DE8107415U1 - Opto-elektrische uebertragungsstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine opto-elektrische Übertragungsstrecke/ bestehend aus einem Lichtsender oder einem Lichtempfänger und einem Lichtwellenleiter, insbesondere in Form einer optischen Ader, die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul so vereinigt sind, daß auf der einen Seite des Moduls die optische Ader austritt.

Die bisher bekannten opto-elektronischen Koppelelemente weisen einen optischen Sender, Emitter, und einen optischen Empfänger, Detektor, auf, die in unmittelbarer
Nähe zusammengebaut sind, um die Ankopplung beider Teile über den optischen Weg möglichst groß zu machen. Vorteile eines solchen Koppelelementes, das sind die galvanische
Trennung von Stromkreisen und eine rückwirkungsfreie
Schaltung, lassen sich nur dann anwenden, wenn elektrischer Eingang und elektrischer Ausgang nahe beieinander liegen. Kopplungen auf längerer Entfernung sind mit einem solchen Koppler nicht möglich.

Eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist schon durch die veröffentlichten Deutschen Patentanmeldungen DE-OS 25 1O 122 und DE-OS 25 45 467 bekannt geworden. Auf der einen Seite einer optischen Strecke
sind neben den eigentlichen Lichtsendern auch Verstärker und dergleichen in einem Modul vereinigt. Die andere Seite der optischen Strecke besteht aus einem steckbaren Lichtwellenleiterende. Optische steckbare Lichtwellenleiter bereiten jedoch erhebliche Schwierigkeiten bei ihrer Anwendung.

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Vorsitinndor dor Gnactiaftsluhrung Dr Frank Qolhe Gcar.riatlüfiitiror und slolw Vora Ηοιμϊ Allemann SieiUcrtrclrjriijo Geschattsliirirer

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Sie müssen sehr sorgfältig vor Verunreinigungen und mechanischen Belastungen geschützt werden, und für eine genaue
Ausrichtung zu den Sende- bzw, Empfangselementen muß gesorgt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine optische Übertragungsstrecke zu schaffen, die nur elektrisch
verbindbar, insbesondere steckbar ist. Eventuell erforder- ξ liehe Verstärker, Wandler und dergleichen können dann in | den jeweiligen anzuschließenden Geräten angeordnet sein. |

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer opto-elektri- ■

sehen Übertragungsstrecke der eingangsgenannten Art da- ] durch gelöst, daß das Modul elektrische Anschlüsse für
den Lichtsender bzw. den Lichtempfänger aufweist und

an dem anderen Ende des Lichtwellenleiters in gleicher An- f

Ordnung ein Lichtempfänger bzw. ein Lichtsender angeordnet |

ist. Es wird also vorgeschlagen, zwischen dem Emitter und |

dem Detektor geeignete optische Elemente, wie eine Lichtleit- '^;

faser, zur Weiterleitung der Lichte^mission zu schalten, da- |

bei jedoch insgesamt die elektrisch-optische Einheit bestehen |

zu lassen. Als optische Verbindungselemente kommen Linsen- |

systeme, einzelne Lichtwellenleiter oder Lichtfaserbündel in |

Frage. Die zwischengeschalteten Lichtleitelemente werden $

einerseits mit der Emitterseite und andererseits mit der |

Detektorseite fest verbunden. Typische Nahtstellen für das 'ς

dadurch entstehende opto-elektrische System sind entweder £

die Eingangskontakte zu den Emittern und Detektoren oder |

aber der Beginn der Lichtleitung und deren Ende. Das den ■

Emitter bzw. den Detektor umschließende Gehäuse ist ge- £

wissermaßen aufgeteilt in zwei separate Stücke, die jeweils ;

am Anfang und am Ende des Lichtleiters angebracht sind. ;

Sitz dor Gosollschalt: Wuppertal-Ronsdorl Vorsitzender der Geschftltsliihrung : Dr TranK Gothe

Romshaqenstrafle 1 Geschäftsführer und stellv Vors Heinr Altemann

S600 Wuppertal 21 RuI (02 0?) 46 69-1 Telex 08i.91 464 krw d

Stellvortrelendß Geschäftsführer Helmut Henlilor

Hans Peter Schutte

I-KIm Hans-Jurgen Weisoi

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Die beiden Teilgehäuse umfassen jeweils einen elektrischen Anschluß mit Steckerstiften, Steckerbuchsen oder Lötfahnen und einen Lichtanschluß für die Lichtleitungen. Die Trennstellen können nach den Erfordernissen der Praxis entweder dadurch erreicht werden, daß die elektrischen Kontakte als Steckverbindung ausgebildet sind, oder daß die Lichtleiter als optische Datenleitung zwischen den Teil-Gehäusen Verwendung finden. Um den Ankopplungsgrad möglichst hoch zu gestalten, wird vorgeschlagen, vor die lichtaussendende Fläche des Emitters ein lichtsammelndes Zwischenglied zwischenzuschalten. Vorteilhafterweise besteht ein solches Zwischenglied aus einem kurzen Stück optischer Leitung mit angeschmolzenem Sammelkopf, der mit einer Fläche versehen ist, die als Sammellinsenflache wirkt, wie zum Beispiel eine konkave Sammellinsenfläche mit sphärischer oder asphärischer Krümmung, einer Fresnel-Linse oder mit Schmelζtropfen-Charakter. Das kurze, zylindrische Zwischenstück kann in seinem Durchmesser dünner gehalten sein, als die nachfolgende, angesetzte Lichtleitfaser. Durch eine solche Anordnung wird erreicht, daß alle Strahlen, die von dem Emitter ausgesandt werden, in die Lichtleitung gelangen. Falls mehrere Wege für eine Nachrichtenübertragung erforderlich sind, kann erfindungsgemäß eine Parallel-Anordnung von mehreren Systemen zu einem einzigen Gesamtübertrager erfolgen. Hierbei ist es entsprechend der Übertragungsaufgabe auch möglich, jeweils unterschiedliche Übertragungsrichtungen zu wählen, in der Weise, daß die beiden Teilkörper Emitter und Detektoren in der erforderlichen Weise enthalten. Gleichzeitig können in die parallel verlaufenden Leitungsstränge auch elektrische Leitungen, wie sie zum Beispiel zur Versorgung der angeschlossenen Geräte erforderlich sind, eingebaut sein. Um Vertauschungen zu vermeiden, kann es er-

Sitz der Gesellschaft: WupperlfU-Ronsdorf Reinshagenalrafle 1

5600 Wuppertal 21 »

Ruf 102 02) 46 69-1 ·

Tele» 08 591 J64 krwd *

Registergerecht Amtsgericht Wuppertal.

VorsUiondor dor Goschöllstührunq Dr Frank Gothe CidSchnMstuhrcr und slollv Vor a . Hoinr Atlomann Slotkor tretnndo Geschattsluhrei

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Holmut HenHIcr Hnns Pol er Sc hut Io Dipl-Ktm Hnns-Jürgen Woisor C H van de Partnu

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forderlich werden, die Steckerstirnflächen abzusetzen und die dazugehörigen Lichtleiter unterschiedlich lang abzuschneiden. Es kann weiter aus räumlichen Gründen erforderlich werden/ die Anordnungen mit jeweils zueinander passenden Winkelstellungen zu treffen.

Die Erfindung hat den Vorzug, daß neuartige Schaltungen damit möglich sind. So können Daten über eine Strecke transportiert werden, die eine elektrische Nachrichtenübermittlung verbietet. Da die Lichtleiter von elektromagnetischen Feldern unbeeinflußt sind, lassen sich Verbindungen von zwei konkurrierenden Hochspannungsfeldern miteinander herstellen. Starke magnetische Felder sowie Stromstörungen können auf die Lichtleitung keinen Einfluß nehmen. Das angegebene Fertigungsverfahren erlaubt zudem die Anwendung von bisher im Prinzip bereits bekannten übertragungsverfahren in industriellen Geräten, bei kostensparender Anwendung. Die Teile der Ubertragungsstrecke können ferner so gestaltet werden, daß sie mit bekannten elektrischen Teilen austauschbar sind und eine systemgerechte Anpassung an bestehende elektrische Konstruktionen ermöglichen.

Die Erfindung ist anhand zweier Beispiele erläutert, die im folgenden in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben werden.

Figur 1 zeigt das Ende einer opto-elektrischen Übertragungsstrecke mit einem kurzen Lichtleiterstück in bandförmiger Anordnung.

Siti der Gesellschull: Wuppertal-Ronsdorl Vorsitzender der Geschäftsführung. Dr Frank Gotho

ReinshagenstraBe 1 _ Geschäftsführer und stellv. Vors. Hein? Altemann

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5000 Wuooertal 2\ RuI (02 0?l 46 69-1 Telrj« 08 591 J64 kr<v a

Hans Pelor Schütte

Hans-Jutgen Weise

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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ende einer optoelektrischen Ubertragungsstrecke mit einem Emitteranschluß.

In Figur 1 ist ein prismatischer Körper 1 dargestellt, der auf der Schmalseite 3 Steckerstift 2 und auf der Schmalseite 3a ein flaches Lichtleitkabel 4 aufweist. In dem vordersten Abschnitt 1a sind die Emitter oder Detektoren enthalten, während die Verlängerung 1b des Körpers 1 die Halterung des bandförmigen Lichtleiterkabels 4 aufnimmt. Die Elemente sind miteinander fest verbunden, so daß Einsteckung mit Hilfe der Steckerstifte 2 erfolgen kann. Das bandförmige Lichtleiterkabel 4 besteht aus den einzelnen Lichtleitern 5 bis 12, die durch eine gemeinsame Umhüllung 13 zu einem bandförmigen Kabel miteinander verbunden sind. In diesem Kabel können auch elektrische Leitungen eingeschlossen sein: Ob die mit 5 bis 12 bezeichneten Lichtleiter in die eine oder andere Richtung leiten, oder ob anstelle einiger dieser Lichtleiter elektrische Leiter eingezogen sind, hängt von den jeweiligen Erfordernissen der opto-elektrischen Kopplung ab.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Modul, entsprechend dem Teilkörper 1 in Figur 1, bei Verwendung dieses Platzes als Sendestelle. Der Hauptträger des Körpers 14 besteht aus lichtundurchlässigem Material, wie zum Beispiel Kunststoffen mit schwarzer Einfärbung. Zur Aufnahme der Innenteile weist der Körper 14 verschiedene Öffnungen auf, wie die Öffnung 15 für die Kabelseite, den Hohlraum 16 für das Lichtübertragungselement, den Hohlraum 17 für den Emitter und seine Anschlüsse. Im Hohlraum 15 ist ein Lichtleitkabel 18 eingeklebt, dessen Stirnfläche 19 mit dem Austritt 20 des Lichtleitelementes 21 unmittelbar

Sitz der Gesellschaft: Wuppertal-Ronsdorf Vorsitzender der Geschossführung: Dr Frank Gothe

Reinshagenstraße 1 Geschäftsführer und sleliv. Vors.: Heinz Altemann

5600 Wuppertal 21 .**, _w\ ·"*·***·· r* · · · · SiellveMretende Geschäftsführer. Helmut Henfller

Ruf (02 02) 46 69* 1 _#' · _# · · J ^ · · _# · _# · · ι » Hans Peter Schütte

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Registergenchi: Amisgencnt Wupperial HRB*if254 *** ** " " ·--·-« Vorsitzender des Aulsichtsraies ■ C B van de Panne

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gegenübersteht. Das Lichtleitelement 21 besteht aus einem kurzen Leitungsstück 22, das als Zylinder ausgeführt ist/ und einen Außencladding besitzt. An diesem Zylinder anschließend hat das Lichtleitelement einen als Fresnel-Linse ausgebildeten Kegel 22. Auf dessen Oberfläche 24 liegt der Chip 25 des Emitters auf, der mit den Steckerstiften 26 und 27 kontaktiert ist. Nach der Montage wurde der Hohlraum 17 mit einem Gießharz dunkler Färbung ausgefüllt, so daß die gesamte Innenkonstruktion hermetisch abgeschlossen ist.

Der Zusammenbau des langen Opto-Kopplers erfolgt vorzugsweise mit folgenden Verfahrensschritten: Es wird ein Lichtleiter, gegebenenfalls in Bandform,, mit elektrischen Elementen kombiniert als Meterware hergestellt. Die Meterware wird auf Länge geschnitten und mit optischen bzw. elektrischen Anschlüssen versehen. Es werden Teil «-Körper entsprechend der geforderten Kombination durch Spritzguß von schwarzen oder sonstwie lichtundurchlässigen Kunststoffen hergestellt, die im zweiten Spritzgang oder durch Einkleben mit den in der Mitte befindlichen Lichtübertragern versehen werden. In die vorgesehenen Vertiefungen werden Emitter, Detektor oder elektrische Elemente eingefügt und gegebenenfalls durch Vergußmasse hermetisch abgeschlossen. Der Trägerkörper kann sodann als selbständiges Element in eine gedruckte Leiterplatte eingesteckt oder eingelötet werden. Die Steckung erfolgt dann später mit dem Lichtwellenleiter als Steckelement. Es ist andererseits auch möglich, Lichtwellenleiter und Steckerkörpe ■ zuerst mit der optischen Leitung zu verbinden und durch Klebstoffe zu befestigen.

Sitz der Gesellschalt: Wuppertal-Ronsdorf
Reinshagenstraße 1

6600 Wuppertal 21 ·'*.

Ru* (02 02) 46 69-1 _t" ' ,

Telex OS 591 464 krw d · *

Registergenctit: Amtsgericht Wuppertal. HrS ^25

Vorsitzender der Geschäftsführung: Dr. Frank Gothe Geschäftsführer und stellv. Vors.: Heinz Altemann Stellvertretende Geschäftsführer

Vorsitzender des Aulsichtsratos:

Helmut Heniiler Hans Peter Schütte Dipl.-Kfm. Hans-Jürgen Weiser C.B.van de Panne

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Zusammenfassung

Opto-elektrische übertagungsstrecke, bestehend aus einem Lichtsender (25) oder einem Lichtempfänger und einem Lichtwellenleiter (4,18), insbesondere in Form einer optischen Ader (5 bis 12,18), die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul (1>14) so vereinigt sind, daß auf der einen Seite des Moduls (1,14) der Lichtwellenleiter (5 bis 12,18) austritt. Um eine einfache und schnelle optische und elektrische Kopplung zweier Geräte über einen Lichtwellenleiter zu ermöglichen, weist der Modul (1,14) elektrische Anschlüsse (2,27,28) für den Lichtsender (25) oder den Lichtempfänger auf und ist am anderen Ende der optischen Ader (5 bsi· 12,18) in gleicher Anordnung ein Lichtempfänger bzw. Lichtsender (25) angeordnet. Diese Anordnung findet überall da Anwendung, wo Nachrichtensignale nicht auf elektrischem Wege übertragen werden sollen oder können.

(Figur 2)

( 1 Blatt Zeichnungen

Sitz der Gesellschall: Wuppertal-Ronsdorf ' Vorsitzender der Goschältsldhrung : Dr. Frank Gothe

ReinshagenstraBe I Gescnaltsluhrer und stellv. Vors.: Heinz Altemann

5600 Wuppertal 21 «"*, ,\ ^''i '''! ! ·! _; ' Stellvertretende Geschältslührer: Helmut Henßler

RuI (02 021 46 69-1 _#··_# J · J _t' J₁J₁ J '" Hans Peter Schütte

Telex 03 591 464 krwd I · ···! "'!' .' ! Oipl.-Klm. Hans- Jürgen Weiser

Registergericrtt. Amtsgericht Wuppertal. HHEi 2254 *'' ' * * " ' Vorsitzender oes Aufsicntsrales: C B. van de Pannß

Claims (7)

KABELWERKE REINSHAGEN GMBH WUPPERTAL X: ''.'.' *\ •»•till ι It* · · ··· I Il Il ·· ff« LN 206 13. März 1981 nsprüche

1. Opto-elektrische Übertragungsstrecker bestehend aus einem Lichtsender (25) oder einem Lichtempfänger und

einem Lichtwellenleiter (4,18), insbesondere in Form einer optischen Ader (5 bis 12,18),

die beide mit Isoliermasse unlösbar zu einem kompakten Modul (1,14) so vereinigt sind, daß

auf der einen Seite des Moduls (1,14) der Lichtwellenleiter (5 bis 12,18) austritt,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Modul (1>14) elektrische Anschlüsse (2,27,28) für den Lichtsender (25) oder Lichtempfänger aufweist

und am anderen Ende des Lichtwellenleiters (5 bis 12,18) in gleicher Anordnung ein Lichtempfänger bzw. Lichtsender (25) angeordnet ist.

2. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Moduls (1,14) zwischen dem Lichtsender (25) bzw. dem Lichtempfänger einerseits und dem Lichtwellenleiter (5 bis 12,18) andererseits ein lichtsammelndes Zwischenglied (21) angeordnet ist.

Sitz der Gesellschalt: Wuppertal-Ronsdorf Vorsitzender der Geschäftsführung: Or Frank Gothe

Reins agenstraße 1 Geschäftsführer und stellv. Vors.: Heinz Allemann

Wuppertal 21 ··!··· ·· «·· Stellvertretende Geschäftsführer Helmut Henfller

RuI [02 02) 46 69-1 , ' \ \ J \ , ' J „J, J ' ' * . Hans Peter Schütte

Telex 03 591 464 krwd ······ · · · Dipl-KIm. Hans-Jürgen Weisor

Registergericht: Amtsgericht Wuppertal. HRB* 2*254 * * ■.-.■.-· Vorsitzender aes Aulsichtsrates · C. B. van de Panno

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3. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (21) als Sammellinse (23) ausgebildet ist.

4. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammellinse (23), an der dem Lichtwellenleiter (18) zugewandten Seite ein Stück gerader optischer Leitung (22) angeformt ist_t

5. Opto-elektrische übertragungsstrecke nach Anpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das angeformte Stück optischer Leitung (22) einen kleineren Durchmesser hat als der als optische Ader (18) geformte Lichtwellenleiter.

6. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Moduln mit mehreren optischen Adern zu einer parallelen, bandförmigen Anordnung vereinigt sind (Figur 1).

7. Opto-elektrische Übertragungsstrecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Anordnung auch elektrische Leitungen oder Leiter umfaßt.

Sitz der Gesellschalt: Wuppertal-Ronsdorf Reinshagensiraße 1 , ,

5600 Wuppertal 21 ti.

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Telex 08 591 464 krw d * , , "

Registorgericht: Amtsgericht Wuppertal. HRB 2254

Vorsitzender der Geschäftsführung- Dr. Frank G öl tie Geschäftsführer und stellv Vors.: Heinz Alter..ann Stellvertretende Geschäftsführer. Helmut Henßler

Hans Peter Schütte Dipl -KIm. Hans-Jurgen Weiser Vorsitzender des Aulsichisrates C B van de Panne