WO2016046352A1 - System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen - Google Patents

System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen Download PDF

Info

Publication number
WO2016046352A1
WO2016046352A1 PCT/EP2015/072060 EP2015072060W WO2016046352A1 WO 2016046352 A1 WO2016046352 A1 WO 2016046352A1 EP 2015072060 W EP2015072060 W EP 2015072060W WO 2016046352 A1 WO2016046352 A1 WO 2016046352A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wireless interface
electronic modules
module
data
integrated wireless
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072060
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Scholz
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
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
Application filed by Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg filed Critical Phoenix Contact Gmbh & Co.Kg
Publication of WO2016046352A1 publication Critical patent/WO2016046352A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1484—Electrical diagrams relating to constructional features, e.g. signal routing within PLC; Provisions for disaster recovery, e.g. redundant systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1465—Modular PLC assemblies with separable functional units
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1475—Bus assemblies for establishing communication between PLC modules

Definitions

  • the invention relates to a system with mutually reihbare electronic modules.
  • Electronic modules are known from the prior art. These are often installed in larger electrical systems. Electronic modules are related to this
  • Invention generally understood as electronic components of automation technology, which are used for example in cabinets of industrial plants.
  • Exemplary electronic modules are electronic
  • I / O devices I / O devices
  • relay and protection devices devices of industrial communication technology
  • Control technology as well as devices for monitoring and signaling devices.
  • the invention is based on the object, an improved system with mutually reihbare electronic modules for
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Fig. 2 is an exploded schematic representation of an exemplary embodiment of a
  • FIG. 3 shows an exploded schematic representation of another exemplary embodiment of an electronic module
  • FIG. 4 is an exploded schematic diagram of a plurality of electronic modules according to exemplary embodiments of the invention in FIG.
  • Fig. 5 is a schematic representation of
  • Fig. 6 is a schematic representation of
  • Fig. 7 is a schematic representation of
  • Fig. 8 is a schematic representation of
  • Fig. 9 is a schematic view of an inventive
  • FIG. 11 is a perspective view of a
  • FIG. 1 shows an electronic module IM according to a preferred embodiment of the invention.
  • the electronic module IM has a
  • Memory device MEM for storing data. Any suitable form of memory may be used here.
  • a flash memory or a NAND memory can be used, since they can hold the data even without voltage. This is especially helpful if the corresponding component is de-energized and no power supply is available.
  • the electronic module IM also has a first integrated wireless interface 10, which provides data to an external reading device or writing and reading device RW.
  • the first wireless interface 10 may be e.g. be designed as active or passive NFC interface. In a passive embodiment of the NFC interface 10 does not require its own power supply, but the NFC interface 10 is based on the radio energy of a reading device or writing instrument. This is special
  • product data in particular one
  • Date of manufacture and / or a manufacturer identification and / or a place of manufacture a user manual, an assembly instruction, a reference to a website, test data, in particular data of the final production test, status data, in particular error status, degradation, configuration data, in particular parameterization data.
  • Electronic module IM provided a variety of product-specific data, which allow him to provide a targeted use.
  • the Commissioning a system significantly simplified, since no longer mounting plans must be maintained.
  • important status data of the electronic module IM is provided to the user, e.g. Error status, degradation, configuration data, in particular
  • the data which are provided to the external reading device RW selected from a group, which comprises: data for commissioning, identification of a
  • Reading device RW as shown in Figure 2 and 3 with respect to the respective (planar) antenna 7, be different, this being dependent on the design of the respective Reader RW respectively of the mobile phone 8 and the respective electronic modules IM may be dependent.
  • the first integrated wireless interface 10 is designed such that data is provided by an external writing instrument RW and stored in the memory device MEM.
  • the provided data provided by the external reader RW are selected from a group comprising: product data, in particular a serial number and / or batch number and / or a date of manufacture and / or a
  • test data in particular data of the final production inspection, data for re-ordering from the manufacturer.
  • Writing data enables all relevant production data, in particular test data and serial numbers, to be stored after production of the electronic module IM, without the need for physically contact-based access to the memory MEM.
  • external reader RW are selected, are selected from a group, which has: data of one
  • the configuration data may include various temperature characteristics, voltage or current ranges, or other customer-specific settings. This can do that
  • Interface 10 personalized or configured
  • the components can be easily recorded in a circuit diagram by data transfer, on the other hand, the electronic modules IM can also be designated according to the circuit diagrams.
  • the electronic modules IM can also be designated according to the circuit diagrams.
  • the electronic modules IM according to the invention can each be accompanied by a test protocol or the like.
  • the invention enables further data of the electronic module IM to be obtained so as to plan an exchange in advance or to detect an imminent outage due to actual aging phenomena in advance and to replace the affected components.
  • wireless interfaces 10 also proves to be advantageous because a larger amount of data in Compared to a local and due to the available space small display can be provided.
  • the data may be as xml data
  • the presented design allows in particular to produce flat electronic modules IM, whereby the space requirement is minimized and at the same time new functionality
  • the proposed construction allows to provide electronic modules IM, which has a width of less than 36 mm, in particular less than 23 mm, in particular less than 18 mm, in particular less than 13 mm, and particularly preferably less than 7 mm.
  • the construction allows an at least one side SMD-equipped carrier 2, for example, a circuit board, the first wireless
  • Carrier 2 are then placed in a narrow housing. Furthermore, different areas 3a, 3b, 3c are marked on the support, e.g. for different
  • the different regions 3a, 3b and 3c may also have different potential groups
  • FIGS. 2 and 3 Such an exemplary arrangement is shown in FIGS. 2 and 3.
  • wired bus system can also be used
  • an exemplary Be provided bus system that is located in the holding device 11 and which is contacted by the individual electronic modules IM when placed on the holding device 11.
  • the carrier 2 has a planar antenna 7 for the first integrated wireless interface 10.
  • the first integrated wireless interface may be constructed as shown schematically in Figures 2 and 3.
  • Embodiments also have the antenna 7 already integrated or an antenna can as a component,
  • such a coil which acts as an antenna 7, as a SMD component or component as an antenna in the plastic housing or by means of a film on the
  • planar antenna can also be designed as an independent component, but otherwise the planar antenna 7 can also be produced from conductor tracks on the carrier 2.
  • the electrical interface module IM by means of a suitable connection with other parts on the electrical interface module IM
  • Controller 4 shown. Exemplary interfaces can be used in addition to a 1-wire bus and other serial or parallel Interfaces or other interfaces, such as an I 2 C bus have.
  • the controller may be a microcontroller or any other logic circuit. In Figures 2 and 3 and 4 are different
  • the electronic module IM is for mounting on one
  • Holding device 11 suitable.
  • Holding device 11 may e.g. a DIN rail or a mounting rail. On the other hand, an assembly on a rear wall of a control cabinet is also possible.
  • the (planar) antenna 7 is in the neighborhood of the (planar) antenna 7
  • Mounting area for the holding device 11 is arranged.
  • the (planar) antenna 7 is arranged in an area corresponding to the mounting areas for the holding device 11
  • Electronic modules IM are arranged so that they are located in the neighborhood with others
  • FIG. 4 shows electronic modules IM strung together, each having its own housing la, lb, lc, ...
  • exemplary magnetic field lines are now shown in each case, as they could form during the data and / or energy exchange between the individual electronic modules IM.
  • the field lines 10a-illustrated by means of dashed lines-could form from the first electronic module IM, which is located in a housing 1a.
  • These field lines 10a may be e.g. engage in the region of the (planar) antenna 7 of the second, directly adjacent, the first electronic module, so that by means of the field energy and / or data between the adjacent
  • Electronics module also can transmit energy and data.
  • energy and data e.g. Gaps and / or faulty
  • Electronic modules are bridged, and / or, as later will be described, even recognized as faulty and / or reconfigured.
  • the adjacent interface modules IM are configured such that adjacent ones
  • Electronic modules IM form a logical data bus via the first integrated wireless interface 10, which can be addressed and / or controlled by means of at least one head module or a master module with a higher control and / or monitoring device.
  • one of the electronic modules may function as a
  • Head module which acts as a master, is on one side of adjacent electronic modules IM or between
  • neighboring electronic modules IM form an ad-hoc net ztechnik, wherein one of the adjacent electronic modules IM a
  • the middle electronic module IM which is stylized by the housing 1b, or one of the outer electronic modules IM, which are stylized by one of the housings 1a or 1c, can take over the role of the master, while the remaining ones in relation to the latter Electronic module work as a slave.
  • the selection of the master may e.g. based on a
  • the selection may be based on one or more of the following
  • the writing and / or reading device RW can take over the master function, in particular in the case of the first wireless interfaces 10th
  • the writing and / or reading device RW could also be connected to the last subscriber or with a head module KM.
  • Interface 10 a possibility of the master selection can be briefly shown.
  • a CAN basis for the first wireless interface 10 as an example of a
  • Multimaster system adopted. With a CAN base for the first wireless interface 10, each subscriber may become master, i. the system is a so-called
  • Multimaster system i. including the
  • Electronic modules IM data with a specific ID, which the other participants can evaluate.
  • the master function can be defined quickly, because only the bus receives the bus access, which has the highest priority when transmitting simultaneously. This can be determined, for example, via the address, for example, the lowest address being the bus master. In this case, the other participants can withdraw.
  • Protocol layer e.g. at the application level or the
  • Layer 7 to ensure that the other participants, i. For example, other electronic modules IM only send themselves when the respective master asks to send. In the event that the respective master
  • Electronic module IM takes over this master function.
  • the other subscribers i.
  • the electronic modules IM wait until they have been determined by the new master, which in turn may have been determined in the same way as before, e.g. on the hand of the highest
  • Electronic modules IM exchange data by means of the first wireless interfaces 10 by means of a higher network protocol, ie that the first wireless interface 10 in the ISO / OSI layer model only one or more the deeper layers, eg the physical layer, for
  • Exemplary higher network protocols include Interbus, I 2 C-Bus, RS232, ASI, the physical layer of these network protocols
  • the electronic module IM at least parts of
  • Housing lb is stylized, the directly adjacent
  • Electronic module IM which is stylized by the housing lc monitor or at least a part of
  • Monitoring can be realized in different ways, e.g. by monitoring whether communication is available, or by a targeted query. Although only a monitoring and storage in one direction has been explained in the illustrated example, it can of course also be provided that monitoring of the other adjacent electronic module IO / la is also realized. Furthermore, this monitoring can also be designed so that it detects not only the directly adjacent electronic modules but also more distant electronic modules. For example, It could be provided that the first electronic module IM / la in FIG. 4 also monitors the electronic module IM / lc.
  • the error can be sent to others Electronic modules are passed.
  • an error can be forwarded to a master module and / or a head module KM and displayed.
  • the error is relayed to further devices, for example a monitoring device.
  • IM / lc optionally checked for suitability with respect to the stored configuration data by means of communication via the first wireless interface 10. If such a check was intended and successful, it may now be provided that the stored
  • Configuration data are transmitted to the replaced electronic module.
  • this step may also be provided independently of a test.
  • Enable electronic modules e.g. by corresponding signaling by means of the first wireless interface 10.
  • Such a method could e.g. for safe (sub-) systems with a predetermined - Safety Integrity Level - e.g. SIL according to IEC 61508 be advantageous.
  • the replacement of defective electronic modules is significant
  • the determination of a fault location of an electronic module IM within a plurality of adjacent electronic modules IM is made possible.
  • One way to determine the fault location is that adjacent electronic modules IM form a logical chain. Then, e.g. the first electronic module IM or a
  • Head module KM or a master module determine the length of the chain by forwarding a relay signal in the chain from one electronic module IM to the next logical electronic module IM until either the end of the chain has been reached or until the transmission remains without feedback.
  • the handoff signal may include a counter that is incremented or decremented upon successful handoff.
  • the logical last link which is then still reachable, returns its place in the logical chain, so that the respective first electronic module or the master module or the
  • the master module fails, it may be provided that the neighboring one or another
  • the station is divided into two or n autonomous subsystems and the local processing z. B. is continued with the exception of the failed device.
  • an electronic module IM which includes a memory device MEM
  • the electronic module IM includes, for example, a carrier 2 on which the memory device MEM and the first integrated wireless interface 10 are arranged. Electronic module IM is able to exchange data with other electronic modules IM located in the vicinity via the first integrated wireless interface. Make up
  • Integrated wireless interfaces 10 wherein data from the one adjacent electronic module IM or the other adjacent electronic modules IM via the first integrated (s)
  • wireless interface (s) 10 can be provided to the external reader RW either directly or indirectly via a head module KM, each one being bus-like
  • Electronic module IM a unique identification on the first integrated wireless interface 10 is available so that each electronic module IM is unique
  • FIG. 5 shows an arrangement of three electronic modules by way of example with reference to the outer housing forms 1a, 1b, 1c, in each case representative of an electronic module IM.
  • the reference will sign for a housing form representative also be used for each electronic module.
  • each of the electronic modules IM has a first wireless interface 10-symbolically represented as a black rectangle.
  • the electronic module la can communicate bidirectionally with the electronic module lb.
  • the electronic module lc can bidirectional with the electronics module lb
  • the electronic module la can not communicate directly bidirectionally with the electronic module lc.
  • the electronic module la can not communicate directly bidirectionally with the electronic module lc.
  • Electronic modules can now communicate with the electronic module lc and vice versa, the electronics module la using the electronic module lb, i. Exchange data.
  • the electronics module la can now communicate with the electronic module lc and vice versa, the electronics module la using the electronic module lb, i. Exchange data.
  • the electronic module lb i. Exchange data.
  • Reader RW this BUS (wireless) are connected so that all devices of the bus can now provide data to the external reader RW and / or all
  • Electronic modules la, lb, lc can also receive data from an external writing instrument RW without any of the
  • the transfer of data from one electronic module IM to another electronic module IM, which is outside its range, can be designed differently. However, it is preferred that one or more electronic modules IM, which are located spatially between the transmitting and the receiving electronic module IM, the received data repeater-like
  • Each electronic module IM has a specific section
  • Electronic modules IM enables a relative position to each other to determine.
  • the electronics module 1a is able to recognize that due to the limited range of typical near field communication interfaces 10 it can only communicate with exactly one further electronic module 1b.
  • Electronic modules la, lc are on the edge.
  • the electronic module lb can at the same range of the first
  • wireless interface 10 reach two electronic modules la and lc, so that it can be deduced that at a range up to an adjacent electronic module IM, the electronic module lb occupies a central position.
  • an electronic module IM may receive a message from a nearby electronic module, the message being the unique one
  • Electronic module IM based on the number of recorded unique identification or the recorded
  • FIG. 6 in contrast to FIG. 5, a head module KM is provided. Now, e.g. the external reading device RW or the external writing device RW as described above to the BUS alternatively via the head module KM are coupled. In the embodiment of FIG. 6, an absolute position can additionally be determined from the knowledge of a head module KM, since now the electronic module 1c is the only one
  • Electronic module is that can communicate directly with the head module KM and another electronics module lb.
  • This information can now be used in the further detection to bring the electronic modules into a logical order according to their physical arrangement (e.g., starting from the head module KM). This allows e.g. in case of error, an exact localization of a
  • the possibility of localization of advantage because from the localization of the individual electronic modules, for example, a virtual image of the installation situation are possible, for example, can be visualized on an external reader RW, the logical order along a holding device 11, on which the corresponding electronic modules IM and optionally a head module KM are arranged.
  • the external reader RW can take over the function of the head module KM, so that the coupling of an external reader RW also allows the logical order along a
  • Electronic modules IM and optionally a head module KM are arranged to visualize or to spatially determine a fault location.
  • Electronic module receives information from a head module KM or a reader RW that the electronic module IM should be the first electronic module of a logical chain, and thus a logical image of the physical arrangement of the adjacent electronic modules on the basis of the number and identification of the first wireless interface 10th at a first time recognized neighboring
  • the electronic module ld in FIG. 7 or FIG. 8 monitors the functioning of the adjacent ones
  • This monitoring may e.g. be favored by the bus system used on the BUS. If e.g.
  • each electronic module is monitored for activity over a period of time, and if no activity is detectable, the monitored electronic module is actively polled.
  • the number of adjacent electronic modules detected via the first wireless interface 10 at a first time and the number of times detected at a subsequent second time may be determined by way of example
  • a fault can be detected.
  • relative location of the error is also possible, e.g. In each case, an immediately adjacent electronic module IM can be determined for the fault location.
  • an absolute error location can be specified.
  • Range of the first wireless interface 10 e.g.
  • each comprises two adjacent electronic modules. This is illustrated in FIG. 7 and FIG. 8 in that the signal strength was represented as the arrow length. That In Figure 7, the electronic module recognizes not only the
  • the electronic module ld now monitors the functioning of these adjacent electronic modules.
  • This monitoring may e.g. be favored by the bus system used on the BUS. If e.g.
  • Electronic module monitored for activity in a certain period and if no activity is detected, the monitored electronic module is actively queried.
  • Electronic modules and the number of detected at a subsequent second time adjacent electronic modules are recognized a location of a fault.
  • FIG. 8 for example, the electronic module le from FIG. 7 has become defective or has been deliberately removed.
  • a recognition matrix of the individual electronic modules at a first point in time according to FIG. 7 is given in Table 1.
  • Detect distance more accurately a measurement of field strengths also allows the derivation of other data, such as the presence of foreign objects or defects. This is possible, for example, because instead of two adjacent electronic modules only one is detected (eg in 8, assuming that electronic module le was not installed, the defect could be caused by the
  • Field strength measurements for example, even wider electronic modules can be detected. This can also be supported, for example, by the fact that each module communicates its current installation width via the bus system.
  • the defect can be detected, namely between electronic module ld and lf, as derived from the comparison with Table 1 that the electronics module le is defective or was removed.
  • an electrical interface module may also receive a field strength upon receipt of a message
  • the electronic module IM is connected to the one further adjacent electrical interface module IM or the other adjacent electronic modules IM via the first
  • integrated wireless interface can exchange 10 energy.
  • an autonomous operation e.g. from
  • the electronic module IM also loses its (auxiliary) energy supply for the interface from the electronic module IM in the event of a fault, energy can now be obtained via the first integrated wireless interface 10 as an alternative or in addition. It is assumed that in case of failure, the wireless
  • the energy "recovered” via the wireless interface 10 may be used to transmit data, e.g., error data or last known configuration data, of the electrical energy
  • Interface module IM can be used to adjacent electronic modules IM. As a result, the troubleshooting and a reconfiguration after replacing the affected electrical interface module is much easier.
  • the invention thus utilizes a first wireless circuit which is per se created for a constantly changing environment
  • the wireless first interfaces 10 of the individual electronic modules IM make it
  • the electronic modules IM can form a bus system with several subscribers, with the electronic modules IM being uniquely identifiable. Data of various kinds can now be transmitted along a virtual "chain", which arises from the neighborhood relationship of the electronic modules IM via the respective wireless interfaces 10. As a result, the physically limited
  • Range of the first wireless interface 10 of typically a few centimeters are overcome, since the communication with the adjacent electronic modules IM and a subsequent handover of the data a
  • the physically limited range of the first wireless interface 10 can be used to determine a relative positioning along a chain.
  • the invention provides a self-configuring
  • Electronic modules IM or a head module KM are detected and reported.
  • the message can remain for one within the bus BUS or be passed on to a head module KM and / or to an external reader RW.
  • the first wireless interface 10 may be both active and passive.
  • the individual electronic modules IM can assume different roles in the course of their use, for example, an electrical interface modules IM may initially be a master-like initiator and adjacent electronic modules IM
  • a role swap can take place and the initiating electronic module IM can become a slave.
  • Electronic modules IM itself to be replaced.
  • This data can be, for example, useful signals of the modules.
  • Standard signal (eg 4 mA - 20 mA) transmitted in digitized form via the data bus and further processed externally. It is also possible to get global news eg configuration data or shutdown data, eg in the event of an error, which is displayed by an (external) controller. Without further ado, the bus can be with one or more
  • Head modules KM be equipped.
  • the head module KM may forward the data to a higher-level system or communicate with other communication interfaces, such as a computer.
  • other wireless interfaces such as WLAN or Bluetooth, be equipped or better accessibility to a
  • Head modules KM can also be a system with mutually reihbare electronic modules IM formed. Such a system is shown schematically in FIG. In this system, the electronic modules IM or, if present, also the head module KM or the head modules are on one
  • Holding device 11 is arranged. As before
  • the electronic modules IM can exchange data with each other by means of a first integrated wireless interface 10. Furthermore, however, the system now also has a special energy supply device EB for the electronic modules IM, which is arranged in the region of the holding device 11 and provides energy inductively for a large number of electronic modules IM within the system. In addition, at least some of the electronic modules IM also have another
  • the first integrated wireless interface provides a first
  • Wireless interface 33 provides a second data rate.
  • the data rate of the first integrated wireless interface 10 is different from that Data rate of the second integrated wireless interface 33.
  • the first data rate is less than the second data rate.
  • Differently described can be the first integrated wireless interface and the further integrated wireless
  • the first integrated wireless interface 10 typically has a near field communication interface, in particular an NFC or RFID interface.
  • Bluetooth / Bluetooth LowEnergy, UHF RFID or ZigBee interface can be used for this purpose.
  • the further integrated wireless interface 33 can be used with a wide variety of techniques,
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • GPRS Global System for Mobile communications
  • UMTS Universal Mobile Subscriber Identity
  • LTE Long Term Evolution
  • Range of the first integrated wireless interface 10 is less than the range of others
  • the first integrated wireless interface 10 may be substantially for the configuration and provision of little
  • variable data such as Product data
  • variable data such as Condition data, process data, measurement data, or in general payload.
  • the holding device 11 may be e.g. be designed as DIN rail or mounting rail. Alternatively, the
  • Holding device 11 also by a rear wall of a
  • the energy supply device EB can
  • any head modules KM may be embedded in the mounting rail, as shown in Figure 11 or even as a holder for the electronic modules IM and any head modules KM
  • the electronic modules IM can be of very different nature as described above and in particular
  • Be electronic modules that optionally have corresponding exemplary input and / or output contacts 30 to exchange data / signals / energy.
  • the electronic modules IM include, in addition to the optional contacts 30 according to the invention, at least one inductive energy coil 31 for receiving energy or power and an NFC interface 32 for data communication.
  • inductive coupling can energy from the
  • Electronic modules IM such as one or more
  • Reception coils 31, are transmitted.
  • the primary coils 21 as well as the secondary coils 31 can both be integrated, e.g. as a coil on one
  • Circuit board or be designed as discrete components.
  • Secondary coils 31 may be designed as a composite of several parts helical coils.
  • Energy supply device EB e.g. As shown in Figure 10 so be inserted into an exemplary DIN rail 11 that the energy supply device EB does not protrude beyond the rail 11 also.
  • a plurality of transmitting coils 21a, 21b, 21c, 21d may also be arranged, as shown on the left in FIGS. 9 and 12, or else only a single transmitting coil 21, such as e.g. shown in Figure 12 right.
  • the transmitting coils 21a, 21b, 21c, 21d can be driven differently, e.g. specifically individual
  • a feed module can be provided which provides energy to the energy supply device EB for transfer to the electronic modules IM.
  • this task can also be performed by a head module KM as shown in FIG. That is Head module can supply the energy supply device EB with energy and / or data.
  • the interface can either be contactless (as indicated in FIG. 9) or be formed with contact.
  • the interface can either be contactless (as indicated in FIG. 9) or be formed with contact.
  • an electronic module IM described different approaches are used.
  • an electronic module IM can also act as a feed module for energy or as a master for a data bus.
  • Data exchange 10 and energy 21/31 may be additional
  • the electronic modules have a further wireless interface 33.
  • the energy supply device EB can also have a corresponding further wireless interface 23
  • the first integrated wireless interface 10 is preferably for configuration purposes and for the exchange of
  • Interface 10 is a comparatively small
  • the wireless interface 10 can be transmitted.
  • the further wireless interface 23/33 can be realized by appropriate components. However, it can also be readily provided that, for example, the wireless interface 23/33 also physically coincides with the energy transmission. In this case, the
  • Data transmission for example, by a suitable modulation via the inductive elements 31/21 be accomplished.
  • the electronic modules IM can obtain at least a part of the energy required for operation by means of the first integrated wireless interface 10.
  • the energy supply device EB can, as shown in section in section 10, also provide a mechanical support for various electronic modules IM.
  • the mechanical support can be designed so that only suitable electronic modules IM according to the invention can be used for this purpose.
  • the energy supply device EB also contains another one in addition to the coil 21 and the data antenna 23
  • integrated wireless interface 22 and thus can simultaneously serve as a feed module.
  • FIG. 11 shows a perspective view of an inserted into the din rail-shaped holding device 11
  • Energy supply device EB which either a plurality of transmission coils 21a, 21b, 21c, 21d ( Figure 12 left) or an elongated transmission coil 21 ( Figure 12 right) contains.
  • the data transmission can be modulated at a frequency different from the energy frequency in order to avoid the need for additional data elements and to save costs.
  • Figure 3 is a
  • Bus participants 3 are shown, of which several may be arranged in a row along the holder. Of the
  • Bus participant includes besides the specific one
  • Module electronics 34 nor the power receiving coil 31, the NFC interface 32, the data interface 33 and a plurality of external terminals 30th
  • wireless interface 23 are shown in FIG exemplary two-wire line running. These
  • Exemplary two-wire line transmits electromagnetic fields generated by the respective inductive elements 33 of the electronic modules IM, e.g. Receiving antennas 33,
  • head modules KM Electronic modules IM on the holding device 11 on this or communicate with head modules KM.
  • a specific electronic module or a head module KM is provided, which contacts the respective elements of the energy supply device EB by means of suitable contact devices in order to obtain energy and / or data
  • the head module KM in turn can be arbitrarily complex and other interfaces as before
  • Electronic modules IM are integrated. For this, e.g. be provided that the first integrated wireless
  • Interface 10 as shown in Figure 2 or 3, is arranged. Since the energy supply device EB is guided in the holding device 11, in order to keep the efficiency high, the inductive elements 31 should be arranged close to the energy supply device EB. To provide a better coupling one can
  • This ferrite core can be designed independently, part of the energy supply device EB or else part of the respective electronic modules IM or the head module KM. In this case, the ferrite core 35 may be integrated into the respective housing.
  • a bus structure can be established in a particularly simple manner by means of near-field communication via the first integrated wireless interface 10.
  • energy is distributed via a further inductive interface, which is arranged in the holding device 11.
  • the first wireless interface 10 and / or a further wireless interface 33 For the data transmission by means of the first wireless interface 10 and / or a further wireless interface 33, different frequencies or frequency spectra are used particularly advantageously. The same applies to the inductive transmission of energy. Also preferred is a different frequency or another
  • the invention also allows a gridless
  • Holding device 11 may be present.
  • redundancy can also be provided by means of the combination of different transmission media, thereby enabling increased security of the data transmission.
  • both direct communication between the electronic modules and also indirectly via the interface 23 of the energy supply device EB can be provided by means of the further wireless interface 33.
  • Antenna (planar) 7 Mobile phone, smartphone, tablet PC 8

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein System mit aneinanderreihbaren Elektronikmodulen (IM), wobei die Elektronikmodule (IM) auf einer Halteeinrichtung (11) angeordnet sind, und wobei die Elektronikmodule (IM) untereinander mittels einer ersten integrierte drahtlose Schnittstelle (IO) Daten austauschen können, weiterhin aufweisend ein Energiebereitstellungseinrichtung (EB) für die Elektronikmodule (IM), welche im Bereich der Halteeinrichtung (11) angeordnet ist und für eine Vielzahl von Elektronikmodulen innerhalb des Systems Energie induktiv zur Verfügung stellt. Weiterhin weist zumindest ein Teil der Elektronikmodule (IM) eine weitere integrierte drahtlose Schnittstelle (33) auf, wobei die erste integrierte drahtlose Schnittstelle (IO) unterschiedlich zur weiteren integrierte drahtlose Schnittstelle (33) ausgeführt ist, wobei die erste integrierte drahtlose Schnittstelle (IO) eine ersten Datenrate bereitstellt, und die weitere integrierte drahtlose Schnittstelle (33) eine zweite Datenrate bereitstellt, wobei die erste Datenrate geringer ist als die zweite Datenrate.

Description

System mit aneinander-reihbaren Elektronikmodulen
Die Erfindung betrifft ein System mit aneinander-reihbaren Elektronikmodulen .
Aus dem Stand der Technik sind Elektronikmodule bekannt. Diese werden häufig in größeren elektrischen Anlagen verbaut . Elektronikmodule werden im Zusammenhang mit dieser
Erfindung im Allgemeinen als elektronische Komponenten der Automatisierungstechnik verstanden, die beispielsweise in Schaltschränken von industriellen Anlagen verwendet werden. Beispielhafte Elektronikmodule sind elektronische
Schaltgeräte, Motorsteuerungen, (Ethernet-)
Netzwerkelemente, Feldbus-Komponenten und -Systeme, I/O- Geräte, Relais- und Schutzgeräte, Geräte der industriellen Kommunikationstechnik, Geräte der Mess-, Steuer- und
Regelungstechnik, sowie Geräte zum Monitoring und Geräte zur Signalisierung.
Dabei ist festzustellen, dass in immer stärkerem Masse eine Vernetzung der Geräte gewünscht ist, sei es zum Austausch von Daten untereinander, sei es zum Austausch mit externen Überwachungs- und/oder Steuereinrichtungen.
Dabei ist jedoch gleichzeitig ein zunehmender Bedarf an bauraumsparenden Komponenten zu verzeichnen. Eine weitere Vernetzung steht diesem Bedarf jedoch in aller Regel diametral entgegen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes System mit aneinander-reihbaren Elektronikmodulen zur
Verfügung zu stellen, das einen Nachteil oder mehrere
Nachteile aus dem Stand der Technik in erfinderischer Weise umgeht .
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Elektronikmoduls ,
Fig. 2 eine explosionsartige schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines
Elektronikmoduls ,
Fig. 3 eine explosionsartige schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Elektronikmoduls,
Fig. 4 eine explosionsartige schematische Darstellung einer Vielzahl von Elektronikmodulen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in
Bezug auf einen Aspekt der Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von
Elektronikmodulen zur Erläuterung der
Positionsermittlung in einem ersten
Ausführungsbeispiel , Fig. 6 eine schematische Darstellung von
Elektronikmodulen zur Erläuterung der
Positionsermittlung in einem zweiten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 7 eine schematische Darstellung von
Elektronikmodulen zur Erläuterung der
Positionsermittlung in einem dritten
Ausführungsbeispiel in einem fehlerfreien
Zustand,
Fig. 8 eine schematische Darstellung von
Elektronikmodulen zur Erläuterung der
Positionsermittlung in dem dritten
Ausführungsbeispiel in einem fehlerbehafteten Zustand,
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Systems ,
Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen
Systems in einer Ausführungsform,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines
erfindungsgemäßen Systems in einer
Ausführungsform, und
Fig. 12 perspektivische Darstellungen von
Energiebereitstellungseinrichtungen gemäß
Aspekten der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt ein Elektronikmodul IM gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Elektronikmodul IM verfügt über eine
Speichereinrichtung MEM zur Speicherung von Daten. Hierbei kann jede geeignete Form des Speichers verwendet werden. Beispielsweise kann als Speicher ein Flash-Speicher oder ein NAND-Speicher verwendet werden, da diese die Daten auch ohne Spannung halten können. Dies ist besonders hilfreich, wenn die entsprechende Komponente stromlos ist und keine Spannungsversorgung vorhanden ist.
Weiterhin weist das Elektronikmodul IM auch eine erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 auf, welche Daten an ein externes Lesegerät, bzw. Schreib- und Lesegerät RW bereitstellt. Zudem werden die Erfordernisse an eine galvanische Trennung leichter erreichbar. Die erste drahtlose Schnittstelle 10 kann z.B. als aktive oder passive NFC-Schnittstelle ausgestaltet sein. Bei einer passiven Ausgestaltung der NFC Schnittstelle 10 bedarf diese keiner eigenen Spannungsversorgung, sondern die NFC- Schnittstelle 10 wird aus der Funkenergie eines Lesegerätes oder Schreibgerätes bezogen. Dies ist besonders
vorteilhaft, wenn die entsprechende Komponente stromlos ist bzw. keine funktionierende Spannungsversorgung (mehr) vorhanden ist. Die Daten, welche an das externe Lesegerät RW
bereitgestellt werden, sind ausgewählt aus einer Gruppe, welche aufweist: Produktdaten, insbesondere eine
Seriennummer und/oder Chargennummer und/oder ein
Herstellungsdatum und/oder eine Herstelleridentifikation und/oder einen Herstellungsort, eine Bedienungsanleitung, eine Montageanleitung, ein Verweis auf eine Internetseite, Prüfdaten, insbesondere Daten der Fertigungsendprüfung, Zustandsdaten, insbesondere Fehlerstatus, Degradation, Konfigurationsdaten, insbesondere Parametrierungsdaten .
Hiermit wird einem Verwender des erfindungsgemäßen
Elektronikmoduls IM eine Vielzahl von produktspezifischen Daten zur Verfügung gestellt, die es ihm erlauben einen gezielten Einsatz vorzusehen. Insbesondere wird die Inbetriebnahme einer Anlage deutlich vereinfacht, da nun nicht mehr Montagepläne vorgehalten werden müssen.
Weiterhin werden dem Verwender wichtige Zustandsdaten des Elektronikmoduls IM bereitgestellt, wie z.B. Fehlerstatus, Degradation, Konfigurationsdaten, insbesondere
Parametrierungsdaten, die mit herkömmlichen Anzeigen nur schwer darstellbar sind, insbesondere unter der
Randbedingung eines kleinen Bauraums.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Daten, welche an das externe Lesegerät RW bereitgestellt werden, ausgewählt aus einer Gruppe, welche aufweist: Daten einer Inbetriebnahme, Kennzeichnung eines
Installationsortes, Daten einer Intervallprüfung,
Statusanzeige, Auslesen über ein externes Lesegerät RW, Typ des verwendeten externen Lesegerätes RW, Klimadaten am Einbauort, insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchte, Netzspannungsfehler, Funktionsumfang, Parameterdaten,
Ortskennung.
Diese Daten vereinfachen eine Überprüfung einer bestehenden Anlage. Weiterhin besteht die Möglichkeit zu unterscheiden, ob mittels eines besonderen Lesegerätes RW, wie z.B.
mittels des in Figur 1 unten stilisierten Laptops, oder mit einer Smartphone-Anwendung, wie z.B. mittels des in Figur 1 oben bzw. in Figur 2 und 3 stilisierten Mobiltelefons 8, Daten ein oder ausgelesen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sondern andere Ausführungsformen können z.B. einen Tablet-PC als Lesegerät 8 betreffen. Dabei kann die mögliche Orientierung des
Lesegerätes RW, wie in Figur 2 und 3 in Bezug auf die jeweilige (planare) Antenne 7 gezeigt, unterschiedlich sein, wobei dies von der Ausgestaltung des jeweiligen Lesegerätes RW respektive des Mobiltelefons 8 und der jeweiligen Elektronikmodule IM abhängig sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 so ausgestaltet, dass Daten von einem externen Schreibgerät RW bereitstellt und in der Speichereinrichtung MEM abgespeichert werden.
In dieser weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die bereitgestellten Daten, welche von dem externen Lesegerät RW bereitgestellt werden, ausgewählt sind aus einer Gruppe, welche aufweist: Produktdaten, insbesondere eine Seriennummer und/oder Chargennummer und/oder ein Herstellungsdatum und/oder eine
Herstelleridentifikation und/oder einen Herstellungsort, eine Bedienungsanleitung, eine Montageanleitung, ein
Verweis auf eine Internetseite, Prüfdaten, insbesondere Daten der Fertigungsendprüfung, Daten zur Nachbestellung beim Hersteller. Durch die Bereitstellung eines
Einschreibens von Daten wird es ermöglicht alle relevanten Produktionsdaten, insbesondere Prüfdaten und Seriennummern nach Produktion des Elektronikmoduls IM abzulegen, ohne dass es eines physikalisch kontaktbehafteten Zugangs zum Speicher MEM bedarf.
In dieser weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenfalls bevorzugt, wenn die Daten, welche von dem
externen Lesegerät RW bereitgestellt werden, ausgewählt sind aus einer Gruppe, welche aufweist: Daten einer
Inbetriebnahme, Kennzeichnung eines Installationsortes, Daten einer Intervallprüfung, Auslesen über ein externes Lesegerät RW, Typ des verwendeten externen Lesegerätes RW. Diese Daten vereinfachen eine Überprüfung einer bestehenden Anlage . In dieser weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenfalls bevorzugt, wenn die Daten, welche von dem
externen Lesegerät RW bereitgestellt werden,
Konfigurationsdaten für die Betriebsweise des elektrischen Interfacemoduls IM enthalten. So können beispielsweise die Konfigurationsdaten verschiedene Temperaturkennlinien, Spannungs- oder Strombereiche oder andere kundenspezifische Einstellungen beinhalten. Hierdurch kann das
Elektronikmodul IM mit Hilfe der ersten drahtlosen
Schnittstelle 10 personalisiert oder konfiguriert bzw.
parametriert werden.
Dies ist insbesondere für den passiven Betriebsmodus der ersten drahtlosen Schnittstelle 10 vorteilhaft, da
individuelle Konfigurationsdaten im Vorfeld, z.B. auch im verpackten Zustand des Elektronikmodul s IM, kontaktlos in den Speicher MEM geschrieben werden können und bei
Inbetriebnahme für das Elektronikmodul IM zur Verfügung stehen können.
Ohne weiteres kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Daten, welche produktspezifisch sind, schreibgeschützt oder passwortgeschüt zt hinterlegt werden. Auch zumindest ein Teil der anlagenspezifischen Daten können
schreibgeschützt oder passwortgeschüt zt hinterlegt werden. Dabei können unterschiedliche Schutzmechanismen und/oder Passwörter vorgesehen sein. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Datenbereich von
Betriebsdaten bei Verwendung einer ersten drahtlosen
Schnittstelle nur ausgelesen werden können. Obwohl das Schreibgerät als auch das Lesegerät als
getrennte Geräte beschrieben sind, kann die Funktionalität auch in einem Gerät vereinigt verfügbar sein.
Mittels der erfindungsgemäßen Elektronikmodule IM können die Komponenten durch Datenübernahme zum einen einfach in Stromlaufplänen verzeichnet werden, zum anderen können abe auch die Elektronikmodule IM gemäß der Stromlaufpläne bezeichnet werden. Zudem lassen sich mittels des
erfindungsgemäßen Elektronikmoduls IM auch
Montageanleitungen in Bezug auf den Anschluss bzw. den Einbau bereitstellen, so dass diese stets am Ort des
Einbaus vorhanden sind. Hierdurch wird eine getrennte
Lagerung bzw. Bevorratung der Montageanweisungen unnötig. Zudem können den erfindungsgemäßen Elektronikmodule IM jeweils ein Prüfprotokoll oder dergleichen beigefügt werden .
Insbesondere in größeren Schaltanlagen, in denen wenig Platz zur Verfügung steht, wird durch die Erfindung die Bezeichnung deutlich vereinfacht bzw. sinnvoll ermöglicht.
Zudem lassen sich mittels der erfindungsgemäßen
Elektronikmodule IM auch weitergehende Anzeigen
realisieren, die ansonsten auf Grund von Bauraumvorgaben nicht möglich wären. Insbesondere wird es durch die
Erfindung ermöglicht weitere Daten des Elektronikmoduls IM zu erhalten, um so einen Austausch bereits im Vorfeld planen oder einen bald bevorstehenden Ausfall auf Grund von tatsächlichen Alterungserscheinungen im Vorfeld zu erkennen und die betroffene Komponenten auszutauschen.
Die Verwendung von drahtlosen Schnittstellen 10 erweist sich zudem als vorteilhaft, da eine größere Datenmenge im Vergleich zu einer lokalen und auf Grund des zur Verfügung stehenden Bauraums kleinen Anzeige bereitgestellt werden kann. Insbesondere können die Daten als xml-Daten
hinterlegt sein.
Die vorgestellte Bauweise erlaubt es insbesondere flache Elektronikmodule IM herzustellen, wodurch der Platzbedarf minimiert wird und zugleich neue Funktionalität
bereitgestellt werden kann. Insbesondere erlaubt die vorgestellte Bauweise Elektronikmodule IM bereitzustellen, die eine Breite von weniger als 36 mm, insbesondere weniger als 23 mm, insbesondere weniger als 18 mm, insbesondere weniger als 13 mm aufweist, und besonders bevorzugt von weniger als 7 mm aufweisen.
Beispielsweise in der Ausführungsform mit 7 mm erlaubt die Bauweise einen zumindest einseitig SMD-bestückten Träger 2, beispielsweise eine Platine, der die erste drahtlosen
Schnittstelle 10 als auch weitere optionale
Interfaceelemente aufweist. Ohne weiteres kann dieser
Träger 2 dann in einem schmalen Gehäuse angeordnet werden. Weiterhin sind auf dem Träger unterschiedliche Bereiche 3a, 3b, 3c gekennzeichnet, die z.B. für unterschiedliche
Aufgaben des Elektronikmoduls IM bzw. der hierfür
benötigten Komponenten zur Verfügung stehen. Alternativ oder zusätzlich können die unterschiedlichen Bereiche 3a, 3b und 3c auch unterschiedliche Potentialgruppen
kennzeichnen, die beispielsweise galvanisch voneinander getrennt sind und mit Hilfe von Koppelelementen gekoppelt werden können. Eine solche beispielhafte Anordnung ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt.
Zusätzlich kann auch ein drahtgebundenes Bussystem
vorgesehen sein. Insbesondere kann auch ein beispielhaftes Bussystem vorgesehen sein, dass in der Halteeinrichtung 11 befindlich ist und das von den einzelnen Elektronikmodulen IM beim Aufsetzen auf die Halteeinrichtung 11 kontaktiert wird .
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Träger 2 eine planare Antenne 7 für die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 aufweist. Hierdurch wird zum einen ein verbesserter Austausch zwischen den einzelnen Elektronikmodulen IM ermöglicht und zum anderen flache Elektronikmodule IM bereitgestellt.
Die erste integrierte drahtlosen Schnittstelle kann z.B., wie in den Figuren 2 und 3 schematisch gezeigt, aufgebaut sein. Dabei kann die erste drahtlose Schnittstelle 10 neben der eigentlichen Sende- und Empfangseinheit, welche z.B. in einem Chip 6 präsent ist, auch eine planare Antenne 7 aufweisen. Ohne weiteres kann der Chip 6 in einigen
Ausführungsformen auch die Antenne 7 bereits integriert aufweisen oder eine Antenne kann als Komponente,
beispielsweise als Spule, hinzugefügt werden.
Offensichtlich kann solch eine Spule, die als Antenne 7 wirkt, auch als SMD-bestückbares Bauteil oder als Antenne im KunstStoffgehäuse oder mittels einer Folie an der
Gehäusewand geklebt ausgeführt sein. Eine planare Antenne kann zudem auch als ein eigenständiges Bauteil ausgeführt sein, anderenfalls kann die planare Antenne 7 aber auch aus Leiterbahnen auf dem Träger 2 hergestellt sein. Zudem besteht mittels einer geeigneten Verbindung auch mit anderen Teilen auf dem elektrischen Interfacemodul IM
Verbindung. Beispielhaft ist in den Figuren 2 und 3 eine Verbindung über eine weitere Schnittstelle 5 zu einem
Controller 4 gezeigt. Beispielhafte Schnittstellen können neben einem 1-Wire Bus auch andere serielle oder parallele Schnittstellen oder andere Schnittstellen, wie z.B. einen I2C-Bus, aufweisen. Der Controller kann ein MikroController oder aber jede andere Logikschaltung sein. In den Figuren 2 und 3 und 4 sind verschiedene
Ausführungsformen in verschiedenen Ansichten gezeigt. Dabei ist das Elektronikmodul IM zur Montage auf einer
Halteeinrichtung 11 geeignet. Eine beispielhafte
Halteeinrichtung 11 kann z.B. eine Hutschiene oder eine Montageschiene sein. Anderseits ist ebenso eine Montage an einer Rückwand eines Schaltschrankes möglich.
In der Ausführungsform, welche in Figur 2 gezeigt ist, ist die (planare) Antenne 7 im Nachbarbereich des
Montagebereichs für die Halteeinrichtung 11 angeordnet.
Hierdurch verbleibt für die eigentlichen Interfacebausteine und die Anschlüsse bzw. Anzeigen im gegenüberliegenden Bereich mehr Bauraum. In der Ausführungsform, welche in der Figur 3 gezeigt ist, ist die (planare) Antenne 7 in einem Bereich angeordnet, der dem Montagebereiche für die Halteeinrichtung 11
gegenüberliegt. Hierdurch wird die Kommunikation mit einem externen Lesegerät RW erleichtert, so dass dieses bereits aus größerer Entfernung mit dem elektrischen Interfacemodul IM kommunizieren, d.h. Daten austauschen, kann.
Ohne weiteres ist für den Fachmann ersichtlich, dass auch andere Positionen zwischen diesen beiden Positionen für die (planare) Antenne 7 bzw. den Chip 6 vorgesehen sein können, um so von den jeweiligen Vorteilen zumindest teilweise zu profitieren . Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn benachbarte
Elektronikmodule IM so angeordnet sind, dass diese mit weiteren in der Nachbarschaft befindlichen
Elektronikmodulen IM über die jeweils erste integrierte drahtlosen Schnittstelle 10 Daten und/oder Energie
austauschen können. Eine beispielhafte Anordnung hierzu ist in Figur 4 gezeigt, wobei hier der wünschenswerte - aber nicht notwendige Fall - der gleichartigen Anordnung der drahtlosen Schnittstellen zumindest in Bezug auf die jeweiligen (planaren) Antennen 7 gezeigt ist. Beispielhaft sind in Figur 4 aneinandergereihte Elektronikmodule IM gezeigt, die jeweils ein eigenes Gehäuse la, lb, lc, ...
aufweisen. Innerhalb des Gehäuses ist zumindest ein Träger 2 angeordnet, auf dem sich wiederum eine (planare) Antenne 7 befindet. Zur vereinfachten Darstellung sind nun jeweils beispielhafte magnetische Feldlinien dargestellt, wie sie sich beim Daten- und/oder Energieaustausch zwischen den einzelnen Elektronikmodulen IM ausbilden könnten. Z.B könnte sich von dem ersten Elektronikmodul IM, welches in einem Gehäuse la befindlich ist, die Feldlinien 10a - dargestellte mittels gestichelter Linien - ausbilden. Diese Feldlinien 10a können z.B. in den Bereich der (planaren) Antenne 7 des zweiten, zum ersten direkt benachbarten, Elektronikmoduls eingreifen, so dass mittels des Feldes Energie und / oder Daten zwischen den benachbarten
Elektronikmodulen ausgetauscht werden können. In gleicher Weise ist dies auch für das zweite Elektronikmodul möglich, wobei hier zur Unterscheidung die magnetischen Feldlinien 10b mittels strich-punktierter Linien dargestellt sind. Ohne weiteres können die Feldlinien natürlich auch
dergestalt sein, dass sie über ein benachbartes
Elektronikmodul hinaus auch Energie- und Daten übertragen können. So können z.B. Lücken und/oder fehlerhafte
Elektronikmodule überbrückt werden, und / oder, wie später noch beschrieben werden wird, sogar als fehlerhaft erkannt und / oder neu konfiguriert werden.
In einer beispielhaften Ausführung sind die benachbarten Interfacemodule IM so ausgestaltet, dass benachbarte
Elektronikmodule IM einen logischen Datenbus über die erste integrierten drahtlosen Schnittstellen 10 bilden, der mittels mindestens eines Kopfmoduls oder eines Mastermoduls mit einer höheren Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung angesprochen und/oder gesteuert werden kann. Beispielsweise kann eines der Elektronikmodule zu der Funktion eines
Mastermoduls bestimmt sein, oder aber, ein spezielles
Kopfmodul, welches als Master fungiert, wird an einer Seite von benachbarten Elektronikmodulen IM oder zwischen
benachbarte Elektronikmodule IM eingebracht.
In einer Ausführungsform ist z.B. vorgesehen, dass
benachbarte Elektronikmodule IM ein Ad-Hoc-Net zwerk bilden, wobei eines der benachbarten Elektronikmodule IM eine
Masterfunktion übernimmt und die anderen hierzu
benachbarten Elektronikmodule IM eine Slavefunktion
übernehmen. Beispielsweise kann in der Figur 4 das mittlere Elektronikmodul IM, welches durch das Gehäuse lb stilisiert ist, oder aber eines der äußeren Elektronikmodule IM, welche durch eines der Gehäuse la oder lc stilisiert sind, die Rolle des Masters übernehmen, während die jeweils verbleibenden gegenüber diesem Elektronikmodul als Slave funktionieren . Die Auswahl des Masters kann z.B. auf Basis eines
vorgegebenen Ablaufs bestimmt werden. Beispielsweise kann die Auswahl auf einem oder mehreren der nachfolgenden
Kriterien basieren:
Produktdaten Konfigurationsdaten
erstes betriebsfähiges Interfacemodul
Priorität
Zeitablauf.
Dabei ist anzumerken, dass natürlich auch das Schreib- und / oder Lesegerät RW die Masterfunktion übernehmen kann, insbesondere im Fall der ersten drahtlosen Schnittstellen 10.
Darüber hinaus könnte das Schreib- und/oder Lesegerät RW auch mit dem letzten Teilnehmer verbunden werden oder auch mit einem Kopfmodul KM. Beispielhaft soll an Hand einer ersten drahtlosen
Schnittstelle 10 eine Möglichkeit der Masterauswahl kurz aufgezeigt werden.
Dabei wird im Folgenden eine CAN-Basis für die erste drahtlose Schnittstelle 10 als ein Beispiel für ein
Multimaster-System angenommen. Bei einer CAN-Basis für die erste drahtlose Schnittstelle 10 kann jeder Teilnehmer Master werden, d.h. das System ist ein sogenanntes
Multimaster-System. Dabei senden die Teilnehmer des
Multimaster-Systems, d.h. unter anderem die
Elektronikmodule IM, Daten mit einer bestimmten ID, die die jeweils anderen Teilnehmer auswerten können.
Mit CAN lässt sich beispielsweise die Master-Funktion schnell festlegen, weil nur der den Buszugriff erhält, der bei gleichzeitigem Senden die höchste Priorität aufweist. Dies kann z.B. über die Adresse bestimmt sein, wobei beispielsweise die niedrigste Adresse der Busmaster ist. In diesem Fall können sich die anderen Teilnehmer zurückz iehen .
Um dies zu realisieren kann in einer höheren
Protokollschicht, z.B. auf der Anwendungsebene bzw. der
Schicht 7 sichergestellt sein, dass die anderen Teilnehmer, d.h. beispielsweise weitere Elektronikmodule IM nur dann selbst senden, wenn sie der jeweilige Master zum Senden auffordert. Für den Fall, dass der jeweilige Master
ausfällt, kann dann vorgesehen sein, dass ein anderes
Elektronikmodul IM diese Master-Funktion übernimmt.
Dies wäre z.B. dann vorteilhaft, wenn der Master bei einem Ausfall durch Zufall bestimmt würde, denn in diesem Fall, und, wenn das Mastermodul seine Übertragung nicht beenden kann, weil ein höherpriores Telegramm (z. B. CAN)
festgestellt wurde, müssten die anderen Teilnehmer, d.h. beispielsweise die Elektronikmodule IM, warten, bis sie von dem neuen Master, der wiederum in gleicher Weise wie zuvor bestimmt worden sein kann, z.B. an Hand der höchsten
Priorität, eine Aufforderung zur Übertragung oder
dergleichen erhalten.
Dabei kann dann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der höheren Protokollschicht auch sichergestellt wird, dass die auf Grund des Fehlers des vorherigen Masters nicht zum Zuge gekommenen Elektronikmodule IM mit Slave-Funktion nun erneut zum Senden aufgefordert werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die benachbarten
Elektronikmodule IM Daten mittels der ersten drahtlosen Schnittstellen 10 mittels eines höheren Netzwerkprotokolls austauschen, d.h. dass die erste drahtlosen Schnittstelle 10 im ISO/OSI-Schichtenmodell lediglich eine oder mehrere der tieferen Schichten, z.B. den physical layer, zur
Verfügung stellen, während die obere Schicht oder die oberen Schichten durch ein anderes Protokoll zur Verfügung gestellt werden. Beispielhafte höhere Netzwerkprotokolle sind z.B. Interbus, I2C-Bus, RS232, ASI, wobei die physikalische Schicht dieser Netzwerkprotokolle
beispielsweise durch die physikalische Schicht einer ersten drahtlosen Schnittstelle 10 bereitgestellt wird. In Ausführungsformen der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass das Elektronikmodul IM zumindest Teile von
Konfigurationsdaten zumindest eines direkt benachbarten Elektronikmoduls IM speichert und die Verfügbarkeit dieses direkt benachbarten Elektronikmoduls überwacht wird. In Figur 4 kann z.B. das Elektronikmodul, das durch das
Gehäuse lb stilisiert ist, das direkt benachbarte
Elektronikmodul IM, welches durch das Gehäuse lc stilisiert ist, überwachen bzw. zumindest einen Teil der
Konfigurationsdaten hiervon speichern. Eine Überwachung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, z.B. durch Überwachung, ob Kommunikation vorhanden ist, oder aber durch eine gezielte Abfrage. Obwohl im vorgezeichneten Beispiel lediglich eine Überwachung und Speicherung in eine Richtung erläutert wurde, kann natürlich auch vorgesehen sein, dass eine Überwachung auch des anderen benachbarten Elektronikmoduls IO/la realisiert wird. Weiterhin kann diese Überwachung auch so ausgestaltet sein, dass sie nicht nur die direkt benachbarten Elektronikmodule sondern auch weiter entfernte Elektronikmodule erfasst. Z.B. könnte es vorgesehen sein, dass das erste Elektronikmodul IM/la in Figur 4 auch noch das Elektronikmodul IM/lc überwacht.
Wird nun festgestellt, dass das benachbarte Elektronikmodul IM defekt ist, so kann der Fehler an weitere Elektronikmodule weitergegeben werden. Insbesondere kann ein Fehler an ein Mastermodul und/oder ein Kopfmodul KM weitergegeben und zur Anzeige gebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Fehler an weitere Einrichtungen z.B. eine Überwachungseinrichtung weitergeleitet wird.
Wird nun das betroffene Elektronikmodul ausgetauscht, so kann vorgesehen sein, dass das speichernde Elektronikmodul IM/lb nun dieses ersatzweise eingefügte Elektronikmodul
IM/lc optional auf Eignung in Bezug auf die gespeicherten Konfigurationsdaten überprüft mittels Kommunikation über die erste drahtlosen Schnittstelle 10. Falls eine solche Prüfung vorgesehen und erfolgreich war, kann nun vorgesehen sein, dass die gespeicherten
Konfigurationsdaten an das ausgetauschte Elektronikmodul übertragen werden. Natürlich kann dieser Schritt auch unabhängig von einer Prüfung vorgesehen sein.
Weiterhin kann zudem vorgesehen sein, dass erst wenn die Konfiguration abgeschlossen ist und die nun erfolgte
Konfiguration an die jeweiligen speichernden benachbarten Elektronikmodule übertragen wurde, dass diese nun die erhaltene Konfiguration mit der noch gespeicherten
Konfiguration vergleichen und nur bei einer erfolgreichen gleichartigen Konfiguration eine Betriebsfreigabe des
Elektronikmoduls ermöglichen, z.B. durch entsprechende Signalisierung mittels der ersten drahtlosen Schnittstelle 10. Ein derartiges Verfahren könnte z.B. für sichere (Sub-) Systeme mit einem vorbestimmten - Safety Integrity Level - z.B. SIL nach IEC 61508 vorteilhaft sein. Zudem wird der Austausch von defekten Elektronikmodulen erheblich
erleichtert, da nun keine weitere Einflussnahme von außen notwendig ist und so der Aufwand für eine sonst nötige erneute Konfiguration entfällt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird auch die Ermittlung eines Fehlerortes eines Elektronikmoduls IM innerhalb einer Vielzahl von benachbarten Elektronikmodulen IM ermöglicht.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Fehlerortes ist, dass benachbarte Elektronikmodule IM eine logische Kette bilden. Dann kann z.B. das erste Elektronikmodul IM oder ein
Kopfmodul KM oder ein Mastermodul die Länge der Kette dadurch bestimmen, dass ein Weitergabesignal in der Kette solange von einem Elektronikmodul IM zum nächsten logischen Elektronikmodul IM weitergegeben wird bis entweder das Ende der Kette erreicht ist oder aber bis die Weitergabe ohne Rückmeldung bleibt. Z.B. kann das Weitergabesignal einen Zähler beinhalten, der jeweils bei erfolgreicher Weitergabe inkrementiert oder dekrementiert wird. Das logisch letzte Glied, das dann noch erreichbar ist, gibt seinen Platz in der logischen Kette wieder zurück, sodass das jeweilige erste Elektronikmodul oder das Mastermodul oder das
Kopfmodul KM nun an Hand der vorbekannten Länge der
logischen Kette vergleichen kann, ob diese mit der
bestimmten Länge der Kette übereinstimmt, und falls nicht an Hand des zurückgemeldeten letzten Platzes nun der Ort des Fehlers als unmittelbar nachfolgend zu dem letzten antwortenden Glied in der Kette identifizierbar ist.
In anderen alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungen kann auch vorgesehen sein, dass die unmittelbar
benachbarten Elektronikmodule IM den Zustand eines
Elektronikmoduls IM wie bereits beschrieben überwachen und im Falle einer Fehlfunktion, den Fehler an das erste Elektronikmodul (z.B. lf in Figur 7 oder 8) oder das
Mastermodul oder das Kopfmodul KM weitermelden.
Im Falle, dass das Mastermodul ausfällt kann vorgesehen sein, dass das benachbarte oder auch ein anderes
Elektronikmodul IM diese Funktion übernimmt.
Es könnte auch sein, dass bei einem Fehler innerhalb der Station, die Station in zwei bzw. n autarke Teilsysteme aufgeteilt und die lokale Bearbeitung z. B. mit Ausnahme des ausgefallenen Gerätes fortgesetzt wird.
Mittels der Erfindung wird zudem ein Elektronikmodul IM bereitgestellt, das eine Speichereinrichtung MEM zur
Speicherung von Daten und eine erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 aufweist. Die Daten werden dabei an ein externes Lesegerät RW bereitgestellt. Das Elektronikmodul IM beinhaltet beispielsweise einen Träger 2, auf dem die Speichereinrichtung MEM und die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 angeordnet sind. Elektronikmodul IM ist in der Lage mit weiteren in der Nachbarschaft befindlichen Elektronikmodulen IM über die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 Daten auszutauschen. Dabei bilden
benachbarte Elektronikmodule IM einen logischen
bidirektionalen Datenbus über die jeweiligen ersten
integrierten drahtlosen Schnittstellen 10, wobei Daten von dem einen in der Nachbarschaft befindlichen Elektronikmodul IM oder den weiteren in der Nachbarschaft befindlichen Elektronikmodulen IM über die erste integrierte (n)
drahtlose (n) Schnittstelle (n) 10 Bus-artig an das externe Lesegerät RW entweder unmittelbar oder mittelbar über ein Kopfmodul KM bereitgestellt werden, wobei jedes
Elektronikmodul IM eine eindeutige Identifikation über die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 zur Verfügung stellt, sodass jedes Elektronikmodul IM eindeutig
identifizierbar ist.
In der Figur 5 ist eine Anordnung von 3 Elektronikmodulen beispielhaft an Hand der äußeren Gehäuseformen la, lb, lc jeweils stellvertretend für ein Elektronikmodul IM gezeigt. Im Folgenden wird das Referenz zeichen für eine Gehäuseform stellvertretend auch für je ein Elektronikmodul verwendet werden. Dabei weist jedes der Elektronikmodule IM eine - als schwarzes Rechteck symbolisch dargestellte - erste drahtlose Schnittstelle 10 auf. Wie durch die Pfeile unterhalb der Elektronikmodule la, lb, lc angezeigt ist, kann das Elektronikmodul la mit dem Elektronikmodul lb bidirektional kommunizieren. Auch das Elektronikmodul lc kann mit dem Elektronikmodul lb bidirektional
kommunizieren. Aufgrund des räumlichen Abstands und der physikalischen Reichweitebeschränkung kann beispielsweise das Elektronikmodul la nicht direkt mit dem Elektronikmodul lc bidirektional kommunizieren. Über den hierbei gebildeten BUS, beispielhaft dargestellt als Pfeil oberhalb der
Elektronikmodule, kann nun das Elektronikmodul la unter Mithilfe des Elektronikmoduls lb mit dem Elektronikmodul lc und umgekehrt kommunizieren, d.h. Daten austauschen. Nun kann an irgendeiner Stelle mittels eines externen
Lesegerätes RW dieser BUS (drahtlos) verbunden werden, sodass alle Geräte des Busses nun Daten an das externe Lesegerät RW bereitstellen können und/oder alle
Elektronikmodule la, lb, lc auch Daten von einem externen Schreibgerät RW erhalten können, ohne dass jedes der
Elektronikmodule la, lb, lc einzeln angekoppelt werden müsste. Hierdurch wird die Handhabbarkeit deutlich
verbessert . Die Weitergabe von Daten von einem Elektronikmodul IM an ein anderes Elektronikmodul IM, welches sich außerhalb dessen Reichweite befindet, kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. Bevorzugt ist jedoch, dass ein oder mehrere Elektronikmodule IM, welche sich räumlich zwischen dem sendenden und dem empfangenden Elektronikmodul IM befinden, die empfangenen Daten Repeater-artig
weiterreichen . In anderen Ausführungsformen, z.B. mit einem umlaufenden Telegramm, kann vorgesehen sein, dass Daten in bestimmte Bereiche einer Nachricht eingegeben werden, d.h. jedem Elektronikmodule IM steht ein bestimmter Abschnitt
innerhalb eines solchen umlaufenden Telegramms zur
Verfügung.
In der Ausführungsform der Figur 5 sind die einzelnen
Elektronikmodule IM befähigt eine relative Lage zueinander zu bestimmen. So ist das Elektronikmodul la in der Lage zu erkennen, dass es auf Grund der beschränkten Reichweite typischer Nahfeldkommunikationsschnittstellen 10 nur mit exakt einem weiteren Elektronikmodul lb kommunizieren kann. Gleiches gilt für das Elektronikmodul lc. D.h. beide
Elektronikmodule la, lc liegen am Rand. Das Elektronikmodul lb hingegen kann bei gleicher Reichweite der ersten
drahtlosen Schnittstelle 10 zwei Elektronikmodule la und lc erreichen, so dass hieraus abgeleitet werden kann, dass bei einer Reichweite bis zu einem benachbarten Elektronikmodul IM das Elektronikmodul lb eine Mittellage einnimmt.
Beispielsweise kann ein Elektronikmodul IM eine Nachricht eines in der Nachbarschaft befindlichen Elektronikmoduls aufnehmen, wobei die Nachricht die eindeutige
Identifikation des sendenden Elektronikmoduls aufweist. Anschließend wird eine vorbestimmte Zeit gewartet, ob weitere in der Nachbarschaft befindliche Elektronikmodule innerhalb der vorbestimmten Zeit eine weitere Nachricht senden, wobei diese Nachricht ebenfalls die eindeutige Identifikation des nunmehr sendenden Elektronikmoduls aufweist .
Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit kann nun das
Elektronikmodul IM an Hand der Anzahl der aufgenommenen eindeutigen Identifikation bzw. der aufgenommenen
eindeutigen Identifikationen auswerten, ob das aufnehmende Elektronikmodul eine Mittellage oder eine Randlage in Bezug auf benachbarte Elektronikmodule aufweist. In Figur 6 ist im Unterschied zu Figur 5 ein Kopfmodul KM vorgesehen. Nun kann z.B. das externe Lesegerät RW bzw. das externe Schreibgerät RW wie zuvor beschrieben an den BUS alternativ über das Kopfmodul KM angekoppelt werden. In der Ausführungsform der Figur 6 kann zusätzlich aus der Kenntnis eines Kopfmoduls KM, eine absolute Lage bestimmt werden, da nun das Elektronikmodul lc das einzige
Elektronikmodul ist, das mit dem Kopfmodul KM und einem weiteren Elektronikmodul lb direkt kommunizieren kann.
Diese Information kann nun bei der weiteren Erkennung verwendet werden, um die Elektronikmodule in eine logische Ordnung entsprechend ihrer physikalischen Anordnung (z.B. beginnend vom Kopfmodul KM aus) zu bringen. Dies ermöglicht z.B. im Fehlerfall eine genaue Lokalisierung eines
Fehlereignisses.
Aber auch für den Nichtfehlerfall ist die Möglichkeit der Lokalisierung von Vorteil, denn aus der Lokalisierung der einzelnen Elektronikmodule kann beispielsweise ein virtuelles Abbild der Einbausituation ermöglicht werden, z.B. kann auf einem externen Lesegerät RW die logische Ordnung entlang einer Halteeinrichtung 11, auf der die entsprechenden Elektronikmodule IM und gegebenenfalls ein Kopfmodul KM angeordnet sind, visualisiert werden.
Es sei weiter angemerkt, dass auch das externe Lesegerät RW die Funktion des Kopfmoduls KM übernehmen kann, sodass das Ankoppeln eines externen Lesegerätes RW gleichfalls es ermöglicht die logische Ordnung entlang einer
Halteeinrichtung 11, auf der die entsprechenden
Elektronikmodule IM und gegebenenfalls ein Kopfmodul KM angeordnet sind, zu visualisieren bzw. einen Fehlerort räumlich zu bestimmen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das
Elektronikmodul eine Information von einem Kopfmodul KM oder einem Lesegerät RW erhält, dass das Elektronikmodul IM das erste Elektronikmodul einer logischen Kette sein soll, und somit ein logisches Abbild der physikalischen Anordnung der benachbarten Elektronikmodule an Hand der Anzahl und Identifikation der über die erste drahtlose Schnittstelle 10 zu einem ersten Zeitpunkt erkannten benachbarten
Elektronikmodule erstellen kann.
Beispielsweise überwacht das Elektronikmodul ld in Figur 7 bzw. Figur 8 das Funktionieren der benachbarten
Elektronikmodule lc und le (bzw. auch gegebenenfalls lb und lf oder je nach Reichweite noch weiter entfernte Module) .
Diese Überwachung kann dabei z.B. durch das auf dem BUS verwendete Bussystem begünstigt werden. Werden z.B.
periodisch Daten ausgetauscht, so kann das Ausbleiben einer Nachricht oder einer Antwort auf eine Nachricht als Fehlerfall gelten. In anderen Fällen wird jedes Elektronikmodul auf Aktivität in einem bestimmten Zeitraum überwacht und falls keine Aktivität feststellbar ist, wird das überwachte Elektronikmodul aktiv abgefragt.
Wird nun ein Fehlerfall eines der benachbarten
Elektronikmodule (in Figur 8 elektrisches Interfacemodul le) erkannt, so kann der erkannte Fehler weitergemeldet werden. Dabei kann sowohl eine Weitermeldung nur innerhalb des Busses BUS als auch eine Weiterleitung an ein eventuell vorhandenes Kopfmodul KM bzw. eine externes Lesegerät RW vorgesehen sein.
D.h., beispielsweise kann an Hand der Anzahl der über die erste drahtlose Schnittstelle 10 zu einem ersten Zeitpunkt erkannten benachbarten Elektronikmodul und der Anzahl der zu einem nachfolgendem zweiten Zeitpunkt erkannten
benachbarten Elektronikmodul ein Fehlerfall erkannt werden. In der Ausführungsform der Figur 5 ist überdies auch eine relative Lokalisierung des Fehlers möglich, z.B. kann jeweils ein unmittelbar benachbartes Elektronikmodul IM zum Fehlerort ermittelt werden. In der Ausführungsform der Figur 6 kann zudem ein absoluter Fehlerort angegeben werden.
In Figur 7 und Figur 8 ist nun angenommen, dass die
Reichweite der ersten drahtlosen Schnittstelle 10 z.B.
(jeweils) zwei benachbarte Elektronikmodule umfasst. Dies ist in Figur 7 und Figur 8 dadurch dargestellt, dass die Signalstärke als Pfeillänge dargestellt wurde. D.h. in Figur 7 erkennt das Elektronikmodul nicht nur die
unmittelbar benachbarten Elektronikmodule lc und le sondern auch die etwas weiter entfernt liegenden Elektronikmodule lf bzw. Ib.
Das Elektronikmodul ld überwacht nun das Funktionieren dieser benachbarten Elektronikmodule.
Diese Überwachung kann dabei z.B. durch das auf dem BUS verwendete Bussystem begünstigt werden. Werden z.B.
periodisch Daten ausgetauscht, so kann das Ausbleiben einer Nachricht oder einer Antwort auf eine Nachricht als
Fehlerfall gelten. In anderen Fällen wird jedes
Elektronikmodul auf Aktivität in einem bestimmten Zeitraum überwacht und falls keine Aktivität feststellbar ist, wird das überwachte Elektronikmodul aktiv abgefragt.
Wird nun ein Fehlerfall eines der benachbarten
Elektronikmodule erkannt, so kann der erkannte Fehler weitergemeldet werden. Dabei kann sowohl eine Weitermeldung nur innerhalb des Busses BUS als auch eine Weiterleitung an ein eventuell vorhandenes Kopfmodul KM bzw. eine externes Lesegerät RW vorgesehen sein.
D.h., beispielsweise kann an Hand der Anzahl und
Identifikation der über die erste drahtlose Schnittstelle 10 zu einem ersten Zeitpunkt erkannten benachbarten
Elektronikmodule und der Anzahl der zu einem nachfolgendem zweiten Zeitpunkt erkannten benachbarten Elektronikmodule ein Ort eines Fehlerfall erkannt werden. In Figur 8 ist beispielsweise das Elektronikmodul le aus Figur 7 defekt geworden oder gezielt entnommen worden. Nachfolgend ist hierzu in Tabelle 1 eine Erkennungsmatrix der einzelnen Elektronikmodule zu einem ersten Zeitpunkt entsprechend der Figur 7 angegeben.
Figure imgf000028_0001
Dabei ist wiederum angenommen, dass jedes Elektronikmodul IM aufgrund der beschränkten Reichweite der ersten
drahtlosen Schnittstelle 10 in jede Richtung (nur) mit jeweils maximal zwei benachbarten Elektronikmodulen
kommunizieren kann.
Aus dieser Matrix lassen sich die
Nachbarschaftsverhältnisse auf Grund der Anzahl und der Identifizierung der einzelnen Elektronikmodule eindeutig ableiten. Dies kann auch durch eine qualitative Angabe in Bezug auf die gemessene Feldstärke eines Signales weiter unterstützt werden, sodass die einzelnen Elektronikmodule IM ihre räumliche Beziehung bzw. ihren gegenseiteigen
Abstand exakter erfassen können. Zudem erlaubt eine Messung von Feldstärken auch die Ableitung weiterer Daten, wie z.B. das Vorhandensein vom Fremdobjekten oder Fehlstellen. Dies ist z.B. dadurch möglich, dass anstatt zweier benachbarter Elektronikmodule nur eine einziges erkannt wird (Z.B. in Figur 8 unter der Annahme, dass Elektronikmodul le nicht eingebaut war, könnte die Fehlstelle durch das
Elektronikmodul lf bzw. ld erkannt werden) . Mit Hilfe der Abstandsinformationen - z.B. über
Feldstärkemessungen - können beispielsweise auch breitere Elektronikmodule erkannt werden. Dies kann beispielsweise auch dadurch unterstützt werden, dass jedes Modul seine aktuelle Einbaubreite über das Bussystem mitteilt.
Tritt nun ein Fehler in Elektronikmodul le entsprechend Figur 8 auf, so ergibt sich nun im Unterschied zur Tabelle 1, die nachfolgende Tabelle 2.
Figure imgf000029_0001
D.h. nun kann zum einen die Fehlstelle erkannt werden, nämlich zwischen Elektronikmodul ld und lf, als auch aus dem Vergleich mit der Tabelle 1 abgeleitet werden, dass das Elektronikmodul le defekt ist oder entnommen wurde.
Beispielsweise kann ein elektrisches Interfacemodul bei Erhalt einer Nachricht auch eine Feldstärke einer
aufgenommen Nachricht bestimmen, und so nach Ablauf der vorbestimmten Zeit bei der Auswertung weiterhin an Hand der Feldstärke eine benachbarte Leerstelle bzw. eine größere räumliche Entfernung erkennen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elektronikmodul IM mit dem einen weiteren in der Nachbarschaft befindlichen elektrischen Interfacemodul IM oder den weiteren in der Nachbarschaft befindlichen Elektronikmodulen IM über die erste
integrierte drahtlose Schnittstelle 10 Energie austauschen kann. Hierdurch wird ein autarker Betrieb z.B. von
Überwachungseinrichtungen innerhalb der Elektronikmodule ermöglicht, sodass z.B. keine Hilfsenergie abgezweigt werden muss .
Besonders vorteilhaft erweist sich dies in einem Fehlerfall des elektrischen Interfacemoduls IM.
Verliert das Elektronikmodul IM im Fehlerfall auch sein (Hilfs-) Energieversorgung für die Schnittstelle aus dem Elektronikmodul IM heraus, so kann nun alternativ oder zusätzlich Energie über die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 bezogen werden. Dabei ist angenommen, dass im Fehlerfall die drahtlose
Schnittstelle 10 selbst nicht fehlerbehaftet ist. Dann kann die über die drahtlose Schnittstelle 10 „gewonnene" Energie zur Übertagung von Daten, z.B. von Fehlerdaten oder zuletzt bekannten Konfigurationsdaten, des elektrischen
Interfacemoduls IM an benachbarte Elektronikmodule IM verwendet werden. Hierdurch wird die Fehlersuche als auch eine Neukonfiguration nach Austausch des betroffenen elektrischen Interfacemoduls deutlich erleichtert. Die Erfindung nutzt somit ein an sich für eine ständig wechselnde Umgebung geschaffene erste drahtlose
Infrastruktur für eine eher statische Anwendung. Dabei werden jedoch insbesondere Reichweiteneigenschaften der ersten drahtlosen Schnittstelle 10 zur Lokalisierung von Fehlern oder Fehlstellen ausgenutzt. Die drahtlose erste Schnittstellen 10 der einzelnen Elektronikmodule IM stellen dabei
eine bidirektionale Datenverbindung zur Verfügung.
Dabei können die Elektronikmodule IM ein Bussystem mit mehreren Teilnehmern bilden, wobei die Elektronikmodule IM eindeutig identifizierbar sind. Daten unterschiedlichster Art können nun entlang einer virtuellen „Kette", welche aus der Nachbarschaftsbeziehung der Elektronikmodule IM über die jeweiligen drahtlosen Schnittstellen 10 entsteht, übermittelt werden. Hierdurch kann die physikalisch bedingt beschränkte
Reichweite der ersten drahtlosen Schnittstelle 10 von typischerweise wenigen Zentimetern überwunden werden, da die Kommunikation mit den benachbarten Elektronikmodulen IM und eine anschließende Weiterreichung der Daten eine
Vergrößerung der Reichweite bereitstellt.
Zudem kann die physikalisch bedingt beschränkte Reichweite der ersten drahtlosen Schnittstelle 10 dazu genutzt werden, um eine relative Positionierung entlang einer Kette zu ermitteln.
Dabei stellt die Erfindung ein selbstkonfigurierendes
System zur Verfügung, wobei neu eingefügte Elektronikmodule IM (oder auch ein neu eingefügtes Kopfmodul KM) erkannt werden können und zu dem Bussystem hinzugefügt werden (Hot- Plug-Fähigkeit) . Andererseits können aber auch defekte Elektronikmodule IM oder Elektronikmodule IM mit
Fehlfunktionen von benachbarten funktionierenden
Elektronikmodule IM oder einem Kopfmodul KM erkannt und gemeldet werden. Dabei kann die Meldung zum einen innerhalb des Busses BUS verbleiben oder aber an ein Kopfmodul KM und/oder an ein externes Lesegerät RW weitergegeben werden. Zwar werden typischerweise die erste drahtlosen
Schnittstellen 10 durch das eigene Elektronikmodule IM mit Hilfsenergie versorgt, jedoch kann optional vorgesehen sein, dass die Energie auch über das magnetische Feld eines benachbarten elektrischen Interfacemoduls (oder mehrerer benachbarter elektrischer Interfacemodule) IM
bereitgestellt wird.
Die erste drahtlose Schnittstelle 10 kann sowohl aktiv als auch passiv ausgestaltet sein. Zudem können die einzelnen Elektronikmodule IM im Verlaufe ihres Einsatzes auch verschiedene Rollen einnehmen, beispielsweise kann ein elektrisches Interfacemodule IM zunächst ein Masterartiger Initiator sein und benachbarte Elektronikmodule IM
abfragen, danach kann ein Rollentausch stattfinden und das initiierende Elektronikmodul IM kann zu einem Slave werden.
Über den BUS können einerseits Konfigurationsdaten aber auch (quasi-) kontinuierliche Datenströme der
Elektronikmodule IM selber ausgetauscht werden. Diese Daten können beispielsweise Nutzsignale der Module sein. So kann z.B. ein am Eingang eines Interfacemoduls liegendes
Normsignal (z.B. 4 mA - 20 mA) in digitalisierter Form über den Datenbus übertragen und extern weiterverarbeitet werden. Es ist zudem möglich, globale Nachrichten zu senden, z.B. Konfigurationsdaten oder Abschaltdaten, z.B. im Fehlerfall, der von einer (externen) Steuerung angezeigt wird . Ohne weiteres kann der Bus mit einem oder mehreren
Kopfmodulen KM ausgestattet sein. Das Kopfmodul KM kann die Daten an ein übergeordnetes System weiterreichen oder mit anderen Kommunikationsschnittstellen, wie z.B. weiteren Funkschnittstellen wie WLAN oder Bluetooth, ausgestattet sein oder aber eine bessere Zugänglichkeit zu einem
(drahtlos angebundenen) externen Lesegerät RW bieten.
Mit den vorbeschriebenen Elektronikmodulen IM bzw.
Kopfmodulen KM kann auch ein System mit aneinander- reihbaren Elektronikmodulen IM gebildet werden. Ein solches System ist schematisch in Figur 9 dargestellt. In diesem System sind die Elektronikmodule IM bzw. soweit vorhanden auch das Kopfmodul KM oder die Kopfmodule auf einer
Halteeinrichtung 11 angeordnet. Wie bereits zuvor
beschrieben können die Elektronikmodule IM untereinander mittels einer ersten integrierten drahtlosen Schnittstelle 10 Daten austauschen. Weiterhin weist das System aber nun auch eine besondere Energiebereitstellungseinrichtung EB für die Elektronikmodule IM auf, welche im Bereich der Halteeinrichtung 11 angeordnet ist und für eine Vielzahl von Elektronikmodulen IM innerhalb des Systems Energie induktiv zur Verfügung stellt. Zudem weisen zumindest einige der Elektronikmodule IM auch eine weitere
integrierte drahtlose Schnittstelle 33 auf. Die erste integrierte drahtlose Schnittstelle stellt eine erste
Datenrate zur Verfügung und die weitere integrierte
drahtlose Schnittstelle 33 stellt eine zweite Datenrate zur Verfügung. Dabei ist die Datenrate der ersten integrierten drahtlosen Schnittstelle 10 unterschiedlich zu der Datenrate der zweiten integrierten drahtlosen Schnittstelle 33. Beispielsweise ist die erste Datenrate geringer als die zweite Datenrate. Anders beschrieben können die erste integrierte drahtlose Schnittstelle und die weitere integrierte drahtlose
Schnittstelle unterschiedlich ausgeführt sein.
Die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 weist typischerweise eine Nahfeldkommunikationsschnittstelle auf, insbesondere eine NFC- oder RFID-Schnittstelle .
Es können auch andere Übertragungstechniken zum Einsatz kommen, die nicht direkt auf Nahfeldübertragungstechnik beruhen, sondern durch entsprechende Sendeleistungen und Antennenformen nur für kurze Distanzen konzipiert bzw.
optimiert sind. Hierfür kann beispielsweise eine Bluetooth- / Bluetooth-LowEnergy-, UHF-RFID oder ZigBee-Schnittstelle verwendet werden.
Die weitere integrierte drahtlose Schnittstelle 33 kann mit unterschiedlichste Techniken zur Anwendung kommen,
insbesondere jedoch die zuvor erwähnten
Nahfeldkommunikationsschnittstellen als auch andere
Schnittstellen, wie. Z.B. WLAN, GPRS, UMTS, LTE oder dergleichen .
Ohne weiteres kann z.B. vorgesehen sein, dass die
Reichweite der ersten integrierten drahtlose Schnittstelle 10 geringer ist als die Reichweite der weiteren
integrierten drahtlosen Schnittstelle 33. Hierdurch können sich unterschiedliche (Haupt-) Anwendungsszenarien für die integrierten drahtlosen
Schnittstellen ergeben. Beispielsweise kann die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 im Wesentlichen für die Konfiguration und zur Bereitstellung von wenig
veränderlichen Daten, wie z.B. Produktdaten,
AufStellungsdaten, etc. verwendet werden, während die zweite integrierte drahtlose Schnittstelle 33 im
Wesentlichen für schneller veränderliche Daten, wie z.B. Zustandsdaten, Prozessdaten, Messdaten, oder ganz allgemein Nutzdaten, verwendet werden.
Die Halteeinrichtung 11 kann z.B. als Hutschiene oder Tragschiene ausgebildet sein. Alternativ kann die
Halteeinrichtung 11 auch durch eine Rückwand eines
Schaltschranks bereitgestellt werden.
Die Energiebereitstellungseinrichtung EB kann
beispielsweise in die Tragschiene eingelassen sein, wie es in Figur 11 gezeigt ist oder selbst als Halterung für die Elektronikmodule IM als auch etwaige Kopfmodule KM
ausgebildet sein, wie in Figur 10 gezeigt.
Die Elektronikmodule IM können wie zuvor beschrieben unterschiedlichster Natur sein und insbesondere
Busteilnehmer, Trennverstärker, oder andere
Elektronikmodule sein, die optional auch über entsprechende beispielhafte Eingangs- und/oder Ausgangskontakte 30 verfügen, um Daten/Signale/Energie auszutauschen.
Die Elektronikmodule IM beinhalten neben den optionalen Kontakten 30 erfindungsgemäß mindestens eine induktive Energiespule 31 zum Empfang von Energie bzw. Leistung und eine NFC-Schnittstelle 32 zur Datenkommunikation. Mittels induktiver Kopplung kann Energie von der
Energiebereitstellungseinrichtung EB über eine oder mehrere induktive Elemente, wie z.B. Primärspulen 21 zu
entsprechenden induktiven Elemente auf der Seite der
Elektronikmodule IM, wie z.B. einer oder mehrerer
Empfangsspulen 31, übertragen werden.
Die Primärspulen 21 als auch die Sekundärspulen 31 können dabei sowohl integriert, z.B. als Spule auf einer
Leiterplatte oder als diskrete Bauteile ausgeführt sein.
Insbesondere können die Primärspulen 21 als auch die
Sekundärspulen 31 als aus mehreren Teilen zusammengesetzte Helix-Spulen ausgeführt sein.
Soweit vorstehend eine Spule referenziert ist kann
natürlich auch eine Vielzahl von Spulen verwendet werden, die geeignet verschaltet sind.
D.h. das System erlaubte einen reduzierten
Verdrahtungsaufwand und stellt den jeweiligen
Elektronikmodulen Energie zur Verfügung. Hierdurch wird neben dem reduzierten Aufwand auch eine Verbesserung im Sinne von Reduktion von Fehlerquellen bei der Verdrahtung als auch einer Fehlerquelle beim unbeabsichtigten
Unterbrechen einer Energieversorgung bereitgestellt.
Zugleich können die Bauräume optimiert werden, da nun weniger Platz für Anschlüsse notwendig ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die
Energiebereitstellungseinrichtung EB Bestandteil der
Halteeinrichtung 11. Alternativ kann die
Energiebereitstellungseinrichtung EB sich auch im Wesentlichen parallel zur Halteeinrichtung 11 erstrecken, wie in Figur 9 und 11 gezeigt. Insbesondere kann die
Energiebereitstellungseinrichtung EB z.B. wie in Figur 10 gezeigt so in eine beispielhafte Hutschiene 11 eingefügt sein, dass die Energiebereitstellungseinrichtung EB nicht über die Hutschiene 11 hinaus ragt.
Es können primarseitig beispielsweise aber auch mehrere Sendespulen 21a, 21b, 21c, 21d angeordnet sein, wie in Figur 9 und 12 links dargestellt, oder aber nur eine einzelne Sendespule 21, wie z.B. in Figur 12 rechts dargestellt .
Die Sendespulen 21a, 21b, 21c, 21d können unterschiedlich angesteuert werden, um so z.B. gezielt einzelne
Elektronikmodule IM mit Energie zu versorgen.
Weiterhin kann z.B. auch vorgesehen sein, dass
unterschiedliche Feldkomponenten zur Energieübertragung genutzt werden.
Ohne weiteres kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Elektronikmodule IM über die weitere integrierte drahtlose Schnittstelle 33 Daten mit einem oder mehreren Kopfmodulen KM auszutauschen.
Weiterhin kann ein Einspeisemodul vorgesehen sein, das Energie an die Energiebereitstellungseinrichtung EB zur Weitergabe an die Elektronikmodule IM bereitstellt.
Beispielsweise kann diese Aufgabe auch von einem Kopfmodul KM wie in Figur 9 gezeigt wahrgenommen werden. D.h. das Kopfmodul kann die Energiebereitstellungseinrichtung EB mit Energie und/oder Daten versorgen.
Dabei kann die Schnittstelle entweder kontaktlos (wie in Figur 9 angedeutet) oder kontaktbehaftet ausgebildet sein. Hierbei können wiederum, wie zuvor in Bezug auf der
Elektronikmodule IM beschrieben verschiedene Ansätze zum Einsatz kommen. Alternativ zu dem Kopfmodul kann auch ein Elektronikmodul IM als Einspeisemodul für Energie bzw. auch als Master für einen Datenbus fungieren.
Neben den bereits vorhandenen Schnittstellen für
Datenaustausch 10 und Energie 21/31 kann zusätzlich
vorgesehen sein, dass die Elektronikmodule über eine weitere drahtlose Schnittstelle 33 verfügen. Ebenfalls kann auch die Energiebereitstellungseinrichtung EB über eine entsprechende weitere drahtlose Schnittstelle 23 verfügen
Dies kann z.B. dann von Vorteil sein, wenn die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 vorzugsweise zu Konfigurationszwecken und zum Austausch von
Statusinformationen, etc. genutzt wird. Dann kann z.B. eine weitere drahtlose Schnittstelle 23 / 33 für andere Daten, z.B. für Nutzdaten, verwendet werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die erste integrierte drahtlose
Schnittstelle 10 eine vergleichsweise geringe
Datenübertragungskapazität und/oder eine hohe Latenz aufweist und so bestimmte Daten nicht in ausreichender und/oder Geschwindigkeit über die erste integrierte
drahtlose Schnittstelle 10 übermittelt werden können. Die weitere drahtlose Schnittstelle 23 / 33 kann durch entsprechende Bauelemente verwirklicht sein. Ohne weiteres kann aber auch vorgesehen sein, dass z.B. die drahtlose Schnittstelle 23 / 33 auch mit der Energieübertragung physikalisch zusammenfällt. In diesem Fall kann die
Datenübertragung z.B. durch eine geeignete Modulation über die induktiven Elemente 31/21 mit bewerkstelligt werden.
Wie bereits beschreiben können die Elektronikmodule IM zumindest einen Teil der zum Betrieb benötigten Energie mittels der ersten integrierten drahtlosen Schnittstelle 10 beziehen .
Die Energiebereitstellungseinrichtung EB kann wie in Figur 10 im Schnitt gezeigt auch eine mechanische Halterung für verschiedene Elektronikmodule IM bereitstellen. Dabei kann die mechanische Halterung so gestaltet sein, dass lediglich hierfür geeignete erfindungsgemäße Elektronikmodule IM zum Einsatz kommen können. So beinhaltet beispielsweise in Figur 10 die Energiebereitstellungseinrichtung EB neben der Spule 21 und der Datenantenne 23 auch eine weitere
integrierte drahtlose Schnittstelle 22 und kann somit auch gleichzeitig als Einspeisemodul dienen.
Die Figur 11 zeigt eine perspektivische Sicht auf eine in die hutschienenförmige Halteeinrichtung 11 eingelegte
Energiebereitstellungseinrichtung EB, die entweder mehrere Sendespulen 21a, 21b, 21c, 21d (Figur 12 links) oder eine längliche Sendespule 21 (Figur 12 rechts) enthält. Im zweiten Fall kann die Datenübertragung beispielsweise auf einer zur Energiefrequenz unterschiedlichen Frequenz aufmoduliert werden, um keine zusätzlichen Datenelemente zu benötigen und um Kosten zu sparen. In Figur 3 ist ein
Busteilnehmer 3 gezeigt, von denen mehrere in einer Reihe entlang der Halterung angeordnet sein können. Der
Busteilnehmer beinhaltet neben der spezifischen
Modulelektronik 34 (Figur 1) noch die Energieempfangsspule 31, die NFC Schnittstelle 32, die Datenschnittstelle 33 sowie mehrere externe Anschlüsse 30.
Die induktiven Elemente für die weitere integrierte
drahtlose Schnittstelle 23 sind in Figur 11 als beispielhafte Zweidrahtleitung ausgeführt. Diese
beispielhafte Zweidrahtleitung überträgt elektromagnetische Felder, die von den entsprechenden induktiven Elementen 33 der Elektronikmodule IM, z.B. Empfangsantennen 33,
empfangen werden können. In gleicher Weise können auch die Elektronikmodule IM zum einen mit weiteren
Elektronikmodulen IM auf der Halteeinrichtung 11 hierüber bzw. auch mit Kopfmodulen KM kommunizieren. Ohne weiteres kann aber auch vorgesehen sein, dass z.B. ein bestimmtes Elektronikmodul oder ein Kopfmodul KM vorgesehen ist, das mittels geeigneter Kontakteinrichtungen die jeweiligen Elemente der Energiebereitstellungseinrichtung EB kontaktiert, um Energie und / oder Daten
einzuspeisen. Das Kopfmodul KM wiederum kann beliebig komplex sein und weitere Schnittstellen wie zuvor
beschrieben bereitstellen.
Ohne weiteres kann die induktive Kopplung in die
Elektronikmodule IM integriert werden. Hierzu kann z.B. vorgesehen sein, dass die erste integrierte drahtlose
Schnittstelle 10 wie in Figur 2 oder 3 gezeigt ist, angeordnet wird. Da die Energiebereitstellungseinrichtung EB in der Halteeinrichtung 11 geführt ist, sollte um den Wirkungsgrad hoch zu halten die induktiven Elemente 31 nahe der Energiebereitstellungseinrichtung EB angeordnet sein. Um eine bessere Kopplung bereitzustellen kann ein
entsprechender Ferrit-Kern 35 oder dergleichen zwischen den induktiven Elementen 31 der Elektronikmodule IM und den induktiven Elementen 21 der
Energiebereitstellungseinrichtung EB vorgesehen sein.
Dieser Ferrit-Kern kann eigenständig ausgeführt sein, Bestandteil der Energiebereitstellungseinrichtung EB oder aber auch Bestandteil der jeweiligen Elektronikmodule IM bzw. des Kopfmoduls KM sein. Dabei kann der Ferrit-Kern 35 in das jeweilige Gehäuse integriert sein.
Mittels der Erfindung kann in besonders einfacher Weise eine Bus-Struktur mittels Nahfeldkommunikation über die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 aufgebaut werden. Dabei wird zusätzlich Energie über eine weitere induktive Schnittstelle, welche in der Halteeinrichtung 11 angeordnet ist verteilt. Besonders vorteilhaft kann dann die erste integrierte drahtlose Schnittstelle 10 zur
Konfiguration und Organisation und Statusübermittlung verwendet werden.
Besonders vorteilhaft werden für die Datenübertragung mittels der ersten drahtlosen Schnittstell 10 und/oder einer weiteren drahtlosen Schnittstelle 33 unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzspektren verwendet. Gleiches gilt in Bezug auf die induktive Übertragung von Energie. Auch wird bevorzugt eine andere Frequenz oder ein anderes
Frequenzspektrum verwendet, um so wechselseitige Störungen zu vermeiden.
Weiterhin erlaubt die Erfindung auch ein rasterloses
Konzept. D.h., ohne weiteres können Lücken
unterschiedlicher Breite zwischen unterschiedlichen
Elektronikmodulen IM und/oder Kopfmodulen KM auf der
Halteeinrichtung 11 vorhanden sein.
Soweit nicht zuvor erwähnt, kann mittels der Kombination unterschiedlicher Übertragungsmedien auch Redundanz bereitgestellt werden, wodurch eine erhöhte Sicherheit der Datenübertragung ermöglicht wird. Weiterhin kann mittels der weiteren drahtlosen Schnittstelle 33 sowohl eine unmittelbare Kommunikation zwischen den Elektronikmodulen als auch mittelbar über die Schnittstelle 23 der Energiebereitstellungseinrichtung EB vorgesehen sein.
Weiterhin ist durch die induktive Übertragung von Energie auch eine galvanische Trennung bereitgestellt.
Bezugszeichenliste
Elektronikmodul IM
Speicher MEM Erste drahtlose Schnittstelle, NFC-/RFID-Schnittstelle7 , 22 , 10
Schreibgerät, Lesegerät RW
Gehäuse 1; la, lb, lc, ld, le, lf
Träger 2 Komponentenbereiche 3a, 3b, 3c
Controller 4
Schnittstelle 5
Schnittstellen-Chip 6
Antenne (planar) 7 Mobiltelefon, Smartphone, Tablet-PC 8
(magnetische) Feldlinien 10a, 10b, 10c
Halteeinrichtung 11
Kopfmodul KM
Energiebereitstellungseinrichtung EB Induktive Elemente 22,32
Weitere drahtlose Schnittstelle 23, 33 Induktive Elemente, Spulen 21a, 21b, 21c, 21d; 21, 31
Übertragungsmedium, Ferrit-Kern 35

Claims

Patentansprüche
System mit aneinander-reihbaren Elektronikmodulen (IM), wobei die Elektronikmodule (IM) auf einer
Halteeinrichtung (11) angeordnet sind, und wobei die Elektronikmodule (IM) untereinander mittels einer ersten integrierten drahtlosen Schnittstelle (10) Daten austauschen können, weiterhin aufweisend ein Energiebereitstellungseinrichtung (EB) für die
Elektronikmodule (IM), welche im Bereich der
Halteeinrichtung (11) angeordnet ist und für eine Vielzahl von Elektronikmodulen innerhalb des Systems Energie induktiv zur Verfügung stellt, weiterhin aufweisend eine weitere integrierte drahtlose
Schnittstelle (33) , wobei die erste integrierte drahtlose Schnittstelle (10) unterschiedlich zur weiteren integrierte drahtlose Schnittstelle (33) ausgeführt ist, wobei die erste integrierte drahtlose Schnittstelle (10) eine ersten Datenrate bereitstellt, und die weitere integrierte drahtlose Schnittstelle (33) eine zweite Datenrate bereitstellt, wobei die erste Datenrate geringer ist als die zweite Datenrate.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiebereitstellungseinrichtung (EB) Bestandteil der Halteeinrichtung (11) ist oder sich im
Wesentlichen parallel zur Halteeinrichtung (11) erstreckt .
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste integrierte drahtlose Schnittstelle (10) eine Nahfeldkommunikationsschnittstelle, insbesondere eine NFC-, Bluetooth-, RFID- oder ZigBee- Schnittstelle, aufweist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Energiebereitstellungseinrichtung (EB) zumindest eine Spule aufweist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere integrierte drahtlose Schnittstelle (33) geeignet ist, um Daten mit zumindest einem Kopfmodul (KM) auszutauschen.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite der ersten integrierten drahtlose Schnittstelle (10) geringer ist als die Reichweite der weiteren integrierten
drahtlosen Schnittstelle (33) .
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein
Einspeisemodul vorgesehen ist, das Energie an die Energiebereitstellungseinrichtung (EB) zur Weitergabe an die Elektronikmodule (IM) bereitstellt.
8. System nach dem vorhergehendem Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass das Einspeisemodul ein Kopfmodul (KM) oder ein Elektronikmodul (IM) ist.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Energiebereitstellungseinrichtung (EB) ebenfalls eine erste integrierte drahtlose Schnittstelle (10) und/oder soweit vorhanden eine weitere integrierte drahtlose Schnittstelle (33) aufweist.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikmodulen
(IM) zumindest einen Teil der zum Betrieb benötigten Energie mittels der ersten integrierten drahtlosen Schnittstelle (10) beziehen.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Energiebereitstellungseinrichtung (EB) selektiv
Energie an einzelne Elektronikmodule (IM)
bereitstellen kann.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (1 eine Montageschiene ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikmodule ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend Busmodule Remote-I /O-Modul , Interfacemodule, Trennverstärker, Schaltmodule, Messmodule.
PCT/EP2015/072060 2014-09-26 2015-09-25 System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen WO2016046352A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014219572.1A DE102014219572A1 (de) 2014-09-26 2014-09-26 System mit aneinander-reihbaren Elektronikmodulen
DE102014219572.1 2014-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016046352A1 true WO2016046352A1 (de) 2016-03-31

Family

ID=54291257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/072060 WO2016046352A1 (de) 2014-09-26 2015-09-25 System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014219572A1 (de)
WO (1) WO2016046352A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111486991A (zh) * 2020-05-09 2020-08-04 国家电网有限公司 一种10kV高压开关柜过热风险预警装置及其预警方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018109267A1 (de) 2018-04-18 2019-10-24 Balluff Gmbh Befestigungselement für elektrische Einrichtungen
DE102018114089A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Berthold Sichert Gmbh Antennen-Dachmodul für einen Verteilerschrank, Verteilerschrank mit Antennen-Dachmodul sowie Verfahren zum Herstellen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1885085A1 (de) * 2006-08-01 2008-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Berührungslose Energie- und Datenversorgung von Busteilnehmern
WO2009030243A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Grund- oder erweiterungsmodul für ein modulares schaltgerät, modulares schaltgerät und vorrichtung zum projektieren oder konfigurieren eines modularen schaltgeräts
DE102009003846A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-04 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG System zur berührungslosen Energie- und Datenversorgung von Busteilnehmermodulen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050240377A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Bibelhausen David J Wireless modular monitoring and protection system topology
US20090109130A1 (en) * 2007-10-31 2009-04-30 Murphy Terence J Methods and apparatus for interactive movable computer mediated information display
DE102008011920A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-10 Moeller Gmbh Anordnung zum Versorgen zumindest eines Gerätes in einem Schaltschrank, einer Verteilereinheit oder einem Installationsgehäuse mit Hilfsenergie

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1885085A1 (de) * 2006-08-01 2008-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Berührungslose Energie- und Datenversorgung von Busteilnehmern
WO2009030243A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Grund- oder erweiterungsmodul für ein modulares schaltgerät, modulares schaltgerät und vorrichtung zum projektieren oder konfigurieren eines modularen schaltgeräts
DE102009003846A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-04 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG System zur berührungslosen Energie- und Datenversorgung von Busteilnehmermodulen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111486991A (zh) * 2020-05-09 2020-08-04 国家电网有限公司 一种10kV高压开关柜过热风险预警装置及其预警方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014219572A1 (de) 2016-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013207760B4 (de) Elektrisches Interfacemodul
DE102017124892A1 (de) Einrichtung und Verfahren zum kommunikativen Koppeln von Feldvorrichtungen mit Steuerungen in einem Prozesssteuerungssystem unter Verwendung einer verteilten Marshaling-Architektur
WO2014095256A1 (de) Feldgerät und verfahren zum auslesen von daten aus einem inaktiven oder defekten feldgerät
DE10159697A1 (de) Redundante Einrichtungen in einem Prozesssteuersystem
EP2031625B1 (de) Verfahren zum Erkennen von Komponenten in einer elektrischen Niederspannungs-Schaltanlage
EP2992392B1 (de) Elektrisches interfacemodul
WO2013139556A1 (de) Verfahren zum drahtlosen bedienen eines feldgerätes
EP1840684A1 (de) Automatisierungsgerät sowie-system, enthält Automatisierungskomponenten die per lösbaren Funkmodulen drahtlos kommunizieren können
EP1649331A1 (de) System und verfahren zur identifizierung von automatisierungskomponenten
WO2016046352A1 (de) System mit aneinander-reihbaren elektronikmodulen
EP3126991B1 (de) Elektrisches interfacemodul
DE102019105171A1 (de) IO-Link-Master, Schnittstelle und Verfahren zum Steuern und Überwachen eines IO-Link Systems
EP1672446B1 (de) Sichere Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen für eine Steuerung
EP2713305B1 (de) Verfahren und Schreib-/Lesegerät zur Konfigurierung eines Schreib-/Lesegerätes in einer RFID-Anordnung
EP3983944B1 (de) Elektronisches regaletiketten-system mit energieversorgung
EP2525453A1 (de) Parameterabgleich eines Einschubmoduls einer elektrischen Niederspannungs-Schaltanlage
LU101865B1 (de) Technik zum Verarbeiten und Austauschen von Signalen zwischen Feldgerät und Steuerung
WO2022106070A1 (de) Anzeige- und/oder bedienmodul
DE102013113978A1 (de) Modularer RFID-Reader
DE102018116891A1 (de) Klemmenmodul, ein Kopfmodul und ein System zur Erhebung von Daten aus einer Anlage der Automatisierungstechnik
DE102017222962A1 (de) Steuergerät mit Kommunikationseinrichtung zum kontaktlosen Datenaustausch und Verfahren
EP3613126A1 (de) Vorrichtung zur kontaktlosen induktiven energieübertragung und verfahren zum betreiben der vorrichtung
DE102015113365A1 (de) Lichtgitter
DE102022108806A1 (de) Kopplungsvorrichtung für ein Feldgerät, Prozesssteuerungssystem und Verfahren zum Steuern einer Behandlungsanlage
DE102020115921A1 (de) Technik zum Verarbeiten und Austauschen von Signalen zwischen Feldgerät und Steuerung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15778229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15778229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1