DE4001442A1 - Vorrichtung zur sicherung eines optischen datenuebertragungsweges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung eines optischen Datenübertragungsweges einer Mehrzahl mittels eines Lichtleiters verketteter Datenstationen.

In der Datenübertragungstechnik werden in zunehmendem Maße anstelle bisher üblicher Kabel mit metallischen Leitern sogenannte Lichtleiter verwendet, die in vielen Fällen erhebliche Vorteile gegenüber metallischen Leitern zur Übertragung von Signalen haben. Ein wesent­ licher Vorteil der Lichtleiter besteht darin, daß sie praktisch eine galvanische Trennung zwischen den Geräten am Meßort (Datenstation) und den Geräten am Auswerteort sowie eine galvanische Trennung zwischen verschiedenen Datenstationen an unterschiedlichen Meßorten ermög­ lichen. Die durch die Verwendung von Lichtleitern im vorbeschriebenen Sinne ermöglichte galvanische Trennung einzelner Datenstationen untereinander und auch der Auswertestation schafft eine erdschleifenfreie Messung und Erfassung von Daten, d. h. eine bisher mit aufwen­ digsten Methoden nur erreichbare Eliminierung der Störungen und Fehler durch die sich zwangsweise beim Einsatz elektrischer Geräte und diese verbindenen metallischen Kabel ausbildenden Erdschleifen wird völlig ausgeschlossen.

Wenn allerdings bei Meßaufbauten in der wissenschaft­ lichen Forschung und auch bei in der technischen Anwen­ dung anzutreffenden komplexen Überwachungseinrichtungen Datenübertragungswege vorgesehen werden müssen, bei deren Sicherung des Datenübertragungsweges eine Mehrzahl mittels eines Lichtleiters derart verketteter Datensta­ tionen vorgesehen ist, daß an jeder Datenstation die Information aller anderen Datenstationen auch verfügbar sein muß, d. h. wenn der Übertragungsweg in Form eines quasi geschlossenen Ringes durch alle Datenstationen einer Anlage hindurchgeschleift wird, kann der höchst nachteilige Fall auftreten, daß bei Ausfall einer Datenstation der gesamte Datenübertragungsweg unter­ brochen wird. Das hat zur Folge, daß auch alle übrigen Datenstationen, die für sich selbst noch funktionsfähig sind, nicht mehr arbeiten können, da der Datenfluß infolge der Störung in einer Datenstation insgesamt unterbrochen worden ist.

Bisher mußte zur Behebung eines solchen Fehlers manuell eine Verbindung zwischen dem zu einer defekten Daten­ station zugeführten und von diesem wieder weggeführten Lichtleiter hergestellt werden, beispielsweise dadurch, daß die entsprechenden Lichtleiterenden manuell von der Datenstation gelöst und selbst miteinander verbunden wurden.

Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Störung eines in der voranstehenden Weise aufgebauten Datenübertragungs­ weges zwischen verketteten Datenstationen sehr nachtei­ lige Wirkungen hat. Vielfach wird dadurch ein Untersu­ chungszyklus bei einem wissenschaftlichen Experiment aber auch bei in der Praxis angewandten Überwachungsan­ ordnungen vollständig wertlos, da die manuell mögliche Behebung derartiger Störungen, wie sie vorangehend aufgezeigt wurde, erhebliche Zeit in Anspruch nimmt, die vielfach auch nicht zur Verfügung steht, um das Experi­ ment oder aber die Überwachungsfunktion bei einer praxisangewandten Anlage sinnvoll und kontinuierlich zu Ende führen zu können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrich­ tung zu schaffen, mit der bei verketteten Datenstationen der eingangs genannten Art trotz einer Funktionsstörung in einer Datenstation, die bisher zu einer Unterbrechung des Übertragungsweges geführt hat, der Übertragungsweg unter Ausschluß der funktionsgestörten Datenstation aufrechterhalten wird, wobei diese Vorrichtung einfach und kostengünstig aufgebaut werden kann und sich grund­ sätzlich zum Einsatz in beliebigen geeigneten Licht­ leiterübertragungswegen eignet.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß eine vorrichtungsinterne Verbindung einer durch die Vorrichtung zu einer Datenstation hin- und von dieser weggeführten Lichtleiterschleife mit den zur Vorrichtung zugeführten und von dieser weggeführten Lichtleitern bei einer funktionsgestörten Datenstation durch eine Schal­ teinrichtung unterbrochen wird und vorrichtungsintern eine optische Verbindung zwischen zugeführtem und weggeführtem Lichtleiter hergestellt wird.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im wesentlichen darin, daß auf einfache Weise unter Aus­ schluß des durch die defekte Datenstation durchge­ schleiften Lichtleiters in der Vorrichtung unmittelbar ein diese Schleife kurzschließender Datenübertragungsweg geschaffen wird, ohne daß es manuell durchzuführender Maßnahmen bedarf, um den Fehler in der Datenstation zu beheben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung eine um eine Achse drehbare Strebe auf, an der jeweils gegenüberliegend beide Lichtleiterenden der Lichtleiterschleife derart ange­ ordnet sind, daß die Achsen der Lichtleiterenden im we­ sentlichen axial mit den Achsen der Lichtleiterenden der zur Vorrichtung zu- und von dieser weggeführten Licht­ leiter einstellbar sind. Die Schalteinrichtung wird dabei quasi als "Öffner", wie bei einem klassischen elektrischen Schalter, bei dem der Verbindungsweg zwischen zwei elektrischen Kontakten beim Öffnungsvor­ gang geöffnet wird, ausgebildet, wobei die optischen Achsen der zur Vorrichtung zu- und von dieser wegge­ führten Lichtleiter, die die Datenstationen miteinander verketten, mit den Achsen der Lichtleiterenden der durch die Vorrichtung durchgeschleiften, zur direkt ange­ schlossenen Datenstation hingeführten Lichtleiter­ schleife übereinstimmen. Wird diese Verbindung unter­ brochen, d. h. wird die Schalteinrichtung nach Art eines "Öffners" bewegt, ist ein unmittelbarer optischer Weg zwischen den Lichtleiterenden der zur Vorrichtung zu­ und von dieser weggeführten Lichtleiter vorrichtungsin­ tern möglich, da deren jeweilige Achsen axial zueinander ausgebildet sind.

Um in diesem Falle den kurzgeschlossenen optischen Verbindungsweg in der Vorrichtung optimal sicherstellen zu können, sind die Lichtleiterenden mit optischen Linsen versehen, was gleichermaßen auch für die ent­ sprechenden Lichtleiterenden der durch die Vorrichtung durchgeschleiften Lichtleiterschleife zur angeschlosse­ nen Datenstation gilt.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird die vorrichtungsinterne Verbindung mittels einer elektrisch eingeschalteten Elektromagnet­ einrichtung in ihrer aktiven Stellung gehalten, wobei bei einer entsprechenden funktionsgestörten Datenstation die Elektromagneteinrichtung elektrisch ausgeschaltet und die Verbindung in ihre inaktive Stellung bei im wesentlichen gleichzeitigem Aufbau der optischen Ver­ bindung überführt wird. Die Elektromagneteinrichtung kann aber auch vorzugsweise bewußt bei dieser Ausge­ staltung der Vorrichtung ausgeschaltet werden, mit der gleichen vorangehend beschriebenen Schaltfolge, um beispielsweise eine mit der Vorrichtung direkt verbun­ dene Datenstation aus dem geschlossenen Kreis oder Verbindung der miteinander verketteten Datenstationen auszuschließen, beispielsweise wenn diese Datenstation gewartet, repariert, umgebaut oder aber für die Gesamt­ funktion einer Anlage, in der diese Datenstation einge­ baut ist, momentan nicht von Bedeutung ist, beispiels­ weise bei einem momentan ruhenden Experimentteil, für den diese Datenstation normalerweise gebraucht wird.

Vorteilhafterweise weist die Strebe bei einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung eine im Querschnitt winkelförmige Struktur auf, wobei auf dem einen freien Ende der Strebe die Lichtleiterenden der Lichtleiter­ schleife angeordnet sind, und daß das andere freie Ende oder der Mittelbereich der Strebe mit der Elektromagnet­ einrichtung in lösbarem Eingriff steht. Diese Art der Ausbildung der Schalteinrichtung mittels der winkelförmig ausgebildeten Strebe ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau dieses Vorrichtungsteils, zumal dafür keine komplizierten Kostruktionselemente hergestellt werden müssen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach­ folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus­ führungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 mittels Lichtleitern miteinander verkettete Datenstationen gemäß dem Stand der Technik, wobei die Lichtleiter durch die einzelnen Datenstationen geschleift sind,

Fig. 2 eine Anordnung gemäß der Darstellung von Fig. 1 unter Einschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Datenübertragungsweg der über die Lichtleiter verketteten Datenstatio­ nen,

Fig. 3 eine Darstellung verketteter Datenstationen gemäß der Darstellung von Fig. 1 im Block­ schaltbild,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung die erfindungs­ gemäße Vorrichtung,

Fig. 5 eine Darstellung im Blockschaltbild einer unmittelbar mit der Vorrichtung verbundenen Datenstation im aktiven Schaltzustand der Vorrichtung und

Fig. 6 eine Darstellung wie Fig. 5, die jedoch einen inaktiven Schaltzustand der Vorrichtung unter Abschaltung der angeschlossenen Datenstationen zeigt.

In Fig. 1 ist eine Mehrzahl von Datenstationen 12 gezeigt, die über einen in der Regel kabelförmig ausge­ bildeten Lichtleiter 11 miteinander verbunden sind, wobei der Datenübertragungsweg schematisch vollständig in Fig. 3 dargestellt ist, d. h. der Datenübertragungsweg ist ringförmig ausgebildet. Die Datenstationen 12 können beliebige geeignete Datenstationen sein, d. h. Detekto­ ren, Sensoren, Auswerteeinrichtungen, Prozessoren usw., so daß die Abbildung als Computer mit Eingabetastatur und Bildschirm nur symbolisch zu verstehen ist.

In den Übertragungsweg sind die Vorrichtungen 10 gemäß der Darstellung von Fig. 2 eingefügt, wobei die Vor­ richtung 10, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, als gesonderte Baueinheit außerhalb der Datenstation 12 angeordnet oder aber auch integraler Bestandteil der Datenstation 12 sein kann.

Das funktionsgemäße Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 in Verbindung mit der hier unmittelbar zugeordneten Datenstation 12 ist aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich. Anhand der Fig. 5 und 6 in Verbindung mit der Fig. 4 ist der Aufbau und die Funktion der Vorrichtung 10 ersicht­ lich. Zu allen Vorrichtungen 10, vergl. auch die Fig. 1 bis 3, wird auf die gleiche Weise ein Lichtleiter 11 zugeführt (zugeführter Lichtleiter 16) und von dort wieder ein Lichtleiter 11 weggeführt (weggeführter Lichtleiter 17). Im Inneren der Vorrichtung 10 ist eine Lichtleiterschleife 15 angeordnet, die von der Vorrich­ tung 10 zur Datenstation führt und von dort wieder in die Vorrichtung 10 hineingeführt wird. Der zugeführte Lichtleiter und der weggeführte Lichtleiter 16, 17 weisen Lichtleiterenden 160, 170 auf, die jeweils mit einer Linse 162, 172 versehen sind. Ebenso weisen die Lichtleiterenden 150, 151 der Lichtleiterschleife 15 innerhalb der Vorrichtung 10 Linsen 154, 155 auf.

Während die Lichtleiterenden 160, 170 der zu- und weggeführten Lichtleiter 16, 17 an feststehenden Streben 26, 27 der Vorrichtung 10 angeordnet sind, sind die Lichtleiterenden 150, 151 der Lichtleiterschleife 15 an Streben 18, 29 angeordnet, die an dem einen Ende 24 der Strebe 21 angeordnet sind, wobei diese Strebe im Quer­ schnitte eine annähernd rechtwinklige Querschnittsform aufweist. An dem vom Ende 24 der Strebe 21 wegweisenden Ende ist eine im wesentlichen zu den Streben 27, 18 angeordnete Achse 20 vorgesehen, um die die Strebe 21 und damit die Streben 28, 19, die die Lichtleiterenden 150, 151 der Lichtleiterschleife 15 haltend aufnehmen, drehbar sind, und zwar in Richtung des Pfeiles 30 und im umgekehrter Richtung. Die Achse 20 selbst ist wiederum beidseitig über Streben 31, 32 gelagert, wobei diese Streben 31, 32 zusammen mit den Streben 26, 27 auf geeignete Weise an einer Grundplatte 33 der Vorrichtung 10 befestigt sind.

Das andere freie Ende 25 der Strebe 21 steht mit einer Elektromagneteinrichtung 22 in lösbarem Eingriff. Die Elektromagneteinrichtung 22 steht über eine elektrische Leitung 34 mit der Datenstation 12 in Verbindung und kann entweder durch die Datenstation 12 automatisch oder von der Datenstation 12 aus auch manuell deaktiviert werden, d. h. erfindungsgemäß bei funktionsgestörter Datenstation, oder aber auch dann, wenn diese Datensta­ tion aus dem verketteten Datenübertragungsweg herausge­ nommen werden soll.

In den Fig. 4 und 5 ist der schaltaktive Zustand der Vorrichtung 10 dargestellt, d. h. Daten gelangen über den zugeführten Lichtleiter 16 über die Linse 162 auf die Linse 154 und von dort über das Lichtleiterende 150 in die Lichtleiterschleife 15 und werden zur Datenstation 12 geführt und dort auf geeignete Weise durch diese durchgeschleift. Die Daten verlassen die Datenstation 12 dann, ggf. um Daten der Datenstation 12 angereichert, wieder im anderen Teil der Lichtleiterschleife 15 und gelangen dort an das andere Lichtleiterende 151 und von dort über die Linse 155 zur Linse 172 des weggeführten Lichtleiters 17, d. h. in das dortige Lichtleiterende 170 und werden dann zur nächsten Datenstation 12, vergl. die Fig. 1 bis 3 geführt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten aktiven Schaltstellung der Schalteinrichtung 18 der Vorrichtung 10 sind die Achsen 152, 153 und die Achsen 161, 171 aller Lichtleiterenden 150, 151, 160, 170 axial zuein­ ander ausgerichtet, so daß die Datenübertragung auch außerhalb der Lichtleiter an dieser Stelle optimal ausgeführt werden kann.

Wird infolge eines Defektes innerhalb der der Vorrich­ tung 10 zugeordneten Datenstation 12 die Elektromagnet­ einrichtung 22 deaktiviert, klappt die Strebe 21 in Richtung des Pfeiles 23 in ihre inaktive Stellung, was entweder aufgrund ihres Gewichtes oder durch hier nicht dargestellte Federmittel oder dergl. unterstützt ge­ schehen kann. Dadurch wird bewirkt, daß ein quasi kurzgeschlossener optischer Übertragungsweg 19 zwischen dem Austritt des Lichtes aus der Linse 162 zum Eintritt in die Linse 172 geschaffen wird, und zwar unter Aus­ schluß des Eintritts des Lichtes bzw. der Daten in die zur Datenstation 12 führenden Lichtleiterschleife 15, so daß ein deaktivierter Zustand gemäß der Darstellung von Fig. 6 geschaffen wird.

Die Vorrichtung 10 bzw. die Schalteinrichtung 18 kann entweder manuell oder auch durch erneute Aktivierung der Elektromagneteinrichtung 22 in ihre aktive Schaltstellung entsprechend der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles 23 überführt werden.

Bezugszeichenliste

 10 Vorrichtung
 11 Lichtleiter
 12 Datenstation
 13 vorrichtungsinterne Verbindung
 14 vorrichtungsinterne Verbindung
 15 Lichtleiterschleife
150 Lichtleiterende
151 Lichtleiterende
152 Achse
153 Achse
154 Linse
155 Linse
 16 zuführender Lichtleiter
160 Lichtleiterende
161 Achse
162 Linse
 17 wegführender Lichtleiter
170 Lichtleiterende
171 Achse
172 Linse
 18 Schalteinrichtung
 19 optische Verbindung
 20 Achse
 21 Strebe
210 Mittelbereich
 22 Elektromagneteinrichtung
 23 inaktive Stellung (Pfeil)
 24 Ende der Strebe
 25 Ende der Strebe
 26 Strebe
 27 Strebe
 28 Strebe
 29 Strebe
 30 Pfeil
 31 Strebe
 32 Strebe
 33 Grundplatte
 34 Leitung

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Sicherung eines optischen Datenüber­ tragungsweges einer Mehrzahl mittels eines Lichtleiters verketteter Datenstationen, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorrichtungsinterne Verbindung (13, 14) einer durch die Vorrichtung (10) zu einer Datenstation (12) hin- und von dieser wieder weggeführten Lichtleiterschleife (15) mit den zur Vorrichtung (10) zugeführten (16) und von dieser weggeführten (17) Lichtleitern bei einer funkti­ onsgestörten Datenstation (12) durch eine Schaltein­ richtung (18) unterbrochen wird und vorrichtungsintern eine optische Verbindung (19) zwischen zugeführtem (16) und weggeführtem (17) Lichtleiter hergestellt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (18) eine um eine Achse (20) drehbare Strebe (21) aufweist, an der jeweils gegenüber­ liegend beide Lichtleiterenden (150, 151) der Lichtleiterschleife (15) derart angeordnet sind, daß die Achsen (152, 153) der Lichtleiterenden (150, 151) im wesentlichen axial mit den Achsen (161, 171) der Licht­ leiterenden (160, 170) der zur Vorrichtung (10) zu- und von dieser weggeführten Lichterleiter (16, 17) ein­ stellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterenden (150, 151; 160, 171) mit optischen Linsen (154, 155; 162, 172) versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorrichtungsin­ terne Verbindung (13, 14) mittels einer elektrisch eingeschalteten Elektromagneteinrichtung (22) in ihrer aktiven Stellung gehalten wird, wobei bei einer ent­ sprechend funktionsgestörten Datenstation (12) die Elektromagenteinrichtung (22) elektrisch ausgeschaltet und die Verbindung (13, 14) in ihre inaktive Stellung (23) bei im wesentlichen gleichzeitigem Aufbau der optischen Verbindung (19) überführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (21) eine im Querschnitt winkelförmige Struktur aufweist, wobei auf dem einen freien Ende (24) der Strebe (21) die Lichtleiterenden (150, 151) der Lichtleiterschleife (15) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere freie Ende (25) der Strebe (21) mit der Elektromagneteinrichtung (22) in lösbarem Eingriff steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (210) der Strebe (21) mit der Elektromagneteinrichtung (22) in lösbarem Eingriff steht.