DE2707190B2

DE2707190B2 - Anordnung zur optoelektronischen Kopplung von eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen, insbesondere in Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagen

Info

Publication number: DE2707190B2
Application number: DE2707190A
Authority: DE
Inventors: Lueder Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Heidemann; Helmut Dipl.- Ing. 4300 Essen Rautwurm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2707190A1; JPS53102686A; GB1576995A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur optoelektronischen Kopplung von eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen, insbesondere in Schlagwetter- oder uxplosionsgesehiil/ten Anlagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Eine derartige Anordnung, die einen handelsüblichen, aus einer Lumineszenzdiode und beispielsweise einem Fototransistor bestehenden optoelektronischen Koppler als galvanisch trennende Verbindung /wischen einem eigensicheren und einem nichteigensicheren Stromkreis enthält, ist aus der DD-PS I 15 HI2 bekannt. Der optoelektronische Koppler dient hier zur Überwachung einer Wechsel- oder Gleichspannung im nichteigensicheren Stromkreis. Zur Übertragung mehrerer Informationen ist für jede Information ein optoelektronischer Koppler erforderlich. Damit ist ein erheblicher Platzbcdarf verbunden.

Zur Kopplung von cigensicheren und nichlcigcnsichcrcn Stromkreisen in Schlagwetter- oder cxplosionsgeschütztcn Anlagen sind ferner nach Art von Lcilungsdurchführungen oder Leitungseinführungen gestaltete Koppclglieder bekannt, die im wesentlichen aus in der Durchführung vergossenen, magnetisch betäligbaren Sehaltelementen, z, B. Relais, und einem der Spule des Magneten vorgeschalteten Gleichrichter bestehen und deren eigensichere Anschlußklemmen an dem einen Ende der Durchführung angeordnet sind, während die nichteigensicheren Anschlüsse aus dem anderen Ende der Durchführung herausgeführt sind. Das nichteigensichere Ende der Durchführung ist mit einem Gewinde versehen und kann beispielsweise in eine mit entsprechendem Gewinde ausgestattete Bohrung in der Wand eines druckfesten Gehäuses eingesetzt werden (DEPS 11 80 0J0 und DE-PS 14 40 118).

Derartige Koppelglieder werden vorwiegend dazu verwendet, binare Signale von der eigensicheren Seite auf die nichteigensichere Seite oder in umgekehrter Richtung zu übertragen.

Zur galvanischen Trennung von zwei Stromkreisen ist es außerdem bekannt, eine optoelektronische Koppelanordnung zu verwenden, die aus einer in dem einen Stromkreis angeordneten Lumineszenzdiode und einem in dem anderen Stromkreis eingesetzten lichtempfindlichen elektronischen Bauelement und die Diode und das Bauelement verbindenen Lichtleiter besteht (»Der Elektromeister + Deutsches Elektrohandwerk«, 1074, Seiten 1141 und 1142). Es ist auch bekannt, über eine solche optoelektronische Anordnung elektrische Signale zu übertragen (»Technische Rundschau«, Nr. 21 vom 18. 5. 76, Seite 17).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Signale von einem ichlagwttter- oder explosionsgesthiit/len Anlagenteil auf mindestens einen weiteren Anlageiiteil oder umgekehrt oder in beiden Richtungen mit geringem Aufwand zu übertragen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches I gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Aiiprüchcn 3 und 4 dargelegt.

Diese Anordnung ermöglicht es, eine Vielzahl von Signalen aus einem druckfest gekap,,e!ien Raum in einen nicht geschützten, oder in einen beispielsweise nach der Schutzart (Sch) e ausgeführten Raum oder umgekehrt oder in beiden Richtungen mit geringem Platzbedarf gegebenenfalls auch über größere Entfernungen /u übertragen. Dabei sind auf dem Übertragungsweg keinerlei Schutzmaßnahmen erforderlich.

Nach einem weiteren F.rfindungsgedanken wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 2 gelöst. Diese Ausführung eignet sich bei geringem ('la (/bedarf zur Übertragung einer Vielzahl von Signalen aus einem in Schutzart (Sch) coder eigensicher (Schut/art (Sch) i) ausgeführten Raum in einen unmittelbar angrenzenden druckfest gekapselten Raum oiler in umgekehrter Richtung oder in beiden Richtungen. Sie enthält im Gegensalz zu dem bekannten Koppelglied keinerlei Verschleißteile.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrnngsbeispiclen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung des Prinzips einer Koppclmiordnung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer durch eine Lichtleitfaser Steckvorrichtung erweiterten Koppclanordnung,

Fig. J eine Lichtsender und Lichtempfänger enthaltende Baueinheit in Kombination mit einer Lichtlcitfaser-Steckvorrich(ung,

F i g. 4 zwei mittels Lichtleiter-Steckvorrichtung

verbundene Baueinheiten,

Fig.5 eine Lichtleitfaser-Steckvorrichtung nach Art einer Durchführung.

In Fig. I ist das Grundprinzip einer Koppelanordnung schematisch dargestellt. Es sei angenommen, daß ein Signal von einem nichteigensicheren Stromkreis, beispielsweise üus einem druckfest gekapselten Gerät, über Anschlüsse 1 auf einen mit Anschlüssen 2 verbundenen eige.isicheren Stromkreis zu übertragen ist Die Anschlüsse 1 sind mit einem Lichtsender 4 verbunden, der vorzugsweise aus einer Limineszenzdiode besteht Das vom Lichtsender 4 erzeugte Licht wird mittels einer Lichtleitfaser J auf einen Lichtempfänger 6 übertragen, der vorzugsweise aus einem Fototransistor oder aus einer Fotozelle, einer Fotodiode oder einem Fotothyristor besteht An den Ausgang des Lichtempfängers 6 kann in Abhängigkeit von der weiteren Verarbeitung oder Auswertung des Signals ein weiterer elektronischer Schaltkreis 7, z. B. ein elektronischer Verstärker, erforderlich sein. Die Anschlüsse 2 stellen den eigensicheren Ausgang der Koppelanordnunv; dar.

Die in Fig.2 schematisch wiedergegebene Koppelanordnung unterscheidet sich von der in Γ i g. 1 dargestellten dadurch, daß Lichtleitfasern 5 über eine als druckfeste Durchführung ausgebildete Lichtleit-Steckbuchse 8 geführt sind, die aus einem Steckbuchsenteil 9 und zwei Lichtleitsteckern 10 besteht. Der aus Lichisender4 und Lichtempfänger 6 und gegebenenfalls zugehörigem Schaltkreis 7 bestehende Sende- und Empfangsleil H ist beispielsweise in einem der Schiit/art (Sch) «/(»druckfest gekapselt«) entsprechenden Gehäuse angeordnet, ilie als druckfeste Durchführung ausgebildete Lichtleit-Steckbuchse 8 in der Trennwand ist zwischen einem in .Schutzart (Sch) e (»erhöhte Sicherheit«) und einem in Schulzart (Sch) d ausgeführten Raum und der Sende- und Empfangsteil 12 in einem Gehäuse angeordnet, das der Schutzart (Sch) i (»eigensicher«) entspricht.

In F i g. 2 sind der Sende- und Empfangsleil 11 bzw. 12 für die Übertragung von zwei Signalen ausgerüstet. Es isl jedoch ohne Schwierigkeiten möglich, den Sende- und Empfangsteil 11 mit einer Vielzahl von Lichtsendern und/oder -empfängern einschließlich der gegebenenfalls erforderlichen elektronischen Anpassungsschaltkreise und den Sende- und Lmpfangsieil 12 mit einer entsprechenden Anzahl von Empfangern und Sendern mit Anpassungskreisen auszustatten, so daß eine Übertragung von Signalen in beiden Richtungen mittels einer den Richtungen mittels einer einzigen Kopplungsanordnung möglich ist.

Fig.3 zeigt eine als Durchführung 13 aufgebaute -, Koppelanordnung, deren Sender und Empfänger zusammen mit Lichtleitfasern 16 in einer Hülse 14 druckfest vergossen sind. Als Lichtsender 15 sind in diesem Ausführungsbeispiel Lumineszenzdiode!! und als Lichtenipfänger 17 Fototransistoren verwendet. Mit der

H, Bezugsziffer 18 sind gegebenenfalls erforderliche Anpassungsschaltkreise bezeichnet Ein Ende der Durchführung 11 ist mit einem Gewinde 20 /um Einschrauben der Durchführung in eine Wand 2 J eines Schlagwetter- oder explosionssicheren Gehäuses ausge- -, stattet Für den Anschluß der Signalleitungen können an den Stirnflächen der Durchführung Klemmen 22 oder Steckbuchsen für die Einführung von entsprechend konstruierten Steckern 2 J vorgesehen sein.

In F i g. 4 isl eine weitere druckfeste Durchführung 19

.>ii gezeigt, die jedoch abweichend von F-. g. J nur einen Sende- und Empfangsteil 11 enthält, z. B. bestehend aus Lichtsendern 15, Lichiempfängern 17 und zugehörigen Lichtleitfasern 25, die zu einem Lichtkabel 26 zusa-nmengefaßt sind. Die Durchführung 19 ist beispielsweise

_>-, in die Wax-J 2J eines Schlagwetter- oder explosionssicheren Gehäuses eingeschraubt. Das Lichtkabel 26 endet in einem Lichtleitstecker 27, der in eine entsprechend ausgebildete Lichtleit-Steckbuchse 28 eingeführt ist und damit die Verbindung zwischen der

in Durchführung 19 und einer den Sende- und Empfangs-•eil 12 enthaltenden Baueinheit 24 herstellt. Diese Baueinheit ist beispielsweise ebenfalls als Durchführung oder als Flachbaugruppe ausgeführt.

Obwohl der Sende- und Empfangsteil 11 und

i"> dementsprechend auch der Sende- und Empfangsteil 12 der Übersichtlichkeit wegen nur mit zwei Lichtsendern 15 und einem Lichtempfänger 17 bzw. einem Lichtsender 15 und zwei Lichtempfängern 17 dargestellt sind, können beide Teile mit einer Vielzahl von paarweise

ii· einander zugeordneten Sendern und Empfängern ausgestattet sein. Die Anzahl der Sender und Empfänger ist lediglich durch die Abmessungen der Durchführungen 19 bzw. Baueinheiten 24 begrenzt.

F i g. 5 stellt eine als Durchführung ausgebildete

ι, Lichtleit-Steckbuchse 8 mit einem Lichtlcitstecker 10 dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung 2ur optoelektronischen Kopplung von eigentlicheren und nichteigensicheren Stromkreisen, insbesondere in Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagen, bestehend aus mindestens einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß auf der eigensicheren und auf der nichteigensicheren Seite je eine Baueinheit Sende- und Empfangsleil (I I, 12) aus mehreren Lichtsendern (15) und/oder Lichteinpfängern (17) und aus den Endabschnilten von je einen Sender mit dem zugehörigen Empfänger verbindenden Lichtleitfasern (25) gebildet ist, daß mindestens eine der beiden Baueinheiten als druckfeste Durchführung (19) ausgeführt ist und daß die zwischen den Baueinheiten verlaufenden Abschnitte der Lichtleitfasern (25) zu einem Lichtleitkabel (26) zusammengefaßt sind.

2. Anordnung zur optoelektronischen Kopplung von cigcnsichcrcn und nichtcigcnsichcrcn Stromkreisen, insbesondere in Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagen, bestehend aus mindestens einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichisender (15) und Lichtempfänger (17) und je einen Sender mit dem zugehörigen Empfänger verbindende Lichtleitfasern (16) eine ein/ige, als druckfeste Durchführung (H) ausgebildete Haueinheit bilden.

}. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dali eirir der beiden Baueinheiten Sende und Empfangsteil (11, 12) mit einer I.ichlleit-Stcikbuchse (28) ausgestattet ist, in die die Lichtleitfasern (25) des Lichtleitkabels (26; mittels eines l.ichtleitsteckers (27) einführbar sind.

4. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Lichtleitkabels (26) eine aus einer I.ichtleit-Steckbuchse (28) und zwei I.ichtleilsteckem (10) bestehende, als Durchführung gestaltete Steckvorrichtung Steckbuchsenteil (9) angeordnet ist.