Title:
Bandkabel mit Polarisation
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrleiter-Bandkabel für eine Leistungs- und Datenübertragung zu einem Netzwerk von Einrichtungen. Das Mehrleiter-Bandkabel weist Ausrichtungseinrichtungen für eine Verbindung mit einem modularen Steckverbinder auf. Die Leiter des Mehrleiter-Bandkabels werden mit dem Netzwerk von Einrichtungen über Isolationsverschiebungsglieder und Federsteckverbinder in dem modularen Steckverbinder verbunden.





Inventors:
Haensgen, Steven T., Wis. (Mukwonago, US)
Caspers, John P., Wis. (Racine, US)
Wang, Yutao, Wis. (Brookfiled, US)
Kilburn, Jeffrey A., Wis. (Hartland, US)
Whitley, Darryl E., Wis. (Milwaukee, US)
Application Number:
DE102017208465A
Publication Date:
11/30/2017
Filing Date:
05/19/2017
Assignee:
Rockwell Automation Technologies, Inc. (Ohio, Mayfield Heights, US)
International Classes:
H01B7/08; H01R12/67; H04L12/02
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB, 80802, München, DE
Claims:
1. Mehrleiterkabel für die Verwendung in einem Leistungs- und Datenübertragungsnetzwerk, wobei das Netzwerk eine Vielzahl von Einrichtungen enthält, die konfiguriert sind, um miteinander über das Kabel und modulare Steckverbinder verbunden zu werden, wobei das Kabel umfasst:
ein isolierendes Material, das den Körper des Kabels bildet, wobei der Körper wenigstens eine Anordnung aufweist, die einen Abstand zu benachbarten Leitern vorsieht, der größer als der Abstand zwischen wenigstens zwei anderen Leitern ist,
einen oder mehrere Leistungsleiter, die in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Netzwerkleistung zu den Einrichtungen zu übertragen
einen oder mehrere Leistungsleiter, die in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Schaltleistung zu den Einrichtungen zu übertragen,
wenigstens zwei Signalleiter zum Übertragen von Netzwerksignalen, die in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander und mit einer ersten Distanz von den Leistungsleitern versetzt, um eine elektromagnetische Interferenz zu minimieren, erstrecken.

2. Kabel nach Anspruch 1, wobei das Kabel ausgebildet ist, um wenigstens einen Ausrichtungsstift auf gegenüberliegenden Seiten aufzunehmen.

3. Kabel nach Anspruch 1, wobei der isolierende Mantel des Kabels eine erste Dicke um die Leiter herum, eine zweite Dicke zwischen benachbarten Leitern und wenigstens eine dritte Dicke mit einer ersten Breite zum Bilden einer Anordnung für das Aufnehmen von Ausrichtungsstiften aufweist.

4. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Leiter des Kabels parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene mit Signalleitern an einer ersten Distanz und Leistungsleitern an einer zweiten Distanz angeordnet sind.

5. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Leiter des Mehrleiterkabels parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene derart angeordnet sind, dass die Leistungsleiter nicht elektrisch mit den Signalleitern gekoppelt sind.

6. Kabel nach Anspruch 1, wobei das isolierende Material des Mehrleiterkabels ausreichend elastisch ist, um ein Durchdringen durch Isolationsverschiebungsglieder für das Koppeln der Leiter mit Federsteckverbindern zu gestatten.

7. Kabel in einem mit Strom versorgten Datennetzwerk einer Vielzahl von miteinander verbundenen Knoten, die elektrische Leistung und Daten empfangen, wobei das Kabel umfasst:
ein isolierendes Material, das den Körper des Kabels bildet, wobei der Körper wenigstens eine Anordnung aufweist, die einen Abstand zu benachbarten Leitern vorsieht, der größer als der Abstand zwischen wenigstens zwei anderen Leitern ist,
einen oder mehrere Schaltleistungsleiter, die entfernt voneinander in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Steuerleistung zu den Knoten zu übertragen,
einen oder mehrere Netzwerkleistungsleiter, die in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Netzwerkschnittstellenleistung zu den Knoten zu übertragen,
wenigstens zwei Netzwerkdatensignalleiter zum Übertragen von Daten zwischen den Knoten, die in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander und mit einer ersten Distanz von Leistungsleitern versetzt, um eine elektromagnetische Interferenz zu minimieren, erstrecken.

8. Kabel nach Anspruch 7, wobei die Leistungs- und Datenleiter über einen modularen Steckverbinder mit den Knoten gekoppelt sind.

9. Kabel nach Anspruch 7, wobei ein Ausrichtungsteil mit einer reduzierten Dicke und einer ersten Breite, der einen Raum zwischen geordneten Leitern definiert, ausgebildet ist, um einen modularen Steckverbinder in einer bestimmten Ausrichtung aufzunehmen.

10. Kabel nach Anspruch 7, wobei eine Vielzahl von modularen Steckverbindern und assoziierten Knoten entlang eines gemeinsamen Leistungs- und Datennetzwerkkabels verteilt sind.

11. Leistungs- und Datenkabelsystem, wobei das System umfasst:
ein Mehrleiterkabel,
eine Vielzahl von modularen Steckverbindern, die entlang des Mehrleiterkabels verteilt sind,
eine Vielzahl von Knoten, die mit dem Mehrleiterkabel über entsprechende modulare Steckverbinder verbunden sind.

12. System nach Anspruch 11, wobei der Körper des Mehrleiterkabels durch ein isolierendes Material gebildet wird und wobei der Körper wenigstens eine Anordnung zum Vorsehen eines Abstands zu benachbarten Leitern, der größer als der Abstand zwischen wenigstens zwei anderen Leitern ist, aufweist.

13. System nach Anspruch 12, wobei ein oder mehrere Schaltleistungsleiter entfernt voneinander in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Steuerleistung zu den Knoten zu übertragen.

14. System nach Anspruch 12, wobei ein oder mehrere Netzwerkleistungsleiter in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander erstrecken, um Netzwerkschnittstellenleistung zu den Knoten zu übertragen.

15. System nach Anspruch 12, wobei wenigstens zwei Netzwerkdatensignalleiter zum Übertragen von Daten zwischen den Knoten in dem isolierenden Material angeordnet sind und sich parallel zueinander und mit einer ersten Distanz von Leistungsleitern versetzt, um eine elektromagnetische Interferenz zu minimieren, erstrecken.

16. System nach Anspruch 11, wobei der Steckverbinder einen oberen Körper und einen unteren Körper mit jeweils einem Ausrichtungsstift umfasst, die ausgebildet sind, um ein Mehrleiterkabel aufzunehmen, wobei der untere Körper einen Aufnahmehohlraum aufweist, der eine Vielzahl von Federsteckverbindern einschließt, die in gegenüberliegenden Paaren in dem Aufnahmehohlraum angeordnet sind und jeweils elektrisch mit einer Vielzahl von Isolationsverschiebungsgliedern verbunden sind.

17. System nach Anspruch 11, wobei jeder Knoten eine Netzwerkschnittstelle umfasst, die mechanisch mit einer industriellen Steuereinrichtung für eine operative Verbindung gekoppelt ist.

18. System nach Anspruch 17, wobei die industrielle Steuereinrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die Drücktastenschalter, Motorstarter, Nähesensoren, Flusssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Betätigungssolenoide, elektrische Relais und elektrische Schaltschützen umfasst.

19. System nach Anspruch 17, wobei die Netzwerkschnittstelle den Zustand der industriellen Steuereinrichtung über Netzwerksignale steuert.

20. System nach Anspruch 17, wobei die Netzwerkschnittstelle Netzwerkleistung von dem Mehrleiterkabel erhält.

21. System nach Anspruch 17, wobei die Netzwerkschnittstelle Systemleistung von dem Mehrleiterkabel erhält.

Description:
HINTERGRUND

Die Erfindung betrifft allgemein Kabel und Steckverbinder, die in Verbindung mit Netzwerkübertragungsmedien für Industriesteuerungs-, Überwachungs- oder ähnliche Leistungs- und Datennetzwerksysteme verwendet werden. insbesondere betrifft die Erfindung einen neuartigen modularen Steckverbinder für die Verwendung mit einem derartigen Kabel und einem assoziierten Netzwerk. Der modulare Steckverbinder und das Kabel sind für die Verwendung in einem Industriesteuerungs- und Überwachungssystem vorgesehen, in dem eine Anzahl von Einrichtungsknoten verschiedene Formen von Leistung und Daten über die Leiter in dem Kabel über den Steckverbinder und die assoziierte Schnittfläche empfangen.

Derartige Leistungs- und Datennetzwerksysteme enthalten gewöhnlich eine Anzahl von Einrichtungsknoten, die mit einem Satz von gemeinsamen Leitern für das Übertragen von Leistung und Daten gekoppelt sind. Die Knoteneinrichtungen enthalten häufig Sensoren und Stellglieder verschiedener Typen sowie Mikroprozessor-basierte Steuereinrichtungen oder andere Befehlsschaltungen. Mit dem Netzwerk gekoppelte Stromversorgungen stellen elektrische Energie über die Netzwerkmedien bereit, um Schnittstelleneinrichtungen mit Strom zu versorgen und Stellglieder, Sensoren und andere Einrichtungen zu betreiben. Während des Betriebs verarbeiten Einrichtungen an dem Netzwerk die übertragenen Parameterdaten und weisen den Betrieb von vernetzten Einrichtungen wie etwa Drücktastenschalter, Motorstarter, Nähesensoren, Flusssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Betätigungssolenoide, elektrische Relais, elektrische Schaltschützen usw. an.

Die Übertragung von Leistung und Daten auf dem gleichen Kabel ist mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, wie etwa dem zuverlässigen Herstellen einer Verbindung zu dem Netzwerk, dem Aufrechterhalten einer Netzwerkkontinuität beim Entkoppeln von Einrichtungen aus dem Netzwerk, dem Zuführen von zusätzlicher Leistung zu einem installierten Netzwerk, und dem Reduzieren eines durch die Leistungsleiter an den Datenleitern induzierten Rauschens. In einem industriellen Netzwerk müssen unter Umständen Einrichtungen an verschiedenen Punkten des Netzwerks für eine bestimmte Anwendung angeordnet werden. Dazu müssen Steckverbinder schnell und zuverlässig an einem Mehrleiterkabel an einer beliebigen Position entlang von dessen Länge platziert werden können. Außerdem ist es wünschenswert, die elektrische Kontinuität der auf dem Netzwerk übertragenen Leistung und Daten aufrechtzuerhalten, wenn eine Einrichtung aus dem Netzwerk entfernt wird. Weil verschiedene Formen von elektrischer Leistung über das Netzwerkkabel zu Einrichtungen übertragen werden, variiert die Leistung je nach der Anwendung und je nach den an bestehenden Anwendungen vorgenommenen Änderungen, sodass es wünschenswert ist, über Einrichtungen zu verfügen, mit denen zusätzliche Leistung zu dem Netzwerk und seinen Einrichtungen zugeführt werden kann. Und im Gegensatz zu Datennetzwerken ohne eine Stromversorgung ist bei Netzwerkübertragungsmedien, die verschiedene Formen von elektrischer Energie und Daten übertragen, ein größeres Potential für ein unerwünschtes Rauschen oder eine unerwünschte Interferenz zwischen Leitern gegeben, was auf die Versorgung oder nicht-Versorgung von Spulen mit Strom, das Öffnen und Schließen von Kontakten der Einrichtungen im Netzwerk und die allgemeine Umgebung des Netzwerks zurückzuführen ist.

Es besteht deshalb ein Bedarf für einen verbesserten Netzwerkmediensteckverbinder und ein assoziiertes Kabel für die Verwendung in Industriesteuernetzwerken und ähnlichem. Insbesondere besteht ein Bedarf für einen Steckverbinder und ein assoziiertes Kabel zum schnellen und effektiven Herstellen einer Verbindung, mit denen die Leitung bei einer Entkopplung von einer Einrichtung aufrechterhalten wird, zusätzliche Leistung zu dem Netzwerk zugeführt werden kann und separate Leistungs- und Signalleiter derart positioniert sind, dass ein elektrisches Rauschen reduziert wird.

KURZBESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung sieht einen neuartigen modularen Steckverbinder für Leistungs- und Datennetzwerksysteme vor. Der Steckverbinder umfasst einen unteren Körper mit wenigstens einem Ausrichtungsstift und einer Vielzahl von Leitertrennmechanismen, wobei der untere Körper einen Hohlraum einschließt, der eine Vielzahl von Federsteckverbindern enthält, wobei jeder Federsteckverbinder zwei Isolationsverschiebungsgliedern aus einer Vielzahl von Isolationsverschiebungselementen, die in zwei Reihen entlang der oberen Fläche des unteren Körpers ausgerichtet sind, entspricht und elektrisch mit diesen verbunden ist. Der Steckverbinder umfasst weiterhin einen oberen Körper, der ebenfalls wenigstens einen Ausrichtungsstift aufweist, wobei die beiden Ausrichtungsstifte derart positioniert sind, dass sie in einen entsprechenden Satz von Stiftlöchern in einem Mehrleiter-Bandkabel eingreifen. Jedes Isolationsverschiebungsglied ist mit einem aus einer Vielzahl von Federsteckverbindern verbunden, die in gegenüberliegenden Paaren in dem Aufnahmehohlraum des unteren Körpers angeordnet sind. Jeder Federsteckverbinder ist elektrisch mit einem aus einer Vielzahl von Isolationsverschiebungsgliedern verbunden, und jeder aus einem Paar von gegenüberliegenden Federsteckverbindern ist in Kontakt mit dem anderen und sieht in einem unverbundenen Zustand einen Leitungspfad vor. Bei einer Verbindung mit einer Schnittstellenleiterplatte führt der Leitungspfad durch Leiterbahnen auf der Schnittstellenleiterplatte, die konfigurierbare Stromkreisschließeinrichtungen aufweist, die verwendet werden, um den Fluss von Signalen zu der verbundenen Einrichtung und anderen Einrichtungen im Netzwerk zu bestimmen.

ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um einander entsprechende Teile anzugeben.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektromagnetischen Schalteinrichtung mit einer Netzwerkschnittstelle.

1a ist eine schematische Darstellung eines Einrichtungsnetzwerks mit einer Anzahl von Knoten.

2 ist eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders mit einem assoziierten Bandkabel, das an einer Kopfplatte platziert ist, die sich auf einer Netzwerkschnittstellen-Leiterplatte befindet.

3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Steckverbinders, eines Bandkabels, einer Kopfplatte und einer Netzwerkschnittstellen-Leiterplatte.

3a ist eine detaillierte Ansicht einer Kopfplatte und assoziierter Leiterbahnen.

4a ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders und zeigt diesen in einem Zustand vor dem Crimpen.

4b ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders und zeigt diesen in einem gecrimpten Zustand.

5a ist eine ausgeschnittene Endansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders mit einem Drahtschneider in dem Zustand vor dem Crimpen.

5b ist eine ausgeschnittene Endansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders mit einem Drahtschneider in dem gecrimpten Zustand.

6a ist eine ausgeschnittene Endansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders mit einem Drahtstanzer in dem Zustand vor dem Crimpen.

6b ist eine ausgeschnittene Endansicht einer Ausführungsform eines Steckverbinders mit einem Drahtstanzer in dem gecrimpten Zustand.

7 ist eine schematische Ansicht eines Steckverbinders in einem nicht eingesteckten Zustand.

8 ist eine ausgeschnittene Endansicht eines in eine Kopfplatte eingesteckten Steckverbinders und einer assoziierten Leiterplatte in einer Netzwerkschnittstelle.

9 ist eine schematische Ansicht eines Steckverbinders in dem eingesteckten Zustand.

10 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrleiter-Bandkabels mit Stiftlöchern.

11 ist eine Endansicht eines Mehrleiter-Bandkabels mit Stiftlöchern.

12 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer elektromagnetischen Schalteinrichtung mit einer Netzwerkschnittstelle.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

In 1 ist eine Schaltungsunterbrechungseinrichtung in der Form eines elektromagnetischen Schaltschützen mit einer Netzwerkschnittstelle 10 zum Steuern eines elektrischen Stroms auf mehreren Strom führenden Pfaden gezeigt. Der elektromagnetische Schaltschütz mit der Netzwerkschnittstelle 10 umfasst einen elektromagnetischen Schaltschütz 12 mit einem allgemein rechteckigen Körper, der einen Schlitz 14 für das Aufnehmen einer Standard-DIN-Schiene entlang der Querachse allgemein innerhalb der Ebene der Basis aufweist. Der elektromagnetische Schaltschütz 12 weist eine Anzahl von elektrisch isolierten Kontaktabschnitten auf, die jeweils konfiguriert sind, um elektrische Eingaben über Leistungseingabeleiter 26, die mit Leistungsanschlussblöcken 24 verbunden sind, zu empfangen und elektrische Ausgaben an eine Last über Lastausgabeleiter 30, die mit Lastanschlussblöcken 28 verbunden sind, auszugeben, wenn der elektromagnetische Schaltschütz 12 zu einem einen Stromkreis schließenden Zustand versetzt ist. Dieser Zustand wird gesteuert, indem ein elektrischer Strom durch die elektromagnetische Spule in der Einrichtung geführt wird, auf deren elektrische Verbindungen über Spulenanschlussblöcke 16 zugegriffen werden kann, wobei der Strom zu der Einrichtung über Spulendrähte 18 zugeführt wird. Außerdem kann der elektromagnetische Schaltschütz 12 Hilfskontakte umfassen, die in der Einrichtung enthalten sind, deren Zustand sich in Verbindung mit demjenigen des elektromagnetischen Schaltschützen 12 ändert. Elektrische Verbindungen zu diesen Hilfskontakten werden über Hilfskontakt-Anschlussblöcke 20 mit einem über Hilfskontakt-Anschlussdrähte 22 geführten Strom hergestellt. Andere Ausführungsformen können eine direkte elektrische Schnittstelle von der Netzwerkschnittstelle 34 zu dem elektromagnetischen Schaltschütz 12 enthalten, sodass keine Verdrahtung zwischen den Einrichtungen für die Spule erforderlich ist. Eine derartige Ausführungsform ist in 12 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Netzwerkschnittstelle 34 elektrisch mit dem elektromagnetischen Schaltschützen 12 über Netzwerkschnittstellen-Stromverbindungen 27 gekoppelt, die wiederum mit Einrichtungs-Stromverbindungen 29 gekoppelt sind. Die Einrichtungs-Stromverbindungen 29 sind mit der Spule des elektromagnetischen Schaltschützen 12 verbunden, wobei ihre Betätigung direkt von der Netzwerkschnittstelle 34 gesteuert wird.

Wie weiterhin in 1 gezeigt, umfasst der elektromagnetische Schaltschütz mit einer Netzwerkschnittstelle 10 zusätzlich zu dem elektromagnetischen Schaltschütz 12 eine Netzwerkschnittstelle 34. Die Netzwerkschnittstelle 34 ist mit einem elektromagnetischen Schaltschütz 12 gekoppelt und wird gemeinsam über eine mechanische Schnittstelle 32 derart betätigt, dass sich bei einer Änderung des Zustands des elektromagnetischen Schaltschützen 12 auch der Zustand der Netzwerkschnittstelle 34 ändert. Ein Steckverbinder 36 wird an der Leiterplatte 38 befestigt, die in der Netzwerkschnittstelle 34 enthalten ist. In dieser Ausführungsform wird der Steckverbinder 36 an der Netzwerkschnittstelle 34 über ein Paar von Riegeln 44 gesichert, die auf jeder Seite des Steckverbinders platziert sind und mit einem Schlitz an der Netzwerkschnittstelle 34 zusammenwirken. In anderen Ausführungsformen kann die Befestigung durch unverlierbare Schrauben anstelle der Riegel vorgesehen werden. In dieser Ausführungsform wird der Steckverbinder 36 an einem Bandkabel 40 befestigt, das eine Leistungs- und Datenübertragung zu der Netzwerkschnittstelle 34 und zu assoziierten Einrichtungen im Netzwerk vorsieht. Das Bandkabel 40 enthält ein in dem Kabel ausgebildetes Loch 42, das mit einem Ausrichtungsstift 46 an dem Steckverbinder 36 zusammenwirkt, um eine korrekte Ausrichtung des Steckverbinders 36 bei der Verbindung mit dem Bandkabel 40 sicherzustellen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Löcher sowie deren Breite und Position in dem Kabel in Abhängigkeit von der Anwendung variieren können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

In der in 1 gezeigten Ausführungsform sieht die Netzwerkschnittstelle 34 einen elektrischen Strom zu dem positiven Ausgabeanschluss 52 und dem negativen Ausgabeanschluss 54 vor, wobei ein elektrischer Strom von Leitern an dem Bandkabel 40 erhalten und über den positiven Ausgabeanschlussdraht 56 und den negativen Ausgabeanschlussdraht 58 zu entsprechenden Spulendrähten 18 vorgesehen wird. Dadurch kann die Netzwerkschnittstelle 34 den Zustand des elektromagnetischen Schaltschütz 12 über Netzwerksignale auf dem Bandkabel 40 steuern. außerdem kann die Netzwerkschnittstelle 34 einen Hilfskontakt enthalten, dessen elektrische Schnittstelle über Netzwerkschnittstellen-Hilfskontaktanschlussblöcke 48 und assoziierte elektrische Verbindungen über Netzwerkschnittstellen-Hilfskontaktanschlussdrähte 50 vorgesehen wird.

In 1a ist ein Daten- und Leistungsnetzwerk schematisch gezeigt und allgemein durch das Bezugszeichen 33 angegeben. Das Netzwerk umfasst eine Vielzahl von Einrichtungsknoten 37, die miteinander über eine Netzwerkschnittstelle 34 und ein Netzwerkbandkabel 40 gekoppelt sind. Eine Ausführungsform eines Einrichtungsknotens 37 umfasst einen elektromagnetischen Schaltschütz 12 und eine Netzwerkschnittstelle 34, die mit dem Bandkabel 40 über einen Steckverbinder 36 verbunden ist, und ist in 1 als ein elektromagnetischer Schaltschütz mit einer Netzwerkschnittstelle 10 gezeigt. Jeder Einrichtungsknoten 37 empfängt Leistung und Datensignale von dem Kabel 40 über einen modularen Steckverbinder 36, der an der Netzwerkschnittstelle 34 angebracht ist. An Enden des Kabels 40 sind Anschlussteile 35 vorgesehen, um die Kabelenden zu bedecken und elektrische Anschüsse für die Signalleiter des Kabels vorzusehen. Intelligente Stromverteiler 43 sind mit dem Netzwerk 33 über den Steckverbinder 36 an der Netzwerkschnittstelle 34 über das Bandkabel 40 verbunden, um elektrische Leistung zu dem Netzwerk 33 gewöhnlich in der Form einer 24-Volt-Gleichspannung vorzusehen. Wie gezeigt, sind die intelligenten Stromverteiler 43 intelligente Einrichtungen, die mit den Steuer- und Datensignalen des Netzwerks interagieren und verschiedene Formen von Leistung vorsehen können. Ein alternativer Stromverteiler ist ein nicht-intelligenter Stromverteiler 45. Der nicht-intelligente Stromverteiler 45 sieht nur Leistung für das Netzwerk vor, weshalb der Steckverbinder 36 direkt mit dem nicht-intelligenten Stromverteiler 45 gekoppelt werden kann und keine Netzwerkschnittstelle 34 erforderlich ist. Verschiedene Ausführungsformen des Einrichtungsknotens 37 können Einrichtungen wie etwa Drücktastenschalter, Motorstarter, Nahesensoren, Flusssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Betätigungssolenoide, elektrische Relais, elektrische Schaltschützen usw. umfassen, die jeweils ausgebildet sind, um eine Ausführungsform der Netzwerkschnittstelle 34 zu empfangen. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass jeder Einrichtungsknoten 37 Steuer- und Datensignale über das Bandkabel 40 in Entsprechung zu verschiedenen Standardprotokollen senden und empfangen und außerdem verschiedene Formen von elektrischer Leistung empfangen kann.

In 2, 3, 4a und 4b ist die Beziehung zwischen dem Steckverbinder 36 und seinen Bestandteilen zu dem Bandkabel 40 gezeigt. Die perspektivische Ansicht von 2 zeigt den Steckverbinder 36 und das Bandkabel 40, die mit der Schnittstellen-Leiterplatte 38 über die Kopfplatte 64 verbunden sind. Die Schnittstellen-Leiterplatte 38 umfasst eine Anzahl von rechten Schnittstellen-Leiterplattenbahnen 39 und linken Schnittstellen-Leiterplattenbahnen 41, die elektrisch mit rechten Kopfleiterplattenbahnen 63 und linken Kopfleiterplattenbahnen 65 an der Kopfleiterplatte 64 von 3 verbunden sind.

Eine perspektivische Explosionsansicht ist in 3 gezeigt. Der Steckverbinder 36 umfasst einen oberen Teil 60 und einen unteren Teil 62. Das Bandkabel 40 ist quer zwischen dem oberen Teil 60 und dem unteren Teil 62 angeordnet, sodass, wenn der obere Teil 60 und der untere Teil 62 durch ein Crimpwerkzeug zueinander gedrückt werden, eine Verbindung mit jedem Leiter in dem Bandkabel 40 durch die Isolationsverschiebungsglieder 66 hergestellt wird, die gewöhnlich derart konfiguriert ist, dass zwei Verbindungen pro Leiter in dem Bandkabel vorgesehen sind, nämlich eine auf der linken Seite und eine auf der rechten Seite in 4b. Außerdem wird jeder Leiter 70 in dem Bandkabel 40 durch eine Trenneinrichtung 73 durchtrennt, sodass nach der Befestigung des Steckverbinders 36 an dem Bandkabel 40 der elektrische Strom nicht mehr direkt durch jeden Leiter 70, sondern durch einen Pfad in dem Steckverbinder 36 fließt, was weiter unten näher beschrieben wird. Wie in 2, 3, 4a und 4b gezeigt, weisen der obere Teil 60 und der untere Teil 62 des Steckverbinders 36 einen Ausrichtungsstift 46 auf, der mit einem Stiftloch 42 des Bandkabels 40 ausgerichtet wird, um eine korrekte Ausrichtung des Steckverbinders 36 an dem Bandkabel 40 vorzusehen. 4b ist eine ausgeschnittene Ansicht des oberen Teils des Steckverbinders 36, nachdem diese auf eine Position an dem Bandkabel 40 gecrimpt wurde. Die Isolation 72 jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 wird durch ein Isolationsverschiebungsglied 66 auf den linken und rechten Seiten des Steckverbinders 36 verschoben, und die Mitte jedes Leiters 70 wird durch eine Trenneinrichtung 73 durchtrennt. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass auch eine andere Anzahl von Leistungs- und Netzwerksignal-Leitern in dem Bandkabel 40 und dem assoziierten Steckverbinder 36 als für diese Ausführungsform beschrieben verwendet werden könnte. Außerdem kann die Anzahl der Ausrichtungsstifte 46 in dem Steckverbinder 36 und der Stiftlöcher 42 in dem Bandkabel 40 sowie deren Position in Abhängigkeit von der Anwendung variieren.

In 5a und 5b ist eine Endansicht einer Ausführungsform des Steckverbinders 36 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Kabeltrenneinrichtung eine Klinge 74, die durch einen isolierten Halter 75 in Position gehalten wird. Jeder Leiter 70 in dem Bandkabel 40 weist eine assoziierte Klinge 74 auf, die darunter in dem unteren Steckverbinderteil 62 positioniert ist. Wenn der obere Steckverbinderteil 60 auf das Bandkabel 40 mit dem unteren Steckverbinderteil 62 gecrimpt wird, werden die Leiter 70 in dem Bandkabel 40 durchtrennt. Nach dem Crimpen befindet sich die Klinge 74 in einem Klingenverschiebungsloch 84 und sind die Leiter 70 durchtrennt, wobei eine direkte Leitung durch den isolierten Halter 75 verhindert wird. Außerdem wird wie zuvor beschrieben die Isolation 72 jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 durch ein linkes Isolationsverschiebungsglied 66 und ein rechtes Isolationsverschiebungsglied 68 verschoben. Die Isolationsverschiebungsglieder 66 und 68 befinden sich am Ende des Crimpvorgangs wie in 5b gezeigt in den entsprechenden Löchern 80 und 82 in dem oberen Steckverbinderteil 60. Sobald der obere Steckverbinderteil 60 auf das Bandkabel 40 mit dem unteren Steckverbinderteil 62 gecrimpt wurde und jeder Leiter 70 durch die entsprechende Klinge 74 durchtrennt und mit dem entsprechenden Isolationsverschiebungsglied 66 und 68 verbunden wurde, ist der einzige elektrisch leitende Pfad für jeden Leiter 70 derjenige, der durch den linken Federsteckverbinder 76 und den rechten Federsteckverbinder 78 vorgesehen wird.

Eine alternative Ausführungsform ist in 6a und 6b gezeigt, die jeweils eine Endansicht des Steckverbinders 36 zeigen. In dieser Ausführungsform wird ein Drahtstanzer 86 durch einen isolierten Halter 87 in Entsprechung zu jedem Leiter 70 in dem Bandkabel 40 gehalten. Ähnlich wie oben beschrieben, weist jeder Leiter 70 in dem Bandkabel 40 einen assoziierten Stanzer 86 auf, der darunter in dem unteren Steckverbinderteil 62 positioniert ist. Wenn der obere Steckverbinderteil 60 auf das Bandkabel 40 mit dem unteren Steckverbinderteil 62 gecrimpt wird, wird jeder Leiter 70 in dem Bandkabel 40 durchtrennt. Nach dem Crimpen befinden sich der Stanzer 86 und auch der durchtrennte Teil 92 jedes Leiters 70 in dem Stanzerverschiebungsloch 90 und wird eine direkte Leitung durch den isolierten Halter 87 verhindert. Außerdem wird die Isolation 72 jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 durch ein linkes Isolationsverschiebungsglied 66 und ein rechtes Isolationsglied 68 verschoben. Die Isolationsverschiebungsglieder 66 und 68 befinden sich am Ende des Crimpvorgangs wie in 6b gezeigt in den entsprechenden Löchern 80 und 82 in dem oberen Steckverbinderteil 60. Sobald der obere Steckverbinderteil 60 auf das Bandkabel 40 mit dem unteren Steckverbinderteil 62 gecrimpt wurde und jeder Leiter 70 durch den entsprechenden Stanzer 86 durchtrennt und mit dem entsprechenden Isolationsverschiebungsglied 66 und 68 verbunden wurde, ist der einzige elektrisch leitende Pfad für jeden Leiter 70 derjenige, der durch den linken Federsteckverbinder 76 und den rechten Federsteckverbinder 78 vorgesehen wird.

Ein nicht eingesteckter Steckverbinder 36 gemäß einer Ausführungsform ist schematisch in 7 gezeigt. Wie in 4b gezeigt, wird die Isolation 72 jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 durch ein linkes Isolationsverschiebungsglied 66 und ein rechtes Isolationsverschiebungsglied 68 verschoben, was auch in 7 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die Anzahl von Leitern 70 in dem Bandkabel 40 gleich sieben für die beispielhafte Netzwerkausführungsform, wobei wie weiter oben genannt die Anzahl der Leistungs- und Netzwerksignalleiter für eine bestimmte Anwendung variieren kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Es ist zu beachten, dass jeder linke Federsteckverbinder 76 und jeder entsprechende rechte Federsteckverbinder 78 in diesem Zustand in Kontakt mit jedem Leiter 70 in dem Bandkabel 40 ist und eine elektrische Leitung zu diesem vorsieht. In dieser Ausführungsform können durch den Steckverbinder 36 gehende elektrische Signale wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben zugewiesen werden.

Nummer des LeiterelementsElektrisches Signal4Schaltleistung-Positiv 14096Netzwerkleistung-Positiv 13698Netzwerksignal-Positiv 144100Netzwerksignal-Negativ 146102Netzwerkleistung-Negativ 138104Schaltleistung-Negativ 142106Entdeckung 134

In einer alternativen Ausführungsform können die durch den Steckverbinder 36 gehenden elektrischen Signale wie in der folgenden Tabelle 2 angegeben zugewiesen werden.

Nummer des LeiterelementsElektrisches Signal94Entdeckung 13496Netzwerkleistung-Positiv 13698Netzwerksignal-Positiv 144100Netzwerksignal-Negativ 146102Netzwerkleistung-Negativ 138104Schaltleistung-Negativ 142106Schaltleistung-Positiv 140

In einer weiteren alternativen Ausführungsform können die durch den Steckverbinder 36 gehenden elektrischen Signale wie in der folgenden Tabelle 3 angegeben zugewiesen werden.

Nummer des LeiterelementsElektrisches Signal94Netzwerkleistung-Positiv 13696Netzwerksignal-Positiv 14498Netzwerksignal-Negativ 146100Netzwerkleistung-Negativ 138102Entdeckung 134104Schaltleistung-Negativ 142106Schaltleistung-Positiv 140

Wie in den vorstehenden Tabellen angegeben, umfasst das Bandkabel 40 gewöhnlich Paare von Signalleitern und Paare von Leistungsleitern und auch einige einzelne Leiter. Zum Beispiel bilden Netzwerksignal-Positiv 144 und Netzwerksignal-Negativ 146 ein Signalleiterpaar und bilden Netzwerkleistung-Positiv 136 und Netzwerkleistung-Negativ 138 sowie Schaltleistung-Positiv 140 und Schaltleistung-Negativ 142 jeweils ein Leistungsleiterpaar.

Es ist zu beachten, dass, wenn sich wie in 7 gezeigt der Leiter 36 in dem nicht eingesteckten Zustand befindet, der Leitungspfad für jeden Leiter 70 des Bandkabels 70 geschlossen ist und elektrischer Strom und Signale weiterhin über jeden linken Federsteckverbinder 76 und jeden entsprechenden rechten Federsteckverbinder 78 fließen. Dabei können die Anzahl, die Typen und die Reihenfolge der elektrischen Leistung und der Signale, die durch die Leiter 70 in dem Bandkabel 40 getragen werden, für eine bestimmte Anwendung variieren, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Zum Beispiel kann die Zuweisung von Signalen zu bestimmten Leitern 70 in dem Bandkabel 40 derart vorgenommen werden, dass die Immunität gegenüber Rauschen größer ist und eine elektromagnetische Interferenz (EMI) zwischen den Leitern und den durch diese getragenen Signalen minimiert ist. In anderen Ausführungsformen können Leistungssignale von Netzwerksignalen durch eine oder mehrere Ausrichtungslöcher 42 zwischen den entsprechenden Leitern getrennt sein oder können Schaltleistungsleiter in einer fernen Anordnung zu anderen Leitern platziert werden.

8 zeigt eine ausgeschnittene Endansicht einer Ausführungsform des Steckverbinders 36, der in 5a und 5b mit einer Kopfplatte 64 an der Schnittstellenleiterplatte 38 in der Netzwerkschnittstelle 34 gekoppelt gezeigt ist, die wiederum mechanisch mit dem elektromagnetischen Schaltschütz 12 wie in 1 gezeigt gekoppelt ist. Wenn der Steckverbinder 36 an dieser Position platziert ist, trennt die Kopfplatte 64 jeden entsprechenden linken Federsteckverbinder 76 und rechten Federsteckverbinder 78 und unterbricht somit die elektrische Leitung jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 über die direkte Verbindung jedes entsprechenden linken Federsteckverbinders 76 und rechten Federsteckverbinders 78. Die Kopfplatte 64 ist elektrisch mit der Schnittstellenleiterplatte 38 über eine linke Kopfleiterplattenbahn 65 in Entsprechung zu einer linken Schnittstellen-Leiterplattenbahn 39 und eine rechte Kopfleiterplattenbahn 63 in Entsprechung zu einer rechten Schnittstellen-Leiterplattenbahn 41 wie in 3 gezeigt verbunden. Die Kopfplatte 64 kann direkt in der Schnittstellenleiterplatte 38 integriert sein, sodass diese in der gleichen Ebene liegen, was für Anwendungen in Einrichtungen mit anderen Packungsanforderungen als in dieser Ausführungsform erforderlich sein kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Wie in 1a gezeigt und weiter oben beschrieben, umfassen die Knoten im Netzwerk 33 gewöhnlich Einrichtungsknoten 37 und intelligente Stromverteiler 43, die mit dem Bandkabel 40 über den Steckverbinder 36 verbunden sind, der wiederum an der Kopfplatte 64 platziert ist, die elektrisch mit der Leiterplatte 38 verbunden ist. In 9 ist eine Ausführungsform eines Steckverbinders 36, der in einen Intelligenten Stromverteiler 43 eingesteckt ist, schematisch gezeigt. Wie weiter oben erläutert, wird die Isolation 72 jedes Leiters 70 in dem Bandkabel 40 durch ein linkes Isolationsverschiebungsglied 66 und ein rechtes Isolationsverschiebungsglied 68 wie mechanisch in 4b und elektrisch in 9 gezeigt verschoben. Und wenn der Steckverbinder 36 in die Kopfplatte 64 eingesteckt wird, kommt jeder linke Federsteckverbinder 76 in Kontakt mit einer entsprechenden linken Kopfleiterplattenbahn 65, die mit einer entsprechenden linken Schnittstellen-Leiterplattenbahn 39 verbunden ist, und kommt jeder rechte Federsteckverbinder 78 in Kontakt mit einer entsprechenden rechten Kopfleiterplattenbahn 63, die mit einer entsprechenden rechten Schnittstellen-Leiterplattenbahn 41 verbunden ist.

Wie in 9 gezeigt, können in jeder Ausführungsform einige der elektrischen Signale in jedem Leiter 70 des Bandkabels 40 unverändert durch die Kombination aus dem Steckverbinder 36, der Kopfplatte 64 und der Schnittstellen-Leiterplatte 38 hindurchgehen und können andere Signale verändert oder entfernt werden. Bei der Ausführungsform mit den Singalzuweisungen der Tabelle 1 werden die Signale Netzwerksignal-Positiv 144 auf dem Leiter 98, Netzwerksignal-Negativ 146 auf dem Leiter 100, Netzwerkleistung-Negativ 138 auf dem Leiter 102 und Schaltleistung-Negativ 142 auf dem Leiter 104 unverändert durch die Kombination aus dem Steckverbinder 36 und der Kopfplatte 64 gelassen. In bestimmten Ausführungsformen kann dies unter Verwendung eines Durchgangs 69 an der Kopfplatte 64 wie in 3a gezeigt bewerkstelligt werden; und in anderen Ausführungsformen kann dies durch Leiterplattenbahnen auf der Schnittstellen-Leiterplatte 38 bewerkstelligt werden. Wenn der Knoten in dem Netzwerk 33 ein intelligenter Stromverteiler 43 ist, kann es wünschenswert sein, die Signale Schaltleistung-Positiv 140 und/oder Netzwerkleistung-Positiv 136 zu entfernen oder zu ändern. Im Fall von Netzwerkleistung-Positiv 136 auf dem Leiter 96 ist wie in 9 gezeigt eine Stromquelle in Entsprechung zu den elektrischen Eigenschaften von Netzwerkleistung-Positiv 136 an dem Verbindungspunkt 112 auf der Schnittstellen-Leiterplatte 38 vorgesehen. Wenn Netzwerkleistung-Positiv 136 an dem Leiter 96 entfernt werden soll, wird keine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 118 und dem Verbindungspunkt 120 an der Schnittstellen-Leiterplatte 38 hergestellt. Wenn ein zusätzliches Netzwerkleistung-Positiv 136 auf dem Leiter 96 zu den linken Teilen des Netzwerks vorgesehen werden soll, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 114 und dem Verbindungspunkt 118 an der Schnittstellen-Leiterplatte 38 hergestellt. Wenn ein zusätzliches Netzwerkleistung-Positiv 136 auf dem Leiter 96 zu den rechten Teilen des Netzwerks vorgesehen werden soll, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 116 und dem Verbindungspunkt 120 an der Schnittstellen-Leiterplatte 38 vorgesehen. Wenn einfach Netzwerkleistung-Positiv 136 auf dem Leiter 96 durch den Steckverbinder 36 geführt werden soll, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 118 und dem Verbindungspunkt 120 hergestellt. Und im Fall von Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 94 ist eine Stromquelle in Entsprechung zu den elektrischen Eigenschaften von Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 94 an dem Verbindungspunkt 122 auf der Schnittstellen-Leiterplatte 38 vorgesehen. Wenn Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 94 entfernt werden soll, wird keine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 126 und dem Verbindungspunkt 128 auf der Leiterplatte 38 hergestellt. Wenn Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 94 durch den Steckverbinder 36 geführt werden soll, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 126 und dem Verbindungspunkt 128 hergestellt. Und wenn schließlich ein zusätzliches Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 94 zu den rechten Teilen des Netzwerks vorgesehen werden soll, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 124 und dem Verbindungspunkt 128 auf der Schnittstellen-Leiterplatte 38 hergestellt. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Verbindungspunkten 114, 116, 118, 120, 124, 126 und 128 können durch beliebige Einrichtungen hergestellt werden, wobei es sich um Jumper oder Stiftleisten, DIP (Dual-In-Line-Package)-Schalter, Relais oder Halbleiterschalteinrichtungen handeln kann. Außerdem können Konfigurationsinformationen zu der Netzwerkschnittstelle 34 über das Netzwerk 33 unter Verwendung eines ein Konfigurationssoftwareprogramm ausführenden Computers geschrieben werden. Es können beliebige Kombinationen von Signalen für beliebige Einrichtungen im Netzwerk 33 durchgelassen, geändert, verbessert oder entfernt werden, wobei es sich um einen Einrichtungsknoten 37 oder einen intelligente Stromverteiler 43 handeln kann. Allgemein gesagt, enthält das Verfahren für die Signalauswahl die folgenden Schritte zum Bestimmen der Anzahl und des Typs der für eine Anwendung erforderlichen Einrichtungen 37, zum Berechnen der Netzwerkleistungsanforderungen, zum Berechnen der Schaltleistungsanforderungen, zum Auswählen der Anzahl von intelligenten Stromverteilern 43 und nicht-intelligenten Stromverteilern 45 in Entsprechung zu den Netzwerk- und Schaltleistungsanforderungen, zum Bestimmen der Verteilung der intelligenten Stromverteiler 43 und nicht-intelligenten Stromverteiler 45 im Netzwerk 33, zum Positionieren einer Vielzahl von Einrichtungen 37, intelligenten Stromverteilern 43 und nicht-intelligenten Stromverteilern 45 im Netzwerk 33, zum Setzen von konfigurierbaren Stromkreisschließeinrichtungen in einer Vielzahl von Netzwerkschnittstellen 34, zum mechanischen Koppeln einer Netzwerkschnittstelle 34 mit einer Vielzahl von Einrichtungen 37 und intelligenten Stromverteilern 43 und zum mechanischen Koppeln eines Steckverbinders 36 mit einer Vielzahl von Netzwerkschnittstellen 34 an Einrichtungen 37, intelligenten Stromverteilern 43 und nicht-intelligenten Stromverteilern 45. Die beschriebene Ausführungsform ist nur eine aus einer Vielzahl von möglichen Ausführungsformen, die durch den Fachmann realisiert werden können.

Schließlich zeigt 10 ein Bandkabel 40, wobei weitere Details in 11 gezeigt sind. Wie zuvor beschrieben, enthält das Bandkabel 40 Netzwerksignalleiter und Leistungsleiter, die allgemein parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Was die oben in der Tabelle 2 angegebenen Signalzuweisungen angeht, zeigt 11 die Signale Entdeckung 134 auf dem Leiter 94, Netzwerkleistung-Positiv 136 auf dem Leiter 96, Netzwerksignal-Positiv 144 auf dem Leiter 98, Netzwerksignal-Negativ 146 auf dem Leiter 100, Netzwerkleistung-Negativ 138 auf dem Leiter 102, Schaltleistung-Negativ 142 auf dem Leiter 104 und Schaltleistung-Positiv 140 auf dem Leiter 106. Entdeckung 134, Netzwerksignal-Positiv 144 und Netzwerksignal-Negativ 146 sind Netzwerksignale. Netzwerkleistung-Positiv 136, Netzwerkleistung-Negativ 138, Schaltleistung-Positiv 140 und Schaltleistung-Negativ 142 sind Leistungssignale. Der bevorzugte Aufbau des Bandkabels 40 und die durch diesen bevorzugten Aufbau ermöglichten Vorteile umfassen eine isolierende Abdeckung oder einen Mantel 72, der die Signal- und Leistungsleiter umschließt, wobei sich der Isolator 72 verschmälert, um ein Stiftloch 42 mit reduzierter Dicke zu bilden, dessen Platzierung derjenigen des Ausrichtungsstifts 46 an dem Steckverbinder 36 entspricht, um sicherzustellen, dass jeder Netzwerksteckverbinder 36 während der Installation korrekt und gleichmäßig in Bezug auf die Leiter in dem Bandkabel 40 positioniert wird. Die Anzahl, Breite 132 und Position des Stiftlochs 42 an dem Bandkabel 40 können variieren, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem können wie zuvor beschrieben in dem Bandkabel 40 die Leiter 94106 und die durch diese geführten Netzwerksignale oder Leistung derart zugewiesen oder geordnet werden, dass eine elektromagnetische Interferenz (EMI) minimiert wird. Außerdem kann der Fachmann den Abstand 130 zwischen Leitern 94106 variieren, um eine weitere Immunität gegenüber Rauschen und insbesondere zwischen Signalleitern und Leistungsleitern vorzusehen.

Es wurden hier bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben oder gezeigt, wobei der Fachmann verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen vornehmen kann, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.