专利名称：用于自动化单元的无插塞式连接的总线耦合的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种总线模块，用于将自动化单元连接到背板总线，该背板总线用于传输数据和/或能量，上述总线模块具有至少一个用于连接到背板总线的总线连接部件，至少一个用于连接到上述自动化单元的单元连接部件，该单元连接部件包括一个串行的光学接口。此外，本发明还涉及一种用于耦合到背板总线的负荷馈线设备，该设备具有一个用于与一个总线模块进行通信的接口。
背景技术：
背板总线用于将分散的外设耦合到数据总线，如现场总线、ASI总线或者CAN总线。对于背板总线的要求要少于后面几种总线。
图1所示的背板总线模块通常用于将自动化单元或者制动器连接到背板总线。从背板总线模块RM1的多个总线导线BL1中引出连接导线AL1。上述每一根连接导线都通向插接触点(图中未画出)。在这些插接触点中插入总线连接器或者负荷馈线VA1。在本例中需要8个插接线。因为接口上的电压和电流很小，所以对触点的要求相应地提高。一般仅有镀金触点适用。
因为负荷馈线VA1通常较大而重，所以为了更为方便地装配，应该尽可能地把负荷馈线VA1旋转进背板总线模块RM1中。如果操作不当，这种对负荷馈线的旋转操作会导致触点损坏，例如，尤其是当触点排列在2.54mm的小型网格中时。因此触点尽可能远离旋转轴放置，使得插接件的插针或插座不至弯曲。
在负荷馈线内，需要将从背板总线模块RM1接收的数据和由总线提供的能量向微控制器μC1传递。为此在总线和供电(24V)之间要求进行直流隔离。这种隔离通常通过5个光耦合器实现，它们由一个总线ASIC BA1驱动。这样，总线ASIC就提供了一个具有5个导线的串行接口。借助光学耦合能够保证例如500V或者6kV的绝缘阻抗。微控制器用于实现技术功能或者控制功能，例如用于接触器线圈的驱动器、热电动机模型、诊断、软起动器等等。
发明内容
因此本发明的目的在于，提出一种背板总线耦合，在连接到负荷馈线时能够避免损坏触点。
根据本发明，上述目的通过一种用于将自动化单元连接到背板总线的总线模块来实现，该背板总线用于传输数据和/或能量，上述总线模块具有至少一个用于连接到背板总线的总线连接部件，至少一个用于连接到上述自动化单元的单元连接部件，该单元连接部件包括一个串行的光学接口，上述单元连接部件具有一个耦合元件，用于建立到上述自动化单元的点对点通信连接。
此外，本发明还提供了一种用于耦合到背板总线的负荷馈线设备，该设备具有一个用于与一个总线模块进行通信的接口，上述接口是一个串行的光学接口。
光学接口的优势在于不再需要机械插接件。因此也可以避免损坏触点。
使用光学接口会导致在一个要连接的负荷馈线和在连接点处被连接的背板总线模块之间的直流隔离。因此在负荷馈线内不需要直流隔离。
此外，对于连接负荷馈线而言，该光学接口提高了其灵活性。如果需要，可以由一个总线模块提供多个负荷馈线。
因为该光学接口构成了一个确定的电气终端，所以当负荷馈线未被连接时，在总线系统中不会出现不确定状态。特别是未插入的负荷馈线不会引起总线中断。
为建立点对点通信连接的耦合元件优选地包括一个总线ASIC。由此能够以非常有效地方式在简单的层次上实现适配通信。
背板总线模块的单元连接部件还可以包括一个微控制器，它连接到耦合元件上，并控制串行光学接口。这样能够灵活地处理光学通信。
串行光学接口可以包括一个UART接口。使用这一标准化的接口打开了宽广的使用领域。
在另一个可选择的实施形式中，UART接口可以直接集成在耦合元件中，特别是总线ASIC中，使得不再需要单独的微控制器。
此外，该光学接口允许进行半双工或者全双工操作。这样可以根据个别情况构建更简单、或者更复杂的到负荷馈线的连接。
下面参考附图对本发明进行更为详细的说明，图中图1表示根据现有技术的背板总线耦合的框图，图2表示根据本发明的背板总线耦合的框图。
具体实施例方式
下面详细说明的实施例表示本发明的一个优选的实施方式。
图2表示的本发明的背板总线模块RM2与图1显示的背板总线模块RM1相比，增加了其功能。在背板总线模块RM2内的一个总线ASIC BA2直接连接到连接线AL2上，该AL2由总线导线BL2上分支出来。总线ASICBA2构成了到一个光学接口的简单的通信连接(点对点)，该光学接口被连接到上述总线ASIC，并同样设置在背板总线模块RM2内。
上述光学接口包括一个微控制器μC2，该微控制器本身通过一个集成的UART接口对一个光学单元OE1进行操作。光学单元OE1通过一个发射二极管和一个光敏接收晶体管象征地表示。例如，发送数据TxD能够通过一个红外发射二极管被发射，接收数据RxD能够通过一个IR光敏晶体管被接收。
在离背板总线模块RM2适宜的距离处放置一个负荷馈线模块VA2。该距离的选择一方面应能使得无阻挡地进行光通信，另一方面应保证与500V或者6kV的电压进行电气隔离。
负荷馈线模块VA2本身具有一个光学单元OE2，在图2中它同样用一个发光二极管和一个光敏晶体管象征表示。上述光学单元OE2被光学连接到背板总线模块RM2的光学单元OE1。例如，由此实现的直流隔离使得能够在24V电压下对负荷馈线进行可靠地操作。
同样通过一个标准化UART接口，由另一个微控制器μC3对光学单元OE2进行驱动。这里微控制器μC3还承担技术功能，如驱动接触器线圈、执行诊断功能或者软起动器功能。
权利要求
1.一种总线模块，用于将自动化单元连接到背板总线，该背板总线用于传输数据和/或能量，上述总线模块具有至少一个用于连接到背板总线的总线连接部件(BL2)，和至少一个用于连接到上述自动化单元的单元连接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)，包括一个串行的光学接口(μC2，OE1)，其特征在于，上述单元连接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)具有一个耦合元件(BA2)，用于建立到上述自动化单元的点对点通信连接。
2.根据权利要求1所述的总线模块，其中，耦合元件(BA2)具有一个总线ASIC。
3.根据权利要求1或2所述的总线模块，其中，单元连接部件(AL2，BA2，μC2，OE1)具有一个微控制器(μC2)，它连接到耦合元件(BA2)并驱动上述串行的光学接口(μC2，OE1)。
4.根据上述权利要求之一所述的总线模块，其中，上述串行的光学接口(μC2，OE1)包括一个UART接口。
5.根据权利要求4所述的总线模块，其中，上述UART接口集成在上述耦合元件(BA2)内。
6.根据上述权利要求之一所述的总线模块，其中，上述光学接口(μC2，OE1)允许半双工或者全双工操作。
7.一种用于耦合到背板总线的负荷馈线设备，具有一个用于与一个总线模块(RM2)进行通信的接口(OE2，μC3)，其特征在于，上述接口(OE2，μC3)是一个串行的光学接口。
8.根据权利要求7所述的负荷馈线设备，其中，该负荷馈线设备具有一个微控制器(μC3)，它控制上述串行的光学接口。
9.根据权利要求7或8所述的负荷馈线设备，其中，上述串行的光学接口(OE2，μC3)包括一个UART接口。
10.根据权利要求7到9之一所述的负荷馈线设备，其中，上述光学接口(OE2，μC3)允许半双工或者全双工操作。
全文摘要
本发明的目的是将负荷馈线耦合到背板总线，而不存在被损害的连接危险。为此目的本发明提供了一种带耦合元件特别是BUS－ASIC(BA2)的背板总线模块(RM2)，用该BUS－ASIC建立到自动化装置或者负荷馈线(VA2)的点对点连接。在BUS－ASIC(BA2)上连接一个光学接口(µ；C2，OE1)，该接口用于通过光学方法建立到负荷馈线(VA2)的通信。通过该光学耦合例如，当负荷馈线被耦合到插接件时，可以防止损坏插接件，同时产生电隔离。
文档编号H05K7/14GK1826567SQ200480020742
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年8月8日
发明者马丁·迈因克, 克劳斯·温德斯海默 申请人:西门子公司