DE4410301C2 - Elektrische Reihenklemme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische, vorzugsweise auf einer Tragschiene anzuord­ nende Reihenklemme zur Vernetzung von elektrische Signale führenden Signallei­ tungen, mit einem Klemmengehäuse und mit einem Klemmkörper zum An­ schluß einer Signalleitung.

Elektrische, vorzugsweise auf einer Tragschiene anzuordnende Reihenklemmen wer­ den hauptsächlich in zwei unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Der erste Bereich ist die klassische Anwendung von Reihenklemmen in der elektrischen Energievertei­ lung in Unterverteilungen, Schaltschränken und Klemmenkästen. Hierbei wird ein elektrisches Potential von einer ankommenden Leitung auf mehrere abgehende Lei­ tungen verteilt. Zur Verteilung werden mehrere Reihenklemmen eingangsseitig ge­ brückt, z. B. mittels Einlegebrücken. Im zweiten Bereich werden mit den elektrischen Reihenklemmen Signal- und Steuerleitungen untereinander vernetzt. Dabei werden viele Signale von vielen Signalleitungen entweder auf ein Kabel mit vielen zusam­ mengefaßten Signalleitungen zusammengeführt oder an elektronische Steuerungen oder dezentrale Eingabe/Ausgabe-Geräte angeschlossen; die Reihenklemmen über­ nehmen die Verteilung der Signalleitungen. Auch hier werden Einlegebrücken einge­ setzt. Man spricht hier auch von Signal-Rangierung.

Beim praktischen Einsatz von elektrischen Reihenklemmen treten eine Vielzahl von Problemen auf, z. B. die Isolierung der Reihenklemmen untereinander, die Ausbildung der Klemmkörper, die Ankuppelbarkeit von Prüf- und/oder Kontrollelementen, die Bereitstellung von mehreren Verbindungswegen innerhalb einer Reihenklemme, die Befestigung der Reihenklemmen auf verschiedenen Tragschienen, die Beschriftung der Reihenklemmen, die Trennbarkeit der Verbindung zwischen zwei Klemmkörpern innerhalb einer Reihenklemme usw.

Die bekannte elektrische Reihenklemme, von der die Erfindung ausgeht (Gesamtka­ talog "Phoenix Contact", Teil A, Infonummer 126, Multi Bridge Terminal MBT 2, 5, März 1982 der Firma Phoenix Contact GmbH & Co.), weist zwei Klemmkörper auf und besitzt sechs Brückungsmöglichkeiten; vier Brücken liegen in Brückenschäch­ ten in der Mitte der Reihenklemme und zwei links und rechts der Reihenklemme als Einlegebrücken. Für Reihenklemmen, die zur Signalübertragung eingesetzt werden, also aus dem eingangs eingeführten zweiten Bereich, ist die Beschränkung auf sechs Brückungsmöglichkeiten problematisch. Insbesondere dann, wenn die elektrischen Signale über größere Entfernungen an etwa eine weitere Reihenklemme oder ein be­ liebiges elektronisches Gerät weitergegeben werden sollen, sind die Brückungsmög­ lichkeiten der bekannten Reihenklemme, von der die Erfindung ausgeht, nicht hinrei­ chend. Zudem sind die bekannten mechanischen Brückungsmöglichkeiten hinsicht­ lich ihrer Montage relativ aufwendig.

Zum Stand der Technik gehört (vgl. Bernd Haller "Reihenklemmen Verbindungsele­ mente für Elektrotechnik und Elektronik", elektrische energie-technik, 27. Jahrgang 1982, Nr. 4, Seiten 5 bis 11), daß an Reihenklemmen ganz unterschiedliche Anforde­ rungen gestellt werden, daß es Reihenklemmen mit Schraubanschluß und mit anderen Anschlußtechniken gibt, daß zu den Reihenklemmen mit Schraubanschluß insbeson­ dere Schutzleiterklemmen, Mittelleiter-Trennklemmen, Prüf- und Trennklemmen, Si­ cherungsklemmen, Abgleichklemmen und Reihenklemmen für die Elektronik gehö­ ren, daß zu den anderen Anschlußtechniken Federklemmanschlüsse, Flachsteckan­ schlüsse, Lötanschlüsse, Wickelanschlüsse und Klammeranschlüsse gehören und daß in Reihenklemmen auch zunehmend elektronische Bauelemente eingebaut werden.

Im übrigen sind sogenannte INTERBUS-S-E/A-Module bekannt (vgl. den Katalog "Phoenix Contact, Inovation in Interface, II-Interbus" der Firma Phoenix Contact GmbH & Co., Ausgabe 93/94, Seite 42). Es handelt sich dabei um Ein-/Ausgabemo­ dule, an die einerseits, über Reihenklemmen, eine Vielzahl elektrischer Leitungen an­ geschlossen werden können, an die andererseits eine Busleitung angeschlossen wird.

Schließlich gehört eine Reihenklemme zum Stand der Technik (vgl. die nachveröf­ fentlichte, auf eine prioritätsältere Patentanmeldung zurückgehende deutsche Offen­ legungsschrift 44 02 002), die als Ein-/Ausgabemodul ausgeführt ist, die also zur Ver­ netzung von elektrische Signale führenden Signalleitungen dient und zu der ein Klemmengehäuse, ein Klemmkörper zum Anschluß einer Signalleitung, ein Signal­ wandler zur Wandlung eines analogen elektrischen Signals in ein digitales Signal und ein Schnittstellen-Baustein gehören. Dabei sind der Signalwandler und der Schnitt­ stellen-Baustein durch diskrete Bauelemente auf einer Leiterplatte realisiert und ist der Schnittstellen-Baustein mit einer die digitalen Signale seriell übertragenden Da­ tenleitung verbindbar.

Ausgehend vom vorveröffentlichten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, die - seit Jahrzehnten millionenfach - bekannte elektrische Reihen­ klemme so auszugestalten und weiterzubilden, daß die Signalübertragung mit verrin­ gertem Brückungs- und Verkabelungsaufwand bei gleichzeitig erhöhter Flexibilität möglich ist.

Die erfindungsgemäße Reihenklemme, bei der die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalwandler zur Wandlung eines analogen elektrischen Signals in ein digitales Signal und ein Schnittstellen-Bau­ stein vorgesehen sind, daß der Signalwandler und der Schnittstellen-Baustein als ein­ heitlicher integrierter Schaltkreis ausgeführt sind und daß der Schnittstellen-Baustein mit einer die digitalen Signale seriell übertragenden Datenleitung verbindbar ist. Die erfindungsgemäße Reihenklemme hat also einerseits einen konventionellen Anschluß, nämlich einen Klemmkörper zum Anschluß einer Signalleitung, andererseits einen Busanschluß, also eine Anschlußmöglichkeit für eine digitalisierte Signale seriell über­ tragende Datenleitung.

Die erfindungsgemäße Reihenklemme unterscheidet sich also ganz wesentlich von den bekannten Reihenklemmen. Wie bei einer bekannten Reihenklemme wird auch bei der erfindungsgemäßen Reihenklemme auf einer Seite das elektrische Signal in konventioneller Form, also über eine Signalleitung, zugeführt. Auf der anderen Seite der Reihenklemme steht anstelle des zugeführten elektrischen Signals ein digitales Signal zur Verfügung, das über eine Datenleitung seriell übertragen werden kann. Das konventionelle elektrische Signal wird also abhängig davon, ob es ein Ein­ gangssignal oder ein Ausgangssignal ist, von der erfindungsgemäßen Reihenklemme eingelesen oder erzeugt. Das digitalisierte Signal wird dann zwischen den Reihen­ klemmen oder anderen elektronischen Geräten über die Datenleitung übertragen. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Reihenklemme ist es also möglich, elektri­ schen Signale ohne besonderen Verkabelungs- oder Brückungsaufwand auch über lange Strecken an weitere Reihenklemmen oder an andere elektronische Geräte zu übertragen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel dar­ stellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung von bekannten Reihenklemmen auf einer Tragschiene,

Fig. 2 eine Anordnung von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Reihenklemme auf einer Tragschiene und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reihenklemme mit einer schematischen Darstellung der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile des Ausführungsbeispiels der erfindungs­ gemäßen Reihenklemme.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils eine Anordnung von elektrischen, auf einer Tragschie­ ne 1 angeordneten Reihenklemmen 2 dargestellt. Die elektrischen Reihenklemmen 2 sind jeweils mit mindestens einer elektrische Signale führenden Signalleitung 3 ver­ bunden und weisen jeweils ein Klemmengehäuse 4 und mindestens einen Klemmkör­ per 5 zum Anschluß einer Signalleitung 3 auf.

In Fig. 1 ist eine Anordnung bekannter elektrischer Reihenklemmen 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung erfolgt eine Vernetzung der elektrische Signale führenden Signal­ leitungen 3 über im dargestellten Ausführungsbeispiel vier, in nicht dargestellten Brückenschächten liegende Brücken 6. Die Vernetzung der Signalleitungen 3 erfolgt bei den bekannten elektrischen Reihenklemmen 2 durch Brückenschrauben 7. Es ist leicht ersichtlich, daß aufwendige Vernetzungsaufgaben mit den bekannten elektri­ schen Reihenklemmen 2 nicht bzw. nur sehr aufwendig lösbar sind.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung erfindungsgemäßer Reihenklemmen 2 auf einer Trag­ schiene 1. Die erfindungsgemäßen Reihenklemmen 2 unterscheiden sich von den be­ kannten Reihenklemmen 2 durch das Fehlen der externen Brückungsmöglichkeiten, also der Brücken 6 und der Brückenschrauben 7, und dadurch, daß lediglich ein Klemmkörper 5 zur Aufnahme einer Signalleitung 3 pro elektrischer Reihenklemme 2 vorgesehen ist. In Fig. 2 ist durch Pfeile angedeutet, daß die Vernetzung zwischen den einzelnen elektrischen Reihenklemmen 2 durch Datenaustausch zwischen den elektrischen Reihenklemmen 2 erfolgt.

In Fig. 3 ist schließlich eine erfindungsgemäße elektrische Reihenklemme 2 in einer Seitenansicht dargestellt. In dem Klemmengehäuse 4 der elektrischen Reihenklemme 2 ist ein Klemmkörper 5 zum Anschluß einer Signalleitung 3, ein Signalwandler 8 zur Wandlung eines analogen elektrischen Signals in ein digitales Signal und ein einer­ seits mit dem Signalwandler 8 und andererseits mit einer die digitalen Signale übertra­ genden, nicht dargestellten Datenleitung verbundener Schnittstellen-Baustein 9 vor­ gesehen.

Die nicht dargestellte Datenleitung verbindet die erfindungsgemäße elektrische Rei­ henklemme 2 mit mindestens einem anderen nicht dargestellten elektronischen Gerät. Insbesondere verbindet die nicht dargestellte Datenleitung, wie in Fig. 2 durch Pfeile symbolisiert, mindestens zwei erfindungsgemäße elektrische Reihenklemmen 2 un­ tereinander.

Die digitalen Signale, die zwischen dem Signalwandler 8 und dem Schnittstellen-Bau­ stein 9 ausgetauscht werden, sind durch den Schnittstellen-Baustein 9 nach einem gängigen Datenprotokoll codiert. Für diese Datenprotokolle kommen insbesondere verschiedene Feldbus- oder Sensor-/Aktorbus-Protokolle in Frage, z. B. Interbus-S, Profibus, ASI, CAN, Feldbus nach IEC 65 usw.

Vorteilhafterweise werden die elektronischen Signale seriell über die Datenleitung transportiert. Bei einer seriellen Datenübertragung ist der Aufwand zur Herstellung einer Datenleitung wesentlich geringer als bei einer parallelen Übertragung.

Bei der Herstellung der in den Figuren nicht dargestellten Datenleitung können sehr unterschiedliche Wege beschritten werden.

Für eine einfache Montage ist es vorteilhaft, daß die Datenleitung unmittelbar zwi­ schen zwei benachbarten Reihenklemmen 2 entsteht. Alternativ kann jedoch die Da­ tenleitung unabhängig von der Anordnung der Reihenklemmen 2 realisiert sein. Sie kann beispielsweise im offenen Profil der Tragschiene 1 untergebracht sein. Weiter kann die Datenleitung alternativ auf verschiedenen physikalischen Übertragungswe­ gen erfolgen. Die Übertragung kann insbesondere elektrisch über Kabel, elektroma­ gnetisch über Funk, elektrostatisch durch kapazitive Kopplung, magnetisch durch transformatische Kopplung, akustisch durch Schallwellen oder optisch durch Licht, eventuell über Lichtwellenleiter erfolgen. Die vorliegende Aufzählung ist nicht ab­ schließend; es sind alle bekannten Übertragungsmöglichkeiten für elektronische Si­ gnale für den Einsatz bei den erfindungsgemäßen elektrischen Reihenklemmen denk­ bar.

Der elektronische Signalwandler 8 ist unterschiedlich auszubilden, je nachdem, ob er als Eingabe- oder Ausgabewandler ausgelegt ist und abhängig davon, ob die einge­ gebenen oder auszugebenden elektrischen Signale analoge oder digitale Signale sind.

Bei anliegenden analogen Signalen ist der Signalwandler 8 als Analog/Digital-Wand­ ler ausgeführt, wenn man, wie auch im folgenden, davon ausgeht, daß die elektroni­ schen Signale digital codiert sind. Sollen von der elektrischen Reihenklemme 2 analo­ ge Signale ausgegeben werden, so ist der Signalwandler 8 als Digital/Analog-Wandler ausgeführt. Liegen die auszugebenden bzw. einzulesenden Signale digital vor, so ist der Signalwandler 8 beispielsweise als Pegelkonverter ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist es, daß bei der erfindungsgemäßen elektrischen Reihen­ klemme 2 der Signalwandler 8 und der Schnittstellen-Baustein 9 als einheitlicher in­ tegrierter Schaltkreis ausgeführt sind.

In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrische Reihenklemme 2 ist davon ausgegangen worden, daß nur ein Klemmkör­ per 5 vorgesehen ist. Je nach Art des einzulesenden oder auszugebenden elektri­ schen Signal kann es jedoch notwendig sein, zwei oder mehr Klemmkörper 5 in einer erfindungsgemäßen elektrischen Reihenklemme 2 vorzusehen, um das Signal einzu­ lesen bzw. auszugeben. Außerdem können, wie bei den bekannten elektrischen Rei­ henklemmen 2, die elektrischen Signale unabhängig von der Signalwandlung an min­ destens einem weiteren Klemmkörper 5 parallel anliegen.

Claims (3)

1. Elektrische, vorzugsweise auf einer Tragschiene (1) anzuordnende Reihenklem­ me (2) zur Vernetzung von elektrische Signale führenden Signalleitungen (3), mit ei­ nem Klemmengehäuse (4) und mit einem Klemmkörper (5) zum Anschluß einer Signal­ leitung (3), dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalwandler (8) zur Wandlung eines analogen elektrischen Signals in ein digitales Signal und ein Schnittstellen-Bau­ stein (9) vorgesehen sind, daß der Signalwandler (8) und der Schnittstellen-Bau­ stein (9) als einheitlicher integrierter Schaltkreis ausgeführt sind und daß der Schnitt­ stellen-Baustein (9) mit einer die digitalen Signale seriell übertragenden Datenleitung verbindbar ist.

2. Elektrische Reihenklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die di­ gitalisierten Signale durch den Schnittstellen-Baustein (9) nach einem gängigen Da­ tenprotokoll kodierbar sind.

3. Elektrische Reihenklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der digitalisierten Signale über die Datenleitung elektrisch, elektro­ magnetisch, elektrostatisch, magnetisch, akustisch oder optisch erfolgt.