DE68925280T2 - Datenstromkoppler und methode der herstellung und zusammenstellung desselben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Verbinder und insbesondere auf Koppier zum Fühlen und Übertragen von elektrischen Signalen.
• Das US-Patent 4 264 827 offenbart ein Verfahren zum Abfühlen der Übertragung eines Signalstroms mit niedrigem Niveau durch einen elektrischen Leiter ohne eine elektrische Verbindung zu dem Leiter unter Verwendung eines kontinuierlichen Leiterdrahts mit geschlossener Schleife, der sich von einer Stromquelle her erstreckt, wobei Spulen des Leiters um magnetische Spulengegenstände herum schleifenartig ausgebildet sind, die mit elektronischen Vorrichtungen verbunden sind, wobei die Anordnung Anderungen in dem elektromagnetischen Feld abfühlt, das durch den Strom gebildet wird. Die Anordnung kann an einer Vielzahl von Stellen wiederholt werden, die längs des Leiters angeordnet sind, ohne schädlichen Effekt auf die Signalübertragung, und sie kann die Versorgung einer Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen mit Signalen in Abhängigkeit von dem Signalstrom gestatten, der durch den Leiter hindurchgeht.
• Ein solches Stromabfühlsystem soll an Bord von Luftfahrzeugen zur Verwendung mit schwarzen Kästen (black boxes) und anderen elektronischen Steuereinheiten angebracht werden, wie es in dem vorgeschlagenen ARINC - Standard 629 offenbart ist, der gegenwärtig von dem Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC) of Aeronautical Radio, Inc. (ARINC) in Annapolis, Maryland, und in den AEEC Letters Nr. 87-094/SAI-309, 87- 122/SAI-313 und 88-077/SAI-331 in Betracht gezogen wird. Ein solches System kann auch in anderen Umgebungen verwendet werden, wo es erwünscht ist, daß ein einziger Datenbus mit einer geschlossenen Schleife verwendet wird.
• Die französische Patentanmeldung FR-A-2 544 569 offenbart eine passive Vorrichtung zur Verwendung mit koaxialen oder parallelen Leitungen. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht für Drähte mit verdrillten Paaren geeignet, sie kann nicht leicht an dem Bus angebracht oder von diesem entfernt werden, und sie weist nicht eine Befestigungseinrichtung und ein kompaktes Gehäuse auf
• Es ist erwünscht, ein Paket zum Unterbringen eines Kopplungssystems zur Verwendung in einer Stromabfühlanordnung zu schaffen.
• Die vorliegende Erfindung besteht in einer Koppleranordnung zum Koppeln mit einem Datenbussystem, mit einem verdrehten Paar von Signalleiterdrähten in einer geschlossenen Schleife und zum Empfangen von Signalen von und zum Übertragen von Signalen zu dem Datenbussystem, mit einem Elektromagneten, der Signalwindungen hat und aus einem Paar von ersten und zweiten E-förmigen elektromagnetischen Kernen geformt ist, die jeweils einen zentralen Schenkel und zwei äußere Schenkel mit zueinander passenden Endflächen haben, wobei die Kerne um das verdrehte Paar von Leiterdrähten herum anordenbar sind, wobei die zueinander passenden Endflächen in Eingriff miteinander stehen, um geschlossene Schleifen um die einzelnen Signalleiterdrähte des verdrehten Paares herum zu bilden, gekennzeichnet durch ein erstes Glied, das an einem zweiten Glied um das verdrehte Paar von Signalleiterdrähten herum befestigbar ist und die ersten und zweiten E-förmigen elektromagnetischen Kerne einer Vielzahl der Elektromagnete mit den dazu passenden Endflächen der zugehörigen Kerne in gegenseitig entgegengesetzter Beziehung anordnet und in Eingriff bringbar ist, wenn die Glieder miteinander befestigt werden, Kanäle, die in dem ersten Glied ausgebildet sind und sich zwischen den Schenkeln jedes darin befindlichen Kernes erstrecken, um Abschnitte der einzelnen Drähte des verdrehten Paares aufzunehmen, ein elektronisches Paket, das innerhalb des zweiten Gliedes untergebracht ist und eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte aufweist, die Schichten von Bahnen enthält, die Windungen um die zentralen Schenkel der elektromagnetischen Kerne herum bilden, angebracht in dem zweiten Glied und elektrisch verbunden mit einer elektronischen Unteranordnung, die in dem zweiten Glied angebracht ist, einen elektrischen Verbinder zum Verbinden der elektronischen Unteranordnung mit einer Steuereinheit, und eine Abschirmung um die elektronische Unteranordnung und um deren Verbindungen mit dem elektrischen Verbinder herum und abgedeckt durch dielektrisches Material.
• Die Erfindung ermöglicht es, daß ein nicht-invasives Koppeln mit einem verdrehten Paar von Signalleiterdrähten eines Datenbusses mit geschlossener Schleife erreicht werden kann, um so Signale auszulesen, die längs desselben übertragen werden, mit Hilfe der Elektromagneten, die mit Schleifen des verdrehten Paares verknüpft sind. Die gegenüberliegenden, dazu passenden Endflächen der E-förmigen elektromagnetischen Kerne berühren einander, vorzugsweise unter leichter Kompression, nachdem Abschnitte der einzelnen Drähte des verdrehten Leiterpaars an einer ausgewählten Stelle längs dessen Länge in die Kanäle eingebracht worden sind, die sich zwischen den Schenkeln der elektromagnetischen Kerne in dem ersten Glied erstrecken, und das zweite Glied wird an dem ersten Glied befestigt. Die Anordnung kann auch Signale übertragen und verstärken, indem eine geeignete elektromotorische Kraft über ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, und sie kann auch die Signale, die sie überträgt, empfangen und daher verifizieren. Die über den elektrischen Verbinder mit der Anordnung verbundene Steuereinheit kann elektrische Leistung für die elektronische Unteranordnung zur Verfügung stellen, wie auch Signal- und Erdungsverbindungen. Die Abschirmung um die elektronische Unteranordnung und deren Verbindungen mit dem elektrischen Verbinder schafft einen EMI/RFI-Schutz.
• Die Koppleranordnung gemäß der Erfindung ermöglicht eine Minimierung der Streuung (Dissipation) der Stärke der Signale, die durch das Datenbussystem hindurchgehen, und verhindert eine Interferenz mit der Integrität der Signale durch Impedanz. Sie ermöglicht auch die Schaffung einer Koppleranordnung, die die Kopplerkomponenten für eine betriebsmäßige Benutzung über einen langen Zeitraum physikalisch schützt und abdichtet, die kompakt und minimal in der Größe ist, um einen dichten Abstand mit ähnlichen anderen Anordnungen längs eines Datenbussystems zu gestatten, und die leicht in ein Datenbussystem einzufügen und aus diesem herauszunehmen ist.
• Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
• Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Datenbussystems;
• Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht der Koppieranordnung der vorliegenden Erfindung, gekoppelt mit einem Paar von Leiterdrähten des Datenbusses von Fig. 1;
• Fig. 3 veranschaulicht das obere Glied weggezogen von dem unteren Glied des Kopplers von Fig. 2 und das Befestigungselement, wobei der Elektromagneteinsatz von dem unteren Glied weggezogen ist;
• Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht, die das untere Glied zusammengefügt und an einer Platte montiert zeigt, wobei die Datenbusdrähte an Ort und Stelle in Kanälen des Elektromagneteinsatzes befestigt sind.
• Fig. 5 und 6 sind Längsschniffansichten des unteren Glieds, wie es zusammengefügt und montiert wird;
• Fig. 7 bis 9 sind isometrische Ansichten der Teile des oberen Glieds einschließlich des elektronischen Pakets, des Verbinders und der Abschirmung, die zusammengefügt werden;
• Fig. 10 und 11 sind Längsschnittansichten der oberen Anordnung, die abgedichtet und umformt wird, worauf der Elektromagnet daran zu befestigen ist;
• Fig. 12 und 13 sind Längsschnittansichten der oberen und unteren Glieder, die miteinander befestigt sind, um mit den Datenbusdrähten zu koppeln;
• Fig. 14 ist eine isometrische Ansicht des elektronischen Pakets des oberen Glieds, wie es zusammengefügt wird, einschließlich eines Komponentensubstrats, eines Schaltungssubstrats und eines Zwischenverbinders dazwischen;
• Fig. 15 und 16 sind isometrische Ansichten der Schichten des Schaltungssubstrats von Fig. 14 und zeigen deren obere und untere Oberflächen und die Induktanzspulen für die Elektromagneten; und
• Fig. 17 ist eine Veranschaulichung der Elektromagnete und der darum gelegten Windungen, gekoppelt mit den Datenbusdrähten.
• Fig. 1 ist eine Darstellung des Datenbussystems 400, für das die vorliegende Erfindung relevant ist. Ein Kabel 12 mit einem verdrillten Paar von Leiterdrähten 12A, 12B erstreckt sich zwischen Endanschlüssen 402, 404 und weist eine geschlossene Schleife auf, und eine Vielzahl von Schleifen 406 sind an ausgewählten Abständen vorhanden, wobei jede Schleife eine Länge und Gestalt hat, die gewählt sind, um die Impedanzeffekte und die Signalreflektion zu minimieren. An ausgewählten der Schleifen 406 sind Koppleranordnungen 10 angebracht, die jeweils eine Breite haben, die vorzugsweise kleiner ist als eine Schleifenlänge, um eine Verformung der gewtlnschten Schleifenlänge und -gestalt zu vermeiden, wodurch Impedanzeffekte und Signalreflektion vermieden werden. Kabelstümpfe 408 erstrecken sich von entsprechenden Kopplern 10 zu entsprechenden Steuereinheiten 410, wie schwarzen Kästen (black boxes) und bieten elektrische Verbindungen dazwischen. Jede Steuereinheit 410 hat vorzugsweise ein serielles Schnittstellenmodul (nicht gezeigt) zum Modifizieren digitaler Signale in kodierte Manchester-Signale, die längs des Datenbussystems übertragen werden sollen, und entsprechend zum Umsetzen solcher kodierter Signale in digitale Signale für integrierte Schaltkreise innerhalb der Steuereinheit. Jede Steuereinheit 410 liefert auch die Energie für die Verstärker in den Kopplern 10, um aufgenommene und übertragene Signale zu verstärken.
• Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen die Koppleranordnung 10 der vorliegenden Erfindung, gekoppelt mit dem verdrillten Paar 12 der Leiterdrähte 12A, 12B eines Datenbussystems wie dasjenige der Fig. 1 und wie es in US-Patent 4 264 827 und den oben erwähnten AEEC Letters offenbart ist. Die Koppleranordnung 10 wird nicht-invasiv an einer ausgewählten Stelle längs einer Schleife 406 des verdrillten Paares befestigt. Die Koppleranordnung 10 weist ein oberes Glied 14 und ein unteres Glied 16 auf, wobei das untere Glied 16 einen Unterteil aufweist, der an einer Platte 18 durch Befestigungsmittel 20, wie Schraubbolzen oder selbstschneidende Schrauben, befestigt ist. Das obere Glied 14 ist an dem unteren Glied 16 um Drähte 12A, 12B herum an einem Kopplungsabschnin 22 mittels Befestigungsmitteln 24 und an einem Verbindungsabschhitt 26 durch Schwenkstifte 28 befestigt, die durch gekrümmte Lagerflächen 30 von Ansätzen 32 gehalten und diesen gegenüber drehbar sind. Der Verbindungsabschnitt 26 weist einen Buchsenverbinder 34 mit einer Vielzahl von Anschlüssen 36 auf, die mit einem Steckverbinder (nicht gezeigt) zusammenfügbar sind, der das Ende eines Kabelstumpfes 408 von Fig. 1 anschließt, der mit einer Steuereinheit oder einem schwarzen Kasten 410 verbunden ist. Mit Gewinde versehene Einsztze 38, wie beispielsweise aufnehmende Schraubverriegelungen, sind wie gezeigt vorgesehen, um den Buchsenverbinder 34 und den Steckverbinder beim Zusammenfügen miteinander zu befestigen.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 12 kann das Befestigungsmittel 24 ein Befestigungsglied mit einer Vierteldrehung der Art sein, die durch Southco, Inc., Lester, Pennsylvania, unter den Teilenummern 82-11-240-16, 82-32-101-20 und 82-99-205-15 vertrieben wird. Solche Befestigungsglieder weisen eine Schraube 40 auf, die durch eine profilierte Öffnung 42 eines Endflanschs 44 des oberen Glieds 14 aufgenommen und darin durch einen C-förmigen Haltering 46 gehalten ist und die mit einer Muffe 48 zusammenwirkt, die innerhalb einer profilierten Öffnung 50 eines Endflanschs 52 des unteren Glieds 16 befestigt ist, um die oberen und unteren Glieder nach dem vollständigen Zusammenfügen miteinander zu verriegeln. Die Schraube 40 hat einen erweiterten Kopf 54, der durch einen Schraubenzieher verdreht werden kann, um verriegelnd in der Muffe 48 einzugreifen; ein Schaft 56 geringfügig kleiner als der Lochabschhitt 58 der profilierten Öffnung gestattet die Verdrehung; eine Nut 60 nimmt den Halteclip 46 nach dem Einsetzen der Schraube 40 in die profilierte Öffnung 42 auf; und ein Verriegelungsende 62 wird in dem Muffenabschnitt 64 der Muffe 48 nach dem vollständigen Zusammenfügen aufgenommen. Das Verriegelungsende 62 weist ein Paar von Flügellaschen 66 auf, die längs Kanälen 68 aufgenommen werden, die an der Oberseite des Muffenabschnitts 64 ausgebildet sind, worauf nach geeigneter Verdrehung der Schraube 40 durch ein Werkzeug die Flügellaschen 66 an Anschlagflächen vorbeigehen und hinter diesen verriegeln, die durch nach einwärts gerichtete Vorsprünge 70 gebildet sind, die in dem oberen Abschnitt des Muffenabschnitts 64 ausgebildet sind. Die Muffe 48 weist einen gerändelten verbreiterten Kopf 72 auf, der fest innerhalb der profilierten Öffnung 50 gehalten wird, nachdem er unter Kraft darin eingesetzt worden ist. Die Befestigungseinrichtung 24 gestattet, falls erwünscht, ein Auseinandernehmen, und andere Befestigungsmechanismen können wahlweise verwendet werden.
• In den Fig. 3 bis 6 weist das untere Glied 16 ein Hauptglied 80 auf, das aus einem dielektrischen Kunststoffmaterial geformt ist, beispielsweise aus Nylon, und das eine erweiterte, kanalförmige zentrale Ausnehmung 82 aufweist, die zwischen Wänden 84 gebildet ist, sowie einen Einsatzaufnahmehohlraum 86.
• Ein Elektromagneteinsatz 90 weist ein Paar von E-förmigen Elektromagneten 92A, 92B auf, die einen zentralen Schenkel 94 und äußere Schenkel 96 haben, die sich von einem Querabschnitt 98 her erstrecken.
• Die Elektromagnete 92A, 92B sind vorgeformte Ferritkeme, die innerhalb eines Einsatzkörpers 100 aus elastomerem Material, wie Silikongununi, derart eingebettet sind, daß Flächen 102 der Schenkel 94, 96 freiliegen, um entsprechende freiliegende Flächen 220 von Schenkeln entsprechender E-förmiger Elektromagnete 160A, 160B (Fig. 12) zu berühren, die innerhalb des oberen Glieds 14 nach dem Zusammenffigen befestigt sind. Die freiliegenden Flächen 102 sind vorzugsweise mit einem Fett beschichtet, um Oxidation zu vermeiden. Der Elektromagneteinsatz 90 weist ein Paar von sanft gekrümmten Kanälen 104A, 104B über seine obere Oberfläche 106 auf, von ersten Kanalenden 108A, 108B an einer ersten Seite 110 zu zweiten Kanalenden 112A, 112B an einer zweiten Seite 114 und zwichen den Schenkeln 94, 96 der Elektromagnete 92A, 928, so daß die gekrümmten Kanäle 104A, 104B voneinander weg konvex sind. Datenbusdrähte 12A, 12B werden längs der Kanalböden aufgenommen und gehalten, weil die Kanaiwände oberhalb des Bodens enger beieinander sind als der Drahtdurchmesser; die Drähte verlaufen längs der gekrümmten Kanäle 104A, 104B zwischen den äußeren Schenkeln 96 und dem inneren Schenkel 94 jedes der Elektromagneten 92A, 92B nach dem Zusammenfügen. Die besondere gekrümmte Natur der gekrümmten Kanäle ist so gewählt, um die Drähte in der Form einer Schleife 406 zu halten, was Impedanz reduziert und die Reflektivität der Signalübertragung längs der Drähte minimiert.
• Der Elektromagneteinsatz 90 ist innerhalb eines Einsatzaufnahmehohlraums 86 vorzugsweise mit einem Festsitz aufgenommen und befestigt. Nach dem Zusammenfügen fluchtet der erste Drahtaufnatuneschlitz 116 an der Oberseite des Einsatzaufnahmehohlraums 86 mit den ersten Kanalenden 108A, 108B, und der zweite Drahtaufnahmeschlitz 118 fluchtet mit den zweiten Kanalenden 112A, 112B, so daß beide Drähte 12A, 128 zusammen durch den ersten Schlitz 116 und dann in die entsprechenden ersten Kanalenden 108A, 108B und längs des Kanals zu den zweiten Kanalenden 112A, 112B und zusammen durch den zweiten Schlitz 118 aufgenommen sind.
• In Fig. 5 und 6 ist die Befestigungsmuffe 48 des unteren Glieds 16 in Krafisitz innerhalb der profilierten Öffnung 50 durch den Flansch 52 gezeigt und darin gegen Drehung beispielsweise durch Rändelung des erweiterten Kopfes 72 gehalten. Die Bodenwand 120 des Einsatzaufnahmehohlraums 86 hat eine Vielzahl von durchgehenden Löchern 122 für das Auslassen von Luft nach dem Einsetzen des Elektromagneteinsatzes 90 in den Hohlraum 86 unter Festsitz. Der Elektromagneteinsatz 90 hat eine Vielzahl verformbarer seitlicher Rippen 124, die in die Bodenfläche 126 geformt sind und die als Federglieder dienen, um es dem Einsatzkörper 100 zu gestatten, weitere Kompression auszuhalten, wenn er durch die obere Anordnung 14 nach unten gedrückt wird, was unter bezug auf die Fig. 12 und 13 erläutert wird. Nachdem der Elektromagneteinsatz 90 innerhalb des Hohlraums 86 befestigt ist, werden die gefetteten Endflächen 102 der Elektromagnetschenkel 94, 96 mit einem Schutzpapier 130 abgedeckt, das unmittelbar vor dem Einsetzen von Drähten 12A, 12B in die Kanäle 104A, 104B entfernt wird. In Fig. 6 ist die obere Oberfläche 106 des Elektromagneteinsatzes 90 bei 128 gezeigt, wie sie vorzugsweise geringfügig oberhalb der Oberseite des Einsatzaufnahmehohlraums 86 vor dem vollständigen Zusammenfügen der Koppleranordnung 10 angehoben ist; das untere Glied 16 ist gezeigt, wie es an der Platte 18 durch Befestigungsmittel 20 montiert ist, und Drähte 12A, 12B sind vorbereitet zum Einsetzen in die Kanäle 104B, 104B.
• Die verschiedenen Teile des oberen Glieds 14 der Koppleranordnung 10 sind in den Fig. 7 bis 11 gezeigt, wie sie zusammengefügt werden. Ein elektronisches Paket 150 enthält ein Schaltkreissubstrat 152, ein Komponentensubstrat 154, einen dualen In-line-Verbinder (DIP- Stiel) 156, der elektrisch das Komponentensubstrat 154 mit dem Schaltkreissubstrat 152 verbindet, einen elektrischen Verbinder 34 und einen Montagebügel 158 für diesen, sowie ein Paar von E-förmigen Elektromagneten 160A, 160B (von denen einer in Fig. 111 zu sehen ist), die vorgeformte Ferritkerne ähnlich den Elektromagneten 92A, 92B aufweisen. Der elektrische Verbinder 34 weist ein dielektrisches Gehäuse 162 auf, das die Vielzahl von Anschlüssen 36 enthält, und eine Metallhülse 164, die um das Gehäuse 162 herum befestigt ist, mit einem Paar von Montageflanschen 166, die sich seitlich erstrecken, um es dem Verbinder 34 zu ermöglichen, an dem Montagebügel 158 durch mit Gewinde versehene Einsätze 38 befestigt zu werden, die mit Gewinde versehene hintere Schäfte 168 haben, die sich durch Löcher 170 der Flansche 166 und durch Löcher 172 in Laschen 174 des Bügels 158 erstrecken, und auf die Muttern und Scheiben aufgeschraubt werden.
• Die Metallhülse 164 kann vordere und hintere Glieder aufweisen, die aus mit Zink plattiertem Stahl ausgestanzt und geformt oder kalt gezogen und miteinander verbördelt werden können, wie es allgemein bekannt ist, und die eine abgeschirmte Buchsenhaube 176 zur Aufnahme eines Steckerabschnitts des dazu passenden Steckverbinders eines Kabelstumpfs 408 von Fig. 1 bilden. Die Anschlüsse 36 können Stiftkontaktabschnitte 178 haben, die sich innerhalb der Haube 176 für das Zusammenfügen nach vorn erstrecken, und sie können sich nach hinten erstreckende Füße 180 haben, die innerhalb einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und Kontaktabsehnitte aufweisen, die zur Oberflächenmontage zum Anlöten an entsprechende leitfahige Flecken 182 (Fig. 14) ausgebildet sind, die an einer Oberfläche benachbart zu der vorderen Kante 184 des Schaltkreissubstrats 152 angeordnet sind. Allgemein kann der elektrische Verbinder 34 ähnlich einer konventionellen Type sein, wie beispielsweise der Verbinder der Serie 109 (HDM-20) mit rechtwinklig abgebogenen Stifikontakten, der von AMP Incorporated, Harrisburg, Pennsylvania unter der Teil-Nummer 208 932 vertrieben wird, wobei allerdings die Anschlüsse Stiftkontaktabschnitte haben und vorzugsweise zur Oberflächenmontage ausgebildet sind.
• Die Elektromagnete 160A, 160B weisen jeweils einen inneren Schenkel 186 und zwei äußere Schenkel 188 auf, die sich von einem Querabschnitt 190 her erstrecken. Das Kupplungsende 192 des Schaltkreissubstrats 152 weist Schenkelaufnahmeöffnungen 194, 196 auf, um die inneren Schenkel 186 und die äußeren Schenkel 188 der Elektromagnete 160A, 1608 aufzunehmen. Ein Abschirmglied 200 für das elektronische Paket 115 hat allgemein gegenüberliegende Seitenwände 202, die einen U-förmigen Kanal 204 bilden und Montageflansche 206 daran entlang haben, und es ist um das elektronische Paket herum angeordnet, um das Komponentensubstrat 154 abzuschirmen, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis 11 zu erkennen ist. Das Abschirmglied 200 weist einen vorderen Abschnitt 208 auf, der sich zu dem Mantel 164 des elektrischen Verbinders erstreckt, um die Anschließungen der Kontaktabschnitte 180 an die leitfähigen Flecken 182 abzuschirmen, sowie eine hintere Wand 210, die den Kanal 204 beendet. Die Oberfläche 212 des Schaltkreissubstrats 152 wie auch derjenige Teil der Bodenfläche 214 längs des Kupplungsendes 192 ist plaffiert, um einen EMI/RFI-Schutz für das elektronische Paket in Verbindung mit dem Abschirmglied 200 und dem Montagebügel 158 zu schaffen, die vorzugsweise daran angelötet sind, und mit der Verbinderhülse 164, die in leitfähigem Eingriff mit Laschen 174 des Bügels 158 steht. Für einen besten EMI/RFI-Schutz werden alle Saume zwischen dem Abschirmglied 200, dem Montagebügel 158, der Verbinderhülse 164 und dem Plattiermaterial der oberen Oberfläche 212 und der unteren Oberfläche 214 des Schaltkreissubstrats kontinuierlich längs ihrer Länge verlötet.
• In Fig. 10 ist das Komponentensubstrat 154 mit einer Vielzahl von darauf angebrachten elektronischen Komponenten 216 gezeigt, und es ist elektrisch mit einem Zwischenverbinder 156 verbunden, der dann an der unteren Oberfläche 214 des Schaltkreissubstrats 152 angebracht und elektrisch mit dessen Schaltung verbunden ist. Das Komponentensubstrat 154 und der Zwischenverbinder 156 sind mehr im Detail in Fig. 14 gezeigt und mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 14 diskutiert. Das Schaltkreissubstrat 152 ist mehr im einzelnen in den Fig. 14 bis 16 gezeigt und wird mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf diese Figuren diskutiert.
• Fig. 10 veranschaulicht eine dielektrische Vergußmasse 218, beispielsweise ein Epoxyharz, das in das Abschirmglied 200 hinein, beispielsweise mittels einer Spritze, injiziert wurde, um die elektronischen Komponenten 216 und die Kontaktanschließungen einzubetten und abzudichten. Das Verlöten aller Säume der Abschirmung mit dem Schaltkreissubstrat, dem Montagebügel und der Verbinderhülse schafft einen integralen Hohlraum zur Halterung der Vergußmasse und schafft auch eine kontinuierliche, dreidimensionale Abschirmung, die das elektronische Paket für den EMI/RFI-Schutz umgibt. Es ist erwünscht, daß das Vergußmaterial gegenüber einem Hitzeschock widerstandsfähig ist und einen geringen thermischen Expansionskoeffizienten hat, um die Beanspruchung der Lötverbindungen der Abschirmung, der Anschließungen und der elektrischen Komponenten bei erhöhter Temperatur zu minimieren und um auch mit den Koeffizienten des Schaltkreissubstrats, des Komponentensubstrats und des dazwischen befindlichen Zwischenverbinders und auch mit der Abdeckung kompatibel zu sein, die schließlich über die Anordnung geformt wird; erhöhte Temperaturen treten nicht nur beim betriebsmäßigen Gebrauch aul; sondern auch während des Überformens der abschließenden Abdeckung. Ein solches Vergußmaterial ist das Epoxyharz 4215, das von der Dexter Hysol Company, Oleon, New York, vertrieben wird.
• In Fig. 11 ist eine dielektrische Abdeckung 220, beispielsweise aus einem Polypropylenharz, um das abgeschirmte und abgedichtete elektronische Paket 150 und die äußeren Oberflächen des elektrischen Verbinders 34 hinter dessen Fügefläche um die Enden der Einsätze 38 herum geformt worden. Dieses Überformen vereinfacht das Zusammenbauen, schafft eine dauerhafte schützende Abdeckung und stützt alle freiliegenden Oberflächen von darin befindlichen Teilen ab, die eine Abdeckung benötigen, schafft eine umgebende integrale Abdichtung, die alle Anchließungen und Lötverbindungen abdichtet, und eliminiert separate Abdeckglieder, die miteinander verriegelt oder befestigt werden müßten, die entriegelt werden könnten oder bei denen die Verriegelungs- oder Befestigungsmittel beschädigt werden könnten. Die Abdeckung 220 umschließt die Schwenkstifte 28 (gestrichtelt gezeichnet) und bildet auch den Endflansch 44, der die profilierte Durchgangsöffnung 42 hat, wie auch die Ausnehmungen 222, die in sich die Querabschnitte 190 der Elektromagnete 160A, 160B aufnehmen.
• In Fig. 11 ist der Elektromagnet 160B gezeigt, wie er bereit ist, in eine Ausnehmung 222 des oberen Glieds 14 eingesetzt zu werden, nachdem die Abdeckung 220 daran angeformt worden ist. Nach dem Einsetzen des Elektromagneten wird ein Vergußmaterial 224 (Fig. 12), wie beispielsweise ein Epoxy, in die Ausnehmung 222 oberhalb des Querabschnitts 190 des Elektromagneten eingebracht und sichert diesen innerhalb des oberen Glieds 14 und füllt inkrementale Räume zwischen den Schenkeln 186, 188 des Elektromagneten und den Seitenwänden der Schenkelaufnahmeöffnungen 194, 196. Das Vergußmaterial 224 muß genügend kompatibel mit dem Material der Abdeckung 220 sein, um sich mit den Seitenwandflächen der Ausnehmungen 222 zu verbinden. Die Endflächen 226 der Schenkel 186, 188 erstrecken sich vorzugsweie inkremental nach außen unter die Bodenfläche der Abdeckung 220 und sind vorzugsweise mit einer dünnen Schicht von Fett überzogen, um eine Oxidation des Ferritmaterials der Elektromagneten zu verhindern; nach dem Einfügen der Elektromagnete in das obere Glied 14 wird eine Schutzabdeckung 228, wie beispielsweise ein Stück Papier oder Kunststoff-Folie, entfembar über die beschichteten Endflächen 226 aufgebracht bis zum endgültigen Koppeln der oberen und unteren Glieder 14, 16, zu welcher Zeit das Papier 228 entfernt wird. Alternativ kann die dielektrische Abdeckung nach dem Einsetzen der Elektromagnete in das obere Glied geformt werden, wodurch der separate Vergußschritt eliminiert wird. Die oberen und unteren Glieder 14, 16 können vorzugsweise in Behälter, wie Kunststoff-Blisterpackungen, für ihren Schutz vor der Installation eingebracht werden.
• Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen, wie die oberen und unteren Glieder 14, 16 schließlich um die Drähte 12A, 12B herum befestigt werden. Die Schraube 40 des Befestigungsglieds 24 ist in die profilierte Öffnung 42 durch den Endflansch 44 eingesetzt worden, und der Lochabschnitt 58 ist so dimensioniert, daß er geringfügig größer ist als der Schaftabschnitt 56, um eine Verdrehung zu gestatten. Die C-förmige Halteklammer 46 wird innerhalb der Nut 60 befestigt, um die Schraube 40 in der Öffnung 42 zu halten. Die Schutzpapiere werden von den Endflächen der Elektromagnete entfernt. Die Schwenkstifte 28 werden in ihre Stellung unterhalb den Vorsprüngen 32 und gegen deren Lagerflächen 30 angebracht, und das obere Glied 14 wird dann verschwenkt, so daß die Elektromagnete 160A, 160B auf die Elektromagnete 92A, 92B des unteren Glieds 16 zu bewegt werden.
• Das Verriegelungsende 62 der Schraube 40 tritt in den Muffenabschnitt 64 der Muffe 48 ein. Während des Verschwenkens tritt der zentrale Abschnitt 230 des oberen Glieds 14 in die zentrale Ausnehmung 82 des unteren Glieds 16 zwischen den Seitenwänden 84 ein, und die Seitenflächen des zentralen Abschnitts 230 greifen an den Seitenwänden 84 an und werden dadurch ausgerichtet, um eine genaue Fluchtung des oberen Glieds 14 mit dem unteren Glied 16 und der Elektromagnete 160A, 160B mit den Elektromagneten 92A, 92B sicherzustellen. Vorzugsweise sind die inneren Abschnitte der oberen Kanten der Seitenwände 84 abgeschrägt, um Einführleitflächen zu bilden, die das Ausrichten des oberen Glieds 14 mit dem unteren Glied 16 erleichtern, und die vorderen und hinteren Enden der zentralen Ausnehmung 82 sind für einen nicht störenden Eingriff während des Verschwenkens des oberen Glieds 14 und des Eingriffs mit dem unteren Glied 16 abgeschrägt, bevor diese miteinander befestigt werden.
• Die Flächen 226 der Elektromagnete berühren entsprechende Flächen 102 der Elektromagnete, um die Bildung der beiden elektromagnetischen Kerne 300A, 300B um die Drähte 12A, 12B herum zu vervollständigen, wie es in Fig. 17 veranschaulicht ist. Ein erster Kern 300A, der die Elektromagnete 92A, 160A aufweist, ist ein aufnehmender Kern, und ein zweiter Kern 300B, der die Elektromagnete 92B, 160B aufweist, ist ein übertragender Kern. Der geringfügig angehobene Elektromagneteinsatz 90 wird weiter in den Einsatzaufnahmehohlraum 86 des unteren Glieds 16 hineingedrückt, wenn das obere Glied 14 an seiner Stelle verriegelt wird, indem die Schraube 40 um beispielsweise 90º verdreht wird, wodurch die Verriegelungs-Flügellaschen 66 in eine Verriegelungsstellung hinter und unterhalb entsprechenden Verriegelungsvorsprüngen 70 der Muffe 48 verdreht werden. Die seitlichen Rippen 124 werden unter Kompression gegen die Bodenwand 120 des Hohlraums geringfügig verformt und üben eine kontinuierliche geringe Vorspannung auf die Flächen 226, 102 der Elektromagnete gegeneinander nach dem Zusammenfügen aus.
• Die Elektromagnete 92A, 92B; 160A, 160B können von der Art sein, die durch die Ferroxcube Division von Amperex Electronic Corporation, Saugerties, New York, vertrieben werden; sie können aus einem konventionellen Material hergestellt sein, beispielsweise einem linearen Ferrit, einer Keramik, die mit Eisenpartikeln gefüllt ist, wobei die Flächen 102 vorzugsweise glatt und genau koplanar und die Flächen 226 vorzugsweise glatt und genau koplanar sind. Die dünne Fettschicht, die verwendet wird, um die Endflächen 102, 222 gegen Oxidation zu schützen, und die verbleiben, nachdem die Schutzpapiere entfernt sind, beeinträchtigen nicht das elektromagnetische Feld, das durch die Elektromagneten erzeugt wird. Es ist vorzuziehen, daß die Vorsprünge 32 an dem Verbinderende 26 der Koppleranordnung 10 eine ausreichende Höhe haben, damit die Chancen einer Fehlfügung minimiert werden: Wenn die Schwenkstifte 28 nicht unterhalb der Vorsprünge 32 befestigt sind sondern statt dessen oberhalb derselben angeordnet sind, wenn die Schraube 40 in der Muffe 48 an dem Kopplerende 22 verriegelt wird, schaffen die Schwenkstifte 28 einen Raum an dem Verbinderende 26 der Anordnung, der ausreichend ist, um einen geringfügigen Spalt zwischen den Flächen der Elektromagnete zu erzeugen, der durch eine Testeinrichtung während des Testens vor dem betriebsmäßigen Gebrauch feststellbar wäre und es gestatten würde, dann ein richtiges Zusammenfügen vorzunehmen.
• Einzelheiten des elektronischen Pakets 150 und dessen Zusammenbau sind in Fig. 14 veranschaulicht, die eine Ansicht der relativ unteren Seite 214 des Schaltkreissubstrats 152, der unteren Seite 230 des Verbinders 156 und der unteren Seite 232 des Komponentensubstrats 154 ist. Das Komponentensubstrat 154 weist ein schaltkreistragendes Glied 234 auf, an dem eine Vielzahl elektronischer Komponenten 216 befestigt sind, wie beispielsweise Kondensatoren, Widerstände, Transistoren, Dioden usw., die Verstärkerkreise bilden, die zur Signalverstärkung geeignet sind. Energie wird der Koppleranordnung über die Steuereinheit durch den elektrischen Verbinder 34 des oberen Kopplerglieds 14 zugeführt, und eine Erdung des Chassis wird dadurch auch geschaffen. Von dem Datenbus empfangene Signale werden zur Übertragung an die Steuereinheit verstärkt; Signale werden auch von der Steuereinheit empfangen und verstärkt, um längs des Datenbusses gesandt zu werden.
• Die übertragenen Signale sind vorzugsweise von der kodierten Manchester-Signalart, und sie werden innerhalb der Steuereinheit 410 von Fig. 1 kodiert, beispielsweise mittels eines seriellen Schnittstellenmoduls. Das elektronische Paket kann auch geeignete Schaltkreise und Komponenten haben, um die Koppleranordnung mit einer redundanten Empfangs- und Übertragungs-Fähigkeit zu versehen. Das schaltkreistragende Glied 234 ist von der Art gezeigt, die Anschlußstifie 236 hat, die elektrisch mit Komponenten 216 durch (nicht gezeigte) Bahnen wie gewünscht verbunden sind und die sich davon nach außen erstrecken, um elektrisch mit Kontakteinrichtungen des Verbinders 156 verbunden zu werden.
• Der Zwischenverbinder 156 der DIP-Art weist eine Vielzahl von Kontakten 238 auf, die innerhalb eines dielektrischen Gehäuses 240 befestigt und in zwei Reihen angeordnet sind, wie es konventionell ist, wie beispielsweise bei einem DIP-Verbinder mit vierzig Positionen, der von AMP Incorporated, Harrisburg, Pennsylvania unter der Teilnummer 205 817-8 vertrieben wird. Das Gehäuse 240 ist von der Art gezeigt, die Buchsen 242 in der unteren Seite 230 aufweist, in die Anschlußstifte 236 des schaltkreistragenden Glieds 234 des Komponentensubstrats 154 einsetzbar aufgenommen sind, um die Muffenabschnitte der Kontakte 238 elektrisch zu berühren und damit verlötet zu werden. Die Kontakte 238 haben jeweils einen Fußkontaktabschnitt 244 zur Oberflächenmontage, der sich zu dem Schaltkreissubstrat 152 zur elektrischen Verbindung mit Flecken 246 von leitfähigen Bahnen 248 längs der unteren Oberfläche 214 durch Oberflächenmontage-Verlötung erstrecken. Der Zwischenverbinder 156 der DIP-Art könnte wahlweise von der Art sein, die zur Verbindung mittels Oberflächenmontage mit den Anschlüssen des Komponentensubstrats geeignet ist, oder er kann auch Anschlüsse haben, die Kontaktabschnitte haben, die zum Verlöten für die Oberflächenmontage mit leitfähigen Flecken längs der oberen Oberfläche des Komponentensubstrats geeignet sind.
• Es sind Kondensatoren 250 gezeigt, die elektrisch mit geeigneten der Anschlüsse 238 des Verbinders 156 zur Energiespeicherung verbunden sind, die verwendet wird, um zur Versorgung der Verstärkungsschaltkreise mit Energie beizutragen; die Kondensatoren 250 sind vorzugsweise innerhalb einer Ausnehmung 252 untergebracht, um das niedrige Profil des elektronischen Pakets aufrecht zu erhalten, und ihre Leiter 254 können konventionell an die entsprechenden Anschlüsse 238 angelötet werden.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 16 weist die untere Oberfläche 214 des Schaltkreissubstrats 152 vorzugsweise ein Plattiermaterial 256 um die Schenkelaufnahmeöffnungen 194, 196 an dem Kupplungsende 192 zur Abschirmung auf Das Plattiermaterial 256 ist an Spalten 258 diskontinuierlich, die benachbart jeder Schenkelaufnahmeöffnung 194, 196 angeordnet sind, um die Bildung einer kontinuierlichen Windung um die Schenkel 186, 188 der Elektromagnete 160A, 160B herum zu verhindern, die das elektromagnetische Feld stören und/oder mit diesem Feld interferieren könnte, das in den elektromagnetischen Kernen 300A, 300B während der betriebsmäßigen Verwendung induziert wird, wodurch eine Interferenz mit dem Signal auftreten könnte. Das Plattiermaterial erstreckt sich auch bis zu, endet aber kurz vor der Peripherie jeder Schenkelaufnahmeöffnung 194, 196 und bildet umfangsmäßige Plattierspalte 260. Die umfangsmäßigen Plattierspalte 260 verhindern einen leitfähigen Eingriff des Plattiermaterials mit den Schenkeln 186, 188 der Elektromagnete, wenn die Elektromagnete 160A, 160B an Ort und Stelle sind, und minimieren die Bildung unerwünschter Spulen und jegliche Induktanzerzeugung dadurch. In ähnlicher Weise weist das Plattiermaterial 262 in Fig. 15 an der oberen Oberfläche 212 des Schaltkreissubstrats 152 Spalte 264 und umfangsmäßige Spalte 266 aus ähnlichen Gründen auf Zufällige Induktanzeffekte durch Berührung von Querabschnitten 190 mit Plattiermaterial 262 längs der oberen Oberflächen 212 werden als minimal angesehen.
• Fig. 15 und 16 zeigen die mehreren Schichten, die das Schaltungssubstrat 152 aufweist, wobei deren obere Oberflächen in Fig. 15 und deren untere Oberflächen in Fig. 16 gezeigt sind. Die oberste Schicht 268 (zu unterst in Fig. 16 gezeigt) weist das Plattiermaterial 262 für die Abschirmung auf; die unterste Schicht 214 weist Plattiermaterial 270 und leitfähige Flecken 182 und 246 und leitfähige Bahnen 248 auf Dritte und vierte Schichten 272, 274 weisen Spuren von Schaltkreisbahnen auf, die die Induktanzspulen-Windungen enthalten, und zwischen den Schichten 272, 274 befindet sich eine dielektrische Matte 276, z.B. aus einem hitzebeständigen thermoplastischen Film oder aus Glasfasern, eingebettet in Epoxy, um die Schaltkreise an ihren aufeinander zu weisenden Oberflächen zu isolieren. Die Spuren der Schaltkreisbahnen der dritten und vierten Schichten 272, 274 sind an entsprechenden oberen Oberflächen 278, 280 (Fig. 15) und unteren Oberflächen 282, 284 (Fig. 16) angeordnet, und nach dem Zusammenfügen bilden sie zusammen Induktanzspulen 302A, 302B (Fig. 17) um die zentralen Öffnungen 194A, 194B herum, die sich in Ausrichtung durch alle Schichten hindurch erstrecken. Die Induktanzspule 302A weist somit vier Ebenen 304, 306, 308, 310 von parallelen Spurspulen auf, und die Induktanzspule 3028 weist vier Ebenen 312, 314, 316, 318 paralleler Spurspulen auf. Jede Spurspule an jeder Ebene der Spule 302A weist eine einzige Spur 320, 322, 324, 326 auf, die fünfmal um eine entsprechende Öffnung 194A herumgewunden ist; somit weist die Spule 302A zwanzig Windungen auf. Jede Spurspule der Spule 3028 in der Ebene 316 enthält zwei separate Spuren 328, 330, die jeweils einmal um eine entsprechende Öffnung 194B herumgewunden sind; in der Ebene 318 weist sie zwei separate Spuren 332, 334 auf, die jeweils einmal herumgewunden sind; und an den Ebenen 312, 314 weist sie eine einzige Spur 336, 338 auf, die einmal herumgewunden ist.
• Die Spuren an entgegengesetzten Oberflächen einer einzigen Schicht können an den Spurenden miteinander verbunden werden, indem man die miteinander zu verbindenden Enden in lotrechter Ausrichtung anordnet und konventionell bohrt und leitfähiges Material über die Löcher durch die Schicht hindurch anbringt, das somit leitfähig mit den entsprechenden Spuren verbunden wird. In ähnlicher Weise können die Spurenden von Spuren an benachbarten Schichten miteinander verbunden werden, nachdem die Schichten miteinander verbunden sind, durch Bohren und Beschichten mit leitfähigem Material über die Löcher durch beide Schichten hindurch, wodurch alle Spuren leitfähig miteinander verbunden werden, die durch die Durchgangslöcher geschnitten werden.
• Leitfähige Flecken 246 an der unteren Oberfläche 214 der untersten Schicht 270 können mit geeigneten Spuren aller Ebenen über Durchgangslöcher dadurch verbunden werden, daß man die entsprechenden ersten Spurenden 340 mit dem geeigneten Fleck 246 vertikal ausrichtet, der durch das Durchgangsloch 286 geschnitten werden soll, das mit diesem Fleck verbunden ist. Auf diese Weise werden die Spuren elektrisch mit geeigneten Kontakten 238 des Zwischenverbinders 156 und mit geeigneten Kontakten 236 des Komponentensubstrats 154 verbunden. Die Durchgangslöcher 286 werden gebildet und plattiert, nachdem die Schichten 270, 272, 274 und die Matte 276 miteinander befestigt sind.
• Die zweiten Spurenden 342 der Spuren 320, 322 werden über ein Durchgangsloch durch die dritte Schicht 272 miteinander verbunden; die zweiten Spurenden 344 der Spuren 324, 326 werden über ein Durchgangsloch durch die vierte Schicht 274 miteinander verbunden. Beide Verbindungen bringen die beiden Ebenen der Windungen 304, 306 und 308, 310 in kontinuierliche Spulen mit zehn Windungen, wobei jede der Windungen jeder Ebene um die Öffnung und den Elektromagnetschenkel herum spiralförmig verläuft und sich in der gleichen Richtung fortsetzt wie die andere. Eine der Spulen mit zehn Windungen ist während der Aufnahme der positiven Hälfte der Signaldoublette wirksam, und die andere während der Aufnahme der negativen Hälfte der Signaldoublette. Die Spurenden 340 der Spuren 320 und 326 sind elektrisch mit entsprechenden Verstärkerkreisen des Komponentensubstrats 154 verbunden, während die Spurenden 322, 324 beide mit einer Energiequelle verbunden sind, um die Transistoren der Verstärkerkreise mit Energie zu versorgen.
• Die zweiten Spurenden 346 der Spuren 336, 338 sind über ein Durchgangsloch durch die dritte Schicht 272 miteinander verbunden; die zweiten Spurenden 348 der Spuren 328, 332 sind über ein Durchgandsloch durch die vierte Schicht 274 miteinander verbunden. Beide Verbindungen bringen die beiden Spurenwindungen jedes der beiden Paare in Serie, um die positiven und negativen Hälften der übertragenen Signaldoublette zu erzeugen und zu übertragen. Die ersten Spurenden 340 der Spuren 328, 338 sind mit den entsprechenden Verstärkerkreisen verbunden, während die ersten Spurenden der Spuren 332, 336 mit Erde verbunden sind. Wie gezeigt, ist das erste Spurende 340 der Spur 360 mit virtueller Erde verbunden.
• Die Spuren 330 und 334 sind an ihren zweiten Spurenden 350 über ein Durchgangsloch durch die vierte Schicht 274 miteinander verbunden; die Spurspulen 330, 334 sind elektrisch miteinander verbunden und sind an ihren ersten Spurenden 352 mit Transistoren an dem Komponentensubstrat verbunden, die so gewählt sind, daß sie eine niedrige Leitungsimpedanz haben und geeignet verbunden sind, um eine Energieausfallsituation mit der Steuereinheit festzustellen und darauf die leitfähige Bahn zu vervollständigen. Die Windung weist dadurch einen Kurzschlußkreis auf, der bei einem Leistungsausfall der Steuereinheit aktiv ist, mit dem die Koppleranordnung verbunden ist, um die Impedanz an dem Datenbuskabel 12 auf ein minimales Niveau zu reduzieren, weil selbst ohne Energie der Elektromagnet sonst eine hohe Impedanz erzeugen würde, um die Signalübertragung in unerwünschter Weise zu beeinträchtigen, die nur durch den Koppler hindurchgeht.
• Schließlich können die plattierten Durchgangslöcher das Plattiermaterial 262 an der oberen Oberfläche 212 der obersten Schicht 268 und das Plattierrnaterial 256 der unteren Oberfläche 214 der untersten Schicht 270 miteinander an plaffierten Durchgangslöchern 288 und mit Erdleitungsflecken 246G an plattierten Durchgangslöchern 290 verbinden; und das Plattiermaterial 262 kann direkt durch plattierte Durchgangslöcher 292 mit Erdleitungsflecken 182G an Erdungsanschlüssen 36 des elektrischen Verbinders 34 verbunden werden. Die plattierten Durchgangslöcher 288, 290, 292 werden gebildet und plattiert, nachdem alle Schichten miteinander verbunden sind.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 17 umgibt die mehrschichtige Induktanzspule 302A den zentralen Schenkel 186 des Elektromagneten 160A, und die mehrschichtige Induktanzspule 302B umgibt den zentralen Schenkel 186 des Elektromagneten 160B nach dem vollständigen Zusammenfügen des oberen Gliedes 14. Da man zwanzig Windungen hat, wobei jede der vier Spulenschichten 304, 306, 308, 310 fünf Windungen hat, ist die Induktanzspule 302A sensitiv zur Aufnahme von Signalen von dem Datenbus, und die Signale werden dann durch das Komponentensubstrat verstärkt, um zu der entsprechenden Steuereinheit gesandt zu werden. Die Induktanzspule 302A nimmt alle Signale auf, die längs des Datenbus gesandt werden, einschließlich derjenigen, die durch die Induktanzspule 302B der gleichen Koppleranordnung 10 übertragen werden, was eine Verifikation in der Steuereinheit 410 für die Koppleranordnung 10 darstellt, daß das geeignete Signal tatsächlich und mit ausreichender Stärke gesendet wurde.
• Da die Induktanzspule 302B zur Signalübertragung statt zur Aufnahme verwendet wird, sind weniger Windungen notwendig, da die Stärke des Signals direkt durch Verstärker in dem Komponentensubstrat gesteuert wird, und jede der vier Spulenschichten 312, 314, 316, 318 hat nur eine Windung, die während des Signalempfangs aktiv ist, so daß sich eine Gesamtzahl von vier ergibt. Die Spulenschichten 316, 318 haben zwei Windungen; infolgedessen wird weniger Schaltungssubstratbreite um die Schenkel 186, 188 des Elektromagnets 160B herum benötigt als um diejenigen des Elektromagnets 160A, und die Drähte 12A, 12B können aus der Koppleranordnung 10 dichter zu dem Elektromagneten 92B austreten und sind somit mit einem größeren gegenseitigen Abstand gezeigt, der einen Drahtaufnahmeschlitz 118 benötigt, der weiter ist als der Schlitz 116, der zu dem Elektromagneten 92A gehört (siehe Fig. 3); Dies hat, falls erwünscht, eine minimierte Breite der Koppleranordnung zur Folge.
• Es gibt Modifikationen und Variationen, die bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können, indem man z.B. ein elektronisches Paket vorsieht, das direkt mit dem Stromkreis des Schaltungssubstrats ohne einen Zwischenverbinder verbindbar ist, oder indem man eine unterschiedliche Verbinderschnittstelle zum Verbinden des Kabelstumpfs der Steuereinheit vorsieht, oder indem man unterschiedliche Befestigungsmittel vorsieht.

Claims (10)

1. Koppieranordnung (10) zum Koppeln mit einem Datenbussystem (400), mit einem verdrehten Paar (12) von Signalleiterdrähten (12A, 12B) in einer geschlossenen Schleife und zum Empfangen von Signalen von und zum Übertragen von Signalen zu dem Datenbussystem, mit einem Elektromagneten (300A, 300B), der Signalwindungen (302A, 302B) hat und aus einem Paar von ersten und zweiten E-förmigen elektromagnetischen Kernen (92A, 160A; 92B, 160B) geformt ist, die jeweils einen zentralen Schenkel (94, 186) und zwei äußere Schenkel (188, 96) mit zueinander passenden Endflächen (102, 226) haben, wobei die Kerne um das verdrehte Paar von Leiterdrähten herum anordenbar sind, wobei die zueinanderpassenden Endflächen in Eingriff miteinander stehen, um geschlossene Schleifen um die einzelnen Signalleiterdrähte des verdrehten Paares herum zu bilden, gekennzeichnet durch

- ein erstes Glied (16), das an einem zweiten Glied (14) um das verdrehte Paar von Signalleiterdrähten (12A, 12B) herum befestigbar ist und die ersten und zweiten E-förmigen elektromagnetischen Kerne (92A, 160A; 92B, 160B) einer Vielzahl der Elektromagnete (300A, 300B) mit den dazu passenden Endflächen (102, 226) der zugehörigen Kerne in gegenseitig entgegengesetzter Beziehung anordnet und in Eingriff bringbar ist, wenn die Glieder (14, 16) miteinander befestigt werden,

- Kanäle (104A, 104B), die in dem ersten Glied (16) ausgebildet sind und sich zwischen den Schenkeln (94, 96) jedes darin befindlichen Kernes erstrecken, um Abschnitte der einzelnen Drähte (12A, 12B) des verdrehten Paares (12) aufzunehmen,

- ein elektronisches Paket (150), das innerhalb des zweiten Gliedes (14) untergebracht ist und eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatte (152) aufweist, die Schichten von Bahnen enthält, die Windungen (304 bis 310; 312 bis 318) um die zentralen Schenkel (186) der elektromagnetischen Kerne (160A, 160B) herum bilden, angebracht in dem zweiten Glied (14) und elektrisch verbunden mit einer elektronischen Unteranordnung (154), die in dem zweiten Glied angebracht ist,

- einen elektrischen Verbinder (34) zum Verbinden der elektronischen Unteranordnung mit einer Steuereinheit (410), und

- eine Abschirmung (200) um die elektronische Unteranordnung und um deren Verbindungen mit dem elektrischen Verbinder (34) herum und abgedeckt durch dielektrisches Material (220).

2. Koppleranordnung nach Anspruch 1, bei der die ersten elektromagnetischen Kerne (92A, 92B) durch nachgiebige Mittel (124) abgestützt sind und deren Schenkel (94, 96) sich oberhalb der Oberfläche (106) des ersten Gliedes (16) erstrecken, damit deren zuemanderpassende Endflächen (102) durch die zueinanderpassenden Flächen (226) der Schenkel (186, 188) der zweiten elektromagnetischen Kerne (106A, 1068) berührt werden, und wobei die ersten elektromagnetischen Kerne (92A, 928) während des Zusammenfügens gegen die nachgiebigen Mittel (124) gedrückt werden, wodurch eine leichte Kompressisonskraft bewirkt wird, die die zueinanderpassenden Endflächen (102, 226) gegeneinander drückt.

3. Koppleranordnung nach Anspruch 2, bei der die ersten elektromagnetischen Kerne (92A, 92B) in einem Körper (100) aus elastomerem Material eingebettet sind, der einen Elektromagnet-Einsatz (90) bildet, der einen Festsitz innerhalb eines entsprechenden, den Einsatz aufnehmenden Hohlraums (86) in dem ersten Glied (16) bildet, wobei das elastomere Material die zueinanderpassenden Endflächen (102) der Schenkel (94, 96) der ersten Kerne frei läßt und wobei das elastomere Material an seiner Oberfläche die drahtaufnehmenden Kanäle (104A, 104B) trägt, die mit entsprechenden drahtaufnehmenden Schlitzen (116, 118) in Seitenwänden des den Einsatz aufnehmenden Hohlraums (86) ausrichtbar sind.

4. Koppleranordnung nach Anspruch 3, bei der die drahtaufnehmenden Kanäle (104A, 104B) nach außen gekrümmt sind und die Gestalt einer optimal geformten Schleife (406) des verdrehten Paares (12) von Signalleiterdrähten des Datenbussystems (400) annähern, wodurch die Impedanz und die Signalreflektion minimiert wird, wenn die Leiterdrähte darin eingesetzt sind.

5. Koppleranordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der das elektromagnetische Paket (150) Verstärkerstromkreismittel (156) aufweist, um die empfangenen und übertragenen Signale zu verstärken, wobei die Windungen an einem der Elektromagnete so angeordnet sind, daß sie Signale abfühlen, die längs des Datenbussystems (400) übertragen werden, und mit den Verstärkermitteln verbunden sind, um die Signale mittels der Verstärkermittel zu der Steuereinheit (410) zu übertragen, und wobei die Windungen um einen anderen der Elektromagnete mit den Verstärkermitteln verbunden und so angeordnet sind, daß sie Signale übertragen, die von der Steuereinheit mittels der Verstärkermittel zu dem Datenbussystem gesandt werden.

6. Koppleranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der ein dielektrisches Abdeckungsmaterial (220) den elektrischen Verbinder (34) hinter seiner Fügeschnittfläche umgibt und unterbringt, das elektronische Paket (150) und die darum befindliche Abschirmung (200) umgibt und unterbringt und die zweiten elektromagnetischen Kerne (160A, 160B) umgibt und unterbringt, wobei deren zueinanderpassende Endflächen (226) längs einer planaren Oberfläche freiliegen zum Eingriff mit den zuemanderpassenden Endflächen (102) der ersten elektromagnetischen Kerne (92A, 92B).

7. Koppleranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die ersten und zweiten elektromagnetischen Kerne (92A, 160A; 92B, 160B) benachbart zu Kopplungsenden der ersten und zweiten Glieder angeordnet sind, wobei ihre zueinanderpassenden Endflächen längs gegenüberliegender ebener Oberflächen der Glieder freiliegen, wobei die Drahtaufnahmekanäle in der ebenen Oberfläche (106) angeordnet sind, die zu den ersten elektromagnetischen Kernen gehört, und von einer Seite (110) zu einer entgegengesetzten Seite (114) des ersten Gliedes und zwischen den zentralen Schenkeln (94) und den zugehörigen äußeren Schenkeln der ersten elektromagnetischen Kerne verlaufen, und wobei das erste Glied erste Befestigungsmittel (48) an seinem Kopplungsende und erste Sicherungsmittel (30, 32) an seinem Ende entgegengesetzt zu dem Kopplungsende aufweist, und wobei das zweite Glied (14) zweite Befestigungsmittel (40) an dem Kopplungsende aufweist, die zum Zusammenwirken mit den ersten Befestigungsmitteln (48) angeordnet sind, um die Glieder (14, 60) miteinander zu befestigen, und zweite Sicherungsmittel (28) an seinem entgegengesetzten Ende aufweist, die mit den ersten Sicherungsmitteln des ersten Gliedes zusammenwirken, um die entgegengesetzten Enden der Glieder miteinander zusammenzufügen.

8. Koppleranordnung nach Anspruch 7, bei der das zweite Sicherungsmittel (28) um das erste Sicherungsmittel (30, 32) herum schwenkbar ist und es den Gliedern (14, 16) gestattet, in bezug aufeinander um die Sicherungsmittel herum zu verschwenken.

9. Koppleranordnung nach Anspruch 8, bei der das erste Sicherungsmittel ein Paar von Vorsprüngen (32) aufweist, die gekrümmte Lageroberflächen (30) bilden, und bei der das zweite Sicherungsmittel ein Paar von koaxialen Schwenkstiften (28) aufweist, die von den Seiten des zweiten Gliedes (14) vorragen und an den gekrümmten Lageroberflächen (30) für eine Verdrehung des zweiten Gliedes (14) in bezug auf das erste Glied (16) vor dem Befestigen der ersten und zweiten Befestigungsmittel (40, 48) angreifen.

10. Koppleranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die zueinanderpassenden Endflächen (102, 226) der ersten und zweiten elektromagnetischen Kerne (92A, 92B; 160A, 160B) nach dem Zusammenfügen der entsprechenden ersten und zweiten Glieder (14, 16) und vor dem Zusammenfügen des Kopplers gegen Oxidation geschützt sind.