DE1965683C2 - Träger (Print) für Steuerbausteine kontaktloser Steuer- und Regelanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger (Print) für Steuerbausteine kontaktloser Steuer- und Regelanlagen, insbesondere für die Eingangskreise von in Einschüben oder in Schränken angeordneten elektronischen Anlagen, aus einer mit Leiterbahnen und Bauelementen bzw. Bausteinen besetzbaren Isolierstoffplatte.

Träger dieser Art sind bekannt und in der Regel auf der einen Seite (Oberfläche) mit Bausteinen bzw. Bauelementen besetzt, während die diese untereinander verbindenden Verbindungsleiter auf der Rückseite der Platte in Form sogenannter gedruckter Leiterbahnen angeordnet sind. Die Bausteinanschlüsse greifen durch Löcher zur Rückseite der Platte durch und sind mit den auf diese Rückseite vorgesehenen Leiterbahnen verlötet.

Es ist weiter bekannt, die Leiterbahnen sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite der Isolierstoffträgerplatten anzuordnen; im Bedarfsfall können die Platten auch beiderseits mit Bauelementen bestückt werden; außerdem sind auch Durchkontaktierungen von einer Leiterbahn auf der einen Plattenseite zu Leiterbahnen auf der anderen Plattenseite üblich.

Zur Störbefreiung von Eingangsprints, die wie alle mit Halbleiterbauelementen bestückten Träger nebeneinander in Einschüben oder Aufbaurahmen von Steuerschränken untergebracht sind, ist es weiter bekannt, die Isolierstoffträger (Prints) vorderseitig mit den Bausteinen hzw. Bauelementen sowie mit den zugehörigen Leiterbahnen zu versehen und auf der Rückseite der

Platte eine durchgehende Metallisierung (Grundkaschierung) anzubringen; durch diese Maßnahme können diejenigen Anschlüsse der Bauelemente bzw. Bausteine auf der Vorderseite, die mit einem Bezugspotential oder mit Masse verbunden werden müssen, durch die Platte hindurch direkt an die Grundkaschierung angeschlossen werden, wodurch sich eine kürzere Leitungsverbindung zu diesem Potential ergibt.

Die Erfindung befaßt sich nun mit einer besonderen Ausgestaltung der Eingangsträgerplatten, an die im allgemeinen Leitungen angeschlossen werden, die von entfernt angeordneten elektronischen oder mechanischen Befehlsgebern, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, herführen. Solche Eingangsträger (Prints) für befehlsverarbeitende Eingangssteuerbausteine sind gegenüber Störbeeinflussungen besonders gefährdet, weil Störspannungen und Störeinkopplungen bei diesen Steuerbausteinträgern falsche Signalgaben hervorrufen können, die die nachgeschaltete Steuerung, z. B. eine Werkzeugmaschinensteuerung, zu Fehlsteuerungen veranlassen können. Gefährdet sind aber nicht nur diese Eingangssteuerbausteinträger, sondern auch die Zuleitungen, die von den Befehlsgebern zu den Eingangssteuerbausteinen führen, weil auch in diese Zuleitungen Störsignale eingekoppelt werden können, selbst dann, wenn diese Zuleitungen geschirmt werden. Sind nämlich mehrere Eingangssteuerleitungen zu einem Kabel zusammengefaßt, so können Störbeeinflussungen doch auftreten, wenn auch das Kabel selbst geschirmt ist, weil Signale auf der einen Steuerleitung vorwiegend kapazitiv in die Nachbarsteuerleitung eingekoppelt werden können, was ebenfalls zur Fehlsteuerung der Maschinensteuerung führen kann. Um dem vorzubeugen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Eingangssteuerbausteinträger, an die die Eingangskabel angeschlossen sind, mit Filteranordnungen zu besetzen, wobei jeweils einer Eingangssteuerleitung ein solches Filter zugeordnet wird. Filter dieser Art sind in der Rege! ÄC-Filter, LC-Filter oder ÄLC-Filter, z. B. in II- oder T-Schaltung.

Sind wegen eines erhöhten Platzbedarfs nun sowohl Filter als auch weitere Eingangshalbleiterbausteine oder Bauelemente zusätzlich auf einer solchen Trägerplatte anzuordnen, so können Störeinkopplungen von den Filtern zu den nachgeschalteten Steuerbausteinen überkoppeln, so daß wiederum Fehlsteuerungen möglich sind.

Um die Störsicherheit solcher Steuerbausteinträger noch weiter zu erhöhen, sieht die Erfindung vor, daß die eine Oberfläche (Vorderseite) der Trägerplatte auf dem den Steuereingängen (Kabel) zugewandten Plattenteil mit einer der Anzahl der Steuereingänge angepaßten Anzahl von Entstörungsfiltern und auf dem anderen Plattenteil mit einer entsprechenden Anzahl von diesen nachgeschalteten Grenzwertstufen besetzt ist und daß auf die andere Oberfläche (Rückseite) der Trägerplatte eine metallische Schicht (Grundkaschierung) aufgebracht ist, die entsprechend der Flächenaufteilung der Vorderseite elektrisch unterbrochen ist, wobei der den Filtern zugeordnete Schichtteil auf Schrankmasse, der den Grenzwertstufen zugeordnete Schichtteil auf Bezugspotential der Stromversorgung geschaltet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Trennfuge zwischen den beiden Schichthälften an einer vorgebbaren Stelle galvanisch, induktiv und/oder kapazitiv überbrückt sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können Schrankmasse und Bezugspotential der Stromversor-

gung an einer Stelle, ζ. B. in einem Bezugspunkt oder auf einer Bezugsschiene, elektrisch zusammengefaßt sein.

Diese Schutzmaßnahme kann nicht nur bei Eingangssteuerbausteinträgern, sondern auch bei Ausgangssteuerbausteinträgern Anwendung finden, wenn Sorge besteht, daß die am Steuerungsende befindlichen Relais oder Leistungshalbleiter, die ja Hochstromverbraucher sind bzw. hohe Ströme schalten, Induktionsspannungen in die vorangeschaltete Steuerelektronik einkoppeln.

Zur weiteren Dämpfung etwaiger Störspannungen können den Ritern Grundlastwiderstände zur Erzielung eines ausreichenden Kontaktstromes vorgeschaltet sein. Der den Filtern jeweils nachgeschaltete Grenzwertmelder kann in herkömmlicher Schaltkreistechnik mit diskreten Bauteilen, vorteilhaft aber auch aus integrierten Kompaktbausteinen, aufgebaut sein; diese Grenzwertmelder dienen zur Versteilerung der Signalflanken, die durch die vorgeschalteten Filter abgeflacht sein könnten, und sie dienen weiter zum Unierdrücken etwaigen Kontaktprellen mechanisch-elektrischer Geber sowie — bei Verwendung einer zusätzlichen Versorgungsspannung — zur Realisierung einer ausreichend hohen statischen Signalschwelle. Eine solche höhere Signalschwelle ist zweckmäßig, weil durch Laufzeiteffekte und induktive Spannungsabfälle auf der Leitung zwischen Bezugsschiene und Eingangssteuerbausteinträger (Print) das Bezugspotential im Eingangssteuerbaustein träger nicht mit dem des Bezugspunkts (Bezugsschiene) identisch zu sein braucht Um das Bezugspotential der gesamten Steuerung nicht zu beeinflussen, wird das Bezugspotential des Filterteils im Steuerbausteinträger (Eingangsprint) über den Kabelschirm der Eingangsleitungen auf die Bezugsschiene gelegt Das Bezugspotential des den Filtern jeweils nachgeschalteten Grenzwertmelders ist mit dem Bezugspotential der gesamten Steuerung identisch. Damit wird verhindert, daß das Bezugspotential der Gesamtsteuerung von außen beeinflußt wird; vielmehr fließen somit die Störströme unmittelbar von der störungsverseuchten Signalader über das Filter zur Bezugsschiene ab. Überdies kann jeweils der Grenzwertmelder — soweit eine herkömmliche Bauweise mit diskreten Bauelementen gewählt ist — langsamer gemacht werden, so daß eine zusätzliche Störsicherheit durch Ausnutzung der dynamischen Störfestigkeit zur Verfügung steht. Werden an Stelle herkömmlicher diskreter Bauelemente — wie dies zweckmäßig erscheint — ausschließlich integrierte Bausteine angewendet, so muß dann wegen des Wegfalls einer zusätzlichen Versorgungsspannung auf eine höhere Signalschwelle am Bausteineingang verzichtet werden. Außerdem besteht dann in der Regel keine Möglichkeit, die dynamische Störfestigkeit durch flachere Schaitflanken auszunutzen. Um trotzdem dann zu einer vergleichsweise hinreichenden Störfestigkeit zu gelangen, muß durch sinnvolle Anordnung der Leiterbahnen und besonders durch den Aufbau der rückwärtigen Grundkaschierung ein Optimum an Störfestigkeit angestrebt werden.

Demzufolge ist die Grundkaschierung auf der Rückseite der Eingangssteuerbausteinträger nicht durchgehend angebracht, sondern unterteilt, d. Yl, zwischen den beiden Teilen der Grundkaschierung befindet sich eine Trennfuge. Auf der einen Hälfte des Prints ist dann der Filterteil untergebracht, wobei die kapazitive Verkopplung der ankommenden Eingangsleitungen einschließlich des Filterteils mit der einen Hälfte aer Grundkaschierung eine Überkopplung auf den anderen Printteil mit den integrierten Grenzwertbausteinen verhindert Gleichzeitig besteht eine gute kapazitive Kopplung der Leiterbahnen dieser zweiten Printhälfte mit dem darunterliegenden Teil der Grundkaschierung, die auf dem Bezugspotential der gesamten Steuerung, d. h. auf dem Bezugspotential der Stromversorgung, liegt Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß bei Spannungsspitzen von etwa 3 kV zwischen Bezugspotential der Stromversorgung und den Eingangsleitungen keine Störung ausgelöst wird, selbst wenn bereits Überschläge von Leiterbahn zu Leiterbahn erfolgten. Die Grenze der Störfestigkeit wurde somit durch die Spannungsfestigkeit des mechanischen Aufbaues bestimmt

Ausführungsbeispiele der Erfindung seien nachstehend an Hand von vier Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 veranschaulicht einen Eingangssteuerbausteinträger, der vorderseitig auf der einen Hälfte mit dem Filterteil F und auf der anderen Hälfte mit der nachgeschalteten zugehörigen Grenzwertstufe G mit diskreten Bauelementen bestückt ist M ist hierbei das Bezugspotential der Steuerung. Sch ist die Zuleitung zu Schrankmasse bzw. Bezugsschiene. GL ist ein Grundlastwiderstand.

Die F i g. 2 veranschaulicht eine der F i g. 1 entsprechende Aufbauanordnung unter Verwendung von Grenzwertmeldern in integrierter Schaltkreistechnik. Selbstverständlich sind auf einer Trägerplatte /> jeweils mehrere Filter F und mehrere Grenzwertstufen G vorgesehen, und zwar in einer Anzahl, die der Anzahl der Eingangsleitungen £ entspricht.

Die Fig.3 veranschaulicht die Rückseite einer solchen Eingangsträgerplatte P mit der Grundkaschierung K, die etwa mittig durch die Fuge f elektrisch unterbrochen ist. Dabei ist die untere Hälfte der Platte P vorderseitig ausschließlich mit Filtern F, die obere mit den Grenzwertstufen G besetzt. Die Fuge f kann an einer vorgebbaren Stelle elektrisch überbrückt sein.

Die F i g. 4 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Anordnung eines solchen Eingangsbausteinträgers Pin einem Aufbaurahmen A eines Schrankes S. Die eine Grundkaschierungshälfte ist über den Kabelschirm L1 mit der Masse des Schrankes S, z. B. der Bezugsschiene Sch, verbunden, während die andere Hälfte der Grundkaschierung über das Bezugspotential L 2 der Stromversorgung mit Schrankmasse verbunden ist. Mehrere Leitungen L 1 können in einem Kabel K zusammengefaßt sein, dessen Schirmung über eine Schelle /CS mit der Bezugsschiene Sch verbunden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Träger (Print) für Steuerbausteine kontaktloser Steuer- und Regelanlagen, insbesondere für die Eingangskreise von in Einschüben oder in Schränken angeordneten elektronischen Anlagen, aus einer mit Leiterbahnen und Bauelementen bzw. Bausteinen besetzbaren, rückseitig mit einer Metallschicht belegten Isolierstoffplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche (Vorderseite) der Trägerplatte auf dem den Steuereingängen (Kabeln) zugewandten Plattenteil mit einer der Anzahl der Steuereingänge angepaßten Anzahl von Entstörungsfiltern und auf dem anderen Plattenteil mit einer entsprechenden Anzahl von diesen nachgeschalteten Grenzwertstufen besetzt ist und daß tiie auf die andere Oberfläche (Rückseite) der Trägerplatte aufgebrachte metallische Schicht (Grundkaschierung) entsprechend der Flächenaufteilung der Vorderseite elektrisch unterbrochen ist, wobei der den Filtern zugeordnete Schichtteil auf Schrankmasse, der den Grenzwertstufen zugeordnete Schichtteil auf Bezugspotential der Stromversorgung geschaltet ist.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge zwischen den beiden Schichthälften an einer vorgebbaren Stelle galvanisch, induktiv oder kapazitiv überbrückt ist.

3. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schrankmasse und Bezugspotential der Stromversorgung an einer Stelle, z. B. in einem Bezugspunkt oder auf einer Bezugsschiene, elektrisch zusammengefaßt sind.