig
das Problem der Verkettung von Strömen in parasitären Schleifen oder
Erdschleifen, die elektromagnetische Störungen auffangen können und
damit die Zuverlässigkeit
der Datenübertragung
beeinträchtigen
können.
Eine Telematik-Buchse, die mit Isolatorbauteilen, die entweder vom
galvanischen oder optoelektronischen oder Signaltransformator-Typ
sein können,
ist in der Lage, die zur Speisung der peripheren Elektronikeinheit
mit Leistung verwendete Leistungsversorgungsleitung von den elektrischen
Signalen zu trennen, die von der Telematik-Anlage kommen, die ihrerseits
getrennt von dem restlichen System mit Leistung versorgt wird, doch
wird hierbei verhindert, dass bestimmte Elektronikgeräte, beispielsweise
vom Einstecktyp, die einen geringen Stromverbrauch aufweisen, wie
z.B. Sensoren, Druckknopfsteuerungen und ähnliche elektronische Geräte, aus
der Telematik-Anlage mit Leistung versorgt werden. Ein derartiger Nachteil
wird üblicherweise
dadurch beseitigt, dass eine Telematikbuchse ähnlich der vorhergehend beschriebenen
verwendet wird, die zusätzlich
mit elektrischen Hilfsanschlusseinrichtungen zum Speisen der elektronischen
Geräte
vom Einstecktyp mit Leistung versehen ist.
-
Eine
derartige Lösung
ist jedoch hinsichtlich ihrer Anwendung relativ aufwendig, weil
bei diesem speziellen Anschlusstyp nur ein Speisebezugspegel vorhanden
ist und die Anschlussentfernung zwischen der Telematik-Anlage und
der peripheren Elektronikeinheit sehr stark begrenzt ist, wobei
alle diese Merkmale die Installation der Isolatorbauteile überflüssig machen,
die an den digitalen Datenübertragungsleitungen
installiert sind.
-
Wenn
schließlich
in Betracht gezogen wird, dass bei einer derartigen Art eines Anschlusssystems
eine größere Anzahl
von Telematik-Buchsen vorgesehen ist, als periphere elektronische
Einheiten angeschlossen sind, und dass die Buchsen sehr stark zur
Vergrößerung der
Gesamtkosten des Systems beitragen, ist ohne weiteres ersichtlich,
dass eine derartige elektrische Anschlusslösung eine sehr aufwendige Lösung darstellt.
-
Aus
der
US 4760375 A ist
ein elektrisches Anschlusssystem zur Übertragung digitaler Signale über große Entfernungen
zwischen Datengeräten bekannt,
bei denen an den Datengeräten
jeweils ein Spannungs-/Stromwandler angeordnet ist, der die von
den Datengeräten
gelieferten beziehungsweise empfangenen Spannungssignale in Stromsignale umwandelt,
beziehungsweise diese in Spannungssignale umwandelt, wobei die Stromsignale über eine lange Übertragungsleitung übertragen
werden. Hierbei sind an den Enden der langen Leitungen jeweils elektrische
Buchsen angeordnet, in die ein Verbindungskabel zu dem Datengerät einsteckbar
ist, wobei das Datengeräte-seitige
Ende des Anschlusskabels die jeweiligen Spannungs-/Strom- beziehungsweise
Strom-/Spannungswandler enthält.
Zur Versorgung dieser Wandler ist in einer Wanddose, in der auch
die elektrische Buchse angeordnet ist, ein aus dem Netz gespeistes
Netzteil vorgesehen, wobei die Ausgangsspannung diese Netzteils über Kontakte der
elektrischen Buchse auf das Anschlusskabel und damit auf die Wandler übertragen
wird.
-
Aus
der
GB 2264422 A ist
es weiterhin bekannt, Optokoppler zur galvanischen Trennung eines Computers
von einem Modem einzusetzen.
-
Entsprechend
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches
Anschlusssystem zu schaffen, das in der Lage ist, digitale Signale
zwischen einer Telematik-Anlage und peripheren Elektronikeinheiten
zu übertragen,
bei dem die vorstehenden Nachteile vermieden sind und insbesondere
die elektrischen Gefahren für
Benutzer beseitigt sind, die sich aus einer unvollständigen Isolation
und/oder Trennung im Inneren der Elektronikeinheit ergeben, wobei
weiterhin elektromagnetische Störungen
verringert werden, die das Signal-/Störverhältnis während der Datenübertragung verschlechtern
könnten.
Hierbei soll insbesondere auch das Problem unterschiedlicher Bezugsspannungen
beseitigt werden.
-
Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
-
Das
erfindungsgemäße Anschlusssystem beseitigt
die Probleme der elektrischen Sicherheit bekannter Systeme und verringert
die Gefahr von elektromagnetischen Störungen, so dass das Signal-/Störverhältnis bei
der Datenübertragung
verbessert wird, wobei sich weiterhin keine Probleme hinsichtlich
unterschiedlicher Bezugsspannungen ergeben.
-
Das
erfindungsgemäße Anschlusssystem ermöglicht die Übertragung
digitaler Signale zwischen Telematik-Anlagen und peripheren elektronischen
Einheiten unter Verwendung von üblichen
genormten Schaltungstechniken und elektrischen Lösungen und eindeutigen Übertragungsprotokollen.
-
Weiterhin
ist das erfindungsgemäße Anschlusssystem
in preisgünstiger
und einfacher Weise auszuführen,
ohne dass auf komplizierte oder aufwendige Technologien zurückgegriffen
werden muss.
-
Bei
dem elektrischen Anschlusssystem gemäß der Erfindung ist eine Buchse
vorgesehen, die mit elektrischen Kontakten für die Datenübertragung und für die Leistungsversorgung
peripherer Elektronikeinheiten versehen ist, die für den Benutzer
zur Verfügung
stehen, und es ist ein erster Steckertyp, der mit Isolatoreinrichtungen
vom optoelektronischen Typ, vom Transformatortyp oder dergleichen
versehen ist, elektrisch mit denjenigen elektrischen Kontakten des
Steckers verbunden, die zur Datenübertragung an solche periphere
Elektronikeinheiten verwendet werden, die ihre eigene Leistungsversorgung aufweisen,
während
ein zweiter Steckertyp elektrisch mit den elektrischen Kontakten
der Buchse verbunden ist, die zur Datenübertragung und zur Leistungsversorgung
derjenigen peripheren Elektronikeinheiten verwendet werden, die
keine eigene Leistungsversorgung aufweisen.
-
Weiterhin
kann ein zweiter Stecker im Inneren des Gehäuses derjenigen peripheren
Elektronikeinheit integriert werden, die keine eigene Leistungsversorgung
aufweisen.
-
Schließlich kann
der erste Stecker mechanisch einstückig mit einem weiteren Leistungsversorgungsstecker
ausgebildet sein, der seinerseits mit einem Netz für niedrige
oder sehr niedrige Spannungen verbunden ist, d.h. ein Netz, das
mit einer niedrigen oder sehr niedrigen Spannung bezogen auf die Betriebsspannung
des Stromversorgungsnetzes arbeitet (niedriger als 24 Volt Gleichspannung
oder niedriger als 35 Volt Wechselspannung, wie dies von den betreffenden
Unfallschutzvorschriften vorgesehen ist), so dass die Stecker einen
einzigen Körper oder
einen Körper
bilden, der von dem Benutzer in zwei getrennte Teile unterteilt
werden kann.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
noch näher
erläutert:
-
Die 1 zeigt
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des elektrischen
Anschlusssystems gemäß der Erfindung.
-
In
dieser Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein
das elektrische Anschlusssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
Die Bezugsziffer 30 bezeichnet eine elektrische Buchse
vom Telematik-Typ, die mit der Telematik-Anlage verbunden und mit drei elektrischen
Kontakten, die mit den Bezugsziffern 31, 32, 33 bezeichnet
sind und zur Übertragung
digitaler (Daten-)Signale verwendet werden, und mit einem elektrischen
Kontakt 34 versehen ist, der für die Leistungsversorgung verwendet
wird.
-
Diese
Buchse 30 kann in zweckmäßiger Weise verwendet werden,
um mit dem System sowohl periphere Elektronikeinheiten 20,
die mit ihrer eigenen Leistungsversorgung versehen sind, über die
elektrischen Anschlusseinrichtungen 31, 31A, 32, 32A, 33, 33A als
auch periphere Elektronikeinheiten 20A, die keine eigene
Leistungsversorgung und einen geringen Stromverbrauch aufweisen, über die elektrischen
Anschlusseinrichtungen 31, 31B, 32, 32B, 33, 33B und 34 und 34B anzuschließen.
-
Die
erforderliche Leistung zum Speisen der letzteren peripheren Elektronikeinheiten 20A wird von
der gleichen Telematik-Anlage über
den Kontakt 34 der Buchse 30 abgeleitet, die mit
den elektrischen Verbindungseinrichtungen 34B des Steckers 40A verbunden
ist.
-
Die
Bezugsziffer 40A bezeichnet einen Stecker, der mit drei
elektrischen Verbindungseinrichtungen versehen ist, die mit 31B, 32B bzw. 33B bezeichnet
sind und den Kontakten 31, 32 bzw. 33 der
Buchse 30 entsprechen, wobei diese Verbindungseinrichtungen
zur Übertragung
von Daten dienen. Der Stecker 40A ist weiterhin mit einer
vierten elektrischen Verbindungseinrichtung versehen, die mit 34B bezeichnet
ist und dem elektrischen Kontakt 34 der Buchse 30 entspricht
und zur Leistungsversorgung peripherer Elektronikeinheiten 20A mit
niedrigem Stromverbrauch, die keine eigene Leistungsversorgung aufweisen, über eine
begrenzte Länge
aufweisende Leitungen verwendet wird.
-
Verbindungsleitungen 45a verbinden
die elektrischen Verbindungseinrichtungen 31B, 32B, 33B und 34B mit
der peripheren Elektronikeinheit 20A.
-
Die
Bezugsziffer 40 bezeichnet einen Stecker, der mit drei
Verbindungseinrichtungen 31A, 32A, 33A versehen
ist, die jeweils den Kontakten 31, 32 und 33 der
Buchse 30 entsprechen. Dieser Stecker weist keine elektrischen
Verbindungseinrichtungen auf, die den elektrischen Kontakten 34 der
Buchse 30 entsprechen, die zur Leistungsversorgung verwendet
werden.
-
Weiterhin
ist der Stecker 40 in seinem Inneren mit Isolatoreinrichtungen 41, 42, 41A, 42A vom optoelektronischen
oder Transformator-Typ versehen (die auch entsprechend anderer äquivalenter elektrischer
Lösungen
ausgeführt
sein können),
wobei diese Isolatoreinrichtungen entlang der Verbindungsleitungen 45 angeordnet
sind, die die elektrischen Verbindungseinrichtungen 31A, 32A, 33A,
die zur Übertragung
digitaler Signale verwendet werden, mit der peripheren Elektronikeinheit 20 verbinden, die
mit ihrer eigenen Leistungsversorgung versehen ist.
-
Der
Stecker 40 kann im Inneren des Gehäuses der peripheren Elektronikeinheit 20 integriert werden,
die mit dem System verbunden ist (beispielsweise bei den Geräten, die
vom Einstecktyp sind).
-
Daher
ist das Anschlusssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
für den
Benutzer der peripheren Elektronikeinheiten 20, 20A sicher,
weil im Fall einer peripheren Elektronikeinheit 20, die
mit ihrer eigenen Leistungsversorgung versehen ist, sich die Telematik-Anlage
nicht bis ins Innere der gleichen Einheit 20 erstreckt,
wobei die elektrische Isolation vom galvanischen Typ, die in dem
Stecker 40 über die
optoelektronischen Isolatoreinrichtungen 41, 42, 41A, 42A vorgesehen
ist, es ermöglicht,
dass die Probleme der elektrischen Sicherheit für den Benutzer (innerhalb der
Grenzen, die durch die entsprechenden Vorschriften hinsichtlich
der elektrischen Eigenschaften der Isolationseinrichtungen 41, 42, 41A, 42A und
der Logikverbindungseinrichtungen 31, 32, 33, 31A, 32A, 33A, 45 festgelegt
sind), darauf beschränkt
werden, dass die Verbindungsschnur oder die Leitungen 45 und
die eigentliche periphere Elektronikeinheit 20 überprüft werden
müssen.
-
Weiterhin
beseitigt im Fall einer peripheren Elektronikeinheit 20,
die mit ihrer eigenen Leistungsversorgung versehen ist, die galvanische
Trennung der zur Übertragung
von Daten verwendeten elektrischen Verbindungseinrichtungen 31A, 32A, 33A mit Hilfe
der optoelektronischen Einrichtungen 41, 42, 41A, 42A Übertragungsstörungen aufgrund
von verknüpfter
Ströme
und Erdschleifen und die Probleme, die sich aus unterschiedlichen
Bezugsspannungen ergeben.
-
Im
Fall der Verbindung zwischen der Telematik-Anlage und den einen
niedrigen Leistungsverbrauch aufweisenden peripheren Elektronikeinheiten 20A,
die keine eigene Leistungsversorgung aufweisen und den Stecker 40A verwenden,
der mit der Buchse 30 direkt verbunden ist (über die
elektrischen Verbindungseinrichtungen 31B, 32B, 33B, 34B,
die zu den Kontakten 31, 32, 33 bzw. 34 der
Buchse 30 führen,
können
Daten direkt zu den Einheiten 20A übertragen werden und die Einheiten
können
gleichzeitig mit Leistung versorgt werden. In diesem Fall ergeben
sich keine speziellen Probleme hinsichtlich des Schutzes gegen elektromagnetische
Störungen, weil
die Leistungsversorgung der Telematik-Anlage die einzige Leistungsversorgung
ist, so dass verknüpfte
Ströme,
parasitäre
Schleifen oder Erdschleifen nicht auftreten.
-
Weiterhin
beziehen sich die Probleme der elektrischen Sicherheit für den Benutzer
lediglich auf eine einwandfreie Konstruktion des Steckers 40A und
der Verbindungsleitungen 45A auf der Grundlage von anwendbaren
Vorschriften hinsichtlich der elektrischen Sicherheit, weil üblicherweise
die Spannungspegel, die bei Telematik-Netzen verwendet und den peripheren
Elektronikeinheiten 20A dieser Art zugeführt werden,
sehr beschränkte
Werte aufweisen (typischerweise die Werte, die in elektrischen Systemen
vom 'SELV'-Typ verwendet werden).
-
In
jedem Fall weist die Buchse 30 keinerlei Isolatoreinrichtungen
auf, die mit den Kontakten 31, 32, 33 verbunden
ist, wie dies bei elektrischen Anschlusssystemen bekannter Art der
Fall war. Entsprechend kann das Anschlusssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung einfacher installiert werden und es ist preisgünstiger
als die bekannten Systeme.
-
Aus
der vorstehenden Beschreibung dürften die
Merkmale des elektrischen Anschlusssystems zur Übertragung digitaler Signale
zwischen Telematik-Anlagen und peripheren Elektronikeinheiten gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie deren Vorteile verständlich sein.
-
Diese
Vorteile sind insbesondere wie folgt:
- – Flexibilität, Einfachheit
und Schnelligkeit der Installation der zu dem System gehörenden elektrischen
Geräte,
- – Vielseitigkeit
bei der Verwendung des Systems an peripheren Elektronikeinheiten,
die mit ihrer eigenen Leistungsversorgung versehen sind, sowie an
peripheren Elektronikeinheiten, die keine eigene Leistungsversorgung
aufweisen,
- – einfache
mechanische Integration mit anderen Geräten und Zuverlässigkeit
hinsichtlich der elektrischen Sicherheit für den Benutzer dank der optoelektronischen
Isolation,
- – Zuverlässigkeit
der Datenübertragung
aufgrund der geringen elektromagnetischen Störungen und aufgrund der Beseitigung
der Bezugsspannungsprobleme verglichen mit dem Stand der Technik,
- – begrenzte
Kosten verglichen mit bekannten Systemen.
-
Wie
dies bereits kurz erwähnt
wurde, kann der Stecker 40A, der zum Anschluss peripherer
Elektronikeinheiten 20A ohne eigene Leistungsversorgung
verwendet wird, im Inneren des Gehäuses der peripheren Elektronikeinheiten 20A integriert
werden, um die Kompaktheit der Struktur des Anschlusssystems zu
vergrößern.
-
Weiterhin
kann der zum Anschluss peripherer Elektronikeinheiten 20 mit
eigener Leistungsversorgung verwendete Stecker 40 mechanisch
einstückig
mit einem weiteren Stecker ausgebildet werden, der zur Speisung
mit elektrischen Leistungsschaltungen verwendet wird, die bei niedrigen
oder sehr niedrigen Spannungen arbeiten. Beide betreffenden Stecker
sind so ausgebildet, dass sie einen einzigen Körper bilden, d.h. eine Baugruppe,
die von dem Benutzer in zwei getrennte und unterschiedliche Teile unterteilt
werden kann, die in jedem Fall eindeutig identifizierbar sind.
-
Weiterhin
ist es verständlich,
dass weitere Abänderungen
an dem elektrischen Anschlusssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgenommen werden können,
ohne dass der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.