DE69714252T2

DE69714252T2 - Verdrahtungsschnittstelle

Info

Publication number: DE69714252T2
Application number: DE1997614252
Authority: DE
Inventors: Doriski, Jr.
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: EP0903827B1; DE69714252D1; EP0903827A1

Description

1. Die vorliegende Erfindung betrifft Verdrahtungsinstallationen und insbesondere Verdrahtungsinstallationen in Elektronikgestellen, Hauptinstrumententafeln oder Überkopfschalttafeln in Flugzeugen, die eine extrem komplexe Verdrahtung von zahlreichen Systemen erfordert.
2. In der Patentliteratur zeigt US-Patent Nr. 4,583,215 von Hargrave, et al. ein Telefonleitungszugangssystem für Hauptverteiler, das Zugangsblöcke verwendet, die Buchsen und Stifte zum Koppeln zweier Reihen von Blitzschutzeinrichtungen aufweist. Ein oder mehrere integrierte Schaltkreismodule werden mit jedem Zugangsblock verbunden und diese können einfach an dem Hauptverteiler befestigt oder von diesem getrennt werden.
Das US-Patent Nr. 4,320,261 von Scerbo, et al. zeigt ein Verfahren zum Optimieren der Kabelverlegung in Verteilerschalttafeln in einer Büroumgebung. Es werden Mittel zum Minimieren von Überkreuzungen und der Kabellängen beschrieben. Die Optimierung gründet sich auf die Überkreuzungen und die Länge im Gegensatz zu dem vorliegenden Verfahren, das Abtrennungserfordernisse in Betracht zieht. Ebenso ist Scerbo, et al. festverdrahtet im Gegensatz zu dem Verbinder verwendenden vorliegenden Verfahren.
Das US-Patent Nr. 4,972,298 von Casa, et al. veranschaulicht Baugruppen mit hoch integrierten Computern, wohingegen US- Patent Nr. 2,098,321 von Treptow Hauptverteiler in Telefonsystemen veranschaulicht.
US 4,776,529 offenbart ein Verfahren zur Verwendung von Heizelementen zum Vorheizen von metallischen Komponenten, Ölen und Treibstoff von Hubschraubern. Die Heizelemente werden mittels eines Leistungsstrangs mit einer elektrischen Quelle verbunden. Der Leistungsstrang folgt dem Verlauf der vorhandenen Leitungsbündel. Es existiert keine Redundanz zur Verhinderung von dem gleichzeitigen Ausfallen von Heizelementen. Die Verbinder werden zum Verbinden der Heizelemente mit dem Kabelbaum und des Kabelbaums mit der Leistungsquelle verwendet. Wenn ein Kabel beschädigt wird, versagen alle Signale für das Heizelement, wodurch der vollständige Ausfall des Systems verursacht wird.
US 5,659,655 offenbart ein Gehäuse zum Schutz von Berg- Faseroptikverzweigungen, wobei ein Bergverfahren zum Verzweigen und Spleißen von optischen Faserkabeln mit minimalen optischen Verlusten verwendet wird. Diese Schrift stellt ein Verfahren zum Schutz der Bergverzweigungen zur Verfügung. Wenn das Kabel beschädigt wird, würden alle Signale ausfallen, was den vollständigen Ausfall des Systems verursachen würde.
Die Probleme der Abtrennung der Verkabelung, der Anhäufung, der Integration, der Verlegung, der kreuzverbundenen Kabelbündel, der Unterbrechung, bei Flugzeuginstallationen wurden ohne Lösung toleriert und hingenommen, wobei das herkömmliche Verfahren zur komplexen Verdrahtung von zahlreichen Systemen derart war, dass von Hand ein Draht von einem Verbinder bei einer entfernten Vorrichtung zu einem anderen bei beispielsweise einer Überkopfschalttafel oder direkt in die Überkopfschalttafel zu verlegen. Es gab kein einheitliches System zum Erreichen einer Abtrennung von Leitungen zur Verhinderung von Kreuzverbindungen oder zum Minimieren von Verbindungen, oder sonstige Versuche, das Problem der Anhäufung während dem abschließenden Flugzeugzusammenbau zu lösen.
Gemäß der Erfindung wird eine Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstelle und ein Verfahren zum Bereitstellen einer solchen Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstelle geschaffen, das die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 aufweist.
Diese Erfindung setzt ein Mehrfachebenensystem ein, um eine Vereinfachung zu erzielen. Jede Schalttafel wird analysiert, um eine Leitungsabtrennungskategorie für jede erforderliche Verbindung zuzuteilen, und es wird dann für jede solche Kategorie ein oder mehrere Verbinder (als abtrennungszugeteilte Verbinder bezeichnet) eingebaut. Das entgegengesetzte Ende des Systems setzt sich aus einer Gruppe von "Integrationstrennstellen" zusammen. Die Verbindungen bei diesen werden festgelegt, indem eine Analyse der Leitungsabtrennungskategorien auf die in das Instrumentengestell von den peripheren Komponenten in einem bestimmten physikalischen Bereich (Bestimmungsbereich genannt) eingehenden Leitungen durchgeführt wird und wenigstens ein Verbinder für jede Kategorie zugeteilt wird. Der dritte Abschnitt des Systems setzt sich zusammen aus den "Integrationsleitungsbündeln". Diese werden mit Verzweigungen von dem Bündelkörper gestaltet, so dass sie die entsprechenden Anschlüsse der abtrennungszugeteilten Verbinder mit den entsprechenden Anschlüssen der Integrationstrennstellen verbinden. Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen eliminiert die vorliegende Erfindung wichtigerweise praktisch das Erfordernis, beim abschließenden Zusammenbau eine Handverdrahtung durchzuführen. Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend durch eine detaillierte Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels verdeutlicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm der vorliegenden Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstelle in einer Grundausführung;
Fig. 2A ist eine Beispielschablone eines Layouts für eine vorliegende Systemverdrahtungsschnittstelle für eine Überkopfschalttafel;
Fig. 2B und 2C sind zusammengenommen eine vergrößerte Ansicht des Systems von Fig. 2A; und
Fig. 3A und 3B sind eine beispielhafte Darstellung eines typischen Bündels.
Fig. 4A und 4B zeigen Beispiele von Integrationstrennstellen mit und ohne Verdrahtung.

Detaillierte Beschreibung

Anfänglich wurde beim Überprüfen der Flugzeugüberkopfschalttafeln oder der elektronischen Gestelle eines Flugzeugs und auf Grund der ihr eigenen Leitungsanhäufung, Komplexität und Abtrennungsprobleme Anstrengungen in Richtung einer Lösung des Problems im Allgemeinen nicht unternommen oder aufgegeben. Die vorliegende Erfindung jedoch löst das Abtrennungsproblem, indem es abtrennungszugeteilte Verbinder verwendet. Unter Verwendung dieses Verfahrens wird eine Leitung in den Verbinder eingefügt, der die Erfordernisse der Leitungsabtrennung erfüllt; wenn mehrere Verbinder die Erfordernisse der Leitungsabtrennung erfüllen, wird die Leitung in den Verbinder eingefügt, der ebenso die Erfordernisse des Leitungsziels erfüllt, wobei auf diese Weise eine Lösung für die Probleme der Abtrennung, der Verlegung, der Anhäufung, der Kreuzverbindung von Leitungsbündeln und der Komplexität geschaffen wird. Eine Verdrahtungsmatrix läuft auf vereinfachte einzelne Integrationsleitungsbündel hinaus, die bei dem Modul oder der Überkopfschalttafel befestigt und positioniert werden, bevor der abschließende Zusammenbau durchgeführt wird, wobei auf diese Weise ein Modul oder eine Schalttafel und der Verdrahtungsaufbau vervollständigt werden. Die Integrationsverdrahtung, die zuvor durch eine abschließende Zusammenbauverdrahtung der Flugzeugzeugendpunkte mit komplexen Integrationsverdrahtungsschalttafeln erreicht wurde, wird gemäß der vorliegenden Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstelle eliminiert, die nachstehend beschrieben und verwendet ist, die ein System ist, das abtrennungszugeordnete Verbinder, Integrationstrennstellen (ohne Verdrahtung, vgl. Fig. 4A und 4B), vgl. Fig. 1 und 2, modulare integrierte Verdrahtungsbündel und Schalttafeln, den Zielen zugeordnete Verbinder und Leitungsbündelverzweigungen von dem Bündelkörper (vgl. Fig. 1, 3A und 3B) verwendet. Das vorliegende System ermöglicht die Herstellung von Leitungsbündeln auf Schaumbrettern mit Verbindern und der Verdrahtung als einstückige integrale Module.
Es wurde erwähnt, dass das Problem der kreuzverbundenen Leitungsbündel bei einem Verbinder betroffen ist (Verdrahtung von mehr als einem Drahtbündel zu einem einzigen Verbinder). Diese Angelegenheit tritt hauptsächlich auf Grund der Probleme bei der Herstellung, der Installation und der Abtrennung auf. Das Problem der Kreuzverbindung wird dabei durch die Verwendung von abtrennungszugeteilten Verbindern bei Modulen und Schalttafeln gelöst.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstellensystem dargestellt, bei dem die folgenden Symbole die Schnittstellenkomponenten darstellen:
MP1, MP2, MP3 sind Module oder Schalttafeln
ID1, ID2, ID3 sind Integrationsschnittstellen
IB1, IB2, IB3 sind Integrationsleitungsbündel
DB1, DB2, DB3 sind Verteilungsleitungsbündel
D1, D2, D3, D4, D5 sind Zielvorrichtungen
E1, E2 sind Baugruppen
A, B, C, N sind zugeteilte Abtrennungskategorien bei Verbindern
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 sind Verbinder
Im Folgenden wird das Verfahren, durch das Verdrahtungsschnittstellen definiert und entwickelt werden, beschrieben:
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden ausgehend von dem Modul oder der Schalttafel mit dem komplexesten Integrationszusammenbau die Abtrennungskategorien in dem Modul oder der Schalttafel festgelegt; A, B, C und N beispielsweise, wobei N eine neutrale oder nichtkritische Abtrennung ist, und beispielsweise Abtrennung A auf die linke Seite geleitet, B auf die rechte Seite geleitet und C redundant zu A und/oder B ist und weg von A und B geleitet wird. Dem Modul oder der Schalttafel wird für jede Abtrennungskategorie in dem Modul oder der Schalttafel ein Verbinder zugeteilt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, werden MP2 die Abtrennungsverbinder A, B, C zugeteilt; MP3 werden die Abtrennungsverbinder B und C zugeteilt, und MP1 werden die Abtrennungsverbinder A/N zugeteilt (nachdem die Abtrennungskategorie N mit jeder anderen Abtrennungskategorie kombiniert werden kann). Die interne Verdrahtung der Module oder Schalttafeln wird gemäß der Abtrennung verlegt und mit den der Abtrennung zugeteilten Verbindern des Moduls oder der Schalttafelschnittstelle verbunden. Integrationsleitungsbündel IB1, IB2, IB3 werden verwendet, um Leitungen einer ähnlichen Abtrennung von der Schnittstelle des Verbinders, der der Modul- oder Schalttafelabtrennung zugeteilt ist, zu einer Integrationstrennstelle ID1 mittels Verzweigungen vom Bündelkörper zu führen. Leitungen von den den Abtrennungen zugeteilten Verbindern, A von MP2 und A/N von MP1 werden kombiniert in IB1, B von MP2 und MP3 werden kombiniert in IB2, und C von MP2 und MP3 werden kombiniert in IB3. Die Integrationsleitungsbündel IB1, IB2 und IB3 werden voneinander getrennt gehalten und zu einer Integrationstrennstelle ID1 geführt. (Auf diese Weise beeinträchtigt ein Fehler in einem Bündel nicht die Verdrahtung in einem anderen Bündel). Diese Integrationstrennstelle ist nahe bei oder Teil des Moduls oder der Schalttafelanordnung E1. Die Integrationstrennstelle schafft eine Trennstelle für die Baugruppe E1 sowie eine Verdrahtungsschnittstelle für die Verteilungsleitungsbündel. IB1 passt zu Verbinder 1 (die A/N zugeteilte Abtrennung) und zu Verbinder 2 (die N zugeteilte Abtrennung); [Bemerkung: der Integrationsschnittstellenverbinder 2 wird verwendet, um einen Teil der Leitungen der Abtrennung N auf der Grundlage des jeweiligen Ziels zu führen und eliminiert die Notwendigkeit einer Verdrahtung bei der Integrationstrennstelle, um in ein anderes Verteilungsleitungsbündel zu gelangen, vgl. Fig. 4A und 4B]. IB2 passt direkt auf DB2 und schafft eine Trennfunktion bei dem Verbinder 3. IB3 passt zu den Verbindern 4 und 5 um das Volumen der Leitungen aufzunehmen und schafft die Trennungsfunktion. Die Verteilungsleitungsbündel werden verwendet, um lange Entfernungen mit Verzweigungen von dem Bündelkörper (vgl. Fig. 1) zu einer anderen Integration oder anderen Zielbereichen zu überbrücken. DB1 leitet die Leitungen der Abtrennungskategorie A direkt von ID1 zu ID2; (die Integrationstrennstelle ID2 wird so dargestellt, wie sie als Herstellungsunterbrechungsschnittstelle verwendet wird). DB2 leitet die Leitungen der Abtrennungskategorie B zu sowohl ID2 als auch ID3 (ID3 ist derart dargestellt, wie eine Integrationstrennstellenschnittstelle bei der eingeschlossenen Baugruppe E2). DB3 akzeptiert Leitungen von der Abtrennungskategorie N von IB1 zum Hinleiten zu der Bestimmungsvorrichtung D5 mit einem einzigen der Abtrennung CJN zugeteilten Verbinder; wobei DB3 ebenso Verzweigungen aufweist, die von dem Bündelkörper (vgl. Fig. 1) wegführen, um die Abtrennungskategorie C mit ID2 und ID3 zu verbinden.
Unter Hinwendung nun zu Fig. 2A wird eine Mehrfachebeneverdrahtungsschnittstelle der in Fig. 1 dargestellten Art dargestellt, wobei sie jedoch für eine Überkopfschalttafel eingerichtet ist. Nur die Elemente des vorliegenden Systems sind in dicken Strichen dargestellt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2A und vergrößert in Fig. 2B und 2C, die Details angeben, stellen die folgenden Symbole die Schnittstellenkomponenten dar:
MP1 bis MP23 sind Module
ID1A und ID1B sind Integrationstrennstellen
IB1 bis IB5 sind Integrationsleitungsbündel
DB1 bis DB7 sind Verteilungsleitungsbündel
E1 ist eine Schalttafelvorrichtung
A bis G sind zugeteilte Abtrennungskategorien bei den Verbindern
1 bis 19 sind Verbinder.
Die Abtrennungskategorien D bzw. E stellen eine Verwendung (in der Luft/im Raumlauf See) bzw. (auf dem Boden/im Hafen) dar, wobei die ausschließliche Verwendung die Kombination der Leitungen in einem einzigen Verbinder ermöglicht.
Die Abtrennungskategorien F und G sind redundant zu den Kategorien A und B und können (unter der Voraussetzung, dass sie eine Schutzschirmung von A und B besitzen) mit der ersten Verteilungsverzweigung kombiniert werden.
Fig. 2A (und 2B und 2C) ist ein Detail einer komplexen Schalttafel, so dass die Bestimmungsgeräte nicht dargestellt sind.
Die Module MP22 und MP23 bilden eine Schnittstelle sowohl zu den Integrationsleitungsbündeln als auch den Verteilungsleitungsbündeln.
Die Verbinder (1, 2, 3), (4, 5, 6), und (10, 11, 12) sind vorgesehen, um den Umfang der Leitungen zu handhaben.
Die Verbinder 8 und 9 bei der Integrationstrennstelle ID1A sind vorgesehen, die Leitungen der Abtrennungskategorie D und E zu trennen und zu verteilen.
Die Verbinder 7 und 13 bei den Integrationstrennstellen ID1A und ID1B sind vorgesehen, die Abtrennungskategorie A und B von F und G zu trennen und zu verteilen.
Die Verbinder 1 bis 19 schaffen ebenso eine Schalttafeltrennfunktion.
Es versteht sich weiterhin von selbst, dass die Anordnungen der Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstelle und Verfahren, die hierin beschrieben sind, nicht auf die konkrete Ausführungsform beschränkt sind, die mittels der Darstellungen offenbart ist, sondern dass sie andere Ausführungsformen annehmen kann, die nur durch den Bereich der angefügten Ansprüche begrenzt werden.

Claims

1. Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstellensystem zur Herstellung von Verbindungen elektrischer Schaltungen zwischen einer ersten Gruppe von Anschlüssen (MP1 A/N, MP2 A, B, C, MP3 B, C) und einer letzten Gruppe von Anschlüssen (D1 A/N, D2 A, D3 B, C, D4 B,C, D5 C/N), mit:

- eine Mehrzahl von abtrennungskategoriezugeteilten Verbindern, durch die zur Verhinderung einer Fehlfunktion eines Systems Leitungen getrennt und geleitet werden, die mit der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von Anschlüssen gekoppelt sind;

- eine Mehrzahl von Integrationstrennstellen, die in der besagten Verdrahtungsschnittstelle mit einer Zwischengruppe bzw. Zwischengruppen von Anschlüssen (1-10) gekoppelt sind;

- und einer Mehrzahl von Integrationsleitungsbündeln (IB1- IB3) zur Herstellung einer Integrationsfunktion, und Verteilungsleitungsbündeln (DB-DB3) zur Herstellung einer Verteilungsfunktion, wobei die Verwendung von Leitungsverzweigungen von einem Bündelkörper eingeschlossen ist, die besagte Mehrzahl von abtrennungszugeteilten Verbindern und besagte Mehrzahl von Integrationstrennstellen koppeln.

2. Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstellensystem nach Anspruch 1, wobei die besagten Integrationstrennstellen keine interne Verdrahtung aufweisen.

3. Mehrfachebenenverdrahtungsschnittstellensystem nach Anspruch 1, wobei die Struktur der Leitungsverzweigungen wenigstens eine Leitung aufweist, die in den Bündelkörper hineinverläuft oder ihn verlässt.

4. Verfahren zum Schaffen eines Mehrfachebenenschnittstellensystems zur Verbindung von Leitungsbündeln zur Eliminierung von Verdrahtungsintegrationsbereichen, aufweisend die Schritte von:

- Bereitstellen einer Mehrzahl von Integrationsleitungsbündeln mit Leitungsverzweigungen von dem Bündelkörper, der Leitungen zwischen abtrennungskategoriezugeteilten Verbindern und Integrationstrennstellen enthält;

- Bereitstellen einer Mehrzahl von Verteilungsleitungsbündeln, die Leitungen zwischen Integrationstrennstellen enthalten;

- Anpassen eines Verbindungssteckers eines Integrationsleitungsbündels direkt an die Verbinderaufnahme eines Verteilungsleitungsbündels, wobei keine der Mehrzahl der Integrationstrennstellen eine Verdrahtung zwischen den Verbindern von aneinander angepassten Bündeln aufweist.