專利名稱：用于光背板的模塊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及按照權(quán)利要求1的發(fā)明主題的背板、按照權(quán)利要求5的發(fā)明主題的模塊、按照權(quán)利要求9的發(fā)明主題的模塊系統(tǒng)以及按照權(quán)利要求12的發(fā)明主題的、用于對(duì)這些模塊尋址的方法。
背景技術(shù)：
模塊系統(tǒng)由若干模塊組成，這些模塊通過一背板(Backplane)彼此連接。為此該背板具有若干插槽，其上可插入單個(gè)的模塊。通常背板通過這些插槽為單個(gè)模塊提供電壓。此外，插槽用相應(yīng)適當(dāng)?shù)碾姎饣蛘吖鈱W(xué)器件彼此連接，使得從一個(gè)模塊發(fā)送的信號(hào)能夠由另一個(gè)模塊接收或反之亦然。在此在發(fā)送和接收的信號(hào)中包含有信息，例如用于尋址的標(biāo)識(shí)或者還有用于在模塊間的通信的數(shù)據(jù)。
從EP 0 237 236知道，在模塊之間的通信中使用了一個(gè)帶有光波導(dǎo)體的背板。為了實(shí)現(xiàn)模塊間通信的目的，光波導(dǎo)體在沿著其長(zhǎng)度方向上具有多個(gè)間斷，耦合輸出光波導(dǎo)體中的一部分光，并允許剩余部分的光通過。耦合輸出的這一部分光還包含全部在光信號(hào)中傳輸?shù)男畔?。被耦合輸出的光，即光信?hào)通過另外的光學(xué)元件例如透鏡被傳送給單個(gè)模塊。于是通過在光波導(dǎo)體中設(shè)置這些器件一次又一次地耦合輸出部分在光波導(dǎo)體中留下的光。由此光強(qiáng)度在大量插槽一直下降。它的缺點(diǎn)是，位于光的傳播方向上越遠(yuǎn)的模塊以越小的光強(qiáng)度接收在耦合輸出的光信號(hào)中包含的信息。由此隨著模塊數(shù)增多使信號(hào)噪聲比愈加惡化，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)信息的錯(cuò)誤傳輸。
WO 88/08573也說明了一個(gè)帶若干在一個(gè)背板上插接的模塊的模塊系統(tǒng)。通過該背板，這些插接的模塊相應(yīng)彼此通信。另外每一模塊具有一個(gè)光發(fā)送器和一個(gè)光接收器，它們這樣設(shè)置，在插接狀態(tài)下一個(gè)模塊的光發(fā)送器總相對(duì)緊鄰的模塊的光接收器。于是為尋址模塊，第一模塊通過背板發(fā)送為一個(gè)可能有效地址的標(biāo)識(shí)。同時(shí)第一模塊激活它的光發(fā)送器。由此通過在該第一和相鄰的第二模塊之間的無遮擋的空氣接口照射并激活第二模塊的光接收器。然后被激活的光接收器通過背板傳輸標(biāo)識(shí)到第二模塊，以在第二模塊上繼續(xù)處理。在該第二模塊接收有效地址的標(biāo)識(shí)后，它激活它的光發(fā)送器。它再次通過另一個(gè)空氣接口照射后面的第三模塊的光接收器，如此繼續(xù)。這樣的尋址模塊串聯(lián)稱為“雛菊花鏈(daisy-chain)”。不過WO 88/08573表示的裝置的缺點(diǎn)是，尋址需要在背板上添加光發(fā)送器和光接收器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種背板和一種相應(yīng)的模塊，它能以簡(jiǎn)單的方式通過一個(gè)公共的器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和自動(dòng)尋址。此外本發(fā)明的任務(wù)是提供一個(gè)相應(yīng)的模塊系統(tǒng)。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的背板、具有權(quán)利要求5的特征的模塊以及具有權(quán)利要求9的特征的模塊系統(tǒng)解決。
通過背板的光波導(dǎo)體具有斷開處、和在這些斷開處可插入用于耦合輸入和耦合輸出可插接模塊的器件，可以把在光波導(dǎo)體中傳導(dǎo)的光信號(hào)通過這些器件轉(zhuǎn)接到插接的模塊上，亦即從光波導(dǎo)體耦合輸出。特別是該模塊能識(shí)別在轉(zhuǎn)接的光信號(hào)中包含的信息，例如用于尋址的標(biāo)識(shí)或者用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。相應(yīng)地從該模塊產(chǎn)生的光信號(hào)通過用于耦合輸入和耦合輸出的器件被再次導(dǎo)向光波導(dǎo)體，亦即在原來的光信號(hào)的傳播方向上耦合輸入到光波導(dǎo)體內(nèi)。通過給背板上的一個(gè)插槽分配一個(gè)斷開處，這樣設(shè)置這些斷開處，可以一個(gè)接一個(gè)接通若干插接在背板上的模塊。由此可以毫不困難地尋址插接的模塊，接著通過同一器件即光波導(dǎo)體交換用于通信的數(shù)據(jù)。由此不需要任何用于尋址和通信的單獨(dú)的器件。
本發(fā)明的其他有利的實(shí)施和優(yōu)選的擴(kuò)展見從屬權(quán)利要求。


本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)以及詳細(xì)的解釋在對(duì)圖1到3b的說明里面得到闡述。
圖1為帶一個(gè)背板和三個(gè)模塊的模塊系統(tǒng)的一種可能的示例圖；圖2為模塊尋址的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文所述的實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式。圖1所示的一部分模塊系統(tǒng)具有一個(gè)帶一個(gè)光波導(dǎo)體L的背板B。在本實(shí)施例中光波導(dǎo)體L從背板B的左側(cè)向右側(cè)傳導(dǎo)相應(yīng)的光信號(hào)。由此為光波導(dǎo)體L規(guī)定了被傳導(dǎo)的光的傳播方向。根據(jù)本發(fā)明，光波導(dǎo)體L具有若干斷開處U1、U2和U3。如果不插入模塊，例如在斷開處U2，則被傳導(dǎo)的光或者更確切說光信號(hào)在光波導(dǎo)體L和斷開處U2之間的界面上從光波導(dǎo)體射出，相應(yīng)于預(yù)定的傳播方向越過斷開處U2，在另一個(gè)界面重新進(jìn)入光波導(dǎo)體L。為保持界面上的損耗特別是反射損耗小，優(yōu)選在這些界面上設(shè)置相應(yīng)的抗反射層。
在背板B上提供多個(gè)插槽，例如圖1所示的插槽P。插槽P被用于在背板B和在其上插入的模塊M1、M2和M3之間形成穩(wěn)定的機(jī)械連接或者另外還有電氣連接。根據(jù)本發(fā)明，模塊M1、M2和M3另外還有一個(gè)器件，用于把光信號(hào)耦合進(jìn)入光波導(dǎo)體L或者從光波導(dǎo)體L耦合輸出。如在本例中所示，如果插入模塊M1和M3，則相應(yīng)的器件被插入斷開處U1和U3。在光波導(dǎo)體L中傳導(dǎo)的光信號(hào)然后例如達(dá)到模塊M1的光接收器E1。它把接收的光信號(hào)變換為電信號(hào)在模塊1上繼續(xù)處理。此外，在該模塊上提供一個(gè)光發(fā)送器S1，它產(chǎn)生光信號(hào)，該光信號(hào)通過用于耦合輸入和耦合輸出的器件耦合輸入背板B的光波導(dǎo)體L中。在此，用于耦合輸入和耦合輸出的器件優(yōu)選構(gòu)造為由一個(gè)第一光波導(dǎo)體部分(WE1)和一個(gè)第二光波導(dǎo)體部分(WS1)組成，它們彼此平行設(shè)置。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，如圖1所示，在這兩個(gè)平行設(shè)置的光波導(dǎo)體部分WE1和WS1之間另外還提供一個(gè)屏蔽柵，它把兩個(gè)光波導(dǎo)體部分WE1和WS1光學(xué)上彼此分開。兩個(gè)光波導(dǎo)體部分在其一端各有一個(gè)斜端面。在此這樣構(gòu)造或設(shè)置兩個(gè)端面，使得它們耦合輸出在光波導(dǎo)體L中傳導(dǎo)的光信號(hào)，接著在傳播方向上重新把光信號(hào)耦合輸入。這在圖1所示第一模塊M1的例子中意味著，第一光波導(dǎo)體部分WE1在光波導(dǎo)體L的斷開處U1插入，使得從左邊來的光信號(hào)在界面上從光波導(dǎo)體L射出，接著進(jìn)入第一光波導(dǎo)體部分WE1，在其斜端面上反射，接著從第一光波導(dǎo)體部分WE1導(dǎo)向模塊M1的光接收器E1。構(gòu)造斜端面使得進(jìn)入該第一光波導(dǎo)體部分WE1的光信號(hào)在該端面上全部被反射。相應(yīng)地，從光發(fā)送器S1產(chǎn)生的光信號(hào)被導(dǎo)入第二光波導(dǎo)體部分WS1，在其斜端面上反射，并在斷開處U1的另一端在傳播方向上通過光波導(dǎo)體L的下一界面耦合輸入其內(nèi)。這意味著，在模塊M1上產(chǎn)生的并在斷開處U1后被重新耦合輸入光波導(dǎo)體L的光信號(hào)，在光波導(dǎo)體L中具有和在斷開處U1前在光波導(dǎo)體L中傳導(dǎo)的原來的光信號(hào)同樣的傳播方向。被耦合輸入的光信號(hào)于是繼續(xù)通過光波導(dǎo)體L和斷開處U2向斷開處U3傳導(dǎo)。在斷開處U3，光信號(hào)通過插入的模塊M3的相應(yīng)的器件被耦合輸出，如此繼續(xù)。以這種方式，人們以簡(jiǎn)單的方式方法能夠一個(gè)接一個(gè)接通插入在一個(gè)背板B上的模塊系統(tǒng)中的多個(gè)模塊M1和M3。然后能夠相應(yīng)地借助光波導(dǎo)體L通過同一設(shè)備即光波導(dǎo)體L傳輸關(guān)于用于自動(dòng)尋址的標(biāo)識(shí)信息和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
圖1所示的實(shí)施例允許在確定一個(gè)傳播方向上、即從左側(cè)的模塊M1向右側(cè)的模塊M3傳導(dǎo)光，或者傳輸在傳導(dǎo)的光信號(hào)中包含的信息。為雙向傳輸光信號(hào)，必須在背板B上相應(yīng)提供一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二光波導(dǎo)體和帶有相應(yīng)的另一個(gè)用于從該第二光波導(dǎo)體耦合輸入和耦合輸出光信號(hào)的器件。由此能夠把光信號(hào)，標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)既在一個(gè)方向上又在另一個(gè)方向上傳導(dǎo)，使模塊M1和M3在兩個(gè)方向上彼此通信。
模塊系統(tǒng)的光波導(dǎo)體L的斷開處U1、U2和U3優(yōu)選構(gòu)造為，它在光信號(hào)的傳輸方向上的尺寸稍大于可插入的用于耦合輸入和耦合輸出的器件的尺寸。由此避免光波導(dǎo)體L與用于耦合輸入和耦合輸出的相應(yīng)器件在正插入或拔出模塊時(shí)直接接觸。這種無意識(shí)的機(jī)械接觸會(huì)損壞光波導(dǎo)體L、WE1或WS1的表面，尤其是界面，由此長(zhǎng)期下去會(huì)減小傳輸特性從而減小所傳導(dǎo)的光信號(hào)的強(qiáng)度。另一方面，該尺寸也不能選得過大，否則光在斷開處U1、U2和U3多余的空間中會(huì)增加不必要的衰減。
通過按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的模塊M1、M2、M3、……的順序接通，在一個(gè)從光波導(dǎo)體L耦合輸出的模塊上光信號(hào)由光接收器變換為相應(yīng)的電信號(hào)，然后取決于該電信號(hào)控制光發(fā)送器。由此例如能夠把由模塊M1接收的光信號(hào)和包含在其內(nèi)的信息由光接收器E1變換為電信號(hào)，接著放大。然后該被放大的電信號(hào)在發(fā)送器S1中重新變換為光信號(hào)，接著耦合進(jìn)入光波導(dǎo)體L，并由它傳導(dǎo)到下一插接的模塊M3。由此在插接大量模塊的情況下也能保證在該序列中的最后一個(gè)模塊有足夠高的光強(qiáng)度。
如果已知在光波導(dǎo)體L、WE1、WS1、……和斷開處U1、U2、U3、……中傳導(dǎo)的光信號(hào)的信號(hào)增益的等級(jí)和衰減，則可以通過一強(qiáng)度測(cè)量工具測(cè)量序列中后面的模塊，以得知有多少模塊未插接。此外如果還要在未被模塊占用的斷開處中插入一個(gè)確定衰減值的衰減元件，則可以根據(jù)強(qiáng)度測(cè)量工具更可靠地實(shí)現(xiàn)空閑插槽的確定。
模塊系統(tǒng)，例如自動(dòng)化系統(tǒng)由若干模塊組成，它們各自執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)或者功能。在此，通常一個(gè)模塊，例如一個(gè)主體單元，對(duì)其他插接的模塊是主模塊。通過背板給所有模塊供給相應(yīng)的電壓。為使模塊彼此共同作用，必須在設(shè)計(jì)期間給該自動(dòng)化系統(tǒng)的所有模塊分配地址。然后在運(yùn)行期間主模塊首先檢驗(yàn)，是否給單個(gè)模塊分配了適當(dāng)?shù)牡刂?，以便它在其后根?jù)該標(biāo)識(shí)相應(yīng)地供給數(shù)據(jù)或者進(jìn)行控制?，F(xiàn)在根據(jù)圖2所示的流程圖詳細(xì)說明尋址的原理運(yùn)行過程。所示運(yùn)行過程既可以在起動(dòng)時(shí)使用，亦即在起動(dòng)模塊系統(tǒng)時(shí)，也可以在更換或者附加模塊時(shí)使用。在此的前提是，在電壓復(fù)原后給每一模塊分配一個(gè)缺省地址以及去它的光發(fā)送器被激活。主模塊以規(guī)律的時(shí)間間隔通過光波導(dǎo)體L與模塊通信，檢驗(yàn)是否給它們分配了有效的地址。如果識(shí)別到一個(gè)模塊中斷了該序列，亦即它的光發(fā)送器未被激活，則主模塊查詢?cè)撃K的缺省地址。如果該缺省地址例如因?yàn)槲捶峙浣o任何其他模塊而已經(jīng)是一個(gè)有效的地址，則激活該模塊的光發(fā)送器。如果與此相反，該缺省地址不是一個(gè)有效的地址，則該模塊獲得一個(gè)由主模塊通過在光波導(dǎo)體中傳導(dǎo)的光信號(hào)分配的有效的地址。且其光發(fā)送器被激活。由此主模塊然后能夠通過光波導(dǎo)體L、第一光波導(dǎo)體部分WE1、光接收器E1和與之電連接的光發(fā)送器S1、第二光波導(dǎo)體部分WS1和光波導(dǎo)體L與下一模塊通信。如果存在另一個(gè)模塊也中斷序列的模塊，則對(duì)該模塊再查詢其缺省地址，等等。由此可以連接單個(gè)或者多個(gè)要新接入的模塊。在起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)所有模塊都具有一個(gè)缺省地址，因此在主模塊后的第一模塊運(yùn)行上述步驟。如果給所有的模塊都分配了有效的地址，則可以結(jié)束尋址并開始通信，例如控制所述模塊。為此優(yōu)選所有的模塊以并行方式轉(zhuǎn)變，亦即所有的模塊幾乎同時(shí)接收數(shù)據(jù)，但是只有具有分配給該數(shù)據(jù)的地址的模塊回答或者執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種背板(B)，帶有多個(gè)可插接模塊(M1，M2，M3，......)的插槽(P)，和一個(gè)用于傳導(dǎo)光信號(hào)的光波導(dǎo)體(L)，其特征在于，光波導(dǎo)體(L)在光信號(hào)的傳播方向有若干斷開處(U1，U2，U3，......)，其內(nèi)可插入用于耦合輸入和耦合輸出在光波導(dǎo)體(L)中傳導(dǎo)光信號(hào)的器件，其中，如此設(shè)置光波導(dǎo)體的斷開處(U1，U2，U3，......)，使得給一個(gè)插槽(P)分配一個(gè)斷開處(U1，U2，U3，......)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種背板，其特征在于，在光波導(dǎo)體(L)的斷開處(U1，U2，U3，......)的界面上設(shè)置抗反射層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種背板，其特征在于，在光波導(dǎo)體(L)中傳導(dǎo)的光信號(hào)傳輸用于自動(dòng)尋址的標(biāo)識(shí)和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的一種背板，其特征在于，提供另一個(gè)光波導(dǎo)體，其內(nèi)可插入另一個(gè)用于耦合輸入和耦合輸出的器件，其中，一個(gè)光波導(dǎo)體在一個(gè)傳播方向上傳導(dǎo)光信號(hào)，另一光波導(dǎo)體在相反傳播方向上傳導(dǎo)光信號(hào)。
5.一種模塊(M1，M2，M3)，可插在光背板(B)上，并具有能夠耦合輸入和耦合輸出在背板(B)光波導(dǎo)體(L)中傳導(dǎo)光信號(hào)的器件，其特征在于，如此設(shè)置用于耦合輸入和耦合輸出的器件，使得它可以插入光波導(dǎo)體(L)中的斷開處(U1，U2，U3，......)，從光波導(dǎo)體(L)耦合輸出光信號(hào)，和把光信號(hào)在傳播方向耦合輸入光波導(dǎo)體(L)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種模塊，其特征在于，用于耦合輸入和耦合輸出的器件由第一光波導(dǎo)體部分(WE1)和與該第一光波導(dǎo)體部分(WE1)平行設(shè)置的第二光波導(dǎo)體部分(WS1)組成，其中，第一光波導(dǎo)體部分(WE1)的一端具有一個(gè)斜端面，其構(gòu)造為，在光波導(dǎo)體(L)中傳導(dǎo)的光信號(hào)通過該斜端面從光波導(dǎo)體(L)耦合輸出，并被導(dǎo)向一個(gè)在該模塊(M1)上設(shè)置的光接收器(E1)，其中，第二光波導(dǎo)體部分(WS1)的一端具有一個(gè)斜端面，其構(gòu)造為，從在該模塊(M1)上設(shè)置的一個(gè)光發(fā)送器(S1)發(fā)出的光信號(hào)通過該斜端面在傳播方向耦合輸入光波導(dǎo)體(L)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的一種模塊，其特征在于，光接收器(E1)把接收的光信號(hào)變換為電信號(hào)，光發(fā)送器(S1)作為該電信號(hào)的函數(shù)被控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中之一的一種模塊，其特征在于，通過所述器件耦合輸入和耦合輸出的光信號(hào)傳輸用于自動(dòng)尋址的標(biāo)識(shí)和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
9.一種模塊系統(tǒng)，帶有一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到4中之一的背板(B)和若干根據(jù)權(quán)利要求5到8中之一的模塊(M1，M2，M3，......)，其特征在于，如此構(gòu)造光波導(dǎo)體(L)的斷開處(U1，U2，U3，......)，使得它在光信號(hào)的傳播方向上的尺寸稍大于可插入的用于耦合輸入和耦合輸出的器件的尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種模塊系統(tǒng)，其特征在于，提供用于插入斷開處(U1，U2，U3，......)的衰減元件，其中，衰減元件的尺寸稍小于斷開處的尺寸，且該衰減元件對(duì)于光信號(hào)具有確定的衰減值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的一種模塊系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，其中，一個(gè)插接的模塊對(duì)于其他插接的模塊是主模塊。
12.一種用于對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)背板上插接模塊尋址的方法，其中，根據(jù)權(quán)利要求5到8中之一構(gòu)造的模塊通過根據(jù)權(quán)利要求1到4中之一構(gòu)造的背板的一個(gè)光波導(dǎo)體串聯(lián)，且一個(gè)插接的模塊對(duì)于其他插接的模塊是主模塊，其中主模塊通過光波導(dǎo)體與插接的模塊通信，以便執(zhí)行下面的步驟檢驗(yàn)和識(shí)別是否給一個(gè)插接的模塊分配了地址，查詢未被分配地址的插接模塊的缺省地址，給該模塊分配一個(gè)有效的地址并激活該模塊的光發(fā)送器，如果在地址未被分配給隨后的插接模塊時(shí)重復(fù)上述步驟。
全文摘要
一種背板B，帶有多個(gè)可插接模塊M1，M2，M3，……的插槽P，和一個(gè)用于傳導(dǎo)光信號(hào)的光波導(dǎo)體L，其中，光波導(dǎo)體L在光信號(hào)的傳播方向有若干斷開處U1，U2，U3，……，其內(nèi)可插入用于耦合輸入和耦合輸出在光波導(dǎo)體L中傳導(dǎo)的光信號(hào)的器件，其中，如此設(shè)置光波導(dǎo)體的斷開處U1，U2，U3，……，使得給一個(gè)插槽P分配一個(gè)斷開處U1，U2，U3，……。以及模塊M1，M2，M3，其可插在光背板B上，并具有能夠耦合輸入和耦合輸出在背板B光波導(dǎo)體L中傳導(dǎo)光信號(hào)的器件，其中，如此設(shè)置用于耦合輸入和耦合輸出的器件，使得它可以插入光波導(dǎo)體L中的斷開處U1，U2，U3，……從光波導(dǎo)體L耦合輸出光信號(hào)，和把光信號(hào)在傳播方向耦合輸入光波導(dǎo)體L)。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1816762SQ200480019211
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者于爾根·莫爾, 赫伯特·賴斯, 邁克爾·斯托特, 托馬斯·沃爾克爾 申請(qǐng)人:西門子公司