DE202017104593U1

DE202017104593U1 - Optical communication device, socket unit and electronic device

Info

Publication number: DE202017104593U1
Application number: DE202017104593.5U
Authority: DE
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2027-08-02

Abstract

Optische Kommunikationseinrichtung (1) für die optische Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten (4), aufweisend ein einteiliges Lichtleitelement (12) mit folgenden Merkmalen:
a) in dem Lichtleitelement (12) ist eine zentrale Kopplungsschnittstelle (10) zur Lichteinkopplung von einem an der zentralen Kopplungsschnittstelle (10) angeordneten zentralen Elektronikgerät (4) in das Lichtleitelement (12) und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement (12) zu dem zentralen Elektronikgerät (4) angeordnet,
b) in dem Lichtleitelement (12) sind mehrere entlang des Lichtleitelementes (12) hintereinander angeordnete Einzelkopplungsschnittstellen (11) angeordnet sind,
c) eine jeweilige Einzelkopplungsschnittstelle (11) ist zur Lichteinkopplung von einem an der jeweiligen Einzelkopplungsschnittstelle (11) angeordneten Einzel-Elektronikgerät (4) in das Lichtleitelement (12) und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement (12) zu diesem Einzel-Elektronikgerät (4) eingerichtet,
d) die zentrale Kopplungsschnittstelle (10) ist im Lichtleitelement (12) mit den Einzelkopplungsschnittstellen (11) optisch gekoppelt, sodass über die zentrale Kopplungsschnittstelle (10) in das Lichtleitelement (12) eingekoppeltes Licht zu jeder Einzelkopplungsschnittstelle (11) geleitet werden kann und von jeder Einzelkoppelschnittstelle (11) in das Lichtleitelement (12) eingekoppeltes Licht zu der zentralen Kopplungsschnittstelle (10) geleitet werden kann.

Optical communication device (1) for optical data communication between electronic devices (4), comprising a one-piece light-conducting element (12) with the following features:
a) in the light guide (12) is a central coupling interface (10) for light coupling of a at the central coupling interface (10) arranged central electronic device (4) in the light guide (12) and for light extraction from the light guide (12) to the central Electronic device (4) arranged,
b) a plurality of individual coupling interfaces (11) arranged one behind the other along the light-guiding element (12) are arranged in the light-guiding element (12),
c) a respective single coupling interface (11) is for light coupling of a at the respective single coupling interface (11) arranged single electronic device (4) in the light guide (12) and for light extraction from the light guide (12) to this single electronic device (4) set up,
d) the central coupling interface (10) is optically coupled in the light guide element (12) to the single coupling interfaces (11) so that light coupled into the light guide element (12) via the central coupling interface (10) can be led to each individual coupling interface (11) and each single coupling interface (11) in the light guide element (12) coupled light can be passed to the central coupling interface (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Kommunikationseinrichtung für die optische Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten, ein Sockeleinheit mit Befestigungselementen zur Befestigung einer Vielzahl von Elektronikgeräten an dem Sockeleinheit sowie eine mit einer derartigen optische Kommunikationseinrichtung ausgestattete elektronische Einrichtung mit einer Vielzahl von Elektronikgeräten.The invention relates to an optical communication device for optical data communication between electronic devices, a base unit with fastening elements for attaching a plurality of electronic devices to the base unit and an electronic device equipped with such an optical communication device with a plurality of electronic devices.

Für die Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten, insbesondere mit einem Rechner wie z.B. einem Mikrocomputer oder Mikrocontroller ausgebildeten Elektronikgeräten, sind Datenbusse mit galvanischen Verbindungen zwischen den Elektronikgeräten bekannt. Die Kontaktierung der Elektronikgeräte mit dem Datenbus erfolgt üblicherweise über Steckverbinder. Es sind ferner Einrichtungen zur optischen Datenkommunikation bekannt, z.B. optische Sternkoppler. Diese sind jedoch relativ aufwendig ausgebildet, um eine Kommunikation sämtlicher Elektronikgeräte untereinander zu ermöglichen. Aus der DE 10 2014 104 837 B3 geht der Vorschlag hervor, benachbarte Elektronikgeräte jeweils über optische Schnittstellen miteinander zu koppeln, was den Nachteil hat, dass beim Entfernen eines Elektronikgeräts aus der Reihe oder bei einem Defekt dieses Elektronikgeräts die optische Datenübertragung unterbrochen wird.For data communication between electronic devices, in particular with a computer such as a microcomputer or microcontroller trained electronic devices, data buses with galvanic connections between the electronic devices are known. The contacting of the electronic devices with the data bus is usually done via connectors. Furthermore, devices for optical data communication are known, for example optical star couplers. However, these are relatively complicated to allow communication of all electronic devices with each other. From the DE 10 2014 104 837 B3 the proposal is made to couple adjacent electronic devices in each case via optical interfaces with each other, which has the disadvantage that the optical data transmission is interrupted when removing an electronic device from the series or a defect of this electronic device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten zu verbessern und die zuvor genannten Nachteile zu vermeiden.The invention has for its object to improve the data communication between electronic devices and to avoid the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine optische Kommunikationseinrichtung für die optische Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten, aufweisend ein einteiliges Lichtleitelement mit folgenden Merkmalen:

a) in dem Lichtleitelement ist eine zentrale Kopplungsschnittstelle zur Lichteinkopplung von einem an der zentralen Kopplungsschnittstelle angeordneten zentralen Elektronikgerät in das Lichtleitelement und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement zu dem zentralen Elektronikgerät angeordnet,
b) in dem Lichtleitelement sind mehrere entlang des Lichtleitelements hintereinander angeordnete Einzelkopplungsschnittstellen angeordnet sind,
c) eine jeweilige Einzelkopplungsschnittstelle ist zur Lichteinkopplung von einem an der jeweiligen Einzelkopplungsschnittstelle angeordneten Einzel-Elektronikgerät in das Lichtleitelement und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement zu diesem Einzel-Elektronikgerät eingerichtet,
d) die zentrale Kopplungsschnittstelle ist im Lichtleitelement mit den Einzelkopplungsschnittstellen optisch gekoppelt, sodass über die zentrale Kopplungsschnittstelle in das Lichtleitelement eingekoppeltes Licht zu jeder Einzelkopplungsschnittstelle geleitet werden kann und von jeder Einzelkoppelschnittstelle in das Lichtleitelement eingekoppeltes Licht zu der zentralen Kopplungsschnittstelle geleitet werden kann.

This object is achieved according to claim 1 by an optical communication device for optical data communication between electronic devices, comprising a one-piece light-guiding element with the following features:

a) in the light guide a central coupling interface for light coupling of a central coupling interface arranged on the central electronic device is arranged in the light guide and for light extraction from the light guide to the central electronic device,
b) a plurality of individual coupling interfaces arranged one behind the other along the light-guiding element are arranged in the light-guiding element,
c) a respective single-coupling interface is set up for light coupling from a single electronic device arranged at the respective individual coupling interface into the light-guiding element and for light coupling out from the light-guiding element to this single electronic device,
d) the central coupling interface is optically coupled in the light guide with the Einzelkopplungsschnittstellen, so coupled via the central coupling interface in the light guide light can be directed to each Einzelkopplungsschnittstelle and coupled from each individual coupling interface in the light guide light to the central coupling interface.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine relativ einfache und kostengünstig zu realisierende optische Kommunikationseinrichtung vorgeschlagen wird, die zur Lichtleitung ein einteiliges Lichtelement beinhaltet, in dem eine Vielzahl von optischen Kopplungsschnittstellen, nämlich die erwähnte zentrale Kopplungsschnittstelle und die mehreren Einzelkopplungsschnittstellen, angeordnet sind. Eine solche optische Kommunikationseinrichtung kann mit erheblich geringerem Aufwand bereitgestellt werden als bspw. optische Sternkoppler aus dem Stand der Technik.The invention has the advantage that a relatively simple and cost-effective to be realized optical communication device is proposed, which includes a one-piece light element for light conduction, in which a plurality of optical coupling interfaces, namely the mentioned central coupling interface and the plurality of Einzelkopplungsschnittstellen are arranged. Such an optical communication device can be provided with considerably less effort than, for example, optical star couplers from the prior art.

Zudem ist die zentrale Kopplungsschnittstelle über im Lichtleitelement realisierte Lichtleitpfade mit jeder der Einzelkopplungsschnittstellen optisch gekoppelt. Auf diese Weise muss eine mit der erfindungsgemäßen optischen Kommunikationseinrichtung ausgestattete elektronische Einrichtung nicht vollständig mit Elektronikgeräten bestückt sein, zumindest nicht mit an den Einzelkopplungsschnittstellen angeordneten Elektronikgeräten. Der Bestückungsgrad mit Elektronikgeräten an den Einzelkopplungsschnittstellen hat hierbei keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der optischen Datenkommunikation der vorhandenen angeschlossenen Elektronikgeräte.In addition, the central coupling interface is optically coupled to each of the individual coupling interfaces via light guide paths realized in the light guide element. In this way, an electronic device equipped with the optical communication device according to the invention need not be completely equipped with electronic devices, at least not with electronic devices arranged at the individual coupling interfaces. The degree of placement with electronic devices at the individual coupling interfaces has no influence on the functionality of the optical data communication of the connected electronic devices.

Gegenüber galvanischen Bussystemen wird der Vorteil erzielt, dass keine galvanische Kontaktierung über Steckkontakte erforderlich ist, sodass Kontaktierungsprobleme vermieden werden. Auf diese Weise müssen keine relativ teuer herzustellenden galvanischen Kontaktflächen vorgesehen werden. Zudem muss kein elektrischer Busabschluss im Sinne eines Abschlusswiderstands oder einer Anschlussimpedanz vorhanden sein. Hierdurch können Bauteile eingespart werden. Die Signalübertragung ist hierdurch auch weniger empfindlich gegenüber Schwingungs- und Vibrationsbeanspruchung als bei galvanischen Steckverbindungen.Compared with galvanic bus systems, the advantage is achieved that no galvanic contacting via plug contacts is required so that contacting problems are avoided. In this way, no relatively expensive to produce galvanic contact surfaces must be provided. In addition, there must be no electrical bus termination in the sense of a terminating resistor or a connection impedance. As a result, components can be saved. The signal transmission is thus less sensitive to vibration and vibration stress than galvanic connectors.

Die optische Kommunikationseinrichtung kann insbesondere als eine optische Kommunikationseinrichtung für die Datenkommunikation zwischen Elektronikgeräten in Form von Reiheneinbaugeräten ausgebildet sein, die an einer Traganordnung befestigt werden, z.B. einer Tragschiene. Bei einer solchen optischen Kommunikationseinrichtung werden die Gehäuse der Elektronikgeräte einschließlich der im Gehäuse angeordneten optischen Schnittstelle an der Traganordnung befestigt.The optical communication device can in particular be designed as an optical communication device for the data communication between electronic devices in the form of modular devices that are attached to a support assembly, such as a mounting rail. In such an optical communication device, the housing of the electronic devices including attached in the housing optical interface attached to the support assembly.

Das Lichtleitelement kann insbesondere als längliches schmalbauendes Lichtleitelement ausgebildet sein, d.h. als Lichtleitelement, dessen Länge wesentlich größer ist als dessen Breite und Dicke. Beispielsweise kann die Länge mindestens fünfmal so groß sein wie die Breite und Dicke des Lichtleitelementes.The light-guiding element can in particular be designed as an elongate, narrow-building light-guiding element, i. as a light guide whose length is substantially greater than its width and thickness. For example, the length may be at least five times as large as the width and thickness of the light-guiding element.

Wie erwähnt, sind in dem Lichtleitelement die Einzelkopplungsschnittstellen hintereinander angeordnet. Die Einzelkopplungsschnittstellen müssen dabei nicht exakt auf einer geraden Linie hintereinander liegend angeordnet sein, sondern können auch zueinander versetzt sein. In jedem Fall haben die Einzelkopplungsschnittstellen in Richtung der Längserstreckung des Lichtleitelements, d.h. in Richtung der größten Dimension des Lichtleitelements, einen gewissen Abstand voneinander, z.B. einen Abstand von wenigstens 1 cm oder mehreren Zentimetern. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Abstand der Einzelkopplungsschnittstellen voneinander wenigstens so groß sein wie die mittlere Breite von an dem Lichtleitelement anzuordnenden Einzel-Elektronikgeräten. Es kann auch ein bestimmtes Rastermaß definiert sein, das die Einzel-Elektronikgeräte hinsichtlich ihrer Breite erfüllen müssen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Abstand der Einzelkopplungsschnittstellen voneinander wenigstens so groß zu wählen wie eine Rastereinheit des Rastermaßes.As mentioned, the Einzelkopplungsschnittstellen are arranged one behind the other in the light guide. The individual coupling interfaces need not be arranged exactly lying on a straight line one behind the other, but may also be offset from one another. In any case, the individual coupling interfaces have in the direction of the longitudinal extent of the light guide element, i. in the direction of the largest dimension of the light-guiding element, a certain distance from each other, e.g. a distance of at least 1 cm or several centimeters. In an advantageous development, the distance between the individual coupling interfaces can be at least as great as the average width of individual electronic devices to be arranged on the light-guiding element. It can also be defined a certain grid size, which must meet the individual electronic devices in terms of their width. In this case, it is advantageous to select the spacing of the individual coupling interfaces from one another at least as great as a grid unit of the grid dimension.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass alle Einzelkopplungsschnittstellen auf einer Seite der zentralen Kopplungsschnittstelle hintereinander angeordnet sind, so dass die zentrale Kopplungsschnittstelle an einem Ende des Lichtleitelements angeordnet ist und die Einzelkopplungsschnittstellen sich entlang des Lichtleitelements hintereinander bis zu dessen anderem Ende erstrecken. Es ist auch möglich, dass sich das Lichtleitelement an der einen Seite über die zentrale Kopplungsschnittstelle weiter erstreckt und/oder an der anderen Seite über die von der zentralen Kopplungsschnittstelle am weitesten entfernte Einzelkopplungsschnittstelle weiter erstreckt.It can be provided, in particular, that all individual coupling interfaces are arranged one behind the other on one side of the central coupling interface, so that the central coupling interface is arranged at one end of the light-guiding element and the individual coupling interfaces extend one behind the other along the light-conducting element to its other end. It is also possible for the light-guiding element to extend further on one side via the central coupling interface and / or to extend on the other side beyond the single-coupling interface furthest from the central coupling interface.

Das einteilige Lichtleitelement kann auf einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt werden, z.B. als Kunststoffbauteil, z.B. Kunststoff-Spritzgussteil. Das Lichtleitelement kann auch mittels eines generativen Fertigungsverfahrens (3D-Druck) hergestellt werden. Das Material zur Bildung des einteiligen Lichtleitelementes kann als strangförmiges Material bereitgestellt werden, das durch Kürzen (Abschneiden oder Absägen) auf die gewünschte Länge des Lichtleitelementes gebracht wird.The one-piece light guide can be provided in a simple and inexpensive manner, e.g. as a plastic component, e.g. Plastic injection molded part. The light-guiding element can also be produced by means of a generative manufacturing process (3D printing). The material for forming the one-piece light-guiding element can be provided as a strand-like material, which is brought to the desired length of the light-guiding element by shortening (cutting off or sawing off).

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzelkopplungsschnittstellen von der zentralen Kopplungsschnittstelle aus gesehen zumindest teilweise mit einem seitlichen Versatz zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Einzelkopplungsschnittstellen liegen nicht hintereinander auf einer geraden Linie, sondern sind zueinander versetzt, so dass zumindest nicht sämtliche Einzelkopplungsschnittstellen auf dieser einen geraden Linie liegen. Auf diese Weise werden Abschattungseffekte im Lichtpfad von der zentralen Kopplungsschnittstelle zu den Einzelkopplungsschnittstellen vermieden oder zumindest minimiert. Alternativ oder zusätzlich können eine, mehrere oder alle Einzelkopplungsschnittstellen auch teiltransparente Reflexionselemente aufweisen, sodass nur ein Teil des Lichts ausgekoppelt wird und ein verbleibender Teil des Lichts durch das Reflexionselement hindurch zur nächsten Einzelkopplungsschnittstelle strahlt.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the individual coupling interfaces are arranged, viewed from the central coupling interface, at least partially with a lateral offset from one another. In other words, the individual coupling interfaces are not consecutively on a straight line, but are offset from one another, so that at least not all individual coupling interfaces lie on this one straight line. In this way, shadowing effects in the light path from the central coupling interface to the single-coupling interfaces are avoided or at least minimized. Alternatively or additionally, one, several or all individual coupling interfaces can also have partially transparent reflection elements, so that only part of the light is coupled out and a remaining part of the light radiates through the reflection element to the next single coupling interface.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das einteilige Lichtleitelement als im Wesentlichen starrer länglicher Körper ausgebildet ist. Dieser längliche Körper kann z.B. als geradlinig verlaufender Körper ausgebildet sein, z.B. mit einer Länge, die wenigstens fünfmal so groß ist wie die Breite und/oder die Höhe des länglichen Körpers. Auf diese Weise wird durch das einteilige Lichtleitelement eine Art optischer Bus bereitgestellt. Das einteilige Lichtleitelement ist dabei zumindest derart starr, dass eine Durchbiegung um maximal 10 % der Länge des einteiligen Lichtleitelements zulässig ist, ohne dass das Lichtleitelement beschädigt wird.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the one-piece light-guiding element is designed as a substantially rigid, elongated body. This elongated body may e.g. be designed as a rectilinear body, e.g. with a length at least five times the width and / or height of the elongated body. In this way, a kind of optical bus is provided by the one-piece light guide. The one-piece light-guiding element is at least so rigid that a deflection of up to 10% of the length of the one-piece light-guiding element is permitted without the light-conducting element being damaged.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zentrale Kopplungsschnittstelle ein optisches Streuelement aufweist, durch das über die zentrale Kopplungsschnittstelle in das Lichtleitelement eingekoppeltes Licht streubar ist. Durch ein solches Streuelement kann das in die zentrale Kopplungsschnittstelle eingekoppelte Licht über die Breite des Lichtleitelementes verteilt werden, sodass eine Vielzahl von nebeneinander verlaufenden Lichtleitpfaden in dem Lichtleitelement gebildet wird. Das optische Streuelement kann z.B. als Streulinse oder optischer Diffusor ausgebildet sein, z.B. als im Lichtleitelement schräg verlaufende konkave Reflexionsfläche oder als Streuscheibe.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the central coupling interface has an optical scattering element through which light coupled into the light-guiding element via the central coupling interface is scattered. By means of such a scattering element, the light coupled into the central coupling interface can be distributed over the width of the light-guiding element, so that a large number of adjacent light-guiding paths is formed in the light-guiding element. The optical scattering element may be e.g. be designed as scattering lens or optical diffuser, e.g. as in the light guide obliquely extending concave reflection surface or as a diffuser.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der zentralen Kopplungsschnittstelle und der von der zentralen Kopplungsschnittstelle aus gesehen ersten Einzelkopplungsschnittstelle das Lichtleitelement eine Sammellinse aufweist. Durch die Sammellinse kann das von dem Streuelement gestreute Licht wieder in einen parallelen Verlauf der Lichtstrahlen umgelenkt werden. According to an advantageous development of the invention, it is provided that between the central coupling interface and the first individual coupling interface seen from the central coupling interface, the light-guiding element has a converging lens. Due to the converging lens, the light scattered by the scattering element can be redirected into a parallel course of the light beams.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzelkopplungsschnittstellen im Lichtleitelement untereinander nicht optisch gekoppelt sind, d.h. sie sind voneinander entkoppelt. Dies begünstigt den einfachen Aufbau der optischen Kommunikationseinrichtung. Eine Kommunikation zwischen Elektronikgeräten, die an Einzelkopplungsschnittstellen angeschlossen sind, ist dementsprechend nur über ein zentrales Elektronikgerät, das an der zentralen Kopplungsschnittstelle angeschlossen ist, möglich.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the individual coupling interfaces in the light guide element are not optically coupled to one another, i. they are decoupled from each other. This favors the simple structure of the optical communication device. Accordingly, communication between electronic devices connected to single-coupling interfaces is only possible via a central electronic device which is connected to the central coupling interface.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine, mehrere oder alle Einzelkopplungsschnittstellen wenigstens ein im Lichtleitelement integriertes erstes optisches Reflexionselement und ein in optischer Verbindung damit stehendes zweites optisches Reflexionselement aufweisen, derart, dass ein von der zentralen Kopplungsschnittstelle zum ersten Reflexionselement geleiteter Lichtstrahl zum zweiten Reflexionselement umgelenkt wird und vom zweiten Reflexionselement aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt wird. Auf diese Weise wird eine zweistufige Lichteinkopplung bzw. Lichtauskopplung an den Einzelkopplungsschnittstellen realisiert. Dies hat den Vorteil, dass die zweiten optischen Reflexionselemente der Einzelkopplungsschnittstellen exakt oder zumindest ungefähr in einer Reihe hintereinander angeordnet werden können, ohne dass es zu Abschattungsproblemen kommt. Stattdessen können die jeweiligen ersten optischen Reflexionselemente einen leichten Versatz zur Längsrichtung des Lichtleitelements bzw. zur Anreihrichtung der Elektronikgeräte zueinander haben, sodass über die ersten optischen Reflexionselemente unterschiedliche, parallele Lichtleitpfade in dem Lichtleitelement zu der zentralen Kopplungsschnittstelle gebildet sind.According to an advantageous development of the invention, it is provided that one, several or all individual coupling interfaces have at least one first optical reflection element integrated in the light guide element and a second optical reflection element in optical connection therewith, such that a light beam directed from the central coupling interface to the first reflection element second reflection element is deflected and is coupled out of the second reflection element from the light guide. In this way, a two-stage Lichteinkopplung or light extraction is realized at the Einzelkopplungsschnittstellen. This has the advantage that the second optical reflection elements of the Einzelkopplungsschnittstellen can be arranged exactly or at least approximately in a row one behind the other, without causing shading problems. Instead, the respective first optical reflection elements can have a slight offset from one another to the longitudinal direction of the light guide element or to the alignment direction of the electronic devices, so that different, parallel light guide paths are formed in the light guide element to the central coupling interface via the first optical reflection elements.

Die ersten und zweiten optischen Reflexionselemente können bspw. als schräg, z.B. im Winkel von 45°, in dem Lichtleitelement eingebrachte im Wesentlichen ebene Reflexionsflächen (Spiegelflächen) ausgebildet sein.For example, the first and second optical reflection elements may be slanted, e.g. be formed at an angle of 45 °, in the light guide introduced substantially flat reflecting surfaces (mirror surfaces).

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Sockeleinheit mit Befestigungselementen zur Befestigung einer Vielzahl von Elektronikgeräten an der Sockeleinheit, die an der Sockeleinheit nebeneinander anreihbar sind, wobei die Sockeleinheit eine optische Kommunikationseinrichtung der zuvor erläuterten Art aufweist, die sich entlang der Anreihrichtung der an der Sockeleinheit anreihbaren Elektronikgeräte erstreckt. Auch hiermit können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die Sockeleinheit kann z.B. Steckplätze zum Anstecken der Elektronikgeräte aufweisen, an denen jeweilige Befestigungselemente zur Befestigung der Elektronikgeräte vorhanden sind. Die Sockeleinheit kann integrierte Energieversorgungs-Busleitungen aufweisen, die beim Befestigen eines Elektronikgeräts an der Sockeleinheit automatisch mit dem Elektronikgerät kontaktiert werden und zur elektrischen Energieversorgung des Elektronikgeräts dienen.The above-mentioned object is also achieved by a base unit with fastening elements for fastening a plurality of electronic devices to the base unit, which can be arranged next to one another on the base unit, wherein the base unit has an optical communication device of the type described above, along the direction of arrangement of the at the Base unit strung electronic devices extends. Hereby, too, the advantages explained above can be realized. The socket unit may e.g. Have slots for connecting the electronic devices, where respective fasteners for mounting the electronic devices are available. The socket unit may include integrated power bus lines that are automatically contacted with the electronic device when attaching an electronic device to the socket unit and serve to provide electrical power to the electronic device.

Die Sockeleinheit kann auch modular ausgebildet sein, z.B. in Form mehrerer einzelner Sockelmodule, die Verbindungselemente aufweisen, so dass sie zu der Sockeleinheit zusammensteckbar sind. Auf diese Weise können nach Art eines Baukastenprinzips Sockeleinheiten unterschiedlicher Größe aus den Sockelmodulen zusammengestellt werden.The base unit may also be modular, e.g. in the form of a plurality of individual socket modules, which have connecting elements, so that they can be plugged together to form the socket unit. In this way, base units of different sizes can be assembled from the base modules in the manner of a modular principle.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine elektronische Einrichtung mit einer Vielzahl von Elektronikgeräten, die jeweils eine optische Schnittstelle mit optischen Empfangs- und Sendeeinheiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung eine optische Kommunikationseinrichtung der zuvor erläuterten Art aufweist, wobei wenigstens ein Elektronikgerät als zentrales Elektronikgerät ausgebildet ist und mit seiner optischen Schnittstelle an der zentralen Kopplungsschnittstelle angeordnet ist und wenigstens ein Elektronikgerät als Einzel-Elektronikgerät ausgebildet ist und mit seiner optischen Schnittstelle an einer Einzelkopplungsschnittstelle angeordnet ist, sodass das wenigstens eine zentrale Elektronikgerät mit dem wenigstens einen Einzel-Elektronikgerät eine optische Datenkommunikation über das Lichtleitelement durchführen kann. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.The above-mentioned object is also achieved by an electronic device with a plurality of electronic devices, each having an optical interface with optical receiving and transmitting units, characterized in that the electronic device comprises an optical communication device of the type described above, wherein at least one electronic device is designed as a central electronic device and is arranged with its optical interface to the central coupling interface and at least one electronic device is designed as a single electronic device and is arranged with its optical interface to a single coupling interface, so that the at least one central electronic device with the at least one individual electronic device can perform an optical data communication via the light guide. This also makes it possible to realize the advantages explained above.

Die Elektronikgeräte können z.B. zur Befestigung an einer Tragschiene, wie sie in der elektrischen Installationstechnik üblich ist (z.B. Hutschiene), eingerichtet sein. In diesem Fall kann die optische Kommunikationseinrichtung in einen Hohlraum der Tragschiene eingesetzt werden.The electronic devices may e.g. for attachment to a mounting rail, as is customary in electrical installation technology (for example DIN rail). In this case, the optical communication device can be inserted into a cavity of the mounting rail.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die elektronische Einrichtung eine Sockeleinheit der zuvor genannten Art auf, an dem die Elektronikgeräte befestigt sind. In diesem Fall ist die optische Kommunikationseinrichtung vorteilhafterweise in der Sockeleinheit angeordnet. Die Sockeleinheit kann Befestigungselemente zur Befestigung des Sockeleinheits an einer Tragschiene aufweisen. Die Sockeleinheit bildet damit eine Art mechanischen Adapter zwischen den Elektronikgeräten und der Tragschiene.According to an advantageous embodiment of the invention, the electronic device on a base unit of the aforementioned type, to which the electronic devices are attached. In this case, the optical communication device is advantageously arranged in the base unit. The base unit may have fastening elements for fastening the base unit to a mounting rail. The base unit thus forms a kind of mechanical adapter between the electronic devices and the mounting rail.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in perspektivischer Darstellung

1 ein Sockeleinheit und
2 das Sockeleinheit gemäß 1 und ein Elektronikgerät und
3 eine optische Kommunikationseinrichtung und
4 eine Ausschnittsvergrößerung eines Bereichs des Sockeleinheits in Verbindung mit der optischen Kommunikationseinrichtung und
5 eine Ausschnittsvergrößerung der optischen Kommunikationseinrichtung.

The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings. Each show in perspective

1 a base unit and
2 the base unit according to 1 and an electronic device and
3 an optical communication device and
4 an enlarged detail of a portion of the base unit in conjunction with the optical communication device and
5 an enlarged detail of the optical communication device.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.

In der 1 ist eine Sockeleinheit 2 erkennbar, an dem eine Vielzahl von Steckplätzen 20 zum Aufstecken oder Aufrasten von Elektronikgeräten vorhanden sind. In der Sockeleinheit 2 sind ferner eine optische Kommunikationseinrichtung 1 und Energieversorgungsleitungen 21 baulich integriert. Die Energieversorgungsleitungen 21 dienen zur elektrischen Energieversorgung von an der Sockeleinheit 2 befestigten Elektronikgeräten nach Art eines Energieversorgungsbusses.In the 1 is a base unit 2 recognizable, at which a multiplicity of slots 20 for attaching or snapping on electronic devices are available. In the base unit 2 are also an optical communication device 1 and power supply lines 21 structurally integrated. The power supply lines 21 serve to provide electrical power to the base unit 2 attached electronic devices in the manner of a power supply bus.

Die optische Kommunikationseinrichtung 1 weist ein einteiliges Lichtleitelement 12 auf, das sich entlang der Längserstreckung der Sockeleinheit 2 erstreckt, d.h. entlang der Anreihrichtung, mit der Elektronikgeräte an den einzelnen Steckplätzen 20 nebeneinander angereiht werden können. Das Lichtleitelement 12 weist eine zentrale Kopplungsschnittstelle 10 und mehrere Einzelkopplungsschnittstellen 11 auf. Die zentrale Kopplungsschnittstelle 10 dient zur Lichteinkopplung von einem an der zentralen Kopplungsschnittstelle 10 angeordneten zentralen Elektronikgerät in das Lichtleitelement 12 und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement 12 zu dem zentralen Elektronikgerät. Die Einzelkopplungsschnittstellen 11 dienen jeweils zur Lichteinkopplung von einem an der jeweiligen Einzelkopplungsschnittstelle 11 angeordneten Einzel-Elektronikgerät in das Lichtleitelement 12 und zur Lichtauskopplung von dem Lichtleitelement 12 zu dem Einzel-Elektronikgerät. Wie erkennbar ist, ist die zentrale Kopplungsschnittstelle 10 an einem Ende des Lichtleitelementes 12 angeordnet. Die Einzelkopplungsschnittstellen 11 erstrecken sich in einer Reihe entlang des Lichtleitelementes 12 bis zu dessen anderem Ende.The optical communication device 1 has a one-piece light guide 12 on that extends along the longitudinal extent of the base unit 2 extends, ie along the direction of assembly, with the electronic devices at the individual slots 20 can be lined up next to each other. The light guide 12 has a central coupling interface 10 and several single-coupling interfaces 11 on. The central coupling interface 10 is used for light coupling of one at the central coupling interface 10 arranged central electronic device in the light guide 12 and for light extraction from the light guide 12 to the central electronic device. The single coupling interfaces 11 each serve for the light coupling of one at the respective individual coupling interface 11 arranged single electronic device in the light guide 12 and for light extraction from the light guide 12 to the single electronic device. As can be seen, the central coupling interface 10 at one end of the light-guiding element 12 arranged. The single coupling interfaces 11 extend in a row along the light guide 12 to the other end.

Die Sockeleinheit 2 weist ferner Befestigungselemente auf, mit denen die Sockeleinheit 2 an einer Tragschiene 3 befestigt werden kann, z.B. an einer Hutschiene. Die Sockeleinheit 2 kann z.B. an der Tragschiene aufgerastet werden.The base unit 2 also has fastening elements with which the base unit 2 on a mounting rail 3 can be attached, for example on a DIN rail. The base unit 2 For example, it can be snapped onto the mounting rail.

Die 2 zeigt die in der 1 bereits dargestellte Sockeleinheit 2 in einer Teilansicht. Ferner ist ein Elektronikgerät 4 dargestellt, das an der zentralen Kopplungsschnittstelle 11 angeordnet ist und dementsprechend die Funktion eines zentralen Elektronikgeräts hat. Das Elektronikgerät 4 weist ein Gehäuse 40 auf. Ferner weist das Elektronikgerät 4 eine optische Schnittstelle 41 auf, die wenigstens eine optische Empfangs- und Sendeeinheit aufweist, z.B. in Form einer elektrischen Lichtquelle und einem Lichtsensorbauteil. Die Lichtquelle kann z.B. als Leuchtdiode ausgebildet sein, das Lichtsensorbauteil z.B. als Fotodiode, Fototransistor oder Fotowiderstand.The 2 shows the in the 1 already shown base unit 2 in a partial view. Further, an electronic device 4 represented at the central coupling interface 11 is arranged and accordingly has the function of a central electronic device. The electronic device 4 has a housing 40 on. Furthermore, the electronic device has 4 an optical interface 41 on, which has at least one optical receiving and transmitting unit, for example in the form of an electric light source and a light sensor component. The light source may be formed, for example, as a light-emitting diode, the light sensor component, for example as a photodiode, phototransistor or photoresistor.

Die weiteren Elektronikgeräte, die nicht dargestellt sind, können in vergleichbarer Weise eine solche optische Schnittstelle 41 aufweisen. Die optische Schnittstelle 41 ist im Elektronikgerät 4 derart angeordnet, dass eine optische Datenübertragung zur jeweiligen Kopplungsschnittstelle des Lichtleitelementes 12 möglich ist, d.h. entweder zur zentralen Kopplungsschnittstelle 10 oder zu einer Einzelkopplungsschnittstelle 11.The other electronic devices, which are not shown, can in a comparable manner such an optical interface 41 exhibit. The optical interface 41 is in the electronic device 4 arranged such that an optical data transmission to the respective coupling interface of the light-guiding element 12 is possible, ie either to the central coupling interface 10 or to a single-coupler interface 11 ,

Die 3 zeigt die optische Kommunikationseinrichtung 1 mit dem Lichtleitelement 12 in Einzeldarstellung. Die zentrale Kopplungsschnittstelle 10 weist zur Ein- und Auskopplung von Licht eine Streulinse 13 auf. Im Lichtstrahlengang hinter der Streulinse 13 ist eine Sammellinse 14 noch vor der ersten Einzelkopplungsschnittstelle 11 im Lichtleitelement 12 angeordnet.The 3 shows the optical communication device 1 with the light guide 12 in individual representation. The central coupling interface 10 has for the coupling and decoupling of light a scattering lens 13 on. In the light path behind the lens 13 is a condensing lens 14 even before the first single-coupler interface 11 in the light guide 12 arranged.

In der 3 ist beispielhaft auch der Strahlengang des Lichts zwischen der zentralen Kopplungsschnittstelle 10 und den Einzelkopplungsschnittstellen 11 dargestellt. Von der Streulinse 13 wird gestreutes Licht 15 zur Sammellinse 14 geführt. Das Licht wird über die Sammellinse 14 in parallele Lichtstrahlen 16 umgelenkt. Jeweilige Lichtstrahlen 16 werden an den Einzelkopplungsschnittstellen 11 in vertikal aus dem Lichtleitelement 12 austretende Lichtstrahlen 17 umgelenkt. Die Lichtübertragung von den Einzelkopplungsschnittstellen 11 zur zentralen Kopplungsschnittstelle 10 verläuft in Analogie dazu in umgekehrter Weise.In the 3 is also an example of the beam path of the light between the central coupling interface 10 and the single-coupling interfaces 11 shown. From the dispersion lens 13 becomes scattered light 15 to the condenser lens 14 guided. The light is transmitted via the condenser lens 14 in parallel light rays 16 diverted. Respective light beams 16 are at the single-coupling interfaces 11 in vertically from the light guide 12 emerging light rays 17 diverted. The light transmission from the single-coupling interfaces 11 to the central coupling interface 10 In analogy, this is done in the opposite way.

Die 4 zeigt die zuvor erläuterten Elemente ausschnittsweise in vergrößerter Darstellung. Zusätzlich ist erkennbar, dass die Einzelkopplungsschnittstellen 11 zweiteilig ausgebildet sind, nämlich jeweils mit einem ersten optischen Reflexionselement 18 und einem zweiten optischen Reflexionselement 19. Das erste optische Reflexionselement 18 dient zur Umlenkung des Lichts von der zentralen Kopplungsschnittstelle 10 zum zweiten optischen Reflexionselement 19 und umgekehrt. Das zweite optische Reflexionselement 19 dient zur Umlenkung des Lichts von dem ersten optischen Reflexionselement 18 zu einem dort angeordneten Elektronikgerät 4 bzw. zu dessen optischer Schnittstelle 41 und umgekehrt. Der hierdurch erzeugte Strahlengang ist in der 5 noch einmal in vergrößerter Weise dargestellt. Hierbei ist insbesondere auch der Strahlengang 5 des Lichts von der optischen Schnittstelle 41 des zentralen Elektronikgeräts 4 mit dargestellt.The 4 shows the previously explained elements in a fragmentary enlarged view. In addition, it can be seen that the individual coupling interfaces 11 are formed in two parts, namely each with a first optical reflection element 18 and a second optical reflection element 19 , The first optical reflection element 18 serves to redirect the light from the central coupling interface 10 to the second optical reflection element 19 and vice versa. The second optical reflection element 19 serves to deflect the light from the first optical reflection element 18 to an electronic device arranged there 4 or to its optical interface 41 and vice versa. The beam path thus generated is in the 5 again shown in an enlarged manner. In this case, in particular, the beam path 5 the light from the optical interface 41 of the central electronic device 4 shown with.

Die 4 zeigt zudem eine vorteilhafte Art der mechanischen Befestigung des Lichtleitelementes 12 in der Sockeleinheit 2. Die Sockeleinheit 2 kann federnde Rastelemente 22 aufweisen, in die das Lichtleitelement 12 eingerastet werden kann und hierdurch fixiert werden kann. Hierzu kann das Lichtleitelement 12 seitliche abragende Flanschbereiche 6 aufweisen, die von den Rastelementen 22 übergriffen werden können.The 4 also shows an advantageous type of mechanical attachment of the light-guiding element 12 in the socket unit 2 , The base unit 2 can be resilient locking elements 22 have, in which the light guide 12 can be engaged and thus can be fixed. For this purpose, the light guide 12 lateral protruding flange areas 6 have, by the locking elements 22 can be overruled.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014104837 B3 [0002]

Claims

Optical communication device according to the preceding claim, characterized in that the individual coupling interfaces (11), viewed from the central coupling interface (10), are arranged at least partially with a lateral offset from one another.

Optical communication device according to one of the preceding claims, characterized in that the one-piece light-guiding element (12) is designed as a substantially rigid elongated body.

Optical communication device according to one of the preceding claims, characterized in that the one-piece light-guiding element (12) is designed as a plastic injection-molded part.

An optical communication device according to any one of the preceding claims, characterized in that the central coupling interface (10), an optical scattering element (13) by which via the central coupling interface (10) into the light guide (12) light coupled is streubar.

Optical communication device according to one of the preceding claims, characterized in that, between the central coupling interface (10) and the first individual coupling interface (11) viewed from the central coupling interface (10), the light-guiding element (12) has a converging lens (14).

Optical communication device according to one of the preceding claims, characterized in that the individual coupling interfaces (11) in the light guide element (12) are optically decoupled from each other.

Optical communication device according to one of the preceding claims, characterized in that one, several or all individual coupling interfaces (11) have at least one first optical reflection element (18) integrated in the light guide element (12) and a second optical reflection element (19) which is in optical connection therewith, in such a way that a light beam guided by the central coupling interface (10) to the first reflection element (18) is deflected towards the second reflection element (19) and is coupled out of the light guide element (12) by the second reflection element (19).

Base unit (2) with fastening elements for fastening a multiplicity of electronic devices (4) to the base unit (2) which can be juxtaposed to the base unit (2), the base unit (2) comprising an optical communication device (1) according to one of the preceding claims which extends along the arrangement direction of the electronic units (4) which can be arranged on the base unit (2).

Electronic device with a plurality of electronic devices (4), each having an optical interface (41) with optical receiving and transmitting units, characterized in that the electronic device is an optical communication device (1) according to one of Claims 1 to 8th wherein at least one electronic device (4) is designed as a central electronic device and is arranged with its optical interface (41) on the central coupling interface (10) and at least one electronic device (4) is designed as a single electronic device and with its optical interface ( 41) is arranged on a single-coupling interface (11), so that the at least one central electronic device (4) with the at least one individual electronic device (4) can perform optical data communication via the light-guiding element (12).

Electronic device according to the preceding claim, characterized in that the electronic device has a base unit (2) to Claim 9 has, to which the electronic devices (4) are attached.