MX2007012519A - Dispositivo de acoplamiento electrooptico. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un dispositivo para acoplar lineas electricas de datos, en particular a un sistema de bus, a una estacion de valvula modular que comprende una pluralidad de modulos de valvula. El dispositivo de acoplamiento comprende un modulo de acoplamiento que puede conectarse a lineas electricas de datos para convertir las senales electricas de las lineas de datos en senales opticas, y un modulo transceptor para la comunicacion de datos con los modulos de valvula que esta en comunicacion con el modulo de acoplamiento electrico por medios opticos y puede ser acoplado al modulo de valvula en el lado de entrada.

Description

DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO ELECTROOPTICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un dispositivo para acoplar de líneas eléctricas de datos a una estación de válvulas con construcción modular según el preámbulo de la reivindicación 1. Estado de la técnica Una estación de válvula de construcción modular asi, llamada también isla de válvula, se desprende, por ejemplo, del documento DE 103 53 295.1, no publicado con prioridad. En una estación de válvula construida en forma modular, varios bloques de válvulas son conectados entre sí y forman una unidad constructiva que puede conectarse, por ejemplo, mediante un enchufe eléctrico central (multipolo) o un interfaz de bus de campo con una línea de control. La estación de válvula que se desprende del documento DE 103 53 295.1 posee unos módulos de válvula en que la transmisión de datos es realizada por la vía optoelectrónica . Esto es una gran ventaja frente a la conexión de los módulos de válvula mediante conexiones de enchufe eléctricas, ya que las conexiones de enchufe están sujetas generalmente a especificaciones de tolerancia mecánica altas y se dañan fácilmente, por ejemplo, los contactos de enchufe pueden doblarse y daños similares.

Además, estaciones de válvulas de este tipo son usados frecuentemente en ambientes críticos en que los contactos eléctricos son indeseables. La comunicación de datos por la vía optoelectrónica entre los módulos individuales de válvulas elimina estas desventajas, evita los interfaces mecánicas y permite en particular una separación galvánica muy ventajosa . No obstante, el acoplamiento a la línea de datos eléctrica debe realizarse, por ejemplo, a un sistema de bus de campo en el caso de las estaciones de válvula que se desprenden del documento DE 103 53 295.1 mediante conexiones de enchufe, por ejemplo por los enchufes centrales eléctricos (multipolos) mencionados. El documento JP 05-180366 A manifiesta un dispositivo de control compartido para accionamientos que comprenden un emisor óptico para la transformación de señales eléctricas en señales ópticas. En esta disposición, un módulo transceptor se comunica con las válvulas individuales de una isla de válvulas que no es de construcción modular a través de líneas de datos de manera eléctrica . La invención se basa en el problema de proporcionar una disposición para el acoplamiento de líneas de datos eléctricos a una estación de válvulas de construcción modular que prescinde de contactos de enchufe eléctricos y que puede adaptarse a las formas de señales eléctricas más diversas. Este objetivo se logra en un dispositivo para el acoplamiento de líneas de datos eléctricos a una estación de válvulas de construcción modular teniendo las características de la reivindicación 1. Ventajas de la invención Para evitar interfaces mediante enchufes eléctricos, el dispositivo de acoplamiento inventivo para acoplar líneas eléctricas de datos a los módulos de válvulas de la estación de válvulas de construcción modular prevé un módulo de acoplamiento y un módulo transceptor separado de éste. El módulo de acoplamiento puede conectarse a la línea eléctrica de datos y convierte las señales eléctricas de la línea de datos en señales ópticas. El módulo transceptor está acoplado al módulo de válvulas en el lado de entrada para la comunicación de datos con los módulos de válvula de manera optoeléctrica . Gracias a esta bipartición en módulo de acoplamiento y módulo transceptor puede realizarse un acoplamiento de las líneas de datos más diversas a una estación de válvulas de construcción modular con módulos de válvulas, siendo el módulo de acoplamiento adaptado en cada caso a las características de las líneas eléctricas de datos y el módulo transceptor a la comunicación de datos de los módulos de válvulas. En particular, gracias al dispositivo que comprende el módulo de acoplamiento y el módulo transceptor, se posibilita una conversión y adaptación de los datos emitidos por dispositivos eléctricos, consumidores y similares arbitrarios al tipo de datos de una isla de válvulas. De esta manera pueden acoplarse instalaciones y dispositivos arbitrarios a una isla de válvulas y comunicarse con ella, lo que no es posible en esta forma con las islas de válvula conocidas del estado de la técnica. Mediante las medidas y características referidas en las reivindicaciones dependientes pueden realizarse perfeccionamientos y mejorías ventajosos del dispositivo de control indicado en la reivindicación 1. La señal de datos puede ser, por ejemplo, una señal de datos paralela que permite controlar consumidores individuales. En este caso se realiza una conversión inmediata a una señal óptica en serial. En una modalidad ventajosa ésta es una señal de bus que es convertida en el módulo de acoplamiento primeramente en una señal eléctrica paralela y ésta entonces en una señal óptica serial. El módulo de acoplamiento puede adaptarse de esta manera muy ventajosamente a las formas de señales más diversas. Preferentemente, las líneas de datos eléctricos forman un sistema de bus. En este caso, el módulo de acoplamiento forma el último módulo del nodo de bus. El sistema de bus puede ser, en particular, un sistema local de bus. Una modalidad particularmente ventajosa prevé que el módulo transceptor se comunica con los módulos de válvulas de manera optoeléctrica a través de unos medios transceptores optoeléctricos para la comunicación bidireccional de datos. Estos medios transceptores son realizados ventajosamente mediante fotodiodos y/o fototransistores . Mediante la -para así decir- bipartición de la instalación en un módulo de acoplamiento y un módulo transceptor es posible además ventajosamente realizar la transmisión bidireccional de datos ópticos a través de rutas más largas mediante al menos un conductor de ondas de luz dispuesto entre la salida del módulo de acoplamiento y la entrada del módulo transceptor. De esta manera es posible tomar en consideración también situaciones de instalación desfavorables. La comunicación bidireccional de datos ópticos se realiza preferentemente mediante la luz no visible. Para ello se usa en particular la luz en el área de las longitudes de ondas infrarrojas. Descripción de los Dibujos Otras ventajas y características de la invención son objeto de la siguiente descripción, así como de la representación gráfica de ejemplos de realización de la invención . En los dibujos se muestra: Fig. 1 en forma esquemática un dispositivo de acoplamiento que usa la invención para el acoplamiento óptico de una estación de válvulas de construcción modular a un nodo de bus de campo; Fig. 2 otro ejemplo de realización de un dispositivo de acoplamiento que toma provecho de la invención para acoplar una estación de válvulas de construcción modular a un nodo de bus de campo; Fig. 3 de manera esquemática un plano de conexiones de principio del módulo de acoplamiento; Fig. 4 de manera esquemática un plano de conexiones de principio del módulo transceptor acoplado a los módulos de válvula y Fig. 5 de manera esquemática otro ejemplo de realización de un dispositivo de acoplamiento. Descripción de los ejemplos de realización Una estación 200 de válvulas de construcción modular, una así llamada isla de válvulas, comprende una multiplicidad de módulos 210 de válvulas fijados uno en el otro. Estos módulos 210 de válvulas poseen a su vez un dispositivo de conmutación (no representado) para la comunicación de datos y para el control de válvulas, accionamientos o sensores (no representados) . Una estación 200 de válvulas así debe ser conectada a un nodo 100 de bus de campo que posee, a su vez, una multiplicidad de módulos 110 I/O (módulos de entrada/salida) . Como último módulo se prevé para ello un módulo 120 de acoplamiento que convierte los datos eléctricos del sistema de bus de campo en datos ópticos y los transmite a través de un medio 122 transceptor óptico a un medio transceptor óptico de un módulo 220 transceptor que está dispuesto en el lado de entrada antes del primer módulo 210 de válvulas y está conectado con éste en forma optoelectrónica para la transmisión de datos. Según se muestra en la Fig. 1, la estación 200 de válvula puede estar conectada con el nodo de bus de campo, por ejemplo, a través de un riel 300. El módulo 120 de acoplamiento está adoptado al sistema de bus, por ejemplo un bus local, mientas que el módulo 220 transceptor está adoptado en cuanto a su comportamiento de transmisión de datos ópticos a los módulos 210 de válvulas. Mediante esta instalación bipartida -para así decir- para el acoplamiento del nodo 100 de bus de campo a la estación 200 de válvulas es posible prescindir no sólo de los contactos de enchufe mecánicos, sino se logra además un desacoplamiento galvánico. De esta manera es posible acoplar diferentes sistemas de comunicación de datos eléctricos, sólo mediante el intercambio del módulo 120 de acoplamiento, muy rápidamente y con una inversión técnica mínima a la estación 200 de válvulas. La Fig. 1 muestra el dispositivo de acoplamiento en estado aún no completamente montado para una mejor explicación. En el estado completamente montado, el módulo 122 transceptor optoelectrónico se ubica exactamente frente al módulo 222 transceptor optoelectrónico del módulo transceptor, estando entonces toda la disposición alojada en el riel 300 no visible. En otro ejemplo de realización, representado en la Fig. 2, elementos iguales están provistos con los mismos símbolos de referencia, de manera que se remite en cuanto a su descripción a lo precedente en cuanto a todo su contenido. A diferencia del ejemplo de realización representado en la Fig. 1, en el ejemplo representado en la Fig. 2 se prevé en el módulo de acoplamiento un desacoplamiento 122' para una línea 124 de ondas de luz y en el módulo 220 transceptor también un interfaz para la conexión de la línea 124 de ondas de luz. En este caso, la comunicación de datos se realiza en sentido bidireccional por la vía óptica pasando por una distancia d que puede ser, por ejemplo, de lOm o más, a través de una línea 124 de ondas dé luz. Este ejemplo de realización posee la ventaja de que la estación 200 de válvulas es separada por completo aún en cuanto a su posicionamiento físico del nodo de bus de campo. Esto permite una transmisión de datos aún en una situación constructiva con desventajas de espacio, pudiéndose disponer en particular la estación 200 de válvulas y el módulo de acoplamiento también a un ángulo entre sí y en particular también desplazados el la una respecto al otro. El módulo 220 transceptor posee su propia fuente de energía y está desacoplado, por lo tanto, por completo también en cuanto a su fuente de energía de la línea de datos eléctricos, por ejemplo, el nodo 100 de bus. Puede preverse también que la fuente de energía del módulo 220 transceptor se realice mediante la alimentación de energía de los módulos 210 de válvula. Los medios de recepción y los medición de transmisión optoelectrónicos pueden estar configurados de la manera más diversa. Una modalidad realizable ventajosamente simple y económica prevé que los medios de transmisión sean los fotodiodos y los medios de recepción fototransistores . La transmisión se realiza en particular mediante luz en el área no visible, usándose muy particularmente la luz en el área de las longitudes de ondas infrarrojas. La comunicación de datos entre los módulos 210 de válvulas individuales se realiza en esto de una manera descrita en la publicación DE 103 53 295.1 no publicada con prioridad, página 7, último párrafo, hasta la página 9, cuarto párrafo, que es incorporada para fines de manifestación en la presente solicitud. Un plano de conexiones de principio de un módulo 120 de acoplamiento es representado esquemáticamente en la Fig. 3. Un módulo 120 de acoplamiento posee, por un lado, una línea 121 de entrada para el bus local, por el otro una o varias líneas 123 para el suministro de energía. El módulo de acoplamiento posee un primer dispositivo 124 de conmutación para la conversión de las señales de bus en una señal paralela y un segundo dispositivo 125 de conmutación para la conversión de la señal paralela a una señal serial que es enviada a continuación mediante el dispositivo 122 transceptor. Para esta disposición no se requiere el protocolo del bus local. Un módulo 220 transceptor, representado en la Fig. 4, posee un convertidor 221 para el procesamiento de una señal 400 de luz recibida del dispositivo 222 transceptor optoelectrónico. Este convertidor 221 convierte la señal en una señal que es compatible con la transmisión de señales ópticas convertidas de la unidad 210 de válvulas. Las señales ópticas convertidas son acopladas mediante otro medio 223 transceptor optoelectrónico, que es parte del módulo transceptor, a los medios 211 transceptores optoelectrónicos correspondientes de los módulos 210 de válvula. En otro ejemplo de realización, representado en la Fig. 5, el protocolo del bus local que está presente en serie en forma de señal eléctrica es convertido directamente a una forma de señal óptica por el módulo 120 de acoplamiento y transmitida por éste al módulo transceptor por la vía óptica, donde es retransmitida, eventualmente después de otra conversión de la forma de señal, también por ruta serial a las unidades 210 de válvula . Los ejemplos de realización descritos en lo precedente muestran el acoplamiento muy ventajoso del módulo 220 transceptor para el acoplamiento a una estación 200 de válvulas cuyos módulos de válvula se comunican entre sí por la vía óptica. Se sobreentiende que la invención no se limita a esto, sino que el módulo 220 transceptor por puro principio puede realizar también, después de la recepción de las señales de datos por la vía óptica, una conversión en señales eléctricas, de manera que se pueden usar estaciones 200 de válvulas, en sí conocidas, en que se realiza la comunicación de datos entre los módulos de válvula por la vía eléctrica.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para el acoplamiento de líneas de datos eléctricas, en particular un sistema de bus, a una estación de válvulas de construcción modular teniendo una multiplicidad de módulos de válvula, comprendiendo un módulo de acoplamiento que puede conectarse a la línea eléctrica de datos para la conversión de señales eléctricas en señales ópticas y un módulo transceptor que se comunica con el módulo de acoplamiento en sentido bidireccional por la vía óptica que puede acoplarse al módulo de válvulas en el lado de entrada para la comunicación de datos con los módulos de válvulas por la vía optoeléctrica.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de datos es una señal de bus y se realiza en el módulo de acoplamiento primeramente una conversión de la señal de bus en una señal eléctrica paralela, y a continuación una conversión de la señal eléctrica paralela en una señal óptica serial.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el módulo de acoplamiento es el último módulo de un nodo de bus, en particular de un nodo de bus de campo.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la comunicación de datos del módulo transceptor con los módulos de válvula se realiza mediante unos medios transceptores optoelectrónicos para la comunicación de datos bidireccional por la vía optoelectrónica.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la comunicación de datos optoelectrónicos es realizada por fotodiodos y/o fototransistores.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la transmisión bidireccional de datos ópticos se realiza a través de al menos una línea de ondas de luz dispuesta entre la salida del módulo de acoplamiento y la entrada del módulo transceptor.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la transmisión bidireccional de datos ópticos se realiza mediante luz no visible.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la longitud de onda de la luz no visible se ubica en el área de longitudes de onda infrarroja.