DE69516846T2

DE69516846T2 - Handbetätigtes integriertes steuermodul und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69516846T2
Application number: DE69516846T
Authority: DE
Inventors: B. Carter; R. Newell; C. Sullivan
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1994-08-27
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2015-07-22
Also published as: MX9601595A; ES2149369T3; US5525846A; AU3139695A; AU688947B2; CA2181039C; EP0740843B1; EP0740843A1; DE69516846D1; WO1996007190A1; CA2181039A1

Description

Technisches Fachgebiet

Die Erfindung betrifft ein Modul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12, wie es aus der US-A-5290983 bekannt ist.

Hintergrund der Erfindung

Systeme zum Fernsteuern elektrischer Apparate von einer manuellen Steuertafel sind weit verbreitet. In einigen Systemen mit direkter Eingangs/Ausgangs- oder I/O- Architektur können verschiedene manuell bedienbare Schnittstellenvorrichtungen, wie z. B. Druckknöpfe, Schlüsselschalter, Joysticks oder Drehschalter verwendet werden, um einen zugehörigen Kontaktblock mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten zu betätigen. Jeder Kontaktblock ist mit einer entfernt angeordneten Ausgangsvorrichtung, wie z. B. einer Signallampe, einem Taster, einem Überlastrelais oder einer anderen elektrisch steuerbaren Einrichtung elektrisch verbunden. Die einzelnen Verbindungen zwischen jedem Kontaktblock und seiner zugehörigen Ausgangsvorrichtung machen eine manuelle Schalttafel sehr arbeitsaufwendig und teuer in der Herstellung.
Um die Herstellungskosten als auch die Materialkosten zu verringern, ist es bekannt, manuelle Schalttafeln herzustellen, bei denen mehrere Interface-gesteuerte Kontaktblocks über eine einzelne Zeitmultiplex-Übertragungsleitung, die von allen Eingangs- und Ausgangsmodulen des Systems benutzt wird, mit mehreren entfernt angeordneten Ausgangsvorrichtungen verbunden sind. In diesem System ist jeder Kontaktblock mit einem zugehörigen Eingangsmodul elektrisch verbunden, das einen Zugang zu der Multiplex-Übertragungsleitung ermöglicht, über die der Status des jeweiligen Kontaktblocks an das zugehörige Ausgangssteuermodul übertragen wird. Das Ausgangssteuermodul ist mit einer zugehörigen Ausgangsvorrichtung elektrisch verbunden, die letztlich von der zugehörigen Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung an der Schalttafel gesteuert wird. Diese Betriebsart wird hiermit als Stand-Alone-Modus (alleinoperierender Modus) bzw. Peer-To-Peer- Modus definiert, bei dem ein Kontaktblock und sein zugehöriges Eingangsmodul ein Signal direkt an das zugehörige Ausgangsmodul senden, um die zugehörige Ausgangsvorrichtung zu steuern. Dieses System könnte auch im HOST-Modus betrieben, bei dem das Signal vom Eingangsmodul an einen Computer oder eine andere Einrichtung mit einer CPU oder einer Einrichtung zum Anwenden einfacher logischer Funktionen, wie z. B. AND, NAND, OR oder NOR auf das Signal, gesendet wird. Ein Steuersystem, das eine gemeinsame Zeitmultiplex-Übertragungsleitung verwendet, ist im US-Patent Nr. 4,808,994, erteilt am 28. Februar 1989 für Riley mit dem Titel "Logic Interchange System", und der Nachanmeldung Nr. 08-099,788, das am 30. Juli 1993 angemeldet und auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, gezeigt und beschrieben. Bei dieser Art von System umfassen sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsmodule einen Übertragungsschaltkreis zum Datentransfer auf der gemeinsamen Zeitmultiplex-Übertragungsleitung und einen Schaltkreis zum Ausführen grundlegender Logikfunktionen, wie z. B. AND, NAND, OR und NOR. Da der Logikschaltkreis in jedem der Eingangs- als auch der Ausgangsmodule enthalten ist, kann das System entweder im STAND-ALONE- MODUS oder im HOST-Modus arbeiten. Der Zustand des Kontaktblocks wird vom Eingangsmodul aufgenommen, wo er verarbeitet und im richtigen Zeitschlitz auf die Übertragungsleitung geleitet wird, um vom zugehörigen Ausgangsmodul empfangen zu werden. Das Ausgangsmodul interpretiert das Signal und leitet das entsprechende Signal zur Ausgangsvorrichtung, um diese zu betätigen.
Es ist auch bekannt, eine Kontaktblock-Statusinformation und den Betriebsstatus des Eingangsmoduls zwischen mehreren Eingangsmodulen und ihren zugehörigen Ausgangsmodulen mittels Netzwerksignalen zu übertragen. Ein Beispiel für ein solches Netzwerksignalsteuerungssystem ist das LoneWorks-System, das aus Komponenten zusammengestellt ist, die von der Firma Echelon, Palo Alto, Californien hergestellt werden. Das LoneWorks-System umfasst auch einen ASIC, der die Signale für das Netzwerk erzeugt und der auch mit Software programmiert werden kann, um die grundlegenden Logikfunktionen AND, NAND, OR und NOR zu erzeugen.
Die Verwendung jeder dieser zwei Arten von I/O-Architektur ersetzt die direkte Verdrahtung zwischen den Kontaktblöcken und ihren zugehörigen Ausgangsvorrichtungen. Im aktuellen Stand der Technik ist jedoch eine direkte Verbindung zwischen dem Kontaktblock und bestimmten Arten von mit dem Kontaktblock verknüpften Eingangsmodulen und zwischen der Ausgangsvorrichtung und bestimmten Arten von mit der Ausgangsvorrichtung verknüpften Ausgangsmodulen erforderlich. Jede Verbindung zwischen einem Modul und einem Kontaktblock oder einer Ausgangsvorrichtung erfordert wenigstens zwei und manchmal mehr separate Drähte. Bei Schalttafeln ist die Betätigungselement- Schnittstelltenvorrichtung an der Außenseite der Schalttafelverkleidung und der Kontaktblock an der Innenseite der Schalttafelverkleidung montiert. Die Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtung und der Kontaktblock stehen miteinander derart in Verbindung, daß die Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung beim manuellen Betätigen den Zustand der elektrischen Kontakte innerhalb des Kontaktblocks ändert. Das Eingangsmodul ist im wesentlichen an einem leicht zugänglichen Ort innerhalb der Schalttafel angeordnet, wie z. B. an der Rückwand des Schalttafelgehäuses. Dies ist üblicherweise eine gewisse Strecke vom Kontaktblock entfernt. Es ist auch üblich, daß eine Schalttafel mehrere Signallampen umfasst, die jeweils den Status einer zugehörigen Ausgangsvorrichtung angeben, die von ihrer zugeordneten Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung gesteuert wird. Diese Signallampen sind eigentlich Ausgangsvorrichtungen und erfordern daher einen Anschluß an die gemeinsame Übertragungsleitung. Jede Signallampe benötigt ein separates Ausgangsmodul und eine eigene Verdrahtung zwischen dem Ausgangsmodul und der Signallampe. Die Verdrahtung zwischen den Kontaktblocks, Signallampen und ihren zugeordneten Eingangs- und Ausgangsmodulen muß ausreichend lang sein, um bei einer Inspektion, Wartung oder beim Aufsuchen von Fehlern das Abnehmen der Abdeckung zu ermöglichen. Jede Verbindung benötigt daher im allgemeinen Draht mit mehreren Fuß Länge. Schalttafeln mit einer größeren Anzahl von Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtungen und Signallampen sind wegen der vielen Drähte schwierig zu verdrahten und zusammenzusetzen. Selbst mit der gemeinsamen Übertragungsleitung zwischen Eingangsmodulen und Ausgangsmodulen ist somit immer noch eine lange Verdrahtungszeit und eine große Menge Draht für die Schalttafel erforderlich. Die physische Größe des Schalttafelgehäuses spielt auch eine Rolle. Für jeden Kontaktblock und jede Signallampe der Schalttafel ist ein Eingangs- oder Ausgangsmodul erforderlich. Die Eingangs- und Ausgangsmodule sind wenigstens so groß wie die Kontaktblocks und Signallampen, in vielen Fällen auch wesentlich größer. Daher muß das Volumen der Schalttafel ausreichend groß sein, um alle Eingangs- und Ausgangsmodule und die für ihre Verbindung mit den jeweiligen Kontaktblocks und Signallampen erforderliche Verdrahtung aufzunehmen.
Die US-A-5290983 offenbart einen vormontierten Wandschalter zur Verwendung mit einem intelligenten Verdrahtungssystem.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung und zur Montage einer manuellen Schalttafel zu schaffen, das das arbeitsaufwendige Verdrahten und die Probleme bei der Montage von Schalttafeln mit herkömmlichen Kontaktblocks, Signallampenanordnungen, Eingangs- und Ausgangsmodulen verringert, während gleichzeitig das Auffinden von Fehlern und die Wartung der Schalttafel einfacher werden.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl der einzelnen Systemkomponenten um etwa die Hälfte zu reduzieren, wobei gleichzeitig die physikalische Größe und die allgemeine Form des integrierten Kontaktmoduls verglichen mit einem nicht-integrierten Kontaktblockmodul im wesentlichen beibehalten wird. Diese Aufgabe ermöglicht es, das integrierte Modul mit bestehenden Vorrichtungen und als direkten Ersatz für bestehende Vorrichtungen ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand und zusätzliche Komponenten zu verwenden.
Diese erfindungsgemäßen Aufgaben werden zum einen durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein integriertes Modul gemäß Anspruch 12 gelöst.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann unter Berücksichtigung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und Zeichnungen, deutlicher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer typischen Schalttafel mit Druckknöpfen und Signallampen.
Fig. 2 eine Innenansicht eines bekannten Kontaktblocks, bei dem der erste Kontakt geschlossen und der zweite Kontakt geöffnet ist;
Fig. 3 eine Innenansicht eines bekannten Kontaktblocks, bei dem der erste Kontakt geöffnet und der zweite Kontakt geschlossen ist;
Fig. 4 eine Innenansicht eines bekannten Kontaktblocks, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Kontakt geöffnet sind;
Fig. 5 ein Blockdiagramm der Komponenten, die zur Montage einer Schalttafel, die herkömmliche Kontaktblocks mit herkömmlichen Eingangs- und Ausgangsmodulen verwendet, erforderlich sind;
Fig. 6 ein Blockdiagramm der Komponenten, die zur Montage einer Schalttafel, die integrierte Kontaktmodule und erfindungsgemäße integrierte Ausgangsvorrichtungen benutzt, erforderlich sind;
Fig. 7 eine Innenansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Kontaktmoduls;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie A-A in Fig. 1, eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Kontaktmoduls und einer Druckknopf- Schnittstellenvorrichtung in der normalen Position (erster Kontakt geschlossen, zweiter Kontakt offen);
Fig. 9 eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie A-A in Fig. 1 eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Kontaktmoduls und einer Druckknopf- Schnittstellenvorrichtung in der mittleren Position (beide Kontakte offen);
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie A-A in Fig. 1 eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Kontaktmoduls und einer Druckknopf-Schnittstellenvorrichtung in der vollständig eingedrückten Position (erster Kontakt offen, zweiter Kontakt geschlossen);
Fig. 11 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Signallampenmoduls von innen;
Fig. 12 eine Querschnittansicht entlang der Linie 12-12 von Fig. 11 eines erfindungsgemäß aufgebauten integrierten Signallampenmoduls.
Bevor eine Ausführungsform dieser Erfindung erläutert wird, sollte beachtet werden, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf die konstruktiven Details und die beschriebenen oder in den Figuren dargestellten Merkmale beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen aufweisen und auf andere Art und Weise angewendet werden. Es sollte ebenfalls beachtet werden, daß die hierin verwendete Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht beschränkend sein soll.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bezüglich Fig. 1 wird deutlich, daß eine typische Schalttafel, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, mehrere manuelle Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtungen (Bedieninterfaces), wie z. B. einen Druckknopf 14, einen Drehschalter 18 oder einen Schlüsselschalter 22, umfasst. Diese Bedieninterfaces stehen mit Kontaktblocks in Verbindung, die als Mittel zum Steuern mehrerer entfernt von der Schalttafel 10 angeordneter Ausgangsvorrichtungen dienen. Es ist ebenso üblich, daß die Schalttafel 10 mehrere Ausgabevorrichtungen, wie z. B. Signallampen 26 umfasst, die den Status entfernt angeordneter zugehöriger Ausgangsvorrichtungen angeben, die über die Schnittstellenvorrichtungen gesteuert werden.
Bezüglich Fig. 2 ist ein herkömmlicher Kontaktblock 30 gezeigt, der ein Gehäuse 34 umfasst, das einen ersten Satz voneinander beabstandeter stationärer Kontakte 38, einen zweiten Satz voneinander beabstandeter stationärer Kontakte 42, einen Satz beweglicher Kontakte 46, die durch eine Brücke 50 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Brücke 50 an einem verschiebbaren Schaft 54 befestigt ist, und eine Stromschiene 58 zwischen den stationären Kontakten 38 und 42 und den externen elektrischen Anschlüssen 62, umgibt.
In der ersten Position sind die beweglichen Kontakte 46 in elektrischem Kontakt mit dem ersten Satz stationärer Kontakte 38, wodurch sie in Ruhestellung geschlossen sind und der zweite Satz stationärer Kontakte 42 daher in Ruhestellung offen ist. Durch manuelles Bewegen des verschiebbaren Schafts 54 von der ersten Position in die zweite Position, wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden die beweglichen Kontakte 46 mit den zweiten stationären Kontakten 42 in Kontakt gebracht, wobei sie geschlossen und dadurch der erste Satz stationärer Kontakte 38 geöffnet wird. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten stationären Kontakte 38 bzw. 42 an einer Zwischenposition zwischen der ersten und zweiten Position offen. Diese Art von Kontaktblock erfordert Stützelemente 70, die an Abschnitten der Innenseite des Kontaktblockgehäuses 34 einstückig gebildet sind, um die stationären elektrischen Kontakte 38 und 42 und die zugehörige Stromschiene 58, die sich von diesen Kontakten zu ihren zugeordneten externen Leiteranschlüssen 62 erstreckt, zu montieren und zu halten. Dementsprechend würde ein erfindungsgemäßes integriertes Kontaktmodul, das diesen Aufbau verwendet, ein wesentlich größeres Gehäuse erfordern, um eine bedruckte Platine mit elektrischen Bauelementen und die nötige elektrische Verbindung zwischen den Kontakten, der bedruckten Platine und den externen Leiteranschlüssen aufzunehmen.
In Fig. 5 ist anhand eines Blockdiagramms ein herkömmlicher manuell bedienbarer Kontaktblock 30 und die Bestandteile eines Schalttafelsystems, das im wesentlichen mit dem Bezugszeichen 74 bezeichnet ist, gezeigt, an dem der Kontaktblock 30 angeschlossen ist. Das System 74 umfasst im wesentlichen mehrere Kontaktblocks 30, die jeweils einen ersten Kontakt 38 und einen zweiten Kontakt 42 aufweisen. Der Kontaktblock 30 ist elektrisch mit einem Eingangsmodul 78 verbunden, das einen ersten Logikschaltkreis 82, einen zweiten Logikschaltkreis 86, einen Übertragungsschaltkreis 90 und einen Übertragungsanschluss 94 zum Herstellen einer Verbindung mit einer gemeinsamen Übertragungsleitung 98, umfasst. Mehrere Ausgangsvorrichtungen 102, wie z. B. eine Signallampe 106 oder andere elektrisch steuerbare Einrichtungen, wie z. B. Taster und Relais, die jeweils einem eigenen Kontaktblock 30 und einem Eingangsmodul 78 zugeordnet sind, sind elektrisch mit einem zugeordneten Ausgangsmodul 110 verbunden. Jedes Ausgangsmodul 110 umfasst einen ersten Logikschaltkreis 114, einen zweiten Logikschaltkreis 118, einen Übertragungsschaltkreis 122 und einen Übertragungsanschluß 126 zum Anschluß an die gemeinsame Übertragungsleitung 98. In dem oben beschriebenen Schalttafelsystem 74 muß die elektrische Verbindung zwischen jedem Kontaktblock 30 und seinem zugehörigen Eingangsmodul 78 und zwischen jedem Ausgangsmodul 110 und seiner zugehörigen Ausgangsvorrichtung 102 von einem Monteur verdrahtet werden. Es wird angemerkt, daß zwei Ausgangsvorrichtungen 106 von einem einzigen Ausgangsmodul 110 gesteuert werden können, da jedes Ausgangsmodul 110 zwei Logikschaltkreise enthält.
Fig. 6 zeigt anhand eines Blockdiagramms einen erfindungsgemäßen manuell bedienbaren integrierten Kontaktblock 150 und die Bestandteile eines Schalttafelsystems, das im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 154 bezeichnet ist, und an dem der integrierte Kontaktblock 150 angeschlossen ist. Das System 154 umfasst im allgemeinen mehrere integrierte Kontaktmodule 150, die jeweils einen ersten Kontakt 158, einen Logikschaltkreis 162, einen Übertragungsschaltkreis 166 und einen Übertragungsanschluss 170 zum Anschluß an eine gemeinsame Übertragungsleitung 174 aufweisen. Die integrierten Kontaktmodule 150 umfassen vorzugsweise einen zweiten Kontakt 178 und einen zweiten Logikschaltkreis 182. Mehrere Ausgangsvorrichtungen 102, wie z. B. Signallampen, Taster, Relais oder andere elektrisch steuerbare Einrichtungen, die jeweils einem eigenen integrierten Kontaktmodul 150 zugeordnet sind, sind elektrisch mit einem zugehörigen Ausgangsmodul 110, wie oben beschrieben, verbunden. Alternativ zu den Ausgangsvorrichtungen 102 und Signallampen 106 kann ein integriertes Signallampenmodul 186 verwendet werden, um die Verdrahtung der Schalttafel und die Montagezeit weiter zu reduzieren. Das integrierte Signallampenmodul 186 umfasst einen Übertragungsanschluß 190, einen Übertragungsschaltkreis 194, einen Logikschaltkreis 198, einen Ausgangsschalter 202 und eine Signallampe 204. Der Übertragungsanschluß 190, Übertragungsschaltkreis 194, Logikschaltkreis 198 und Ausgangsschalter 202 können auch in anderen elektrisch steuerbaren Ausgangseinrichtungen, wie z. B. Tastern oder Relais integriert sein, um integrierte Ausgangseinrichtungen 208 zu bilden. Diese integrierten Ausgangseinrichtungen 208 machen eine Verdrahtung zwischen einem Ausgangsmodul 110 und seiner zugeordneten Ausgangsvorrichtung 102 nicht mehr erforderlich.
Das oben beschriebene System kann entweder in einem Zeitmultiplexsystem oder einem Netzwerksignal-Steuersystem verwendet werden. In einigen Zeitmultiplexsystemen kann ein Übertragungsleitungs-Steuermodul 212 als Taktsteuerschaltkreis für das System erforderlich sein. Bei dieser Art von System kann das Übertragungsleitungs-Steuermodul 212 auch programmiert werden, um das System 154 entweder in den STAND-ALONE-Modus oder den HOST-Modus zu setzen. In einem Netzwerksignal-Steuersystem sind die Logikschaltkreise und Übertragungsschaltkreise mittels Software programmierbar, um unter einer bestimmten Adresse zu arbeiten, einfache Logikfunktionen zu bilden und entweder im STAND-ALONE-Modus oder im HOST-Modus zu arbeiten. Im Netzwerksystem ist ein Übertragungs-Steuermodul 212 nicht erforderlich.
Der integrierte Kontaktblock 150 von Fig. 7 umfasst ein Gehäuse 216, das eine bedruckte Platine 220 umgibt und schützt, die eine erste im wesentlichen flache Seite 222 aufweist. Der erste und zweite Kontakt 158 bzw. 178 sind an der ersten Seite 222 im Abstand voneinander befestigt. Der erste und zweite Logikschaltkreis 162 bzw. 182, der Übertragungsschaltkreis 166 und der Übertragungsanschluß 170 sind ebenfalls auf der bedruckten Platine 220 befestigt. Ein Kontakt- Betätigungselement 224 ist teilweise in dem Gehäuse 216 aufgenommen, so daß ein erstes Ende 228 in dem Gehäuse 216 enthalten ist und ein zweites Ende 232 sich aus dem Gehäuse 216 heraus erstreckt. Das Kontakt-Betätigungselement 224 ist verschiebbar befestigt, so daß es zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist. Das erste Ende 228 ist von der ersten Fläche 222 beabstandet, so daß es sich in einer im wesentlichen parallelen Ebene zur ersten Fläche 222 bewegt, wenn das Kontakt-Betätigungselement 224 zwischen seiner ersten und zweiten Position bewegt wird. Das Kontakt-Betätigungselement 224 ist im Ruhezustand mittels einer Feder 236 in die erste Position vorgespannt und wird durch manuelles Bewegen des zweiten Endes 232 in die zweite Position bewegt. Damit das integrierte Kontaktmodul 150 eine vergleichbare Größe und Form wie der nicht-integrierte Kontaktblock 30 behalten kann, müssen die im Gehäuse 216 enthaltenen elektrischen und mechanischen Komponenten sehr klein sein. Die bedruckte Platine 220 hat zwei Seiten, mit einer zweiten, im wesentlichen flachen Seite 238, auf der andere elektrische Komponenten 240, wie z. B. integrierte Schaltkreise, Widerstände, etc. montiert werden können, um Platz zu sparen. Der erste und zweite Kontakt 158 bzw. 178 sind im Ruhezustand offene Miniatur-Reed- Schalter, z. B. von Hamlin mit der Katalognummer MITI-3. Diese Kontakte 158 und 178 werden von kleinen Permanentmagneten 244 betätigt, z. B. von der Arnold Engineering Co. mit der Katalognummer 27941. Der Magnet 244 ist an dem Kontakt- Betätigungselement an einem Punkt nahe seines ersten Endes 122 fest montiert. Die Logik- und Übertragungsschaltkreise sind als ASICs (Application Specific Integrated Circuit) verwirklicht. Der Übertragungsanschluß 170 ist als Modul gebildet, um eine bedruckte Platine, z. B. von Panduit mit der Katalognummer MLAS 100-5 C, zu montieren.
Zur Erläuterung der Herstellungsschritte einer erfindungsgemäßen Schalttafel 10 wird auf Fig. 8 Bezug genommen, in der gezeigt ist, daß die Schalttafel 10 eine Abdeckung 246 mit Löchern 250 umfasst, durch die Bedieninterfaces montiert sind. Der Einfachheit halber wird der Druckknopfschalter 14 verwendet, um die Herstellungsschritte und den Betrieb der Schalttafel zu erläutern. Die Abdeckung 246 ist im wesentlichen flach und hat eine äußere Fläche 254 und eine innere Fläche 258. Das Loch 250 schafft eine Verbindung zwischen der äußeren Fläche 254 und der inneren Fläche 258, so daß die Bedieninterfaces an der Abdeckung 246 befestigt werden können. Ein Druckknopfschalter 262 umfasst ein Gehäuse 266 mit einem Druckknopfende 270 und einem Kontaktblockende 274, einen Kolben 278, der verschiebbar innerhalb des Gehäuses 266 montiert ist und ein Druckknopfende 282 und eine Betätigungsfläche 286 aufweist. Das Druckknopfende 270 des Gehäuses 266 ist so ausgelegt, daß es durch das Loch 250 passt, während das Kontakblockende 274 größer als das Loch 250 ist und daher nicht hindurch passt. Der Druckknopfschalter 262 wird an der Abdeckung 246 befestigt, indem das Druckknopfende 270 von der Innenseite 258 her durch das Loch 250 geführt wird, so daß es sich über die Außenseite 254 nach außen erstreckt. Das Kontaktblockende 274 des Gehäuses 266 drückt gegen einen Dichtungsring 290, der zwischen der Innenfläche 258 der Abdeckung 246 und dem Kontaktblockende 274 des Gehäuses 266 angeordnet ist. Ein Verdrehsicherungsring 294 wird über das Druckknopfende 270 des Gehäuses 260 aufgeschoben, so daß er an der Abdeckung 246 angreift. Dann wird eine Haltemutter 298 auf das Druckknopfende 270 des Gehäuses 260 aufgeschraubt, wodurch die Abdeckung 246 zwischen dem Verdrehsicherungsring 294 und der Mutter 298 an der Außenfläche 254 und dem Dichtungsring 290 am Kontaktblockende 274 des Gehäuses an der Innenfläche 258 festgeklemmt wird. Somit ist der Druckknopf 262 fest an der Abdeckung 246 der Schalttafel 10 befestigt. Das integrierte Kontaktmodul 150 wird nun am Kontaktblockende 274 des Gehäuses 266 angeordnet, so daß das zweite Ende 232 des Kontakt-Betätigungselements 224 nahe an der Betätigungsfläche 286 des Kolbens 278 liegt, und wird dann mittels einer Schraube 302 an dem Gehäuse 266 befestigt. Die gemeinsame Übertragungsleitung 174 wird dann am Übertragungsanschluß 170 des integrierten Kontaktmoduls 150 angeschlossen, womit die Installation des Druckknopfs 262 und des integrierten Kontaktmoduls 150 abgeschlossen ist.
Wie in Fig. 8 erkannt werden kann, ist der Kolben 278 im Ruhezustand mittels einer Feder 306 in eine erste Position vorgespannt. In dieser Position ist das Kontakt- Betätigungselement 224 auch in seiner im Ruhezustand vorgespannten ersten Position, wobei der auf dem Kontakt-Betätigungselement 224 befindliche Magnet 244 unmittelbar an dem ersten Kontakt 158 angeordnet ist, wodurch der erste Kontakt 158 geschlossen wird.
Wenn das Druckknopfende 282 in Fig. 9 von dem Maschinenarbeiter eingedrückt wird, bewegt sich der Kolben 278 in Richtung einer zweiten Position, wodurch die Betätigungsfläche 286 am zweiten Ende 232 des Kontakt-Betätigungselements 224 angreift und es von seiner im Ruhezustand vorgespannten Position in Richtung seiner zweiten Position bewegt. An einem Zwischenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Position des Kolbens 278 und des Kontakt-Betätigungselements 224, wie in Fig. 9 gezeigt ist, befindet sich der Magnet zwischen dem ersten und zweiten Kontakt 158 bzw. 178, wodurch beide Kontakte in ihren offenen Ruhezustand gesetzt werden. Wenn das Druckknopfende 282 vollständig eingedrückt wird, wie in Fig. 10 gezeigt ist, erreichen der Kolben 278 und das Kontakt-Betätigungselement 224 ihre zweite Position. Wenn das Kontakt-Betätigungselement 224 in seiner zweiten Position ist, befindet sich der Magnet 244 unmittelbar an dem zweiten Kontakt 178, wodurch dieser in den geschlossenen Zustand gesetzt wird. Die Zustandsänderung des ersten, als auch des zweiten Kontakts 158 bzw. 178 wird an ihre jeweiligen Logikschaltkreise 162 und 182 und von den Logikschaltkreisen 162 und 182 zu dem Übertragungsschaltkreis 166 und dann zu dem Übertragungsanschluß 270 und weiter auf die Übertragungsleitung 174 übertragen. Das Signal wird dann von dem integrierten Signallampenmodul 186, der integrierten Ausgangsvorrichtung 208 oder dem Ausgangsmodul 110 empfangen, um eine Aktion an der Ausgangsvorrichtung auszuführen. Ein zweiter integrierter Kontaktblock 150 kann an dem Druckknopfschalter 262 oder einem anderen Bedieninterface, wie in Fig. 10 gezeigt ist, befestigt werden.
Bezüglich Fig. 11 umfasst das integrierte Signallampenmodul 186 ein Gehäuse 310, das eine bedruckte Platine 314 umgibt, auf der der Übertragungsanschluß 190, der Übertragungsschaltkreis 194, der Logikschaltkreis 198 und der Ausgangsschalter 202 befestigt und miteinander verbunden sind. Die Platine 314 ist zweiseitig, so daß elektrische Komponenten 316, wie z. B. integrierte Schaltkreiswiderstände und Transistoren auf beiden Seiten montiert werden können, um innerhalb des Gehäuses 310 Platz zu sparen. Der Ausgangsschalter 202 ist vorzugsweise ein Schalttransistor oder ein Relais, das vorzugsweise mit der Signallampe 204 elektrisch verbunden ist, so daß sie in Reaktion auf ein Signal vom Logikschaltkreis 198 EIN oder AUS geschaltet werden kann.
Bezüglich Fig. 12 umfasst das integrierte Signallampenmodul 186 vorzugsweise einen Miniatur-Bajonettsockel 318 zum Aufnehmen der Signallampe 204. Der Sockel ist am Gehäuse 310 befestigt, so daß die Anschlüsse 322 durch das Gehäuse 310 hindurch verlaufen, wodurch Mittel zum elektrischen Anschließen der Signallampe 204 an den Ausgangsschalter 202 geschaffen werden. Die Signallampe 204 kann entweder ein im Handel erhältliches LED-Modul mit einem Bajonettsockel oder eine Niedervolt-Glühlampe mit einem Bajonettsockel sein. Wen ein LED-Modul verwendet wird, ist keine externe Energiequelle erforderlich; die Niedervolt- Glühlampe erfordert jedoch zwei externe Leistungsanschlüsse 326, die mit dem Ausgangsschalter 202 auf der bedruckten Platine 314 elektrisch verbunden sind, so daß der Ausgangsschalter 202 die der Signallampe 204 zugeführte Leistung regelt. Das integrierte Signallampenmodul 186 kann an einer Signallampen- Linsenanordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, oder an einem beleuchteten Bedieninterface befestigt sein. Ein Übertragungsstift 330 verläuft durch das Signallampengehäuse 310, um die manuelle Bewegung des Bedieninterfaces zu einem herkömmlichen Kontaktblock 30 oder einem integrierten Kontaktmodul 150 zu übertragen, das an der Rückseite der Signallampe 186 befestigt sein kann.
Die bedruckte Platine 314, auf der der Übertragungsanschluß 190, der Übertragungsschaltkreis 194, der Logikschaltkreis 198 und der Ausgangsschalter 202 enthalten sind, kann in andere Ausgangsvorrichtungen 102 zum Steuern der Ausgangsvorrichtung 102 integriert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer manuellen Schalttafel (10) mit einem Modul (150), das einen manuell bedienbaren elektrischen Kontakt (158) und einen elektrischen Übertragungsanschluß (170) umfasst, der mit dem Kontakt (158) elektrisch in Verbindung steht, und einer manuell bedienbaren Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung (262), die an einer Schalttafel (246) befestigt ist und zum manuellen Bedienen des elektrischen Kontakts (158) dient, wobei elektrische Übertragungsmittel (174) an dem Übertragungsanschluß (170) angeschlossen sind, um ein elektrisches Signal an eine entfernt von der Schalttafel (246) angeordnete Ausgangsvorrichtung (102) zu übermitteln, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Vormontieren des manuell bedienbaren elektrischen Kontakts (158) und eines zugehörigen Betätigungselements (224) in Verbindung mit einem Eingangsmodul, umfassend einen Logikschaltkreis (162), einen Übertragungsschaltkreis (166) und den Übertragungsanschluß (170), um ein IC-Eingangsmodul (150) zu bilden;

Anbringen des IC-Eingangsmoduls (150) an der Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung (262), so dass die Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung (262) mit dem Kontakt-Betätigungselement (224) zusammenwirkt und Anschliessen des IC-Eingangsmodul (150) an eine gemeinsame Übertragungsverbindung (174) an der Schalttafel (246), um mit einem von der Schalttafel (246) entfernt angeordneten Ausgangsmodul (110) zu kommunizieren, um eine zugehörige Ausgangsvorrichtung (102) nach manueller Betätigung des Kontakt-Betätigungselements (224) durch die Betätigungselement- Schnittstellenvorrichtung (262) zu steuern.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das vorherige Anordnen folgende Schritte umfaßt:

Montieren des manuell bedienbaren elektrischen Kontakts (158) auf einer Platine (220);

Montieren des Übertragungsschaltkreises (166), des Logikschaltkreises (162) und des Übertragungsanschlusses (170) des Eingangsmoduls auf der Platine (220), wobei die Platine (220) eine elektrische Übertragung zwischen dem Kontakt (158) und dem Logikschaltkreis (162), zwischen dem Logikschaltkreis (162) und dem Übertragungsschaltkreis (166) und zwischen dem Übertragungsschaltkreis (166) und dem Übertragungsanschluß (170) ermöglicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das vorherige Anordnen folgende weitere Schritte umfaßt:

Montieren eines zweiten manuell bedienbaren elektrischen Kontakts (178) und eines zweiten Logikschaltkreises (182), der dem zweiten Kontakt (178) auf der Platine (220) zugeordnet ist, wobei die Platine (220) eine elektrische Übertragung zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt (178) und dem zweiten Logikschaltkreis (182) und zwischen dem zweiten Logikschaltkreis (182) und dem Übertragungsschaltkreis (170) ermöglicht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das vorherige Anordnen folgende Schritte umfaßt:

Montieren der Platine (220) innerhalb eines Schutzgehäuses (216); und

verschiebbares Befestigen eines Kontakt-Betätigungselements (224) teilweise innerhalb des Gehäuses (216), so dass das Kontakt-Betätigungselement (224) in und aus einer Kontakt-Betätigungsposition bewegt werden kann.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Montieren folgende Schritte umfaßt:

Montieren einer Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtung (262) an einer Seite der Schalttafel; und

Anbringen des IC-Eingangsmoduls (150) an der Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtung (262) an einer der Schalttafel gegenüberliegenden Seite, so dass sie miteinander in Verbindung stehen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verbinden folgenden Schritt umfaßt:

Anbringen eines Steckers oder einer gemeinsamen Übertragungsverbindung (174) an dem Übertragungsanschluß (170).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch das

Montieren mehrerer Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtungen (262) an der Schalttafel; und

Anbringen mehrerer vormontierter IC-Eingangsmodule (150) an den Betätigungselement-Schnittstellenvorrichtungen (262) und Verbinden jedes IC- Eingangsmoduls (150) durch die gemeinsame Übertragungsverbindung (172) mit mehreren zugeordneten Ausgangsmodulen (110).

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormontieren mehrere Schritte umfaßt, einschließlich das Vormontieren des manuell betätigbaren IC-Eingangsmoduls (150) mit einem Mulitplex- Übertragungsschaltkreis zum Übertragen von Steuersignalen als Antwort auf das Einstellen des manuell bedienbaren elektrischen Kontakts (158) an ein Ausgangsmodul (110) im Zeitmultiplexverfahren.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormontieren mehrere Schritte umfaßt, einschließlich das Vormontieren des manuell betätigbaren IC-Eingangsmoduls (150) mit einem Signalübertragungs- Kodierschaltkreis zum Übertragen kodierter Steuersignale als Antwort auf das Einstellen des manuell bedienbaren elektrischen Kontakts (158) an ein Ausgangsmodul (110) durch Signalübertragung im Netzwerk.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmodul (110) mit der zugeordneten Ausgangsvorrichtung (202, 204) verbunden ist, um ein IC-Ausgangsmodul (186) zu bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsverbindung (174) zur Übertragung von Steuersignalen als Antwort auf das Einstellen des manuell betätigbaren elektrischen Kontakts (158) des IC- Eingangsmoduls (150) an ein IC-Ausgangsmodul (186) zusätzlich zu dem von der Schalttafel (246) beabstandet angeordneten Ausgangsmodul (110) dient.

12. IC-Eingangs-/Ausgangsmodul (150, 186), umfassend eine Platine (220, 314) mit einer darauf befestigten Eingangs- oder Ausgangsvorrichtung (158) und einem Übertragungsanschluß (170), der mit der Eingangs- oder Ausgangsvorrichtung (158) elektrisch verbunden ist, wobei eine Übertragungsverbindung (174) mit dem Anschluß (170) verbunden ist, um ein Steuersignal an eine Ausgangsvorrichtung (102) zu übermitteln,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Modul umfaßt:

Ein Gehäuse (216) mit einem inneren Hohlraum;

die Platine (220, 314), die innerhalb des Gehäuses montiert ist;

die Eingangsvorrichtung (158) oder die Ausgangsvorrichtung (202, 204), die auf der Platine (230, 314) montiert ist;

den Übertragungsanschluß (170, 190), der auf der Platine (220, 314) montiert ist und den Zugang zu einer Übertragungsverbindung (174) ermöglicht, wobei die Übertragungsverbindung (174) mehreren an die Übertragungsverbindung (174) angeschlossenen IC-Eingangs-/Ausgangsmodulen (150, 186) gemeinsam ist und die Übertragung zwischen diesen ermöglicht;

einen Übertragungsschaltkreis (160, 194), der auf der Platine (220, 314) montiert ist, um Signale an andere Eingangs- oder Ausgangsmodule (150, 186) oder an die Ausgangsvorrichtung (186) und den Übertragungsschaltkreis (166, 194) zu senden, so dass eine Logikfunktion, die sich aus dem Zustand der Eingangsvorrichtung ableitet, an den Übertragungsschaltkreis (166, 194) geleitet werden kann, um auf die Übertragungsverbindung (174) ausgegeben zu werden; und

einen ersten Logikschaltkreis (162, 198), der auf der Platine (220, 314) montiert ist und mit der Eingangsvorrichtung (158) oder der Ausgangsvorrichtung (202, 204) und dem Übertragungsschaltkreis (166, 194) in Verbindung steht, so dass eine Logikfunktion, die sich aus dem Zustand der Eingangsvorrichtung (158) ableitet, an den Übertragungsschaltkreis (166) geleitet werden kann, um an die Übertragungsverbindung (174) ausgegeben zu werden, oder dass eine Logikfunktion, die sich aus einem Steuersignal ableitet, das über die Übertragungsverbindung (174) empfangen wurde, auf die Ausgangsvorrichtung (202, 204) angewendet werden kann.

13. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (220, 314) zweiseitig ist und elektrische Komponenten sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten im wesentlichen flachen Seite (222, 238) der Platine (220) montiert sind.

14. Modul nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsschaltkreis (166) Nachrichtensignale zur Verwendung auf einer Übertragungsverbindung eines kodierten Netzwerks erzeugen kann.

15. Modul nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsvorrichtung vorgesehen ist und das Modul ferner ein Kontakt- Betätigungselement (224) umfaßt, das teilweise innerhalb des Gehäuses (216) angeordnet und zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verschiebbar ist, um die Eingangsvorrichtung (158) zu betätigen.

16. Modul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsvorrichtung einen ersten elektrischen Kontakt (158) umfaßt, der auf der Platine (220) befestigt ist, so dass die Bewegung des Kontakt-Betätigungselements (224) zwischen der ersten und der zweiten Position den Zustand des elektrischen Kontakts (158) ändert.

17. Modul nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Kontakt-Betätigungselement (224) ferner umfaßt:

Ein erstes in dem Gehäuse (216) angeordnetes Ende (228), wobei das erste Ende (228) von der ersten im wesentlichen flachen Seite (222) der Platine (220) beabstandet und im wesentlichen parallel dazu verschiebbar ist;

ein zweites Ende (232), das sich aus dem Gehäuse (216) heraus erstreckt; und

einen Magneten (244), der an dem Kontakt-Betätigungselement (224) an einem Punkt in der Nähe des ersten Endes (228) befestigt ist, wobei der Magnet (244) nahe der ersten im wesentlichen flachen Seite (222) der Platine angeordnet ist, so dass er im wesentlichen parallel zu der ersten im wesentlichen flachen Seite (222) der Platine (220) bewegt werden kann, wenn das Kontakt-Betätigungselement (224) zwischen der ersten und zweiten Position hin und her bewegt wird.

18. Modul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt (158) ein Reedschalter ist.

19. Modul nach Anspruch 17 in Verbindung mit Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakt-Betätigungselement (224) im Ruhezustand in der ersten Position vorgespannt ist, wobei der Magnet (244) unmittelbar an den ersten Kontakt (158) angrenzt, wodurch der erste Kontakt (158) geschlossen wird.

20. Modul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (244) in der zweiten Position ausreichend weit von dem ersten Kontakt (158) wegbewegt wird, wodurch der erste Kontakt (158) geöffnet wird.

21. Modul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter elektrischer Kontakt (178) auf der ersten im wesentlichen flachen Seite (222) der Platine (220) befestigt ist, so dass die Bewegung des Kontakt- Betätigungselements (224) zwischen der ersten und der zweiten Position eine Zustandsänderung des zweiten elektrischen Kontakts (178) bewirkt, wobei der zweite elektrische Kontakt (178) von dem ersten elektrischen Kontakt (158) beabstandet ist.

22. Modul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Kontakt (178) ein Reedschalter ist.

23. Modul nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Logikschaltkreis (182) auf der Platine (220) befestigt ist und mit dem zweiten elektrischen Kontakt (178) in Verbindung steht, so dass eine Logikfunktion als Antwort auf die Zustandsänderung des zweiten elektrischen Kontakts (177) erzeugt werden kann, wobei der zweite Logikschaltkreis (182) mit dem Übertragungsschaltkreis (166) in Verbindung steht.

24. Modul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakt-Betätigungselement (224) im Ruhezustand in der ersten Position vorgespannt ist, wobei der Magnet (244) unmittelbar an den ersten Kontakt (158) angrenzt, wodurch der erste Kontakt (158) geschlossen ist, und ausreichend weit von dem zweiten Kontakt (178) weg ist, wodurch der zweite Kontakt (178) geöffnet wird.

25. Modul nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (244) in der zweiten Position ausreichend weit von dem ersten Kontakt (158) wegbewegt wird, wodurch der erste Kontakt (158) geöffnet wird, wobei der Magnet unmittelbar an den zweiten Kontakt (178) angrenzt, wodurch der zweite Kontakt (178) geschlossen wird.

26. Modul nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet in einer Zwischenposition zwischen der ersten und zweiten Position ausreichend weit sowohl von dem ersten als auch von dem zweiten Kontakt (158, 178) weg ist, wodurch sowohl der erste als auch der zweite Kontakt (158, 178) geöffnet werden.

27. Modul nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung einen Ausgangsschalter (202) umfaßt, der auf der Platine (314) montiert ist und mit dem Logikschaltkreis (198) in Verbindung steht, so dass der Zustand des Ausgangsschalters (202) in Reaktion auf die Logikfunktion geändert werden kann, die auf das von dem Übertragungsschaltkreis (194) empfangene und interpretierte Steuersignal von der Übertragungsverbindung (174) angewendet wird.

28. Modul nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung (102) eine Signallampe (204) ist, deren EIN- AUS-Zustand durch die Stellung des Ausgangsschalters (202) bestimmt wird, der das Zuleiten oder Sperren von Strom zu der Signallampe (204) steuert.

29. Modul nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Signallampe (204) eine LED ist.

30. Modul nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Signallampe (204) eine Niedervolt-Glühlampe ist.

31. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsschalter ein Schalttransistor ist.

32. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung (102) ein elektronisches Relais.

33. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung (102) ein Relais ist.

34. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung (102) ein Taster ist.

35. Modul nach einem der Ansprüche 12 bis 34 in Verbindung mit einer Schafttafel (246), wobei die Schalttafel (246) eine Betätigungsvorrichtung (262) aufweist, die mit der Eingangsvorrichtung zum wahlweisen betätigen der Eingangsvorrichtung (158) zusammenwirkt.

36. Modul nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsvorrichtung (102) von der Schalttafel (246) beabstandet angeordnet ist.

37. Modul nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (262) einen manuell bedienbaren Knopf (278) umfaßt.