DE9421603U1 - Leitung zur Übertragung von Informationen - Google Patents
Leitung zur Übertragung von InformationenInfo
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Description
Stemmann-Technik GmbH Ouendorfer Straße 34, 48465 Schüttorf
Die Erfindung betrifft eine Leitung zur Übertragung von Informationen in Form von digitalen Daten und/oder analogen
Signalen zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Steuereinheit gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs
1.
Eine derartige Leitung zählt durch die DE-PS 41 22 469 zum Stand der Technik. Sie erlaubt eine digitale Datenübertragung
zwischen z.B. Rechnern und/oder Leitstellen einerseits und mobilen Steuerungseinheiten andererseits.
Da die bekannte wirtschaftlich herstellbare Leitung aber
ausschließlich im niederfrequenten Bereich arbeitet, kann sie nur relativ geringe Datenmengen übertragen. Der Einsatz
im hochfrequenten Bereich verbietet sich aufgrund der Lage des Informationsleiters im Tiefsten der kanalartig
gestalteten Leitung, und zwar in der Nähe des dem
Telefon {0234) 5195£«&Egr;&Ugr;Φ ■ ,Tfejefsf (Q254).3T09i2j · Telex 825361 swop d
Commerzbank AG Bochum, Konto-Nr. 3 864 7e£J(ltk«43<
>40036) »''Pest^irok'ento Essen, Konto-Nr. 7447-431 (BLZ 36010043)
Schirmschlitz gegenüberliegenden Bodens. Durch diese Lage ergibt sich eine hohe Dämpfung, die sich negativ auf die
erreichbare Übertragungsstrecke auswirkt.
Im Gegensatz zur praktizierten Funktechnik, wo z.B. in
der Bürokommunikation Rechnernetze kabellos miteinander kommunizieren, oder auch zum heimischen Wohnbereich, wo
sogenannte Videosender die Bildübertragung von einer stationären Einheit zu einem beweglichen Empfänger ermöglichen,
wo also in gewissen Grenzen durch Reflektionen, Einstreuungen und ähnliche Störungen im wesentlichen
keine schädlichen Auswirkungen eintreten können, ist für sensible Daten und Signale der Automatisierungstechnik in
industrieller Umgebung eine demgegenüber wesentlich erhöhte Sicherheit in der Informationsübertragung notwendig,
um Fehlsteuerungen mit unter Umständen Menschenleben gefährdenden Reaktionen der mobilen Steuerungseinheiten
auszuschließen.
Es ist zwar unter Anwendung eines sogenannten Schlitzhohlleiters auch derzeit schon möglich, eine 'große
Datenmenge zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Steuereinheit zu übertragen. Dies ist jedoch mit einem
hohen Kostenaufwand verbunden, der den wirtschaftlichen Einsatz in der Automatisierungstechnik im Prinzip
ausschließt.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Leitung zur Übertragung von Informationen
in Form von Daten und/oder Signalen zu schaffen, die nicht nur preiswert herstellbar ist, sondern auch
große Daten- und/oder Signalmengen in der Automatisierungstechnik in insbesondere industrieller Umgebung unbeeinflußt
durch äußere Störquellen sicher zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Steuereinheit übertragen
kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten
Merkmalen.
Unabhängig von der Querschnittsgeometr-ie des aus einem
elektrisch leitfähigen Material bestehenden Schirms wird der Informations leiter nunmehr im Zentrum des Schirms positioniert.
Zentrum im erfindungsgemäßen Sinne bedeutet, daß in Abhängigkeit von den jeweiligen Querschnittsgestaltungen
des Schirms durchaus ein Kompromiß zwischen der maximalen Schirmwirkung einerseits und einer minimalen
Dämpfung andererseits erforderlich ist in dem Sinne, daß auch eine geringfügige Verlagerung des Informationsleiters
aus dem mathematisch exakten Zentrum der Querschnittsgeometrie des Schirms in Richtung auf die dem
Schirmschlitz abgewandte Seite der Leitung zweckmäßig sein kann. Durch die zentrische Anordnung des Informationsleiters
wird nicht nur sein Abstand zum Schirm allseitig vergrößert, sondern auch die Dicke der Isolierschicht
(Dielektrikum) zwischen dem Informationsleiter und dem Schirm heraufgesetzt. Eine größere Dicke des Dielektrikums
ist aber mit dem Vorteil verbunden, daß die Länge der mit einer Leitung möglichen Übertragungsstrecke
vergrößert werden kann. Desweiteren werden durch die zentrale Lage des Informationsleiters symmetrische Verhältnisse
bei der Übertragung hochfrequenter Daten und Signale auf dem gesamten Übertragungsweg erzielt. Es wird
ein von äußeren Einflüssen unabhängiges isoliertes System geschaffen. Elektrische und/oder magnetische Störfelder
werden durch den im allseitigen Abstand vom Informationsleiter befindlichen Schirm in ihrer Wirkung auf eine vernachlässigbare
Größe minimiert. Auch verursachen metallische Gegenstände in der Umgebung keine störenden Signalreflektionen
in der gekapselten Leitung mehr.
Von ganz besonderer Bedeutung ist, daß nunmehr nicht nur
Daten, sondern auch Steuersignale und Video- bzw. Audiosignale im hochfrequenten Bereich (ca. 2,4 GHz) übertragen
werden können.
Als Schirmraaterial kann nahezu jedes elektrisch leitfähige
Material verwendet werden, wobei mit steigender Leitfähigkeit des Materials die Schirmwirkung erhöht
wird. Aus elektrischer Sicht ist es dabei unerheblich, ob der Schirm als Gewebe, Geflecht, Folie, massives Profil
oder als galvanisierte Schicht realisiert wird.
Desweiteren kann durch die hochfrequente Auskopplung der Information auf frei liegende Schirmflächen an dem von
einem längsverlagerbaren Koppelstück einer mobilen Steuereinheit durchfaßten Schirmschlitz zwecks schleifender
Masseverbindung verzichtet werden. Dies vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Leitung.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
wird in den Merkmalen des Anspruchs 2 gesehen. Danach ist der Informationsleiter am Boden einer zum Schirmschlitz
hin sich keilförmig verbreiternden Längsnute eines U-förmig ausgebildeten und in einem Trägerprofil eingeklemmten
Dielektikums festgelegt. Bei diesem Dielektrikum handelt es sich insbesondere um einen isolierenden Kunststoff mit
möglichst kleiner Dielektrizitätskonstante. Das Dielektrikum ist vollständig in das Trägerprofil eingebettet.
Die freien Längskanten der Längsnute im Dielektrikum gehen unmittelbar in die den Schirmschlitz begrenzenden
Längskanten des Schirms bzw. eines Trägerprofils über.
Die Erfindung ermöglicht es gemäß Anspruch 3, daß ein isoliert aufgehängtes massives Trägerprofil den Schirm
der Leitung bildet. Ein gesonderter Schirm ist dadurch entbehrlich.
Eine weitere Ausführungsform kann entsprechend Anspruch 4
darin bestehen, daß in ein eigenstabiles separates Kunststoffprofil ein Schirm, z.B. in Form einer Folie, integriert
wird. Dieser Schirm befindet sich dann zwischen dem Dielektrikum und dem Trägerprofil,-wobei das Dielektrikum
zusammen mit dem Schirm zweckmäßig in dem Trägerprofil eingeklemmt werden.
Die Ausbildung des Informationsleiters und/oder des Dielektrikums
und/oder des Schirms als Strangmaterial (Anspruch 5), insbesondere bei einem zugleich das Trägerprofil
bildenden Schirm, erlaubt lange Übertragungsstrecken ohne Stoßstellen. Dadurch wird ein mechanischer
Verschleiß an Stoßstellen vermieden und es werden auch elektrische Phänomene, wie z.B. Reflektionen, an
Stoßstellen unterbunden, da eine konstante Verteilung der Leitungsbeläge (Widerstands-, Kapazitäts-, Leitwert- und
Induktivitätsbeläge) gewährleistet wird. Gewissermaßen liegt eine annähernd homogene Leitung vor. Eine derartige
Leitung mit definiertem Wellenwiderstand hat zudem den Vorteil, daß mit entsprechenden Anpassungen Verfälschungen
der Signalform durch Unterdrückung von Signalreflektionen
vermieden werden.
v*-' In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung liegt nach Anspruch
6 der Informationsleiter entlang der gesamten Übertragungsstrecke an der dem Koppelstück zugewandten
Seite frei. Es besteht dann ein schleifender metallischer Kontakt zwischen dem im Schirmschlitz längsverlagerbaren
Koppelstück und dem Informationsleiter. Dadurch wird die
Güte der Kopplung und somit auch die erzielbare Reichweite der Informationsübertragung erhöht.
Die Daten- und/oder Signalkopplung kann entsprechend Anspruch 7 aber auch bis zu einer gewissen Dicke durch ein
Dielektrikum erfolgen. In diesem Fall ist zweckmäßig das
Koppelstück stirnseitig mit einem isolierenden Kunststoff mit möglichst kleiner Dielektrizitätskonstante versehen,
so daß trotz schleifenden Kontakts das Dielektrikum zwischen dem Informationsleiter und dem Koppelstück liegt.
Auf diese Weise wird die Koppeldämpfung erhöht. Es reduziert sich jedoch die mögliche Übertragungsstrecke.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 8 erblickt. Danach besteht das
Dielektrikum zwischen dem Informationsleiter und dem Koppelstück aus einem Luftspalt. Die Dicke des Luftspalts
(3 kann sich etwa zwischen 2 mm bis 5 mm bewegen.
Erhält der Informationsleiter die Ausbildung gemäß Anspruch 9, so erfolgt eine unmittelbare Führung des mobilen
Koppelstücks am Informationsleiter. Diese kann sowohl in dem Fall erfolgen, wo zwischen dem Koppelstück und dem
Informationsleiter ein unmittelbarer metallischer Kontakt besteht als auch dann, wenn das Koppelstück und der Informationsleiter
durch ein Dielektrikum aus insbesondere einem isolierenden Kunststoff getrennt sind.
Sowohl die Ausführungsform eines Informationsleiters ge-
C maß Anspruch 10 als auch die des Anspruchs 11 gelangen
bevorzugt zur Anwendung, wenn keine Zwangs führung des Koppelstücks am Informationsleiter notwendig ist und zwischen
dem Koppelstück und dem Informationsleiter ein durch einen Luftspalt gebildetes Dielektrikum vorgesehen
ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine Leitung zur Übertragung von Informationen;
Figur 2 einen vertikalen Querschnitt durch eine Leitung zur Übertragung von Informationen gemäß
einer weiteren Ausführungsform;
Figur 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine Leitung zur Übertragung von informationen gemäß
einer dritten Ausführungsform;
Figur 4 einen vertikalen Querschnitt durch einen konkaven Informationsleiter mit einem an diesem
geführten Koppelstück;
Figur 5 einen vertikalen Querschnitt durch einen konkaven Informationsleiter mit einem an diesem
geführten Koppelstück gemäß einer weiteren Ausführungsform und
Figur 6 einen vertikalen Querschnitt durch einen leistenartigen Informationsleiter mit einem an
diesem entlang bewegbaren Koppelstück gemäß einer dritten Ausführungsform.
Mit 1 ist in der Figur 1 ein dünner, im Querschnitt bogenförmig gestalteter metallischer Informationsleiter zur
Übertragung von Daten und/oder Signalen im hochfrequenten Bereich zwischen einer nicht näher veranschaulichten
ortsfesten Steuereinheit und einer ebenfalls nicht näher dargestellten mobilen Steuereinheit bezeichnet.
Der Informationsleiter 1 ist an einem entsprechend gekrümmten Boden 2 einer im Querschnitt etwa keilförmigen
Längsnut 3 in einem im Querschnitt U-förmigen Dielektrikum 4 aus einem isolierenden Kunststoff mit geringer Dielektrizitätskonstante
festgelegt.
Das Dielektrikum 4 ist an ein im Querschnitt rechteckiges Trägerprofil 5 angepaßt und in dieses eingeklemmt. Das
Trägerprofil 5 bildet zugleich einen isoliert aufgehängten massiven Schirm aus einem elektrisch leitfähigen Material.
Es ist zu sehen, daß der Informationsleiter 1 im Zentrum der Querschnittsgeometrie des Trägerprofils bzw.
des Schirms 5 angeordnet ist. Die freien Längskanten 6 der Längsnut 3 im Dielektrikum 4 münden in die den
Schirmschlitz 7 begrenzenden Stirnflächen 8 der freien Schenkel 9 des Schirms 5 (Trägerprofil).
Die Höhe H der Leitung 10 verhält sich zu ihrer Breite B etwa wie 1,5 : 1 bis 2:1. Die Breite b des Schirmschlitzes
7 beträgt etwa ein Drittel der Breite B der Leitung 10.
Bei der Leitung 11 der Figur 2 ist ein Informationsleiter 12 zur Übertragung von Daten und/oder Signalen im hochfrequenten
Bereich in Form einer dünnen metallischen Flachleiste vorgesehen, der am ebenen Boden 13 einer zum
Schirmschlitz 14 eines etwa U-förmigen Trägerprofils 15
hin sich keilförmig verbreiternden Längsnut 16 eines in dem Trägerprofil 15 eingeklemmten Dielektrikums 17 festgelegt
ist. Der dem Schirmschlitz 14 gegenüberliegende Bereich 18 des Trägerprofils 15 ist gerundet. Auch die
zwischen den Längsseiten 19 des Trägerprofils 15 und den den Schirmschlitz 14 begrenzenden freien Schenkeln 20
vorhandenen Eckbereiche 21 sind gerundet. Ansonsten entsprechen die geometrischen Abmaße etwa denen der Leitung
10 der Figur 1.
Im Gegensatz zu der Leitung 10 der Figur 1 ist bei der Leitung 11 der Figur 2 zwischen das in das Trägerprofil
15 eingeklemmte Dielektrikum 17 aus einem isolierenden Kunststoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante und das
Trägerprofil 15 eine Schirmfolie 22 aus einem elektrisch
leitfähigen Material integriert. Diese erstreckt sich von einer Längskante 23 der Längsnute 16 entlang des angrenzenden
Schenkels 20, der darauffolgenden Längsseite 19, des Bereichs 18, der anderen Längsseite 19 und des anderen
Schenkels 20 bis zur gegenüberli-egenden Längskante 24.
Auch die Leitung 10 der Figur 1 kann so variiert werden, daß das Trägerprofil 5 ein reines Kunststoffprofil ist
und zwischen diesem Trägerprofil 5 und dem Dielektrikum 4 ein Schirm aus einem elektrisch leitfähigen Material in
Form eines Gewebes, eines Geflechts, einer Folie oder auch einer galvanisierten Schicht vorgesehen ist.
Die in der Figur 3 veranschaulichte Leitung 25 sieht als Trägerprofil 26 ein geschlitztes Rohr vor, welches
zugleich als Schirm aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist. Der Informationsleiter 27 zur
Übertragung von Daten und/oder Signalen im hochfrequenten Bereich besteht aus einem kreisrunden Metalldraht am Boden
28 einer keilförmigen Längsnut 29 in einem in das Trägerprofil 26 vollflächig eingebetteten Dielektrikum 30
aus Kunststoff mit einer geringen Dielektrizitätskon-&lgr; stante. Er liegt zentrisch im Trägerprofil 26. Die am Boden
28 gerundete Längsnut 29 erweitert sich in Richtung auf den Schirmschlitz 31.
Wie bei den Leitungen 10 und 11 der Figuren 1 und 2 kann auch bei der Leitung 25 der Figur 3 das rohrförmige Trägerprofil
26 als reines Kunststoffprofil gestaltet und zwischen diesem Trägerprofil 26 und dem Dielektrikum 30
ein Schirm aus einem elektrisch leitfähigen Material vorgesehen sein.
Die Figur 4 zeigt das Zusammenwirken eines Koppelstücks 32 als Bestandteil einer nicht näher veranschaulichten
mobilen Steuereinheit mit dem Informationsleiter 1 gemäß
Figur 1. Es ist zu sehen, daß die Stirnfläche 33 des an den Querschnitt einer Längsnute 3 angepaßten Koppelstücks
32 der Querschnittsgestaltung des Informationsleiters 1
angeglichen ist und mithin das Koppelstück 32 am Informationsleiter 1 zwangsgeführt wird. Es besteht ein
metallischer Kontakt zwischen dem Koppelstück 32 und dem Informationsleiter 1.
In der Figur 5 ist dargestellt, daß der Informationsleiter 1 gemäß der Figur 1 mit einem Koppelstück 34 einer
{) nicht näher veranschaulichten mobilen Steuereinheit in einem galvanisch getrennten Schleifkontakt steht. Zu diesem
Zweck ist die mit dem Informations leiter 1 in Berührung gelangende Stirnfläche 35 des Koppelstücks 34 an
einem Dielektrikum 36 aus einem isolierenden Kunststoff mit geringer Dielektrizitätskonstante ausgebildet.
Die Figur 6 zeigt den Informationsleiter 12 der Figur 2
mit einem berührungslos an ihm vorbei bewegbaren Koppelstück 37 als Bestandteil einer nicht näher veranschaulichten
mobilen Steuereinheit. Dazu ist zwischen dem Informationsleiter 12 und dem Koppelstück 37 ein Luftspalt
,.-., 38 von etwa 2 mm bis 5 mm als Dielektrikum vorgesehen.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Informationsleiter
1, 12 und 27 sind nicht an die jeweils veranschaulichten Trägerprofile 5, 15 und 26 gebunden. Es können
auch der Informationsleiter 1 der Figur 1 bei einem Trägerprofil 15 gemäß Figur 2 oder 26 der Figur 3 bzw. die
Informationsleiter 12 und 27 gemäß den Figuren 2 und 3 bei den Trägerprofilen 5, 15 und 26 der Figuren 1, 2
und/oder 3 angewendet werden. Auch andere Querschnittsgestaltungen von Informationsleitern und Trägerprofilen
s ind denkbar.
1 - Informationsleiter
2 - Boden &ngr;. 3
3 - Längsnut in 4
4 - Dielektrikum
5 - Trägerprofil
6 - Längskanten v.
7 - Schirmschlitz
Kj 8 - Stirnflächen v.
9 - Schenkel v. 5
10 - Leitung
11 - Leitung
12 - Informationsleiter
13 - Boden v. 16
14 - Schirmschlitz
15 - Trägerprofil
16 - Längsnut in
17 - Dielektrikum
18 - gerundeter Bereich v.
19 - Längsseiten v. .--v 20 - Schenkel v.
21 - Eckbereiche v.
22 - Schirmfolie
23 - Längskante v.
24 - Längskante v.
25 - Leitung
26 - Trägerprofil
27 - Informationsleiter
28 - Boden v. 29
29 - Längsnut in 30
30 - Dielektrikum
31 - Schirmschlitz
32 - Koppelstück
- 15 -
33 - Stirnfläche v,
34 - Koppelstück
35 - Stirnfläche v.
36 - Dielektrikum an
37 - Koppelstück
38 - Luftspalt
b - Breite v. 7 B - Breite v. H - Höhe v. 10
Claims (11)
1. Leitung zur Übertragung von Informationen in Form von
digitalen Daten und/oder analogen Signalen zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Steuereinheit,
welche einen durch ein Dielektrikum (4, 17, 30) zu einem längsgeschlitzten Schirm (5, 22, 26) aus einem
elektrisch leitfähigen Material distanzierten metallischen
Informationsleiter (1, 12, 27) aufweist, der mit einem in Längsrichtung des Schirmschlitzes (7,
14, 31) verlagerbaren Koppelstück (32, 34, 37) als Bestandteil einer mobilen Steuereinheit in einem Informationen
austauschenden Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Daten und/oder Signalen im hochfrequenten
Bereich der Informationsleiter (1, 12, 27) im Zentrum der Querschnittsgeometrie des Schirms (5, 22,
26) angeordnet ist.
2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsleiter
(1, 12, 27) am Boden {2, 13, 28) einer zum Schirmschlitz (7, 14, 31) hin sich keilförmig verbreiternden
Längsnute (3, 16, 29) eines U-förmig ausgebildeten und in einem Trägerprofil (5, 15, 26) eingeklemmten
Dielektrikums (4, 17, 30) festgelegt ist.
3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (5, 26)
durch ein Trägerprofil gebildet ist.
12 -
4. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schirm (22) zwischen dem Dielektrikum (17) und einem Trägerprofil
(15) vorgesehen ist.
5. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Informationsleiter (1, 12, 27) und/oder das Dielektrikum
(4, 17, 30) und/oder der Schirm (5, 22, 26) als Strangmaterial ausgebildet sind.
6. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Informations leiter (1) und das Koppelstück (32) in
einem galvanischen Schleifkontakt stehen.
7. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Informations leiter (1) und das Koppelstück (34) in
einem galvanisch getrennten Schleifkontakt stehen.
8. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Informationsleiter (27) und das Koppelstück (37) durch einen Luftspalt (38) voneinander getrennt sind.
9. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Informationsleiter (1) aus einer dünnen Metalleiste besteht und einen zum Schirmschlitz (7) hin konkaven
Querschnitt besitzt.
10. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Informationsleiter (12) aus einer dünnen metallischen
Flachleiste gebildet ist.
- 13 -
11. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsleiter (27) aus einem im Querschnitt
kreisrunden Metalldraht besteht.
Priority Applications (1)
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DE9421603U DE9421603U1 (de) | 1994-12-10 | 1994-12-10 | Leitung zur Übertragung von Informationen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9421603U DE9421603U1 (de) | 1994-12-10 | 1994-12-10 | Leitung zur Übertragung von Informationen |
DE4444067 | 1994-12-10 |
Publications (1)
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DE9421603U1 true DE9421603U1 (de) | 1996-03-14 |
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DE9421603U Expired - Lifetime DE9421603U1 (de) | 1994-12-10 | 1994-12-10 | Leitung zur Übertragung von Informationen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9421603U1 (de) |
-
1994
- 1994-12-10 DE DE9421603U patent/DE9421603U1/de not_active Expired - Lifetime
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