DE19738416A1 - Elektrisches Gerät - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem elektrischen Gerät, insbesonde­ re einem Autoradio, in dem mehrere miteinander kommunizie­ rende Komponenten angeordnet sind, nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Es sind elektrische Geräte, beispielsweise Personal-Computer oder auch Geräte der Unterhaltungselektronik bekannt, bei denen auf Leiterplatten eine Vielzahl elektrischer Bauele­ mente und Schaltkreise angeordnet sind, die über auf die Leiterplatten aufgebrachte Leiterbahnen miteinander verbun­ den sind.

Infolge einer zunehmenden Packungsdichte an Bauteilen auf einer solchen Leiterplatte, die sich aus der Forderung nach erhöhter Funktionalität bei gleichzeitig begrenzten oder gar abnehmenden äußeren Abmessungen des Geräts ergibt - als Bei­ spiel hierfür seien moderne Autoradiogeräte der Firma Blau­ punkt genannt, in die neben beispielsweise einem Kassetten­ laufwerk, einem Rundfunkempfänger mit stetig zunehmender Funktionalität, einem Endverstärker hoher Ausgangsleistung mit Kühlkörper bei auf das sogenannte 1-DIN-Gehäuse begrenz­ ten Abmessungen zusätzlich ein Mobilfunktelefon integriert ist - reichen die lange üblichen zweiseitig mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatten zur Verbindung der Bauelemente oft­ mals nicht mehr aus.

Daher werden zunehmend sogenannte Multilayer-Leiterplatten eingesetzt, bei denen eine Mehrzahl von gegeneinander iso­ lierten Leiterbahnebenen übereinander gestapelt ist. Die Herstellung solcher Multilayer-Leiterplatten ist jedoch ver­ hältnismäßig aufwendig und dementsprechend teuer.

Zudem treten infolge der mit der steigenden Packungsdichte einhergehenden höheren Leiterbahndichte auch verstärkt Stör­ festigkeitsprobleme, d. h. ein Übersprechen einer Leiterbahn auf eine benachbarte Leiterbahn, auf. Zur Entflechtung der Leiterbahnen sind somit nicht mehr nur geometrische, sondern zunehmend auch durch die Forderung nach elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) bedingte Aspekte zu berücksichtigen, denen nur noch mit aufwendigen, und damit in der Regel auch finanziell und zeitaufwendigen, Entflechtungsverfahren Rech­ nung getragen werden kann.

Vorteile der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Leiterbahndichte auf der Leiterplatte eines elektrischen Ge­ räts mit den damit verbundenen Vorteilen größerer räumlicher Freiheit bei der Entflechtung der Leiterbahnen und höherer Störsicherheit erheblich reduziert werden kann. Die teilwei­ se Verwendung von Lichtsignalen zur Datenübertragung ent­ spricht dabei der Schaffung mindestens einer zusätzlichen Leiterbahnebene, wobei jedoch zusätzlich eine gegenseitige Störung der elektrischen und der Lichtsignale praktisch aus­ geschlossen ist.

Für den Fall einer Licht-Richtfunk-Übertragung ist es von Vorteil, einen direkten Sichtkontakt behindernde Hindernisse durch Umleitung der Lichtsignale mit Umlenkspiegeln zu umge­ hen, und damit einen Sichtkontakt zwischen den kommunizie­ renden Komponenten herzustellen. Mit dieser Möglichkeit er­ gibt sich auch eine relativ hohe Flexibilität hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Licht-Sende- und Empfangsein­ heiten.

Eine Verbindung der über Lichtsignale kommunizierenden Kom­ ponenten mittels Lichtleitern ermöglicht eine einfache ge­ zielte Adressierung einer angesprochenen Komponente, da man­ gels Streulicht weitere, mit dem Lichtleiter nicht verbunde­ ne Komponenten, kein Signal erfassen.

Die Lichtleiter können dabei in vorteilhafter Weise schon während der Herstellung der eigentlichen Leiterplatte, d. h. vor deren Bestückung mit Bauteilen, in Form lichtleitenden Materials auf die Leiterplatte aufgebracht werden.

Bei Verwendung eines gemeinsamen Übertragungskanals, also beispielsweise bei Anschluß aller betroffener Komponenten an eine gemeinsamen Lichtleiter, kann die Adressierung einzel­ ner Komponenten in einfacher Weise beispielsweise durch Ver­ wendung von Licht einer bestimmten Wellenlänge erfolgen. Da­ durch wird die gleichzeitige Nutzung des gemeinsamen Über­ tragungskanals durch eine Vielzahl von Datenübertragungen von bzw. zu mehreren Komponenten möglich, was wiederum eine hohe Datenverarbeitungsrate im Gerät insgesamt ermöglicht.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Leiterplatte eines elektrischen Geräts mit darauf angeordneten miteinander über Lichtsignale kommuni­ zierenden Komponenten, wobei die Datenübertragung hier in Form von Licht-Richtfunk erfolgt,

Fig. 2 die gleiche Leiterplatte in der Seitenansicht und

Fig. 3 die Leiterplatte eines elektrischen Gerätes, auf der wiederum miteinander über Lichtsignale kommunizierende Bau­ gruppen angeordnet sind, wobei hier die Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten über Lichtleiter erfolgt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt beispielhaft die Aufsicht einer Leiterplatte 10 eines Autoradios, auf der mehrere miteinander kommunizie­ rende Komponenten 12 bis 20 angeordnet sind. Bei den hier dargestellten Komponenten handelt es sich beispielsweise um einen Geräteprozessor 12, eine Bedieneinheit 14, ein Emp­ fangsteil 16, im folgenden auch als HF-Teil bezeichnet, eine Anzeigeeinheit 18 und einen Decoder 20 für mittels des Ra­ dio-Daten-Systems (RDS) über eine empfangene Rundfunk- Sendefrequenz übertragener Informationen. Jeder dieser Kom­ ponenten 12 bis 20 ist jeweils ein Sende- und Empfangsteil 13, 15, 17, 19 und 21 zugeordnet.

Die Sende- und Empfangseinheiten 15 bis 21 der Komponenten 14 bis 20 sind dabei so ausgerichtet, daß zwischen ihnen und der Sende- und Empfangseinheit 13 des zentralen Gerätepro­ zessors 12 Sichtkontakt besteht. Im Falle der Sende- und Empfangseinheit 17 des HF-Teils 16, bei dem eine direkte Sichtverbindung zur Sende- und Empfangseinheit 13 des Gerä­ teprozessors 12 durch ein Hindernis 24, beispielsweise den Niederfrequenzverstärker mit Kühlkörper verbaut ist, wird eine Sichtverbindung über einen Umlenkspiegel 25 herge­ stellt. Bei diesem Umlenkspiegel 25 kann es sich beispiels­ weise um ein mit einer reflektierenden Oberfläche, bei­ spielsweise einer Spiegelfolie, versehenes, ohnehin an die­ ser Stelle plaziertes weiteres elektronisches Bauelement handeln.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, daß die verschiedenen Komponenten 14 bis 20 des erfindungsgemä­ ßen Geräts mittels Richtfunk, also mittels gezielt von einer Sende- zu einer Empfangseinheit abgestrahlte Lichtsignale, über den zentralen Geräteprozessor 12 miteinander kommuni­ zieren. Dazu umfassen die Sende- und Empfangseinheiten 13 bis 21 Sendemittel, zum Beispiel in Form von Laserdioden, die stark gebündeltes Licht zur angesprochenen Sende- und Empfangseinheit abstrahlen. Ebenso enthalten die Sende- und Empfangseinheiten Empfangsmittel, z. B. Fototransistoren, die nur einen sehr beschränkten Blickwinkel aufweisen, so daß eventuell einfallendes Streulicht, das z. B. von einer Gehäu­ sewand des Geräts reflektiert wird, keinen Einfluß auf die Datenübertragung hat. Eine solche Richtfunkübertragung er­ fordert eine exakte Ausrichtung der Sende- und Empfangsein­ heiten 13 bis 21, die beispielsweise durch an die Gehäuse der Sende- und Empfangseinheiten angeformte Paßstifte, die beim Aufsetzen der Sende- und Empfangseinheiten auf die Lei­ terplatte in Paßbohrungen der Leiterplatte eingreifen, er­ hielt werden kann. Infolge der Richtfunkübertragung der Lichtsignale zwischen den einzelnen Komponenten des Geräts ist ein spezielles Adressierungsverfahren zum gezielten An­ sprechen einer Komponente nicht erforderlich.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts ist es vorgesehen, daß die Lichtsignale nicht gerich­ tet, sondern diffus abgestrahlt werden. Somit greifen alle an der Lichtsignalübertragung beteiligen Komponenten auf den gleichen Übertragungskanal zu. Die Adressierung einer be­ stimmten Komponente kann dabei dadurch erfolgen, daß die sendende Komponente Lichtsignale mit einer solchen Wellen­ länge abstrahlt, die der angesprochenen Komponente fest zu­ geordnet ist.

Eine wellenlängenspezifische Auswertung empfangener Lichtsi­ gnale kann dabei dadurch gewährleistet werden, daß den Emp­ fangsmitteln der Sende- und Empfangseinheiten 13 bis 21 Farbfilter vorgeschaltet sind, die solches Licht, das außer­ halb des für sie bestimmten Wellenlängenbereichs liegt, vollständig oder doch zumindest weitestgehend absorbieren.

Durch die Verwendung des gemeinsamen Übertragungskanals im Wellenlängenmultiplex ist eine gleichzeitige Nutzung des ge­ meinsamen Kanals durch Sendungen an verschiedene Adressaten möglich. Die gleichzeitige Nutzung des gemeinsamen Übertra­ gungskanals durch mehrere Sendungen ermöglicht damit eine hohe Datenverarbeitungsgeschwindigkeit des gesamten Systems.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß wiederum sämtliche an der Lichtsignalübertragung beteiligten Komponenten des Geräts auf einen gemeinsamen Übertragungska­ nal zugreifen. Statt des erwähnten Wellenlängenmultiplexes können auch andere aus der Nachrichtentechnik hinreichend bekannte Adressierungs- und Zugriffsverfahren Anwendung fin­ den. So ist beispielsweise eine Adressierung bestimmter Kom­ ponenten mittels digitaler Datenworte möglich, wobei bei­ spielsweise einem jeden zu übertragenden Datenrahmen die Adresse der anzusprechenden Komponente(n) in Form eines di­ gitalen Datenworts vorangestellt ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 3 sind die miteinander über Lichtsignale kommunizie­ renden Komponenten bzw. die diesen zugeordneten Sende- und Empfangseinheiten über Lichtwellenleiter 26 miteinander ver­ bunden. Die genannten Lichtwellenleiter 26 können dabei je­ weils die miteinander kommunizierenden Komponenten unterein­ ander direkt miteinander verbinden, oder, wie in Fig. 3 dargestellt, einen gemeinsamen Übertragungskanal für alle an der Lichtsignalübertragung teilnehmenden Komponenten dar­ stellen. Auch hier können, wie bereits beim vorerwähnten Ausführungsbeispiel, aus der Nachrichtentechnik bekannte Adressierungs- und Zugriffsverfahren Anwendung finden. Eine Möglichkeit stellen dabei pulsmodulierte Signale dar, wobei zur Adressierung einer speziellen Komponente ein dieser zu­ geordneter Pulscode, der z. B. einer Nachricht vorangestellt ist, verwendet wird.

Neben den bereits aus Fig. 1 bekannten Komponenten 12 bis 21 ist auf der Leiterplatte gemäß Fig. 3 zusätzlich ein An­ schlußkasten 30 angeordnet, an dessen Ausgang einerseits elektrische Signale abgreifbar sind, die durch die dem An­ schlußkasten zugeordnete Sende- und Empfangseinheit 31 aus Licht- in elektrische Signale umgewandelt worden sind, an dem weiterhin innerhalb des Geräts in Form elektrischer Si­ gnale 27 übertragene, zum Beispiel von der Endstufe des Au­ toradio abgegebene verstärkte Audiosignale abgreifbar sind, und der schließlich eine Anschlußbuchse 32 umfaßt, über die bin Lichtsignale sendendes oder empfangendes Gerät direkt an den Lichtleiterbus 26 des Autoradios anschließbar ist.

Im Falle der Verwendung eines Lichtleiters 26 zur Verbindung der an der Kommunikation mittels Lichtsignalen teilnehmenden Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) kann dieser entweder mit herkömmlichen Lichtleitermaterialien in Form einer fliegen­ den Verdrahtung zwischen den einzelnen Komponenten verlegt werden, oder aber, wie im vorliegenden Fall, bereits während der Herstellung der unbestückten Leiterplatte mittels eines Druckverfahrens auf diese aufgebracht werden. Dabei können die Lichtleiter 26 problemlos über Kupferleiterbahnen hinweg oder auf diesen entlangeführt werden, da ein Übersprechen zwischen den über die Kupferleiterbahnen übertragenen Signa­ len und den Lichtsignalen praktisch ausgeschlossen ist.

Weiterhin ist es auch möglich, bei genügend starker Ausfüh­ rung der Lichtleiterbahnen diese über bereits auf der Lei­ terplatte angeordnete Elemente, wie z. B. integrierte Schalt­ kreise, hinwegzuführen. Diese werden dann durch das Leiter­ bahnmaterial eingegossen.

Claims (8)

1. Elektrisches Gerät, insbesondere Autoradio, in dem mehre­ re miteinander kommunizierenden Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der miteinander kommunizierenden Kompo­ nenten (12, 14, 16, 18, 20) Sende- und/oder Empfangsvorrich­ tungen (13, 15, 17, 19, 21) für Lichtsignale aufweisen, und daß die Datenübertragung zwischen den mindestens zwei Komponenten (13, 15, 17, 19, 21) über Lichtsignale erfolgt.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net,
daß die Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen (13, 15, 17, 19, 21) der mindestens zwei Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) des Geräts so ausgerichtet sind, daß zwischen ihnen Sichtkontakt besteht,
und daß die Lichtsignale über ein zwischen den Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) liegendes Medium, vorzugsweise Luft, übertragen werden.

3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Herstellung des Sichtkontakts zwischen den Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen (13, 15, 17, 19, 21) der min­ destens zwei Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) Umlenkspiegel (25) in Form von Licht reflektierenden Oberflächen vorgese­ hen sind.

4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen (13, 15, 17, 19, 21) der mindestens zwei Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) miteinander über Lichtleiter (26) verbunden sind.

5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (26) zwischen mindestens zwei auf einer Grundplatte, vorzugsweise einer Leiterplatte des elektri­ schen Geräts, angebrachten Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) in Form von auf die Grundplatte (10) aufgebrachtem lichtlei­ tendem Material realisiert sind.

6. Elektrisches Gerät nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl der über Lichtsignale miteinander kommu­ nizierenden Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) ein gemeinsamer Übertragungskanal zugeordnet ist, und daß die Lichtsignale empfangenden Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) durch die Lichtsignale individuell adressierbar sind.

7. Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net,
daß die Lichtsignale empfangenden Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) nur Lichtsignale einer(s) für die jeweilige Kompo­ nente individuell vorgegebenen Wellenlänge bzw. Wellenlän­ genbereichs verarbeiten,
und daß eine Adressierung der Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) durch Auswahl der Wellenlänge des von einer sendenden Komponente abgestrahlten Lichtsignals erfolgt.

8. Elektrisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net,
daß zwischen den Komponenten (12, 14, 16, 18, 20) eine Über­ tragung digitaler Daten in Form puls-modulierter Lichtsigna­ le vorgesehen ist,
und daß die Adressierung der Lichtsignale empfangenden Kom­ ponenten über eine geeignete individuelle Pulsfolge erfolgt.