УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ МЕЖДУ УСТРОЙСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ И ПОЛЕВЫМИ ПРИБОРАМИ Российский патент 2023 года по МПК H01R12/70 H05K7/14 H01R12/72 

Изобретение касается устройства для обработки сигналов, передаваемых между устройством управления и одним или несколькими полевыми приборами.

Устройства управления, в частности программируемые логические контроллеры (ПЛК), при необходимости могут соединяться через логические блоки с модулями обработки сигналов, чтобы регистрировать на стороне поля или выдавать самые разные формы сигналов. Это называется также кондиционированием сигналов или, на профессиональном языке, более обобщенно «маршалингом» (marshalling). Документ US 9 971 727 B2 описывает промежуточную систему для обработки сигналов ввода и/или вывода, которые передаются между полевым прибором и устройством управления. Система включает в себя подложку, в которую вставлены модули обработки сигналов, имеющие схему обработки сигналов. Подложка включает в себя как разъем на стороне поля, так и разъем на стороне управления.

Однако, у традиционных промежуточных систем в каждом гнезде, в который может вставляться модуль, необходима требующая издержек половина штекерного соединителя, которая обеспечивает возможность необходимого электрического и механического соединения на опережающей направлении вставки кромке модуля. Также каждый модуль должен включать в себя соответственно требующую издержек ответную половину штекерного соединителя для механического и электрического соединения.

Таким образом, исходя из уровня техники задача заключается в том, чтобы предложить технологию обработки сигналов между полевыми приборами и по меньшей мере одним устройством управления, при которой подложка (носитель) и модули проще в изготовлении. Альтернативной или более узкой задачей является, что модули должны иметь более плоскую конструкцию и более часто располагаться на подложке.

Задача или эти задачи решаются с помощью признаков независимого пункта формулы изобретения. Целесообразные варианты осуществления и предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Примеры осуществления изобретения описаны далее с частичной ссылкой на чертежи.

По одному из аспектов устройство для обработки сигналов, передаваемых между устройством управления и одним или несколькими полевыми приборами, включает в себя подложку (носитель) и по меньшей мере один модуль.

Подложка включает в себя интерфейс управления, полевой интерфейс и один или несколько гнезд. Интерфейс управления выполнен для подключения одного или нескольких электрических проводных каналов устройства управления. Полевой интерфейс выполнен для подключения сигнальных проводов ввода и/или вывода (сигнальные провода ввода-вывода, или кратко: сигнальные провода) указанного одного полевого прибора или указанных нескольких полевых приборов. Упомянутое гнездо или указанные несколько гнезд выполнены соответственно для разъемного механического соединения модуля в направлении вставки и в механически соединенном состоянии для электрического соединения соответствующего модуля с указанным или одним из указанных проводных каналов и с сигнальными проводами ввода-вывода указанного или одного из указанных полевых приборов.

Указанный по меньшей мере один модуль выполнен для разъемного механического соединения с подложкой на указанном гнезде или одном из указанных гнезд. Указанный по меньшей мере один модуль выполнен также для того, чтобы в механически соединенном состоянии обрабатывать сигналы от электрически соединенного проводного канала и выдавать в электрически соединенные сигнальные провода ввода-вывода, и/или обрабатывать сигналы от электрически соединенных сигнальных проводов ввода-вывода и выдавать в электрически соединенный проводной канал. Гнездо или каждое гнездо выполнено соответственно для того, чтобы электрически соединять модуль в первом месте модуля, и имеет в или на первом месте механическую степень свободы поперек направления вставки между модулем и подложкой. Механическое соединение гнезда задает механическую степень свободы первого места в отличающемся от первого места втором месте модуля.

В примерах осуществления устройства, благодаря отличающемуся от первого места для электрического соединения второму месту для задания механической степени свободы, электрическое соединение в первом месте может быть создано упрощенным образом (например, по сравнению с названным уровнем техники). Например, примеры осуществления подложки и/или модулей могут обходиться без половины штекерного соединителя в первом месте и/или допускать возможность более экономичного изготовления. Альтернативно или дополнительно примеры осуществления подложки и/или модулей могут иметь больше гнезд и/или иметь гнезда, находящиеся на меньшем расстоянии друг от друга, и/или иметь более компактную конструкцию. Например, частота гнезд на подложке может быть увеличена (т. е. расстояние между гнездами может быть сокращено) и/или указанный по меньшей мере один модуль может иметь соответственно более плоскую конструкцию.

Гнездо подложки может включать в себя электрические контакты (предпочтительно пружинные контакты, например, пружинные клеммы) для электрического соединения каждого модуля. Опционально позиционирование и/или комплектация этих электрических контактов может быть выполнена в соответствии с документом US 9 971 727 B2, при этом (например, в отличие от названного уровня техники) электрические контакты имеют механическую степень свободы поперек направления вставки и/или выполнены для того, чтобы обеспечивать возможность механической степени свободы поперек направления вставки. Например, гнездо или каждое гнездо включает в себя соответственно безрамочный ряд пружинных контактов (например, пружинных клемм).

Альтернативно или дополнительно модуль или каждый модуль в первом месте может включать в себя электрические проводящие дорожки для электрического соединения с проводным каналом и сигнальными проводами ввода-вывода данного модуля. Опционально может быть выполнено позиционирование и/или комплектация этих электрических проводящих дорожек в соответствии с документом US 9 971 727 B2, при этом (например, в отличие от названного уровня техники) электрические проводящие дорожки имеют механическую степень свободы поперек направления вставки и/или выполнены для того, чтобы обеспечивать возможность механической степени свободы поперек направления вставки.

Сигнальные провода ввода-вывода могут также называться сигнальными проводами Input и/или Output, сигнальными проводами IO или кратко сигнальными проводами. Механическая степень свободы может также кратко называться степенью свободы.

Обработка указанных сигналов может называться обработкой сигналов. Указанный или указанные модули (называемые также обрабатывающими сигналы модулями) могут быть выполнены соответственно для обработки сигналов. Примеры осуществления указанного или указанных (предпочтительно обрабатывающих сигналы) модулей могут быть расположены или допускать возможность расположения на гнезде или одном из гнезд подложки.

Примеры осуществления могут обеспечивать возможность смены модуля или отдельных модулей на подложке, например, независимо друг от друга и/или в режиме эксплуатации устройства управления, устройства и/или других модулей. Благодаря механическому соединению во втором месте, отдельный модуль может независимо от других модулей допускать возможность надежного извлечения из гнезда или механического отсоединения, например, без ошибочного извлечения или механического отсоединения соседнего модуля.

Путем замены отдельных модулей может устраняться какой-либо дефект обработки сигналов или быть обеспечена возможность регулировка обработки сигналов, например, без разъединения разъема для электрического соединения с указанным или указанными полевыми приборами (т. е. полевыми интерфейсами для подключения сигнальных проводов ввода-вывода полевых приборов) и/или разъема для электрического соединения с устройством управления (т. е. интерфейса управления для подключения проводных каналов).

Например, для извлечения из гнезда (предпочтительно непосредственно) модуль может допускать возможность механического разъединения и/или деблокировки и/или извлечения, например, во втором месте и/или на противоположном первому месту конце модуля и/или между вторым местом и этим концом. Альтернативно или дополнительно механическое соединение между гнездом и модулем во втором месте может быть выполнено для того, чтобы задавать механическую степень свободы поперек направления вставки, предпочтительно, когда электрическое соединение модуля в первом месте разъединяется. Благодаря этому может предотвращаться неправильное или приводящее к повреждению электрическое соединение или короткое замыкание во время извлечения.

Подключение или электрическое соединение модуля при механическом соединении или вставлении модуля и/или размыкании электрического соединения модуля при разъединении механического соединения модуля может включать в себя подключение или, соответственно, размыкание сигнальных проводов (например, между гнездом и первым местом) для соответствующего модуля и/или подключение или, соответственно, размыкание проводного канала или проводных каналов (например, между гнездом и первым местом) для соответствующего модуля.

Модули могут быть выполнены для того, чтобы в механически соединенном состоянии через соответствующий проводной канал создавать (предпочтительно двунаправленный) канал связи с устройством управления.

Устройство управления может представлять собой (например, промышленное) устройство управления технологическим процессом. Подложка может также называться панелью подложки или переходником (Interposer). Полевые приборы могут включать в себя датчики и/или исполнительные механизмы.

Примеры осуществления могут обеспечивать возможность простой адаптации модуля или одного из модулей на подложке. Альтернативно или дополнительно может быть обеспечено варьируемое подключение каждого полевого прибора к любому проводному каналу устройства управления. Например, в результате смены одного отдельного модуля соответствующая обработка сигналов может включать в себя специфическую для упомянутого полевого прибора функцию и/или форму сигнала.

Каждый названный здесь интерфейс может быть реализован посредством клеммы или половины штекерного соединителя, например, гнезда, штекера или половины гермафродитного штекерного соединителя. Например, полевой интерфейс может включать в себя штекерный разъем и/или клеммный разъем.

Комплектация полевого интерфейса и/или электрического соединения между гнездом подложки и первым местом модуля может включать в себя контакты, которые соединены или могут соединяться с сигнальными проводами ввода-вывода, например, для датчика температуры (например, резистивный датчик или, соответственно, на профессиональном языке «Resistance Temperature Detector» или «RTD» (англ. резистивный датчик температуры); и/или провод, имеющий положительный температурный коэффициент или, соответственно, на профессиональном языке «PTC»; и/или провод, имеющий отрицательный температурный коэффициент или, соответственно, на профессиональном языке «NTC»); цифровой или бинарный выход (например, для логического уровня, предпочтительно в соответствии с «транзисторно-транзисторной логикой» или TTL); и/или цифровой или бинарный вход (например, для логического уровня, предпочтительно в соответствии с «транзисторно-транзисторной логикой» или TTL); и/или снабжение постоянным напряжением и/или электрический потенциал массы (например, функциональное заземление или защитное заземление).

Первое место модуля может находиться на расстоянии от второго места модуля. Первое и/или второе место могут быть местами печатной платы модуля или местами корпуса модуля, например, в котором расположен модуль или блок обработки сигналов. Поскольку здесь ссылка на первое или второе место сделана в связи с подложкой, например, гнездом, тем самым может быть раскрыто или определено ответное первому или, соответственно, второму месту (предпочтительно в механически соединенном состоянии) место на подложке, например, на гнезде.

Первая кромка модуля или корпуса модуля, предпочтительно опережающая в направлении вставки кромка модуля или корпуса модуля, может включать в себя первое место модуля. Первая кромка модуля или корпуса модуля может быть поперечной, предпочтительно перпендикулярной, направлению вставки и/или параллельной направлению механической степени свободы.

Вторая кромка модуля или корпуса модуля, которая может отличаться от первой кромки, может включать в себя второе место модуля. Вторая кромка модуля может быть параллельной направлению вставки и/или поперечной, предпочтительно перпендикулярной, направлению механической степени свободы.

Первое место модуля может включать в себя (например, неизолированные или открытые) проводящие дорожки. Эти проводящие дорожки могут быть расположены и/или выполнены для передачи сигналов от или в электрически соединенный проводной канал или электрически соединенные проводные каналы. Альтернативно или дополнительно проводящие дорожки могут быть расположены и/или выполнены для передачи сигналов от или в электрически соединенные провода ввода-вывода.

Гнездо или каждое гнездо может включать в себя соответственно пружинные контакты для электрического соединения. Пружинные контакты могут быть расположены в ряд параллельно направлению степени свободы. Альтернативно или дополнительно пружинные контакты могут быть двухсторонними пружинными контактами или контактами типа тюльпан для контактирования с проводящими дорожками и/или пружинными контактами для передачи сигналов от или в электрически соединенный проводной канал и/или пружинными контактами для передачи сигналов от или в электрически соединенные сигнальные провода ввода-вывода.

Двухсторонние пружинные контакты или контакты типа тюльпан могут находиться на одной линии со степенью свободы. Альтернативно или дополнительно двухсторонние пружинные контакты или контакты типа тюльпан могут быть открыты в направлении степени свободы.

В первом месте модуля на модуле могут выступать или выдаваться контактные пружины, например, в направлении вставки. Контактные пружины могут быть расположены и/или выполнены для электрического соединения соответствующего проводного канала, например, для контактирования с контактами на стороне подложки, к которым прилегает соответствующий проводной канал. Альтернативно или дополнительно контактные пружины могут быть выполнены для электрического соединения соответствующих сигнальных проводов ввода-вывода.

Соответствующее гнездо может включать в себя круглые отверстия или продолговатые отверстия для электрического соединения (например, с модулем). Например, круглые отверстия или продолговатые отверстия могут быть расположены в ряд параллельно направлению механической степени свободы. Альтернативно или дополнительно продолговатые отверстия могут быть ориентированы параллельно направлению механической степени свободы.

Каждое из круглых отверстий или каждое из продолговатых отверстий может иметь проходящую по кругу на крае круглого отверстия или, соответственно, продолговатого отверстия контактную поверхность для контактирования с контактными пружинами.

В первом месте на модуле может быть расположен по меньшей мере один электрод для того, чтобы в механически соединенном состоянии связываться емкостной связью с функциональным заземлением подложки. Например, в первом месте модуля могут быть расположены по меньшей мере два электрода для функционального заземления соответственно одного интерфейса на стороне устройства управления и одного интерфейса на стороне полевого прибора.

Соответствующее гнездо может включать в себя по меньшей мере один заземленный электрод. Заземленный электрод может быть расположен для того, чтобы в механически соединенном состоянии связываться емкостной связью с модулем. По меньшей мере два заземленных электрода могут быть расположены параллельно или вдоль направления степени свободы.

Например, для попарной емкостной связи в механически соединенном состоянии по меньшей мере два электрода расположены на модуле и по меньшей мере два электрода на гнезде. Первая пара, включающая в себя первый электрод модуля и первый электрод гнезда, достигает заземления на стороне управления. Вторая пара, включающая в себя второй электрод модуля и второй электрод гнезда, достигает заземления на стороне поля.

Модуль может включать в себя электроды для емкостной связи с заземленными электродами на гнезде. Электроды для емкостной связи на модуле могут иметь изолирующий слой (например, слой лака). Альтернативно или дополнительно электроды для емкостной связи на модуле могут представлять собой каждый один конец (изолированной посредством указанного слоя и/или открытой) проводящей дорожки или контактную поверхность. Электроды для (например, емкостной или гальванической, т. е. непосредственной) связи на гнезде могут включать в себя контакты типа тюльпан или контактные поверхности.

Электрическая прочность емкостной связи может быть определена пробивной прочностью (например, по ряду норм IEC 60243) емкостной связи. В частности, электрическая прочность может быть определена по меньшей мере одним из следующих параметров: толщина слоя лака (например, слой лака на конце проводящей дорожки), работа выхода электронов из материала лака (например, слой лака на конце проводящей дорожки) и энергия химической связи материала лака (например, слой лака на конце проводящей дорожки). Емкостная связь посредством двухстороннего пружинного контакта может соответствовать параллельной схеме двух различных емкостей, при которой емкости каждой стороны суммируются.

Модуль может включать в себя блок обработки сигналов. Блок обработки сигналов может быть выполнен для того, чтобы обрабатывать сигналы от электрически соединенного проводного канала и выдавать в электрически соединенные сигнальные провода ввода-вывода и/или чтобы обрабатывать сигналы от электрически соединенных проводов ввода-вывода и выдавать в электрически соединенный проводной канал. Модуль может также включать в себя несущую блок обработки сигналов печатную плату (также: плату), имеющую множество контактирующих с блоком обработки сигналов проводящих дорожек. Первое место может включать в себя первую кромку (например, опережающую в направлении вставки кромку) платы, у которой заканчиваются проводящие дорожки.

Интерфейс управления подложки может включать в себя половину штекерного соединителя, предпочтительно гнездо или штекер, которая выполнена для подключения указанного или указанных электрических проводных каналов устройства управления. Все проводные каналы могут подключаться посредством одной единственной половины штекерного соединителя подложки и/или на подложке. Половина штекерного соединителя может быть выполнена для вставного соединения с ответной половиной штекерного соединителя. Эта ответная половина штекерного соединителя может включать в себя по меньшей мере два проводных канала, механически взаимосвязанных.

Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к разным гнездам разные проводные каналы устройства управления. Проводка проводных каналов может представлять собой соединение 1 к 1 интерфейса управления или устройства управления с гнездом или модулем. Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к каждому из гнезд соответственно по одному из проводных каналов интерфейса управления. Подложка может быть выполнена для того, чтобы взаимно-однозначно проводить к соответственно одному из гнезд соответственно точно один из по меньшей мере двух электрических проводных каналов.

Альтернативно или дополнительно полевой интерфейс может включать в себя половину штекерного соединителя, предпочтительно гнездо или штекер, для подключения сигнальных проводов указанного или указанных полевых приборов.

Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к разным гнездам разные сигнальные провода полевых приборов. Проводка сигнальных проводов может представлять собой соединение 1 к 1 полевого интерфейса или полевых приборов с гнездом или модулем. Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к каждому из гнезд соответственно по одному сигнальному проводу устройства управления. Подложка может быть выполнена для того, чтобы взаимно-однозначно проводить к соответственно одному из гнезд соответственно точно один из по меньшей мере двух сигнальных проводов.

Устройство управления может представлять собой (например, промышленное) устройство управления технологическим процессом. Подложка может также называться панелью подложки или переходником. Полевые приборы могут включать в себя датчики и/или исполнительные механизмы.

Каждый названный здесь интерфейс (например, полевой и/или управления) может быть реализован посредством одной или нескольких клемм или одной или нескольких половин штекерного соединителя, например, гнезда, штекера или половины гермафродитного штекерного соединителя.

Подложка может быть общей подложкой (например, имеющей цельную плату) для по меньшей мере двух гнезд. Подложка может иметь кросс-плату (на профессиональном языке также: Backplane (англ. объединительную панель)) для проводки указанного по меньшей мере одного из проводных каналов и/или сигнальных проводов к соответствующему модулю. Например, соответствующий пружинный контакт или соответствующая проходящая по кругу контактная поверхность (круглых отверстий или продолговатых отверстий) может быть электропроводящим образом соединена с кросс-платой.

Указанный или каждый модуль может включать в себя соответственно в первом месте одну или несколько проводящих дорожек для электрического соединения с сигнальными проводами соответствующего полевого прибора и/или одну или несколько проводящих дорожек для электрического соединения с указанным или одним из проводных каналов.

Устройство может также включать в себя сигнальные провода указанного или указанных нескольких полевых приборов. Сигнальные провода могут включать в себя (предпочтительно механически взаимосвязанную) половину штекерного соединителя. Половина штекерного соединителя сигнальных проводов может быть разъемно соединена или допускать возможность соединения с полевым интерфейсом подложки для подключения сигнальных проводов и/или для проводки соответствующего по меньшей мере одного сигнального провода соответствующего полевого прибора к соответствующему модулю посредством электрического соединения между соответствующим гнездом и первым местом соответствующего модуля.

Предпочтительно гнездо подложки может включать в себя механический интерфейс для механического соединения, например, блокировки, с соответствующим модулем во втором месте. Альтернативно или дополнительно каждый модуль или корпус соответствующего модуля может включать в себя механический интерфейс для механического соединения, например, блокировки, с подложкой во втором месте соответствующего модуля.

Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к разным гнездам разные проводные каналы устройства управления. Проводка проводных каналов может представлять собой соединение 1 к 1 от управления через интерфейс управления и соответствующее гнездо с модулем. Проводка может включать в себя блок задней проводки или так называемую «Backplane» на подложке.

Подложка может включать в себя несколько гнезд. Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить к каждому из гнезд всегда один из проводных каналов устройства управления. Интерфейс управления подложки может быть выполнен для подключения нескольких проводных каналов устройства управления. Подложка может быть выполнена для того, чтобы взаимно-однозначно проводить к соответствующему из гнезд соответственно точно один из по меньшей мере двух электрических проводных каналов.

Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить проводные каналы без собственной обработки сигналов и/или с линейным ходом сигнала к соответствующему модулю через электрическое соединение между гнездом и первым местом модуля. Подложка может быть выполнена для того, чтобы предоставлять проводные каналы без собственной и/или без нелинейной обработки сигналов или без обработки данных модулю или отдельным модулям через электрическое соединение между соответствующим гнездом и первым местом соответствующего модуля.

Проведенные к соответствующему модулю проводные каналы могут включать в себя (предпочтительно последовательную или цифровую) связь между устройством управления и модулем. Подложка может быть выполнена для того, чтобы проводить связь без собственной обработки сигналов и/или собственной обработки данных к отдельным модулям.

Модуль может или модули могут быть выполнены соответственно для того, чтобы находиться в соединении сигнальных проводов с по меньшей мере одним из полевых приборов посредством сигнальных проводов. Каждый полевой прибор может через отдельные сигнальные провода находиться в соединении сигнальных проводов с предназначенным для него модулем. Соединение сигнальных проводов может включать в себя сигнал ввода от соответствующего полевого прибора и/или сигналы вывода соответствующему полевому прибору. Сигнальный провод может включать в себя проводку (например, проводящие дорожки) от электрического соединения на соответствующем гнезде к полевому интерфейсу.

Датчики посредством сигнального провода к каждому модулю могут выдавать измерительные сигналы, аналитические сигналы и/или сигналы тревоги. Соответствующий модуль может регистрировать (например, измеренные) сигналы и в виде данных по упомянутому проводному каналу выдавать на устройство управления.

Альтернативно или дополнительно исполнительные механизмы могут включать в себя выключатели и/или исполнительные звенья. Соответствующий модуль может по проведенному проводному каналу принимать от устройства управления управляющие сигналы и выдавать соответствующие (например, специфические для исполнительного механизма) управляющие сигналы по сигнальным проводам ввода-вывода в исполнительный механизм. Например, модули на основании сигналов полевых приборов могут посылать данные измерений по упомянутым проводным каналам в устройство управления, предпочтительно непрерывно (например, периодически или через определенные интервалы времени) или приводиться в действие событиями (например, реагируя на предъявление запроса устройства управления). Альтернативно или дополнительно модули могут принимать управляющие данные для соответствующих исполнительных механизмов по соответствующим проводным каналам. Предпочтительно модули обмениваются регистрируемыми сигналами не непосредственно между собой, а посылают их в устройство управления, например, для обмена регистрируемыми сигналами на приложения или уровне процесса устройства управления.

Каждое названное здесь соединение может быть электропроводящим соединением, предпочтительно гальваническим или омическим соединением.

Подложка может включать в себя по меньшей мере два гнезда. Указанные по меньшей мере два гнезда подложки могут быть выполнены для того, чтобы независимо друг от друга механически соединять и/или разъединять по меньшей мере два модуля с подложкой. Указанный модуль или один или каждый из модулей может допускать возможность вставки в каждый из гнезд подложки, например, иметь возможность механического и электрического соединения с подложкой на каждом из гнезд.

Модули в их соответствующем гнезде могут быть по отдельности доступными, по отдельности соединяемыми (например, по отдельности вставляемыми и/или по отдельности блокируемыми) и/или по отдельности разъединяемыми. Например, каждое гнездо может включать в себя в пространственной координации со вторым местом соответствующего модуля (предпочтительно самостоятельный) блокировочный механизм и/или (предпочтительно самостоятельную) продольную направляющую для разъемного механического соединения с одним из модулей. Альтернативно или дополнительно указанные по меньшей мере два модуля могут быть вставляемы, примыкая друг к другу, и/или в соседние гнезда модуля. Например, по меньшей мере два модуля могут быть вставляемы одновременно (т. е. вместе) в свои соответствующие гнезда.

Указанный модуль или по меньшей мере один или каждый из модулей может включать в себя блок обработки сигналов, который выполнен для того, чтобы регистрировать (также: принимать), обрабатывать и/или выдавать (также: посылать) сигналы.

Блок обработки сигналов каждого модуля посредством электрического соединения между соответствующим гнездом подложки и первым местом соответствующего модуля, и/или посредством проводки соответствующего проводного канала на подложке между интерфейсом управления и соответствующим гнездом может быть подключен или подключаем к устройству управления. Альтернативно или дополнительно блок обработки сигналов соответствующего модуля посредством электрического соединения между соответствующим гнездом подложки и первым местом соответствующего модуля, и/или посредством проводки соответствующих сигнальных проводов на подложке между полевым интерфейсом и электрическим соединением на гнезде может быть подключен или подключаем к соответствующему полевому прибору.

Указанный модуль или каждый модуль, предпочтительно соответствующий блок обработки сигналов, может быть выполнен для того, чтобы предоставлять функции на полевом уровне, на физическом уровне и/или на самом нижнем уровне в пакете протокола или иерархической уровневой модели (например, в модели OSI-Layer (Open Systems Interconnection Model, англ. открытая сетевая модель)) полевой шины (например, в автоматизации или производственной технологии). Альтернативно или дополнительно модуль или каждый модуль, предпочтительно соответствующий блок обработки сигналов, может включать в себя усилитель сигналов, аналого-цифровой преобразователь, гальванический разъединитель (например, оптопару) и/или твердотельное реле (например, для включения электрической цепи согласно логическому управляющему сигналу от устройства управления).

Указанный или каждый модуль может включать в себя собственный корпус модуля. Корпус модуля может быть из диэлектрического материала, например, из полимерного материала. Предпочтительно в данном корпусе модуля может быть расположен и/или имплементирован соответствующий блок обработки сигналов.

Устройство может также включать в себя корпус устройства. В этом корпусе устройства может быть расположена подложка. В подложке в соединенном с подложкой состоянии может или могут быть расположены или располагаемы указанный или указанные модули.

Ниже изобретение поясняется подробнее на предпочтительных примерах осуществления со ссылкой на чертежи.

Показано:

фиг.1: схематичный вид в перспективе устройства для обработки сигналов, передаваемых между устройством управления и по меньшей мере одним полевым прибором, по первому примеру осуществления;

фиг.2: схематичная комплектация полевого интерфейса, который реализуем или применим во втором примере осуществления устройства;

фиг.3: схематичный вид сечения электрического соединения между гнездом и первым местом, которое реализуемо или применимо в третьем примере осуществления устройства;

фиг.4: схематичный вид сечения электрического соединения между гнездом подложки и первым местом модуля, которое реализуемо или применимо в третьем примере осуществления устройства;

фиг.5: схематичный вид сечения функционального заземления, которое реализуемо или применимо в пятом примере осуществления устройства; и

фиг.6: схематичная блок-схема шестого примера осуществления устройства.

На фиг.1 показан схематичный вид в перспективе первого примера осуществления обобщенно обозначенного ссылочным обозначением 100 устройства для обработки сигналов, передаваемых между устройством управления 150 и одним или несколькими полевыми приборами 160.

Устройство 100 включает в себя подложку 110 (например, печатную плату 111), которая (или, соответственно, которая) включает в себя интерфейс 112 управления, полевой интерфейс 114 и один или несколько гнезд 116. Интерфейс 112 управления выполнен для подключения 113 одного или нескольких электрических проводных каналов 118 устройства 150 управления. Полевой интерфейс 114 выполнен для подключения 115 сигнальных проводов 120 ввода и/или вывода (кратко: сигнальных проводов ввода-вывода или сигнальных проводов) указанного одного или указанных нескольких полевых приборов 160.

Упомянутое одно гнездо 116 или указанные несколько гнезд 116 выполнены соответственно для разъемного механического соединения модуля 130 в направлении 102 вставки. Указанное или, соответственно, каждое гнездо 116 в механически соединенном состоянии (между гнездом 116 и соответствующим модулем 130) выполнено для электрического соединения соответствующего модуля 130 с указанным или всеми или одним из проводных каналов 118 устройства 150 управления и для электрического соединения соответствующего модуля 130 с сигнальными проводами 120 ввода-вывода указанного или одного из указанных полевых приборов 160.

Устройство 100 включает в себя также по меньшей мере один модуль 130, который выполнен для разъемного механического соединения с подложкой 110 на указанном или (по меньшей мере) одном из указанных гнезд 116 подложки 110. Указанный по меньшей мере один модуль 130 (например, блок 140 обработки сигналов модуля 130) выполнен для того, чтобы в механически соединенном состоянии обрабатывать сигналы от (предпочтительно электрически соединенного через гнездо 116 и интерфейс 112 управления) проводного канала 118. Далее, указанный по меньшей мере один модуль 130 (например, блок 140 обработки сигналов модуля 130) выполнен для того, чтобы выдавать обработанные сигналы в (предпочтительно электрически соединенные через гнездо 116 и полевой интерфейс 114) сигнальные провода 120 ввода-вывода. Альтернативно или дополнительно указанный по меньшей мере один модуль 130 (например, указанный блок 140 обработки сигналов или другой блок обработки сигналов модуля 130) выполнен для того, чтобы обрабатывать сигналы от (предпочтительно электрически соединенных через гнездо 116 и полевой интерфейс 114) сигнальных проводов 120 ввода-вывода. Далее, указанный по меньшей мере один модуль 130 (например, указанный блок 140 обработки сигналов или другой блок обработки сигналов модуля 130) выполнен также для того, чтобы выдавать обработанные сигналы в (предпочтительно электрически соединенный через гнездо 116 и интерфейс 112 управления) проводной канал 118.

Упомянутое или каждое гнездо 116 выполнен для того, чтобы электрически соединять (т. е. контактировать) модуль 130 в механически соединенном состоянии в первом месте 132 модуля 130. Упомянутое или каждое гнездо 116 имеет в первом месте 132 механическую степень 104 свободы поперек направления 102 вставки между модулем 130 и подложкой 110. Механическое соединение гнезда 116 выполнено также для того, чтобы задавать механическую степень 104 свободы первого места 132 в отличающемся от первого места 132 и/или находящемся на расстоянии от него втором месте 134 модуля 130.

Задание механической степени 104 свободы обобщенно обозначено ссылочным обозначением 124. Задание 124 может быть реализовано, например, посредством по меньшей мере одной опоры (предпочтительно по меньшей мере одной направляющей шины). Подшипник 124 может представлять собой плавающую опору или опору скольжения применительно к направлению 102 вставки, например, проходящую в направлении 102 скольжения направляющую шину 124.

Задание 124 механической степени свободы в первом месте 132 может включать в себя направляющую шину подложки 110. Направляющая шина 124 может распространяться вдоль направления 102 вставки. Направляющая шина 124 может включать в себя открытый в направлении модуля 130 и/или в поперечном направлении паз (например, прямоугольный паз), в котором модуль (например, печатная плата модуля) установлен с возможностью продольного движения в направлении 102 вставки. Механическая степень свободы первого места 132 может быть реализована за счет прилегания модуля 130 к дну паза в направляющей шине.

Паз в направляющей шине 124 может включать в себя две параллельные боковых стороны паза, между которыми с возможностью продольного движения проведен модуль (например, печатная плата модуля). Опционально по меньшей мере одна боковая сторона или обе боковые стороны паза в направляющей шине 124 включают в себя выступ, который сужает ширину паза. Модуль 130 может иметь во втором месте 134 ответную к этому выступу выемку, например, другой паз в поверхности модуля 130. Выступ может быть выполнен для того, чтобы с геометрическим замыканием взаимодействовать с выемкой для задания механической степени свободы.

В то время как подложка 110 в первом примере осуществления включает в себя направляющую шину 124 во втором месте 134, в одном из вариантов каждого примера осуществления на противоположных кромках модуля 130 может быть реализовано соответственно второе место 134 для задания механической степени свободы. Например, подложка 110 может включать в себя две распространяющихся в направлении 102 вставки направляющие шины 124, в которых модуль 130 установлен с возможностью продольного движения в направлении вставки.

Альтернативно или дополнительно к направляющей шине или в качестве примера осуществления направляющей шины корпус подложки 110 на указанном или каждом слое 116 может включать в себя шахту или ячейку которая выполнена для того, чтобы обеспечивать возможность более простого или прямолинейного подвода указанного или каждого модуля 130 к соответствующему гнезду 116 подложки 110.

Подложка 110 может иметь кросс-плату (также: Backplane) для проводки к каждому из гнезд 116 всегда одного другого или нескольких других проводных каналов 118 интерфейса 112 управления.

С одной стороны, электрическое соединение, а с другой стороны, механическое соединение (по меньшей мере, что касается задания 124 степени 104 свободы) между гнездом 116 подложки 110 и, с одной стороны, первого места 132 или, соответственно, с другой стороны, второго места 134 модуля 130, пространственно разделены. Благодаря этому можно обойтись без по меньшей мере одной из двух применяемых в уровне техники в соответствии с документом EP 1 573 034 B1 половин штекерного соединителя. Например, в уровне техники в соответствии с документом EP 1 573 034 B1 механическое соединение и электрическое соединение реализованы в одном и том же месте модуля. Благодаря пространственному разделению этих функций возможен более экономичный и/или более компактный конструктивный вариант интерфейса 116 по сравнению с уровнем техники.

Предпочтительно проводящие дорожки 136 или другие средства контакта для электрического соединения, которые имеют механическую степень 104 свободы, например, сами по себе обладали бы возможностью продольного движения, расположены на первой кромке первого места 132 модуля 130. Задание 124 механической степени свободы 104 (например, в плоскости модуля 130 и перпендикулярно направлению 102 вставки) находится на отличающейся от первой кромки или первого места 132 второй кромке второго места 134 того же самого модуля 130. Например, первая кромка и вторая кромка или, соответственно, первое место 132 и второе место 134 находятся на модуле 130 друг напротив друга. Альтернативно или дополнительно первая кромка и вторая кромка или, соответственно, первая сторона 132 и вторая сторона 134 имеют один общий угол модуля 130 или корпуса модуля, встречаются в углу модуля 130 или примыкают друг к другу.

Предпочтительно гнездо 116 включает в себя по меньшей мере один первый соединительный контакт 122.1, например, пружинный контакт 122.1, для проводного канала 118 и по меньшей мере один второй соединительный контакт 122.2, например, пружинный контакт 122.2, для сигнальных проводов 120 ввода-вывода. В первом месте 132 модуль 130 включает в себя в качестве ответной части к соединительным контактам 122.1 и 122.2 (которые вместе называются соединительными контактами 122) для электрического соединения между гнездом 116 и первым местом 132 (т. е. для контактирования) только проводящие дорожки 136.1 или, соответственно, 136.2 (которые вместе называются проводящими дорожками 136) для соответствующего проводного канала 118 или, соответственно, соответствующих сигнальных проводов 120 ввода-вывода. Предпочтительно в первом месте 132 модуля 130, помимо проводящих дорожек 136, не предусмотрено никакого средства для электрического соединения (т. е. для контактирования), например, ни контактного столбика, ни контактной поверхности или тому подобного, а только концы проводящих дорожек 136.

В каждом примере осуществления устройства 100 разъем на интерфейсе 112 управления может быть взаимно-однозначно для проведения сигналов электропроводящим образом соединен с соединительным контактом 122.1 гнезда 116. Опционально разъем заземления интерфейса 112 управления электропроводящим образом соединен с особым заземляющим электродом 129.1 на гнезде 116.

Альтернативно или дополнительно в каждом примере осуществления устройства 100 разъем на полевом интерфейсе 114 может быть взаимно-однозначно для проведения сигналов электропроводящим образом соединен с соединительным контактом 122.2 гнезда 116. Опционально разъем заземления полевого интерфейса 114 электропроводящим образом соединен с особым заземляющим электродом 129.2 на гнезде 116.

Примеры осуществления устройства 100 могут реализовывать другие признаки (например, отдельные признаки) описанного в документе EP 1 573 034 B1 примера осуществления, такие как, например, количество соединительных контактов 122 или комплектация соединительных контактов 122, в соответствии с документом EP 1 573 034 B1.

Проводные каналы 118 могут включать в себя на стороне устройства управления разъем 119 для устройства 150 управления. Сигнальные провода 120 могут включать в себя на полевой стороне один или несколько разъемов 121 для полевых приборов 160.

На фиг.2 показана схематичная комплектация полевого интерфейса 114, которая реализуема или применима во втором примере осуществления устройства 100. Этот второй пример осуществления может быть усовершенствованием первого примера осуществления.

Полевой интерфейс 114 может включать в себя разъем 202 для заземления (кратко: разъем заземления), который предпочтительно может использоваться в качестве функционального заземления модуля 130. Альтернативно или дополнительно этот разъем 202 заземления может передавать потенциал заземления от устройства 150 управления в полевые приборы 160, или наоборот. Например, разъем 202 для заземления на подложке 110 соединен с потенциалом заземления и/или защитным заземлением и/или разъемом массы указанного или указанных полевых приборов 160.

Альтернативно или дополнительно полевой интерфейс 114 может включать в себя положительный полюс 204 снабжения постоянным напряжением полевого прибора 160 или полевых приборов 160. Например, разъем 202 массы и положительный полюс 204 снабжают полевой прибор 160 электрической энергией.

Альтернативно или дополнительно полевой интерфейс 114 может включать в себя цифровой вход 206 и/или цифровой выход 208. Альтернативно или дополнительно полевой интерфейс 114 включает в себя аналоговый вход 210, например, для регистрации подаваемого в виде сигнала напряжения или импеданса сигнала датчика температуры в качестве полевого прибора 160.

На фиг.3 показан схематичный вид сечения электрического соединения между гнездом 116 и первым местом 132, которое реализуемо или применимо в третьем примере осуществления устройства 100. Третий пример осуществления может представлять собой усовершенствование первого и/или второго примера осуществления. Например, снабженные одинаковыми ссылочными обозначениями признаки одного из примеров осуществления могут заменять соответствующий признак в другом примере осуществления.

По меньшей мере отдельные из указанных или все соединительные контакты 122 гнезда 116 подложки 110 выполнены в виде двухсторонних пружинных контактов, предпочтительно контактов типа тюльпан. Контакт 122 типа тюльпан выполнен для того, чтобы контактировать с проводящей дорожкой 136 или одной из проводящих дорожек 136 модуля 130 в первом месте 132, или каждый из контактов 122 типа тюльпан выполнен для того, чтобы контактировать с соответственно одной из проводящих дорожек 136 модуля 130 в первом месте 132.

Контакт 122 типа тюльпан включает в себя два пружинных контакта, которые в механически соединенном состоянии между модулем 130 и гнездом 116 в первом месте прилегают к противоположным сторонам модуля 130 (например, к плате, включающей в себя блок обработки сигналов). Эти два пружинных контакта контакта 122 типа тюльпан являются каждый упруго пружинящими и в механически соединенном состоянии преднапряжены для прилегания к модулю 130. По меньшей мере один из двух пружинных контактов контактирует с соответствующей проводящей дорожкой 136, например, непосредственно, гальванически или металл на металл.

Два пружинных контакта указанного или каждого контакта 122 типа тюльпан ориентированы вдоль степени 104 свободы (т. е. в поперечном направлении, которое перпендикулярно плоскости рисунка фиг.3). В случае нескольких контактов 122 типа тюльпан они могут находиться на одной линии вдоль степени 104 свободы (т. е. в поперечном направлении).

Благодаря этому возможно более компактное перпендикулярно плоскости модуля 130 электрическое соединение в первом месте 132. Альтернативно или дополнительно модуль 130 может быть более плоским в первом месте 132. Альтернативно или дополнительно расстояния между гнездами 116 на подложке 110 могут быть меньше.

На фиг.4 показан схематичный вид сечения электрического соединения между гнездом 116 и первым местом 132 модуля, которое реализуемо или применимо в четвертом примере осуществления устройства 100. Этот четвертый пример осуществления может представлять собой усовершенствование первого, второго и/или третьего примера осуществления. Опционально снабженные одинаковыми ссылочными обозначениями признаки одного из примеров осуществления могут заменять соответствующий признак в другом примере осуществления. Например, контактные пружины 138 в первом месте модуля 130 могут частично или полностью заменять проводящие дорожки 136 (например, проводящие дорожки 136.1 и/или 136.2) в первом месте модуля 130. Описанные в качестве пружинных контактов 122 (например, пружинных контактов для проводного канала 122.1 и/или пружинных контактов 122.2 для сигнальных проводов ввода-вывода) соединительные контакты могут быть частично или полностью выполнены в виде контактных поверхностей 128 на круглом отверстии или продолговатом отверстии 126. Каждая контактная поверхность 128 может быть расположена по кругу у каждого из круглых отверстий или продолговатых отверстий 126.

Для электрического соединения между подложкой 110 и модулем 130 в первом месте 132 модуля могут быть расположены одна или несколько контактных пружин 138. Каждая контактная пружина 138 выполнена для того, чтобы (предпочтительно в механически соединенном состоянии) вставляться в круглое отверстие или продолговатое отверстие 126 в подложке 110. В механически соединенном состоянии каждая контактная пружина 138 прилегает к краю 128 одного из продолговатых отверстий 126 для электрического соединения, например, непосредственно, гальванически или металл на металл.

Продолговатое отверстие 126 или продолговатые отверстия 126 могут быть выфрезерованы в подложке в продольном направлении продолговатого отверстия. Круглое отверстие или круглые отверстия могут быть просверлены в подложке. Предпочтительно край 128 каждого круглого отверстия или продолговатого отверстия в качестве контактных поверхностей 128 снабжен механическим покрытием.

В пятом варианте осуществления, например, в соответствии с фиг.1 и/или фиг.5 и/или фиг.6, проводка заземления (предпочтительно функционального заземления) или массы (предпочтительно начального потенциала) включает в себя емкостную связь 170 для электропроводящего соединения (например, преобладающим образом омическую связь) между подложкой 110 и модулем 130.

Без ограничения общности, далее делается ссылка на заземление. Вместо заземления может быть проведен каждый другой потенциал массы или начальный потенциал.

Например, заземление проведено от модуля 130 (предпочтительно IO-карты (карты ввода-вывода)) к подложке 110 (предпочтительно к панели 111 подложки 110). Модуль 130 может включать в себя чувствительную электронику (например, блок 140 обработки сигналов), которая расположена в полимерном корпусе, предпочтительно для защиты от влияний окружающей среды. Традиционным образом этот полимерный корпус имеет тот недостаток, что релевантные для электромагнитной совместимости (ЭМС) помехи (например, сигнал помехи, воздействующий на модуль 130, и/или сигналы помехи, выходящие из модуля 130) должны вестись через вставной контакт, так как отвод через корпус невозможен.

По пятому примеру осуществления модуль 130 (например, печатная плата модуля 130, несущая блок обработки сигналов) в механически соединенном состоянии может прилегать к подложке 110 (например, к печатной плате 111) или стыковаться с ней, опционально для непосредственного прилегания соответствующих заземляющих электродов 129 и 139 (например, контактных поверхностей) к гнезду 116 подложки 110 или, соответственно, к модулю 130, или для образования предопределенного расстояния между заземляющими электродами 129 и 139 (например, контактными поверхностями) на гнезде 116 подложки 110 или, соответственно, на модуле 130 для емкостной связи 170.

Благодаря этому расстоянию образован переход в виде конденсатора, т. е. емкостной связи 170. Предпочтительно емкостная связь 170 предусмотрена всегда между модулем 130, с одной стороны, и устройством управления 150 или, соответственно, полем или полевым прибором 160, с другой стороны.

На фиг.6 показана схематичная блок-схема шестого примера осуществления устройства 100. Емкости связи указанной емкостной связи обозначены на фиг.6 C1 и C2 применительно к устройству 150 управления или, соответственно, полю или полевому прибору 160.

При помехах с крутым фронтом или помехах, имеющих пакетный сигнал, контактным поверхностям 129 и 139 еще не нужно даже касаться друг друга, а достаточно емкостной связи 170 друг с другом.

Альтернативно или дополнительно каждый пример осуществления устройства может включать в себя схемное подключение для отвода ЭМС-помех. Это схемное подключение может быть выполнено для того, чтобы отводить от поля или полевого прибора 160 в модуль 130 (например, IO-карту (карту ввода-вывода)) введенные ЭМС-помехи (кратко: отвод помех).

Схемное подключение для отвода помех может включать в себя (предпочтительно внутреннее относительно подложки 110) сопротивление 120ʽ (R3) между электрическим соединением на гнезде 116 и полевым интерфейсом 114 и/или (предпочтительно внутреннее относительно модуля 130) сопротивление 130ʽ.2 (R4) между разъемом 136.2 или 138 и заземляющим электродом 139.2 на модуле 130. Посредством этого схемного подключения вводимые полем или полевым прибором 160 ЭМС-помехи могут направляться на заземляющий электрод 139.2 для отвода помехи, например, через емкостную связь 170 (т. е. в случае фиг.6 конденсатор C2) или непосредственное электропроводящее соединение, к заземленному электроду 129.2 подложки 110.

Альтернативно или дополнительно схемное подключение для отвода помех может включать в себя (предпочтительно внутреннее относительно подложки 110) сопротивление 118ʽ (R1) между электрическим соединением на гнезде 116 и интерфейсом 112 управления и/или (предпочтительно внутреннее относительно модуля 130) сопротивление 130ʽ.1 (R2) между разъемом 136.1 или 138 и заземляющим электродом 139.1 на модуле 130. Посредством этого схемного подключения вводимые устройством управления 150 ЭМС-помехи могут направляться на заземляющий электрод 139.1 для отвода помехи, например, через емкостную связь 170 (т. е. в случае фиг.6 конденсатор C1) или непосредственное электрическое соединение, к заземленному электроду 129.1 подложки 110.

Затем введенная помеха отводится от заземленного электрода 129.1 или, соответственно, 192.2 на землю.

Альтернативно устройство 100 может включать в себя общее схемное подключение для отвода помех, которые вводятся устройством управления 150, а также полем или полевым прибором 160.

Хотя изобретение было описано применительно к наглядным примерам осуществления, для специалистов очевидно, что могут производиться разные изменения и применяться эквиваленты в качестве замены. Далее, могут производиться многие модификации для адаптации определенной ситуации или определенного материала к теории изобретения. Следовательно, изобретение не ограничено раскрытыми примерами осуществления, а включает в себя все примеры осуществления, которые попадают в область прилагаемых пунктов формулы изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

100 Устройство

102 Направление вставки

104 Степень свободы в поперечном направлении

110 Подложка

111 Печатная плата подложки, предпочтительно имеющая кросс-плату

112 Интерфейс управления, предпочтительно соединительная клемма для устройства управления

113 Разъем проводных каналов на стороне подложки, предпочтительно соединительная клемма устройства управления

114 Полевой интерфейс, предпочтительно соединительная клемма для полевых приборов

115 Разъем сигнальных проводов ввода-вывода на стороне подложки, предпочтительно соединительная клемма поля или полевого прибора

116 Гнездо

118 Проводные каналы

118ʽ Сопротивление, предпочтительно сопротивление R1 провода, опционально, проводных каналов

119 Разъем проводных каналов на стороне устройства управления

120 Сигнальные провода ввода-вывода, кратко: сигнальные провода

120ʽ Сопротивление, предпочтительно сопротивление R3 провода, опционально, сигнальных проводов

121 Разъем сигнальных проводов ввода-вывода на стороне полевого прибора

122 Соединительный контакт в виде пружинного контакта гнезда подложки

122.1 Пружинные контакты для проводного канала, также: контакт входа

122.1 Пружинные контакты для сигнальных проводов ввода-вывода, также: контакт выхода

124 Задание степени свободы, предпочтительно незакрепленная опора, например, направляющая шина

126 Продолговатое отверстие в подложке

128 Соединительный контакт в виде контактной поверхности на продолговатом отверстии

129 Заземляющий электрод или заземленный электрод на подложке, предпочтительно контакт типа тюльпан или контактная поверхность

129.1 Заземляющий электрод на подложке для функционального заземления управления

129.2 Заземляющий электрод на подложке для функционального заземления полевых устройств

130 Модуль, также: карта вода-вывода или IO-Card

130ʽ.1 Сопротивление, предпочтительно сопротивление R2 утечки

130ʽ.2 Сопротивление, предпочтительно сопротивление R4 утечки

132 Первое место модуля

134 Второе место модуля

136 Проводящие дорожки модуля

136.1 Проводящие дорожки для проводного канала

136.2 Проводящие дорожки для сигнальных проводов ввода-вывода

138 Контактные пружины модуля

139 Электрод на модуле для функционального заземления предпочтительно контактной поверхности

139.1 Электрод на модуле для функционального заземления устройства управления

139.2 Электрод на модуле для функционального заземления полевых приборов

140 Блок обработки сигналов

142 Корпус подложки

144 Выемка для несущей шины, предпочтительно имеющая блокировочный механизм

146 Деблокировка блокировочного механизма

150 Устройство управления

160 Полевой прибор

170 Емкостная связь, например, емкость C1 или C2 связи

202 Функциональное заземление, защитное заземление и/или разъем массы полевых приборов

204 Положительный полюс снабжения постоянным напряжением полевых приборов

206 Цифровой вход

208 Цифровой выход

210 Аналоговый вход, предпочтительно для датчика температуры

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в изготовлении подложки устройства для обработки сигналов с возможностью плотного расположения модулей устройства на подложке и с возможностью упрощения электрического соединения. Технический результат достигается за счет того, что гнездо для размещения модуля устройства, выполненное для электрического соединения модуля в механически соединенном состоянии в первом месте модуля, имеет в первом месте механическую степень свободы поперек направления вставки между модулем и подложкой, и при этом механическое соединение гнезда задает механическую степень свободы первого места в отличающемся от первого места втором месте модуля. 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (100) для обработки сигналов, передаваемых между устройством (150) управления и одним или несколькими полевыми приборами (160), включающее в себя:

подложку (110), которая включает в себя интерфейс (112) управления, полевой интерфейс (114) и одно или несколько гнезд (116), причем интерфейс (112) управления выполнен для подключения (113) одного или нескольких электрических проводных каналов (118) устройства (150) управления; полевой интерфейс (114) выполнен для подключения (115) сигнальных проводов (120) ввода и/или вывода; сигнальных проводов (120) ввода-вывода, одного или нескольких полевых приборов (160), и упомянутое одно или упомянутые несколько гнезд (116), выполненные соответственно для разъемного механического соединения модуля (130) в направлении (102) вставки и в механически соединенном состоянии для электрического соединения соответствующего модуля (130) с упомянутым или одним из упомянутых проводных каналов (118) и с сигнальными проводами (120) ввода-вывода упомянутого или одного из упомянутых полевых приборов (160); и

по меньшей мере один модуль (130), который выполнен для разъемного механического соединения с подложкой (110) на упомянутом или одном из упомянутых гнезд (116) и который выполнен для того, чтобы в механически соединенном состоянии обрабатывать сигналы от электрически соединенного проводного канала (118) и выдавать в электрически соединенные сигнальные провода (120) ввода-вывода, и/или обрабатывать сигналы от электрически соединенных сигнальных проводов (120) ввода-вывода и выдавать в электрически соединенный проводной канал (118),

при этом соответствующее гнездо (116) в механически соединенном состоянии электрически соединяет модуль (130) в первом месте (132) модуля (130) и имеет в первом месте (132) механическую степень (104) свободы поперек направления (102) вставки между модулем (130) и подложкой (110), и при этом механическое соединение гнезда (116) задает механическую степень (104) свободы первого места (132) в отличающемся от первого места (132) втором месте (134) модуля (130).

2. Устройство (100) по п.1, при этом первое место (132) модуля находится на расстоянии от второго места (134) модуля (130).

3. Устройство (100) по п.1 или 2, при этом первая кромка модуля (130), предпочтительно опережающая в направлении (102) вставки кромка модуля (130), включает в себя первое место (132) модуля (130).

4. Устройство (100) по п.3, при этом первая кромка модуля (130) перпендикулярна направлению (102) вставки и/или параллельна направлению механической степени (104) свободы.

5. Устройство (100) по п.3 или 4, при этом вторая кромка модуля (130), которая отличается от первой кромки, включает в себя второе место (134) модуля (130).

6. Устройство (100) по п.5, при этом вторая кромка модуля (130) параллельна направлению (102) вставки и/или перпендикулярна направлению механической степени (104) свободы.

7. Устройство (100) по любому из пп.1-6, при этом первое место (132) модуля (130) включает в себя проводящие дорожки (136), предпочтительно проводящие дорожки (136.1) для передачи сигналов от или в электрически соединенный проводной канал (118) и/или проводящие дорожки (136.2) для передачи сигналов от или в электрически соединенные сигнальные провода (120) ввода-вывода.

8. Устройство (100) по любому из пп.1-7, при этом соответствующее гнездо (116) для электрического соединения включает в себя пружинные контакты (122), расположенные в ряд параллельно направлению степени (104) свободы, предпочтительно двухсторонние пружинные контакты или контакты типа тюльпан, для контактирования с проводящими дорожками (136) и/или предпочтительно пружинные контакты (122.1) для передачи сигналов от или в электрически соединенный проводной канал (118), и/или пружинные контакты (122.2) для передачи сигналов от или в электрически соединенные провода (120) ввода-вывода.

9. Устройство (100) по любому из пп.1-8, при этом в первом месте (132) в направлении (102) вставки на модуле (130) выступают или выдаются контактные пружины (138), предпочтительно контактные пружины (138) для электрического соединения соответствующего проводного канала (118) и/или контактные пружины (138) для электрического соединения соответствующих сигнальных проводов (120) ввода-вывода.

10. Устройство (100) по любому из пп.1-9, при этом соответствующее гнездо (116) для электрического соединения включает в себя круглые отверстия, расположенные в ряд параллельно направлению степени (104) свободы, или расположенные и ориентированные в ряд параллельно направлению степени (104) свободы продолговатые отверстия (126), предпочтительно имеющие проходящие по кругу на крае круглых отверстий или продолговатых отверстий (126) контактные поверхности (128) для контактирования с контактными пружинами (138).

11. Устройство (100) по любому из пп.1-10, при этом в первом месте (132) на модуле (130) расположен по меньшей мере один электрод (139) для того, чтобы в механически соединенном состоянии связываться емкостной (170) связью с функциональным заземлением (129) подложки (110),

предпочтительно при этом в первом месте (132) расположены по меньшей мере два электрода (139.1, 139.2) для функционального заземления соответственно интерфейса на стороне управления и интерфейса модуля (130) на стороне поля.

12. Устройство (100) по любому из пп.1-11, при этом соответствующее гнездо (116) включает в себя по меньшей мере один заземленный электрод (129), который расположен для того, чтобы в механически соединенном состоянии связываться емкостной (170) связью с модулем (130),

предпочтительно при этом по меньшей мере два заземленных электрода (129.1, 129.2) расположены параллельно направлению степени (104) свободы.

13. Устройство (100) по любому из пп.1-12, при этом модуль (130) включает в себя:

блок (140) обработки сигналов, который выполнен для того, чтобы обрабатывать сигналы от электрически соединенного проводного канала (118) и выдавать в электрически соединенные сигнальные провода (120) ввода-вывода и/или обрабатывать сигналы от электрически соединенных проводов (120) ввода-вывода и выдавать в электрически соединенный проводной канал (118);

и предпочтительно несущую блок (140) обработки сигналов плату, имеющую множество проводящих дорожек (136), контактирующих с блоком (140) обработки сигналов, при этом первое место (132) включает в себя первую кромку платы, у которой заканчиваются проводящие дорожки (136).

14. Устройство (100) по любому из пп.1-13, при этом интерфейс (112) управления подложки (110) включает в себя половину штекерного соединителя, предпочтительно гнездо, которое выполнено для подключения упомянутого или упомянутых электрических проводных каналов (118) устройства (150) управления, и/или при этом полевой интерфейс (114) включает в себя половину штекерного соединителя, предпочтительно гнездо, для подключения сигнальных проводов (120) ввода-вывода упомянутого или упомянутых полевых приборов (160).

15. Устройство (100) по любому из пп.1-14, при этом подложка (110) выполнена для того, чтобы проводить на разных гнездах (116) разные проводные каналы (118) устройства (150) управления.

16. Устройство (100) по любому из пп.1-15, при этом подложка (110) выполнена для того, чтобы проводить на каждом из гнезд (116) соответственно один из проводных каналов (118) устройства (150) управления.

17. Устройство (100) по любому из пп.1-16, при этом подложка (110) выполнена для того, чтобы проводить в соответствующий модуль (130) проводные каналы (118) без собственной обработки сигналов и/или с линейным ходом сигнала.

18. Устройство (100) по любому из пп.1-17, при этом по меньшей мере два гнезда (116) подложки (110) выполнены для того, чтобы независимо друг от друга механически соединять с подложкой (110) и/или отсоединять по меньшей мере два модуля (130).

19. Устройство (100) по любому из пп.1-18, включающее в себя также корпус устройства, в котором расположена подложка (110) и в соединенном с подложкой (110) состоянии расположены или могут располагаться упомянутый или упомянутые модули (130).