WO2018149445A1 - Optisches steckverbindermodul für einen modularen industriesteckverbinder - Google Patents

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WO2018149445A1
WO2018149445A1 PCT/DE2018/100089 DE2018100089W WO2018149445A1 WO 2018149445 A1 WO2018149445 A1 WO 2018149445A1 DE 2018100089 W DE2018100089 W DE 2018100089W WO 2018149445 A1 WO2018149445 A1 WO 2018149445A1
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WO
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connector
connector module
photodiode
optical
optical waveguide
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PCT/DE2018/100089
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Inventor
Christian Vollmer
Lutz Dr. TRÖGER
Markus Friesen
Original Assignee
Harting Electric Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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    • G02B6/4261Packages with mounting structures to be pluggable or detachable, e.g. having latches or rails
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    • G02B6/4292Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements

Definitions

  • the invention relates to a connector module according to the preamble of independent claim 1 and to a method for detecting signal losses in signal transmission in an optical connector module according to the preamble of independent claim 12.
  • connector modules are known, for example, comprise electrical contact elements or pneumatic contacts. With such connector modules housing are fitted by industrial connectors. This allows various variations of industrial connectors to be created.
  • Such connector modules are used as part of a
  • Connector modular system is needed to a connector, in particular a heavy rectangular connector, flexible to certain requirements in terms of signal and energy transmission, e.g. between two electrical devices to be able to adjust.
  • connector modules are inserted into corresponding connector modular frames, which are sometimes referred to as a support frame, hinge frame, module frame or modular frame.
  • the connector modular frames are thus used to several similar and / or different
  • the connector modules usually have one in each case
  • Isolierköper can serve as a contact carrier and contacts of various kinds, for example pick up and fix. The function of a thus formed
  • Connector is so very flexible. It can e.g. be included pneumatic modules, optical modules, modules for transmitting electrical energy and / or electrical analog and / or digital signals in the respective insulator and so find in the connector modular system use. Increasingly, connector modules also take over measurement and data-technical tasks.
  • the connector module according to the invention is intended to be used in a housing of a so-called industrial connector, also called heavy connector to be used.
  • the connector modules can be directly or via a so-called support frame in the
  • EP 2 537 212 A1 discloses a connector housing is disclosed which has several rest areas for connector modules.
  • EP 860 906 B1 shows a holding frame via which the connector modules can be inserted into the
  • Connector housing can be introduced.
  • Connector modules have a limited space, since they must fit into a designated slot of a connector housing or in a designated stopping place in a holding frame. Even optical connector modules must be adapted to these specifications.
  • the coupling of the aforementioned optical connector module must be very precise.
  • US 2010/0008676 A1 shows a device for detecting a disturbance of two signal exchanges of the optical waveguides.
  • the device is inserted between the contact point of the optical waveguide and extracts part of the signal light for error analysis.
  • US 2015/0103336 A1 shows an optical connector with a detector in the vicinity of the optical waveguide for monitoring the average optical power and for localization of the
  • US 6,487,327 B1 discloses an optical connector having an optical waveguide and a detector associated with the optical waveguide.
  • the connector further comprises evaluation electronics for determining a difference between the generated light signal and signal threshold. At a certain difference between generated Light signal and signal threshold is issued a "warning".
  • the difference measurement proposed here has the disadvantage that under certain circumstances the problem is recognized too late, because the plug-in connection no longer transmits signals or only unreliably.
  • the object of the invention is to propose a connector module which, in the case of poor signal transmission, allows rapid problem resolution.
  • a connector module which, in the case of poor signal transmission, allows rapid problem resolution.
  • Connector modules continue with the available space
  • the connector module In the connector module according to the invention, at least one optical waveguide is integrated.
  • the connector module has at least one optical sensor, preferably a photodiode, which is arranged in the vicinity of the optical waveguide. Scattered light can be detected via the photodiode. The scattered light is only generated when there is a so-called accident in the optical signal transmission. Such an accident can arise, for example, by a break or a crack in the optical waveguide. An accident can also be caused by a
  • the idea underlying the invention is to detect a fault in an optical connector module by stray light and not just by the drop in signal intensity.
  • the detection of the scattered light can be done so sensitively that the connector still provides a sufficient signal quality during operation and preventive in a service is replaced. Due to the scattered light detection, a fault in the connector module can be detected much earlier.
  • Photodiodes contain light-sensitive materials. When light is incident, an electric current is generated by the photoelectric effect, which, depending on
  • Circuit also can be tapped as a resistor.
  • the connector module has at least two
  • Optical fiber and at least two photodiodes are Optical fiber and at least two photodiodes.
  • Optical waveguide is associated with a photodiode in this case.
  • each optical fiber in the connector module can be monitored by a photodiode.
  • the connector module has at least two optical waveguides and twice as many photodiodes.
  • each optical fiber is two
  • Photodiodes a first and a second photodiode, associated.
  • the two photodiodes can connect the optical fiber to two different ones
  • the photodiode has a light entrance opening, which is aligned with the respective optical waveguide.
  • Light entrance opening is aligned perpendicular to the axial axis of the optical waveguide.
  • Connector module to an evaluation which is coupled to the photodiode.
  • the transmitter detects the current or the Voltage of each photodiode. If the current or the voltage exceeds a certain threshold value, the evaluation electronics outputs a signal which signals a fault.
  • the signal may be, for example, an LED illuminant, which is externally mounted on the connector module.
  • the signal can also be supplied to a far superior evaluation unit, which monitors a variety of connector modules and each incident
  • all evaluation electronics will be mounted on a printed circuit board.
  • the photodiode or the photodiodes can be applied to the same circuit board.
  • the printed circuit board can be made compact and easily accommodated in the connector module.
  • a power supply can be realized for example via a battery on the printed circuit board.
  • Holding frame of an industrial connector or via adjacent electrical connector modules in the support frame is also possible.
  • the connector module has at least one SC connector, wherein the optical waveguide is arranged in the SC connector.
  • the optical fiber is in a so
  • the SC connector is preferably also in
  • the SC connector has an opening.
  • the opening is designed so deep that there is direct access to the optical waveguide arranged in the SC connector.
  • Light entrance opening of the first photodiode is for opening the SC Connector aligned and parallel thereto. There is a large overlap of the two openings. Ideally, the light entrance opening of the first photodiode and the opening of the SC connector are aligned with each other. As a result, a high signal yield of the photodiode can be ensured.
  • the contact region of the SC connector is formed by the end face of the optical waveguide integrated therein. Will the contact area
  • An industrial connector may include a plurality of connector modules, which are united, for example in a holding frame.
  • the holding frame can be mounted in a connector housing.
  • the connector module can also be designed as a stand-alone connector. In this case, the case would not be like one
  • Molded connector module but could have a different design.
  • a connector housing could also be a single one
  • An optical signal is transmitted through at least one optical waveguide of the
  • the optical signal is scattered on a structural defect of the optical waveguide.
  • the structural Defect can be a fiber break or a thermal break
  • the scattered light resulting from the structural defect reaches a first photodiode. As a result, a current or a voltage is generated at the first photodiode.
  • an interference signal is generated and output by an evaluation electronics.
  • the optical signal is at a
  • Contamination scattered on the end face of the optical waveguide The scattered light produced by the pollution reaches a second photodiode. At the second photodiode thereby a current or a voltage is generated. When a threshold value of the current or voltage is exceeded, an interference signal is generated by an evaluation electronics.
  • Fig. 1 is an exploded view of an inventive
  • Fig. 2 is a perspective view of a printed circuit board
  • Fig. 3 is a plan view of the invention
  • Fig. 4 is a sectional side view of the invention
  • FIG. 5 shows an enlargement of the circular section D from FIG. 4
  • FIG. 6 shows an enlargement of the circular section C from FIG. 4.
  • the figures contain partially simplified, schematic representations. In part, for the same, but possibly not identical
  • FIG. 1 shows an exploded view of a possible one
  • the connector module 1 consists of a housing 2 at the
  • Narrow sides retaining lugs 3 are formed. About these retaining lugs 3, the connector module 1 in a holding frame (not shown) of a so-called heavy connector (not shown) are integrated.
  • the housing 2 can be closed on one side via a housing cover 4. The front side, the housing 2 is closed by a further cover 6.
  • each SC connector 5 is arranged and latched via latching means (not shown).
  • an optical waveguide 7 for example a glass fiber, is arranged.
  • Connector module 1 accurately aligned in the direction of insertion.
  • the SC connector 5 each contain an opening 13 through which the respective optical waveguide 7 contained therein is optically freely accessible.
  • Printed circuit boards 8, 8 ', 8 "with outside contact fingers are arranged on the respective broad sides of the connector module 8.
  • the printed circuit boards 8, 8', 8" are electrically connected to one another via so-called pogo connectors 9.
  • Connector module 1 can several, for example, in one
  • Holding frame juxtaposed connector modules 1, are electrically connected together.
  • An electrical signal can also be looped through the connector module via the contact fingers. It is also possible the connector module 1 on the
  • a printed circuit board 10 is arranged (Fig. 2). On the printed circuit board 10 are four photodiodes, two first photodiodes 1 1, 1 1 'and two second photodiodes 12, 12' applied. The respective
  • the respective first photodiodes 11, 11 ' can accordingly monitor the inner area of the respective SC connector 5, 5'.
  • circuit board 10 On the circuit board 10 is a
  • Printed circuit board connector 14 is arranged.
  • the four contact elements of the printed circuit board connector 14 point in the direction of the front side of the connector module. 1 Via the printed circuit board connector 14, the signals of the photodiodes 1 1, 1 1 ', 12, 12' can be sent and evaluated, for example, by a higher-level control unit.
  • Plug connector module 1 to see which is plugged with a matching and also according to the invention executed mating connector module 1 '.
  • the first photodiode 11 can detect a defect, for example a fiber break, in the interior of the SC connector 5.
  • This detection area D is shown enlarged correspondingly in FIG.
  • the second photodiode 12 may detect a fault, for example caused by contamination, of the contact area.
  • This detection area C is shown correspondingly enlarged in FIG. If inside the SC connector 5, in the area before or after the opening 13, by mechanical stress of the connector module 1, a fiber break 15 is formed, stray light 16 enters the
  • the detection sensitivity of the respective photodiode can be set individually. If you want to detect an accident within the SC connector 5 at an early stage, the first photodiode 1 1 can be set very sensitive. The connector module 1 can still be operated, but a timely replacement can already be planned. The same applies to the degree of contamination in the contact region and the associated second photodiode 12.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindermodul (1), welches zumindest einen Lichtwellenleiter (7) aufweist und welches zumindest einen optischen Sensor, vorzugsweise eine Fotodiode (11, 12), aufweist, der in der Nähe des Lichtwellenleiters (7) angeordnet ist. Der optische Sensor ist dazu in der Lage Störfälle des Steckverbindermoduls (1) zuverlässig und frühzeitig zu detektieren. Dazu wird ein Verfahren zur Detektion von Signalverlusten bei der Signalübertragung bei einem optischen Steckverbindermodul angewendet, wobei ein optisches Signal durch zumindest einen Lichtwellenleiter des Steckverbindermoduls geführt wird, wobei das optische Signal an einem strukturellen Defekt des Lichtwellenleiters oder an einer Verschmutzung an der Stirnfläche des Lichtwellenleiters gestreut wird, wobei das Streulicht zu einer Fotodiode gelangt und dadurch an der Fotodiode ein Strom oder eine Spannung erzeugt wird. Beim Überschreiten eines Schwellenwertes des Stroms oder der Spannung an der Fotodiode wird ein Störsignal von einer Auswerteelektronik erzeugt.

Description

Optisches Steckverbindermodul für einen modularen
Industriesteckverbinder
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Steckverbindermodul nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Detektion von Signalverlusten bei der Signalübertragung bei einem optischen Steckverbindermodul nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 12.
Aus dem Stand der Technik sind weitere Steckverbindermodule bekannt, die beispielsweise elektrische Kontaktelemente oder pneumatische Kontakte umfassen. Mit derartigen Steckverbindermodulen werden Gehäuse von Industriesteckverbindern bestückt. Dadurch können verschiedene Variationen von Industriesteckverbindern erzeugt werden.
Stand der Technik
Derartige Steckverbindermodule werden als Bestandteil eines
Steckverbindermodularsystems benötigt, um einen Steckverbinder, insbesondere einen schweren Rechtecksteckverbinder, flexibel an bestimmte Anforderungen bezüglich der Signal- und Energieübertragung z.B. zwischen zwei elektrischen Geräten, anpassen zu können.
Üblicherweise werden dazu Steckverbindermodule in entsprechende Steckverbindermodularrahmen, die mitunter auch als Halterahmen, Gelenkrahmen, Modulrahmen oder Modularrahmen bezeichnet werden, eingesetzt. Die Steckverbindermodularrahmen dienen somit dazu, mehrere zueinander gleichartige und/oder auch unterschiedliche
Steckverbindermodule aufzunehmen und diese sicher an einer Fläche und/oder in einem Steckverbindergehäuse o.ä. zu befestigen.
Die Steckverbindermodule besitzen in der Regel jeweils einen im
Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper. Diese Isolierköper können beispielsweise als Kontaktträger dienen und Kontakte verschiedenster Art aufnehmen und fixieren. Die Funktion eines dadurch gebildeten
Steckverbinders ist also sehr flexibel. Es können z.B. pneumatische Module, optische Module, Module zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer analoger und/oder digitaler Signale im jeweiligen Isolierkörper aufgenommen sein und so im Steckverbindermodularsystem Verwendung finden. Zunehmend übernehmen Steckverbindermodule auch mess- und datentechnische Aufgaben.
Das erfindungsgemäße Steckverbindermodul ist dafür vorgesehen in ein Gehäuse eines so genannten Industriesteckverbinders, auch schwerer Steckverbinder genannt, eingesetzt zu werden. Die Steckverbindermodule können direkt oder über einen so genannten Halterahmen in das
Steckverbindergehäuse eingebracht werden. In der EP 2 537 212 A1 ist ein Steckverbindergehäuse offenbart, welches mehrere Rastplätze für Steckverbindermodule aufweist. Die EP 860 906 B1 zeigt beispielsweise einen Halterahmen, über den die Steckverbindermodule in das
Steckverbindergehäuse eingebracht werden können.
Steckverbindermodule haben einen begrenzten Bauraum, da sie in einen dafür vorgesehenen Steckplatz eines Steckverbindergehäuses bzw. in einen dafür vorgesehenen Halteplatz in einem Halterahmen passen müssen. Auch optische Steckverbindermodule müssen an diese Vorgaben angepasst sein.
Die Kopplung des vorgenannten optischen Steckverbindermoduls muss sehr präzise erfolgen. Die Stirnseiten der Lichtwellenleiter bzw. die
Kontaktbereiche der integrierten SC-Steckverbinder müssen sehr präzise zueinander ausgerichtet sein. Das bedeutet, dass ein Großteil (>95%) der Stirnflächen sich überlappen muss, damit eine gute Signalübertragung erfolgen kann. Außerdem dürfen die Stirnflächen nicht zueinander gekippt sein. Wenn man mehrere der oben erwähnten SC-Steckverbinder parallel koppeln möchte, muss man auf die präzise Ausrichtung jeder einzelnen SC-Steckverbinderkopplung achten.
Wenn die Kontaktbereiche der SC-Steckverbinder verschmutzt sind, wird die Signalübertragung gestört. Das gleiche Problem besteht, wenn die Lichtwellenleiter beschädigt sind, wenn bspw. bei einer Glasfaser ein Faserbruch besteht. In diesem Fall muss erst mühsam ergründet werden, wo der Fehler im Steckverbinder liegt. Wenn gleich mehrere optische Steckverbinder eingesetzt werden wird das Problem noch verstärkt, weil unter Umständen nicht sofort klar ist, welcher Steckverbinder eine schlechte Signalübertragung aufweist.
Die US 2010/0008676 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Detektion einer Störung zweier Signalaustauschender Lichtwellenleiter. Die Vorrichtung wird zwischen die Kontaktstelle der Lichtwellenleiter eingebracht und extrahiert einen Teil des Signallichts zur Fehleranalyse. Bei
Steckverbinder würde eine solche Vorrichtung zu viel Bauraum
einnehmen.
Die US 2015/0103336 A1 zeigt einen optischen Steckverbinder mit einem Detektor in der Nähe des Lichtwellenleiters zur Überwachung der durchschnittlichen optischen Leistung und zur Lokalisation des
Steckverbinders selbst.
Die US 2015/0341 1 12 A1 und die US 7,088,880 B1 offenbaren jeweils eine Detektionsvorrichtung für den Datenverkehr in optischen Leitungen.
Die US 6,487,327 B1 offenbart einen optischen Steckverbinder mit einem Lichtwellenleiter und einem dem Lichtwellenleiter zugeordnetem Detektor. Der Steckverbinder umfasst weiterhin eine Auswerteelektronik zur Bestimmung einer Differenz zwischen dem erzeugten Lichtsignal und Signal-Schwellenwert. Bei einer bestimmten Differenz zwischen erzeugten Lichtsignal und Signal-Schwellenwert wird eine„Warnung" ausgegeben.
Die hier vorgeschlagene Differenzmessung hat den Nachteil, dass das Problem unter Umständen zu spät erkannt wird, weil die Steckverbindung bereits keine Signale mehr oder diese nur unzuverlässig weiterleitet.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steckverbindermodul vorzuschlagen welches im Falle einer schlechten Signalübertragung eine schnelle Problembehebung zulässt. Außerdem müssen derartige
Steckverbindermodule weiterhin mit dem vorhandenen Bauraum
auskommen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Im erfindungsgemäßen Steckverbindermodul ist zumindest ein Lichtwellenleiter integriert. Das Steckverbindermodul weist zumindest einen optischen Sensor, vorzugsweise eine Fotodiode, auf, der in der Nähe des Lichtwellenleiters angeordnet ist. Über die Fotodiode kann Streulicht detektiert werden. Das Streulicht wird lediglich erzeugt, wenn ein so genannter Störfall in der optischen Signalübertragung besteht. Ein solcher Störfall kann beispielsweise durch einen Bruch oder einen Riss im Lichtwellenleiter entstehen. Ein Störfall kann aber auch durch eine
Verschmutzung der Stirnseite des Lichtwellenleiters verursacht werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist es einen Störfall bei einem optischen Steckverbindermodul durch Streulicht und gerade nicht durch den Abfall der Signalintensität zu erfassen. Die Erfassung des Streulichts kann so sensibel erfolgen, dass der Steckverbinder im Betrieb noch eine ausreichende Signalqualität bereitstellt und bei einem Service präventiv ausgewechselt wird. Durch die Streulicht-Detektion kann ein Fehler im Steckverbindermodul deutlich früher erkannt werden.
Fotodioden enthalten lichtsensitive Materialien. Beim Einfall von Licht wird durch den Fotoeffekt ein elektrischer Strom erzeugt, der, je nach
Schaltkreis, auch als Widerstand abgegriffen werden kann.
Vorzugsweise weist das Steckverbindermodul zumindest zwei
Lichtwellenleiter und zumindest zwei Fotodioden auf. Jedem
Lichtwellenleiter ist in diesem Fall eine Fotodiode zugeordnet. Dadurch kann jeder Lichtwellenleiter im Steckverbindermodul von einer Fotodiode überwacht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Steckverbindermodul zumindest zwei Lichtwellenleiter und doppelt so viele Fotodioden auf. In diesem Fall sind jedem Lichtwellenleiter zwei
Fotodioden, eine erste und eine zweite Fotodiode, zugeordnet. Die beiden Fotodioden können den Lichtwellenleiter an zwei verschiedenen
Bereichen bzw. Positionen überwachen.
Vorzugsweise weist die Fotodiode eine Lichteintrittsöffnung auf, die zum jeweiligen Lichtwellenleiter ausgerichtet ist. Die Ebene der
Lichteintrittsöffnung ist senkrecht zur axialen Achse des Lichtwellenleiters ausgerichtet. Durch diese Ausrichtung ist es möglich, dass die Fotodiode Streulicht aus zwei Richtungen, d. h. in Signallaufrichtung gesehen zur Diode hin und/oder von dieser weg, detektiert. Daher kann sich eine potentielle Störquelle vor oder hinter der Fotodiode befinden und wird in beiden Fällen zuverlässig detektiert.
In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist das
Steckverbindermodul eine Auswerteelektronik auf, die mit der Fotodiode gekoppelt ist. Die Auswerteelektronik erfasst den Strom bzw. die Spannung jeder einzelnen Fotodiode. Überschreitet der Strom bzw. die Spannung einen bestimmten Schwellenwert, gibt die Auswerteelektronik ein Signal aus, welches einen Störfall signalisiert. Beim dem Signal kann es sich beispielsweise um ein LED-Leuchtmittel handeln, welches außen am Steckverbindermodul angebracht ist. Das Signal kann aber auch einer weit übergeordneten Auswerteeinheit zugeführt werden, die eine Vielzahl von Steckverbindermodulen überwacht und jeden Störfall einen
bestimmten Steckverbindermodul direkt zuordnen kann. Dadurch wird die Fehlersuche und Fehlerbehebung für einen Techniker deutlich erleichtert.
In der Regel wird sämtliche Auswerteelektronik auf einer Leiterkarte aufgebracht sein. Auch die Fotodiode kann bzw. die Fotodioden können auf derselben Leiterkarte aufgebracht werden. Die Leiterkarte kann kompakt ausgeführt sein und leicht im Steckverbindermodul untergebracht werden. Eine Stromversorgung kann beispielsweise über eine Batterie auf der Leiterkarte realisiert sein. Eine externe Stromversorgung,
beispielsweise über am Steckverbindermodul angeschlossene Leiter kann aber ebenfalls realisiert werden. Eine Stromversorgung über einen
Halterahmen eines Industriesteckverbinders oder über benachbarte elektrische Steckverbindermodule im Halterahmen ist ebenfalls möglich.
Vorzugsweise weist das das Steckverbindermodul zumindest einen SC- Steckverbinder auf, wobei der Lichtwellenleiter in dem SC-Steckverbinder angeordnet ist. Oftmals ist der Lichtwellenleiter dabei in einer so
genannten Ferrule angeordnet, die wiederum im SC-Steckverbinder fixiert ist. Der SC-Steckverbinder ist vorzugsweise ebenfalls im
Steckverbindermodul verrastet.
Vorteilhafterweise weist der SC-Steckverbinder eine Öffnung auf. Die Öffnung ist so tief ausgestaltet, dass ein direkter Zugriff auf dem im SC- Steckverbinder angeordneten Lichtwellenleiter besteht. Die
Lichteintrittsöffnung der ersten Fotodiode ist zur Öffnung des SC- Steckverbinder hin und parallel dazu ausgerichtet. Es besteht eine großflächige Überlappung der beiden Öffnungen. Idealerweise fluchten die Lichteintrittsöffnung der ersten Fotodiode und die Öffnung des SC- Steckverbinders zueinander. Dadurch kann eine hohe Signalausbeute der Fotodiode gewährleistet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die
Lichteintrittsöffnung der zweiten Fotodiode zum Kontaktbe reich des SC- Steckverbinders hin und parallel dazu ausgerichtet. Der Kontaktbereich des SC-Steckverbinders wird durch die endseitige Stirnfläche des darin integrierten Lichtwellenleiters gebildet. Wird der Kontaktbereich
verschmutzt, verschlechtert sich die Signalübertragung bzw. die
Signalqualität zwischen einem ersten und einem damit gesteckten zweiten Steckverbindermodul. In diesem Fall entsteht im Kontaktbereich Streulicht, welches von der zweiten Fotodiode detektiert wird. Es wird, wie oben beschrieben, von der Auswerteeinheit ein Störfall gemeldet. Der Störfall kann schnell lokalisiert und behoben werden.
Ein Industriesteckverbinder kann mehrere Steckverbindermodule enthalten, die beispielsweise in einem Halterahmen vereinigt sind. Der Halterahmen kann in ein Steckverbindergehäuse befestigt werden. Das Steckverbindermodul kann aber auch als eigenständiger Steckverbinder ausgeführt sein. In diesem Fall wäre das Gehäuse nicht wie ein
Steckverbindermodul geformt, sondern hätte ein anderes Design.
Alternativ könnte ein Steckverbindergehäuse auch ein einzelnes
Steckverbindermodul aufweisen.
Bei dem vorliegenden Steckverbindermodul können Signalverluste beziehungsweise Störfälle schnell und einfach detektiert werden. Ein optisches Signal wird durch zumindest einen Lichtwellenleiter des
Steckverbindermoduls geführt. Das optische Signal wird an einem strukturellen Defekt des Lichtwellenleiters gestreut. Bei dem strukturellen Defekt kann es sich um einen Faserbruch oder einen thermischen
Schaden des Lichtwellenleiters handeln. Das am strukturellen Defekt entstandene Streulicht gelangt zu einer ersten Fotodiode. Dadurch wird an der ersten Fotodiode ein Strom oder eine Spannung erzeugt. Beim
Überschreiten eines Schwellenwertes des Stroms oder der Spannung wird ein Störsignal von einer Auswerteelektronik erzeugt und ausgegeben.
Alternativ oder zusätzlich wird das optische Signal an einer
Verschmutzung an der Stirnfläche des Lichtwellenleiters gestreut. Das an der Verschmutzung entstandene Streulicht gelangt zu einer zweiten Fotodiode. An der zweiten Fotodiode wird dadurch ein Strom oder eine Spannung erzeug. Beim Überschreiten eines Schwellenwertes des Stroms oder der Spannung wird ein Störsignal von einer Auswerteelektronik erzeugt.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen
Steckverbindermoduls,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Leiterkarte mit
aufgebrachten Fotodioden,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße
Steckverbindermodul gesteckt mit einem dazu passenden
Gegensteckverbindermodul,
Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Steckverbindermoduls gesteckt mit dem dazu passenden
Gegensteckverbindermodul,
Fig. 5 eine Vergrößerung des Kreisausschnitts D aus Figur 4 und Fig. 6 eine Vergrößerung des Kreisausschnitts C aus Figur 4. Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische
Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Figur 1 zeigt eine Explosionszeichnung einer möglichen
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls 1 . Das Steckverbindermodul 1 besteht aus einem Gehäuse 2 an dessen
Schmalseiten Haltenasen 3 angeformt sind. Über diese Haltenasen 3 kann das Steckverbindermodul 1 in einen Halterahmen (nicht gezeigt) eines so genannten schweren Steckverbinders (nicht gezeigt) integriert werden. Das Gehäuse 2 kann einseitig über einen Gehäusedeckel 4 verschlossen werden. Stirnseitig wird das Gehäuse 2 über einen weiteren Deckel 6 verschlossen.
Im Gehäuse 2 sind zwei SC-Steckverbinder 5 angeordnet und über Rastmittel (nicht gezeigt) verrastet. In den SC-Steckverbindern 5 ist jeweils ein Lichtwellenleiter 7, beispielsweise eine Glasfaser, angeordnet. Über Zentrierhülsen 8 werden die Lichtwellenleiter 7 im
Steckverbindermodul 1 passgenau in Steckrichtung ausgerichtet. Die SC- Steckverbinder 5 enthalten jeweils eine Öffnung 13, durch die der darin enthaltene jeweilige Lichtwellenleiter 7 optisch frei zugänglich ist.
Auf den jeweiligen Breitseiten des Steckverbindermoduls sind Leiterplatten 8, 8', 8" mit außenseitigen Kontaktfingern angeordnet. Die Leiterplatten 8, 8', 8" sind über so genannte Pogo-Steckverbinder 9 elektrisch miteinander verbunden. Über die Kontaktfinger an den Außenflächen des
Steckverbindermoduls 1 können mehrere, beispielsweise in einem
Halterahmen aneinandergereihte Steckverbindermodule 1 , elektrisch miteinander verbunden werden. Über die Kontaktfinger kann auch ein elektrisches Signal durch das Steckverbindermodul durchgeschleift werden. Es ist auch möglich das Steckverbindermodul 1 über die
Kontaktfinger mit elektrischen Strom zu versorgen. Im Steckverbindermodul 1 ist eine Leiterkarte 10 angeordnet (Fig. 2). Auf der Leiterkarte 10 sind vier Fotodioden, zwei erste Fotodioden 1 1 , 1 1 ' und zwei zweite Fotodioden 12, 12', aufgebracht. Die jeweilige
Lichteintrittsöffnung der ersten Fotodiode 1 1 , 1 1 ' ist zur Öffnung 13 des ihr zugeordneten SC-Steckverbinder 5, 5' hin und parallel dazu ausgerichtet. Die Lichteintrittsöffnung der zweiten Fotodiode12, 12' ist zum
Kontaktbereich des ihr zugeordneten SC-Steckverbinders 5, 5' hin und parallel dazu ausgerichtet. Die jeweiligen ersten Fotodioden 1 1 , 1 1 ' können demnach den Innenbereich des jeweiligen SC-Steckverbinders 5, 5' überwachen. Die jeweiligen zweiten Fotodioden 12, 12' überwachen die Stirnfläche des jeweiligen Lichtwellenleiters 7 und damit deren
Kontaktbereich zu einem mit ihm gesteckten Lichtwellenleiter 7' eines Gegensteckverbindermoduls 1 '. Auf der Leiterkarte 10 ist ein
Leiterkartensteckverbinder 14 angeordnet. Die vier Kontaktelemente des Leiterkartensteckverbinders 14 weisen in Richtung der Stirnseite des Steckverbindermoduls 1 . Über den Leiterkartensteckverbinder 14 können die Signale der Fotodioden 1 1 , 1 1 ', 12, 12' versendet und beispielsweise von einer übergeordneten Steuereinheit ausgewertet werden. Eine
Stromversorgung der Fotodioden und der Auswerteelektronik über den Leiterkartensteckverbinder 14 ist ebenfalls möglich.
In den Figuren 3 und 4 ist jeweils ein erfindungsgemäßes
Steckverbindermodul 1 zu sehen, welches mit einem dazu passenden und ebenfalls erfindungsgemäß ausgeführten Gegensteckverbindermodul 1 ' gesteckt ist. Die erste Fotodiode 1 1 kann einen Defekt, beispielsweise einen Faserbruch, im Inneren des SC-Steckverbinders 5 detektieren. Dieser Detektionsbereich D wird in Figur 5 entsprechend vergrößert dargestellt. Die zweite Fotodiode 12 kann einen Störfall, beispielsweise verursacht durch eine Verschmutzung, des Kontaktbereichs detektieren. Dieser Detektionsbereich C wird in Figur 6 entsprechend vergrößert dargestellt. Wenn im Inneren des SC-Steckverbinders 5, im Bereich vor oder nach der Öffnung 13, durch mechanische Belastung des Steckverbindermoduls 1 ein Faserbruch 15 entsteht, gelangt Streulicht 16 in die
Lichteintrittsöffnung der ersten Fotodiode 1 1 . Befindet sich im
Kontaktbereich zwischen Steckverbindermodul 1 und
Gegensteckverbindermodul 1 ' eine Verschmutzung 17, beispielsweise Staub, entsteht Streulicht 16', welches von der zweiten Fotodiode 12 detektiert wird. Derartige Störfälle können von der Auswerteelektronik des Steckverbindermoduls 1 , 1 ' erfasst und entsprechend weitergeleitet bzw. an eine externe Stelle gemeldet werden.
Die Detektionssensitivität der jeweiligen Fotodiode kann individuell eingestellt werden. Möchte man einen Störfall innerhalb des SC- Steckverbinders 5 bereits im Frühstadium detektieren, kann die erste Fotodiode 1 1 sehr sensibel eingestellt werden. Das Steckverbindermodul 1 kann noch betrieben werden, ein zeitnaher Austausch kann jedoch bereits geplant werden. Selbiges gilt für den Verschmutzungsgrad im Kontaktbereich und der zugehörigen zweiten Fotodiode 12.
Optisches Steckverbindermodul für einen modularen Industriesteckverbinder
Bezugszeichenliste Steckverbindermodul
Gehäuse
Haltenasen
Gehäusedeckel
SC-Steckverbinder
Deckel
Lichtwellenleiter
Leiterplatte
Pogo-Steckverbinder
Leiterkarte
Erste Fotodiode
Zweite Fotodiode
Öffnung
Leiterkartensteckverbinder
Faserbruch
Streulicht
Verschmutzung

Claims

Optisches Steckverbindermodul für einen modularen Industriesteckverbinder Ansprüche
1 . Steckverbindermodul (1 ), welches zumindest einen
Lichtwellenleiter (7) aufweist und welches zumindest einen optischen Sensor zur Messung von Streulicht, vorzugsweise eine Fotodiode (1 1 , 12), aufweist, der in der Nähe des
Lichtwellenleiters (7) angeordnet ist.
2. Steckverbindermodul nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindermodul (1 ) zumindest zwei Lichtwellenleiter (7) und zumindest zwei Fotodioden (1 1 , 12) aufweist, wobei jedem Lichtwellenleiter (7) eine Fotodiode (1 1 , 12) zugeordnet ist.
3. Steckverbindermodul nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindermodul (1 ) zumindest zwei Lichtwellenleiter (7) und zumindest doppelt so viele Fotodioden (1 1 , 12) aufweist, wobei jedem Lichtwellenleiter (7) zumindest zwei Fotodioden, eine erste Fotodiode (1 1 ) und eine zweite Fotodiode (12), zugeordnet sind.
4. Steckverbindermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
die Fotodiode (1 1 , 12) eine Lichteintrittsöffnung aufweist, die zum Lichtwellenleiter (7) ausgerichtet ist.
5. Steckverbindermodul nach vorstehendem Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichteintrittsöffnung senkrecht zum Lichtwellenleiter (7) angeordnet ist.
6. Steckverbindermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindermodul (1 ) eine Auswerteelektronik aufweist, die mit der Fotodiode (1 1 , 12) gekoppelt ist.
7. Steckverbindermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
das Steckverbindermodul (1 ) zumindest einen SC-Steckverbinder (5) aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (7) in dem SC- Steckverbinder (5) angeordnet ist.
8. Steckverbindermodul nach vorstehendem Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
der SC-Steckverbinder (5) eine Öffnung (13) aufweist.
9. Steckverbindermodul nach vorstehendem Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichteintrittsöffnung der ersten Fotodiode (1 1 ) zur Öffnung des SC-Steckverbinder (5) hin und parallel dazu ausgerichtet ist.
10. Steckverbindermodul nach einem der Ansprüche 3-9
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichteintrittsöffnung der zweiten Fotodiode (12) zum
Kontaktbereich des SC-Steckverbinders (5) hin und parallel dazu ausgerichtet ist.
1 1 . Steckverbinder aufweisend zumindest ein Steckverbindermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
12. Verfahren zur Detektion von Signalverlusten bei der
Signalübertragung bei einem optischen Steckverbindermodul, wobei ein optisches Signal durch zumindest einen Lichtwellenleiter des Steckverbindermoduls geführt wird, wobei das optische Signal an einem strukturellen Defekt des Lichtwellenleiters gestreut wird, wobei das am strukturellen Defekt entstandene Streulicht zu einer ersten Fotodiode gelangt und dadurch an der ersten Fotodiode ein Strom oder eine Spannung erzeugt wird, wobei beim Überschreiten eines Schwellenwertes des Stroms oder der Spannung ein Störsignal von einer Auswerteelektronik erzeugt wird und/oder
wobei das optische Signal an einer Verschmutzung an der Stirnfläche des Lichtwellenleiters gestreut wird, wobei das an der Verschmutzung entstandene Streulicht zu einer zweiten Fotodiode gelangt dadurch an der zweiten
Fotodiode ein Strom oder eine Spannung erzeugt wird, wobei beim Überschreiten eines Schwellenwertes des Stroms oder der Spannung ein Störsignal von einer
Auswerteelektronik erzeugt wird.
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