WO2001080443A1 - Anordnung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale bzw. energie zwischen mehreren ortsveränderlichen einheiten - Google Patents

Anordnung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale bzw. energie zwischen mehreren ortsveränderlichen einheiten Download PDF

Info

Publication number
WO2001080443A1
WO2001080443A1 PCT/DE2001/001498 DE0101498W WO0180443A1 WO 2001080443 A1 WO2001080443 A1 WO 2001080443A1 DE 0101498 W DE0101498 W DE 0101498W WO 0180443 A1 WO0180443 A1 WO 0180443A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arrangement according
capacitive coupling
bus structure
coupling elements
bus
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/001498
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001080443B1 (de
Inventor
Georg Lohr
Original Assignee
Schleifring Und Apparatebau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10026174A external-priority patent/DE10026174A1/de
Application filed by Schleifring Und Apparatebau Gmbh filed Critical Schleifring Und Apparatebau Gmbh
Publication of WO2001080443A1 publication Critical patent/WO2001080443A1/de
Publication of WO2001080443B1 publication Critical patent/WO2001080443B1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/22—Capacitive coupling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/06—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using capacity coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H01F2038/146—Inductive couplings in combination with capacitive coupling

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the contactless transmission of electrical signals or energy between a plurality of portable external units that can be connected to discrete positions of a stationary base unit.
  • Contactless connection systems represent a significant improvement here.
  • Contactless transmission systems based on inductive coupling are known in various designs.
  • a system based on inductive or capacitive coupling is described by way of example in German patent application DE 4125145. It avoids the main disadvantage of contacting systems, but has relatively high manufacturing costs.
  • this type of connection is intended for a point-to-point connection, but not for a bus system. In systems with a large number of contact devices in particular, this leads to prohibitively high costs, since an additional bus coupler must be assigned to each contact device.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for the contactless transmission of electrical signals between portable, but connectable at discrete positions external units, which can be implemented inexpensively as a bus structure, in particular with a large number of transmission points.
  • This arrangement according to the invention consists of several capacitive coupling elements which are connected by a conductor Structure are interconnected. These are used for signal coupling to the external units. This results in a bus system with capacitive coupling points.
  • the capacitive coupling elements according to the invention consist of at least one electrically conductive coupling surface on the base unit and at least one coupling surface on each external unit. The main advantage of this arrangement compared to the prior art is that it is a passive bus system without a bus coupler for each contact point.
  • the coupling elements themselves are part of this bus structure. This means that they not only perform the function of signal coupling to the external units, but also serve to forward the signals to neighboring coupling elements.
  • the bus structure is terminated largely without reflection at at least one point. This is usually done using a terminating resistor that corresponds to the characteristic impedance of the bus structure. With long bus structures, it makes sense to terminate them at both ends without reflection.
  • the capacitive coupling elements are designed as differential coupling elements for coupling differential signals. This results in a much higher interference suppression.
  • both types of coupling elements can also be combined with one another.
  • connection of the individual coupling elements is carried out by a line of predetermined impedance.
  • a particularly broadband bus system can be implemented.
  • the coupling elements are connected to the bus structure via inductive elements or line pieces with inductive characteristics.
  • inductive elements or line pieces with inductive characteristics are particularly advantageous since it results in alternating parallel capacitances through the capacitive coupling surfaces and inductors connected in series. This corresponds to the common line equivalent circuit diagram. As a result, a broadband transmission characteristic can be achieved up to an upper limit frequency.
  • the bus structure including the capacitive coupling elements is designed as a printed circuit board with a ground area on the rear. This allows a targeted impedance and an advantageous shielding of the arrangement to be achieved.
  • the impedance of the capacitive coupling elements to the ground surface of the printed circuit board is dimensioned in such a way that it is smaller than the input impedance of a bus subscriber. There- the characteristics of the entire bus system change only insignificantly when individual participants are connected.
  • the connected bus subscribers have drivers with short rise times in their transmission stages and receivers with memory characteristics in their reception stages.
  • This enables the transmission of short pulses instead of long-lasting signals and their reconstruction.
  • the signals generated by the transmitter circuits with extremely short rise times contain very high-frequency spectral components. These high-frequency components can still be coupled to the bus system even with very low coupling capacities. Short pulses then occur on the bus system, which occur at the times of the signal edges. The signals can be restored in the receivers, for example, by comparators with hysteresis.
  • Such a transmission system is described in German Offenlegungsschrift DE 19543559 AI.
  • the method proposed there for transmission between mutually movable units can also be used here for the communication of a large number of portable units which are stationary during operation.
  • different coupling surfaces are used for signal coupling in and coupling out, so that there is a high attenuation of the coupled signal with respect to the signal receiver of the same unit.
  • the same capacitive coupling element is used for signal coupling and decoupling, the same high signal level required for signal coupling is present at the input circuit of the arrangement. This can lead to oversteer or even destruction.
  • the other bus subscribers and any termination of the bus structure, if any, cause further attenuation.
  • At least one subscriber is galvanically coupled to the bus structure.
  • This can be a central control unit, for example, which should always be connected to the bus structure.
  • At least one additional inductive coupling element which transmits additional energy or information. It is particularly useful here to divide the information transmission via the bus system with capacitive coupling elements and the energy transmission using inductive components.
  • At least one inductive coupling element is arranged such that its magnetic field penetrates the capacitive coupling elements and thus uses the same space for transmission. This enables a particularly space-saving arrangement.
  • the circuit board of the bus structure is attached as mechanical protection over the inductive coupling elements.
  • Fig. 4 shows the electrical equivalent circuit diagram of a bus structure
  • FIG. 1 An arrangement according to the invention is shown by way of example in FIG. 1.
  • the bus participants (1), (2) and (3) contain the bus couplers (4), (5) and (6).
  • This cop- signals on or off via the capacitive coupling elements (11, 12), (13, 14), (15, 16) assigned to them.
  • These capacitive coupling elements are connected to form a bus, which is terminated without reflection via an impedance (21).
  • An additional fixedly arranged bus subscriber (20) can communicate with the movably arranged subscribers.
  • Fig. 2 shows an example of a capacitive coupling device which is designed as a differential coupler.
  • FIG 3 shows an example of a bus structure in which the capacitive coupling elements (11, 13, 15) are connected to one another by coaxial lines (31, 32, 33, 34).
  • the entire system is terminated without reflection by the two terminating impedances (21) and (22).
  • Fig. 4 shows the typical equivalent circuit diagram of such an arrangement.
  • the connecting lines can be considered as series inductors (L) and the capacitive coupling surfaces as parallel capacitors (C).
  • L series inductors
  • C parallel capacitors
  • FIG. 5 shows an example of the frequency response of a bus arrangement according to the invention.
  • a transmission with linear frequency response is easily possible.
  • the band-limiting capacitive effects of the coupling surfaces are compensated by the inductive components of the connecting elements.
  • FIG. 6 shows an example of a bus structure with the capacitive coupling elements (12, 14, 16) and a bus subscriber (1) with a bus coupler (4) which can be coupled at different positions corresponding to the coupling elements (12, 14, 16).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehreren ortsveränderlichen, aber an diskreten Positionen einer stationären Basiseinheit anschließbaren externen Einheiten (1, 2, 3). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere externe Einheiten über mindestens ein kapazitives Koppelelement (4, 5 6) an eine gemeinsame Busstruktur angekoppelt sind.

Description

Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehreren ortsveränderlichen Einheiten
BESCHRE IBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehreren ortsveränderlichen, aber an diskreten Positionen einer stationären Basiseinheit anschließbaren externen Einheiten.
Stand der Technik
Zur Kontaktierung häufig ortsveränderlicher Einrichtungen zu einer stationären Basiseinheit werden oft mechanische Steckverbindungen eingesetzt. Derartige mechanische Kontaktsysteme sind in einer breiten Typenvielfalt auf dem Markt. Regelmäßig muß ein relativ hoher Aufwand betrieben werden, um die KontaktSysteme vor Umwelteinflüssen zu schützen. Hier stellen Aspekte wie Berührungsschutz, Schutz vor eindringenden Flüssigkeiten, wie Wasser, Öl oder auch Feuchtigkeit eine wichtige Rolle. Besondere Anforderungen werden in explosionsgeschützten Bereichen gestellt. Um solchen Anforderungen gerecht zu werden, müssen die Kontakteinrichtungen in aufwendiger und kostenintensiver Weise gekapselt werden. Dadurch vergrößert sich die Bauform wesentlich und die Handhabung wird erschwert. Gerade bei häufigen Steckzyklen weisen solche Steckverbinder gravierende Nachteile auf.
Eine wesentliche Verbesserung stellen hier kontaktlose Verbindungssysteme dar. Kontaktlose auf induktiver Koppelung basierende Übertragungssysteme sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Beispielhaft in der deutschen Patentanmeldung DE 4125145 ist ein auf induktiver bzw. kapazitiver Koppelung basierendes System beschrieben. Es vermeidet den Hauptnachteil kontaktierender Systeme, hat jedoch relativ hohe Herstellungskosten. Zudem ist diese Art der Ankoppelung für eine Punkt zu Punkt Verbindung, aber nicht für ein Bussystem vorgesehen. Gerade bei Anlagen mit einer hohen Anzahl von Kontakteinrichtungen führt dies zu untragbar hohen Kosten, da hier jeder Kontakteinrichtung ein zusätzlicher Bus- koppler zuzuordnen ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale zwischen ortsveränderlichen, aber an diskreten Positionen anschließbaren externen Einheiten anzugeben, welche insbesondere bei einer großen Anzahl von Übertragungs- stellen als Busstruktur kostengünstig realisierbar ist.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.
Diese erfindungsgemäße Anordnung besteht aus mehreren kapazitiven Koppelelementen, welche durch eine Leiter- Struktur miteinander verbunden sind. Diese dienen zur Signalankoppelung an die externen Einheiten. Dadurch ergibt sich ein Bussystem mit kapazitiven Ankoppelpunkten. Die erfindungsgemäßen kapazitiven Koppelelemente bestehen aus mindestens einer elektrisch leitenden Koppelfläche auf der Basiseinheit und mindestens einer Koppelfläche auf jeder externen Einheit. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung gegenüber dem Stand der Technik ist, dass es sich hierbei um ein passives Bussystem ohne Buskoppler für jeden Kontaktpunkt handelt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente selbst Bestandteil dieser Busstruktur. Das heißt, sie nehmen nicht nur die Funktion einer Signalüberkopplung zu den externen Einheiten wahr, sondern sie dienen auch zur Weiterleitung der Signale an benachbarte Koppelelemente.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Busstruktur an mindestens einem Punkt weitestgehend reflexionsfrei abgeschlossen. Dies erfolgt in der Regel durch einen Abschlusswiderstand der in der charakteristischen Impedanz der Busstruktur entspricht. Bei langen Busstrukturen ist es sinnvoll, diese an beiden Enden reflexionsfrei abzuschließen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die kapazitiven Koppelelemente als Differenzkoppelelemente zur Koppelung von Differenzsignalen ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine wesentlich höhere Störunterdrückung. Selbstverständlich können auch beide Arten von Koppelelementen untereinander kombiniert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung der einzelnen Koppelelemente durch eine Leitung vorgegebener Impedanz. In einem solchen Fall läßt sich ein besonders breitbandiges Bussystem realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung der Koppelelemente zur Busstruktur über induktive Elemente bzw. Leitungsstücke mit induktiver Charakteristik. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, da sich hierdurch abwechselnd Parallelkapazitäten durch die kapazitiven Koppelflächen sowie in Serie geschaltete Induktivitäten ergeben. Dies entspricht dem gängigen Leitungsersatzschaltbild. Dadurch läßt sich bis zu einer oberen Grenzfrequenz eine breitbandige Übertragungscharakteristik erreichen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Busstruktur einschließlich der kapazitiven Koppelelemente als Leiterplatte mit einer Massefläche auf der Rückseite ausgeführt. Dadurch läßt sich eine gezielte Impedanz und eine vorteilhafte Schirmung der Anordnung erreichen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Impedanz der kapazitiven Koppelelemente zur Massefläche der Leiterplatte derart dimensioniert, dass sie kleiner als die Eingangsimpedanz eines Busteilnehmers ist. Da- durch ändert sich die Charakteristik des gesamten Bussystems bei Ankopplung einzelner Teilnehmer nur unwesentlich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzen die angeschlossenen Busteilnehmer in ihren Sendestufen Treiber mit kurzen Anstiegszeiten und in ihren Empfangsstufen Empfänger mit Speichercharakteristik. Dies ermöglicht eine Übertragung von kurzen Pulsen anstelle lang andauernder Signale und die Rekonstruktion derselben. Hierbei liegt folgendes Prinzip zugrunde: Die von den Sendeschaltungen erzeugten Signale mit extrem kurzen Anstiegszeiten enthalten sehr hochfrequente spektrale Anteile. Diese hochfrequenten Anteile können auch noch bei sehr geringen Koppelkapazitäten zum Bussystem übergekoppelt werden. Auf dem Bussystem ergeben sich dann kurze Impulse, welche an den Zeitpunkten der Signalflanken auftreten. Eine Wiederherstellung der Signale kann in den Empfängern beispielsweise durch Komperatoren mit Hysterese erfolgen. Ein solches Übertragungssystem ist in der deutschen Of- fenlegungsschrift DE 19543559 AI beschrieben. Das dort zur Übertragung zwischen gegeneinander beweglichen Einheiten vorgeschlagene Verfahren läßt sich hier auch zur Kommunikation einer Vielzahl ortsveränderlicher aber im Betrieb stationärer Einheiten einsetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung werden zur Signalein- bzw. Auskoppelung unterschiedliche Koppelflächen eingesetzt, so dass sich eine hohe Dämpfung des eingekoppelten Signals in Bezug auf den Signalempfänger derselben Einheit ergibt. Wird je- weils das gleiche kapazitive Koppelelement zur Signalein- und Auskoppelung eingesetzt, so liegt der gleiche zur Signaleinkopplung benötigte hohe Signalpegel an der Eingangsschaltung der Anordnung an. Dies kann zu einer Übersteuerung oder sogar Zerstörung führen. Werden hierzu getrennte kapazitive Koppelflächen eingesetzt, so ergibt sich eine Signaldämpfung, welche mindestens der Impedanz durch zwei in Serie geschalteten kapazitiven Koppelflächen entspricht. Zusätzlich bewirken die weiteren Busteilnehmer und eine eventuell vorhandene Terminierung der Busstruktur eine weitere Bedämpfung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Teilnehmer galvanisch an die Busstruktur angekoppelt. Diese kann beispielsweise eine zentrale Steuereinheit sein, welche immer mit der Busstruktur verbunden sein soll .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein zusätzliches induktives Koppelelement vorhanden, welches zusätzliche Energie bzw. Information überträgt. Besonders sinnvoll ist hier eine Aufteilung der Informationsübertragung über das Bussystem mit kapazitiven Koppelelementen und der Energieübertragung mittels induktiver Komponenten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein induktives Koppelelement derart angeordnet, dass dessen Magnetfeld die kapazitiven Koppelelemente durchdringt und somit den selben Raum zur Übertragung benutzt. Dadurch ist eine besonders platzsparende Anordnung möglich. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Leiterplatte der Busstruktur als mechanischer Schutz über den induktiven Koppelelementen angebracht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung,
Fig. 2 mehrere zu einer Busstruktur verbundene kapazitive Koppelelemente,
Fig. 3 mehrere mittels Leitungen zu einer Busstruktur verbundene Koppelelemente,
Fig. 4 das elektrische Ersatzschaltbild einer Busstruktur, und
Fig. 5 beispielhaft den Frequenzgang einer solchen Busstruktur.
Darstellung von Ausführungsbeispielen
In Fig. 1 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt. Die Busteilnehmer (1), (2) und (3) enthalten die Buskoppler (4), (5) und (6) . Diese kop- peln über die ihnen zugeordneten kapazitiven Koppelelemente (11, 12), (13, 14), (15, 16) Signale ein bzw. aus. Diese kapazitiven Koppelelemente sind zu einem Bus verbunden, welcher über eine Impedanz (21) reflexionsfrei abgeschlossen ist. Ein zusätzlicher ortsfest angeordneter Busteilnehmer (20) kann mit den ortsveränderlich angeordneten Teilnehmern kommunizieren.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine kapazitive Koppeleinrichtung, welche als Differenzkoppler ausgeführt ist. Zur Signalübertragung diesen die kapazitiven Koppelflächen (11, 12), (13, 14), (15, 16), welche durch entsprechende Leitungsstücke miteinander verbunden sind.
Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Busstruktur, in der die kapazitiven Koppelelemente (11, 13, 15) durch koaxiale Leitungen (31, 32, 33, 34) miteinander verbunden sind. Zusätzlich ist das ganze System durch die beiden Abschlussimpedanzen (21) und (22) reflexionsfrei abgeschlossen.
Fig. 4 zeigt das typische Ersatzschaltbild einer solchen Anordnung. Hier können die Verbindungsieitungen als Serieninduktivitäten ( L ) und die kapazitiven Koppelflächen als Parallelkapazitäten ( C ) betrachtet werden. Dies entspricht einem typischen Leitungsersatzschaltbild, welches eine lineare Übertragungscharakteristik bis zu einer durch die verteilten Induktivitäten und Kapazitäten vorgegebene Grenzfrequenz besitzt.
Fig. 5 zeigt beispielhaft den Frequenzgang einer erfindungsgemäßen Busanordnung. In einem unteren Frequenzbe- reich ist eine Übertragung mit linearem Frequenzgang problemlos möglich. Hier tritt sogar eine Kompensation der bandbegrenzenden kapazitiven Effekte der Koppelflächen durch die induktiven Anteile der Verbindungselemente. Oberhalb der Grenzfrequenz, welche in diesem Beispiel bei etwa 300 MHz liegt, ergibt sich eine sehr starke Dämpfung. Dadurch lassen sich unerwünschte hochfrequente Anteile, welche oberhalb des zur Signal- Übertragung verwendeten Frequenzbereiches liegen wirkungsvoll unterdrücken.
Fig. 6 zeigt beispielhaft eine Busstruktur mit den kapazitiven Koppelelementen (12, 14, 16) und einem Busteilnehmer (1) mit Buskoppler (4) welcher an verschiedenen, mit den Koppelelementen (12, 14, 16) korrespondierenden Positionen angekoppelt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Anordnung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehreren ortsveränderlichen, aber an diskreten Positionen einer stationären Basiseinheit anschließbaren externen Einheiten, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere externe Einheiten über mindestens ein kapazitives Koppelelement an eine gemeinsame Busstruktur angekoppelt sind.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seite der kapazitiven Koppelelemente Bestandteil der Busstruktur ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Busstruktur an mindestens einem Punkt weitestgehend reflexions- frei abgeschlossen ist .
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein kapazitive Koppelelement als Differenzkoppelelement zur Kopplung von Differenzsignalen mit zwei kapazitiven Flächen ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der kapazitiven Koppelelemente zur Busstruktur durch eine Leitung mit vorgegebener Impedanz erfolgt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der kapazitiven Koppelelemente zur Busstruktur durch induktive Elemente erfolgt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Busstruktur einschließlich der kapazitiven Koppelelemente auf einer Leiterplatte angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Busstruktur einschließlich der kapazitiven Koppelelemente auf einer Leiterplatte angeordnet ist, welche eine zusätzliche Massefläche enthält.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität der kapazitiven Koppelelemente zur Massefläche einer Leiterplatte eine niedrigere Impeadanz besitzt als die Eingangsimpedanz der Busteilnehmer besitzt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Busteilnehmer Sendestufen enthalten, welche steile breitbandige Signalflanken erzeugen und weiterhin Empfangseinrichtungen vorhanden sind, welche aus den übertragenen Signalflanken die Originalsignale rekonstruieren können.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bus- teilnehmer mindestens ein kapazitives Koppelelement zur Signaleinkopplung und ein weiteres kapazitives Koppelelement zur Signalauskopplung von der Busstruktur besitzt.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein fester Teilnehmer galvanisch an die Busstruktur angekoppelt ist .
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches induktives Koppelelement vorgesehen ist, welches zusätzliche Signale bzw. Energie überträgt .
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches induktives Koppelelement derart über den kapazitiven Koppelelementen angeordnet ist, dass das Magnetfeld diese durchdringt .
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte der Busstruktur mit kapazitiven Koppelelementen als mechanischer Schutz über den induktiven Koppelelementen angeordnet ist.
PCT/DE2001/001498 2000-04-18 2001-04-18 Anordnung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale bzw. energie zwischen mehreren ortsveränderlichen einheiten WO2001080443A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10019371.4 2000-04-18
DE10019371 2000-04-18
DE10026174.4 2000-05-26
DE10026174A DE10026174A1 (de) 2000-04-18 2000-05-26 Kapazitiver Bus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2001080443A1 true WO2001080443A1 (de) 2001-10-25
WO2001080443B1 WO2001080443B1 (de) 2002-03-14

Family

ID=26005380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/001498 WO2001080443A1 (de) 2000-04-18 2001-04-18 Anordnung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale bzw. energie zwischen mehreren ortsveränderlichen einheiten

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2001080443A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007039230A1 (de) * 2005-10-05 2007-04-12 Vega Grieshaber Kg Kapazitive energieübertragung zwischen kapazitiv gekoppelten komponenten
GB2466439A (en) * 2008-12-18 2010-06-23 Vetco Gray Controls Ltd A subsea electronic module with an internal LAN which uses capacitive coupling
CN102469926A (zh) * 2009-07-30 2012-05-23 奥林巴斯株式会社 信号传送装置以及内窥镜系统
DE102012111018A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-15 Systemplan GmbH Mehrkanaliges Messdatenerfassungsgerät
DE102020102188A1 (de) 2020-01-29 2021-07-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einer Busleitung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125145A1 (de) * 1991-07-30 1993-02-04 Schwan Ulrich Uebertragungseinrichtung
US5451763A (en) * 1994-07-05 1995-09-19 Alto Corporation Personal medical IC card and read/write unit
DE19543559A1 (de) * 1995-11-22 1997-05-28 Schleifring & Apparatebau Gmbh Kapazitives Übertragungssystem
WO1998029919A1 (de) * 1997-01-03 1998-07-09 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Vorrichtung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale und/oder energie
DE19705301C1 (de) * 1997-02-13 1998-10-01 V W B Gmbh Einrichtung zur berührungslosen Informations- und Energieübertragung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125145A1 (de) * 1991-07-30 1993-02-04 Schwan Ulrich Uebertragungseinrichtung
US5451763A (en) * 1994-07-05 1995-09-19 Alto Corporation Personal medical IC card and read/write unit
DE19543559A1 (de) * 1995-11-22 1997-05-28 Schleifring & Apparatebau Gmbh Kapazitives Übertragungssystem
WO1998029919A1 (de) * 1997-01-03 1998-07-09 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Vorrichtung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale und/oder energie
DE19705301C1 (de) * 1997-02-13 1998-10-01 V W B Gmbh Einrichtung zur berührungslosen Informations- und Energieübertragung

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007039230A1 (de) * 2005-10-05 2007-04-12 Vega Grieshaber Kg Kapazitive energieübertragung zwischen kapazitiv gekoppelten komponenten
GB2466439A (en) * 2008-12-18 2010-06-23 Vetco Gray Controls Ltd A subsea electronic module with an internal LAN which uses capacitive coupling
US8432294B2 (en) 2008-12-18 2013-04-30 Vetco Gray Controls Limited Subsea electronic module
US8487779B2 (en) 2008-12-18 2013-07-16 Vetco Gray Controls Limited Subsea electronic module
GB2466439B (en) * 2008-12-18 2015-06-24 Vetco Gray Controls Ltd Subsea electronic device
CN102469926A (zh) * 2009-07-30 2012-05-23 奥林巴斯株式会社 信号传送装置以及内窥镜系统
CN102469926B (zh) * 2009-07-30 2015-01-14 奥林巴斯株式会社 信号传送装置以及内窥镜系统
DE102012111018A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-15 Systemplan GmbH Mehrkanaliges Messdatenerfassungsgerät
DE102020102188A1 (de) 2020-01-29 2021-07-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einer Busleitung
WO2021151406A1 (de) * 2020-01-29 2021-08-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einer busleitung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001080443B1 (de) 2002-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10026174A1 (de) Kapazitiver Bus
DE10043761C2 (de) HF-Verteilnetz
DE102008026467B4 (de) Steckverbindersystem
DE102008050743A1 (de) Impedanzanpass-Schaltung zur Anpassung von Planarantennen
DE2339757A1 (de) Verbindungseinrichtung fuer mikrowellenleitungen
EP0267403A2 (de) Kapazitives Trennglied
WO2003030383A1 (de) Schaltungsanordnung, schaltmodul mit der schaltungsanordnung und verwendung des schaltmoduls
EP0090774B1 (de) Störschutzeinrichtung für ein elektrisches Gerät
WO2001080443A1 (de) Anordnung zur kontaktlosen übertragung elektrischer signale bzw. energie zwischen mehreren ortsveränderlichen einheiten
EP1997194B1 (de) Steckverbinder für die Telekommunikations- und Datentechnik
DE4027686C2 (de) Hochfrequenzschaltung
DE3904461C1 (en) Multipole radio-frequency plug connection
CH690146A5 (de) EMP-Filter in einer Koaxialleitung.
DE102015213631A1 (de) Schaltungsplatine
DE202012013530U1 (de) Elektrischer Verbinder
DE102016109450A1 (de) Konzept einer Absicherung einer Versorgungsspannung
DE3715594A1 (de) Anordnung zum anschluss einer sende/empfangseinrichtung
EP0129820B1 (de) Koppelelement zum Anschluss einer Signalübertragungseinrichtung an eine koaxiale Hauptleitung
EP0691041B1 (de) Asymmetrischer wellenleiter
DE1801843A1 (de) Gemeinschaftsantennenanlage fuer den Empfang von Signalen im gesamten Rundfunk- und Fernsehbereich
EP2091110B1 (de) Elektrischer Steckverbinder
DE2705629C3 (de) Anordnung zur Verminderung von Störungen durch Nahnebensprechen auf mehradrigen, über mindestens zwei vielpolige Steckverbinder geführten Leitungsbündeln zur Impulsübertragung
DE102016006866A1 (de) Gleichtaktterminierungsschaltung für ein Kommunikationsgerät eines Kommunikationssystems
DE19523941C1 (de) Schnittstellenschaltung zum Anschließen eines elektrischen Geräts an einen Bus
DE112021005226T5 (de) Elektronische steuervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
AK Designated states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

B Later publication of amended claims
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP