DE2715846C3 - Lichtkoppelndes Bauelement für gedruckte Schaltungen - Google Patents

Description

Um Signale zwischen zwei galvanisch getrennten Stromkreisen übertragen zu können, sind sogenannte Lichtkoppler entwickelt worden, deren eines Element, nämlich ein elektrooptischer Wandler (Leuchtdiode), dem einen Stromkreis und deren anderes Element, nämlich ein optoelektrischer Wandler (Fototransistor), dem anderen Stromkreis zugehört. Die Signalübertragung zwischen beiden Stromkreisen erfolgt mittels Licht über einen Lichtleiter, der bei bekannten Lichtkopplern aus einem Tropfen eines transparenten Epoxidharzes oder aus einem Zylinder aus Silikonkautschuk besteht. Die Länge der Lichtübertragungsstrecke beträgt hierbei einige Millimeter oder Zentimeter (DE-OS 25 06 373, FR-OS 20 63 024).

Zur Übertragung von Lichtsignalen über größere Entfernungen sind in neuerer Zeit Lichtwellenleiter (LWL) und LWL-Kabel entwickelt worden. Die Lichtwellenleiter bestehen aus feinsten Glasfasern, die mit schützenden Kunststoffumhüllungen umgeben sind. Es ist beispielsweise zur Datenübertragung zwischen zwei Flugkontrollgeräten eine etwa 10 m lange Übertragungsstrecke bekannt, die aus einem mehradrigen LWL-Kabel besteht, das beidseitig mit einem Steckerteil (Vaterstecker) ausgerüstet ist. Dieses Stekkerteil ist jeweils mit Bohrungen zur Aufnahme der Adern des Lichtwellenleiterkabels versehen, wobei in den Bohrungen die Enden der LichtweHenleiter einzeln vergossen sind. Ein entsprechendes Gegensteckerteil (Mutterstecker) befindet sich in einem in den miteinander zu verbindenden Geräten angeordneten Adapter, der die elektrooptischen bzw. optoelektrischen Wandler enthält und einen Steckerteil (Vaterstecker) zur elektrischen Verbindung mit den Gerätebauteilen aufweist (Zeitschrift »Electronics«, September 1976, Seiten 94-99).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für gedruckte Schaltungen einen mehrkanaligen Lichtkoppler zu schaffen, mit dem Entfernungen zwischen den zu koppelnden Stromkreisen bis zu einigen Metern

ίο überbrückt werden können und der den hierbei auftretenden mechanischen Beanspruchungen besser gewachsen ist, als es durch die vorstehend beschriebene optische Trennstelle möglich ist

Ausgehend von einem lichtkoppelnden Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sind zur Lösung dieser Aufgabe die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen.

Bei einem in dieser Weise aufgebauten Lichtkoppler sind die Koppelstellen zwischen den Wandlerbauteilen und den Lichtwellenleitern von mechanischen Beanspruchungen, insbesondere von Zugbeanspruchungen, entlastet, wobei die optische Verbindung der beiden Wandlerbauteile mechanisch wie eine elektrische Leitung oder ein elektrisches Schaltkabel gehandhabt werden kann; die Wandlerbauteile werden direkt in gedruckte Schaltungen bzw. Leiterplatten eingefügt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die elektrischen Anschlüsse der elektrooptischen bzw. optoelektrischen Wandler auf Steckerstifte zu legen. Das so entstehende

jo Bauelement würde eine mehrpolige elektrisch-optische Verbindungsleitung ergeben, die die Vorzüge der störungsfreien Lichtwellenleiterstrecke mit der Einfach- ' heit konventioneller Kabelverbindung vereint.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Platine jedes Wandlerbauteiles einstückig ausgebildet ist. Neben einer einfacheren Herstellung der Piatine läßt sich dadurch eine günstigere Raumausnutzung im Hinblick auf genormte Abmessungen von Schaltplatinen erzielen.

Die Platinen des Wandlerbauteiles und das jeweilige fixierte Kabelende können im übrigen vorteilhaft in einen Gießharzkörper eingebettet sein. Hierdurch werden die Koppelstellen zwischen den Wandlerbauteilen und den Lichtwellenleitern zusätzlich gegen äußere mechanische Beanspruchungen geschützt.

Zwei Ausführungsbeispiele des neuen lichtkoppelnden Bauteiles sind in den F i g. 1 bis 3 dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein lichtkoppelndes Bauelement, das aus dem Lichtwellenleiterkabel 1 und den beiden Wandlerbauteilen 3 und 4 besteht, von denen das eine in Seitenansicht und das andere in Draufsicht dargestellt ist. Das Lichtwellenleiterkabel 1 ist an seinen beiden Enden mit Hilfe einer Schelle 32 auf der Platine 31 des jeweiligen Wandlerbauteiles mechanisch fixiert. Die Adern 2 des LWL-Kabels sind in Bohrungen einer Platine 33 eingeführt, die senkrecht auf der Platine 31 angeordnet und mit dieser mechanisch fest verbunden ist. Die Aderenden sind in diesen Bohrungen mit Hilfe eines optisch hochwertigen Gießharzes vergossen bzw. verklebt und die Enden der Glasfasern der Adern sind an der dem Kabelende abgekehrten Seite der Platine 33 plan geschliffen. Mit der Platine 33 ist im Wandlerbauteil 3 eine Platine 34 verbunden, die für jede Ader des LWL-Kabels einen elektrooptischen Wandler 37 enthält; im Wandlerbauteil 4 ist die Platine 35 vorgesehen, die für jede Ader des LWL-Kabels einen optoelektrischen Wandler enthält. Diese sind mittels einer Druckplatine 38 (39 in Fig. 2) fixiert. Die Platine

34 bzw. 35 ist mit der zugehörigen Platine 33 unter Zwischenschaltung einer Immersionsflüssigkeit kraftschlüssig verbunden. Auf der Rückseite der Platine 34 bzw. 35 ragen die elektrischen Anschluftdrähte 36 der optoelektrisehen bzw. elektrooptischen Wandler heraus; diese Anschlußdrähte sind nach unten umgebogen und können in Bohrungen einer gedruckten Schaltungsplatine eingelötet werden.

F i g. 2 zeigt eine Variante des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles mit den Wandlerbauteilen 3' und 4'. Bei jedem Wandlerbauteil sind die Platinen 31 und 33 zu einer gemeinsamen Platine 17 zusammengefaßt, wobei derjenige, das Kabelende aufnehmende Teil der Platine und der die Enden der Adern des LWL-Kabels

10 aufnehmende Teil der Platine zueinander versetzt angeordnet sind, damit die Platine 17 und die die elektrooptischen bzw. optoelektrisehen Wandler enthaltenden Platinen 18 und 19 eine gemeinsame Auflagefläche bilden. Die Artschlußdrähte 36 der optoelektrisehen bzw. elektrooptischen Wandler sind in diesem Fall senkrecht nach unten herausgeführt

F i g. 3 zeigt in ausschnittsweiser Darstellung zwei auf einer gedruckten Schaltplatine 5 nebeneinander angeordnete Wandlerbauteile 3' mit den anschließenden LWL-Kabeln 1 bzw. Γ, die zu entsprechenden, nicht näher dargestellten Wandlerbauteilen 4' auf einer anderen nicht dargestellten Schaltplatine führen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Lichtkoppelndes Bauelement zur galvanischen Trennung von elektrischen Stromkreisen, bei dem der elektrooptische Wandler und der optoelektrische Wandler über einen Lichtleiter unlösbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbau in gedruckte Schaltungen als Lichtleiter ein mehradriges Lichtwellenleiterkabel (1) vorgesehen ist und daß der Wandler in einem Bauteil (3, 4) angeordnet ist, das aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Platine besteht,

wobei auf der ersten Platine (31) das Kabelende mittels einer Schelle (32) fixiert ist, die zweite Platine (33) mit der ersten Platine fest verbunden und mit Bohrungen zur Aufnahme der Adern (2) des Lichtwellenleiterkabels versehen ist, wobei in den Bohrungen die Enden der Lichtwellenleiter des Kabels einzeln vergossen und plan geschliffen sind,
und die dritte Platine (34, 35), in der die den Adern des Kabels zugeordneten elektrooptischen bzw. optoelektrischen Wandler angeordnet sind, mit der zweiten Platine (33) unter Zwischenschaltung einer Immersionsflüssigkeit verbunden ist.

2. Lichtkoppelndes Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Platine einstückig ausgebildet sind (17).

3. Lichtkoppelndes Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Platinen und das jeweilige fixierte Kabelende in einen Gießharzkörper eingebettet sind.