CN103748525A - 用于容纳过电压保护模块的基本元件和模块化总线*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接纳在总线***中使用的过电压保护模块(M1、M2、M3)的基本元件(ST1、ST2、ST3)，所述基本元件(ST1、ST2、ST3)具有：用于接触第一总线电势(L1)的第一总线连接装置(BK1)、用于接触第二总线电势(L2)的第二总线连接装置(BK2)、用于接触信号总线(L3)的第三总线连接装置(BK3)，其中处于第一状态的信号总线指示故障的发生，而处于第二状态的信号总线指示故障的未发生，其中故障指示缺失的或错误接纳的或有故障的过电压保护模块(M1、M2、M3)，其中所述第一总线电势和第二总线电势将被用于对所述过电压保护模块(M1、M2、M3)上的装置供电，其中所述基本元件还包含电子监控装置(UE1)，其中所述电子监控装置(UE1)识别是否接纳了过电压保护模块(M1、M2、M3)，其中，如果在所述基本元件(ST1、ST2、ST3)中接纳了过电压保护模块(M1、M2、M3)，则经由所述信号总线发出第二状态的信号，以及如果在所述基本元件(ST1、ST2、ST3)中没有接纳过电压保护模块(M1、M2、M3)，或者如果错误地接纳所述过电压保护模块(M1、M2、M3)，或者如果所述过电压保护模块(M1、M2、M3)是有故障的，则所述信号总线的状态保持不变，其中，所述基本元件(ST1、ST2、ST3)能够被夹持在安装轨道(TS1、TS2)上，并且在所述安装轨道(TS1、TS2)中的凹部中引导所述第一总线电势(L1)、所述第二总线电势(L2)以及所述信号总线(L3)。

Description

用于容纳过电压保护模块的基本元件和模块化总线***
本发明涉及一种用于接纳过电压保护模块的基本元件，并且还涉及一种包含一个或更多个前述类型的基本元件的模块化总线***。 
目前在许多领域中安装有大量的过电压保护设备。在此，随着***和设备的复杂度增加，还会增加以下风险，即错误安装的过电压保护设备可能导致设备的失效或甚至导致整个***的停止，这是因为未确保过电压保护。 
为了使复杂度最小化并且为了增加维护过电压保护设备的容易度，已经开发了可***式过电压保护模块。 
然而，于是存在识别过电压保护模块是否已经正确地***到相应的固定件中，即过电压保护模块是否还能够执行其功能的问题。 
在其它技术领域中，例如在电源领域中，已经提出了其中使用机械按钮以提供对***状态的指示的***，所述机械按钮安装在基本元件中。这种***例如嵌入到来自由本申请人所创造的VAL-MS或VAL-CP产品范围的产品中。 
然而，随着小型化增加，该原理是有限制的，这是因为组件的尺寸不能被随意地减小。另一方面，对于较小的模型，对制造公差施加了增加的需求。另外，关于污物沉积和其它机械影响，例如振动或冲击应力的灵敏度急剧增加。此外，随着开关的频繁致动，即随着可***模块的频繁改变，磨损也可能产生影响，其使切换可靠性最小化。在这点上，只能以具有增加的设计工作和成本的小尺寸来生产这类设备。 
本发明的一个目的在于提供一种用于过电压保护设备的模块化***，即使对于最小的模型所述模块化***也允许可靠的识别，和/或另外其能够有成本效益地来生产和/或此外还使布线复杂度最小化以及另外增加可靠性。 
通过独立权利要求的特征根据本发明来实现该目的。在从属权利要求中以及在说明书中说明本发明的有利实施方案。 
会在下文中基于优选的实施方案参考附图来更加详细地说明本发明。 
在附图中， 
图1示出了根据本发明的一个优选实施方案的模块化总线***的示意图， 
图2示出了根据本发明的一个优选实施方案的具有将被***的过电压保护模块的基本元件的示意图， 
图3示出了根据本发明的一个优选实施方案的基本元件中的监控装置的第一实施方案的示意图， 
图4示出了根据本发明的一个优选实施方案的基本元件中的监控装置的第二实施方案的示意图， 
图5示出了根据本发明的一个优选实施方案的基本元件的元件的示意图， 
图6示出了根据本发明的一个优选实施方案的头模块的元件的示意图， 
图7示出了在本发明的一个优选实施方案中使用的总线模块和安装轨道的示意性截面图， 
图8示出了在本发明的一个优选实施方案中使用的总线模块和安装轨道的示意性立体图， 
图9示出了根据本发明的一个优选实施方案的与过电压保护模块和基本元件一起使用的总线模块和安装轨道的示意性截面图， 
图10示出了根据本发明的一个优选实施方案的跨过安装轨道的不同总线延伸的示意图，以及 
图11示出了根据本发明的一个优选实施方案的包含两个头模块的设计的示意图。 
图1示出了根据本发明的一个优选实施方案的模块化总线***的示意图。总线***具有头模块K1和一个或更多个基本元件ST1、ST2、ST3。经由在图示实施例中具有至少3根逻辑线的总线***连接头模块K1和一个或更多个基本元件ST1、ST2、ST3。 
基本元件ST1、ST2、ST3中的每一个均适于接纳过电压保护模块M1、M2、M3。头模块K1具有用于接触第一总线电势L1的第一总线连接装置、用于接触第二总线电势L2的第二总线连接装置以及用于接触信号总线连接L3 的第三总线连接装置，其中处于第一状态的信号总线指示故障的发生，而处于第二状态的信号总线指示故障的未发生。此外，如图6中所示，头模块K1具有至少一个信号装置，其指示是否已经在信号总线L3上发出一个或更多个故障的信号。合适的信号装置可以是例如照明显示器LED、显示器或者声音发生器SPK等。可替换地或另外地，头模块K1还可以具有远程通知装置OUT，其能够传递所识别的故障的通知。这种远程通知装置可以是例如现场总线***或其他合适接口，例如USB、以太网等，而头模块相应地被设计为提供关于状态的消息，所述消息适合于相应的接口。此外，头模块K1还可以含有电子处理装置，其用于评价例如过电压保护模块的30或更多个数据段或者创建将被经由远程通知装置OUT发送或将被显示在显示器中的消息。为此，例如可以提供微控制器或微处理器。 
虽然对于本发明其它连接技术和信号方法会是可能的，例如其它数据总线***，例如1-线总线的使用，但是在下文中描述特别有利的变化方案。在该变化方案中，物理性能被分配给总线***的三根逻辑线。例如，第一和第二总线电势因而由头模块K经由第一和第二总线连接装置提供以对基本元件ST1、ST2、ST3和与其相关联的过电压保护模块M1、M2、M3以及与这些过电压保护模块相关联的设备或***进行供电。第三线，即信号总线L3用于发信号，例如用于发出过电压保护模块的故障或错误***的过电压保护模块的信号。例如，对第一总线电势分配0V或-12V或低电平，而对第二总线电势分配3.3V或5V或12V或高电平。 
图2示出了根据本发明的一个优选实施方案的具有将被***的过电压保护模块M1的基本元件ST1的示意图。在此，***方向由箭头指示。为此，基本元件ST1、ST2、ST3具有机械准备，因而使得能够实现过电压保护模块M1、M2、M3的可靠***和可靠保持并且使得能够实现借助于总线连接装置BK1’、BK2’、BK3’的接触。该基本元件具有用于接触第一总线电势L1的第一总线连接装置BK1、用于接触第二总线电势L2的第二总线连接装置BK2、以及用于接触信号总线L3的第三总线连接装置BK3。信号总线在第一状态中示出故障的发生而在第二状态中示出故障的未发生，其中故障向头模块K或头模块K、K1和连接到总线的其它装置通知缺失的或错误接纳的过电压保护模块。在此，第一总线电势和第二总线电势用于对过电压保护模块M1上的装置进行供电。 基本元件此外具有电子监控装置UE1，其中电子监控装置UE1识别是否接纳了过电压保护模块M1。如果在基本元件ST1中接纳了过电压保护模块M1，则经由信号总线发出第二状态的信号，以及，如果在基本元件ST1中没有接纳过电压保护模块M1或者如果错误地接纳过电压保护模块，则信号总线的状态保持不变。 
与现有技术相对比，电子监控装置允许小得多的模型。另外，电子监控装置能够有成本效益地生产，并且与机械开关相对比更不容易受到故障影响。 
在本发明的一个有利发展中，电子监控装置UE1具有半导体开关。能够以特别有成本效益的方式生产和集成半导体开关。 
在本发明的另一有利发展中，电子监控装置连接为开路器，其中，在正确接纳的过电压保护模块M1的情况下，打开“开关”。 
在本发明的另一有利发展中，电子监控装置UE1具有晶体管T1、T2。这类实施方案和示意性布线方案图示在图3和4中。在此，在图3中示出了借助于总线连接装置BK1、BK2连接到第一总线电势L1和第二总线电势L2的基本元件ST1。这些总线电势被引导至端子BK1’、BK2’，以用于到过电压保护模块M1的连接。此外借助于总线连接装置BK3将基本元件ST1连接到信号总线L3，所述总线连接装置BK3同样地被引导至端子BK3'以用于到过电压保护模块M1的连接。合适尺寸的分压器形成在总线电势之间并且由晶体管R1和R2装配成。在图示的实施例中，第一总线电势为0V，而第二总线电势为5V。分压器然后会连接到例如p-槽(J)FET的漏极端子，而源极端子会连接到第一总线电势。如果没有引入过电压保护模块M1，即如果接触BK1’、BK2’以及BK3’未被接触，则晶体管T1因而是导电的。如果引入了过电压保护模块M1，则该过电压保护模块M1因而通过经由接触BK3’提供跨过信号总线L3的电压或电流，例如通过产生被表示为接触BK1’和BK3’上的闭路器的导电连接，来发出其正在正确地发挥作用的信号。 
根据图4的实施方案仅稍微不同于图3中的实施方案。现在，使用双极晶体管代替FET晶体管。再次，假定跨过线L1提供0V的电势，并且跨过线L2提供5V的电势。晶体管R3连接到npn晶体管T2的基极。发射极连接到第二总线电势。集电极又连接到信号总线L3。与图3相对比，未经由BK3将信号 总线L3馈送到端子BK3’。如果引入了过电压保护模块M1，则该过电压保护模块M1因而通过经由接触BK3’提供跨过信号总线L3的电压或电流，例如通过产生被表示为接触BK2’和BK3’上的闭路器的导电连接，来发出其正在正确地发挥作用的信号。 
当然，也能够使用其它半导体元件和电路。用于UE1的电路的基本特征在于单个模块的有故障的过电压保护导致头模块中的故障消息。 
此外，在本发明的有利发展中，如图5中所示，基本元件ST1、ST2、ST3具有本地信号装置，其用于向光学显示器LED和/或声学显示器SPK发送信号以指示是否接纳了过电压保护模块M1、M2、M3。在此，还可以可替换地或另外地提供例如提供颜色变化的机械显示器，以指示基本元件ST1是否含有正确接纳的过电压保护模块。 
由于先前描述的具有开路器功能的实施方案，单个过电压保护模块的有故障的接纳在信号总线上不会被另外正确接纳的过电压保护模块扰乱。因而在逻辑意义上产生OR功能，并且头站在由此监控的总线上传送一个或更多个过电压保护模块的故障。 
如果所有过电压保护模块都位于相应的固定件中，则信号总线还能够用于另外的信号过程。例如，因而能够从各个过电压保护模块M1、M2、M3呼叫数据并且使用信号总线L3以用于来自头模块K、K1和到头模块K、K1的数据传输。例如，因而能够监控各个过电压保护模块M1、M2、M3的状态。该数据能够例如从头模块K、K1经由远程通知装置OUT传递。 
此外，对于过电压保护模块M1、M2、M3的故障而言还可能经由基本元件间接地发生，例如在先前描述的闭路器功能被取消并且因而有效地发出与未***的过电压保护模块相同故障的信号。 
本发明使得能够以特别有成本效益的方式提供一种用于过电压保护模块的总线导向的监控***，所述监控***仅需要少量的空间，对机械公差几乎没有任何要求，对外部干扰影响，例如冲击、振动、沉积和氧化不敏感，以及还另外地能够传输其他数据。 
在图7中示出了用于在本发明的一个优选实施方案中使用的总线模块和安装轨道的示意性截面图。 
在此，把第一总线模块BM1装配到安装轨道TS上，例如把第一总线模块BM1夹持在安装轨道上，如以图7中所示的顺序所阐明的。 
在此，总线模块BM1设计为使得能够以在安装轨道TS的凹部作为框架的方式引导第一总线电势L1、第二总线电势L2、以及信号总线L3和/或其他信号。由于模块化设计，一方面能够实现低制造成本，而另一方面能够使布线复杂度最小化，这是因为现在只有总线模块BM1、BM2将被装配。特别是对于多个过电压保护装置，因而能够有成本效益地实施远程询问。能够经由第一总线电势L1和第二总线电势L2将电子监控装置UE1连接到电源。监控装置UE1能够容易地经由信号总线L3发出故障的信号，如之前所描述的那样。因为以在安装轨道TS的凹部作为框架的方式引导总线电势L1、L2和信号总线L3，所以布线复杂度低，由此能够容易地产生连接。同时，可靠性增加，这是因为布线总是表现为故障源。 
在此，总线模块BM1、BM2设计为使得它们提供第一总线电势L1、第二总线电势L2以及信号总线L3经由用于接触第一总线电势L1的第一总线连接装置BK1、用于接触第二总线电势L2的第二总线连接装置BK2以及用于接触信号总线L3的第三总线连接装置BK3与基本元件ST1、ST2、ST3的接触。 
为此，总线模块BM1、BM2具有总线连接装置BK1、BK2、BK3，所述总线连接装置设计为使得它们能够向插上的头模块K、K1或插上的基本元件ST1、ST2、ST3提供相应的总线电势L1、L2、L3。 
优选地，总线模块BM1、BM2为***总线的组件部分。 
此外，头模块K、K1还能够设计为使得其能够被夹持在安装轨道TS上。 
在此，头模块K、K1设计为使得其提供第一总线电势L1、第二总线电势L2、以及信号总线L3经由用于接触第一总线电势L1的第一总线连接装置BK1、用于接触第二总线电势L2的第二总线连接装置BK2以及用于接触信号总线L3的第三总线连接装置BK3与基本元件ST1、ST2、ST3的接触。 
此外，总线模块设计为使得其仍然允许头模块K在安装轨道TS上的夹持附接以及基本元件ST1、ST2、ST3在安装轨道TS上的夹持附接。 
如图7和图8中所示的，至少在安装轨道TS的平面中的一侧上的总线模 块BM1具有用于接触相邻的总线模块BM2的总线电势的接触B1、B2、B3。特别有利地，安装轨道TS的平面中的一侧上的总线模块BM1、BM2具有插座状固定件B1、B2、B3，其能够与第二总线模块BM2的插针状固定件连接。 
能够清楚地由该插头-插座***提供能容易地组装的有成本效益的***总线。 
在组装的情况下，首先将总线模块BM1夹持在安装轨道TS1、TS2上，如图7中所示的那样。然后能够以类似的方式使另一总线模块BM2与其相邻地附接。然后能够使这些总线模块通过在安装轨道TS1、TS2上滑动到一起彼此接触，如图8中所示的那样，由此提供总线。能够使在其中能够再接纳过电压保护模块M1的基本元件ST1附接到总线模块BM1，如图9中所示的那样。作为基本元件ST1的替换，也可以使头模块K、K1附接。 
总线***也可以在多个安装轨道TS1、TS2上延伸，如图10中所示的。在此，能够借助于具有合适插头连接器的电缆将位于第一安装轨道TS1上的第一总线模块BM1连接到位于第二安装轨道TS2上的第二总线模块BM2。由于插头连接器的合适实施方案，在一侧具有插座状固定件B1、B2、B3的总线模块和在另一侧具有对应的插针状固定件的总线模块能够被连接。另一方面，也可以提供相同的插头连接器，例如在两侧上都提供插座状固定件。 
此外，如果头模块K的功率不足，则还可以使用另一头模块K1，其为其他模块提供电功率，如图11中所示的。在此，总线***的实施方案使过电压保护模块M2的故障被两个头模块K、K1显示为故障，所述过电压保护模块M2借助于总线模块BM2连接并且在逻辑上位于第二头模块K1之后。相反地，过电压保护模块M1的故障也由两个头模块K、K1指示为故障，所述过电压保护模块M1借助于总线模块BM1连接并且在逻辑上位于第一头站K之后且位于第二头模块K1之前。换言之，因而能够通过多个其他模块而使总线延伸。此外，当然能够使用多于两个头模块。 
如果于是需要许多过电压保护装置，则能够通过远程询问来实施状态询问，而无需额外的布线工作。因此该解决方案是有成本效益的并且是额外有利的，这是因为总线***使分离布线的风险最小化。 
有故障的过电压保护模块M1、M2、M3能够另外地经由信号总线向头站 报告其状态。在此，所报告的状态可以纯粹地包括例如过电压保护模块的故障或非故障显示，或者可以含有其它类别，例如最近需要替换的损坏的显示。当然，在此也能够传输另外的数据，例如所发生的泄漏的数量及其持续时间等。此外，还可以提供过电压保护模块M1、M2、M3的清楚识别，使得相应的过电压保护模块能够被识别为显示或数据的发送器。在此，一方面能够经由信号总线L3实施数据向头站K、K1的显示或传输，而另一方面还能够在电源线L1、L2中之一上(例如在1-线技术中)并且跨过另一总线线路(未示出)来实施数据向头站K、K1的显示或传输。 
附图标记的列表 
基本元件                                  ST1、ST2、ST3 
过电压保护模块                               M1、M2、M3 
第一总线连接装置                              BK1、BK1’ 
第二总线连接装置                              BK2、BK2’ 
第三总线连接装置                              BK3、BK3’ 
电子监控装置                                        UE1 
头模块                                            K、K1 
电阻器                                   R1、R2、R3、R4 
晶体管                                           T1、T2 
光学信号装置                                        LED 
声学信号装置                                        SPK 
第一总线电势，线                                     L1 
第二总线电势，线                                     L2 
信号总线，线                                         L3 
安装轨道                                       TS1、TS2 
总线模块                                       BM1、BM2 
接触                                         B1、B2、B3 
远程通知装置                                        OUT 。

Claims (18)

1.一种用于接纳在总线***中使用的过电压保护模块(M1、M2、M3)的基本元件(ST1、ST2、ST3)，所述基本元件(ST1、ST2、ST3)具有：
·用于接触第一总线电势(L1)的第一总线连接装置(BK1)；
·用于接触第二总线电势(L2)的第二总线连接装置(BK2)；
·用于接触信号总线(L3)的第三总线连接装置(BK3)，其中处于第一状态的所述信号总线指示故障的发生，而处于第二状态的所述信号总线指示故障的未发生，
·其中故障指示缺失的或错误接纳的或有故障的过电压保护模块(M1、M2、M3)，
·其中所述第一总线电势和第二总线电势待用于对所述过电压保护模块(M1、M2、M3)上的装置供电，
·其中所述基本元件还包含电子监控装置(UE1)，其中所述电子监控装置(UE1)识别是否接纳了过电压保护模块(M1、M2、M3)，
所述基本元件的特征在于，
·如果在所述基本元件(ST1、ST2、ST3)中接纳了过电压保护模块(M1、M2、M3)，则经由所述信号总线发出第二状态的信号，以及
·如果在所述基本元件(ST1、ST2、ST3)中没有接纳过电压保护模块(M1、M2、M3)，或者如果错误地接纳所述过电压保护模块(M1、M2、M3)，或者如果所述过电压保护模块(M1、M2、M3)是有故障的，则所述信号总线的状态保持不变。
2.根据权利要求1所述的基本元件，其特征在于，所述基本元件(ST1、ST2、ST3)能够被夹持在安装轨道(TS1、TS2)上，并且所述第一总线电势(L1)、所述第二总线电势(L2)以及所述信号总线(L3)在所述安装轨道(TS1、TS2)中的凹部中引导。
3.根据权利要求1或2所述的基本元件，其特征在于，所述电子监控装置具有半导体开关。
4.根据前述权利要求中任一项所述的基本元件，其特征在于，所述电子监控装置是开路器，其中，在正确地接纳过电压保护模块(M1)的情况下，开关是打开的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的基本元件，其特征在于，所述电子监控装置具有晶体管。
6.根据前述权利要求中任一项所述的基本元件，其特征在于，所述电子监控装置具有FET和/或双极晶体管。
7.根据前述权利要求中任一项所述的基本元件，其还包含本地信号装置，所述本地信号装置用于向光学和/或声学显示器发送是否正确地接纳了过电压保护模块的信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的基本元件，其特征在于，所述总线电势借助于***总线来提供。
9.一种模块化总线***，其包含：
·根据前述权利要求中任一项所述的一个或更多个用于接纳过电压保护模块(M1、M2、M3)的基本元件(ST1、ST2、ST3)；以及
·头模块(K1、K2)，其具有：
·用于接触第一总线电势的第一总线连接装置；
·用于接触第二总线电势的第二总线连接装置；
·用于接触信号总线的第三总线连接装置，其中所述信号总线在第一状态中指示故障的发生，而在第二状态中指示故障的未发生，
·信号装置，其指示是否已经通过所述信号总线发出故障的信号，其中所述头模块(K1、K2)能够被夹持在安装轨道(TS1、TS2)上，并且所述第一总线电势(L1)、所述第二总线电势(L2)以及所述信号总线(L3)在所述安装轨道(TS1、TS2)中的凹部中引导。
10.根据权利要求9所述的模块化总线***，其特征在于，所述头模块(K1、K2)还包含远程通知装置(OUT)，其能够传递所识别故障的通知。
11.根据权利要求9或10所述的模块化总线***，其特征在于，头模块(K1、K2)经由第一和第二总线连接装置提供用于对基本元件供电的第一和第二总线电势。
12.根据前述权利要求9至11中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，借助于***总线来提供总线电势。
13.根据权利要求12所述的模块化总线***，其特征在于，所述***总线具有一个或更多个总线模块(BM1、BM2)，其中总线模块能够被夹持在安装轨道(TS1、TS2)上，以及总线模块(BM1、BM2)具有总线连接装置(BK1、BK2、BK3)，其被设计为使得它们向插上的头模块(K1、K2)或插上的基本元件(ST1、ST2、ST3)提供相应的总线电势(L1、L2、L3)。
14.根据前述权利要求12或13中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，至少在所述安装轨道(TS1、TS2)的平面中的一侧上的所述总线模块(BM1)提供用于接触相邻总线模块(BM2)的总线电势的接触(B1、B2、B3)。
15.根据前述权利要求12至14中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，所述总线连接装置(BK1、BK2、BK3)中的至少一些被设计为使得它们具有一个或更多个插座状固定件(B1、B2、B3)，所述插座状固定件能够与插针状固定件连接。
16.根据前述权利要求12至15中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，所述总线连接装置(BK1、BK2、BK3)中的至少一些被设计为使得它们具有一个或更多个插针状固定件，所述插针状固定件能够与插座状固定件(B1、B2、B3)连接。
17.根据前述权利要求12至16中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，所述***总线具有两个或更多头模块(K、K1)。
18.根据前述权利要求12至17中任一项所述的模块化总线***，其特征在于，所述***总线在两个或更多安装轨道(TS1、TS2)上延伸。
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