EP2178178A1 - Device for avoiding ground loops in data transfer systems - Google Patents
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- EP2178178A1 EP2178178A1 EP09405168A EP09405168A EP2178178A1 EP 2178178 A1 EP2178178 A1 EP 2178178A1 EP 09405168 A EP09405168 A EP 09405168A EP 09405168 A EP09405168 A EP 09405168A EP 2178178 A1 EP2178178 A1 EP 2178178A1
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- socket
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- H01R13/6658—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit on printed circuit board
Definitions
- the invention relates to a device for reducing interference in data transmission systems by avoiding ground loops and a tool and a device provided with a data transmission system.
- Shielded cables for example "screened twisted pair” (STP) - and otherwise unshielded cables - for example "unshielded twisted pair” (UTP) are available on the one hand for electrical signal transmission.
- the shielded systems provide good protection against an environment with electromagnetic interference signals, as they are often found especially in the high-frequency range from about 100 kHz. Therefore, especially for high data transmission rates, the shielded cabling systems are clearly preferable.
- the so-called ground loops or "ground loops” are a serious problem. Earth loops arise when two points of grounding are connected to each other via different electrically conductive paths, that is, when there is a mass connection closed to a loop. Ground loops can lead to very large currents on the shield, which can also cause interference on the signal lines.
- the US 6,092,910 teaches a cable adapter for BNC and other connectors, which is to be inserted between connections to be connected and galvanically isolates and capacitively couples the shields.
- the adapter has electrical connectors for the signal transmitting contacts on.
- the device should also be easy to retrofit in existing shielded systems, without complex installation work would be necessary.
- the invention relates to a device for reducing spurious signals in shielded electrical signal transmission systems.
- the device is characterized in that it can be mounted within a plug-socket combination between a shield socket contact of the connector on the one hand and a shield connector contact of the connector on the other hand.
- a DC decoupling according to the definition used here is present when the DC resistance for small voltages is higher by at least one order of magnitude (and for example by at least a factor of 100) than the DC resistance via an electrical plug-socket contact.
- a Gleichstromentkopplung can be effected by a high-pass filter, for example.
- a capacitor By a capacitor, but also by semiconductor elements.
- a high-resistance resistor or varistor connected in parallel with the capacitor or semiconductor switching element can allow further functionalities and should not be expressly excluded by the definition of direct current decoupling used here.
- the connector may be a connector of a known, existing type, for example.
- a standardized connector may be used.
- the device thus removes the shield contact from the socket and directs it via a coupling device to the shield contact of the plug.
- it has a contact section which prevents (direct) electrical (galvanic) contact between the shield contacts and connects them to the coupling device.
- the device is preferably shaped so that in the assembled state and when the plug is plugged into the socket, it does not touch the signal-transmitting socket nor the corresponding plug-in contacts. That is, the electrical contact between signal-carrying jack and plug contacts is unaffected by the device, as well as the relative position of the socket and the plug. Rather, the device is preferably arranged in the inserted state of the plug in spaces between the plug and socket, which may be present from the socket outstanding games.
- the - preferred - Procedure according to which the contacting of the signal-transmitting plug and socket contacts is unaffected by the device, has the important advantage that no additional transition losses caused by the device.
- the coupling device - it may have a coupling element or a plurality of coupling elements as an electronic components (capacitor, semiconductor device, etc.) - arranged so that it is at least in the inserted state of the plug inside the socket.
- it may also have inside the socket engaging taps (contact parts), which are connected via electrical conductors to the outside of the socket arranged coupling device.
- the device is now designed such that the at least one capacitor and / or the at least one semiconductor component is located in this intermediate space between the socket base surface on the one hand and the plug end face on the other.
- Shielded connectors for example of the type RJ-45, have a metallic connector housing connected to the cable shield, which surrounds the electrically insulating contact housing in certain areas.
- the socket has a shielding plate with against the inside, projecting into the socket opening, resilient contact tabs which press against lateral sides of the plug housing.
- the contact portion of an inventive device for RJ-45 connector is designed so that it is guided along the two lateral sides of the plug housing and thus prevents direct electrical contact between the contact tabs and the plug housing. It has, for example, inside and outside contact surfaces, which are interconnected via the coupling device.
- the device For the purpose of mechanical stability, it is also advantageous for the device to have a base part which connects between the laterally extending contact parts and which extends at the end in relation to the plug.
- the base part can carry these components.
- the base section is also useful if the electronic components are outside the socket.
- the contact parts can also be connected in the plug at the back (proximal), ie outside the bushing extending fastening and / or stabilizing parts.
- the connector neither the function nor the geometry affecting solution that is effective, easy to control in the application and is still inexpensive to manufacture.
- the device is designed so that the connection between the shields of the cable to be connected to each other via the connector acts as a high-pass filter.
- the high-pass filter is advantageously designed for many applications to block currents with frequencies of up to a few kHz.
- the coupling device has a capacitor, it preferably has a capacitance of between approximately 0.2 ⁇ F and 20 ⁇ F, particularly preferably between 1 ⁇ F and 4 ⁇ F.
- the plug-in connection is, for example, an RJ-45 plug-in connection or another standardized electrical plug-in connection, for example IEC 61076-3-110 "Connector for electronic equipment-product requirements", or another plug-in connection permeating the application.
- the device may, for example, be attachable to or in the socket or on the plug.
- the coupling device of the device may comprise capacitors, protective elements and possibly further electronic components.
- each type of connector - the coupling device on a conductor carrier, for example.
- a conductor carrier On a Flexprintfolie, i. a flexible printed circuit board applied.
- the conductor tracks of the conductor carrier may have the contact surfaces which remove the shield contacts of the socket and the plug.
- the conductor carrier is chosen so thin that it can be inserted in the existing space between the socket and plug, it runs, for example, in relation to the front side of the plug and can bear the front side of the electronic coupling elements of the coupling device.
- the device preferably also has a fastening device for mounting the device in a socket or on a plug.
- the fastening device may be, for example, a mounting frame, which is aufschlipbar on the outside of the socket and holds the inwardly projecting into the socket conductor carrier.
- the fastening device is, for example, designed as a mounting sleeve which can be placed around a housing of the plug.
- a particular advantage of the inventive device is the excellent retrofitting.
- no sockets, plugs or even entire devices need to be replaced for retrofitting; no housing has to be screwed on and no solder joints need to be redone. Rather, only a device of the type described above must be mounted in a socket or on a plug, for example. By simple on or pushing.
- a retrofit kit preferably also has, in addition to the actual device, a tool adapted to the device. This is particularly advantageous when the device is mountable in a socket and has a flexprint that is not dimensionally stable in itself.
- the tool can also have a guide part, which brings the flexprint film in the intended configuration into the socket opening.
- a typical cabling system includes a distributor (switch or the like) having a plurality of outputs connected by patch cords to a jack panel from which connections to the work stations are made. At the workplace there is a workplace socket (socket) to which the user can connect the terminal.
- a cabling system equipped with devices according to the invention has a plurality of devices according to the invention mounted in sockets of the socket panel or the divider or patch cables provided with devices according to the invention.
- the device 1 according to FIG. 1 has a fixed to a mounting frame 3 conductor carrier, namely a Flexprint 2.
- a Flexprint 2 This has on the outside and inside each contact surfaces (in the figure, only the inside contact surface 4 is shown) for removing the female or Steckerpinfirme on.
- these lead tracks to the low-frequency decoupling, and high-frequency coupling capacitor 5 and an overvoltage protection 6, wherein the Flexprint 2 at least one via (via), so that the outside contact surfaces with the inside mounted capacitor 5 is connected can be.
- the mounting frame is formed so that it can be fastened in front of an RJ-45 socket, such that the flexprint projects into the socket.
- the outer and inner contact surfaces are located on the lateral parts 2.1, 2.2 of the flexprint, which thereby form the contact area.
- the coupling elements 5, 6 are attached to the base section 2.3, which is in the inserted state of the plug between the end face of the plug and the base (the closed end) of the socket opening.
- the flexprint is as known per se. Made of polyimide (PI) with a thickness of less than 50 microns, here of about 25 .mu.m, formed thereon with conductor tracks and contact surfaces made of copper. The very small thickness allows that the Flexprint is partially laterally between the inner wall of the socket 8 and the plug, which in FIG. 2 is apparent.
- the flexibility of the conductor carrier ie the flexprint
- the mounting frame 3 may be connected to the flexprint 2 in any suitable manner, for example by gluing.
- One possibility is also to provide the mounting frame in two parts with a base frame with attachment cams and a cover frame.
- the attachment cams can engage in corresponding mounting holes of an outwardly folded over the base frame mounting portion of the Flexprints, and what results after covering by the cover frame a firm connection.
- the flexprint can be solved.
- the device as in Figures 1 and 2 shown can be inserted into an existing, standard-compliant RJ-45 socket and is then located between the socket and an existing, also compliant plug, here an RJ-45 connector.
- FIG. 3 shows a device of the type described above with a tool 11, which in addition to a handle 11.1 also on the dimensioning of RJ-45 sockets matched guide webs 11.2.
- the tool 11 allows easy mounting / retrofitting of the inventive device in existing RJ-45 sockets 8.
- the tool is clipped by means of retaining clips 11.3 on the mounting frame 3 and can be solved easily after assembly. It is understood that the tool can also be used to disassemble the device from the socket.
- the tool can be optionally already clipped on delivery of the device and thus also ensure the stability of the device during transport and storage.
- the embodiment of the device 1 according to FIG. 4 differs from the embodiment described above in that it can be mounted on a plug and not in a socket.
- the fastening means - here a fastening sleeve 3 '- designed so that it can be fastened to the outside of a connector housing.
- the flexprint 2 is for example designed so that it extends in the inserted state of the plug substantially in the same area, as is the case for the embodiment described above, in contrast to this, the Flexprint 2 preferably rests frontally on the plug and not as in Fig. 2 at the base of the socket opening.
- the electronic components of the coupling device - the coupling elements capacitor 5 and overvoltage protection 6 - can be arranged as well as in the embodiment described above inside the connector, ie the front side relative to the plug (and thus preferably on the outside of the Flexprint 2). However, they can also lie according to the illustrated embodiment in the inserted state outside the socket, which is in FIG. 5 sees.
- FIG. 5 shows the device 1 according to FIG. 4 mounted on a plug 9, wherein the mounting sleeve 3 'is not shown. As you can see, the capacitor 5 and the overvoltage protection 6 with respect to the plug portion on the back, so arranged proximally on the side of the plug.
- FIG. 6 illustrates a circuit diagram of a coupling device for a device according to the invention. Terminals A and B are in contact with the screw contact of the plug or socket. As coupling elements, the coupling device, together with a capacitor 5, which acts as a high-pass filter, also has a parallel-connected overvoltage protection 6. This may be a varistor or another suitable protective element. In place of the varistor may also be a high-resistance of preferably at least 1 k ⁇ or at least 2 k ⁇ , for example, 5 k ⁇ or more.
- a varistor has the advantage that even high voltages can not destroy the capacitor.
- a high-impedance resistor has the advantage that the shield appears to be connected through testing of the network by means of a tester.
- FIG. 7 shows on the basis of a building cabling scheme a useful application for the inventive device.
- a signal distributor switch
- Buchsenpaneel 22 by means of short so-called "patch cable” 23 accomplished.
- From Buchsenpaneel 22 from the connection is made with the workstations.
- the handling of these patch cables and thus the correct wiring are generally the task of the 1T responsible person of a company or the building technician.
- the connection to the work station sockets 24 is via the building cabling 25.
- Both the switch 21 and the socket panel 22 and the user terminal here a computer 26
- Both the switch 21 and the socket panel 22 and the user terminal here a computer 26
- the work station socket 24 ie the respective ones
- Socket shield contacts are connected to the building earth). This would result in several ground loops without decoupling devices of the kind according to the invention.
- the device 1 according to the invention with a coupling device can now be placed, for example, in the socket panel 22 or, alternatively, in the sockets of the switch 21, with one person responsible for equipping all the sockets of the switch or the socket panel, whether occupied or not, accordingly.
- a coupling device can now be placed, for example, in the socket panel 22 or, alternatively, in the sockets of the switch 21, with one person responsible for equipping all the sockets of the switch or the socket panel, whether occupied or not, accordingly.
- one plug is provided with a device mounted on the plug side.
- the workstation sockets 24 or possibly device plug can be equipped with an inventive device 1, which is also in FIG. 7 is symbolically illustrated. This prevents another earth loop (between the socket panel and the terminal or between the workstation socket and the terminal).
- transfer impedance This is a measure of what noise in the data conductor in Function of a current flowing in the shielding current is induced. The smaller the transfer impedance, the better.
- FIG. 8 a limit value for the maximum tolerable transfer impedance exists for cabling components, in FIG. 8 shown as dashed line 31.
- An inventive device acts in the transfer impedance measurement as a series-connected capacitive element, thus increases the impedance at low frequencies. But it is easily possible to choose the capacity so that this has a significant effect only in the low-frequency range.
- the upper solid line 32 shows the measured course of the transfer impedance with device according to the invention.
- the lower solid line 32 shows the course without device according to the invention.
- the transfer impedance 32 even with the device according to the invention, is below the predetermined limit value 31 at each frequency.
- capacitors For applications with a predetermined maximum transfer impedance, it is thus possible to use capacitors whose capacitance does not fall below a minimum value of, for example, 0.2 ⁇ F, 0.5 ⁇ F or 1 ⁇ F.
- excessively high capacities are undesirable because, firstly, too much space is required and, secondly, the cutoff filter frequency of the disturbing ground loop hum signals is too low.
- a capacitance anywhere in the range of between 0.2 ⁇ F and 20 ⁇ F is optimal.
- the lower capacity limit is less critical, which therefore also work with comparatively smaller capacities.
- capacitors with deep Serieresonanz advantage in connection with the limit value for the transfer impedance, the use of capacitors with deep Serieresonanz advantage. It It has been found that particularly chip capacitors and especially ceramic chip capacitors are particularly suitable for coupling devices according to the invention, they are also suitable in their dimensions to be arranged in the narrow space within the socket.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reduzieren von Störsignalen in Datenübertragungssystemen durch Vermeiden von Erdschleifen sowie ein Werkzeug und ein mit einer Vorrichtung versehenes Datenübertragungssystem.The invention relates to a device for reducing interference in data transmission systems by avoiding ground loops and a tool and a device provided with a data transmission system.
Für die elektrische Signalübertragung sind einerseits geschirmte Kabel - bspw. "Screened Twisted Pair" (STP) - und andererseits ungeschirmte Kabel - bspw. "Unshielded Twisted Pair" (UTP) erhältlich. Die geschirmten Systeme bieten einen guten Schutz vor einer Umgebung mit elektromagnetischen Störsignalen, wie sie insbesondere im hochfrequenten Bereich ab ca. 100 kHz oft anzutreffen sind. Daher sind insbesondere für hohe Datenübertragungsraten die geschirmten Verkabelungssysteme klar vorzuziehen. Bei diesen sind jedoch die sogenannten Erdschleifen oder "ground loops" ein ernstes Problem. Erdschleifen entstehen, wenn zwei Punkte der Erdung über unterschiedliche elektrisch leitende Pfade miteinander verbunden sind, wenn also eine zu einer Schleife geschlossene Massenverbindung besteht. Erdschleifen können dazu führen, dass auf der Abschirmung unter Umständen sehr grosse Ströme entstehen, wodurch auch Störungen auf die Signalleitungen gelangen.Shielded cables - for example "screened twisted pair" (STP) - and otherwise unshielded cables - for example "unshielded twisted pair" (UTP) are available on the one hand for electrical signal transmission. The shielded systems provide good protection against an environment with electromagnetic interference signals, as they are often found especially in the high-frequency range from about 100 kHz. Therefore, especially for high data transmission rates, the shielded cabling systems are clearly preferable. In these, however, the so-called ground loops or "ground loops" are a serious problem. Earth loops arise when two points of grounding are connected to each other via different electrically conductive paths, that is, when there is a mass connection closed to a loop. Ground loops can lead to very large currents on the shield, which can also cause interference on the signal lines.
In der Industrie haben sich zwei Erdungskonzepte durchgesetzt: Bei der Baumstruktur werden unterschiedliche Erdsysteme vom definierten Sammelpunkt aus separat geführt, um Erdschleifen zu verhindern. Bei der Maschenstruktur werden die verschiedenen Erdpunkte oft und so eng wie möglich vermascht um den Einfluss der Erdschleifen so klein wie möglich zu halten. Es hat sich gezeigt, dass die Baumstruktur für niederfrequente Anwendungen besonders geeignet ist, weil keine Erschleifen bestehen. Die Maschenstruktur hat sich für hochfrequente Anwendungen durchgesetzt, weil bei der Baumstruktur zu hochohmige Erdungspfade bestehen und es diesbezüglich von Vorteil ist, möglichst alle zur Verfügung stehenden Erdverbindungen zu nutzen.Two grounding concepts have prevailed in the industry: in the tree structure, different earth systems come from the defined collection point out separately, to prevent earth loops. In the mesh structure, the various earth points are meshed as close together as possible to minimize the influence of earth loops. It has been found that the tree structure is particularly suitable for low-frequency applications because there are no loops. The mesh structure has prevailed for high-frequency applications, because there are high-impedance grounding paths in the tree structure and it is advantageous in this regard to use as many as possible of all available ground connections.
Es wäre besonders wünschenswert, eine Vorrichtung oder ein System zur Verfügung zu haben, welches die Vorteile beider Vorgehensweisen kombiniert.It would be particularly desirable to have a device or system that combines the advantages of both approaches.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Entkoppelvorrichtung vorzusehen, die zwischen der Kabelabschirmung einerseits und dem Schirmkontakt des Steckers andererseits angeordnet ist. Eine solches Entkoppelvorrichtung lehrt bspw. die
Die
Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Überwindung von Nachteilen von bestehenden Signalübertragungssystemen in Punkto "Vermeidung von unerwünschten Effekten von Erdschleifen" unter Minimierung von zusätzlichen Übergangverlusten ermöglicht. Vorzugsweise sollte die Vorrichtung auch in bestehenden geschirmten Systemen einfach nachrüstbar sein, ohne dass aufwändige Installationsarbeiten nötig wären.It is therefore an object of the invention to provide a device which overcomes disadvantages of existing signal transmission systems in terms of "avoiding unwanted effects of ground loops" while minimizing additional transient losses. Preferably, the device should also be easy to retrofit in existing shielded systems, without complex installation work would be necessary.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.This object is achieved by a device as defined in the patent claims.
Gemäss einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Reduzieren von Störsignalen in geschirmten elektrischen Signalübertragungssystemen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie innerhalb einer Stecker-Buchsenkombination zwischen einem Abschirmungs-Buchsenkontakt der Steckverbindung einerseits und einem Abschirmungs-Steckerkontakt der Steckverbindung andererseits anbringbar ist.In one aspect, the invention relates to a device for reducing spurious signals in shielded electrical signal transmission systems. The device is characterized in that it can be mounted within a plug-socket combination between a shield socket contact of the connector on the one hand and a shield connector contact of the connector on the other hand.
Dies geschieht so, dass die einander entsprechenden signalübertragenden Stecker- und Buchsenkontakte der Steckverbindung (Stecker-Buchsenkombination) miteinander galvanisch verbunden sind und die Abschirmungen der zwei durch die Steckverbindung miteinander verbundenen Kabel gleichstromentkoppelt sind.This is done so that the mutually corresponding signal-transmitting plug and socket contacts of the connector (plug-socket combination) are galvanically connected to each other and the shields of the two interconnected by the connector cables are Gleichstromentkoppelt.
Eine Gleichstromentkopplung gemäss der hier verwendeten Definition liegt dann vor, wenn der Gleichstromwiderstand für kleine Spannungen um mindestens eine Grössenordnung (und bspw. um mindestens einen Faktor 100) höher ist als der Gleichstromwiderstand über einen elektrischen Stecker-Buchsenkontakt. Eine Gleichstromentkopplung kann durch einen Hochpassfilter, bspw. durch einen Kondensator, aber auch durch Halbleiter-Elemente bewirkt werden. Dabei kann ein zum Kondensator oder Halbleiter-Schaltelement parallel geschalteter hochohmiger Widerstand oder Varistor weitere Funktionalitäten ermöglichen und soll durch die hier verwendete Definition von Gleichstromentkopplung ausdrücklich nicht ausgeschlossen sein.A DC decoupling according to the definition used here is present when the DC resistance for small voltages is higher by at least one order of magnitude (and for example by at least a factor of 100) than the DC resistance via an electrical plug-socket contact. A Gleichstromentkopplung can be effected by a high-pass filter, for example. By a capacitor, but also by semiconductor elements. In this case, a high-resistance resistor or varistor connected in parallel with the capacitor or semiconductor switching element can allow further functionalities and should not be expressly excluded by the definition of direct current decoupling used here.
Die Steckverbindung kann eine Steckverbindung einer bekannten, bestehenden Art, bspw. eine genormte Steckverbindung sein.The connector may be a connector of a known, existing type, for example. A standardized connector.
Die Vorrichtung nimmt also den Schirmkontakt von der Buchse ab und leitet ihn über eine Kopplungseinrichtung dem Schirmkontakt des Steckers zu. Zu diesem Zweck weist sie eine Kontaktpartie auf, die einen (direkten) elektrischen (galvanischen) Kontakt zwischen den Schirmkontakten verhindert und diese mit der Kopplungseinrichtung verbindet.The device thus removes the shield contact from the socket and directs it via a coupling device to the shield contact of the plug. For this purpose, it has a contact section which prevents (direct) electrical (galvanic) contact between the shield contacts and connects them to the coupling device.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgeformt, dass sie im montierten Zustand und wenn der Stecker in die Buchse gesteckt ist weder die signalübertragenden Buchsennoch die entsprechenden Steckerkontakte berührt. Das heisst der elektrische Kontakt zwischen signalübertragenden Buchsen- und Steckerkonakten ist von der Vorrichtung unbeeinflusst, genauso wie die relative Position der Buchse und des Steckers. Vielmehr ist die Vorrichtung vorzugsweise im eingesteckten Zustand des Steckers in Zwischenräumen zwischen Stecker und Buchse angeordnet, wobei auch aus der Buchse herausragende Partien vorhanden sein können. Das - bevorzugte - Vorgehen, wonach die Kontaktierung der signalübertragenden Stecker- und Buchsenkontakte von der Vorrichtung unbeeinflusst ist, hat den wichtigen Vorteil, dass durch die Vorrichtung keine zusätzlichen Übergangsverluste entstehen.The device is preferably shaped so that in the assembled state and when the plug is plugged into the socket, it does not touch the signal-transmitting socket nor the corresponding plug-in contacts. That is, the electrical contact between signal-carrying jack and plug contacts is unaffected by the device, as well as the relative position of the socket and the plug. Rather, the device is preferably arranged in the inserted state of the plug in spaces between the plug and socket, which may be present from the socket outstanding games. The - preferred - Procedure, according to which the contacting of the signal-transmitting plug and socket contacts is unaffected by the device, has the important advantage that no additional transition losses caused by the device.
Beispielsweise ist die Kopplungseinrichtung - sie kann ein Koppelelement oder mehrere Koppelelemente als eine elektronische Bauteile (Kondensator, Halbleiterbauelement etc.) aufweisen - so angeordnet, dass sie sich mindestens im eingesteckten Zustand des Steckers im Innern der Buchse befindet. Alternativ dazu kann sie auch ins Innere der Buchse eingreifende Abgriffe (Kontaktpartien) haben, die über elektrische Leiter mit der ausserhalb der Buchse angeordneten Kopplungseinrichtung verbunden sind.For example, the coupling device - it may have a coupling element or a plurality of coupling elements as an electronic components (capacitor, semiconductor device, etc.) - arranged so that it is at least in the inserted state of the plug inside the socket. Alternatively, it may also have inside the socket engaging taps (contact parts), which are connected via electrical conductors to the outside of the socket arranged coupling device.
Oft sind genormte Stecker so ausgebildet, dass sie eine im Wesentlichen flache, zur Steckerachse senkrechte Stirnseite aufweisen. Dies gilt bspw. unter anderem für den RJ-45 Steckverbinder. Zwischen der Stirnseite des Steckers und der parallel dazu verlaufenden Basisfläche der Buchsenöffnung kann ein Zwischenraum frei sein; im Fall der RJ-45 Steckverbindung ist dieser Abstand von der Norm nicht vorgeschrieben. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist nun die Vorrichtung so ausgebildet, dass sich der mindestens eine Kondensator und/oder die mindestens eine Halbleiterkomponente in diesem Zwischenraum zwischen der Buchsen-Basisfläche einerseits und der Stecker-Stirnfläche andererseits befindet.Often standardized plugs are designed so that they have a substantially flat, perpendicular to the plug axis end face. This applies, for example, among others for the RJ-45 connector. Between the front side of the plug and the parallel running base surface of the socket opening, a gap may be free; in the case of the RJ-45 connector, this distance is not required by the standard. According to one embodiment of the invention, the device is now designed such that the at least one capacitor and / or the at least one semiconductor component is located in this intermediate space between the socket base surface on the one hand and the plug end face on the other.
Geschirmte Stecker, bspw. vom Typ RJ-45, besitzen ein metallisches, mit der Kabelabschirmung verbundenes Steckergehäuse, welches das elektrisch isolierende Kontaktgehäuse bereichsweise umgibt. Die Buchse weist ein Schirmblech mit gegen innen, in die Buchsenöffnung ragenden, federnden Kontaktlaschen auf, die gegen laterale Seiten des Steckergehäuses drücken. Entsprechend ist die Kontaktpartie der einer erfindungsgemässen Vorrichtung für RJ-45-Steckverbinder so ausgebildet, dass sie entlang der beiden lateralen Seiten des Steckergehäuses geführt ist und so einen direkten elektrischen Kontakt zwischen Kontaktlaschen und Steckergehäuse verhindert. Sie weist bspw. innen- und aussenseitige Kontaktflächen auf, die über die Kopplungseinrichtung miteinander verbunden sind. Zum Zwecke der mechanischen Stabilität ist es ausserdem vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine zwischen den seitlich verlaufenden Kontaktpartien eine diese verbindende Basispartie aufweist, die stirnseitig im Bezug auf den Stecker verläuft. Wenn der Kondensator oder andere aktive Elemente wie vorstehend beschrieben im Zwischenraum zwischen der Buchsen-Basisfläche einerseits und der Stecker-Stirnfläche andererseits angeordnet sind, kann die Basispartie diese Bauteile tragen. Die Basispartie ist jedoch auch dann sinnvoll, wenn sich die elektronischen Bauteile ausserhalb der Buchse befinden. Anstelle der Basispartie oder zusätzlich dazu können die Kontaktpartien auch über im Stecker hinterseitig (proximal), also ausserhalb der Buchse verlaufende Befestigungs- und/oder Stabilisierungspartien verbunden sein.Shielded connectors, for example of the type RJ-45, have a metallic connector housing connected to the cable shield, which surrounds the electrically insulating contact housing in certain areas. The socket has a shielding plate with against the inside, projecting into the socket opening, resilient contact tabs which press against lateral sides of the plug housing. Accordingly, the contact portion of an inventive device for RJ-45 connector is designed so that it is guided along the two lateral sides of the plug housing and thus prevents direct electrical contact between the contact tabs and the plug housing. It has, for example, inside and outside contact surfaces, which are interconnected via the coupling device. For the purpose of mechanical stability, it is also advantageous for the device to have a base part which connects between the laterally extending contact parts and which extends at the end in relation to the plug. When the capacitor or other active elements as described above are arranged in the space between the socket base surface on the one hand and the plug end face on the other hand, the base part can carry these components. However, the base section is also useful if the electronic components are outside the socket. Instead of the base part or in addition thereto, the contact parts can also be connected in the plug at the back (proximal), ie outside the bushing extending fastening and / or stabilizing parts.
In der Summe ergibt sich für bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung eine ohne weiteres nachrüstbare, die Steckverbindung weder von der Funktion noch von der Geometrie beeinflussende Lösung, die wirkungsvoll, in der Anwendung einfach zu kontrollieren und erst noch kostengünstig herzustellen ist.In sum, for preferred embodiments of the device a readily retrofittable, the connector neither the function nor the geometry affecting solution that is effective, easy to control in the application and is still inexpensive to manufacture.
Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgelegt, dass die Verbindung zwischen den Abschirmungen der miteinander über die Steckverbindung zu verbindenden Kabel als Hochpassfilter wirkt. Der Hochpassfilter ist für viele Anwendungen mit Vorteil so ausgelegt, dass er Ströme mit Frequenzen von bis zu einigen kHz abblockt. Wenn die Kopplungseinrichtung einen Kondensator aufweist, so hat dieser vorzugsweise eine Kapazität von zwischen ca. 0.2 µF und 20 µF, besonders bevorzugt zwischen 1 µF und 4 µF.Preferably, the device is designed so that the connection between the shields of the cable to be connected to each other via the connector acts as a high-pass filter. The high-pass filter is advantageously designed for many applications to block currents with frequencies of up to a few kHz. If the coupling device has a capacitor, it preferably has a capacitance of between approximately 0.2 μF and 20 μF, particularly preferably between 1 μF and 4 μF.
Die Steckverbindung ist bspw. eine RJ-45 Steckverbindung oder eine andere genormte elektrische Steckverbindung, bspw. IEC 61076-3-110 "Connector for electronic equipment-Product requirements", oder noch eine andere, sich in der Anwendung durchsetzende Steckverbindung.The plug-in connection is, for example, an RJ-45 plug-in connection or another standardized electrical plug-in connection, for example IEC 61076-3-110 "Connector for electronic equipment-product requirements", or another plug-in connection permeating the application.
Die Vorrichtung kann bspw. an bzw. in der Buchse oder am Stecker befestigbar sein. Die Kopplungseinrichtung der Vorrichtung kann Kondensatoren, Schutzelemente und allenfalls weitere elektronische Bauteile aufweisen.The device may, for example, be attachable to or in the socket or on the plug. The coupling device of the device may comprise capacitors, protective elements and possibly further electronic components.
Besonders bevorzugt ist - dies gilt für jeden Steckverbindungstypus - die Kopplungseinrichtung auf einem Leiterbahnträger, bspw. auf einer Flexprintfolie, d.h. einer flexiblen Leiterplatte aufgebracht. Die Leiterbahnen des Leiterbahnträgers können die Kontaktflächen aufweisen, die die Schirmkontakte der Buchse und des Steckers abnehmen. Der Leiterbahnträger ist dabei so dünn gewählt, dass er im vorhandenen Zwischenraum zwischen Buchse und Stecker eingefügt werden kann, er verläuft beispielsweise in Bezug auf den Stecker stirnseitig und kann stirnseitig die elektronischen Koppelelemente der Koppeleinrichtung tragen.Particularly preferred is - this applies to each type of connector - the coupling device on a conductor carrier, for example. On a Flexprintfolie, i. a flexible printed circuit board applied. The conductor tracks of the conductor carrier may have the contact surfaces which remove the shield contacts of the socket and the plug. The conductor carrier is chosen so thin that it can be inserted in the existing space between the socket and plug, it runs, for example, in relation to the front side of the plug and can bear the front side of the electronic coupling elements of the coupling device.
Nebst der Kopplungseinrichtung, die wie erwähnt auf einen Leiterbahnträger ausgebildet sein kann, weist die Vorrichtung vorzugsweise auch eine Befestigungseinrichtung zum Montieren der Vorrichtung in einer Buchse oder an einem Stecker auf. Aus Gründen der optimalen Kontrollierbarkeit ist die Montage in oder an der Buchse besonders bevorzugt. Die Befestigungseinrichtung kann dabei bspw. ein Befestigungsrahmen sein, der aussenseitig auf die Buchse aufclipbar ist und den nach innen in die Buchse ragenden Leiterbahnträger hält. Im Falle einer Montage am Stecker ist die Befestigungseinrichtung bspw. als um ein Gehäuse des Steckers legbare Befestigungsmanschette ausgebildet.In addition to the coupling device, which may be formed as mentioned on a conductor carrier, the device preferably also has a fastening device for mounting the device in a socket or on a plug. For reasons of optimal controllability, mounting in or on the bushing is particularly preferred. The fastening device may be, for example, a mounting frame, which is aufschlipbar on the outside of the socket and holds the inwardly projecting into the socket conductor carrier. In the case of mounting on the plug, the fastening device is, for example, designed as a mounting sleeve which can be placed around a housing of the plug.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die ausgezeichnete Nachrüstbarkeit. In einem bestehenden Gebäudeverkabelungssystem müssen für das Nachrüsten keine Buchsen, Stecker oder gar ganze Geräte ausgetauscht werden, es müssen keine Gehäuse aufgeschraubt und keine Lötstellen neu gemacht werde. Vielmehr muss lediglich eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art in einer Buchse oder an einem Stecker angebracht werden, bspw. durch einfaches Ein- bzw. Aufschieben.A particular advantage of the inventive device is the excellent retrofitting. In an existing building cabling system, no sockets, plugs or even entire devices need to be replaced for retrofitting; no housing has to be screwed on and no solder joints need to be redone. Rather, only a device of the type described above must be mounted in a socket or on a plug, for example. By simple on or pushing.
Ein Nachrüstset weist vorzugsweise nebst der eigentlichen Vorrichtung auch ein auf die Vorrichtung abgestimmtes Werkzeug auf. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Vorrichtung in einer Buchse montierbar ist und einen Flexprint aufweist, der in sich nicht dimensionsstabil ist. Das Werkzeug kann nebst einem Handgriff auch eine Führungspartie aufweisen, die die Flexprintfolie in der vorgesehen Konfiguration in die Buchsenöffnung bringt.A retrofit kit preferably also has, in addition to the actual device, a tool adapted to the device. This is particularly advantageous when the device is mountable in a socket and has a flexprint that is not dimensionally stable in itself. In addition to a handle, the tool can also have a guide part, which brings the flexprint film in the intended configuration into the socket opening.
Ein typisches Verkabeklungssystem weist bspw. einen Verteiler (Switch oder dergleichen) mit einer Mehrzahl von Ausgängen auf, die über Verbindungskabel ("Patch"-Kabel) mit einem Buchsenpaneel verbunden sind, von dem aus Verbindungen zu den Arbeitsplätzen führen. Am Arbeitsplatz ist eine Arbeitsplatzdose (Buchse) vorhanden, an welche der Anwender das Endgerät anschliessen kann. Ein mit erfindungsgemässen Vorrichtungen ausgestattetes Verkabelungssystem weist eine Mehrzahl von erfindungsgemässen, in Buchsen des Buchsenpaneels oder des Veteilers montierten Vorrichtungen oder mit erfindungsgemässen Vorrichtungen versehene Patch-Kabel auf. Ausserdem können auch Arbeitsplatzbuchsen und/oder weitere Buchsen und/oder weitere Stecker - je nach Bedarf- mit erfindungsgemässen Vorrichtungen ausgestattet sein.For example, a typical cabling system includes a distributor (switch or the like) having a plurality of outputs connected by patch cords to a jack panel from which connections to the work stations are made. At the workplace there is a workplace socket (socket) to which the user can connect the terminal. A cabling system equipped with devices according to the invention has a plurality of devices according to the invention mounted in sockets of the socket panel or the divider or patch cables provided with devices according to the invention. In addition, also work sockets and / or other sockets and / or other plugs - depending on the need - be equipped with inventive devices.
Nachfolgend werden noch Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleich Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Es zeigen:
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Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung; -
Fig. 2 die Vorrichtung gemässFig. 1 ein einer RJ-45-Buchse montiert; -
Fig. 3 die Vorrichtung gemässFig. 1 mit einem Werkzeug für die Montage in einer RJ-45-Buchse -
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung; -
Fig. 5 Teile einer Vorrichtung der inFig. 4 gezeigten Art, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber die Befestigungsmanschette nicht gezeichnet wurde; -
Fig. 6 ein Schaltschema einer Kopplungseinrichtung mit einem Kondensator und einem diesen schützenden Überspannungsschutzelement, z.B. einem Varistor; -
Fig. 7 ein Gebäudeverkabelungsschema mit erfindungsgemässen Vorrichtungen; und -
Fig. 8 die gemessene Transferimpedanz einer mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgestatteten geschirmten Kabelverbindung (über eine geschirmte RJ-45-Buchse) in Funktion der Signalfrequenz.
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Fig. 1 a first embodiment of an inventive device; -
Fig. 2 the device according toFig. 1 mounted on an RJ-45 jack; -
Fig. 3 the device according toFig. 1 with a tool for mounting in an RJ-45 socket -
Fig. 4 a second embodiment of an inventive device; -
Fig. 5 Parts of a device of inFig. 4 shown kind, with the sake of clarity, the mounting sleeve was not drawn; -
Fig. 6 a circuit diagram of a coupling device with a capacitor and this protective overvoltage protection element, such as a varistor; -
Fig. 7 a building cabling scheme with inventive devices; and -
Fig. 8 the measured transfer impedance of a shielded cable connection equipped with the device according to the invention (via a shielded RJ-45 socket) as a function of the signal frequency.
Die Vorrichtung 1 gemäss
Der Befestigungsrahmen ist so ausgeformt, dass er vor einer RJ-45-Buchse befestigbar ist, derart, dass der Flexprint in die Buchse hineinragt. Die aussen- und innenseitigen Kontaktflächen befinden sich an den seitlichen Partien 2.1, 2.2 des Flexprints, welche dadurch die Kontaktpartie bilden. Die koppelnden Elemente 5, 6 sind an der Basispartie 2.3 angebracht, die sich im eingesteckten Zustand des Steckers zwischen der Stirnfläche des Steckers und der Basis (dem geschlossenen Ende) der Buchsenöffnung befindet.The mounting frame is formed so that it can be fastened in front of an RJ-45 socket, such that the flexprint projects into the socket. The outer and inner contact surfaces are located on the lateral parts 2.1, 2.2 of the flexprint, which thereby form the contact area. The
Der Flexprint ist wie an sich bekannt bspw. aus Polyimid (PI) mit einer Dicke von weniger als 50 µm, hier von ca. 25 µm, mit darauf ausgebildeten Leiterbahnen und Kontaktflächen aus Kupfer gefertigt. Die sehr geringe Dicke erlaubt dass sich der Flexprint bereichsweise seitlich zwischen der inneren Wand der Buchse 8 und dem Stecker befindet, was in
Der Befestigungsrahmen 3 kann auf irgend eine geeignete Weise mit dem Flexprint 2 verbunden sein, bspw. durch Kleben. Eine Möglichkeit besteht auch darin, den Befestigungsrahmen zweiteilig mit einem Grundrahmen mit Befestigungsnocken und einem Deckrahmen vorzusehen. Die Befestigungsnocken können in entsprechende Befestigungslöcher einer nach aussen über den Grundrahmen gefalteten Befestigungspartie des Flexprints eingreifen, und was nach Abdecken durch den Deckrahmen eine feste Verbindung ergibt. Je nach Art der gegenseitigen Befestigung von Grundrahmen und Deckrahmen kann so der Flexprint lösbar sein.The mounting
Die Vorrichtung wie in
Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäss
Die elektronischen Bauteile der Kopplungseinrichtung - die Koppelelemente Kondensator 5 und Überspannungsschutz 6 - können ebenso wie in vorstehend beschriebenen Ausführungsform im Innern der Steckverbindung angeordnet sein, also stirnseitig bezogen auf den Stecker (und also vorzugsweise aussenseitig am Flexprint 2). Sie können jedoch auch gemäss der dargestellten Ausführungsform im gesteckten Zustand ausserhalb der Buchse liegen, was man in
Eine Anordnung der Elemente (bspw. Kondensator, Überspannungsschutz) der Kopplungseinrichtung ausserhalb der eigentlichen Buchsenöffnung ist auch bei den Ausführungsformen möglich, bei denen die Vorrichtung in der Buchse montierbar ist und nicht am Stecker.An arrangement of the elements (for example, capacitor, overvoltage protection) of the coupling device outside the actual socket opening is also possible in the embodiments in which the device is mounted in the socket and not on the plug.
Die Verwendung eines Varistors hat den Vorteil, dass auch hohe Spannungen den Kondensator nicht zerstören können. Ein hochohmiger Widerstand hat den Vorteil, dass die Abschirmung bei Tests des Netzwerks mittels einem Prüfgerät als durchverbunden erscheint.The use of a varistor has the advantage that even high voltages can not destroy the capacitor. A high-impedance resistor has the advantage that the shield appears to be connected through testing of the network by means of a tester.
Die elektronischen Kopplungs-Bauteile "Kondensator" 5 und Überspannungschutz 6 bilden zusammen mit den sie kontaktierenden Leiterbahnen und Kontaktflächen die Kopplungseinrichtung. Da RJ-45-Buchsen (und auch Buchsen anderer Steckersysteme) zwei zueinander symmetrisch angeordnete Kontaktlaschen für die Abschirmung haben, kann aufgrund der in
Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 mit Kopplungseinrichtung kann nun beispielsweise wie dargestellt im Buchsenpaneel 22 oder alternativ dazu in den Buchsen des Switch 21 plaziert werden, wobei ein Verantwortlicher beispielsweise alle Buchsen des Switch bzw. des Buchsenpaneels, ob belegt oder nicht, entsprechend ausrüsten kann. Als weitere Alternative dazu kann er/sie auch konsequent mit Patch-Kabeln arbeiten, deren einer Stecker mit einer steckerseitig montierten Vorrichtung versehen ist.The
Zusätzlich oder alternativ dazu können auch die Arbeitsplatzbuchsen 24 oder eventuell Gerätestecker mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 ausgerüstet sein, was ebenfalls in
Oft wird die Qualität der Abschirmung durch die sogenannte "Transferimpedanz" ausgedrückt. Diese ist ein Mass dafür, welche Störspannung im Datenleiter in Funktion eines in der Abschirmung fliessenden Stromes induziert wird. Je kleiner die Transferimpedanz, desto besser.Often the quality of the shield is expressed by the so-called "transfer impedance". This is a measure of what noise in the data conductor in Function of a current flowing in the shielding current is induced. The smaller the transfer impedance, the better.
Im Bereich der Gebäudeverkabelung nach ISO/IEC 11801 existiert für Verkabelungskomponenten ein Grenzwert für die maximal tolerierbare Transferimpedanz, in
Bei den Anwendungen mit vorgegebener maximaler Transferimpedanz kann also die Verwendung von Kondensatoren, deren Kapazität einen Minimalwert von bspw. 0.2 µF, 0.5 µF oder 1 µF nicht unterschreitet, von Vorteil sein. Allzu hohe Kapazitäten sind andererseits nicht erwünscht, da dann erstens zu viel Platz beansprucht wird und zweitens die cutoff-Filterfrequenz der störenden Erdschleifen-Brummsignale zu tief liegt. Insgesamt ist für viele Anwendungen eine Kapazität irgendwo im Bereich von zwischen 0.2 µF und 20 µF optimal. Es sind auch Anwendungen denkbar, für welche die Kapazitäts-Untergrenze weniger kritisch ist, die also auch mit vergleichsweise kleineren Kapazitäten funktionieren.For applications with a predetermined maximum transfer impedance, it is thus possible to use capacitors whose capacitance does not fall below a minimum value of, for example, 0.2 μF, 0.5 μF or 1 μF. On the other hand, excessively high capacities are undesirable because, firstly, too much space is required and, secondly, the cutoff filter frequency of the disturbing ground loop hum signals is too low. Overall, for many applications, a capacitance anywhere in the range of between 0.2 μF and 20 μF is optimal. There are also conceivable applications for which the lower capacity limit is less critical, which therefore also work with comparatively smaller capacities.
Unter anderem im Zusammenhang mit dem Grenzwert für die Transferimpedanz ist auch die Verwendung von Kondensatoren mit tiefer Serieresonanz von Vorteil. Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere Chipkondensatoren und speziell Keramik-Chipkondensatoren speziell für Kopplungseinrichtungen erfindungsgemässer Vorrichtungen eignen, sie sind auch in ihren Dimensionen dafür geeignet, in den engen Platzverhältnissen innerhalb der Buchse angeordnet zu sein.Among other things, in connection with the limit value for the transfer impedance, the use of capacitors with deep Serieresonanz advantage. It It has been found that particularly chip capacitors and especially ceramic chip capacitors are particularly suitable for coupling devices according to the invention, they are also suitable in their dimensions to be arranged in the narrow space within the socket.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen nur wenige von vielen möglichen Beispielen zur Umsetzung der Erfindung dar. Insbesondere ist das Konzept auch auf Steckverbindungen anderer Systeme ohne Weiteres übertragbar. Zu diesem Zweck muss die Dimensionierung entsprechend angepasst werden und ggf. müssen die Kontaktflächen der erfindungsgemässen Vorrichtung entsprechend anders auf dem flexprintartigen oder anders ausgestalteten Träger der Kopplungseinrichtung angeordnet sein.The embodiments described above represent only a few of many possible examples for implementing the invention. In particular, the concept is also readily applicable to connectors of other systems. For this purpose, the dimensioning must be adjusted accordingly and possibly the contact surfaces of the inventive device must be arranged differently according to differently on the flexprint-like or differently designed carrier of the coupling device.
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