ITMI951060A1 - Sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unita' elettroniche periferiche - Google Patents

Sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unita' elettroniche periferiche Download PDF

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Abstract

Viene descritto un sistema di connessione elettrica (10) tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche (20, 20A) per il trasferimento di segnali digitali.La principale caratteristica del sistema in oggetto è costituita dal fatto che la suddetta connessione utilizza una presa elettrica (30), di tipo telematico, dotata di contatti (31, 32, 33, 34), una prima spina (40), provvista all'interno di dispositivi isolatori optoelettronici (41, 42, 41A, 42A) e connessa elettricamente, tramite terminazioni (31A, 32A, 33A), ai contatti (31, 32, 33) della presa elettrica (30), utilizzati per lo scambio dei dati con unità elettroniche periferiche (20) dotate di alimentazione propria ed una seconda spina (40A), connessa elettricamente, tramite terminazioni (31B, 32B, 33B, 34B), ai contatti (31, 32, 33, 34) della presa elettrica (30), utilizzati per lo scambio dei dati e per alimentare unità elettroniche periferiche (20A) prive di alimentazione propria.

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale:
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di connessione elettrica tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche atto a trasferire segnali digitali .
In ambito domestico e negli uffici si vanno sempre più diffondendo impianti telematici che inviano segnali digitali (sostanzialmente codici di controllo e dati) ad una pluralità di dispositivi elettronici periferici (calcolatori, elaboratori, videoterminali), a disposizione dell'utente, tramite apposite prese elettriche dislocate all'interno dell'ambiente che deve essere servito dal sistema.
Gli impianti telematici prevedono la trasmissione a distanza dei dati sulle unità elettroniche periferiche, le quali sono collegate ad una banca dati, inserita in impianti centralizzati di elaborazione.
Tramite un numero di codice corrispondente ai dati richiesti l'elaboratore elettronico centralizzato trasmette il risultato dell'elaborazione sul videoterminale del richiedente.
Il cablaggio di una connessione di questo tipo prevede l'installazione di un numero di prese pari al numero di unità elettroniche periferiche presenti nell'impianto, all'interno delle quali vengono inserite spine opportune, in configurazione rimovibile o semi-fissa.
Tramite cordoni, linee o fili di collegamento elettrico annessi alle spine vengono trasferite le informazioni ed i dati alle unità elettroniche periferiche, le quali sono a disposizione dell'utente per l'inserimento delle istruzioni, la raccolta dei risultati di una elaborazione, la ricezione di particolari informazioni tecniche.
La connessione elettrica e meccanica avviene tramite opportuni dispositivi connettori, realizzati secondo tipologie standard di costruzione, piuttosto che secondo soluzioni dedicate.
La maggior parte dei dispositivi connettori è di tipo elettrico, cioè possiede terminazioni elettriche, che trasferiscono le informazioni ed i dati dall'impianto telematico all'unità elettronica periferica collegata e viceversa, sotto forma di segnali digitali codificati in bit.
Tuttavia, le recenti normative in tema di sicurezza elettrica (per esempio quelle riguardanti gli isolamenti tra impianti telematici, unità elettroniche periferiche e rete di alimentazione) ed in tema di compatibilità elettromagnetica (immunità ai disturbi) evidenziano i limiti di una siffatta soluzione.
Infatti, una connessione elettrica diretta implica l'estensione dell'impianto telematico all'interno dell'unità elettronica periferica collegata: una possibile perdita di isolamento elettrico di detta unità elettronica periferica si traduce in potenziale pericolosità dell'intero sistema di connessione (che, eventualmente, può comprendere altre apparecchiature elettroniche e, quindi, far aumentare i rischi di incendi od esplosioni).
La connessione elettrica diretta tra impianto telematico e circuito elettronico delle unità elettroniche periferiche connesse pone, inoltre, problemi inerenti ai potenziali di riferimento che si vengono a creare (differenze di potenziale tra nodi di riferimento e terra e tra nodi di riferimento e terminali utilizzati per il passaggio dei dati), tenendo conto altresì del fatto che la rete di alimentazione delle unità elettroniche periferiche è separata dalla rete che alimenta il resto del sistema.
E' frequente anche il fenomeno del concatenarsi della corrente in spire parassite od anelli di massa, i quali sono in grado di captare rumore elettromagnetico, a scapito della fedeltà di trasmissione dei dati. Una presa telematica dotata all'interno di dispositivi isolatori (di tipo galvanico oppure optoelettronico ovvero trasformatori di segnale) è in grado di separare la rete di alimentazione delle unità elettroniche periferiche dai segnali elettrici provenienti dall'impianto telematico (che viene alimentato separatamente dal resto del sistema), ma impedisce l'alimentazione da impianto telematico di apparecchiature elettroniche particolari, per esempio di tipo "plug-in", a modesto assorbimento di corrente, come sensori, comandi a pulsante e dispositivi elettronici simili.
Tale inconveniente viene, di solito, superato utilizzando una presa telematica simile a quella descritta in precedenza e provvista di terminazioni elettriche ausiliarie per alimentare le apparecchiature elettroniche di tipo "plug-in".
Una soluzione di questo tipo è, però, costosa in relazione all'uso che ne viene fatto, perché, in questo caso particolare di connessione, il riferimento dell'alimentazione è unico e la distanza del collegamento tra impianto telematico ed unità elettroniche periferiche è sostanzialmente limitata: tutto ciò rende superflua l'installazione dei dispositivi isolatori posti sulle linee che trasferiscono i dati digitali.
Se si considera, infine, che in un sistema di connes-sione di tal genere le prese telematiche sono presenti, normalmente, in numero superiore alle unità elettroniche periferiche collegate e che le suddette prese influenzano pesantemente il costo totale del sistema si comprende chiaramente come tale soluzione di connessione elettrica sia sostanzialmente costosa. Scopo della presente invenzione è, dunque, quello di indicare un sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche, che ovvi agli inconvenienti sopra citati, ovvero che limiti i rischi elettrici per l'utenza dovuti ad un non perfetto isolamento all'interno dell'unità elettronica, inoltre, che riduca i disturbi elettromagnetici responsabili della diminuzione del rapporto segnale/rumore durante il trasferimento dei dati, infine, che riesca a contenere i problemi legati ai riferimenti di tensione. Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche utilizzando tecnologie circuitali standard, soluzioni elettriche e protocolli di comunicazione univoci.
Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di ottenere un sistema di connessione elettrica di facile ed economica realizzazione, senza l'impiego di tecnologie complesse o costose.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche secondo la rivendicazione 1.
Vantaggiosamente, il sistema di connessione elettrica, che è oggetto della presente invenzione, prevede una presa, dotata di contatti elettrici per il trasferimento dei dati e per l'alimentazione di unità elettroniche periferiche a disposizione dell'utente, una prima spina (dotata di dispositivi isolatori optoelettronici, a trasformatore od equivalenti), connessa elettricamente a quei contatti elettrici della presa che sono utilizzati per il trasferimento dei dati ad unità elettroniche periferiche dotate di alimentazione propria ed una seconda spina, connessa elettricamente a quei contatti elettrici della presa che sono utilizzati per il trasferimento dei dati e per l'alimentazione di unità elettroniche periferiche prive di alimentazione propria.
Inoltre, la seconda spina è integrabile all'interno della carcassa delle unità elettroniche periferiche prive di alimentazione propria.
Infine, detta prima spina può essere resa meccanicamente solidale con un'altra spina di alimentazione, collegata, a sua volta, con una rete a bassa o bassissima tensione rispetto alla tensione di esercizio di alimentazione (inferiore a 24 Volt in corrente continua o inferiore a 35 Volt in corrente alternata, sulla base delle normative antiinfortunistiche vigenti), in modo che le suddette spine formino un corpo unico ovvero un corpo scomponibile dall'utente in due parti distinte.
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione che segue e dal disegno annesso, fornito a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, nel quale la figura 1 rappresenta una vista schematica del sistema di connessione elettrica secondo la presente invenzione. Con riferimento alla figura suddetta, con 10 è indicato genericamente il sistema di connessione elettrica oggetto della presente invenzione, con 30 è rappresentata una presa elettrica di tipo telematico, annessa all'impianto telematico e dotata di tre contatti elettrici, indicati con 31, 32, 33, utilizzati per il trasferimento di segnali digitali (dati) e di un contatto elettrico, indicato con 34, utilizzato per l'alimentazione.
La suddetta presa 30 può essere utilmente utilizzata per connettere nel sistema 10, nello stesso tempo, unità elettroniche periferiche 20 dotate di alimentazione propria (tramite le terminazioni 31, 31A, 32, 32A, 33, 33A) ed unità elettroniche periferiche 20A prive di alimentazione propria, del tipo a modesto assorbimento di corrente (tramite le terminazioni 31, 31B, 32, 32B, 33, 33B, 34, 34B).
L'energia necessaria ad alimentare queste ultime unità elettroniche periferiche 20A proviene dallo stesso impianto telematico tramite il contatto 34 della presa 30, il quale viene connesso alla terminazione 34B della spina 40A.
Con 40A è indicata una spina dotata di tre terminazioni elettriche, indicate con 31B, 32B, 33B, corrispondenti, rispettivamente, ai contatti 31, 32, 33 della presa 30 ed utilizzate per il trasferimento dei dati. La suddetta spina 40A è, inoltre, provvista di una quarta terminazione elettrica, indicata con 34B, corrispondente al contatto elettrico 34 della presa 30 ed utilizzata per l'alimentazione, tramite cablaggio di limitata estensione, delle unità elettroniche periferiche 20A, del tipo a modesto assorbimento di corrente e prive di alimentazione propria.
Linee di collegamento 45A connettono le terminazioni elettriche 31B, 32B, 33B, 34B con l'unità elettronica periferica 20A.
Con 40 è indicata una spina dotata di tre terminazioni elettriche 31A, 32A, 33A, corrispondenti, rispettivamente, ai contatti 31, 32, 33 della presa 30.
Essa è priva di terminazioni elettriche corrispondenti al contatto elettrico 34 della presa 30, che è utilizzato per l'alimentazione.
Inoltre, la spina 40 è dotata all'interno di disposi-tivi isolatori 41, 42, 41A, 42A di tipo optoelettronico oppure a trasformatore (ovvero soluzioni elettroniche equivalenti), situati sulle linee di collegamento 45, che connettono le terminazioni 31A, 32A, 33A (utilizzate per il trasferimento dei segnali digitali) all'unità elettronica periferica 20, che è dotata di alimentazione propria.
La spina 40 può essere integrata nel contenitore dell'unità elettronica periferica 20 connessa al sistema 10 (per esempio negli apparecchi di tipo "plugin").
Il sistema di connessione 10, che è oggetto della presente invenzione, è, dunque, elettricamente sicuro per l'utente delle unità elettroniche periferiche 20, 20A, poiché, nel caso di unità elettronica periferica 20 dotata di alimentazione propria, l'impianto telematico non si estende all'interno dell'unità 20 stessa e l'isolamento elettrico di tipo galvanico effettuato sulla spina 40, tramite i dispositivi isolatori optoelettronici 41, 42, 41A, 42A, fa si che i problemi di sicurezza elettrica per l'utente (nei limiti previsti dalle normative vigenti relativamente alle caratteristiche dielettriche dei dispositivi di isolamento 41, 42, 41A, 42A e di connessione logica 31, 32, 33, 31A, 32A, 33A, 45) siano limitati al control-lo del cordone o delle linee di collegamento 45 e dell'unità elettronica periferica 20 stessa.
Sempre nel caso di unità elettronica periferica 20 dotata di alimentazione propria, il fatto di isolare galvanicamente le terminazioni 31A, 32A, 33A (utilizzate per il trasferimento dei dati), tramite i dispositivi optoelettronici 41, 42, 41A, 42A, elimina i disturbi di trasmissione dovuti a correnti concatenate ed anelli dì massa ed i problemi legati ai riferimenti di tensione.
Nel caso di collegamento tra impianto telematico ed unità elettroniche periferiche 20A a basso assorbimento di energia elettrica e prive di alimentazione propria l'uso della spina 40A, connessa elettricamente alla presa 30 in modo diretto (tramite le terminazioni 31B, 32B, 33B, 34B, che giungono, rispettivamente, ai contatti 31, 32, 33, 34 della presa 30), consente il trasferimento dei dati alle unità 20A e, contemporaneamente, la loro alimentazione. In questo caso non esistono particolari problemi di immunità ai disturbi elettromagnetici, poiché l'alimentazione è unica e, quindi, non si creano correnti concatenate, spire parassite od anelli di massa.
Inoltre, i problemi di sicurezza elettrica per l'utente sono legati unicamente ad una corretta progettazione della spina 40A e delle linee di collegamento 45A, sulla base delle normative vigenti in tema di sicurezza, poiché, solitamente, le tensioni usate nelle reti telematiche applicate ad unità elettroniche periferiche 20A di questo tipo presentano valori sostanzialmente limitati (tipicamente quelli utilizzati nelle reti elettriche del tipo "SELV").
In ogni caso, la presa 30 è priva di dispositivi isolatori connessi ai contatti 31, 32, 33, a differenza dei sistemi di connessione elettrica appartenenti all'arte nota; di conseguenza, il sistema oggetto della presente invenzione risulta di più semplice installazione e più economico rispetto all'arte nota.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del sistema di connessione elettrica atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.
In particolare, essi sono rappresentati da:
- flessibilità, semplicità e rapidità di installazio-ne dei dispositivi elettrici appartenenti al sistema; - versatilità di impiego del sistema su unità elettroniche periferiche dotate di alimentazione propria, così come su unità elettroniche periferiche prive di alimentazione propria;
- facile integrazione meccanica con altre apparecchiature ed affidabilità dal punto di vista della si-curezza elettrica per l'utente, grazie all'isolamento optoelettronico;
- sicurezza nella trasmissione dei dati, dovuta ai bassi disturbi di tipo elettromagnetico ed all'eliminazione dei problemi di riferimento di tensione, rispetto all'arte nota;
- costo limitato rispetto alla tecnica nota.
Come già accennato la spina 40A, utilizzata per connettere le unità elettroniche periferiche 20A prive di alimentazione propria, può essere integrata all'interno della carcassa dell'unità elettronica periferica 20A stessa per una maggior compattezza della struttura del sistema di connessione 10.
Inoltre, la spina 40, utilizzata per connettere le unità elettroniche periferiche 20 dotate di alimentazione propria, può essere resa meccanicamente solidale con un'altra spina, utilizzata per alimentare circuiti elettrici a bassa o bassissima tensione di esercizio. Le due spine in questione sono costruite in modo da formare un corpo unico, ovvero in modo da formare un aggregato che può essere diviso dall'utente in due parti separate e distinte, comunque chiaramente identificabili.
E' chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate al sistema di connessione elettrica oggetto della presente invenzione, senza per questo uscire dai principi di novità ìnsiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti .

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di connessione elettrica (10) atto a trasferire segnali digitali tra impianti telematici ed unità elettroniche periferiche (20, 20A), caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno una presa elettrica (30), dotata di una pluralità di primi contatti elettrici (31, 32, 33), utilizzati per il trasferimento di detti segnali digitali a dette unità elettroniche periferiche (20, 20A), e provvista di almeno uno di secondi contatti elettrici (34), utilizzati per l'alimentazione di dette unità elettroniche periferiche (20, 2QA), dette unità elettroniche periferiche (20, 20A) essendo a disposizione dell'utente; - almeno una prima spina (40), dotata di una pluralità di dispositivi isolatori (41, 42, 41A, 42A) del tipo optoelettronico ovvero del tipo a trasformatore e connessa elettricamente a detta presa elettrica (30), tramite una pluralità di prime terminazioni (31A, 32A, 33A), ciascuna di dette prime terminazioni (31A, 32A, 33A) essendo connessa con almeno uno di detti primi contatti elettrici (31, 32, 33) di detta presa elettrica (30), detti dispositivi isolatori (41, 42, 41A, 42A) essendo collegati con dette prime terminazioni (31A, 32A, 33A) e, tramite una pluralità di linee di collegamento (45), con almeno una di dette unità elettroniche periferiche (20), la quale è dotata di alimentazione propria; - almeno una seconda spina (40A), connessa elettricamente a detta presa elettrica (30) tramite una pluralità di seconde terminazioni (31B, 32B, 33B, 34B), ciascuna di dette seconde terminazioni (31B, 32B, 33B, 34B) essendo connessa con almeno uno di detti primi (31, 32, 33) e detti secondi contatti elettrici (34) di detta presa elettrica (30) ed essendo collegata, tramite una pluralità di linee di collegamento (45A), con almeno una di dette unità elettroniche periferiche (20A), la quale è priva di alimentazione propria .
  2. 2. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta presa elettrica (30) è dotata di tre primi contatti elettrici (31, 32, 33), utilizzati per il trasferimento di detti segnali digitali a dette unità elettroniche periferiche (20, 20A) e di un secondo contatto elettrico (34), utilizzato per l'alimentazione di dette unità elettroniche periferiche (20, 20A).
  3. 3. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette prime terminazioni (31A, 32A, 33A) di detta prima spina (40) sono in numero di tre e ciascuna di esse è connessa, rispettivamente, con ciascuno di detti tre primi contatti elettrici (31, 32, 33) di detta presa elettrica (30).
  4. 4. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette seconde terminazioni (31B, 32B, 33B, 34B) di detta seconda spina (40A) sono in numero di quattro e ciascuna di esse è connessa, rispettivamente, con cia-scuno di detti primi (31, 32, 33) e secondi contatti elettrici (34) di detta presa elettrica (30).
  5. 5. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che detti dispositivi isolatori (41, 42, 41A, 42A) sono costituiti da diodi optoelettronici (42, 42A) e/o da tran-sistor optoelettronici (41, 41A).
  6. 6. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda spina (40A) è integrata nella carcassa di almeno una di dette unità elettroniche periferiche (20A) che sono prive di alimentazione propria.
  7. 7. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima spina (40) è meccanicamente solidale con almeno una terza spina di alimentazione di reti elettriche, a tensione di rete bassa rispetto alla tensione di alimentazione di esercizio, detta prima spina (40) e detta terza spina formando un corpo unico.
  8. 8. Sistema di connessione elettrica (10) come alla rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che detta prima spina (40) è meccanicamente solidale con almeno una terza spina di alimentazione di reti elettriche, a tensione di rete bassa rispetto alla tensione di alimentazione di esercizio, detta prima spina (40) e detta terza spina formando un corpo separabile dall'utente in due parti fisicamente distinte.
  9. 9. Sistema di connessione elettrica (10) come sostanzialmente descritto ed illustrato nel disegno allegato.
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