DE3634069A1

DE3634069A1 - Anordnung von sende- und empfangselementen zur digitalen datenuebertragung

Info

Publication number: DE3634069A1
Application number: DE19863634069
Authority: DE
Inventors: Raimund Dipl Ing Heuschneider; Frank Dipl Ing Juling; Uwe Willitzki
Original assignee: Schwermaschinenbau Kombinat Ernst Thalmann VEB
Current assignee: SKET Schwermaschinenbau Magdeburg GmbH
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DD246212A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung bei der Daten- bzw. Informationsübertragung bei rotierenden bzw. oszillierenden Maschinen, beispielsweise bei Kabel- und Verseilmaschinen, Maschinen der Textilindustrie und Maschinen und Vorrichtungen, bei denen bestimmte Kurvenbewegungen zueinander ausgeführt werden, wie z. B. bei Kranen, Werkzeugmaschinen, Bohreinrichtungen der Geologie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Patentliteratur, beispielsweise in der DE-OS 24 41 359, wird eine Anordnung zur berührungslosen Signalübertragung beschrieben, die einen Lichtsender verwendet, der die Lichtsignale in einen ringförmig ausgebildeten mitrotierenden Lichtleiter strahlt und weiterhin einen Lichtempfänger benötigt, der die über den Lichtleiter übertragenen Signale aufnimmt, wobei eine der gewünschten Kanalzahl entsprechende Anzahl ringförmig ausgebildeter Lichtleiter angeordnet sein müssen. Für jeden Kanal werden als Sender und Empfänger je eine Lumineszenzdiode und eine Fotodiode vorgesehen.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sie nur auf dem Gebiet der analogen Signalübertragung eingesetzt werden kann, da sich im Falle der technischen Realisierung der beschriebenen Anordnung eine digitale Übertragung nur in einer Richtung realisieren ließe.

Außerdem läßt sich eine hohe Verlustleistung durch Abstrahlung des ringförmigen Lichtleiters gleichmäßig in alle Richtungen und der damit verbundene große Aufwand an Sendeenergie nicht vermeiden. Ebenfalls müßte der Empfänger sehr empfindlich eingestellt werden, so daß Fehlergrößen, insbesondere im digitalen Bereich, kaum vermeidbar wären. Die beschriebene Datenübertragungsstrecke Sender - Übertragungsmedium - Empfänger ist aufwendig und störanfällig auf Grund der ungekapselten Ausführung und dem damit verbundenen Einfluß durch Verstaubung. Des weiteren ist nachteilig, daß für jeden Kanal ein weiterer Lichtleiter mit einem anderen Radius angeordnet werden muß. Die in der DD-PS 2 15 348 unter Anspruch 5 beschriebene Anordnung von Infrarot-Emitter-Dioden und Fototransistoren ist für eine ständige Datenübertragung nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und mit geringstem Aufwand eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zu schaffen, mit deren Hilfe eine direkte, digitale Datenübertragung ständig, in beide Richtungen gleichzeitig und unabhängig von der Drehrichtung und Drehzahl, ohne gegenseitige Störung der einzelnen Übertragungskanäle, erfolgen kann, wobei die Drehachse der Datenkupplung oder der relativ zueinander bewegten Teile nicht zur Datenübertragung zur Verfügung steht. Der Platzbedarf soll dabei unbedeutend gering sein und die Störanfälligkeit auf ein Minimum gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Sende- und Empfangselementen zu schaffen, die eine ständige, direkte, digitale Datenübertragung, gleichzeitig in beiden Richtungen und unabhängig von Drehzahl und Drehrichtung der relativ zueinander bewegten Teile, gewährleistet, wo die Drehachse der relativ zueinander bewegten Teile nicht zur Verfügung steht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem im Interesse einer optimalen Anzahl von Sende- und Empfangselementen diese auf einer ringförmigen Leiterplatte, beispielsweise symmetrisch-paarweise auf einem Kreisumfang mit bestimmtem Radius verteilt angeordnet sind, wobei auf einer zweiten ringförmigen Leiterplatte die Sende- und Empfangselemente auf zwei Kreisausschnitten mit dem gleichen bestimmten Radius wie bei der obigen Leiterplatte nebeneinander angeordnet sind. Diese zwei Kreisausschnitte, auf denen die genannten Elemente auf der zweiten Leiterplatte angeordnet sind, entsprechen jeweils dem Winkelmaß zweier benachbarter Elementpaare auf der ersten Leiterplatte, wobei jedoch soviel Elemente auf den Kreissektoren nebeneinander angeordnet werden müssen, daß immer mindestens ein Sendeelement und ein Empfängerelement genau gegenüberstehen. Der Abstand zwischen zwei Einzelelementen eines Paares beträgt etwa das 1 1/2 fache des Durchmessers eines Einzelelementes, damit auch bei Fertigungsungenauigkeiten immer gewährleistet ist, daß sich mindestens ein Sendeelement und mindestens ein Empfangselement gegenüberstehen.

Außerdem ist es möglich, daß die Einzelelemente auf einer Leiterplatte unmittelbar nebeneinander paarweise symmetrisch angeordnet werden und auf einer zweiten Leiterplatte der Abstand zwischen den Mittelpunkten der auf den Kreissektoren angeordneten Einzelelemente ca. das 1 1/2 fache des Durchmessers eines Einzelelementes beträgt.

Das Übertragungsprinzip besteht darin, daß alle Sendeelemente dasselbe Signal aussenden und mindestens ein Empfangselement dieses Signal empfängt. Damit die Übertragung von Daten in beiden Richtungen, d. h. zwischen relativ zueinander bewegten Teilen und gleichzeitig möglich ist, werden die Sendeelemente der einen Übertragungsrichtung und die Empfangselemente der anderen Übertragungsrichtung zueinander versetzt auf einem Kreisumfang mit dem selben Radius angeordnet, wobei die Elemente auf der einen Leiterplatte, z. B. paarweise symmetrisch verteilt und auf der anderen Leiterplatte entsprechend, wie schon beschrieben, nebeneinanderliegend angeordnet werden.

Im Bedarfsfall können auch zwei, oder bei Notwendigkeit mehrere Kanäle, mehrere Radien auf den gleichen Leiterplatten verwendet werden, wobei einer der Radien auch Null sein kann, wenn in der speziellen Konstruktion auf die Mitteldurchführung in der Baugruppe verzichtet werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung der Sende- und Empfangselemente bei Verwendung desselben Radius für beide Leiterplatten und Übertragungsrichtungen

Fig. 2 eine Anordnung der Sende- und Empfangselemente auf verschiedenen Radien, für beide Leiterplatten und für jede Übertragungsrichtung

Fig. 3 eine Anordnung der Sende- und Empfangselemente für mehrkanalige Datenübertragung.

Nach Fig. 1 sind auf der ringförmigen Leiterplatte 1 Sendeelemente 3, z. B. Fotodioden und Empfangselemente 4, z. B. Fototransistoren, symmetrisch paarweise auf einem Kreisumfang mit dem Radius 5 verteilt. Die genannten Bauelementenpaare von Sendeelementen 3 und Empfangselementen 4 werden jeweils abwechselnd versetzt in gleichmäßigen Winkelschritten auf dem Kreisumfang angeordnet. Die Sendeelemente 3 und Empfangselemente 4 auf der ringförmigen Leiterplatte 2 werden jeweils auf einem Kreisausschnitt, mit dem gleichen Radius 5 wie auf Leiterplatte 1, nebeneinander angeordnet, wobei diese zwei Gruppen gegeneinander versetzt sind. Jeder der zwei bestückten Kreisausschnitte 7 auf der Leiterplatte 2 entspricht im Winkelmaß dem Abstand von zwei auf dem Radius 5 benachbarten Paaren von Sendeelementen 3 bzw. Empfangselementen 4 auf der Leiterplatte 1, wobei soviel Elemente auf dem jeweiligen Kreisausschnitt 7 vorgesehen werden müssen, daß immer mindestens ein Sendeelement 3 auf dem jeweiligen Kreisausschnitt 7 auf der Leiterplatte 2 und mindestens ein Empfangselement 4 auf der Leiterplatte 1 und umgekehrt gegenüberstehen, vorausgesetzt, Leiterplatte 1 und 2 werden parallel und mit den Bestückungsseiten zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen den beiden Einzelelementen eines Paares von Sendeelementen 3 bzw. eines Paares von Empfangselementen 4 auf der Leiterplatte 1 beträgt etwa das 1 1/2 fache des Durchmessers eines Einzelelementes.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Sendeelementen 3 und Empfangselementen 4 auf den Leiterplatten 1 und 2, analog zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, mit dem Unterschied, daß für die eine Übertragungsrichtung die Sendeelemente 3 und Empfangselemente 4 auf einen Kreisumfang mit dem Radius 5 und für die zweite Übertragungsrichtung auf dem Kreisumfang mit dem Radius 6 angeordnet werden.

Fig. 3 ist eine Kombination der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen zur mehrkanaligen Datenübertragung, wobei die Einzelelemente auf Leiterplatte 1 unmittelbar nebeneinander paarweise, symmetrisch angeordnet sind und auf Leiterplatte 2 der Abstand zwischen den Mittelpunkten der auf dem Kreisausschnitt 7 angeordneten Einzelelemente ca. das 1 1/2 fache des Durchmessers eines Einzelelementes beträgt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Leiterplatte (ringförmig)
2 Leiterplatte (ringförmig)
3 Sendeelement, z. B. Fotodiode
4 Empfangselement, z. B. Fototransistor
5 Radius r ₁
6 Radius r ₂
7 Kreisausschnitt

Claims

1. Anordnung von Sende- und Empfangselementen zur digitalen Datenübertragung, wobei diese Übertragung berührungslos und ständig bei rotierenden und oszillierenden Maschinen und Vorrichtung erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß zwei ringförmige Leiterplatten (1 und 2), die auf derselben Drehachse mit- oder gegenläufig rotierend, parallel und mit den Bestückungsseiten zueinandergekehrt, angeordnet, mit Sendeelementen (3), beispielsweise Fotodioden und Empfangselementen (4), beispielsweise Fototransistoren, bestückt werden, wobei diese Elemente auf beiden Leiterplatten (1 und 2) auf einem Kreisumfang oder auf einem oder mehreren Kreisausschnitten (7) mit demselben Radius (5) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeelemente (3) und Empfangselemente (4) auf der Leiterplatte (1) symmetrisch, z. B. paarweise, auf dem Kreisumfang mit dem Radius r ₁ (5) jeweils abwechselnd versetzt, angeordnet sind und daß die Sendelemente (3) und die Empfangselemente (4) auf der Leiterplatte (2) auf jeweils einem zueinander versetzten Kreisausschnitt (7) mit demselben Radius r ₁ (5) nebeneinander angeordnet sind, wobei ein bestückter Kreisausschnitt (7) auf der Leiterplatte (2) mindestens dem Kreisausschnitt (7) auf der Leiterplatte (1) im Winkelmaß entsprechen muß und dabei soviel Sende- und Empfangselemente (3 und 4) auf dem jeweiligen Kreisausschnitt (7) nebeneinander angeordnet werden müssen, daß immer mindestens ein Sendeelement (3) auf dem jeweiligen Kreisausschnitt (7) der Leiterplatte (2) und mindestens ein Empfangselement (4) auf der Leiterplatte (1) und umgekehrt gegenüberstehen.

3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeelemente (3) auf die Empfangselemente (4) eines Übertragungskanals auf den Leiterplatten (1) und (2) jeweils auf einem Kreisumfang mit einem eigenen Radius (5) oder (6) für jeden Übertragungskanal angeordnet sind bzw. daß für jeweils zwei Übertragungskanäle nur ein Radius vorgesehen ist.

4. Anordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeelemente (3) und die Empfangselemente (4) auf den Leiterplatten (1 und 2) nur für einen Kanal angeordnet sind.

5. Anordnung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendeelemente (3) auf der Leiterplatte (1) so miteinander verbunden sind, daß alle dasselbe Signal aussenden und daß die Empfangselemente (4) auf Leiterplatte (2) derartig miteinander verbunden sind, daß jedes Empfangselement diese Signale aufnehmen und weiterleiten kann, wobei in umgekehrter Richtung von Leiterplatte (2) nach Leiterplatte (1) das gleiche gilt.