Sistema modular de transmisión de datos con alimentación de energía separada para cada módulo conectado.

Sistema modular de transmisión de datos, que incluye

una barra de soporte (2),

• dos o más usuarios de bus (10, 20, 30), que pueden alinearse en la barra de soporte (2) a la que están fijados tal que pueden soltarse y tal que entre usuarios de bus contiguos están dotados de medios de acoplamiento en forma de equipos emisores y receptores (40, 50, 60) conectados entre sí inalámbricamente, para transmitir datos sin contacto entre usuarios de bus alineados y

• una fuente de alimentación de energía (250) para los usuarios de bus (10, 20, 30),

caracterizado porque cada usuario de bus (10, 20, 30) está conectado tal que puede soltarse con el correspondiente zócalo de bus (130, 131, 132), que presenta en cada caso un dispositivo posicionador (140, 141, 142) para posicionar entre sí los correspondientes usuarios de bus (10, 20, 30), porque está prevista una unión electromagnética por enchufe (140, 190, 195; 260, 265) entre usuarios de bus y el correspondiente zócalo de bus para al menos dos usuarios, para poder trasmitir sin contacto mediante transformadores parciales (190, 195; 260, 265) formados la energía proporcionada por la fuente de alimentación de energía (250) desde y hacia el usuario de bus o bien desde y hacia el correspondiente zócalo de bus y

porque al menos algunos de los zócalos de bus contiguos (130, 131) están acoplados entre sí para trasmitir la energía de alimentación.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08020816.

Solicitante: PHOENIX CONTACT GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FLACHSMARKTSTRASSE 8 32825 BLOMBERG ALEMANIA.

Inventor/es: HOFFMANN, MICHAEL, KUSCHKE,DETLEV, WEISS,DOMINIK, DERKSEN,JOHANN, GREWE,STEPHAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01R13/66 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01R CONEXIONES CONDUCTORAS DE ELECTRICIDAD; ASOCIACION ESTRUCTURAL DE UNA PLURALIDAD DE ELEMENTOS DE CONEXION ELECTRICA AISLADOS UNOS DE OTROS; DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO; COLECTORES DE CORRIENTE (interruptores, fusibles H01H; dispositivos de acoplamiento del tipo de guía de ondas H01P 5/00; disposiciones de conmutación para la alimentación o la distribución de energía eléctrica H02B; instalación de líneas eléctricas, cables o líneas o cables eléctricos y ópticos combinados, o de aparatos auxiliares H02G; medios impresos para realizar conexiones eléctricas con o entre circuitos impresos H05K). › H01R 13/00 Detalles de dispositivos de acoplamiento de los tipos cubiertos por los grupos H01R 12/70  o H01R 24/00 - H01R 33/00. › Asociación estructural con componentes eléctricos incorporados (dispositivos de acoplamiento con contactos dispuestos concéntrica o coaxialmente H01R 24/38 - H01R 24/56).
  • H01R9/26 H01R […] › H01R 9/00 Asociaciones estructurales de una pluralidad de elementos de conexión aislados unos de otros p. ej. terminales planos, bloques de conexión;; Bornes o contactos de conexión instalados sobre una base o en una caja; Sus correspondientes bases (detalles de conexión por contacto directo o de conexiones que usan órganos de contacto que penetran en el aislamiento H01R 4/00; especialmente adaptados para circuitos impresos, cables planos o de cinta, o estructuras similares generalmente planas H01R 12/00; dispositivos de acoplamiento H01R 12/70, H01R 24/00 - H01R 33/00; conectores de línea flexibles o giratorios H01R 35/00). › Bloques de conexión de enganche para el montaje uno al lado de otro sobre carril o sobre puente.
  • H04B5/00 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.Sistemas de transmisión de inducción directa, p. ej. del tipo de bucle inductivo.
  • H04B5/02 H04B […] › H04B 5/00 Sistemas de transmisión de inducción directa, p. ej. del tipo de bucle inductivo. › utilizando un transceptor.

PDF original: ES-2533967_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

SISTEMA MODULAR DE TRANSMISIÓN DE DATOS CON ALIMENTACIÓN DE ENERGÃ?A SEPARADA

PARA CADA MÓDULO CONECTADO

La invención se refiere a un sistema modular de transmisión de datos con varios módulos o usuarios de bus que pueden montarse alineados según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un tal sistema de bus se conoce por ejemplo por el documento DE 296 24 219 U1. El sistema de bus contiene varios usuarios de bus alineados, encajados sobre una barra de soporte. Los usuarios del bus disponen de equipos de acoplamiento, que posibilitan una transmisión de datos sin contacto entre los usuarios del bus. Cada usuario del bus dispone de contactos de conexión eléctrica para la conexión a un equipo de alimentación de energía.

Por el documento DE 196 40 367 A1 se conoce un sistema de control de estructura modular, en el que la alimentación de energía de los módulos y la transmisión de informaciones entre los distintos módulos se realiza por vías electromagnéticas. Cuando hay un fallo o cuando se retira un módulo, ya no pueden seguirse alimentando con energía los módulos que siguen a dicho módulo y por ello tampoco pueden conducirse a un estado definido.

Por el documento EP 1 519 393 A2 se conoce una conexión electromagnética por enchufe, que sirve para la transmisión de datos en particular en Ethernet.

Un dispositivo para la transmisión inalámbrica de energía y/o datos se conoce además por el documento DE 4 344 071 A1.

Por el documento DE 103 45 048 A1 se conoce una unión por enchufe para la conexión a una sección de transmisión de datos, en la que pueden transmitirse datos inductivamente.

Por el documento WO 2006/027336 A1 se conoce un aparato de maniobra con conexiones enchufables, en el que pueden embornarse líneas eléctricas de entrada y de salida a respectivos módulos de conexión por enchufe, que pueden unirse con el aparato de maniobra mediante inserción. El aparato de maniobra aloja un puente de contactos, que puede abrirse cuando hay sobreintensidad.

La invención tiene como tarea básica lograr un sistema modular de transmisión de datos que posibilite una alimentación de energía fiable de todos los módulos y una transmisión de datos entre los módulos esencialmente libre de faltas.

Otro punto de vista de la invención ha de considerarse que es proporcionar un sistema modular de transmisión de datos que apoye una transmisión de datos de alta velocidad, por ejemplo con una velocidad de 200 Mbit/s.

Una idea clave de la invención ha de considerarse que es acoplar los usuarios del bus de un sistema modular de transmisión de datos en cada caso con un zócalo de bus, que posiciona el correspondiente usuario del bus respecto a los usuarios de bus contiguos. De esta manera queda garantizado un posicionado preciso de los módulos entre sí, con lo que puede realizarse una transmisión de los datos sin contacto de manera segura. Los zócalos de bus tienen además la misión de transmitir energía eléctrica alimentación desde o hacia los correspondientes usuarios de bus, tal que incluso cuando falla un usuario de bus los demás usuarios de bus sigan abastecidos de energía y puedan conducirse así a un estado de seguridad definido, por ejemplo desconexión de emergencia. Señalemos aquí que el sistema modular de transmisión de datos puede ser un llamado sistema de bus local, que se instala en particular en armarios de maniobra. El sistema modular de transmisión de datos puede estar conectado a su vez con un bus de campo.

El problema técnico antes citado se resuelve mediante un sistema modular de transmisión de datos que presenta una barra de soporte, un primer usuario del bus, que presenta un primer emisor para la transmisión inalámbrica de datos y un equipo de conexión eléctrica, y un segundo usuario de bus que presenta un primer receptor para la recepción inalámbrica de datos y un equipo de conexión eléctrica. El primer y el segundo usuario de bus pueden fijarse alineados a la barra de soporte tal que pueden soltarse. Ventajosamente están encajados los usuarios del bus como módulos de sujeción por apriete sobre la barra de soporte.

El primer y el segundo usuarios de bus están conectados tal que pueden soltarse con respectivos zócalos de bus. Cada zócalo de bus presenta un equipo de conexión eléctrica contrapuesto, que cuando está conectado está acoplado con el equipo de conexión eléctrica del correspondiente usuario de bus para transmitir la energía de alimentación y un dispositivo posicionador para posicionar el correspondiente usuario de bus. Señalemos que bajo las expresiones "equipo de conexión eléctrica" y "equipo de conexión eléctrica contrapuesto" han de entenderse equipos de conexión configurados tal que constituyen

conexiones que establecen contacto o sin contacto, por ejemplo inductivas o capacitivas, para poder trasmitir energía de alimentación.

Para poder conectar el sistema de transmisión de datos por ejemplo con un bus de campo, pueden presentar el primer y/o el segundo usuario de bus interfaces para conectar el sistema modular de transmisión de datos al bus de campo.

Según un perfeccionamiento ventajoso, contiene el sistema modular de transmisión de datos al menos un tercer usuario de bus, que presenta un primer emisor y un primer receptor para la transmisión sin contactos o bien recepción sin contactos de datos, así como un equipo de conexión eléctrica. El tercer usuario de bus, de los que al menos hay uno, está dispuesto entre el primer y el segundo usuarios de bus y está fijado tal que puede soltarse a la barra de soporte. Además está conectado el usuario de bus, de los que al menos hay uno, con un zócalo de bus tal que puede soltarse, que cuando está conectado está acoplado con el equipo de conexión eléctrica del correspondiente usuario de bus, para transmitir la energía de alimentación, así como un dispositivo posicionador para posicionar el tercer usuario de bus respecto a los otros usuarios de bus.

En función de la configuración del dispositivo posicionador del respectivo zócalo de bus, puede presentar cada usuario de bus un dispositivo posicionador complementario al respecto.

Según una forma de configuración ventajosa, forma el equipo de conexión eléctrica de cada usuario de bus con el equipo de conexión eléctrica contrapuesto del correspondiente zócalo de bus una unión por enchufe sin contacto o que establece contacto para trasmitir la energía de alimentación.

En una alimentación eléctrica sin contactos de los usuarios de bus presenta el equipo de conexión eléctrica contrapuesto de cada zócalo de bus un transformador parcial con una bobina de emisión y cada usuario de bus un transformador parcial con una bobina de recepción. La alimentación eléctrica por vía magnética tiene la ventaja de que los usuarios de bus pueden ser separados galvánicamente de un bus de la pared posterior. De esta manera puede renunciarse a una separación galvánica del circuito lógico respecto a componentes periféricos en los módulos y/o usuarios de bus.

Según una forma de ejecución especial, asume el equipo de conexión contrapuesto del zócalo de bus la función del dispositivo posicionador. Para ello presenta el transformador parcial de cada zócalo de bus por ejemplo un núcleo ferromagnético con forma de E, formando al menos un brazo del núcleo con forma de E el dispositivo posicionador del correspondiente zócalo de bus, que interactúa con un dispositivo posicionador complementario del correspondiente usuario de bus. El transformador parcial de cada usuario de bus contiene un núcleo ferromagnético con forma de C.

Para lograr una forma constructiva compacta y que ocupe poco espacio, está fijado el zócalo de bus a la barra de soporte tal que puede soltarse. De manera ventajosa están dispuestos los zócalos de bus dentro de la barra de soporte.

Para posibilitar una transmisión de datos bidireccional entre los usuarios de bus, presenta el primer usuario de bus un primer receptor, el tercer usuario de bus, de los que al menos hay uno, un emisor así como un segundo receptor y el segundo usuario de bus un primer emisor.

Para poder transmitir sin contacto, además de datos bidireccionalmente, también informaciones de señal de reloj para sincronizar los usuarios de bus, presenta el primer usuario de bus un segundo emisor, el tercer usuario de bus, de los que al menos hay uno, un tercer emisor y un tercer receptor y el segundo abonado de bus un segundo receptor.

Para poder asegurar una alimentación de energía fiable de los usuarios de bus, está conectado al menos un zócalo de bus con un equipo externo de alimentación de energía.

Si no están conectados todos los zócalos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema modular de transmisión de datos, que incluye ï?­ una barra de soporte (2) , ï?­ dos o más usuarios de bus (10, 20, 30) , que pueden alinearse en la barra de soporte (2) a la que están fijados tal que pueden soltarse y tal que entre usuarios de bus contiguos están dotados de medios de acoplamiento en forma de equipos emisores y receptores (40, 50, 60) conectados entre sí inalámbricamente, para transmitir datos sin contacto entre usuarios de bus alineados y ï?­ una fuente de alimentación de energía (250) para los usuarios de bus (10, 20, 30) , caracterizado porque cada usuario de bus (10, 20, 30) está conectado tal que puede soltarse con el correspondiente zócalo de bus (130, 131, 132) , que presenta en cada caso un dispositivo posicionador (140, 141, 142) para posicionar entre sí los correspondientes usuarios de bus (10, 20, 30) , porque está prevista una unión electromagnética por enchufe (140, 190, 195; 260, 265) entre usuarios de bus y el correspondiente zócalo de bus para al menos dos usuarios, para poder trasmitir sin contacto mediante transformadores parciales (190, 195; 260, 265) formados la energía proporcionada por la fuente de alimentación de energía (250) desde y hacia el usuario de bus o bien desde y hacia el correspondiente zócalo de bus y porque al menos algunos de los zócalos de bus contiguos (130, 131) están acoplados entre sí para trasmitir la energía de alimentación.

2. Sistema modular de transmisión de datos según la reivindicación 1, en el que la unión electromagnética por enchufe (140, 190, 195; 260, 265) constituye a la vez un dispositivo posicionador para el correspondiente usuario de bus (10, 20, 30) .

3. Sistema modular de transmisión de datos según la reivindicación 1 ó 2, en el que algunos de los zócalos de bus (130) presentan líneas de conexión (200, 210) dotadas de contactos (220, 230) y están conectados entre sí zócalos de bus dispuestos uno junto a otro a través de estos contactos (220, 230) , para funcionar con las líneas de conexión (200, 210) como barra colectora separada.

4. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-3, en el que el transformador parcial (190, 195) del correspondiente zócalo de bus (130, 131, 192) presenta un núcleo ferromagnético (195) con forma de E con un brazo prolongado y el transformador parcial (260, 265) del correspondiente usuario de bus (10, 20, 30) contiene un núcleo feromagnético

(265) con forma de C, estando rodeado además el brazo prolongado por una bobina (190) y presentando el núcleo (265) con forma de C una bobina anular (260) e interactuando la bobina (190) y la bobina anular (260) como dispositivo posicionador complementario.

5. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1 -4, en el que los zócalos de bus (130, 131, 132) están fijados tal que pueden soltarse a la barra de soporte (2) .

6. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-5, en el que los medios de acoplamiento son de tipo inductivo y cada usuario de bus (10, 20, 30) presenta una bobina de emisión de datos (70, 82, 90, 102) , una bobina de recepción de datos (72, 80, 92, 100) y bobinas de impulsos de reloj (75; 85; 95; 105) .

7. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-5, en el que los medios de acoplamiento son de tipo capacitivo y cada usuario de bus (10, 20, 30) presenta placas de condensador de emisión de datos (150, 151; 162, 163; 170, 171; 182, 183) , placas de condensador de recepción de datos (152, 153; 160, 161; 172, 173; 180, 181) , así como placas de condensador de señales de impulsos de reloj (154, 155; 164, 165; 174, 175; 184, 185) .

8. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-7, en el que los equipos emisores y receptores (40, 50, 60) están configurados para transmitir señales diferenciales.

9. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-8, en el que está conectado al menos un zócalo de bus (130, 131, 132) a una fuente de alimentación de energía externa (250) .

10. Sistema modular de transmisión de datos según una de las reivindicaciones 1-9, en el que al menos un usuario de bus (10, 20, 30) aloja una fuente de alimentación de energía (250) .

 

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