專利名稱：用于自動化單元的無插塞式連接的總線耦合的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種總線模塊，用于將自動化單元連接到背板總線，該背板總線用于傳輸數據和/或能量，上述總線模塊具有至少一個用于連接到背板總線的總線連接部件，至少一個用于連接到上述自動化單元的單元連接部件，該單元連接部件包括一個串行的光學接口。此外，本發明還涉及一種用于耦合到背板總線的負荷饋線設備，該設備具有一個用于與一個總線模塊進行通信的接口。
背景技術：
背板總線用于將分散的外設耦合到數據總線，如現場總線、ASI總線或者CAN總線。對于背板總線的要求要少于后面幾種總線。
圖1所示的背板總線模塊通常用于將自動化單元或者制動器連接到背板總線。從背板總線模塊RM1的多個總線導線BL1中引出連接導線AL1。上述每一根連接導線都通向插接觸點(圖中未畫出)。在這些插接觸點中插入總線連接器或者負荷饋線VA1。在本例中需要8個插接線。因為接口上的電壓和電流很小，所以對觸點的要求相應地提高。一般僅有鍍金觸點適用。
因為負荷饋線VA1通常較大而重，所以為了更為方便地裝配，應該盡可能地把負荷饋線VA1旋轉進背板總線模塊RM1中。如果操作不當，這種對負荷饋線的旋轉操作會導致觸點損壞，例如，尤其是當觸點排列在2.54mm的小型網格中時。因此觸點盡可能遠離旋轉軸放置，使得插接件的插針或插座不至彎曲。
在負荷饋線內，需要將從背板總線模塊RM1接收的數據和由總線提供的能量向微控制器μC1傳遞。為此在總線和供電(24V)之間要求進行直流隔離。這種隔離通常通過5個光耦合器實現，它們由一個總線ASIC BA1驅動。這樣，總線ASIC就提供了一個具有5個導線的串行接口。借助光學耦合能夠保證例如500V或者6kV的絕緣阻抗。微控制器用于實現技術功能或者控制功能，例如用于接觸器線圈的驅動器、熱電動機模型、診斷、軟起動器等等。
發明內容
因此本發明的目的在于，提出一種背板總線耦合，在連接到負荷饋線時能夠避免損壞觸點。
根據本發明，上述目的通過一種用于將自動化單元連接到背板總線的總線模塊來實現，該背板總線用于傳輸數據和/或能量，上述總線模塊具有至少一個用于連接到背板總線的總線連接部件，至少一個用于連接到上述自動化單元的單元連接部件，該單元連接部件包括一個串行的光學接口，上述單元連接部件具有一個耦合元件，用于建立到上述自動化單元的點對點通信連接。
此外，本發明還提供了一種用于耦合到背板總線的負荷饋線設備，該設備具有一個用于與一個總線模塊進行通信的接口，上述接口是一個串行的光學接口。
光學接口的優勢在于不再需要機械插接件。因此也可以避免損壞觸點。
使用光學接口會導致在一個要連接的負荷饋線和在連接點處被連接的背板總線模塊之間的直流隔離。因此在負荷饋線內不需要直流隔離。
此外，對于連接負荷饋線而言，該光學接口提高了其靈活性。如果需要，可以由一個總線模塊提供多個負荷饋線。
因為該光學接口構成了一個確定的電氣終端，所以當負荷饋線未被連接時，在總線系統中不會出現不確定狀態。特別是未插入的負荷饋線不會引起總線中斷。
為建立點對點通信連接的耦合元件優選地包括一個總線ASIC。由此能夠以非常有效地方式在簡單的層次上實現適配通信。
背板總線模塊的單元連接部件還可以包括一個微控制器，它連接到耦合元件上，并控制串行光學接口。這樣能夠靈活地處理光學通信。
串行光學接口可以包括一個UART接口。使用這一標準化的接口打開了寬廣的使用領域。
在另一個可選擇的實施形式中，UART接口可以直接集成在耦合元件中，特別是總線ASIC中，使得不再需要單獨的微控制器。
此外，該光學接口允許進行半雙工或者全雙工操作。這樣可以根據個別情況構建更簡單、或者更復雜的到負荷饋線的連接。
下面參考附圖對本發明進行更為詳細的說明，圖中圖1表示根據現有技術的背板總線耦合的框圖，圖2表示根據本發明的背板總線耦合的框圖。
具體實施例方式
下面詳細說明的實施例表示本發明的一個優選的實施方式。
圖2表示的本發明的背板總線模塊RM2與圖1顯示的背板總線模塊RM1相比，增加了其功能。在背板總線模塊RM2內的一個總線ASIC BA2直接連接到連接線AL2上，該AL2由總線導線BL2上分支出來。總線ASICBA2構成了到一個光學接口的簡單的通信連接(點對點)，該光學接口被連接到上述總線ASIC，并同樣設置在背板總線模塊RM2內。
上述光學接口包括一個微控制器μC2，該微控制器本身通過一個集成的UART接口對一個光學單元OE1進行操作。光學單元OE1通過一個發射二極管和一個光敏接收晶體管象征地表示。例如，發送數據TxD能夠通過一個紅外發射二極管被發射，接收數據RxD能夠通過一個IR光敏晶體管被接收。
在離背板總線模塊RM2適宜的距離處放置一個負荷饋線模塊VA2。該距離的選擇一方面應能使得無阻擋地進行光通信，另一方面應保證與500V或者6kV的電壓進行電氣隔離。
負荷饋線模塊VA2本身具有一個光學單元OE2，在圖2中它同樣用一個發光二極管和一個光敏晶體管象征表示。上述光學單元OE2被光學連接到背板總線模塊RM2的光學單元OE1。例如，由此實現的直流隔離使得能夠在24V電壓下對負荷饋線進行可靠地操作。
同樣通過一個標準化UART接口，由另一個微控制器μC3對光學單元OE2進行驅動。這里微控制器μC3還承擔技術功能，如驅動接觸器線圈、執行診斷功能或者軟起動器功能。
權利要求
1.一種總線模塊，用于將自動化單元連接到背板總線，該背板總線用于傳輸數據和/或能量，上述總線模塊具有至少一個用于連接到背板總線的總線連接部件(BL2)，和至少一個用于連接到上述自動化單元的單元連接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)，包括一個串行的光學接口(μC2，OE1)，其特征在于，上述單元連接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)具有一個耦合元件(BA2)，用于建立到上述自動化單元的點對點通信連接。
2.根據權利要求1所述的總線模塊，其中，耦合元件(BA2)具有一個總線ASIC。
3.根據權利要求1或2所述的總線模塊，其中，單元連接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)具有一個微控制器(μC2)，它連接到耦合元件(BA2)并驅動上述串行的光學接口(μC2，OE1)。
4.根據上述權利要求之一所述的總線模塊，其中，上述串行的光學接口(μC2，OE1)包括一個UART接口。
5.根據權利要求4所述的總線模塊，其中，上述UART接口集成在上述耦合元件(BA2)內。
6.根據上述權利要求之一所述的總線模塊，其中，上述光學接口(μC2，OE1)允許半雙工或者全雙工操作。
7.一種用于耦合到背板總線的負荷饋線設備，具有一個用于與一個總線模塊(RM2)進行通信的接口(OE2，μC3)，其特征在于，上述接口(OE2，μC3)是一個串行的光學接口。
8.根據權利要求7所述的負荷饋線設備，其中，該負荷饋線設備具有一個微控制器(μC3)，它控制上述串行的光學接口。
9.根據權利要求7或8所述的負荷饋線設備，其中，上述串行的光學接口(OE2，μC3)包括一個UART接口。
10.根據權利要求7到9之一所述的負荷饋線設備，其中，上述光學接口(OE2，μC3)允許半雙工或者全雙工操作。
全文摘要
本發明的目的是將負荷饋線耦合到背板總線，而不存在被損害的連接危險。為此目的本發明提供了一種帶耦合元件特別是BUS－ASIC(BA2)的背板總線模塊(RM2)，用該BUS－ASIC建立到自動化裝置或者負荷饋線(VA2)的點對點連接。在BUS－ASIC(BA2)上連接一個光學接口(µ；C2，OE1)，該接口用于通過光學方法建立到負荷饋線(VA2)的通信。通過該光學耦合例如，當負荷饋線被耦合到插接件時，可以防止損壞插接件，同時產生電隔離。
文檔編號H05K7/14GK1826567SQ200480020742
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月14日 優先權日2003年8月8日
發明者馬丁·邁因克, 克勞斯·溫德斯海默 申請人:西門子公司