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Die
Erfindung betrifft Einrichtungen für Lehr-, Lern-, Entwicklungs-
und Experimentierzwecke mit wenigstens einer elektrisch betriebenen
Baugruppe auf einem Bauelementeträger und einem Gehäuse mit
einem Träger
für Baugruppen,
wobei die Befestigung und elektrische Verbindung der Baugruppe über lösbare und
formschlüssige
Steckverbindungen erfolgt.
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Gehäuse in einer
pultförmigen
Ausführung zur
Aufnahme von elektronischen Baugruppen sind unter anderem durch
die Druckschriften
DE
36 37 100 A1 (Handbediengerät für eine elektronische Steuerung),
DE 92 04 226 U1 (Elektrisches
Gerät zum
Schalten von Stromverbrauchern) und
DE 92 02 070 U1 (Schaltvorrichtung für Personalcomputer)
bekannt. Die Gehäuse
dieser Lösungen
sind auf einen jeweiligen speziellen Anwendungsfall ausgerichtet, wobei
sich die Bedienelemente und die Anzeigeelemente an festen Positionen
des Gehäuses
befinden.
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Die
Druckschrift
DE 91
08 297 U1 beinhaltet eine Adaptertafel für elektrische
Installationseinrichtungen. Die Adaptertafel weist mindestens eine
Befestigungsschiene auf, die die Installationseinrichtungen aufnimmt.
Eine elektrische Verbindung dieser Einrichtungen erfolgt über Kabel,
die in entsprechend ausgeführten
Führungen
untergebracht sind.
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Die
Druckschrift
DE 297
09 618 U1 ist eine Einrichtung für Lehr-, Lern-, Experimental- und/oder Entwicklungszwecke
für elektronische
Baugruppen bekannt, die ein Gehäuse
zur Platzierung von Baugruppen aufweist. Eine elektronische Baugruppe
ist ein Mikrorechners, ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller,
deren Arbeitsweise über
die Einrichtung erlernbar ist. Weitere Baugruppen sind nicht speziell
benannt. Der Einsatz ist auf die Arbeitsweise einer derartigen Baugruppe
eingeschränkt.
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Der
im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine universell verwendbare Einrichtung für Lehr-, Lern-, Entwicklungs-
und Experimentierzwecke zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die
Einrichtungen für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke zeichnen sich
durch ihre universelle Anwendbarkeit aus.
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Eine
Einrichtung besitzt wenigstens eine elektrisch betriebene Baugruppe
auf einem Bauelementeträger
und weist ein Gehäuse
mit einem Träger für Baugruppen
auf. Die Befestigung und die elektrische Verbindung der Baugruppe
erfolgt über
lösbare und
formschlüssige
Steckverbindungen.
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Die
wenigstens eine Baugruppe stellt ein Datenverarbeitungssystem dar.
Darüber
hinaus ist eine Netzwerkkomponente ein Bestandteil der Einrichtung.
Das Datenverarbeitungssystem der Baugruppe selbst ist das ein konfiguriertes
oder ein entweder über
ein Netzwerk oder über
eine Dateneingabe konfigurierbares Datenverarbeitungssystem.
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Das
Datenverarbeitungssystem besteht dabei aus einer Software- und einer
Hardwarekomponente. Die Hardwarekomponente ist eine Datenverarbeitungseinrichtung,
insbesondere ein Mikrorechner oder eine programmierbare Logik. Das
unterstreicht den universellen Charakter der Einrichtung für Lehr-,
Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke, wobei die unterschiedlichsten
Datenverarbeitungseinrichtungen je nach dem Verwendungszweck zur
Anwendung kommen können.
Neuentwicklungen oder bekannte Datenverarbeitungseinrichtungen können spezifisch
hinsichtlich ihrer Anwendungen insbesondere für Entwicklungszwecke getestet
werden. Aber auch die Arbeitsweise derartiger Einrichtungen kann
leicht und verständlich
für Lehr-
und Lernzwecke nachvollzogen werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung
kann dazu entweder direkt oder lösbar über eine
Steckfassung auf der Baugruppe angeordnet sein.
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Der
besondere Vorteil liegt weiterhin darin, dass eine Netzwerkkomponente
ein Bestandteil der Einrichtung ist. Dadurch können über lokale Netze und/oder ein
globales Netz Softwarekomponenten leicht in die Datenverarbeitungseinrichtung
integriert werden. Darüber
hinaus können
auch mehrere Einrichtungen auch als ein Netz zusammengeschaltet sein
und damit ein eigenes lokales Netz darstellen. Dadurch sind die
vielfältigsten
Anwendungsmöglichkeiten gegeben.
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Für Lehr-
und Lernzwecke können
mehrere Einrichtungen ein lokales Netz darstellen. Dieses Netz kann
autonom und lokal genutzt werden, aber auch mit dem globalen oder
einen weiteren lokalen Netz verbunden werden. Das kann über eine
Einrichtung oder über
alle Einrichtungen erfolgen. Es ergeben sich die vielfältigsten
Anwendungsmöglichkeiten.
Natürlich
können
auch mehrere Einrichtungen über
das globale Netz als Netz miteinander verbunden sein, so dass auch
große
räumliche
Entfernungen überbrückbar sind.
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Für Entwicklungs-
und Experimentierzwecke können
die Einrichtungen leicht in lokale Netze und/oder das globale Netz
eingebunden werden. Lokale Netze können dabei insbesondere spezielle
Betriebsnetze sein. Die Einrichtungen stellen dazu insbesondere
spezielle Workstations dar.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis
13 angegeben.
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Günstigerweise
ist die Netzwerkkomponente nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
2 ein Bestandteil des Datenverarbeitungssystems oder eine weitere
auf dem Träger
platzier- und kontaktierbare Baugruppe.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 ist im Gehäuse ein
Mikrocomputersystem angeordnet. Das Mikrocomputersystem ist über Steckverbindungen
mit dem Datenverarbeitungssystem zusammengeschaltet, wobei das Mikrocomputersystem
die Netzwerkkomponente.
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Die
Netzwerkkomponente weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
4 eine Identifikation für
wenigstens ein Netzwerk auf. Dadurch kann der Zugriff zu dem jeweiligen
Netz je nach Anwendungsfall freigegeben, begrenzt oder nicht möglich sein.
Administratorrechte können
leicht ein Bestandteil der Einrichtung sein.
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Das
Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
5 ein rekonfigurierbares Datenverarbeitungssystem.
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Wenigstens
eine weitere Baugruppe ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
6 eine Experimentier-Baugruppe. Dadurch können die unterschiedlichsten
Varianten als Baugruppe realisiert werden. Der Anwender kann frei
experimentieren.
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Eine
weitere Baugruppe ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
7 ein Sensor, ein Aktor, ein Wandler, eine Anzeige, eine Schnittstelle,
wenigstens ein Bedienelement, ein Adapter, eine Dateneingabeeinrichtung,
eine Datenausgabeeinrichtung, ein Koppler oder eine Anpassschaltung.
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Mit
einem Einsatz einer derartigen Baugruppe, mehrerer gleichartiger
Baugruppen und/oder wenigstens einer Kombinationen von derartigen
Baugruppen ergeben sich für
den Nutzer die unterschiedlichsten An- und Verwendungsmöglichkeiten.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 befindet sich im Gehäuse ein
Netzteil. Die Ausgänge
des Netzteils sind weiterhin mit Steckverbindungen so verbunden,
dass das Netzteil die Stromversorgungseinheit der Baugruppe/Baugruppen
ist. Vorteilhafterweise erfolgt dadurch die Stromversorgung mit
der Platzierung der Baugruppe oder der Baugruppen auf dem Träger. Vorteilhafterweise sind
die Steckverbinder so angeordnet, dass eine Verpolung ausgeschlossen
ist.
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In
Fortführung
befindet sich vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
9 im Gehäuse
mindestens eine Baugruppe mit einer Schutzschaltung gegen Überspannung
und/oder Kurzschluss zwischen Steckverbindungen und Netzteil. Beschädigungen
der Baugruppe/n durch Überspannungen
oder Kurzschluss werden vermieden.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 sind Teile von Steckverbindungen
des Gehäuses
miteinander verbunden. Diese Steckverbindungen sind elektrische
Stromanschlüsse
für Baugruppen
und sind mit einem Netzteil im Gehäuse oder über einen Steckverbinder mit
einem externen Netzteil zur Stromversorgung der Baugruppen verbunden.
Die Stromversorgung mehrerer Baugruppen ist leicht durch die Platzierung
der Baugruppen gegeben. Durch ein externes Netzteil liegen im Gehäuse nur
Kleinspannungen an. Der Berührungsschutz
gegenüber
hohen Spannungen ist damit gewährleistet.
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Die
Baugruppe als Datenverarbeitungssystem und wenigstens eine der weiteren
Baugruppen sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 über wenigstens
eine lösbare
Datenleitung miteinander verbunden.
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Günstigerweise
sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 die Steckverbindung
der Baugruppe ein Steckerstift und die Steckverbindung des Trägers des
Gehäuses
eine Buchse.
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Der
Träger
ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 als geneigte Ebene
eine Wand des Gehäuses.
Dadurch ist eine günstige
ergonomische Handhabung bei der Verwendung der Einrichtung einschließlich der
Baugruppe/n gegeben.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 14 besitzt das Datenverarbeitungssystem wenigstens
eine Schnittstelle oder ist mit einer Schnittstelle als weitere
Baugruppe zusammengeschaltet. Die Schnittstelle ist mit einem Steckverbinder
auf der Baugruppe des Datenverarbeitungssystems oder der Schnittstelle
und/oder mit einer Sende-/Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlen
als Bestandteil der Baugruppe mit dem Datenverarbeitungssystem,
der Baugruppe als Schnittstelle oder als selbstständige Baugruppe
zusammengeschaltet. Dadurch ergeben sich weitere vielfältige Anwendungen
für die
Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke, wobei externe
Geräte
damit verbunden werden können.
Die Einrichtung bildet dabei zum Beispiel eine Basiseinheit. Ein
weiterer Vorteil besteht dabei darin, dass die Einrichtung für Lehr-,
Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in ein komplexes System
eingebunden werden kann. Insbesondere für Entwicklungsprozesse ist
das von Vorteil. In Fortführung
ist das Datenverarbeitungssystem nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
15 über
die Schnittstelle mit wenigstens einem externen Gerät zusammengeschaltet.
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Das
externe Gerät
kann nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 16 vorteilhafterweise eine
Tastatur, ein Bildschirm, ein Scanner, ein Drucker, ein Sensor einer
Vorrichtung oder ein Aktor einer Vorrichtung einzeln oder in wenigstens
einer Kombination sein.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer prinzipiellen
Blockdarstellung,
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2 eine
Gehäuse
einer Einrichtung für Lehr-,
Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer Seitenansicht
als prinzipielle Darstellung,
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3 eine
Baugruppe für
eine Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer prinzipiellen
Darstellung und
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4 eine
Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke mit externen Geräten in einer
prinzipiellen Blockdarstellung.
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Eine
Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke mit wenigstens
einer elektrisch betriebenen Baugruppe auf einem Bauelementeträger 8 und
einem Gehäuse 1 mit
einem Träger
für Baugruppen,
wobei die Befestigung und elektrische Verbindung der Baugruppe über lösbare und
formschlüssige
Steckverbindungen erfolgt, besteht im Wesentlichen aus einem Datenverarbeitungssystem 2 als
die Baugruppe und einer Netzwerkkomponente 3 als ein Bestandteil
der Einrichtung. Das Datenverarbeitungssystem 2 stellt
dabei ein konfiguriertes oder ein entweder über das Netzwerk 4 oder über eine
Dateneingabe konfigurierbares Datenverarbeitungssystem 2 dar.
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Die 1 zeigt
eine Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer prinzipiellen
Blockdarstellung.
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Die
Baugruppe als Datenverarbeitungssystem 2 befindet sich
auf dem Träger
des Gehäuses 1. Der
Träger 5 selbst
ist eine als geneigte Ebene ausgebildete Wand des Gehäuses 1.
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Die 2 zeigt
eine Gehäuse 1 einer
Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer Seitenansicht
als prinzipielle Darstellung.
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Diese
Wand besitzt mehrere Buchsen 6 zur lösbaren Aufnahme von Steckerstiften 7,
die sich an der Baugruppe und damit dem Bauelementeträger 8 befinden.
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Die 3 zeigt
eine Baugruppe für
eine Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke in einer prinzipiellen
Darstellung.
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Diese
Steckverbindungen dienen gleichzeitig der Befestigung der Baugruppe
auf dem Träger 5 und
damit dem Gehäuse 1.
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Mehrere
Buchsen 6 sind zur Stromversorgung der Baugruppe oder der
Baugruppen mit einem Netzteil verbunden und stellen damit elektrische Stromanschlüsse dar.
Das Netzteil kann im Gehäuse 1 angeordnet
sein oder als externes Netzteil über
einen Steckverbinder mit Buchsen 6 verbunden sein.
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Zwischen
dem Netzteil und der Buchsen 6 kann darüber hinaus eine Schutzschaltung
gegen Überspannung
und/oder Kurzschluss geschalten sein.
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Die
Netzwerkkomponente 3 ist ein Bestandteil des Datenverarbeitungssystems 2,
eine weitere auf dem Träger 5 platzier-
und kontaktierbare Baugruppe oder ein Mikrocomputersystem, das zum
Beispiel über
Steckverbindungen mit dem Datenverarbeitungssystem 2 zusammengeschaltet
ist.
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Die
Netzwerkkomponente 3 kann eine Identifikation für wenigstens
ein Netzwerk 4 aufweisen.
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Auf
dem Träger 5 kann
weiterhin wenigstens eine weiter Baugruppe platziert werden. Diese
besitzt gleichfalls Steckerstifte 7 für Buchsen 6 des Trägers 5 als
Steckverbindungen. Vorteilhafterweise erfolgt die Stromversorgung
der Baugruppen durch entsprechende Beschaltung der Steckerstifte 7 mit
der Platzierung auf dem Träger 5.
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Die
wenigstens eine weitere Baugruppe ist
- – eine Experimentier-Baugruppe,
als Universal-Leiterplatte ohne oder mit Fassungen für elektronische
Bauelemente,
- – ein
Sensor 9, der mittels physikalischer oder chemischer Effekte
zur Erfassung physikalischer, chemischer oder elektrochemischer
Größen und zu
deren Umwandlung in elektrische Signale dient,
- – ein
Aktor 10, der elektrische Signale in mechanische Bewegung
oder andere physikalische Größen, zum
Beispiel Druck, Temperatur) umsetzt,
- – ein
Wandler 11, als entweder ein Analog-Digital-Umsetzer oder
ein Digital-Analog-Umsetzer,
- – eine
Anzeige 12, als eine optische und/oder akustische Information über einen
Zustand, meist über
einen Messwert,
- – eine
Schnittstelle 13, als Verbindungsstelle zwischen zwei unterschiedlich
arbeitenden Systemen, über
die der Austausch unter anderem von Daten und Signalen erfolgt,
- – wenigstens
ein Bedienelement 14, als Funktionselement zum Beispiel
in Form eines Schalters, eines Hebels, einer Taste, eines Drehknopfes,
eines Druckknopfes oder einer Kurbel,
- – ein
Adapter 15, als elektrische Anpassungsschaltung oder Steckverbinder
für Geräte oder Baugruppen,
die nicht von vornherein passfähig gestaltet
sind,
- – eine
Dateneingabeeinrichtung 16, als Tastatur, Leseeinrichtung
eines Datenspeichers oder Scanners,
- – eine
Datenausgabeeinrichtung, als Bildschirm, Schreibeinrichtung für ein Speichermedium
oder Drucker,
- – ein
Koppler 17 zur Kopplung von nichtpassfähige Geräten oder Einrichtungen
oder
- – eine
Anpassschaltung 18 für
nichtpassfähige Geräte oder
Einrichtungen.
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Die
Baugruppen als Datenverarbeitungssystem 2 und wenigstens
eine der weiteren Baugruppen sind über wenigstens eine lösbare Datenleitung
miteinander verbunden.
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In
einer Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
ist die Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke mit wenigstens
einem externen Gerät
zusammengeschaltet.
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Die 4 zeigt
eine Einrichtung für
Lehr-, Lern-, Entwicklungs- und Experimentierzwecke mit externen
Geräten
in einer prinzipiellen Blockdarstellung.
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Das
Datenverarbeitungssystem 2 weist dazu wenigstens eine Schnittstelle
auf oder ist mit einer Baugruppe als Schnittstelle zusammengeschaltet. Diese
Schnittstelle wiederum ist mit einem Steckverbinder auf der Baugruppe
des Datenverarbeitungssystem 2 und/oder mit einer Sende-/Empfangseinrichtung
für elektromagnetische
Strahlen als Bestandteil der Baugruppe mit dem Datenverarbeitungssystems 2,
der Baugruppe als Schnittstelle oder als selbstständige Baugruppe
zusammengeschaltet.
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Das
externe Gerät
ist dazu eine Tastatur 19, ein Bildschirm 20,
ein Scanner 21, ein Drucker 22, eine Maus 23,
ein Sensor 24 einer Vorrichtung 26 oder ein Aktor 25 einer
Vorrichtung 26 einzeln oder in wenigstens einer Kombination.
Ein Aktor 25 ist dazu beispielsweise wenigstens ein Elektromotor.