DE3908786C2

DE3908786C2 -

Info

Publication number: DE3908786C2
Application number: DE19893908786
Authority: DE
Inventors: Steve Dipl.-Ing. 7836 Bahlingen De Cordell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1991-07-18
Also published as: DE3908786A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Informationsübertragung innerhalb einer Anordnung mit mehrere elektronische Schaltungen aufweisenden Platinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bis 4, wie aus der DE 32 21 889 A1 bekannt.

In elektronischen Schaltungen, worin die verschiedenen Funktionen wie Datenverarbeitung, Eingabe/Ausgabe usw. auf mehreren Platinen verteilt sind, ist es üblich, die Informationen und Signale zwischen diesen Schaltungseinheiten über eine Rückwandverdrahtungskarte zu verbinden und zu übertragen, was bedeutet, daß die Informationsübertragungsge schwindigkeit über die nicht abgeschirmten Drähte in der Bandbreite be grenzt ist. Übertragungssysteme mit Rückwandverdrahtungskarte weisen feste Verbindungen zwischen den verschiedenen Platinen auf. Änderung der Informations übertragungs-Funktionen bedeutet zwangsläufig eine Änderung der Rück wandverdrahtungskarte und/oder mehreren Platinen.

Stand der Technik

Fast jede bekannte Anwendung von Informationsüber tragung zwischen Platinen, Steckkarten und dergleichen einer elektro nischen Schaltung geschieht über eine Rückwandverdrahtungskarte mit Draht-Verbindungen. Allgemeine breitbandige Informationsübertragung über abgeschirmte Metalleitungen und über Lichtwege sind Stand der Technik, z. B. im Hirschmann-Katalog DS 7/3/10/86 "Optische Übertragungstechnik", S. 120, wo eine Lichtleiterverbindung dargestellt ist. Diese Verbindungen benötigen in der Regel komplexe Bus-Systeme, weil die Informationen zwischen mehreren Plati nen übertragen werden müssen. Ein Bus-System mittels Lichtleiterverbindungen in der Rahmenverdrahtungsebene ist in der obengenannten DE 32 21 889 A1 dargestellt.

Verbindungen zwischen entfernbaren Platinen werden bisher ausschließ lich über an den Kanten der Platinen befestigte Steckverbinder gemacht. Dies bedeutet, daß jedes Signal zwischen Platinen die Weg strecke zur Platinenkante zurücklegen muß, bevor es den Weg zwischen den Platinen zurücklegen kann. Der Durchschnittsweg zur Platinenkante beträgt weit über 50% der Platinenlänge, was bedeutet, daß die Über tragungszeiten um mehrere hundert Picosekunden verlängert werden. Die o.g. mechanischen Steckerverbindungen verlangen teuere und arbeits intensive Komponenten, um zuverlässig zu sein. Außerdem ist die Fehlerlokalisierung wegen der Mehrzahl von komplexen Querverbindungen zwischen den Platinen erschwert; nicht nur die Platinen sind fehler anfällig, sondern auch die Verbindungen müssen beim Fehlerlokalisieren untersucht werden.

Bisher waren die Platinen stets mit ihren eigenen Steckplätzen ver bunden. Das Eingeben eine Platine in den falschen Steckplatz war ent weder unmöglich oder führte manchmal zur Zerstörung der Schaltung, aber in jedem Fall konnte die Schaltung nur fehlerhaft oder überhaupt nicht funktionieren.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorher beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik zu vermeiden, insbesondere die Informationsüber tragungsgeschwindigkeit zwischen Schaltungseinheiten oder Platinen zu erhöhen, die mechanischen und Fehlerlokalisierungs-Probleme verbunden mit Rückwandverdrahtungskarten zu eliminieren, die Unabhängigkeit der Platinen von starren Steckplatz-Anordnungen zu ermöglichen und teuere Nach rüstung der Platinen und der Rückwandverdrahtungskarte wegen neuer Anforderun gen an die Anordnung zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 4 und weist folgende Vorteile auf: die Übertragungsgeschwindigkeit der Daten und Steuersignale zwischen Platinen wird auf eine Datenrate erhöht, die über eine Rückwandverdrahtungskarte z.Zt. nicht möglich ist. Ferner, werden Zeit takte zwischen Platinen nach dem Verfahren der Erfindung übertragen, kann das Vor- oder das Nacheilen (Time Skew) zwischen Signalen von verschiedenen Platinen bis zum theoretischen Minimum reduziert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 4 sind in den Unteransprüchen angegeben. Besondere Vorteile der Weiterbildungen nach den Ansprüchen 10 bis 12: Die zentrale Lage des Stabes ermöglicht optimierte geschwin digkeitsmäßige Übertragungswege zwischen Platinen, sowie Zuleitungs wege innerhalb der Platinen. Der Übertragungsstab kann zusätzlich Strom und Masse zuführen, kann als Schnittstelle zum Informations-Anschluß der Anord nung dienen, und kann als Vibrations-Absorbierer und als Wärme leiter zur Gehäuse-Oberfläche wirken.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 erste Ausführungsvariante der Daten- und Steuersignalübertra gung über optische Wege,

Fig. 2 eine Vergrößerung zweier Ausschnitte von Fig. 1,

Fig. 3 zweite Ausführungsvariante der Daten- und Steuersignalüber tragung über optische Wege,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsvariante der Daten- und Steuersignal übertragung über optische Wege,

Fig. 5 eine Ausführungsvariante der Methode von Fig. 4,

Fig. 6 eine stilistische Darstellung einer Ausführungsvariante der Daten- und Steuersignalübertragung über elektromagnetische Wege,

Fig. 7 eine Vorderansicht eines Ausschnittes der Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Ausschnittes der Fig. 6.

In der Fig. 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Platinen 1 und 2 einer Schaltung sind nur zwei von mehreren mög lichen Platinen in einem Gehäuse. Das Gehäuse ist nicht abgebildet, aber es versteht sich, daß die abgebildeten Platinen im Gehäuse nach herkömmlichen Methoden befestigt werden können. Auf den beiden Plati nen sind halbdurchlässige Spiegel 3 und 4 in unterschiedlichen Lagen auf den Plätzen 9 befestigt. Außerdem ist auf der Platine 1 ein zusätz licher Spiegel 5; in der passenden Lage auf der Platine 2 befindet sich Loch 6 durch die Platine. Ein optischer Sender/Empfänger 7 ist auf Platine 1 abgebildet (das Gegenstück auf Platine 2 ist nicht abgebildet). Diese Sender/Empfänger-Einheit ist mit einem Rückwandverdrahtungskarten-Interpreter 8 verbunden, der die zu sendenden Signale sowie die zu empfangenden Sig nale verarbeitet. Er kann die Adressen der empfangenen Signale sowie die Signale selbst kodieren und dekodieren. Gezeigt aber nicht erläu tert ist ein zweiter Platz 10 auf Platine 1, wo zwei zusätzliche Spie gel 11 und 12 montiert sind. Der Sender/Empfänger für die Übertragung über diesen Spiegel ist nicht abgebildet; er wird zweckmäßig mit dem Rück wandsverdrahtungskarten-Interpreter B verbunden.

Es folgt anhand der Beschreibung der Fig. 2 ein Übertragungsbei spiel zwischen den in Fig. 1 abgebildeten Platinen. In der Fig. 2 ist eine Abbildung der Verkehrswege zwischen den Platinen 1 und 2 sowie zwischen diesen und anderen Platinen der Schaltung. In der Abbildung verläßt ein optisches Signal 13 den Sender 7 auf Platine 1. Ein Teil des Strahls wird vom Spiegel 3 nach links reflektiert, der andere Teil wird zu dem Spiegel 4 durchgelassen, wo er teilweise nach rechts re flektiert wird. Der andere Teil des Strahls wird durchgelassen und wird vom Spiegel 5 nach rechts reflektiert und strahlt durch das Loch 6 in Platine 2 in Richtung einer Platine rechts von der Platine 2. Der von Spiegel 4 nach rechts reflektierte Strahl wird vom Spiegel 4 auf Pla tine 2 teilweise nach unten reflektiert und teilweise nach rechts durch gelassen. Der nach unten gerichtete Strahl verläuft durch den Spiegel 3 und wird vom Empfänger 7 der Platine 2 empfangen.

In der Fig. 3 ist ein mögliches Beispiel abgebildet, wobei zwei halbdurchlässige Spiegel 17 und 18 auf dem Gehäuseboden 19 befestigt sind. Ein Strahl 20 verläßt den Sender/Empfänger 16 der Platine 14 über das Spiegel-System 17, 18 und wird vom Sender/Empfänger 16 der Platine 15 empfangen. Ein Teil des Strahls 20 wird nach rechts durch gelassen. Der Spiegel 18 ist verstellbar, falls eine neue Platine mit anderen Eigenschaften eingesetzt werden muß. Stilistisch dargestellt ist ein möglicher, auf der Platine 15 montierter Mechanismus 21, der durch eine Vorrichtung den Spiegel 18 automatisch justiert.

Ein Übertragungssystem ist in Fig. 4 abgebildet, worin die herkömm liche Rückwandverdrahtungskarte durch eine Zentralverbindungsebene ersetzt wird. Es besteht aus einem Stab, der durch Löcher in den verschiedenen Plati nen (z.B. Loch 27 der Platine 24) sowie durch ein Ende 25 des Gehäuses geschoben werden kann, und der in eine Befestigung 26 am anderen Ende 23 des Gehäuses paßt. Die Zentralverbindungsebene ist mit mehreren Lichtleiter fasern 28 versehen, die in Verbindung mit den kombinierten Umsetzer/ Schreib-Lesesensoren 29 die Signale zwischen den Platinen und der Steckerverbindung oder Verbindungs-Vorrichtung 30 übertragen. Das Gehäuseende 23 ist als mehrschichtig gezeigt, wobei es neuerdings als Träger bestimmter Komponenten 31 bestückt werden kann, denn die her kömmliche Kanten-Steckerverbindung ist nicht notwendig. Nicht darge stellt sind mögliche Positionierungs-Arretierungen in den Befestigungen 26 und 30.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Methode von Fig. 4. Der oben beschrie bene Stab 22 wird nicht durch Löcher in den Platinen und in einem Gehäuseende geschoben, sondern er wird entweder an einer Gehäusewand fest montiert oder wird durch Ausschnitte oder Schlitze in den Platinen (z.B. Ausschnitt 34der Platine 33) in das Gehäuse hineingeschoben. In dieserAusführung kann eine Platine aus dem Gehäuse in der Pfeil richtung 35 herausgezogen werden, ohne daß der Stab 22 zuerst abmontiert werden muß. Ein zweites Gehäuseende 32 mit einem Teilausschnitt 36 für das Stabende aber ohne Positionierungs-Arretierung ist gezeigt. Der gezeigte kombinierte Umsetzer/Schreib-Lesesensor 29 funktioniert wie in der Beschreibung für Fig. 4.

In Fig. 6 ist eine mögliche Informationsübertragung zwischen zwei Platinen 37 und 38 über elektromagnetische Wege dargestellt. Die auf den Platinen montierten Transceiver 39 kommunizieren über elektromag netische Wellen. Die Übertragung kann analog über Trägerfrequenz- Modulation, digital über Frequenzumtastmodulation oder über andere Methoden geschehen. Da die Ausstrahlung vom Senderteil des Transceiver immer etwas streut, ist der Sendeweg mit den Abschirmungs- Vorrichtungen 40 und 41 vorgesehen. Diese Abschirmungsteile 40 und 41 sind in Fig. 6 stilisiert abgebildet; es ist vorgesehen, daß sie sich anpassen wenn eine Platine oder beide in das Gehäuse eingeschoben werden. Es ist auch möglich, die Abschirmung anzubringen, nachdem die Platinen ihre endgültigen Stellungen eingenommen haben. Ein kombinierter Umformer/Rückwandverdrahtungskarten-Interpreter 43 ist in der Nähe des Transceiver 39 auf dar Platine 37 gezeigt.

Fig. 7 zeigt die Vorderansicht einer Platine 44 mit einem in einem integrierten Schaltkreis 45 implementierten Transceiver 39. Der Über tragungsweg ist durch eine Abschirmungsmuffe 46 abgeschirmt.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch den Transceiver 39 sowie die Abschirmungsmuffe 46 von Fig. 7. Die Anpassungsmuffe 47 zum gegenübergestellten Transceiver 39 ist auch gezeigt. Ein Loch 49 durch die Platine 48 ist mit den passenden Abschirmungsmuffen in stilistischer Form gezeigt. Übertragungen vom Transceiver 50 passen durch das Loch, um mit anderen Platinen zu kommunizieren. Es versteht sich, daß Abschirmungs-Maßnahmen für die Platine selber notwendig sind, falls das Material der Platinen die elektromagnetische Strahlungs energie durchläßt.

Claims

1. Verfahren zur Informationsübertragung innerhalb einer Anordnung mit mehrere elektronische Schaltungseinheiten aufweisenden Platinen, wobei die Platinen einen oder mehrere Informations-Anschlüsse zum Verbinden mit anderen Schaltungseinheiten oder Platinen über einen Übertragungsweg aufweist, wobei innerhalb des Übertragungsweges eine drahtlose Übertragungsstrecke mit einem Sender und einem Empfänger vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen zwischen den Informationsanschlüssen der Schaltungseinheit oder der Platine (1, 2) bzw. zwischen mehreren Schaltungseinheiten oder Platinen (14, 15; 23, 24, 25; 32, 33; 37, 38; 44, 48) direkt an deren Informations-Anschlüssen einerseits über den Sender (7, 16, 29, 39) abgegeben und unmittelbar am Informations-Anschluß der anderen Schaltungseinheit oder Platine über den Empfänger (7, 16, 29, 39) aufgenommen und dazwischen drahtlos übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen optisch übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen elektromagnetisch übertragen werden.

4. Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung zwischen Informationsanschlüssen einer Platine bzw. zwischen mehreren Platinen, die in einem Gehäuse oder einem Gestell einsetzbar sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Informationen innerhalb einer Platine bzw. zwischen mehreren Platinen der Sender und/oder der Empfänger (7, 16, 29, 39) jeweils unmittelbar bei einem Informationsanschluß angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender bzw. Empfänger optische Sender bzw. Empfänger vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender bzw. Empfänger elektromagnetische Sender bzw. Empfänger vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des drahtlosen Übertragungsweges Spiegel (3, 4, 5) gegebenenfalls halbdurchlässig ausgebildet sind, oder Lichtleiter (28) vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platinen Öffnungen (6) zum Durchleiten bzw. Durchlassen der Informationen aufweisen.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 , 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, nach Montage der Platinen automatisch eingestellte Spiegel (17, 18) auf einigen der Platinen oder am Gehäuse zum Weiterleiten der Informationen befestigt sind.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder gegebenenfalls mehrere Lichtleiter in einem Übertragungsstab (22) zusammengefaßt sind, daß innerhalb von miteinander informationsmäßig zu verbindenen Platinen Ausschnitte für (27) für diesen Stab vorgesehen sind, und daß neben diesen Ausschnitten Sender und/oder Empfänger (29) zum Auskoppeln bzw. Einkoppeln von Informationen in die im Übertragungsstab (22) befindlichen Lichtleiter (28) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 5 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (34) für den die Lichtleiter aufweisenden Übertragungsstab (22) an einem Rand der Platinen (32, 33) angeordnet sind und in Einsteckrichtung randoffen ausgebildet sind (Fig. 5).

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 5 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander informationsmäßig zu verbindenen Platinen einen vorzugsweise zentralen Ausschnitt aufweisen, und daß der Übertragungsstab (22) gegebenenfalls seitlich herausnehmbar ist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Sender ihre Informationsstrahlen gerichtet oder ungerichtet senden, und daß die Empfänger diese elektromagnetischen Signale über Richtsensoren oder andere Sensoren empfangen.