DE4228733A1 - Subscriber system with several subscribers formed by electrical devices - Google Patents
Subscriber system with several subscribers formed by electrical devicesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Teilnehmersystem mit mehreren durch elektrische Geräte gebildeten Teilnehmern, die über je eine Schnittstelle an einen gemeinsamen, durch Lichtwellen leiter gebildeten Bus angeschlossen sind.The invention relates to a subscriber system with several participants formed by electrical devices, each over an interface to a common one, through light waves conductor-formed bus are connected.
In einem solchen Teilnehmersystem sind verschiedenartige elektrische und elektronische Geräte miteinander vernetzt und tauschen über den gemeinsamen Bus untereinander Informationen aus. Beispielsweise sind in Kraftfahrzeugen Audio-Signalquel len wie Radioempfänger, Kassettenrecorder oder CD-Spieler einerseits miteinander und andererseits mit Audiosenken wie Verstärker-Lautsprecher-Kombinationen verbunden. Auch Geräte komponenten, die der umfangreichen Steuerung und Überwachung von Fahrzeugfunktionen dienen, können in ein solches Netzwerk eingebunden sein. Damit alle Teilnehmer des Systems miteinan der kommunizieren können, wird der Bus vorzugsweise in sich geschlossen als Schleife ausgebildet. Jede Teilnehmerkompo nente ist also mit einem ankommenden Lichtwellenleiterab schnitt und mit einem abgehenden Lichtwellenleiterabschnitt verbunden. In der Schnittstelle jeder Teilnehmerkomponente werden die ankommenden Lichtsignale in elektrische Signale umgesetzt, erforderlichenfalls ausgewertet und modifiziert sowie anschließend in optische Signale umgesetzt, die über den abgehenden Lichtwellenleiterabschnitt weitergesendet wer den. Der Lichtweg ist also an jeder einzelnen Teilnehmerkom ponente unterbrochen und wird durch die Funktion der betref fenden Teilnehmerkomponente mit ihrer die elektrooptischen Wandler enthaltenden Schnittstelle bezüglich des Signalflus ses überbrückt.In such a subscriber system there are different types electrical and electronic devices networked with each other and exchange information with each other via the shared bus out. For example, audio signal sources are in motor vehicles len such as radio receivers, cassette recorders or CD players on the one hand with each other and on the other hand with audio sinks such as Amplifier-speaker combinations connected. Even devices components of extensive control and monitoring of vehicle functions can serve in such a network to be involved. So that all participants in the system work together who can communicate, the bus will preferably be in itself closed as a loop. Every participant comp nente is with an incoming fiber optic cable cut and with an outgoing fiber optic section connected. In the interface of each participant component the incoming light signals are converted into electrical signals implemented, evaluated and modified if necessary and then converted into optical signals that over who sent the outgoing fiber optic section the. The light path is therefore at each individual participant comm component is interrupted and is affected by the function of Participant component with their the electro-optical Interface containing transducers with respect to the signal flow bridged.
In einem solchen Teilnehmersystem besteht zunächst ein Bedarf für die einfache und flexible Ankopplung verschiedenartiger Teilnehmerkomponenten durch ein einheitliches Anschlußkon zept. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Teilnehmersystem dadurch erreicht, daß die Schnittstellen jeweils einen Kon nektorblock umfassen, der elektrische Kontakte zur Verbindung mit dem zugehörigen Gerät, einen Lichtwellenleitereingang und einen Lichtwellenleiterausgang zur Einfügung in den Lichtwel lenleiter aufweist, und daß dem Lichtwellenleitereingang ein elektrooptischer Wandler zur Umsetzung von über den Bus an kommenden Lichtsignalen in zu den elektrischen Kontakten wei tergeleitete elektrische Signale und dem Lichtwellenleiter ausgang ein elektrooptischer Wandler zur Umsetzung der von den elektrischen Kontakten kommenden elektrischen Signale in auf dem Bus abgehende Lichtsignale zugeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Teilnehmersystem sind also wichtige Schnittstellenfunktionen in den Konnektorblock verlagert. Die einzelnen Geräte müssen daher nicht für den Betrieb an einem optischen Bussystem ausgelegt werden. Der Lichtwellenleiter bildet mit den einzelnen Konnektorblöcken ein abgeschlossenes System, das nach außen nur über elektrische Kontakte kommuni ziert. Die Konnektorblöcke können als einheitliche Standard- Steckverbindungsteile ausgebildet sein, so daß die mit einem komplementären Steckverbindungselement versehenen Teilnehmer geräte allein durch Herstellen einer einzigen Steckverbindung an das gemeinsame Bussystem angeschlossen werden können. In such a subscriber system there is initially a need for simple and flexible connection of various types Subscriber components through a uniform connection con sept. This is the case with the subscriber system according to the invention in that the interfaces each have a con include nector block, the electrical contacts for connection with the associated device, an optical fiber input and an optical fiber output for insertion into the light world lenleiter, and that the optical fiber input electro-optical converter for converting via the bus coming light signals in to the electrical contacts conducted electrical signals and the optical fiber output an electro-optical converter for the implementation of the electrical signals coming into the electrical contacts outgoing light signals are assigned on the bus. In which Subscriber systems according to the invention are therefore important Interface functions moved to the connector block. The individual devices therefore do not have to be operated on one optical bus system. The optical fiber forms a closed one with the individual connector blocks System that communicates externally only via electrical contacts graces. The connector blocks can be used as standard Plug connector parts should be designed so that the one complementary connector element provided participants devices simply by making a single connector can be connected to the common bus system.
Wenn aber in einem Teilnehmersystem mit zu einer Schleife geschlossenem Bus eine beliebige Teilnehmerkomponente aus fällt, so ist der Signalfluß auf dem gesamten Bus unterbro chen, und das gesamte Teilnehmersystem kann ausfallen. Dies ist eine Konsequenz der monodirektionalen Signalübertragung jeweils von einer Teilnehmerkomponente zur nächsten, wobei wegen der Unterbrechung des optischen Signalweges an jeder Teilnehmerkomponente deren einwandfreie Funktion zumindest hinsichtlich der Entgegennahme und Weitergabe von Signalen vorausgesetzt werden muß.But if in a participant system with a loop closed bus from any user component falls, the signal flow is interrupted on the entire bus chen, and the entire subscriber system can fail. This is a consequence of mono-directional signal transmission from one participant component to the next, whereby because of the interruption of the optical signal path on everyone Participant component, at least their perfect function with regard to the receipt and transmission of signals must be assumed.
Bei dem erfindungsgemäßen Teilnehmersystem wird dieses Pro blem dadurch behoben, daß in dem Konnektorblock der optische Weg zwischen Lichtwellenleitereingang und Lichtwellenleiter ausgang überbrückt ist, wenn kein elektrisches Gerät ange schlossen oder dieses defekt ist, und unterbrochen ist, wenn ein elektrisches Gerät angeschlossen und funktionsfähig ist. Im Ruhezustand, d. h. bei nicht angeschlossenem Gerät oder inaktivem Gerät, ist also der Lichtwellenleiter innerhalb des Konnektors überbrückt, so daß eine Signalübertragung gewähr leistet ist. Nur ein an den Konnektorblock angeschlossenes und zumindest hinsichtlich der Signalannahme und -weiterlei tung funktionstüchtiges Gerät kann eine Unterbrechung des optischen Weges innerhalb eines Konnektorblockes bewirken.In the subscriber system according to the invention, this pro resolved blem that in the connector block the optical Path between fiber optic input and fiber optic output is bridged when no electrical device is connected closed or defective, and is interrupted when an electrical device is connected and working. At rest, d. H. if the device is not connected or inactive device, is the optical fiber inside the Connector bridged, so that signal transmission is guaranteed is accomplished. Only one connected to the connector block and at least in terms of signal reception and transmission device that is in working order can interrupt the effect optical path within a connector block.
Ein geeigneter Konnektorblock enthält gemäß einer vorteilhaf ten Weiterbildung einen optischen Schalter zwischen Lichtwel lenleitereingang und Lichtwellenleiterausgang. Dieser opti sche Schalter kann zwei Schaltzustände einnehmen, nämlich einen ersten Zustand, in dem der optische Weg zwischen Licht wellenleitereingang und Lichtwellenleiterausgang überbrückt ist, und einen zweiten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwischen Lichtwellenleitereingang und Lichtwellenleiteraus gang unterbrochen ist. Im Ruhezustand nimmt der Schalter den ersten Schaltzustand ein; nur durch ein von dem zugehörigen Gerät kommendes Steuersignal kann der Schalter in seinen zweiten Schaltzustand umgesteuert werden. Wenn das Gerät so konzipiert ist, daß es das Steuersignal nur dann abgeben kann, wenn zumindest seine Funktion der Signalannahme und Signalweitergabe gewährleistet ist, wird die Funktion des gesamten Bussystems durch den Ausfall einer einzelnen Teil nehmerkomponente nicht gefährdet.A suitable connector block contains according to an advantageous ten training an optical switch between Lichtwel lenleitereingang and fiber optic output. This opti cal switch can assume two switching states, namely a first state in which the optical path between light bridged waveguide input and fiber optic output and a second switching state in which the optical path between fiber optic input and fiber optic out gear is interrupted. In the idle state, the switch takes the first switching state on; only by one of the associated The incoming control signal can be in the switch second switching state can be reversed. If the device like this is designed so that it only give the control signal can if at least its function of signal reception and Signal transmission is guaranteed, the function of entire bus system due to the failure of a single part not endangered.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the sub claims specified.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Teilneh mersystems und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of an embodiment of the part mersystems and from the drawing to which reference is made becomes. The drawing shows:
Fig. 1 schematisch ein zu einem Ring geschlossenes Bussystem, dessen Bus als Lichtwellenleiter ausgebildet ist, an den vier Teilnehmerkomponenten angeschlossen sind; Fig. 1 shows schematically a closed ring to a bus system, the bus is formed as a light waveguide, are connected to the four subscriber components;
Fig. 2 einen an eine Teilnehmerkomponente angeschlossenen Konnektorblock, der in dem Teilnehmersystem Verwen dung findet; Figure 2 is a connected to a subscriber component connector block, the manure takes place in the subscriber system USAGE.
Fig. 3 den von der Teilnehmerkomponente gelösten Konnektor block; Fig. 3 block the dissolved from the subscriber connector component;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausfüh rungsform eines optischen Schalters für den Konnek torblock; und Fig. 4 is a schematic representation of a possible embodiment of an optical switch for the connector gate block; and
Fig. 5 eine Ausführungsvariante des Konnektorblocks. Fig. 5 shows a variant of the connector block.
Bei dem in Fig. 1 schematisch gezeigten Teilnehmersystem sind vier Teilnehmerkomponenten 10, 12, 14, 16, bei denen es sich um elektrische oder elektronische Geräte handelt, an einen zu einem Ring geschlossenen gemeinsamen Bus angeschlossen, der aus vier Lichtwellenleiterabschnitten 18, 20, 22, 24 besteht. Der Anschluß jeder Teilnehmerkomponente 10, 12, 14, 16 er folgt mittels eines Konnektorblocks 30, der für alle Teilneh merkomponenten gleich ausgebildet ist und einen Lichtwellen leitereingang 30a sowie einen Lichtwellenleiterausgang 30b aufweist (Fig. 2, 3 und 5). Jeder Konnektorblock 30 weist ferner eine Reihe von elektrischen Kontakten auf, die der Verbindung mit der zugehörigen Teilnehmerkomponente dienen. Bei der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführung sind fünf elektrische Kontakte vorgesehen, die folgende Funktion haben:In the subscriber system shown schematically in FIG. 1, four subscriber components 10 , 12 , 14 , 16 , which are electrical or electronic devices, are connected to a common bus which is closed to form a ring and which consists of four optical waveguide sections 18 , 20 , 22 , 24 exists. The connection of each subscriber component 10 , 12 , 14 , 16 it follows by means of a connector block 30 , which is designed identically for all subscriber components and has an optical waveguide input 30 a and an optical waveguide output 30 b ( FIGS. 2, 3 and 5). Each connector block 30 also has a series of electrical contacts which serve to connect to the associated subscriber component. In the embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3, five electrical contacts are provided, which have the following function:
Ein erster Kontakt 1 führt ein Massepotential;
ein zweiter Kontakt 2 führt die an das betreffende elektri
sche oder elektronische Gerät anzulegenden elektrischen Si
gnale;
ein dritter Kontakt 3 führt die von dem Gerät ausgehenden
elektrischen Signale;
ein vierter Kontakt 4 führt eine Versorgungsspannung;
ein fünfter Kontakt 5 führt ein Steuersignal aus dem ange
schlossenen Gerät zum Konnektorblock 30.A first contact 1 carries a ground potential;
a second contact 2 leads to the electrical or electronic device in question electrical signals to be applied;
a third contact 3 carries the electrical signals coming from the device;
a fourth contact 4 carries a supply voltage;
a fifth contact 5 carries a control signal from the connected device to the connector block 30 .
Der Konnektorblock 30 enthält zwei elektrooptische Wandler 40, 42. Der erste elektrooptische Wandler 40 setzt die je weils über einen Lichtwellenleiterabschnitt ankommenden opti schen Signale in elektrische Signale um, die am elektrischen Kontakt 2 ausgegeben werden. Der zweite elektrooptische Wand ler 42 setzt die am elektrischen Kontakt 3 ankommenden elek trischen Signale in optische Signale um, die in den abgehen den Lichtwellenleiterabschnitt eingespeist werden.The connector block 30 contains two electro-optical converters 40 , 42 . The first electro-optical converter 40 converts the optical signals arriving in each case via an optical waveguide section into electrical signals which are output at the electrical contact 2 . The second electro-optical converter 42 converts the electrical signals arriving at the electrical contact 3 into optical signals, which are fed into the outgoing optical fiber section.
Jeder Konnektorblock 30 ist ferner mit einem optischen Schal ter ausgestattet. Dieser in den Fig. 2 und 3 allgemein mit 50 bezeichnete optische Schalter umfaßt einen translatorisch verschiebbaren Lichtwellenleiterabschnitt 52, einen Spiegel körper 54 mit zwei einen rechten Winkel bildenden Spiegelflä chen, der mit dem Lichtwellenleiterabschnitt 50 gekoppelt ist, und einen elektromagnetischen Antrieb 56, der durch das zwischen den elektrischen Kontakten 1 und 5 anliegende Steu ersignal angesteuert werden kann. Im aberregten Zustand des elektromagnetischen Antriebs 56, beispielsweise bei von dem betreffenden Gerät 14 gelöstem Konnektorblock (Fig. 1 und 3), befindet sich der Lichtwellenleiterabschnitt 50 in einer Stellung, in welcher er den Lichtwellenleitereingang 30a mit dem Lichtwellenleiterausgang 30b verbindet, so daß eine nahe zu verlustfreie Übertragung der optischen Signale durch den Konnektorblock 30 hindurch erfolgt. Nur bei aufgestecktem Konnektorblock und Anwesenheit eines Steuersignals zwischen den elektrischen Kontakten 1 und 5 wird der elektromagneti sche Antrieb 56 erregt und bewegt den Lichtwellenleiterab schnitt 50 mit dem Spiegelkörper 54 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung, in welcher der optische Weg zwischen dem Lichtwel lenleitereingang 30a und dem Lichtwellenleiterausgang 30b unterbrochen ist. In dieser Stellung bewirkt aber nun der Spiegelkörper 54 mit seinen zwei rechtwinklig zueinanderste henden Spiegelflächen eine Umlenkung der Lichtwege vom Licht wellenleitereingang 30a zu dem elektrooptischen Wandler 40 und von dem elektrooptischen Wandler 42 zu dem Lichtwellen leiterausgang 30b. Die Kontinuität der Signalübertragung wird nun durch das jeweils angeschlossene elektrische oder elek tronische Gerät gewährleistet. Falls eines der so angeschlos senen Geräte defekt wird, fällt auch das Ansteuersignal für den elektromagnetischen Antrieb im Konnektorblock fort, so daß der optische Schalter selbsttätig wieder den in Fig. 3 gezeigten Ruhezustand einnimmt.Each connector block 30 is also equipped with an optical switch. This in Figs. 2 and 3 generally designated 50 optical switch comprises a translationally movable optical waveguide section 52 , a mirror body 54 with two right-angled Spiegelflä surfaces, which is coupled to the optical waveguide section 50 , and an electromagnetic drive 56 , which by the control signal present between the electrical contacts 1 and 5 can be controlled. In the energized state of the electromagnetic drive 56, for example of the appliance for 14 dissolved connector block (Fig. 1 and 3), there is the optical waveguide section 50 in a position in which it the optical fiber input 30 a connects to the optical fiber output 30 b, so that there is an almost lossless transmission of the optical signals through the connector block 30 . Only when the connector block is plugged in and the presence of a control signal between the electrical contacts 1 and 5 , the electromagnetic drive 56 is excited and moves the optical waveguide section 50 with the mirror body 54 into the position shown in FIG. 2, in which the optical path between the optical waveguide input 30 a and the optical fiber output 30 b is interrupted. In this position, however, the mirror body 54 with its two right-angled mirror surfaces causes a deflection of the light paths from the light waveguide input 30 a to the electro-optical converter 40 and from the electro-optical converter 42 to the light waveguide output 30 b. The continuity of the signal transmission is now guaranteed by the respectively connected electrical or electronic device. If one of the devices connected in this way becomes defective, the control signal for the electromagnetic drive in the connector block also ceases, so that the optical switch automatically returns to the idle state shown in FIG. 3.
Für den optischen Schalter 50 kommen verschiedene Ausfüh rungen in Betracht. Die Fig. 4 zeigt eine Alternative zu der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. Bei der Aus führungsform nach Fig. 4 tritt der vom Lichtwellenleiterein gang 30a kommende Lichtstrahl senkrecht in die große Basis fläche eines allgemein trapezförmigen Prismas 60 ein, das aus zwei symmetrischen Teilen 60a, 60b besteht. Der einfallende Lichtstrahl erfährt eine Totalreflexion an der Innenseite der benachbarten Schrägfläche des Prismenteils 60a und wird senk recht zur Einfallsrichtung umgelenkt, bis er auf die Innen seite der gegenüberliegenden Schrägfläche des Prismenteils 60b trifft und dort durch Totalreflexion parallel zum ankom menden Strahl umgelenkt wird und senkrecht aus der großen Basisfläche des Prismas 60 austritt. In dem schmalen Spalt, durch den die Prismenteile 60a, 60b getrennt sind, ist jedoch ein optischer Verschluß 62 verschiebbar angeordnet. Der opti sche Verschluß 62 wird durch einen elektromechanischen An trieb 64 in diesen Spalt hinein bzw. aus diesem herausbewegt. Der elektrooptische Wandler 40 ist an der Schrägfläche des Prismenteils 60a und der elektrooptische Wandler 42 an der Schrägfläche des Prismenteils 60b angeordnet. Je nach der Stellung des optischen Verschlusses 62 ist der optische Si gnalweg zwischen ankommendem und abgehendem Lichtstrahl un terbrochen oder durchgeschaltet.Various designs are possible for the optical switch 50 . FIG. 4 shows an alternative to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3. In the off guide die according to Fig. 4 of the optical waveguide input 30 a coming light beam perpendicular to the large base area of a generally trapezoidal prism 60 that covers symmetrical two parts 60 a, b is 60 occurs. The incident light beam experiences a total reflection on the inside of the adjacent inclined surface of the prism part 60 a and is deflected perpendicular to the direction of incidence until it hits the inside of the opposite inclined surface of the prism part 60 b and is deflected there by total reflection parallel to the incoming beam and emerges perpendicularly from the large base area of prism 60 . In the narrow gap through which the prism parts 60 a, 60 b are separated, however, an optical shutter 62 is slidably arranged. The opti cal closure 62 is driven by an electromechanical to 64 in this gap or out of this. The electro-optical converter 40 is arranged on the inclined surface of the prism part 60 a and the electro-optical converter 42 on the inclined surface of the prism part 60 b. Depending on the position of the optical shutter 62 , the optical signal path between the incoming and outgoing light beam is interrupted or switched through.
Bei einer Variante der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Prisma allgemein rautenförmig mit parallelen Schräg flächen, so daß der ankommende Lichtstrahl parallel versetzt in derselben Richtung aus dem Prisma austritt.In a variant of the embodiment shown in Fig. 4, the prism is generally diamond-shaped with parallel inclined surfaces, so that the incoming light beam emerges from the prism offset in the same direction.
Andere mögliche Ausführungen eines elektrooptischen Schalters beruhen auf diversen elektrooptischen Effekten, so daß mecha nisch bewegte Teile entfallen können, beispielsweise die Ver wendung von Flüssigkristallen, die unmittelbar durch ein elektrisches Signal angesteuert werden können.Other possible designs of an electro-optical switch are based on various electro-optical effects, so that mecha nically moving parts can be omitted, for example the Ver application of liquid crystals immediately by a electrical signal can be controlled.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform eines Konnektor blocks sind zusätzlich zu den bisher angenommenen fünf Kon takten zwei weitere Kontakte 6, 7 vorgesehen, die der Zufuhr einer Versorgungsspannung an die verschiedenen Teilnehmerkom ponenten dienen. Aus dieser Versorgungsspannung kann die zwi schen den elektrischen Kontakten 1 und 4 anliegende Betriebs spannung für die elektrooptischen Wandler 40, 42 und den An trieb 56 des Konnektorblocks 30 abgeleitet werden. Der Kon nektorblock 30 weist somit die elektrischen Kontakte 1 bis 7 auf und ist mit den Lichtwellenleiterabschnitten 20, 22 sowie mit zwei elektrischen Leitern 70, 72 verbunden. Alle Elemente des Konnektorblocks 30 können in ein genormtes Steckergehäuse integriert werden, so daß die anzuschließenden elektrischen oder elektronischen Geräte lediglich mit einem komplementären Steckverbindungsteil ausgerüstet werden müssen.In the embodiment of a connector block shown in FIG. 5, two further contacts 6 , 7 are provided in addition to the previously assumed five contacts, which are used to supply a supply voltage to the various subscriber components. From this supply voltage between the electrical contacts 1 and 4 applied operating voltage for the electro-optical converters 40 , 42 and the drive 56 of the connector block 30 can be derived. The Kon nektorblock 30 thus has the electrical contacts 1 to 7 and is connected to the optical fiber sections 20 , 22 and two electrical conductors 70 , 72 . All elements of the connector block 30 can be integrated into a standardized connector housing, so that the electrical or electronic devices to be connected need only be equipped with a complementary connector part.
Es versteht sich, daß die Anzahl von Teilnehmerkomponenten wesentlich größer sein kann als bei dem in Fig. 1 angenomme nen Beispiel.It is understood that the number of subscriber components can be significantly larger than in the example adopted in FIG. 1.
Claims (12)
- - einen Masseanschluß (1),
- - wenigstens einen Stromversorgungsanschluß (4, 6, 7),
- - einen Signaleingang (2) und
- - einen Signalausgang (3)
- - a ground connection ( 1 ),
- - at least one power supply connection ( 4 , 6 , 7 ),
- - A signal input ( 2 ) and
- - a signal output ( 3 )
- - einen ersten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwi schen Lichtwellenleitereingang (30a) und Lichtwellenleiter ausgang (30b) überbrückt ist, und
- - einen zweiten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwi schen Lichtwellenleitereingang (30a) und Lichtwellenleiter ausgang (30b) unterbrochen ist;
- - A first switching state in which the optical path between the optical fiber's input ( 30 a) and optical fiber output ( 30 b) is bridged, and
- - A second switching state in which the optical path between the optical fiber's input ( 30 a) and optical fiber output ( 30 b) is interrupted;
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