DE3048512C2 - "Verbindungsleitung zur Übertragung von Signalen" - Google Patents

Description

— daß in dem Stecker (E) der Empfängerseite neben dem Empfänger (12) ein Verstärker (13) und ein Impulsformer (14) vorhanden sind, die in der Reihenfolge Empfänger, Verstärker, Impulsformer zwischen dem Lichtleiter (6) und den Kontakten (S) angeschlossen sind,

- und daß die Griffkörper (11, 14) der beiden Stecker (S, E) als Spritzkörper aus Isoliermaterial ausgeführt sind, die einen Teil der Kontakte und die Enden des Lichtleiters umfassen und in die der elektrooptische Wandler (10) einerseits sowie der Empfänger (12), der Verstärker (13) und der impulsformer (14) andererseits vollständig eingebettet sind.

2. VerbincViigsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6) aus Glas besteht.

3. Verbindungsleitung F.ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6) aus Kunststoff besteht

4. Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (6) aus Einzelfasern oder aus Faserbündeln besteht

5. Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Wandler (10) als Diode, vorzugsweise als Lumineszenzdiode oder Laserdiode, ausgebildet ist

6. Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Empfänger (12) als Photodiode oder Phototransistor ausgebildet ist.

7. Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Verstärker (13) und der Impulsformer (14) als integrierte Schaltkreise ausgeführt sind.

8. Verbindungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) und der Verstärker (13) in einem integrierten Schaltkreis zusammengefaßt sind.

9. Verwendung einerVerbindungsleitung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, für mit einem Mikroprozessor (!) ausgerüstete Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsleitung mit einem von einer Isolierhülle umgebenen Lichtleiter zur Übertragung von Signalen zwischen einem Sender und einem Empfänger, an deren Enden jeweils ein Stecker angebracht ist der mindestens zwei elektrische Kontakte und einen Griffkörper aufweist bei welcher der eine Stecker einen zwischen den Kontakten und dem Lichtleiter angeschlossenen, innerhalb seines Griffkörpers angeordneten elektrooptischen Wandler und der andere Stecker innerhalb seines Griffkörpers einen lichtempfindlichen Empfänger enthält (D E-OS 24 30 091).

Derartige Leitungen werden seit langem insbesondere in der Elektronik eingesetzt Sie dienen dabei beispielsweise als Verbindungsleitungen zwischen Meßgeräten und Oszillographen. Auch bei Kraftfahrzeugen werden solche Leitungen heute immer mehr eingesetzt um mit entsprechenden Geräten bestimmte Funktionen «er Fahrzeuge überwachen zu können. Anwendungsbeispiel sind der obere Totpunktgeber und das Antiblokkiersystem der Bremsen. Die Entwicklung auf diesem Gebiet geht dahin, daß in Zukunft weitere Funkte im Kraftfahrzeugsystem mit Hilfe eines Mikroprozessors überwacht werden. Solche Punkte sind beispielsweise der Zündwinkci, das Zündsigna!, der Unterbrecherkontakt die Drehzahl, die Geschwindigkeit und das automatische Getriebe.

Für alle Einsatzfälle der Verbindungsleitung in der Elektronik ist es notwendig, daß die Signale möglichst störungsfrei von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden können. Hierzu ist es bisher erforderlich. Leitungen zu verwenden, die möglichst vollständig abgeschirmt sind und es müssen auch die jeweiligen Geräte in eine einwandfreie Abschirmung eingekapselt werden. Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere bei der Abschirmung von Mikroprozessoren, da jede metallische Leitung, die aus der Abschirmung herausführt wie eine Antenne wirkt und dementsprechend auch Störsignale zum Mikroprozessor führt Eine vollwirksame Abschirmung für die Leitungen und die Geräte ist äußerst aufwendig. Ein entsprechendes System ist daher nur mit erheblichen finanziellen Mitteln realisierbar.

Das Problem der störungsfreien Übertragung von Signalen ist auch bei dem digitalen Verbindungsteil nach der DE-OS 24 03 180 angesprochen. Allerdings wird bei dieser bekannten Anordnung keine Verbmdungsleitung verwendet sondern es wird beispielsweise eine Photostrecke mit Sender und Empfänger eingesetzt, die zur Vermeidung von hohen Spannungen der galvanischen Entkopplung von unterschiedlichen Kreisen dient. Eine Verbindungsleitung, wie sie eingangs beschrie ben ist, geht aus der DE-OS 24 30 091 hervor. Die an den beiden Enden dieser bekannten Verbindungsleitung angebrachten Stecker weisen so viel Einzelteile auf, daß eine einfache Herstellung nicht möglich ist und gröbere mechanische Beanspruchungen kaum überstanden wer den. Auf den Lichtleiterenden werden bei dieser Leitung Metallhüisen durch Kleben festgelegt an deren scharfen Kanten der mechanisch empfindliche Lichtleiter auch schon bei weniger starken mechanischen Belastungen knickt bzw. bricht, so daß die Verbindungsleitung dann unbrauchbar wäre. Auf diese Metalihülsen wird jeweils eine aus vielen Einzelteilen bestehende Kontaktvorrichtung mit optischer Strahlungsquelle bzw. optischem Empfänger aufgeschraubt, wozu mindestens eine weitere Metallhülse benötigt wird. Durch die außen liegenden Metallhülsen ergibt sich der weitere Nachteil, daß die bekannte Verbindungsleitung insgesamt doch nicht gegen elektromagnetische Störungen geschützt ist, da Störstrahlungen über die Metallhülsen empfan-

gen und in Gerate übertragen werden können, an die eine solche Leitung angeschlossen ist Die störungsfreie Übertragung- gilt hier also nur für den optischen Weg. Für eine gegen jegliche elektromagnetische Störung geschützte Signalübertragung wird auch bei dieser Verbindungsleitung ein zusätzlicher Aufwand zur Abschirmung der Metalthülsen erforderlich. Obwohl , außerdem jeweils zwischen den koaxialen metallischen Kontakten der Stecker ein vorgefertigter Isolierkörper liegt, sind die Stecker dieser bekannten Verbindungsleitung außerdem nicht feuchtigkeitsdicht, da sie nur aus montierbaren Teilen aufgebaut sind, die keine wirksame Abdichtung zulassen.

Auch die aus der Zeitschrift Elektronik 1980, Heft 15, Seiten 35 bis 46 bekannte Verbindungsleitung weist montierbare Stecker auf. Für diese bekannte Leitung gilt das gleiche, wie für die Leitung nach der DE-OS 24 30 091.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsleitung anzugeben, die bei einfachem Aufbau mit wenigen Einzelteilen und universeller Verwendbarkeit eine störungsfreie Übertragung von Signalen zwischen einem Sender und einem F.mpfär.ger gewährleistet Es soll dabei nicht nur die Störungsfreiheit in elektrischer Hinsicht erreicht werden, sondern die Leitung soll darüber hinaus auch feuchtigkeitsdicht sein.

Diese Aufgabe wird mit einer Verbindungsleitung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst

— daß in dem Stecker der Empfängerseite neben dem Empfänger ein Verstärker und ein Impulsformer vorhanden sind, die in der Reihenfolge Empfänger, Verstärker, Impulsformer zwischen dem Lichtleiter und den Kontakten angeschlossen sind,

— und daß die Griffkörper der beiden Stecker als Spritzkörper aus Isoliermaterial ausgeführt sind, die einen Teil der Kontakte und die Enden des Lichtleiters umfassen und in die der elektrooptische Wandler einerseits sowie der Empfänger der Verstärker und der Impulsformer andererseits vollständig eingebettet sind.

Durch den Einsatz einer derartigen Verbindungsleitung sind Empfänger und Sender einer Signalübertragungsstrerke galvanisch entkoppeH. Da die Übertragung über einen Lichtleiter erfolgt, ist außerdem jede elektromagnetische Störung von außen ausgeschlossen. Eine solche Leitung kann in eine Abschirmung eines ^;o Mikroprozessors eingeführt werden, ohne daß Störungen in denselben übertragen werden, da der Lichtleiter keine Antenne darstellt

Die Verbindungsleitung selbst kann äußerst einfach in einer heute beherrschten Spritztechnik hergestellt werden, in welcher zunächst der Lichtleiter mit seiner Umhüllung versehen wird. Dieses Umhüllen kann kontinuierlich erfolgen, wobei der umhüllte Lichtleiter »endlos« auf eine Spule aufgewickelt werden kann. Von dem endlosen Gebilde kann zur Herstellung einer Verbindungsleitup-g eine gewünschte Länge abgeschnitten werden, an deren Enden dann die Stecker angespritzt werden können. Hierzu können zunächst Brücken aus mechanisch festem Isoliermaterial, in denen die elektrischen Kontakte befestigt sind, mit dem Wandler bzw. mit dem Empfänger, dem Verstärker und dem Impulsformer bestückt werden. Die so vorbereiteten Brücken werden dann zusammen mit ihren zugehörigen Leitungsenden in ein Spritzwerkzeug eingelegt, in welchem der jeweilige Stecker gespritzt wird. Es ist auf diese Weise eine Verbindungsleitung geschaffen, die nicht nur unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen, sondern auch gegenüber Feuchtigkeit ist da die Leitung selbst sowie ihre Enden durch die Spritzvorgänge völlig dicht gegen Feuchtigkeit ausgebildet sind.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt Es zeigt

Fig.1 eine Gesamtansicht einer Anordnung mit Verbindungsleitungen nach der Erfindung.

Fig.2 die Verbindungsleitung in vergrößertem Maßstab.

Fig.3 einen Schnitt durch Fig.2 längs der Linie HI-IIL

F i g. 4 eine elektrische Schaltung der Einzelteile eines Steckers.

Die Verbindungsleitung nach der Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo Signale störungsfrei von einem Sender z& einem Empfänger übertragen werden sollen, bei gleichzeitiger galvanischer Entkopplung von Sender und Empfänger. Die folgende Beschreibung bezieht sich, stellvertretend für alle Anwendungsfälle, auf Kraftfahrzeuge.

Mit 1 ist ein Mikroprozessor bezeichnet, der beispielsweise unter der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist Dieser Mikroprozessor weist verschiedene Steckanschlüsse 2 auf und isi von einer durch eine gestrichelte Linie 3 angedeuteten Abschirmung umgeben, weiche den Mikroprozessor selbst gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung schützt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind an fünf der eingezeichneten Steckanschlüsse 2 Verbindungsleitungen 4 angeschlossen, die mit ihren freien Enden mit elektrischen Geräten 5 verbunden sind. Die Verbindungsleitungen 4 sind beliebig lang und in F i g. 1 daher unterbrochen dargestellt

Als elektrische Geräte 5 in einem Kraftfahrzeug können beispielsweise die folgenden Punkte gellen:

Die Zündwinkelverstellung, die Zündsignaleingabe, der Unterbrecherkontakt eine Stelle zur Drehzahlmessung, eine Stelle zur Geschwindigkeitsmessung, ein Punkt mit Eingriff in das automatische Getriebe zur Steuerung desselben, ein oberer Totpunktgeber (OT) und das automatische Antiblockiersystem (ABS) für die Bremsen. An all diesen Punkten sind Sonden angeordnet die auf elektromagnetische Signale ansprechen und deren Meßwerte über die Verbindungsleitungen 4 zu dem Mikroprozessor 1 übertragen und dort ausgewertet werden können. Der Mikroprozessor 1 kann mit einer beliebigen Anzahl von Steckanschlüssen 2 ausgerüstet werden und es ist theoretisch möglich, jeden einer elektronischen Überwachung zugänglichen Punkt irnei iitilb eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbindungsleitung 4 an den Mikroprozessor anzuschließen.

Die Verbindungsleitung selbst ist einsprechend F i g. 2 und 3 beispielsweise wie folgt aufgebaut:

Das der Signalübertragung dienende Element ist als Lichtleiter 6 ausgeführt, welcher als langgestrecktes Bauteil über seine gesamte Länge mit einer Umhüllung 7 aus Isolierstoff versehen ist. Diese Umhüllung kann mit einer üblichen Spritzmaschine kontiniiie.-licii auf den Lichtleiter 6 aufgebracht werden und der Lichtleiter kann nach Aufbringen der Umhüllung »endlos« auf eine Spule aufgewickel· werden. Als Material für die Umhüllung 7 eignet sich jeder beliebige Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen oder Polyvinylchlorid.

Der Lichtleiter 6 kann als Glasfaser oder auch als Kunststoffascr ausgeführt sein. Es ist dabei möglich, jeweils einen Einzelleiter zu verwenden, jedoch kann als Lichtleiter auch ein Bündel aus mehreren, miteinander verseilten Fasern verwendet werden, deren Querschnitt ·> geringer als der einer Einzelfaser ist.

Für die Herstellung einer Verbindungslcitung 4 nach der Erfindung wird ein Stück vorbestimmter bzw. gewünschter Länge von der endlosen Leitung abgeschnitten und der Lichtleiter 6 wird an beiden Enden ein Stück von seiner Umhüllung 7 befreit. An diese freigelegten Enden werden Stecker angeformt, die in Fig.2 mit S und E bezeichnet sind. Diese Stecker weisen jeweils elektrische Kontakte 8 bzw. 9 auf, die in einer Brücke aus mechanisch festem Isoliermaterial auf π Abstand gehalten sind. Bei dem Stecker 5 ist an die Kontakte 8 ein elektrooptischer Wandler 10 angeschlossen, der vorzugsweise als Lumineszenzdiode oder als Laserdiode ausgebildet ist. Prinzipiell kann hier aber jeder geeignete elektrooptische Wandler angeschlossen >o werden. Der Stecker mit der Bezeichnung 5 dient zum Anschluß sm Sender für das zu übertragende Signal. Um das Ende der Kontakte 8, den elektrooptischen Wandler 10 and das Leitungsende, ist ein Griffkörper Il aus Isoliermaterial herumgespriizt. so daß dieses Leitungs- :?> ende feuchtigkeitsdicht abgeschlossen ist.

Auf der anderen Seite der Verbindungsleitung 4 ist ein Stecker mit der Bezeichnung E angeschlossen, der zum Verbinden mit einem Empfänger geeignet sein soll. Auch hier sind die Kontakte 9 in einer Brücke gehalten, jo An die Kontakte sind ein lichtempfindlicher Empfänger 12, ein Verstärker 13 und ein Impulsformer 14 angeschlossen, und zwar in dieser Reihenfolge, ausgehend vom Lichtleiter 6. Die genauere Schaltung dieser Teile geht aus F i g. 4 hervor. Die Brücke mit den Teilen J^ 9, 12, 13 und 14 wird zusammen mit dem Leitungsende in eine Spritzvorrichtung eingelegt, in welcher ein Griffkörper 15 aus isoliermaterial gespritzt wird, so daß auch dieses Leitungsende feuchtigkeitsdicht umschlossen ist. Nach dem Spritzen der beiden Stecker 5 und f. *o die auch in einem einzigen Arbeitsgang gesprit/l werden können, ist die Verbindungsleiiung 4 fertiggestellt.

Die Kontakte 8 und 9 können als Steckerstifte ausgeführt sein. Es ist jedoch auch möglich, hier Buchsenkontaktc einzusetzen, die auf entsprechende Stifte am Mikroprozessor 1 bzw. an den Sende- oder Empfangsgeräten S vorhanden sind.

Als lichtempfindliche Empfänger 12 können beispielsweise Photodioden oder Phototransistoren eingesetzt werden. Sowohl der Verstärker 13 als auch der Impulsformer 14 können als sogenannte »IC«, d. h. als integrierte Schaltkreise, ausgebildet sein, die nur ncch an entsprechende Kontakte angeschlossen werden müssen. Weiterhin ist es möglich, den Empfänger 12 und den Verstärker 13 in einem integrierten Schaltkreis zusammenzufassen.

Der Stecker E weist entsprechend Fig. 4 drei Kontakte 9 auf. von denen der mittlere der Signalübertragung dienen kann, wahrend die beiden anderen der Stromversorgung dienen. Der Empfänger 12 ist nach F i g. 4 mit dem Eingang des Verstärkers 13 verbunden, an den auf der anderen Seite der Impulsformer 14 angeschlossen ist.

Insgesamt ist eine robuste, einfach zu handhabende und feuchtigkeitsdichte Verbindungsleitung 4 gegeben, die eine gegen elektromagnetische Störungen unempfindliche Übertragung von Signalen zwischen einem Sendtri" und einem Empfänger ermöglicht und so beispielsweise in der Autoelektronik für einen störungsfreien Empfang sorgen kann. Die Verbindungsleitung 4 ist jedoch, wie bereits erwähnt, nicht auf das bevorzugte Anwendungsgebiet der Autoelektronik beschränkt, sondern sie kann für alle möglichen elektronischen Geräte verwendet werden, bei denen ein störungsfreier Empfang bzw. eine störungsfreie Signalübertragung gefordert werden, die heute nur durch aufwendige Abschirmungen von Leitungen und Geräter! η
sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verbmdungsleitung mit einem von einer Isolierhülle umgebenden Lichtleiter zur Übertragung von Signalen zwischen einem Sender und einem Empfänger, an deren Enden jeweils ein Stecker angebracht ist, der mindestens zwei elektrische Kontakte und einen Griffkörper aufweist, bel· welcher der eine Stecker einen zwischen den Kontakten und dem Lichtleiter angeschlossenen, innerhalb seines Griffkörpers angeordneten elektrooptischen Wandler und der andere Stecker innerhalb seines Griffkörpers einen lichtempfindlichen Empfänger enthält, dadurch gekennzeichnet,