DE3109888A1 - Opto-elektrische uebertragungsstrecke - Google Patents

Opto-elektrische uebertragungsstrecke

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Description

KABELWERKE REINSHAGEN GMBH
LN 206
Beschreibung
Opto-elektrische Übertragungsstrecke.
Die Erfindung betrifft eine opto-elektrische Übertragungsstrecke, bestehend aus einem Lichtsender oder einem Lichtempfänger und einem Lichtwellenleiter, insbesondere in Form einer optischen Ader, die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul so vereinigt sind, daß auf der einen Seite des Moduls die optische Ader austritt.
Die bisher bekannten opto-elektronischen Koppelelement^» weisen einen optischen Sender, Emitter, und einen optischen Empfänger, Detektor, auf, die in unmittelbarer Nähe zusammengebaut sind, um die Ankopplung beider Teile über den optischen Weg möglichst groß zu machen. Vorteile eines solchen Koppelelementes, das sind die galvanische Trennung von Stromkreisen und eine rückwirkungsfreie Schaltung, lassen sich nur dann anwenden, wenn elektrischer Eingang und elektrischer Ausgang nahe beieinander liegen. Kopplungen auf längerer Entfernung sind mit einem solchen Koppler nicht möglich.
Eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches Ί ist schon durch die veröffentlichten Deutschen Patentanmeldungen DE-OS 25 10 122 und DE-OS 25 45 467 bekannt geworden. Auf der einen Seite einer optischen Strecke sind neben den eigentlichen Lichtsendern auch Verstärker und dergleichen in einem Modul vereinigt. Die andere Seite der optischen Strecke besteht aus einem steckbaren Lichtwellenleiterende. Optische steckbare Lichtwellenleiter bereiten jedoch erhebliche Schwierigkeiten bei ihrer Anwendung.
Sitz der Gesellschaft Wuppertal-Ronsdorf VorBttfnndnr dm (jQsrhsltsfuhnjti
ReinshagenslraSa 1 GeithViGiytirer und -,ι«ιΐν Vm«i
Wuppertal 21 '.Men*» mMrntJß O-^'M'lslnfirfr
Ruf (02 02) 45 69-1
KABELWERKE REINSHAGEN GMBH
LN 206
Sie müssen sehr sorgfältig vor Verunreinigungen und mechanischen Belastungen geschützt werden, und für eine genaue Ausrichtung zu den Sende- bzw. Empfangselementen muß gesorgt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine optische übertragungsstrecke zu schaffen, die nur elektrisch verbindbar, insbesondere steckbar ist. Eventuell erforderliche Verstärker, Wandler und dergleichen können dann in den jeweiligen anzuschließenden Geräten angeordnet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer opto-elektrischen Übertragungsstrecke der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, daß das Modul elektrische Anschlüsse für den Lichtsender bzw. den Lichtempfänger aufweist und an dem anderen Ende des Lichtwellenleiters in gleicher Anordnung ein Lichtempfänger bzw. ein Lichtsender angeordnet ist. Es wird also vorgeschlagen, zwischen dem Emitter und dem Detektor geeignete optische Elemente, wie eine Lichtleitfaser, zur Weiterleitung der Lichte_mission zu schalten, dabei jedoch insgesamt die elektrisch-optische Einheit bestehen zu lassen. Als optische Verbindungselemente kommen Linsensysteme, einzelne Lichtwellenleiter oder Lichtfaserbündel in Frage. Die zwischengeschalteten Lichtleitelemente werden einerseits mit der Emitterseite und andererseits mit der Detektorseite fest verbunden. Typische Nahtstellen für das dadurch entstehende opto-elektrische System sind entweder die Eingangskontakte zu den Emittern und Detektoren oder aber der Beginn der Lichtleitung und deren Ende. Das den Emitter bzw. den Detektor umschließende Gehäuse ist gewissermaßen aufgeteilt in zwei separate Stücke, die jeweils am Anfang und am Ende des Lichtleiters angebracht sind.
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Vorsitzender dor Gescrtäflsluhrung Dr frank Gothe
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LN 206
Die beiden Teilgehäuse umfassen jeweils einen elektrischen Anschluß mit Steckerstiften, Steckerbuchsen oder Lötfahnen und einen Lichtanschluß für die Lichtleitungen. Die Trennstellen können nach den Erfordernissen der Praxis entweder dadurch erreicht werden, daß die elektrischen Kontakte als Steckverbindung ausgebildet sind, oder daß die Lichtleiter als optische Datenleitung zwischen den Teil-Geh.'iusen Verwendung finden. Um den Ankopplungsgrad möglichst hoch ·λ\ι
gastalten, wird vorgeschlagen, vor die lichtaussendende
Fläche des Emitters ein lichtsammelndes Zwischenglied
zwischenzuschalten. Vorteilhafterweise besteht ein solches Zwischenglied aus einem kurzen Stück optischer Leitung
mit angeschmolzenem Sammelkopf, der mit einer Fläche versehen ist, die als Sammellinsenfläche wirkt, wie zum Beispiel eine konkave Sammellinsenfläche mit sphärischer oder asphärischer Krümmung, einer Fresnel-Linse oder mit
Schmelztropfen-Charakter. Das kurze, zylindrische Zwischenstück kann in seinem Durchmesser dünner gehalten sein, als die nachfolgende, angesetzte Lichtleitfaser. Durch eine
solche Anordnung wird erreicht, daß alle Strahlen, die von dem Emitter ausgesandt werden, in die Lichtleitung gelangen. Falls mehrere Wege für eine Nachrichtenübertragung erforderlich sind, kann erfindungsgemäß eine Parallel-Anordnung von mehreren Systemen zu einem einzigen Gesamtübertrager
erfolgen. Hierbei ist es entsprechend der Übertragungsaufgabe auch möglich, jeweils unterschiedliche Übertragungsrichtungen zu wählen, in der Weise, daß die beiden Teilkörper Emitter und Detektoren in der erforderlichen Weise enthalten. Gleichzeitig können in die parallel verlaufenden Leitungsstränge auch elektrische Leitungen, wie sie zum Beispiel zur Versorgung der angeschlossenen Geräte erforderlich sind, eingebaut sein. Um Vertauschungen zu vermeiden, kann es er-
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KABELWERKE REINSHAGEN GMBH
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LN 206
forderlich werden, die Steckerstirnflächen abzusetzen und die dazugehörigen Lichtleiter unterschiedlich lang abzuschneiden. Es kann weiter aus räumlichen Gründen erforderlich werden, die Anordnungen mit jeweils zueinander passenden Winkelstellungen zu treffen.
Die Erfindung hat den Vorzug, daß neuartige Schaltungen damit möglich sind. So können Daten über eine Strecke transportiert werden, die eine elektrische Nachrichtenübermittlung verbietet. Da die Lichtleiter von elektromagnetischen Feldern unbeeinflußt sind, lassen sich Verbindungen von zwei konkurrierenden Hochspannungsfeldern miteinander herstellen. Starke magnetische Felder sowie Stromstörungen können auf die Lichtleitung keinen Einfluß nehmen. Das angegebene Fertigungsverfahren erlaubt zudem die Anwendung von bisher im Prinzip bereits bekannten übertragungsverfahren in industriellen Geräten, bei kostensparender Anwendung. Die Teile der Übertragungsstrecke können ferner so gestaltet werden, daß sie mit bekannten elektrischen Teilen austauschbar sind und eine systemgerechte Anpassung an bestehende elektrische Konstruktionen ermöglichen.
Die Erfindung ist anhand zweier Beispiele erläutert, die im folgenden in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben werden.
Figur 1 zeigt das Ende einer opto-elektrischen Übertragungsstrecke mit einem kurzen Lichtleiterstück in bandförmiger Anordnung.
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Vorsit/onder der Geschäftsführung Dr Frank Go!he Gesi.haltsluhrer und stativ Vors . Heinz Altemann Stellvertretende Geschäftsführer
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Helmut Henljler Hans Peter Schutte Oipl-Kim Hans-Jurg C El van de Panne
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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ende einer optoelektrischen Übertragungsstrecke mit einem Emitteranschluß.
In Figur 1 ist ein prismatischer Körper 1 dargestellt, der auf der Schmalseite 3 Steckerstift 2 und auf der Schmalseite 3a ein flaches Lichtleitkabel 4 aufweist. In dem vordersten Abschnitt la sind die Emitter oder Detektoren enthalten, während die Verlängerung 1b des Körpers 1 die Halterung des bandförmigen Lichtleiterkabels 4 aufnimmt. Die Elemente sind miteinander fest verbunden, so daß Einsteckung mit Hilfe der Steckerstifte 2 erfolgen kann. Das bandförmige Lichtleiterkabel 4 besteht aus den einzelnen Lichtleitern 5 bis 12, die durch eine gemeinsame Umhüllung 13.zu einem bandförmigen Kabel miteinander verbunden sind. In diesem Kabel können auch elektrische Leitungen eingeschlossen sein: Ob die mit 5 bis 12 bezeichneten Lichtleiter in die eine oder andere Richtung leiten, oder ob anstelle einiger dieser Lichtleiter elektrische Leiter eingezogen sind, hängt von den jeweiligen Erfordernissen der opto-elektrisehen Kopplung ab.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Modul, entsprechend dem Teilkörper 1 in Figur 1, bei Verwendung dieses Platzes als Sendestelle. Der Hauptträger des. Körpers 14 besteht aus lichtundurchlässigem Material, wie zum Beispiel Kunststoffen mit schwarzer Einfärbung. Zur Aufnahme der Innenteile weist der Körper 14 verschiedene öffnungen auf, wie die öffnung 15 für die Kabelsolte, den Hohlraum 16 für das LichtÜbertragungselement, den Hohlraum 17 für den Emitter und seine Anschlüsse. Im Hohlraum 15 ist ein Lichtleitkabel 18 eingeklebt, dessen Stirnfläche 19 mit dem Austritt 20 des Lichtleitelementes 21 unmittelbar
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KABELWERKE REINSHAGEN GMBH -fyl·]f?PERTAL ;:
LN 206
gegenübersteht. Das Lichtleitelement 21 besteht aus einem kurzen Leitungsstück 22, das als Zylinder ausgeführt ist, und einen Außencladdlng besitzt. An diesem Zylinder anschließend hat das Lichtleitelement einen als Fresnel-Linse ausgebildeten Kegel 22. Auf dessen Oberfläche 24 liegt der Chip 25 des Emitters auf, der mit den Steckerstiften 26 und 27 kontaktiert ist. Nach der Montage wurde der Hohlraum 17 mit einem Gießharz 28 dunkler Färbung ausgefüllt, so daß die gesamte Innenkonstruktion hermetisch abgeschlossen ist.
Der Zusammenbau des langen Opto-Kopplers erfolgt vorzugsweise mit folgenden Verfahrensschritten: Es wird ein Lichtleiter, gegebenenfalls in Bandform, mit elektrischen Elementen kombiniert als Meterware hergestellt. Die Meterware wird auf Länge geschnitten und mit optischen bzw. elektrischen Anschlüssen versehen. Es werden Teil -Körper entsprechend der geforderten Kombination durch Spritzguß von schwarzen oder sonstwie lichtundurchlässigen Kunststoffen hergestellt, die im zweiten Spritzgang oder durch Einkleben mit den in der Mitte befindlichen Lichtübertragern versehen werden. In die vorgesehenen Vertiefungen werden Emitter, Detektor oder elektrische Elemente eingefügt und gegebenenfalls durch Vergußmasse hermetisch abgeschlossen. Der Trägerkörper kann sodann als selbständiges Element in eine gedruckte Leiterplatte eingesteckt oder eingelötet werden. Dio Stockung erfolgt dann später mit dem Lichtwellenleiter als Steckelement. Es ist andererseits auch möglich, Lichtwellenleiter und Steckerkörper zuerst mit der optischen Leitung zu verbinden und durch Klebstoffe zu befestigen.
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Vorsitzender der Geschäftsführung Dr. Frank Gothe GescrraitüfuhrRr und stellv Vors Hern2 Altemain
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Claims (7)

  1. KABELWERKEREINSHAGEN GMBH 'WORPEB TÄL .[ m \.\ ". W\^[.\\\\]i\\ ]\\\\(;\\b\\'<M\
    LN 206 13. März 1981
    Patentansprüche
    .Jopto-elektrische Übertragungsstreckef bestehend aus einem Lichtsender (25) oder einem Lichtempfänger und
    einem Lichtwellenleiter (4,18), insbesondere in Form einer optischen Ader (5 bis 12/18),
    die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul (1,14) so vereinigt sind, daß
    auf der einen Seite des Moduls (1,14) der Lichtwellenleiter (5 bis 12,18) austritt,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Modul (1>14) elektrische Anschlüsse (2,27,28) für den Lichtsender (25) oder Lichtempfänger aufweist
    und am anderen Ende des Lichtwellenleiters (5 bis 12,18) in gleicher Anordnung ein Lichtempfänger bzw. Lichtsender (25) angeordnet ist.
  2. 2. Opto-elektrische übertragungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Moduls (1,14) zwischen dem Lichtsender (25) bzw. dem Lichtempfänger einerseits und dem Lichtwellenleiter (5 bis 12,18) andererseits ein lichtsammelndes Zwischenglied (21) angeordnet ist.
    Sitz der GBßfiilgehalt Wuppertal-RonodoM V'irMi/ntuint >im ι^ι, '<.-ιΠί(ιι
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    KABELWERKE REINSHAGEN GMBH 'WttlRPEIäTAL.'
    * LJViL-.JLJU\Jl / I J LJI
    m * Ja "*"
    LN 206
  3. 3. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (21) als Sammellinse (23) ausgebildet ist.
  4. 4. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammellinse (23), an der dem Lichtwellenleiter (18) zugewandten Seite ein Stück gerader optischer Leitung (22) angeformt ist.
  5. 5. Opto-elektrische übertragungsstrecke nach Anpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das angeformte Stück optischer Leitung (22) einen kleineren Durchmesser hat als der als optische Ader (18) geformte Lichtwellenleiter.
  6. 6. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Moduln mit mehreren optischen Adern zu einer parallelen, bandförmigen Anordnung vereinigt sind (Figur 1).
  7. 7. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Anordnung auch elektrische Leitungen oder Leiter umfaßt.
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    ■-irtHI Wilpl'i-. Ul .M Mut IU:'O?) 4t. b^ I Vii·» Μ:1'.·ι1 ■)· 4 KfW
    WuptJöM.it MHH P254
    jit/fiiilitt (Jar Ur-,chä!l;ifii!iriing Or Frank Got he itdalttifiihryr und ^tellv vors Heini Ailemann Ivenreleride Gehcnaltsluhrer Helmut Henöler
    Hans Peter Schulte Dipl-Kfm Hans-Jurqen Weisei "iiljt;nrit;r des Aiitsichtsralcs C B v^n de Panne
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