專利名稱：用于光背板的模塊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模塊系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及按照權利要求1的發(fā)明主題的背板、按照權利要求5的發(fā)明主題的模塊、按照權利要求9的發(fā)明主題的模塊系統(tǒng)以及按照權利要求12的發(fā)明主題的、用于對這些模塊尋址的方法。
背景技術：
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，其上可插入單個的模塊。通常背板通過這些插槽為單個模塊提供電壓。此外，插槽用相應適當?shù)碾姎饣蛘吖鈱W器件彼此連接，使得從一個模塊發(fā)送的信號能夠由另一個模塊接收或反之亦然。在此在發(fā)送和接收的信號中包含有信息，例如用于尋址的標識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帶有光波導體的背板。為了實現(xiàn)模塊間通信的目的，光波導體在沿著其長度方向上具有多個間斷，耦合輸出光波導體中的一部分光，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中傳輸?shù)男畔?。被耦合輸出的光，即光信號通過另外的光學元件例如透鏡被傳送給單個模塊。于是通過在光波導體中設置這些器件一次又一次地耦合輸出部分在光波導體中留下的光。由此光強度在大量插槽一直下降。它的缺點是，位于光的傳播方向上越遠的模塊以越小的光強度接收在耦合輸出的光信號中包含的信息。由此隨著模塊數(shù)增多使信號噪聲比愈加惡化，結果會出現(xiàn)信息的錯誤傳輸。
WO 88/08573也說明了一個帶若干在一個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彼此通信。另外每一模塊具有一個光發(fā)送器和一個光接收器，它們這樣設置，在插接狀態(tài)下一個模塊的光發(fā)送器總相對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)送為一個可能有效地址的標識。同時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識到第二模塊，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識后，它激活它的光發(fā)送器。它再次通過另一個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)明的任務是提供一種背板和一種相應的模塊，它能以簡單的方式通過一個公共的器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和自動尋址。此外本發(fā)明的任務是提供一個相應的模塊系統(tǒng)。
該任務通過具有權利要求1的特征的背板、具有權利要求5的特征的模塊以及具有權利要求9的特征的模塊系統(tǒng)解決。
通過背板的光波導體具有斷開處、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，可以把在光波導體中傳導的光信號通過這些器件轉(zhuǎn)接到插接的模塊上，亦即從光波導體耦合輸出。特別是該模塊能識別在轉(zhuǎn)接的光信號中包含的信息，例如用于尋址的標識或者用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。相應地從該模塊產(chǎn)生的光信號通過用于耦合輸入和耦合輸出的器件被再次導向光波導體，亦即在原來的光信號的傳播方向上耦合輸入到光波導體內(nèi)。通過給背板上的一個插槽分配一個斷開處，這樣設置這些斷開處，可以一個接一個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的器件。
本發(fā)明的其他有利的實施和優(yōu)選的擴展見從屬權利要求。


本發(fā)明的優(yōu)點以及詳細的解釋在對圖1到3b的說明里面得到闡述。
圖1為帶一個背板和三個模塊的模塊系統(tǒng)的一種可能的示例圖；圖2為模塊尋址的流程圖。
具體實施例方式
下文所述的實施例是本發(fā)明的優(yōu)選實施形式。圖1所示的一部分模塊系統(tǒng)具有一個帶一個光波導體L的背板B。在本實施例中光波導體L從背板B的左側(cè)向右側(cè)傳導相應的光信號。由此為光波導體L規(guī)定了被傳導的光的傳播方向。根據(jù)本發(fā)明，光波導體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，則被傳導的光或者更確切說光信號在光波導體L和斷開處U2之間的界面上從光波導體射出，相應于預定的傳播方向越過斷開處U2，在另一個界面重新進入光波導體L。為保持界面上的損耗特別是反射損耗小，優(yōu)選在這些界面上設置相應的抗反射層。
在背板B上提供多個插槽，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另外還有一個器件，用于把光信號耦合進入光波導體L或者從光波導體L耦合輸出。如在本例中所示，如果插入模塊M1和M3，則相應的器件被插入斷開處U1和U3。在光波導體L中傳導的光信號然后例如達到模塊M1的光接收器E1。它把接收的光信號變換為電信號在模塊1上繼續(xù)處理。此外，在該模塊上提供一個光發(fā)送器S1，它產(chǎn)生光信號，該光信號通過用于耦合輸入和耦合輸出的器件耦合輸入背板B的光波導體L中。在此，用于耦合輸入和耦合輸出的器件優(yōu)選構造為由一個第一光波導體部分(WE1)和一個第二光波導體部分(WS1)組成，它們彼此平行設置。在一個結構中，如圖1所示，在這兩個平行設置的光波導體部分WE1和WS1之間另外還提供一個屏蔽柵，它把兩個光波導體部分WE1和WS1光學上彼此分開。兩個光波導體部分在其一端各有一個斜端面。在此這樣構造或設置兩個端面，使得它們耦合輸出在光波導體L中傳導的光信號，接著在傳播方向上重新把光信號耦合輸入。這在圖1所示第一模塊M1的例子中意味著，第一光波導體部分WE1在光波導體L的斷開處U1插入，使得從左邊來的光信號在界面上從光波導體L射出，接著進入第一光波導體部分WE1，在其斜端面上反射，接著從第一光波導體部分WE1導向模塊M1的光接收器E1。構造斜端面使得進入該第一光波導體部分WE1的光信號在該端面上全部被反射。相應地，從光發(fā)送器S1產(chǎn)生的光信號被導入第二光波導體部分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體L的光信號，在光波導體L中具有和在斷開處U1前在光波導體L中傳導的原來的光信號同樣的傳播方向。被耦合輸入的光信號于是繼續(xù)通過光波導體L和斷開處U2向斷開處U3傳導。在斷開處U3，光信號通過插入的模塊M3的相應的器件被耦合輸出，如此繼續(xù)。以這種方式，人們以簡單的方式方法能夠一個接一個接通插入在一個背板B上的模塊系統(tǒng)中的多個模塊M1和M3。然后能夠相應地借助光波導體L通過同一設備即光波導體L傳輸關于用于自動尋址的標識信息和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
圖1所示的實施例允許在確定一個傳播方向上、即從左側(cè)的模塊M1向右側(cè)的模塊M3傳導光，或者傳輸在傳導的光信號中包含的信息。為雙向傳輸光信號，必須在背板B上相應提供一個根據(jù)本發(fā)明的第二光波導體和帶有相應的另一個用于從該第二光波導體耦合輸入和耦合輸出光信號的器件。由此能夠把光信號，標識和數(shù)據(jù)既在一個方向上又在另一個方向上傳導，使模塊M1和M3在兩個方向上彼此通信。
模塊系統(tǒng)的光波導體L的斷開處U1、U2和U3優(yōu)選構造為，它在光信號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。由此避免光波導體L與用于耦合輸入和耦合輸出的相應器件在正插入或拔出模塊時直接接觸。這種無意識的機械接觸會損壞光波導體L、WE1或WS1的表面，尤其是界面，由此長期下去會減小傳輸特性從而減小所傳導的光信號的強度。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多余的空間中會增加不必要的衰減。
通過按照本發(fā)明實現(xiàn)的模塊M1、M2、M3、……的順序接通，在一個從光波導體L耦合輸出的模塊上光信號由光接收器變換為相應的電信號，然后取決于該電信號控制光發(fā)送器。由此例如能夠把由模塊M1接收的光信號和包含在其內(nèi)的信息由光接收器E1變換為電信號，接著放大。然后該被放大的電信號在發(fā)送器S1中重新變換為光信號，接著耦合進入光波導體L，并由它傳導到下一插接的模塊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模塊有足夠高的光強度。
如果已知在光波導體L、WE1、WS1、……和斷開處U1、U2、U3、……中傳導的光信號的信號增益的等級和衰減，則可以通過一強度測量工具測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確定衰減值的衰減元件，則可以根據(jù)強度測量工具更可靠地實現(xiàn)空閑插槽的確定。
模塊系統(tǒng)，例如自動化系統(tǒng)由若干模塊組成，它們各自執(zhí)行預定的任務或者功能。在此，通常一個模塊，例如一個主體單元，對其他插接的模塊是主模塊。通過背板給所有模塊供給相應的電壓。為使模塊彼此共同作用，必須在設計期間給該自動化系統(tǒng)的所有模塊分配地址。然后在運行期間主模塊首先檢驗，是否給單個模塊分配了適當?shù)牡刂?，以便它在其后根?jù)該標識相應地供給數(shù)據(jù)或者進行控制?，F(xiàn)在根據(jù)圖2所示的流程圖詳細說明尋址的原理運行過程。所示運行過程既可以在起動時使用，亦即在起動模塊系統(tǒng)時，也可以在更換或者附加模塊時使用。在此的前提是，在電壓復原后給每一模塊分配一個缺省地址以及去它的光發(fā)送器被激活。主模塊以規(guī)律的時間間隔通過光波導體L與模塊通信，檢驗是否給它們分配了有效的地址。如果識別到一個模塊中斷了該序列，亦即它的光發(fā)送器未被激活，則主模塊查詢該模塊的缺省地址。如果該缺省地址例如因為未分配給任何其他模塊而已經(jīng)是一個有效的地址，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有效的地址，則該模塊獲得一個由主模塊通過在光波導體中傳導的光信號分配的有效的地址。且其光發(fā)送器被激活。由此主模塊然后能夠通過光波導體L、第一光波導體部分WE1、光接收器E1和與之電連接的光發(fā)送器S1、第二光波導體部分WS1和光波導體L與下一模塊通信。如果存在另一個模塊也中斷序列的模塊，則對該模塊再查詢其缺省地址，等等。由此可以連接單個或者多個要新接入的模塊。在起動系統(tǒng)時所有模塊都具有一個缺省地址，因此在主模塊后的第一模塊運行上述步驟。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。
權利要求
1.一種背板(B)，帶有多個可插接模塊(M1，M2，M3，......)的插槽(P)，和一個用于傳導光信號的光波導體(L)，其特征在于，光波導體(L)在光信號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體(L)中傳導光信號的器件，其中，如此設置光波導體的斷開處(U1，U2，U3，......)，使得給一個插槽(P)分配一個斷開處(U1，U2，U3，......)。
2.根據(jù)權利要求1的一種背板，其特征在于，在光波導體(L)的斷開處(U1，U2，U3，......)的界面上設置抗反射層。
3.根據(jù)權利要求1或2的一種背板，其特征在于，在光波導體(L)中傳導的光信號傳輸用于自動尋址的標識和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)前述權利要求之一的一種背板，其特征在于，提供另一個光波導體，其內(nèi)可插入另一個用于耦合輸入和耦合輸出的器件，其中，一個光波導體在一個傳播方向上傳導光信號，另一光波導體在相反傳播方向上傳導光信號。
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)光波導體(L)中傳導光信號的器件，其特征在于，如此設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體(L)中的斷開處(U1，U2，U3，......)，從光波導體(L)耦合輸出光信號，和把光信號在傳播方向耦合輸入光波導體(L)。
6.根據(jù)權利要求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體部分(WE1)和與該第一光波導體部分(WE1)平行設置的第二光波導體部分(WS1)組成，其中，第一光波導體部分(WE1)的一端具有一個斜端面，其構造為，在光波導體(L)中傳導的光信號通過該斜端面從光波導體(L)耦合輸出，并被導向一個在該模塊(M1)上設置的光接收器(E1)，其中，第二光波導體部分(WS1)的一端具有一個斜端面，其構造為，從在該模塊(M1)上設置的一個光發(fā)送器(S1)發(fā)出的光信號通過該斜端面在傳播方向耦合輸入光波導體(L)。
7.根據(jù)權利要求5或6的一種模塊，其特征在于，光接收器(E1)把接收的光信號變換為電信號，光發(fā)送器(S1)作為該電信號的函數(shù)被控制。
8.根據(jù)權利要求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傳輸用于自動尋址的標識和/或用于數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)。
9.一種模塊系統(tǒng)，帶有一個根據(jù)權利要求1到4中之一的背板(B)和若干根據(jù)權利要求5到8中之一的模塊(M1，M2，M3，......)，其特征在于，如此構造光波導體(L)的斷開處(U1，U2，U3，......)，使得它在光信號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，且該衰減元件對于光信號具有確定的衰減值。
11.根據(jù)權利要求9或10的一種模塊系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊系統(tǒng)是一個自動化系統(tǒng)，其中，一個插接的模塊對于其他插接的模塊是主模塊。
12.一種用于對自動化系統(tǒng)背板上插接模塊尋址的方法，其中，根據(jù)權利要求5到8中之一構造的模塊通過根據(jù)權利要求1到4中之一構造的背板的一個光波導體串聯(lián)，且一個插接的模塊對于其他插接的模塊是主模塊，其中主模塊通過光波導體與插接的模塊通信，以便執(zhí)行下面的步驟檢驗和識別是否給一個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重復上述步驟。
全文摘要
一種背板B，帶有多個可插接模塊M1，M2，M3，……的插槽P，和一個用于傳導光信號的光波導體L，其中，光波導體L在光信號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體L中傳導的光信號的器件，其中，如此設置光波導體的斷開處U1，U2，U3，……，使得給一個插槽P分配一個斷開處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光波導體L中傳導光信號的器件，其中，如此設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體L中的斷開處U1，U2，U3，……從光波導體L耦合輸出光信號，和把光信號在傳播方向耦合輸入光波導體L)。
文檔編號G02B6/42GK1816762SQ200480019211
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月13日 優(yōu)先權日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 申請人:西門子公司