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WO1994006225A1 - System integrating a plurality of electrical items and connector block for use with such a system - Google Patents

System integrating a plurality of electrical items and connector block for use with such a system Download PDF

Info

Publication number
WO1994006225A1
WO1994006225A1 PCT/EP1993/002321 EP9302321W WO9406225A1 WO 1994006225 A1 WO1994006225 A1 WO 1994006225A1 EP 9302321 W EP9302321 W EP 9302321W WO 9406225 A1 WO9406225 A1 WO 9406225A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
connector block
input
output
switch
Prior art date
Application number
PCT/EP1993/002321
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Hetzel
Patrik Heck
Walter Knappich
Original Assignee
Becker Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Becker Gmbh filed Critical Becker Gmbh
Priority to EP93919201A priority Critical patent/EP0610486A1/en
Publication of WO1994006225A1 publication Critical patent/WO1994006225A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • G02B6/3514—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element moving along a line so as to translate into and out of the beam path, i.e. across the beam path
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3542—Non-blocking switch, e.g. with multiple potential paths between multiple inputs and outputs, the establishment of one switching path not preventing the establishment of further switching paths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3562—Switch of the bypass type, i.e. enabling a change of path in a network, e.g. to bypass a failed element in the network
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
    • G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
    • G02B6/3572—Magnetic force
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3598—Switching means directly located between an optoelectronic element and waveguides, including direct displacement of either the element or the waveguide, e.g. optical pulse generation

Definitions

  • Subscriber system with several subscribers formed by electrical devices and connector block for use in such a subscriber system
  • the invention relates to a subscriber system with a plurality of subscribers formed by electrical devices, each of which is connected via an interface to a common bus formed by optical waveguides.
  • various types of electrical and electronic devices are networked with one another and exchange information with one another via the common bus.
  • audio signal sources such as radio receivers, cassette recorders or CD players are connected to one another on the one hand and to audio sinks such as amplifier / speaker combinations on the other hand.
  • Device components that are used for extensive control and monitoring of vehicle functions can also be integrated into such a network. So that all participants in the system can communicate with one another, the bus is preferably designed as a loop in itself. Each subscriber component is therefore connected to an incoming fiber optic cable. cut and connected to an outgoing optical fiber section.
  • the incoming light signals are converted into electrical signals, evaluated and modified if necessary, and then converted into optical signals which are forwarded via the outgoing optical waveguide section.
  • the light path is therefore interrupted at each individual subscriber component and is bridged by the function of the relevant subscriber component with its interface containing the electro-optical converters with respect to the signal flow.
  • the interfaces each comprise a connector block, which has electrical contacts for connection to the associated device, an optical waveguide input and an optical waveguide output for insertion into the optical waveguide, and in that the optical waveguide input has an electro-optical converter For converting light signals arriving via the bus into electrical signals passed on to the electrical contacts and the optical waveguide output, an electro-optical converter for converting the electrical signals coming from the electrical contacts into light signals going out on the bus is assigned.
  • important interface functions are therefore shifted to the connector block.
  • the individual devices therefore do not have to be designed for operation on an optical bus system.
  • the optical waveguide forms a closed system with the individual connector blocks, which communicates to the outside only via electrical contacts.
  • the connector blocks can be designed as uniform standard plug connection parts, so that the subscriber devices provided with a complementary plug connection element can be connected to the common bus system solely by establishing a single plug connection.
  • any subscriber component fails in a subscriber system with a closed bus, the signal flow on the entire bus is interrupted and the entire subscriber system can fail. This is a consequence of the monodirectional signal transmission from one subscriber component to the next, and because of the interruption of the optical signal path at each subscriber component, their perfect functioning must be assumed at least with regard to the reception and transmission of signals.
  • this problem is remedied by the fact that in the connector block the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is bridged when no electrical device is connected or is defective, and is interrupted when an electrical device is connected and is functional. At rest, i.e. if the device is not connected or the device is inactive, the optical waveguide is bridged within the connector, so that signal transmission is ensured. Only a device connected to the connector block and functional at least with regard to signal reception and transmission can cause an interruption in the optical path within a connector block.
  • a suitable connector block contains an optical switch between the optical waveguide input and the optical waveguide output.
  • This optical switch can assume two switching states, namely a first state in which the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is bridged, and a second switching state in which the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is interrupted.
  • the switch In the idle state, the switch assumes the first switching state; the switch can be reversed into its second switching state only by a control signal coming from the associated device. If the device like this It is conceived that the control signal can only be emitted if at least its function of signal acceptance and signal transmission is guaranteed, the function of the entire bus system is not endangered by the failure of an individual subscriber component.
  • the optical deflection means is formed by a concave mirror, which in the first position of the optical switch is thus relative to the ends of the optical waveguides is arranged such that it reflects the light coming from the input waveguide into the output waveguide.
  • the concave mirror can produce an almost lossless connection between the two ends of the optical waveguides, so that this component is particularly suitable when the lowest possible losses are aimed for.
  • the connector block can be used as a switch-like component in a bus system, with which, depending on the position of the optical switch, a bus can be closed or coupled to another bus.
  • the connector block can be used as a switch-like component in one Bus system can be used with which, depending on the position of the optical switch, a bus can be closed or coupled to another bus.
  • FIG. 1 schematically shows a bus system closed to a ring, the bus of which is designed as an optical waveguide, to which four subscriber components are connected;
  • FIG. 2 shows a connector block connected to a subscriber component, which is used in the subscriber system
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a possible embodiment of an optical switch for the connector block
  • FIG. 5 shows a variant of the connector block
  • 6 shows a side view of a connector block according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows the optical switch of the connector block from FIG. 6 in its second switching state in association with the electronic module
  • FIG. 8 shows the optical switch from FIG. 6 in its first switching state
  • Fig. 9 is a section along the line 9-9 of Fig. 8;
  • FIG. 10 shows a schematic, partially sectioned view of the connector block from FIG. 6 from below;
  • FIG. 11 shows a schematic, partially sectioned view of the connector block from FIG. 6 from the left;
  • FIG. 12 shows a further embodiment of a connector block according to the invention.
  • Fig. 13 is a schematic representation for explaining the
  • Fig. 14 is a similar representation as in Fig. 13, but with the bridging element of the optical switch in the first position, and
  • FIG. 15 shows an advantageous further development of the bridging element.
  • 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 takes place by means of a connector block 30, which is of the same design for all subscriber components and has an optical waveguide input 30a and an optical waveguide output 30b (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 Figures 1, 2 and 3, five electrical contacts are provided, which have the following function:
  • a first contact 1 carries a ground potential
  • a second contact 2 carries the electrical signals to be applied to the relevant electrical or electronic device
  • 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.
  • the connector block 30 contains two electro-optical converters 40, 42.
  • the first electro-optical converter 40 converts the optical signals arriving via an optical waveguide section into electrical signals which are output at the electrical contact 2.
  • the second electro-optical converter 42 sets the electrical signals arriving at the electrical contact 3. trical S ignale into optical signals which are fed to the optical waveguide section in the exit ⁇ .
  • Each connector block 30 is also equipped with an optical switch .
  • This generally indicated in Figures 2 and 3 with 50 optical switch comprises a translatable optical waveguide section 52, a Spiegel ⁇ body 54 with two right angle surfaces ⁇ forming Spiegelflä, which coupled with the optical waveguide section 52
  • the optical waveguide section 52 is in a position in which it connects the optical waveguide input 30a to the optical waveguide output 30b, so that a close ⁇ To lossless transmission of the optical signals through the connector block 30 takes place. Only when the connector block is plugged in and a control signal is present between the electrical contacts 1 and 5 is the electromagnetic drive 56 excited and moves the optical waveguide section 52 with the mirror body 54 into the position shown in FIG. 2, in which the optical path between the Optical waveguide input 30a and the optical waveguide output 30b is interrupted.
  • FIG. 4 shows an alternative to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3. In the embodiment according to FIG.
  • the light beam coming from the optical waveguide input 30a enters perpendicularly into the large base area of a generally trapezoidal prism 60 which consists of two symmetrical parts 60a, 60b.
  • the incident light beam undergoes total reflection on the inside of the adjacent inclined surface of prism part 60a and is deflected perpendicular to the direction of incidence until it hits the inside of the opposite inclined surface of prism part 60b and is deflected there by total reflection parallel to the incoming beam and emerges perpendicularly from the large base area of the prism 60.
  • an optical shutter 62 is slidably arranged in the narrow gap through which the prism parts 60a, 60b are separated. The optical closure 62 is moved into and out of this gap by an electromechanical drive 64.
  • the electro-optical converter 40 is arranged on the inclined surface of the prism part 60a and the electro-optical converter 42 on the inclined surface of the prism part 60b. 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.
  • the prism is generally diamond-shaped with parallel inclined surfaces, so that the incoming light beam emerges from the prism offset in parallel in the same direction.
  • an electro-optical switch is based on various electro-optical effects, so that mechanically moving parts can be omitted, for example the use of liquid crystals which can be controlled directly by an electrical signal.
  • two further contacts 6, 7 are provided, which serve to supply a supply voltage to the various subscriber components.
  • the operating voltage for the electro-optical converters 40, 42 and the drive 56 of the connector block 30 can be derived from this supply voltage between the electrical contacts 1 and 4.
  • 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.
  • FIG. 6 Another embodiment of a connector block is shown in FIG. 6.
  • This connector block 100 has a housing 102 which is provided with electrical connections 104a and 104b and with connections 106 for optical waveguides.
  • the electrical connections 104a lead to an electronics module 108 which has an electro-optical converter for converting incoming light signals into electrical signals and a further electro-optical converter for converting electrical signals into light signals.
  • An optical switch 110 is inserted between the ends of the optical waveguide connections 106 and the electronic module 108 and can be moved between an upper switch position and a lower switch position, which is also accommodated in the housing 101, by means of a relay 112. In the upper formwork shown in FIG.
  • FIG. 7 The two positions of the electro-optical switch 110 relative to the electronic module 108 are shown in FIG. 7 and in FIG. 8. It should be noted that these two components are viewed from the left as shown in FIG. 6, which means that the ends of the optical waveguide connections 106 lie in front of the plane of the drawing.
  • the electro-optical switch 110 is located with respect to the electronics module 108 such that there is a direct light connection between the ends of the optical waveguide connections 106 and the transducers in the electronics module 108.
  • the section of the switch 110 designated 118 is in line with the ends of the optical waveguides 106.
  • the section of FIG. 9 shows how the section 118 of the electro-optical switch 110 is designed. It can be seen from this that the section 118 has a spherically curved region which, in the switch position of FIG. 8, lies opposite the ends of the optical waveguide terminations 106. This spherical area is designed as a concave mirror surface, so that light that strikes this area is reflected again. By appropriately dimensioning the radius of curvature and the distance between the ends of the optical waveguide connections 106, it can be achieved that the light coming from one optical waveguide and striking the spherical surface is completely reflected in the other optical waveguide.
  • optical waveguides are not made from glass fibers but from plastic, so that they have a relatively high internal attenuation; In this case, any additional damping caused in the bus system by coupling, decoupling or any switching operations must be kept as low as possible.
  • a subscriber system with optical fibers made of plastic can only be used in practice if the entire system is very carefully designed to minimize losses.
  • FIGS. 10 and 11 show views of the connector block from FIG. 6 from below and from the left, with the housing in particular being cut open so that the essential parts can be better seen. 11, the switch 110 assumes the same position as in FIG. 7.
  • FIG. 12 Another embodiment of a connector block is shown in FIG. 12.
  • the connector block can be used as a switch or as a switch in a bus.
  • it is provided with two optical fiber connections on the left side and on the right side.
  • the housing 120 of this connector block there is a relay 122, with the aid of which an optical switch 124 is switched from the rest position shown in FIG. 12, in which the relay 122 is not energized, to a working position when the relay is energized ⁇ tet in which it is shifted downwards compared to the representation of FIG. 12. In the position shown in FIG.
  • a spherical mirror surface on the optical switch 124 is brought into a position opposite to the ends of the optical fiber connections on the left side of the housing, so that the optical fibers which are connected on the right side are decoupled.
  • FIGS. 13 and 14 which switching operations can be achieved is explained with reference to FIGS. 13 and 14.
  • the input E1 and the output AI are connected directly to the bus of the subscriber system, while the input E2 and the output A2 are connected to an electronic device to be coupled to the bus.
  • the switch 124 is brought into the position in FIG. 14, in which the light coming from the input E1 is reflected directly into the output A2 via the spherical surface acting as a concave mirror. In this way, the bus is closed by switch 124 almost without loss.
  • FIG. 15 A development of the optical switch 124 is shown in FIG. 15. With this configuration, it is possible to either close two buses, which are connected to the input E1 and the output A2 or the input E2 and the output A2, (position of the switch 124 according to FIG. 15) or also directly to one another couple. In the position of FIG. 15, the light coming from the input E1 is reflected to the output AI, and the light coming from the input E2 is reflected into the output A2. In contrast, in the position of the switch 124 (not shown) which corresponds to the position in FIG. 13, the light from the input E1 goes directly to the output A2, while the light from the input E2 to the output AI. This means the coupling of two buses.

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Abstract

In a system, several electric items (10, 12, 14, 16) of various types are connected each by an interface to a common bus constituted by fiber optic sections (18, 20, 22, 24) and which forms a closed ring. Each apparatus is connected to the bus by a connector block (30). The connector block (30) has electric contacts for connecting with the respective apparatus, a fiber optic input and a fiber optic output inserted between two fiber optic sections (18, 20, 22, 24). The connector block (30) contains two electrooptical transducers for converting optical signals arriving via the bus into electric signals and for converting electric signals coming from the electric contacts into optical signals transmitted via the bus. In order to ensure the integrity of the whole bus system even when an item breaks down, the optical path inside each connector block (30) is automatically bridged when the connected apparatus is faulty or when no apparatus is connected. As bridging element a concentrating reflector (118) may be used.

Description

Teilnehmersystem mit mehreren durch elektrische Geräte gebildeten Teilnehmern und Konnektorblock zur Verwendung in einem solchen Teilnehmersystem Subscriber system with several subscribers formed by electrical devices and connector block for use in such a subscriber system
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 a plurality of subscribers formed by electrical devices, each of which is connected via an interface to a common bus formed by optical waveguides.
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, various types of electrical and electronic devices are networked with one another and exchange information with one another via the common bus. For example, in motor vehicles, audio signal sources such as radio receivers, cassette recorders or CD players are connected to one another on the one hand and to audio sinks such as amplifier / speaker combinations on the other hand. Device components that are used for extensive control and monitoring of vehicle functions can also be integrated into such a network. So that all participants in the system can communicate with one another, the bus is preferably designed as a loop in itself. Each subscriber component is therefore connected to an incoming fiber optic cable. cut and connected to an outgoing optical fiber section. In the interface of each subscriber component, the incoming light signals are converted into electrical signals, evaluated and modified if necessary, and then converted into optical signals which are forwarded via the outgoing optical waveguide section. The light path is therefore interrupted at each individual subscriber component and is bridged by the function of the relevant subscriber component with its interface containing the electro-optical converters with respect to the signal flow.
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. 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.In such a subscriber system, there is initially a need for the simple and flexible coupling of different subscriber components by means of a uniform connection concept. This is achieved in the subscriber system according to the invention in that the interfaces each comprise a connector block, which has electrical contacts for connection to the associated device, an optical waveguide input and an optical waveguide output for insertion into the optical waveguide, and in that the optical waveguide input has an electro-optical converter For converting light signals arriving via the bus into electrical signals passed on to the electrical contacts and the optical waveguide output, an electro-optical converter for converting the electrical signals coming from the electrical contacts into light signals going out on the bus is assigned. In the subscriber system according to the invention, important interface functions are therefore shifted to the connector block. The individual devices therefore do not have to be designed for operation on an optical bus system. The optical waveguide forms a closed system with the individual connector blocks, which communicates to the outside only via electrical contacts. The connector blocks can be designed as uniform standard plug connection parts, so that the subscriber devices provided with a complementary plug connection element can be connected to the common bus system solely by establishing a single plug connection. However, if any subscriber component fails in a subscriber system with a closed bus, the signal flow on the entire bus is interrupted and the entire subscriber system can fail. This is a consequence of the monodirectional signal transmission from one subscriber component to the next, and because of the interruption of the optical signal path at each subscriber component, their perfect functioning must be assumed at least with regard to the reception and transmission of signals.
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 problem is remedied by the fact that in the connector block the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is bridged when no electrical device is connected or is defective, and is interrupted when an electrical device is connected and is functional. At rest, i.e. if the device is not connected or the device is inactive, the optical waveguide is bridged within the connector, so that signal transmission is ensured. Only a device connected to the connector block and functional at least with regard to signal reception and transmission can cause an interruption in the 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.According to an advantageous development, a suitable connector block contains an optical switch between the optical waveguide input and the optical waveguide output. This optical switch can assume two switching states, namely a first state in which the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is bridged, and a second switching state in which the optical path between the optical waveguide input and the optical waveguide output is interrupted. In the idle state, the switch assumes the first switching state; the switch can be reversed into its second switching state only by a control signal coming from the associated device. If the device like this It is conceived that the control signal can only be emitted if at least its function of signal acceptance and signal transmission is guaranteed, the function of the entire bus system is not endangered by the failure of an individual subscriber component.
Wenn die Lichtwellenleiter nicht aus Glasfasern, sondern aus Kunststoff aterial hergestellt werden, muß in einem Teilneh¬ mersystem für eine optimale Verlust inimierung gesorgt wer¬ den, da das Kunststoff aterial bereits eine relativ hohe Eigendämpfung für das zu übertragende Licht aufweist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die sich besonders für diesen Anwendungsfall eignet, ist in einem Konnektor¬ block verkörpert, bei dem das optische Umlenkmittel von einem Hohlspiegel gebildet ist, der in der ersten Stellung des optischen Schalters so relativ zu den Enden der Licht¬ wellenleiter angeordnet ist, daß er das vom Eingangswellen¬ leiter kommende Licht in den Ausgangswellenleiter reflek¬ tiert. Der Hohlspiegel kann eine nahezu verlustlose Verbin¬ dung zwischen den zwei Enden der Lichtwellenleiter herstel¬ len, so daß sich dieses Bauelement besonders dann eignet, wenn möglichst geringe Verluste angestrebt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Konnektorblock als ein weichenartiges Bauelement in einem Bussystem einge¬ setzt werden, mit dem abhängig von der Stellung des opti¬ schen Schalters ein Bus geschlossen oder mit einem anderen Bus gekoppelt werden kann.If the optical waveguides are not made of glass fibers, but of plastic, an optimal loss minimization must be ensured in a subscriber system, since the plastic already has a relatively high internal attenuation for the light to be transmitted. An advantageous development of the invention, which is particularly suitable for this application, is embodied in a connector block in which the optical deflection means is formed by a concave mirror, which in the first position of the optical switch is thus relative to the ends of the optical waveguides is arranged such that it reflects the light coming from the input waveguide into the output waveguide. The concave mirror can produce an almost lossless connection between the two ends of the optical waveguides, so that this component is particularly suitable when the lowest possible losses are aimed for. In a further embodiment of the invention, the connector block can be used as a switch-like component in a bus system, with which, depending on the position of the optical switch, a bus can be closed or coupled to another bus.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Konnektorblock als ein weichenartiges Bauelement in einem Bussystem eingesetzt werden, mit dem abhängig von der Stellung des optischen Schalters ein Bus geschlossen oder mit einem anderen Bus gekoppelt werden kann.In a further embodiment of the invention, the connector block can be used as a switch-like component in one Bus system can be used with which, depending on the position of the optical switch, a bus can be closed or coupled to another bus.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Teilneh- merεystems 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 subscriber system and from the drawing to which reference is made. The drawing shows:
Fig. 1 schematisch ein zu einem Ring geschlossenes Busεyεtem, dessen Bus als Lichtwellenleiter ausgebildet ist, an den vier Teilnehmerkoraponenten angeschlossen sind;1 schematically shows a bus system closed to a ring, the bus of which is designed as an optical waveguide, to which four subscriber components are connected;
Fig. 2 einen an eine Teilnehmerkomponente angeschlossenen Konnektorblock, der in dem Teilnehmersystera Verwen¬ dung findet;2 shows a connector block connected to a subscriber component, which is used in the subscriber system;
Fig. 3 den von der Teilnehmerkomponente gelösten Konnektor¬ block;3 shows the connector block detached from the subscriber component;
Fig. 4 eine εchematische Darεtellung einer möglichen Ausfüh¬ rungsform eines optischen Schalters für den Konnek¬ torblock;4 shows a schematic representation of a possible embodiment of an optical switch for the connector block;
Fig. 5 eine Ausführungsvariante des Konnektorblocks; Fig. 6 eine Seitenansicht eines Konnektorblocks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;5 shows a variant of the connector block; 6 shows a side view of a connector block according to a further embodiment of the invention;
Fig. 7 den optischen Schalter des Konnektorblocks von Fig. 6 in seinem zweiten Schaltzustand in Zuordnung zum Elektronikmodul;7 shows the optical switch of the connector block from FIG. 6 in its second switching state in association with the electronic module;
Fig. 8 den optischen Schalter von Fig. 6 in seinem ersten Schaltzustand;8 shows the optical switch from FIG. 6 in its first switching state;
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 8;Fig. 9 is a section along the line 9-9 of Fig. 8;
Fig. 10 eine schematische, teils geschnittene Ansicht des Konnektorblocks von Fig. 6 von unten;FIG. 10 shows a schematic, partially sectioned view of the connector block from FIG. 6 from below; FIG.
Fig. 11 eine schematische, teils geschnittene Ansicht des Konnektorblocks von Fig. 6 von links;FIG. 11 shows a schematic, partially sectioned view of the connector block from FIG. 6 from the left; FIG.
Fig. 12 eine weitere Ausführungsform eines Konnektorblocks nach der Erfindung;12 shows a further embodiment of a connector block according to the invention;
Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung derFig. 13 is a schematic representation for explaining the
Schaltmöglichkeiten des Konnektorblocks von Fig. 12, wobei sich das überbrückungselement des optischen Schalters in der zweiten Stellung befindet;Switching options of the connector block of Figure 12, wherein the bridging element of the optical switch is in the second position.
Fig. 14 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 13, wobei sich das überbrückungselement des optischen Schalters jedoch in der ersten Stellung befindet, undFig. 14 is a similar representation as in Fig. 13, but with the bridging element of the optical switch in the first position, and
Fig. 15 eine vorteilhafte Weiterbildung des Überbrückungs¬ elements. Bei dem in Fig. 1 schematiεch gezeigten Teilnehmersystem sind vier Teilnehmerkomponenten 10, 12, 14, 16, bei denen es εich 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 Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Ausführung sind fünf elektrische Kontakte vorgesehen, die folgende Funktion haben:15 shows an advantageous further development of the bridging element. 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 takes place by means of a connector block 30, which is of the same design for all subscriber components and has an optical waveguide input 30a and an optical waveguide output 30b (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 Figures 1, 2 and 3, five electrical contacts are provided, which have the following function:
Ein erster Kontakt 1 führt ein Massepotential;A first contact 1 carries a ground potential;
ein zweiter Kontakt 2 führt die an das betreffende elektri¬ sche oder elektronische Gerät anzulegenden elektrischen Si¬ gnale;a second contact 2 carries the electrical signals to be applied to the relevant electrical or electronic device;
ein dritter Kontakt 3 führt die von dem Gerät ausgehenden elektrischen Signale;a third contact 3 carries the electrical signals coming from the device;
ein vierter Kontakt 4 führt eine Versorgungsspannung;a fourth contact 4 carries a supply voltage;
ein fünfter Kontakt 5 führt ein Steuersignal aus dem ange¬ schlossenen Gerät zum Konnektorblock 30.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 via an optical waveguide section into electrical signals which are output at the electrical contact 2. The second electro-optical converter 42 sets the electrical signals arriving at the electrical contact 3. trical S ignale into optical signals which are fed to the optical waveguide section in the exit ¬.
Jeder Konnektorblock 30 ist ferner mit einem optischen Schal¬ ter ausgestattet. Dieser in den Figuren 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 52 gekoppeltEach connector block 30 is also equipped with an optical switch . This generally indicated in Figures 2 and 3 with 50 optical switch comprises a translatable optical waveguide section 52, a Spiegel¬ body 54 with two right angle surfaces ¬ forming Spiegelflä, which coupled with the optical waveguide section 52
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 52 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 52 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. 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.and an electromagnetic drive 56 which can be controlled by the control signal present between the electrical contacts 1 and 5. In the de-energized state of the electromagnetic drive 56, for example when the connector block is detached from the device 14 in question (FIGS. 1 and 3), the optical waveguide section 52 is in a position in which it connects the optical waveguide input 30a to the optical waveguide output 30b, so that a close ¬ To lossless transmission of the optical signals through the connector block 30 takes place. Only when the connector block is plugged in and a control signal is present between the electrical contacts 1 and 5 is the electromagnetic drive 56 excited and moves the optical waveguide section 52 with the mirror body 54 into the position shown in FIG. 2, in which the optical path between the Optical waveguide input 30a and the optical waveguide output 30b is interrupted. In this position, however, the mirror body 54 with its two mirror surfaces standing at right angles to one another deflects the light paths from the optical waveguide input 30a to the electro-optical converter 40 and from the electro-optical converter 42 to the optical waveguide output 30b. 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 also disappears in the connector block, so that the optical switch automatically returns to the idle state shown in FIG. 3. 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 embodiment according to FIG. 4, the light beam coming from the optical waveguide input 30a enters perpendicularly into the large base area of a generally trapezoidal prism 60 which consists of two symmetrical parts 60a, 60b. The incident light beam undergoes total reflection on the inside of the adjacent inclined surface of prism part 60a and is deflected perpendicular to the direction of incidence until it hits the inside of the opposite inclined surface of prism part 60b and is deflected there by total reflection parallel to the incoming beam and emerges perpendicularly from the large base area of the prism 60. In the narrow gap through which the prism parts 60a, 60b are separated, however, an optical shutter 62 is slidably arranged. The optical closure 62 is moved into and out of this gap by an electromechanical drive 64. The electro-optical converter 40 is arranged on the inclined surface of the prism part 60a and the electro-optical converter 42 on the inclined surface of the prism part 60b. 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 parallel 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. 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.Other possible designs of an electro-optical switch are based on various electro-optical effects, so that mechanically moving parts can be omitted, for example the use of liquid crystals which can be controlled directly by an electrical signal. In the embodiment of a connector block shown in FIG. 5, in addition to the five contacts previously assumed, two further contacts 6, 7 are provided, which serve to supply a supply voltage to the various subscriber components. The operating voltage for the electro-optical converters 40, 42 and the drive 56 of the connector block 30 can be derived from this supply voltage between the electrical contacts 1 and 4. 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 goes without saying that the number of subscriber components can be significantly larger than in the example assumed in FIG. 1.
Eine weitere Ausführungsform eines Konnektorblocks ist in Fig. 6 dargestellt. Dieser Konnektorblock 100 weist ein Gehäuse 102 auf, das mit elektrischen Anschlüssen 104a und 104b sowie mit Anschlüssen 106 für Lichtwellenleiter verse¬ hen ist. Die elektrischen Anschlüsse 104a führen zu einem Elektronikmodul 108, der einen elektrooptischen Wandler zum Umsetzen ankommender Lichtsignale in elektrische Signale und einen weiteren elektrooptischen Wandler zum Umsetzen elek¬ trischer Signale in Lichtsignale aufweist. Zwischen die En¬ den der Lichtwellenleiteranschlüsse 106 und den Elektronik¬ modul 108 ist ein optischer Schalter 110 eingefügt, der mittels eines ebenfalls in dem Gehäuse 101 untergebrachten Relais 112 zwischen einer in Fig. 6 dargestellten oberen Schalterposition und einer unteren Schalterposition bewegt werden kann. In der in Fig. 6 dargestellten oberen Schal- terposition besteht eine direkte lichtleitende Verbindung zwischen den Enden der Lichtwellenleiteranschlüsse 106 und den elektrooptischen Wandlern im Elektronikmodul 108; diese Verbindung kann dadurch hergestellt werden, daß im Schalter 110 zwei kurze Lichtwellenleiterabschnitte 114 angebracht werden, die in der Schalterposition von Fig. 6 mit den Enden der Lichtwellenleiteranschlüsse 106 und den elektrooptischen Wandlern im Elektronikmodul 108 in einer Linie liegen. In einer einfachen Ausführung könnten die Lichtwellenleiterab¬ schnitte 114 einfach durch Löcher im Schalter 110 ersetzt sein.Another embodiment of a connector block is shown in FIG. 6. This connector block 100 has a housing 102 which is provided with electrical connections 104a and 104b and with connections 106 for optical waveguides. The electrical connections 104a lead to an electronics module 108 which has an electro-optical converter for converting incoming light signals into electrical signals and a further electro-optical converter for converting electrical signals into light signals. An optical switch 110 is inserted between the ends of the optical waveguide connections 106 and the electronic module 108 and can be moved between an upper switch position and a lower switch position, which is also accommodated in the housing 101, by means of a relay 112. In the upper formwork shown in FIG. There is a direct light-conducting connection between the ends of the optical waveguide connections 106 and the electro-optical converters in the electronics module 108; this connection can be made by attaching two short optical fiber sections 114 in switch 110, which in the switch position of FIG. 6 lie in line with the ends of optical fiber connectors 106 and the electro-optical converters in electronics module 108. In a simple embodiment, the optical waveguide sections 114 could simply be replaced by holes in the switch 110.
Die Schalterposition von Fig. 6 liegt dann vor, wenn dem Relais 112 über die elektrischen Anschlüsse 104b ein elek¬ trisches Schaltsignal zugeführt wird. Liegt dagegen am Relais 112 kein Schaltsignal an, dann senkt der mit dem Schalter 110 verbundene Ankerhebel 116 den optischen Schalter 110 unter der Wirkung einer nicht dargestellten Vorbelastungsfeder ab, so daß der mit 118 gekennzeichnete Abschnitt des Schalters 110 in eine Linie mit den Enden der Lichtwellenleiteranschlüsse 106 gebracht wird.6 is when the relay 112 is supplied with an electrical switching signal via the electrical connections 104b. On the other hand, if there is no switching signal at the relay 112, the armature lever 116 connected to the switch 110 lowers the optical switch 110 under the action of a preload spring (not shown), so that the section of the switch 110 marked 118 is in line with the ends of the optical waveguide connections 106 is brought.
In Fig. 7 und in Fig. 8 sind die beiden Positionen des elektrooptischen Schalters 110 relativ zum Elektronikmodul 108 dargestellt. Dabei ist zu beachten, daß diese beiden Bauteile gemäß der Darstellung von Fig. 6 von links her betrachtet werden, was bedeutet, daß die Enden der Licht¬ wellenleiteranschlüsse 106 vor der Zeichenebene liegen.The two positions of the electro-optical switch 110 relative to the electronic module 108 are shown in FIG. 7 and in FIG. 8. It should be noted that these two components are viewed from the left as shown in FIG. 6, which means that the ends of the optical waveguide connections 106 lie in front of the plane of the drawing.
In der Position von Fig. 7 liegt der elektrooptische Schal¬ ter 110 bezüglich des Elektronikmoduls 108 so, daß eine direkte Lichtverbindung zwischen den Enden der Lichtwellen¬ leiteranschlüsse 106 und den Wandlern im Elektronikmodul 108 gegeben ist.In the position of FIG. 7, the electro-optical switch 110 is located with respect to the electronics module 108 such that there is a direct light connection between the ends of the optical waveguide connections 106 and the transducers in the electronics module 108.
In der Position von Fig. 8 liegt dagegen der mit 118 be¬ zeichnete Abschnitt des Schalters 110 mit den Enden der Lichtwellenleiter 106 in einer Linie. Wie der Abschnitt 118 des elektrooptischen Schalters 110 ausgebildet ist, zeigt der Schnitt von Fig. 9. Daraus ist zu erkennen, daß der Abschnitt 118 einen sphärisch gekrümmten Bereich aufweist, der in der Schalterposition von Fig. 8 den Enden der Lichtwellenleiterabschlüsse 106 gegenüberliegt. Diese sphärische Bereich ist als Hohlspiegelfläche ausgebil¬ det, so daß Licht, das auf diesen Bereich auftrifft, wieder reflektiert wird. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Krümmungsradius und des Abstandes der Enden der Licht¬ wellenleiteranschlüsse 106 kann erreicht werden, daß das von einem Lichtwellenleiter kommende und auf die sphärische Fläche auftreffende Licht vollständig in den anderen Licht¬ wellenleiter reflektiert wird. Diese Reflexion erfolgt dabei mit sehr geringen Verlusten. Dies ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn die Lichtwellenleiter nicht aus Glasfa¬ sern, sondern aus Kunststoff hergestellt sind, so daß sie eine relativ hohe Eigendämpfung aufweisen; jede zusätzliche Dämpfung, die im Bussystem durch Einkopplung, Auskopplung oder irgendwelche Schaltvorgänge hervorgerufen werden, müs¬ sen in diesem Fall so gering wei möglich gehalten werden. Ein Teilnehmersystem mit Lichtleitfasern aus Kunststoff kann nur dann in der Praxis eingesetzt werden, wenn im gesamten System sehr genau auf eine Verlustminimierung geachtet wird.In contrast, in the position of FIG. 8, the section of the switch 110 designated 118 is in line with the ends of the optical waveguides 106. The section of FIG. 9 shows how the section 118 of the electro-optical switch 110 is designed. It can be seen from this that the section 118 has a spherically curved region which, in the switch position of FIG. 8, lies opposite the ends of the optical waveguide terminations 106. This spherical area is designed as a concave mirror surface, so that light that strikes this area is reflected again. By appropriately dimensioning the radius of curvature and the distance between the ends of the optical waveguide connections 106, it can be achieved that the light coming from one optical waveguide and striking the spherical surface is completely reflected in the other optical waveguide. This reflection takes place with very little loss. This is particularly important if the optical waveguides are not made from glass fibers but from plastic, so that they have a relatively high internal attenuation; In this case, any additional damping caused in the bus system by coupling, decoupling or any switching operations must be kept as low as possible. A subscriber system with optical fibers made of plastic can only be used in practice if the entire system is very carefully designed to minimize losses.
Auch mit dem Konnektorblock von Fig. 6 kann in der oben bereits beschriebenen Weise ein elektronisches Gerät an den Bus angekoppelt werden, wobei dann, wenn kein Gerät angekop¬ pelt ist oder in dem Gerät ein Fehler auftritt, für eine Kontinuität des Busses gesorgt wird, in dem der optische Schalter 110 die Position einnimmt, in der der als Hohl¬ spiegel wirkende Bereich den Enden der Lichtwellenleiteran¬ schlüsse gegenüberliegt. Nur wenn ein elektronisches Gerät an den Bus angekoppelt werden soll und dieses Gerät auch einwandfrei arbeitet, gelangt an die elektrischen Anschlüsse 104b des Konnektorblocks ein Schaltsignal, das das Relais 112 erregt und die Verschiebung des optischen Schalters 110 in die Position von Fig. 7 hervorruft. In den Fig. 10 und 11 sind Ansichten des Konnektorblocks von Fig. 6 von unten bzw. von links dargestellt, wobei insbeson¬ dere das Gehäuse jeweils aufgeschnitten ist, damit die we¬ sentlichen Teile besser erkennbar werden. In Fig. 11 nimmt dabei der Schalter 110 die gleiche Stellung wie in Fig. 7 ein.6 can also be used to couple an electronic device to the bus in the manner already described above, wherein continuity of the bus is ensured if no device is connected or an error occurs in the device. in which the optical switch 110 assumes the position in which the region acting as a hollow mirror is opposite the ends of the optical waveguide connections. Only when an electronic device is to be coupled to the bus and this device also works properly, does a switching signal reach the electrical connections 104b of the connector block, which excites the relay 112 and causes the optical switch 110 to be moved to the position in FIG. 7. FIGS. 10 and 11 show views of the connector block from FIG. 6 from below and from the left, with the housing in particular being cut open so that the essential parts can be better seen. 11, the switch 110 assumes the same position as in FIG. 7.
Eine weitere Ausführungsform eines Konnektorblocks ist in Fig. 12 dargestellt. In dieser Ausführung kann der Konnek¬ torblock als Schalter oder als Weiche in einen Bus einge¬ setzt werden. Er ist dabei sowohl in der Darstellung von Fig. 12 auf der linken Seite als auch auf der rechten Seite mit jeweils zwei Lichtwellenleiteranschlüssen versehen. Im Gehäuse 120 dieses Konnektorblocks befindet sich wie in den vorhergehenden Ausführungsformen ein Relais 122, mit dessen Hilfe ein optischer Schalter 124 aus der in Fig. 12 darge¬ stellten Ruheposition, in der das Relais 122 nicht erregt ist, bei erregtem Relais in eine Arbeitsposition umgeschal¬ tet werden kann, in der er gegenüber der Darstellung von Fig. 12 nach unten verschoben ist. In der in Fig. 12 darge¬ stellten Position befinden sich in einer Linie mit den Enden der Lichtwellenleiteranschlüsse im optischen Schalter 124 Öffnungen, die das Licht ungehindert durchlassen. Im erreg¬ ten Zustand des Relais 122 wird eine sphärische Spiegel¬ fläche am optischen Schalter 124 in eine Gegenüberlage zu den Enden der Lichtwellenleiteranschlüsse auf der linken Gehäuseseite gebracht, so daß die Lichtwellenleiter, die an der rechten Seite angeschlossen sind, abgekoppelt werden.Another embodiment of a connector block is shown in FIG. 12. In this embodiment, the connector block can be used as a switch or as a switch in a bus. In the illustration of FIG. 12, it is provided with two optical fiber connections on the left side and on the right side. In the housing 120 of this connector block, as in the previous embodiments, there is a relay 122, with the aid of which an optical switch 124 is switched from the rest position shown in FIG. 12, in which the relay 122 is not energized, to a working position when the relay is energized ¬ tet in which it is shifted downwards compared to the representation of FIG. 12. In the position shown in FIG. 12 there are openings in a line with the ends of the optical waveguide connections in the optical switch 124 which allow the light to pass through unhindered. In the excited state of the relay 122, a spherical mirror surface on the optical switch 124 is brought into a position opposite to the ends of the optical fiber connections on the left side of the housing, so that the optical fibers which are connected on the right side are decoupled.
Welche Schaltvorgänge dadurch erzielt werden können, wird anhand der Fig. 13 und 14 erläutert. In Fig. 13 sind der Eingang El und der Ausgang AI unmittelbar mit dem Bus des Teilnehmersystems verbunden, während dem Eingang E2 und dem Ausgang A2 ein mit dem Bus zu koppelndes elektronisches Gerät verbunden ist. In der Position des Schalters von Fig. 13 kann das vom Eingang El, kommende Licht unmittelbar zum Ausgang A2 und damit zum elektronischen Gerät gelangen. während das vom elektronischen Gerät abgegebene Signal über den Eingang E2 zum Ausgang AI und damit zum Bus gekoppelt werden kann. Wenn dagegen kein elektronisches Gerät ange¬ schlossen ist, wird der Schalter 124 in die Position von Fig. 14 gebracht, in der das vom Eingang El kommende Licht über die als Hohlspiegel wirkende sphärische Fläche direkt in den Ausgang A2 reflektiert wird. Der Bus ist auf diese Weise durch den Schalter 124 nahezu verlustfrei geschlossen.Which switching operations can be achieved is explained with reference to FIGS. 13 and 14. In Fig. 13, the input E1 and the output AI are connected directly to the bus of the subscriber system, while the input E2 and the output A2 are connected to an electronic device to be coupled to the bus. In the position of the switch of FIG. 13, the light coming from the input E1 can go directly to the output A2 and thus to the electronic device. while the signal emitted by the electronic device can be coupled via input E2 to output AI and thus to the bus. If, on the other hand, no electronic device is connected, the switch 124 is brought into the position in FIG. 14, in which the light coming from the input E1 is reflected directly into the output A2 via the spherical surface acting as a concave mirror. In this way, the bus is closed by switch 124 almost without loss.
In Fig. 15 ist eine Weiterbildung des optischen Schalters 124 dargestellt. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist es möglich, zwei Busse, die mit dem Eingang El und dem Ausgang A2 bzw. dem Eingang E2 und dem Ausgang A2 verbunden sind, entweder zu schließen (Stellung des Schalters 124 gemäß Fig. 15) oder auch direkt miteinander zu koppeln. In der Stellung von Fig. 15 wird das vom Eingang El kommende Licht zum Ausgang AI reflektiert, und das vom Eingang E2 kommende Licht wird in den Ausgang A2 reflektiert. In der nicht dargestellten Stellung des Schalters 124, die der Stellung von Fig. 13 entspricht, gelangt das Licht vom Eingang El dagegen direkt zum Ausgang A2, während das Licht vom Eingang E2 zum Ausgang AI gelangt. Dies bedeutet die Kopplung von zwei Bussen. A development of the optical switch 124 is shown in FIG. 15. With this configuration, it is possible to either close two buses, which are connected to the input E1 and the output A2 or the input E2 and the output A2, (position of the switch 124 according to FIG. 15) or also directly to one another couple. In the position of FIG. 15, the light coming from the input E1 is reflected to the output AI, and the light coming from the input E2 is reflected into the output A2. In contrast, in the position of the switch 124 (not shown) which corresponds to the position in FIG. 13, the light from the input E1 goes directly to the output A2, while the light from the input E2 to the output AI. This means the coupling of two buses.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Teilnehmersystem mit mehreren durch elektrische Geräte (10, 12, 14, 16) gebildeten Teilnehmern, die über je eine Schnittstelle an einen gemeinsamen, durch einen Lichtwellen¬ leiter (18, 20, 22, 24) gebildeten Bus angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellen jeweils einen Konnektorblock (30; 100) umfassen, der elektrische Kontakte (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; 104a) zur Verbindung mit dem zugehö¬ rigen Gerät (10, 12, 14, 16), einen Lichtwellenleitereingang (30a) und einen Lichtwellenleiterausgang (30b) zur Einfügung in den Lichtwellenleiter (18, 20, 22, 24; 106) aufweist, und daß dem Lichtwellenleitereingang (30a) ein elektrooptischer Wandler (40) zur Umsetzung von über den Bus ankommenden Lichtsignalen in zu den elektrischen Kontakten (2) weiterge¬ leitete elektrische Signale und dem Lichtwellenleiterausgang (30b) ein elektrooptischer Wandler (42) zur Umsetzung der von den elektrischen Kontakten (3) kommenden elektrischen Signale in auf dem Bus abgehende Lichtsignale zugeordnet ist.1. Subscriber system with a plurality of subscribers formed by electrical devices (10, 12, 14, 16), each of which is connected via an interface to a common bus formed by an optical waveguide (18, 20, 22, 24) that the interfaces each comprise a connector block (30; 100) which has electrical contacts (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; 104a) for connection to the associated device (10, 12, 14, 16 ), an optical waveguide input (30a) and an optical waveguide output (30b) for insertion into the optical waveguide (18, 20, 22, 24; 106), and that the optical waveguide input (30a) has an electro-optical converter (40) for converting via the bus incoming light signals in electrical signals forwarded to the electrical contacts (2) and the optical fiber output (30b) an electro-optical converter (42) for converting the electrical signals coming from the electrical contacts (3) into Lic is assigned.
2. Teilnehmersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus (18, 20, 22, 24) eine geschlossene Schleife bil¬ det, auf dem die Lichtsignale monodirektional übertragen wer¬ den.2. Subscriber system according to claim 1, characterized in that the bus (18, 20, 22, 24) forms a closed loop on which the light signals are transmitted monodirectionally.
3. Teilnehmersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in dem Konnektorblock (30; 100) der optische Weg zwischen Lichtwellenleitereingang (30a) und Lichtwellenlei¬ terausgang (30b) überbrückt ist, wenn kein elektrisches Gerät (10, 12, 14, 16) angeschlossen oder dieses defekt ist, und unterbrochen ist, wenn ein elektrisches Gerät angeschlossen und funktionsfähig ist.3. Subscriber system according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that in the connector block (30; 100) the optical path between the optical waveguide input (30a) and optical waveguide output (30b) is bridged when no electrical device (10, 12, 14, 16) is connected or this is defective, and is interrupted when an electrical device is connected and working.
4. Konnektorblock zur Verwendung in einem Teilnehmersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich¬ net, daß er als standardisiertes Steckverbindungsteil ausge¬ bildet ist und wenigstens die folgenden elektrischen Kontakte4. Connector block for use in a subscriber system according to one of the preceding claims, characterized gekennzeich¬ net that it is formed as a standardized connector part and at least the following electrical contacts
- einen Masseanschluß (1) ,- a ground connection (1),
- wenigstens einen Stromversorgungsanschluß (4, 6, 7),- at least one power supply connection (4, 6, 7),
- einen Signaleingang (2) und- A signal input (2) and
- einen Signalausgang (3)- a signal output (3)
sowie ferner zwei Lichtwellenleiteranschlüsse (30a, 30b) und zwei elektrooptische Wandler (40, 42) aufweist.and furthermore has two optical waveguide connections (30a, 30b) and two electro-optical converters (40, 42).
5. Konnektorblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Schalter (50) zwischen Lichtwellenleiter¬ eingang (30a) und Lichtwellenleiterausgang (30b) angeordnet ist, daß dieser Schalter (50) zwei Schaltzustände einnehmen kann,5. Connector block according to claim 4, characterized in that an optical switch (50) is arranged between the light waveguide input (30a) and the light waveguide output (30b), that this switch (50) can assume two switching states,
- einen ersten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwi¬ schen Lichtwellenleitereingang (30a) und Lichtwellenleiter¬ ausgang (30b) überbrückt ist, unda first switching state in which the optical path between the optical waveguide input (30a) and optical waveguide output (30b) is bridged, and
- einen zweiten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwi¬ schen Lichtwellenleitereingang (30a) und Lichtwellenleiter¬ ausgang (30b) unterbrochen ist;- a second switching state in which the optical path between the optical fiber input (30a) and optical fiber output (30b) is interrupted;
daß der Schalter (50) im Ruhezustand den ersten Schaltzustand einnimmt sowie durch ein von dem zugehörigen Gerät (10, 12, 14, 16) kommendes Steuersignal in den zweiten Schaltzustand umsteuerbar ist und daß die elektrischen Kontakte einen wei¬ teren Anschluß (5) für das Steuersignal umfassen.that the switch (50) assumes the first switching state in the idle state and can be switched to the second switching state by a control signal coming from the associated device (10, 12, 14, 16) and that the electrical contacts have a further connection (5) for include the control signal.
6. Konnektorblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß der optische Schalter (50) ein optisches überbrückungs¬ element (52) aufweist, das mechanisch zwischen einer ersten Stellung, in der es den Lichtwellenleitereingang (30a) mit dem Lichtwellenleiterausgang (30b) verbindet, und einer zwei¬ ten Stellung, in der es den optischen Weg zwischen Lichtwel¬ lenleitereingang (30a) und Lichtwellenleiterausgang (30b) unterbricht, beweglich ist.6. Connector block according to claim 5, characterized. that the optical switch (50) has an optical bridging element (52) which mechanically between a first position in which it connects the optical fiber input (30a) to the optical fiber output (30b) and a second position in which it interrupts the optical path between the optical waveguide input (30a) and the optical waveguide output (30b).
7. Konnektorblock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische überbrückungselement durch einen beweglichen Lichtleiterabschnitt (52) und mit diesem gekoppelte optische Umlenkmittel (54) gebildet ist, die den optischen Weg zu den elektrooptischen Wandlern (40, 42) umlenken.7. Connector block according to claim 6, characterized in that the optical bridging element is formed by a movable light guide section (52) and with this coupled optical deflection means (54) which deflect the optical path to the electro-optical converters (40, 42).
8. Konnektorblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Schalter ein optisches Überbrückungselement (60) aufweist, das ortsfest zwischen den Lichtwellenleiteran¬ schlüssen angeordnet ist und einen steuerbaren optischen Ver¬ schluß (62) sowie optische Umlenkmittel zur Strahlumlenkung zu den elektrooptischen Wandlern (40, 42) aufweist.8. Connector block according to claim 5, characterized in that the optical switch has an optical bridging element (60) which is arranged in a fixed position between the optical waveguide connections and a controllable optical closure (62) and optical deflection means for beam deflection to the electro-optical converters (40, 42).
9. Konnektorblock nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die optischen Umlenkmittel durch Spiegelflächen gebildet sind.9. Connector block according to claim 7 or 8, characterized gekenn¬ characterized in that the optical deflection means are formed by mirror surfaces.
10. Konnektorblock nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die optischen Umlenkmittel durch totalreflek¬ tierende Flächen gebildet sind.10. Connector block according to claim 7 or 8, characterized gekenn¬ characterized in that the optical deflection means are formed by totally reflecting surfaces.
11. Konnektorblock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Überbrückungselement einen Hohlspiegel (118) aufweist, der in der ersten Stellung des optischen über- brückungselements so relativ zu den Enden der Lichtwellen¬ leiter (106) angeordnet ist, daß das vom Eingangswellenlei¬ ter kommende Licht in den Ausgangswellenleiter reflektiert wird.11. Connector block according to claim 6, characterized in that the optical bridging element has a concave mirror (118) which, in the first position of the optical bridging element, is arranged relative to the ends of the optical waveguide (106) in such a way that that of the input waveguide ¬ ter incoming light is reflected in the output waveguide.
12. Konnektorblock zur Verwendung in einem Teilnehmersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß er wenigstens zwei Lichtwellenleiteranschlüsse (106) , einen als Eingangsanschluß (El) und einen als Ausgangsan¬ schluß (AI) , aufweist, daß den beiden Lichtwellenleiteran- schlüssen ein optischer Schalter (124) zugeordnet ist, der derart steuerbar ist, daß er zwei Schaltzustände annehmen kann, nämlich12. Connector block for use in a subscriber system according to one of claims 1 to 3, characterized. that it has at least two optical fiber connections (106), one as an input connection (El) and one as an output connection (AI), that the two optical fiber connections are assigned an optical switch (124) which can be controlled in such a way that it has two Switching states can assume, namely
- einen ersten Schaltzustand, in dem der optische Weg zwischen dem Eingangsanschluß (El) und dem Ausgangsan¬ schluß (AI) überbrückt ist, und- A first switching state in which the optical path between the input connection (El) and the output connection (AI) is bridged, and
- einen zweiten Schaltzustand, in dem der optische Wege zwischen dem Eingangsanschluß (El) und dem Ausgangsan- εchluß (AI) unterbrochen ist,a second switching state in which the optical path between the input connection (El) and the output connection (AI) is interrupted,
- wobei der Schalter (124) im Ruhezustand den ersten Schalter¬ zustand einnimmt.- The switch (124) assuming the first switch state in the idle state.
13. Konnektorblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Schalter (124) ein optisches überbrückungs¬ element aufweist, das mechanisch zwischen einer ersten Stel¬ lung, in der es den Eingangsanschluß (El) mit dem Ausgangs¬ anschluß (AI) verbindet, und einer zweiten Stellung, in der es den optischen Weg zwischen dem Eingangsanschluß (El) und dem Ausgangsanschluß (AI) unterbricht, beweglich ist, und das einen Hohlspiegel (118) aufweist, der in der ersten Stellung des Überbrückungselements so relativ zu den Enden der Lichtwellenleiter (106) angeordnet ist, daß das vom Eingangsanschluß (El) kommende Licht in den Ausgangsanschluß (AI) reflektiert wird. 13. Connector block according to claim 12, characterized in that the optical switch (124) has an optical bridging element that mechanically between a first position, in which it connects the input connection (El) with the output connection (AI) , and a second position in which it interrupts the optical path between the input connection (El) and the output connection (AI), and which has a concave mirror (118) which, in the first position of the bridging element, is thus relative to the ends the optical waveguide (106) is arranged so that the light coming from the input connection (El) is reflected into the output connection (AI).
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