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Diese
Erfindung bezieht sich auf elektronische Systeme und spezieller
auf tragbare modulare elektronische Systeme mit symmetrischen Verbindungen
zwischen den Modulen.
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Zahlreiche
prozessorgesteuerte elektronische Anwendungen (auch bezeichnet als „Geräte") sind entwickelt
worden, wie tragbare digitale MP3-Audioplayer, digitale Festbild-
oder Videokameras, digitale Stimmaufzeichnungsgeräte und persönliche Datenassistenten
(Personal Data Assistants = PDAs). Einige dieser Anwendungen müssen an
einen Personalcomputer (PC) angeschlossen werden um zu funktionieren,
während
andere unabhängige tragbare
Geräte
sind. Beispielsweise sind MP3-Abspielgeräte (Moving Picture Experts
Group Layer 3 Standard) mit eingebauten Festplattenspeichern tragbar.
Jedoch können
sogar solche tragbaren Geräte
nicht schnittstellenmäßig mit
anderen Geräten verbunden
werden ohne einen dazwischenliegenden PC und sind in sich selbst
auf eine einzige Anwendung beschränkt.
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Tragbare
Datenspeichergeräte
sind auch verfügbar,
wie beispielsweise eine Plug-and-Play-Einheit, die automatisch erfasst
wird als ein entfernbares Laufwerk, wenn sie an einen Universalserienbusport
an einen Computer angeschlossen ist. Sie kann verwendet werden zum
Lesen, Schreiben, Kopieren, Löschen
und Bewegen von Daten hin zu oder weg von dem Festplattenlaufwerk
und kann MP3-Dateien abspielen, Anwendungen bedienen oder Videos
ansehen. Jedoch hat es eine beschränkte Speicherkapazität, und,
da es in den Computer eingesteckt werden muß, ist das Gesamtsystem nicht
tragbar.
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Einige
tragbare handgehaltene Computer haben einen Verbinder an der Unterseite,
der es den Konsumenten ermöglicht,
verschiedene Anwendungen einzuschnappen, wie eine Kamera, einen
Globales-Positionierungssystem-(GPS-) Empfänger, Strichcodeabtastvorrichtung,
ein Aufzeichnungsgerät
oder Modem. Jedoch sind handgehaltene Computer auf nur eine einzige
Anwendung zu einer Zeit beschränkt,
und es gibt nur einen Weg, ein Anwendungsgerät relativ zu dem Computer zu
positionieren.
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Steuerungen,
die einem Paar redundanter Festplattenlaufwerke zugeordnet sind,
sind auch bekannt wie z. B. ein RAID-System (redundantes Array von Industriestandard-DIMMs
(Doppelreihenspeichermodule)). Jedoch sind auch solche Systeme wieder
nicht tragbar. Wenn sie mit einer tragbaren Anwendung wie einem
MP3-Spieler verwendet wird, muß die
Anwendung mit der Steuerung-/Speicher-Kombination verbunden sein
und verliert daher ihre Tragbarkeit.
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Es
ist wichtig, daß jedes
verbrauchererorientierte elektronische System leicht zusammenzubauen
und zu betreiben ist. Wenn dem Konsumenten Optionen beim Konfigurieren
des Systems für
verschiedene Anwendungen gegeben werden sollen, ist es äußerst wünschenswert,
daß das
System einen Grad an Flexibilität
in seinem Entwurf aufweist, so daß es Variationen in der Art
tolerieren kann, wie es von verschiedenen nichtfachkundigen Konsumenten zusammengebaut
wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein tragbares modulares
elektronisches System oder ein Modul, das einen hohen Grad an Flexibilität bietet,
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System gemäß dem Anspruch 1 oder ein Modul
gemäß dem Anspruch
15 gelöst.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist ein tragbares modulares elektronisches
System mit einer Mehrzahl von tragbaren Modulen in jeweiligen getrennten Gehäusen, die
gegenseitig anfügbar
und abnehmbar sind, um das System zu bilden, auf. Die elektrischen
Verbinder auf den Modulen liefern elektrische Zwischen-Modul-Verbindungen, wenn
die Module angebracht sind. Die elektrischen Verbinder haben jeweilige
Symmetrien, die die elektrischen Zwischen-Modul-Verbindungen für mehrere
unterschiedliche relative Orientierungen zwischen den Modulen einrichten.
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Ein
Modul bei einem Ausführungsbeispiel weist
ein Gehäuse,
eine Modulelektronik innerhalb des Gehäuses und einen elektrischen
Verbinder auf, der federvorgespannt ist, um durch eine Wand des Gehäuses herauszuragen,
um mit einem ähnlichen Verbinder
eines anderen Moduls zusammenzupassen, wenn die zwei Module mechanisch
miteinander verbunden werden, wobei der Verbinder elektrisch mit
der Modulelektronik verbunden ist.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehemend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 und 2 perspektivische auseinandergezogene
Ansichten von zwei Ausführungsbeispielen von
einem tragbaren modularen elektronischen System mit elektrischen
Zwischen-Modul-Verbindern
gemäß der Erfindung;
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3 eine vereinfachte Schnittansicht
von einem Anwendungsmodul mit einem Paar von gegenüberliegenden
Verbindern, die durch flexible federnde Bahnen federvorgespannt
sind;
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4 eine perspektivische Ansicht
von einem der Verbinder, die in 3 gezeigt
sind;
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5 eine Querschnittsansicht
von einem Ende von einem Modul mit einem Verbinderstecker, der durch
eine Schraubenfeder federvorgespannt ist;
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6 und 7 perspektivische Ansichten von quadratischen
und ovalen Verbindersteckern, die mit der Erfindung verwendet werden
können;
und
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8 eine vereinfachte Querschnittsansicht von
einem modularen elektronischen System mit Modulen, die entlang Querachsen
angeordnet sind.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung liefern ein tragbares modulares elektronisches
System, das dem Konsumenten ermöglicht, das
System mit nur einer Anwendung oder mit einer Anzahl an verschiedenen
Anwendungen zusammenzubauen, und das Variationen bei den relativen
Orientierungen der Module, wenn sie zusammengebaut sind, toleriert.
Es ist sehr leicht für
den ungelernten Konsumenten, das System für verschiedene Anwendungen
passend zu machen, ohne Einschränkung auf
ein spezielles Orientierungssystem. Dies liefert einen zusätzlichen
Grad an „Verbraucherfreundlichkeit", da unterschiedliche
ungelernte Leute die Module des Systems auf unterschiedliche Arten
orientieren können.
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Ein
Beispiel eines solchen Systems ist in 1 dargestellt.
Es besteht aus einem Speichermodul 2, das ein Paar unabhängiger redundanter
Speicher 4 und 6 umfaßt, einem Steuerungsmodul 8 und wenigstens
einem Anwendungsmodul, wobei ein Paar von Anwendungsmodulen 10 und 12 in
der Figur gezeigt ist. Das Steuerungsmodul 8 steuert den Datenfluß zwischen
dem Speichermodul 2 und den Anwendungsmodulen 10 und 12.
Die verschiedenen Module können
miteinander in einen handgehaltenen vereinheitlichten Stapel verbunden
werden durch einen beliebigen zweckmäßigen mechanischen Verbindermechanismus,
wie z. B. die Verbindungen 14, welche in gegenüberliegende
Ausnehmungen 16 in benachbarten Modulen passen und die
Module mit Schrauben 18 zusammenhalten, welche sich durch Öffnungen
in den Verbindungen in ausgerichtete mit Gewinden versehene Löcher 20 in
den Modulen hinein erstrecken. Nur eine Verbindung 14 ist
in 1 dargestellt, aber
zusätzliche
Verbindungen oder andere Verbindermechanismen würden für jedes gegenüberliegende
Paar von Modulausnehmungen geliefert werden.
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Eine
elektrische Zwischen-Modul-Kommunikation wird geliefert durch wechselseitig
ausgerichtete elektrische Verbinder 22 auf gegenüberliegenden Flächen von
benachbarten Modulen. In der Figur sind nur elektrische Verbinder
auf den sichtbaren linksseitigen Flächen der Steuerung und der
Anwendungsmodule gezeigt; zusätzliche
Verbinder würden
auf ihren gegenüberliegenden
Flächen
bereitgestellt werden. Da das Speichermodul 2 als ein Endmodul
bei diesem Ausführungsbeispiel
entworfen ist, sind die elektrischen Verbinder, nur auf seiner Seite
vorgesehen, die derart dargestellt ist, dass sie dem Steuerungsmodul 8 zugewandt
ist. Bei diesem Beispiel hat jede unabhängige Speichereinheit 4 und 6 ihren
eigenen elektrischen Verbinder, wobei jeder derselben mit einem
entsprechenden elektrischen Verbinder in dem Steuerungsmodul 8 ausgerichtet
ist. Daher hat das Steuerungsmodul ein Paar von elektrischen Verbindern 22 auf
seiner linken Seite, die dem Speichermodul 2 zugewandt
ist, und einen einzigen elektrischen Verbinder auf seiner rechten
Seite, die dem ersten Anwendungsmodul 10 zugewandt ist.
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Die
elektrischen Verbinder 22 können ein USB-Format mit zwei
Leistungsleitungen und zwei Datenleitungen haben. Die verschiedenen
Leitungen sind vorzugsweise als drei konzentrische leitfähige Ringe 22a, 22b, 22c und
ein Mittelleiter 22d implementiert, welche mit entsprechenden
Ringen und einem Mittelleiter in dem elektrischen Verbinder für das benachbarte
Modul zusammenpassen, wenn die zwei Module zusammengebracht sind.
Die konzentrischen Ringe sind symmetrisch um die Achse 24 der gestapelten
Module und ermöglichen
den verschiedenen Modulen mit allen gewünschten individuellen Drehorientierungen
um die Achse zusammengebaut zu werden, ohne die Funktionalität des Systems
einzuschränken.
Die zugewandten Paare elektrischer Verbinder auf den Speicher- und
Steuerungsmodulen sind auch auf ihren jeweiligen Modulen symmetrisch
angeordnet, was diesen zwei Modulen ermöglicht, mit 180° im Hinblick
aufeinander orientiert zu sein und trotzdem eine Ausrichtung zwischen
gegenüberliegenden
elektrischen Verbindern zu bewahren. Die Tragbarkeit des Systems
wird dadurch verbessert, daß die
elektrischen Verbinder bei diesem Ausführungsbeispiel mit ihren jeweiligen
Modulen einstöckig
sind, wobei die elektrischen Verbindungen zwischen benachbarten
Modulen nicht eingerichtet sind, bis die Module positioniert sind,
um mechanisch miteinander verbunden zu sein.
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Dieses
flexible Ausrichtungssystem macht es sehr leicht für den gelegentlichen
Konsumenten, individuelle Module in ein gesamtes tragbares handgehaltenes
System zusammenzubauen. Es ist unerheblich, ob die verschiedenen
Module mit der Vorderseite nach oben oder nach unten ausgerichtet
sind; ihre elektrischen Verbinder richten trotzdem Verbindungen
mit benachbarten Modulen ein. Universelle mechanische Verbinder
würden
den Anwendungsmodulen gestatten, in jedem willkürlichen Drehwinkel um die Achse
orientiert zu sein, während
sie trotzdem die nötigen
elektrischen Zwischen-Modul-Verbindungen
beibehalten, und nicht die 180°-Orientierung, die durch
die Verbindungen 14 ermöglicht
wird. Ferner können
die Anwendungsmodule vor der mechanischen Verbindung mit anderen
Modulen um 180° um eine
vertikale Achse 25 gedreht werden, was die Positionen von
ihren linken und rechten Flächen,
die in 1 dargestellt
sind, umkehrt. Während
dies den elektrischen Verbinder 22 auf der rechten Fläche des Anwendungsmoduls 10 in
Kontakt mit dem Verbinder am Steuerungsmodul 8 wie unten
erklärt
plaziert, können
die gegenüberliegenden
elektrischen Verbinder für
jedes Anwendungsmodul durch einen gemeinsamen Bus, der durch das
Modul läuft,
um jegliche elektrische Differenz zwischen den beiden Verbindern
zu eliminieren, miteinander verbunden werden.
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Die
Positionen der Anwendungsmodule 10 und 12 innerhalb
des Stapels können
auch umgekehrt werden. Wenn sie miteinander verbunden sind, bilden
die elektrischen Verbinder 22 und die internen Busse durch
jedes Anwendungsmodul eigentlich einen einzigen gemeinsamen Bus
für die
Kette der Anwendungsmodule, was dem Steuerungsmodul 8 ermöglicht,
mit jeglichem gewünschten
Anwendungsmodul, mittels digitaler Codes, die vorher in dem Anwendungs-
und Steuerungsmodul gespeichert wurden, zu kommunizieren. Daher
wird ein Signal, das von dem Steuerungsmodul zu den Anwendungsmodulen übertragen
wird, mit dem Code des Moduls eingeleitet, für welches das Signal vorgesehen
ist, so daß nur
jenes Modul tatsächlich
das Signal verarbeitet. Rückkehrsignale
sind in einer ähnlichen
Weise codiert, um dem Prozessormodul zu ermöglichen, das Anwendungsmodul
zu identifizieren, welches das Signal hervorbrachte, und den anderen
Modulen anzuzeigen, das Wirken auf das Signal zu unterlassen.
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Die
redundanten Speicher 4 und 6 sind vorzugsweise
Festplattenlaufwerke, es können
aber auch Flash-Speicher oder irgendwelche anderen tragbaren Speichervorrichtungen
mit gewünschter Kapazität, Schutz
gegen Bewegung in einem tragbaren System und Kompatibilität mit dem
Steuerungsmodul sein. Das System könnte auch mit nur einer Speichereinheit,
wenn eine Redundanz nicht gewollt ist, oder mit mehr als einem redundanten
Speicher, implementiert sein.
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Die
Speicher liefern eine Massendatenspeicherredundanz, welche es einem
Speicher ermöglicht,
zu übernehmen,
wenn der andere ausgefallen ist oder verfälscht wurde. Sie werden auf
eine gewöhnliche
Master-Slave-Weise vom Steuerungsmodul betrieben, wobei eine Speichereinheit
als der ursprüngliche
Speicher und die andere als eine Sicherung (Backup) handelt. Da
sie bevorzugt dieselben Daten speichern, können sie mit dem Steuerungsmodul
in jeder Speicherposition verbunden sein. Wenn eine Speichereinheit
ausfällt,
wird sie einfach vom System abgetrennt, wenn es gewünscht wird,
und durch eine neue Einheit ersetzt, wobei das Steuerungsmodul die
Daten, die in der verbleibenden Speichereinheit gespeichert sind,
in die neue kopiert. Die Speichereinheiten 4, 6 sind
mit dem Steuerungsmodul 8 durch getrennte Sätze von
Verbindungen 14 verbunden, um den unabhängigen Ersatz der Einheiten
zu ermöglichen.
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Das
Steuerungsmodul 8 umfaßt
typischerweise eine Anzeige 26 und eine Nutzerschnittstellenanschlußfläche 28,
welche dem Konsumenten ermöglicht,
die gewünschten
Befehle einzugeben. Die Steuerung ist mit einem Batteriefach versehen,
um Leistung für
all die Module in dem System durch die Leistungsbusse, die von elektrischen
Verbindern 22 und einer internen Modulschaltungsanordnung
geliefert werden, zu liefern. Ein Leistungstor 30 kann
auch für
eine externe Leistungsquelle geliefert werden, obwohl das System
in tragbarer Verwendung normalerweise von seiner Batterie (Batterien)
betrieben werden würde.
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Jede
gewünschte
Anzahl von Anwendungsmodulen kann in den Stapel integriert sein
mit einem großen
Grad an Flexibilität
in ihren Orientierungen, wie oben beschrieben. Dies macht es möglich, die Daten
an einem leicht tragbaren Standort zu speichern und ihn von vielen
Anwendungen zugreifbar zu haben. Verschiedene Typen von Befestigungen, Klemmen
und Halterungen, die von den elektrischen Verbindern getrennt sind,
können
für die
mechanische Zwischen-Modul-Verbindung
verwendet werden. Ein äußeres Gehäuse, in
dem die verschiedenen Module plaziert sind, könnte auch vorgesehen sein mit
einer anpaßbaren
Endplatte oder ähnlichem, um
die Module zusammen mit ihren benachbarten elektrischen Verbindern
in Kontakt miteinander zu halten. Jedoch wäre dies sperriger und weniger
flexibel.
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Einer
der Vorteile von dem System ist, daß es eine Verbindung von mehreren
Anwendungsmodulen ermöglicht,
welche nicht nur in ihrer Funktion unterschiedlich sind, sondern
auch in ihren Abmessungen entlang der Systemachse 24. Die
Modulabmessungen in anderen Richtungen können auch variiert werden.
Indem man die Verbinder 22 in den Zentren ihrer jeweiligen
Flächen
hält, ermöglicht das System
die Einlagerung von kleineren oder unterschiedlichen geformten Modulen,
die in Zukunft entwickelt werden können.
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Die
Steuerungsdatenrate ist typischerweise größer als jene für jede einzelne
Anwendung, was es möglich
macht, mehrere Anwendungsmodule gleichzeitig von einem einzigen
Steuerungsmodul zu bedienen. Die Anwendungsmodule können Puffer
nutzen, um die Steuerungsdaten zu speichern.
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Ein
alternatives modulares System ist in 2 veranschaulicht
mit zwei unabhängigen
redundanten Speichereinheiten 4a und 6a in einem
gemeinsamen Speichermodulgehäuse 2a.
Die zwei Speichereinheiten können
unabhängig
voneinander von dem Gehäuse
entfernt und ersetzt werden. Nur ein einziger elektrischer Verbinder 22 ist
auf jeder Seitenfläche
des Gehäuses
entlang der Systemachse vorgesehen, wobei jede Speichereinheit 4a und 6a mit
den gemeinsamen Daten- und Leistungsbussen, welche durch das Modul
zwischen seinen gegenüberliegenden
elektrischen Verbindern laufen, verbunden ist. Das Steuerungsmodul 8a unterscheidet
zwischen den zwei Speichereinheiten mittels herkömmlicher Identifikationscodes,
die jeder Einheit zugeordnet sind.
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Da
das Speichermodul 2a nur einen einzigen elektrischen Verbinder 22 an
jeder gegenüberliegenden
Fläche
hat, kann es an jeder gewünschten
Stelle innerhalb des Stapels plaziert werden und ist nicht auf eine
Endstelle wie in 1 gezeigt
eingeschränkt.
Das Speichermodul 2a ist statt dessen als zwischen dem
Steuerungsmodul 8a und dem Anwendungsmodul 10 angeordnet
gezeigt. Da das Steuerungsmodul nur einen einzigen elektrischen Verbinder
verwendet, um eine Schnittstelle mit dem Speichermodul zu bilden,
werden die elektrischen Verbinder auf seinen gegenüberliegenden
Flächen auch
an der Systemachse zentriert, was dem Steuerungsmodul ermöglicht,
gleichsam an jedem zweckmäßigen Ort
innerhalb des Stapels positioniert zu werden. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Steuerungsmodul 8a am
Ende des Stapels, wobei einer seiner elektrischen Verbinder mit
dem Speichermodul 2a ausgerichtet ist, und der elektrische
Verbinder auf seiner gegenüberliegenden
Fläche
freiliegend ist. Der freiliegende Verbinder könnte mit einer Abdeckung bedeckt
sein, falls gewünscht,
oder ein anderes Anwendungsmodul könnte mit dieser Seite des Steuerungsmoduls
verbunden sein. Da das Steuerungsmodul mit allen anderen Modulen über einen gemeinsamen
Daten- und Leistungsbus, der durch die verbundenen Module läuft, kommuniziert,
und jedes unterschiedliche Modul durch seinen jeweiligen Identifikationscode
identifiziert, kann der Stapel mit den verschiedenen Modulen in
jeder willkürlichen
Position zusammengebaut sein. Dies macht es für den Neulings-Konsumenten
sehr leicht, es zu verwenden. Wenn ein besonderes Anwendungsmodul
nicht länger
gewünscht
wird, kann es von dem Stapel einfach entfernt werden. Wenn es eine
Zwischenposition in dem Stapel besetzt, würde es von den Modulen auf
jeder der beiden Seiten abgetrennt und entfernt werden, und die
verbleibenden Module würden
wieder miteinander verbunden werden. Neue Anwendungsmodule können einfach
hinzugefügt
werden durch Verbinden derselben mit einem der beiden Enden des
existierenden Stapels oder durch Abtrennen der zwei Module, dazwischen
Einfügen
des neuen Anwendungsmoduls und Wiederverbinden der Module an das
neue Anwendungsmodul, falls gewünscht.
Sobald das Steuerungs- und das Speichermodul bzw. die Speichermodule
an die gewünschten Anwendungsmodule
angeschlossen worden sind, verhalten sie sich wie eine einzige Vorrichtung.
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Eine
vereinfachte Blockschnittansicht des Anwendungsmoduls 10 mit
seinen elektrischen Verbindern wird in 3 gegeben. Das Modul umfasst ein äußeres Gehäuse 32 mit
elektrischen Verbindern 22, die durch Öffnungen in gegenüberliegenden Wänden des
Gehäuses
leicht über
die äußere Gehäuseoberfläche hinaus
und allgemein bis zu ungefähr
1 mm, obwohl dieses Herausragen verändert werden kann, herausragen.
Diese Verbinderanordnung gestattet dem Modul, zusammen mit anderen Modulen
in einem linearen Stapel zusammengebaut zu sein. Wenn aus einem
bestimmten Grund eine nichtlineare Anordnung von Modulen gewünscht ist, können einer
oder beide der Verbinder 22 in unterschiedlichen und/oder
zusätzlichen
Wänden
von einem Modul plaziert werden.
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Die
elektronische Schaltungsanordnung des Moduls ist allgemein durch
Block 34 angezeigt. Sie umfaßt einen programmierten Identifikationscode, der
das Modul von anderen Anwendungsmodulen unterscheidet. Daten- und
Leistungsbusse 36 und 38, die elektrische Leiter
oder optische Busse sein können,
erstrecken sich durch das Innere des Moduls zwischen entsprechenden
leitenden Ringen und den Mittelleitern der gegenüberliegenden Verbinder 22. Zwei
Daten- und zwei Leistungsbusse sind in der USB-Konfiguration umfasst,
aber nur einer von jedem ist aufgrund der Einfachheit gezeigt. Die
Modulelektronik greift die Daten- und Leistungsbusse an den Abgriffen 40 und 42 ab,
um Leistung und Zweiweg-Kommunikation
mit dem Speichermodul zu liefern unter der Steuerung des Steuerungsmoduls
und der Benutzerschnittstelle des Anwendungsmoduls. Die Elektronik
innerhalb anderer Anwendungsmodule würde die Daten- und Leistungsbusse
auf ähnliche Weise
abgreifen, welche sich elektrisch durch alle Anwendungsmodule durchgehend
erstrecken würden
(und auch durch die Steuerungs- und Speichermodule bei dem Ausführungsbeispiel
von 2).
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Die
Verbinder 22 können
mit Kunststoff oder anderen dielektrischen Steckern implementiert
sein, in welche die leitenden Ringe 22a, 22b, 22c und
ein Mittelleiter 22d gesetzt sind, wobei die Stecker mechanisch
durch eine Federvorspannung hin zu inaktiven Positionen vorgespannt
sind, die leicht über
die Grenzen des Modulgehäuses 54 herausragen.
Eine geeignete Federvorspannung ist eine flexible federnde Bahn 44,
welche an ihrem äußeren Umfang
an das Innere des Gehäuses
und an ihrem zentralen Bereich an den Verbinderstecker angebracht
ist, um den Stecker nach außen
vorzu herum, um seinen Weg vom Gehäuse nach außen zu begrenzen. Wenn das Gehäuse 10 gegen
das Gehäuse
für ein
benachbartes Modul anstößt, schieben
sich die gegenüberliegenden
Verbinderstecker gegenseitig zurück
in ihre jeweiligen Module, bis ihre äußeren Flächen im wesentlichen bündig sind
mit den Wänden,
durch welche sie herausragen, wobei die Federkraft der Bahn 44 sie
nach außen
gegen den zusammenpassenden Verbinder in dem anderen Modul drängt. Ein
fester elektrischer Kontakt zwischen den zwei Modulen wird dadurch
eingerichtet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines Verbindersteckers 22 ist in 4 perspektivisch gezeigt. Da die leitenden
Ringe 22a, 22b, 22c kreisförmige Zylinder sind,
richten sie eine 360°-Symmetrie ein, die
benachbarten Modulen ermöglicht,
mit jedem willkürlichen
Drehwinkel zwischen denselben relativ zu der Systemachse positioniert
zu sein. Während
in der Praxis der rechtwinklige Querschnitt der Modulgehäuse in 1 und 2 jedes folgende Modulpaar auf wechselnde
180°-Drehorientierungen
um die Systemachse beschränken
kann und ein quadratischer Querschnitt die Zwischen-Modul-Winkelorientierung auf
90°-Schritte
beschränken
kann, stammen solche Einschränkungen
von der Gehäuseform
und nicht von den symmetrischen Verbindern, welche zu unbeschränkten Drehorientierungen
ohne Rücksicht
auf die Gehäuseform
fähig sind.
Wenn man den Gehäusen
einen kreisförmigen
Querschnitt geben würde, würde dies
einen unbeschränkten
Grad an Variation in den relativen Drehorientierungen zwischen den Modulen
liefern.
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5 veranschaulicht eine alternative
Form einer Federvorspannung für
den Verbinderstecker 22, in welcher eine Schraubenfeder 48 zwischen
einem Anschlag 46 auf dem Stecker und einem Flansch 50,
der sich von der Wand des Gehäuses 10 aus
erstreckt, angeordnet ist. Eine zentrale Öffnung 52 durch den
Flansch hindurch ermöglicht
den Durchlaß von
Verbinderdrähten
oder optischen Signalen zwischen dem Stecker und der inneren Modulelektronik.
Andere Formen Stecker und der inneren Modulelektronik. Andere Formen
einer Federvorspannung, wie z. B. eine Auslegerfeder, können auch verwendet
werden.
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6 und 7 veranschaulichen Verbinderstecker 54 und 56 mit
quadratischen bzw. ovalen Querschnitten und entsprechenden quadratischen
bzw. ovalen leitenden Ringen 58 und 60. Wie bei
dem runden Steckerquerschnitt von 4 sind
die leitenden Ringe und der Mittelleiter vorzugsweise mit Gold plattiert.
Die quadratische Konfiguration von 6 ermöglicht 90°-Variationen
in den relativen Winkel-Orientierungen
zwischen benachbarten Modulen, während
der ovale Stecker von 7 180°-Variationen ermöglicht.
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8 ist eine vereinfachte
Ansicht, die eine Variation veranschaulicht, in der eine Reihe von
Modulen 62a, 62b, 62c, 62d miteinander
entlang einer Hauptachse 64 gekoppelt sind, wie oben beschrieben,
wobei ein oder mehrere zusätzliche
Module 66a, 66b entlang einer Querachse zu einem
Hauptachsenmodul 62b gekoppelt sind. Hierfür wird ein
Modul 62b mit zusätzlichen
Verbindern 68 durch Gehäusewände versehen,
die parallel zur Hauptachse 64 sind. Die zusätzlichen
Module können
nur einen einzigen Verbinder, wie für Modul 66a veranschaulicht, oder
mehrere Verbinder, wie für
Modul 66b veranschaulicht, haben, um eine Verbindung mit
weiteren Modulen von der Hauptachse 64 weg zu ermöglichen.
Das System ist flexibel und kann so entworfen sein, um eine große Anzahl
an Modulen in vielen unterschiedlichen geometrischen Konfigurationen
unterzubringen.
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Das
modulare System, das beschrieben worden ist, ermöglicht, daß eine flexible Anzahl an elektronischen
Anwendungen in einem tragbaren handgehaltenen System integriert
wird ohne Rücksicht
auf eine spezifische Orientierung. Während spezifische Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt worden sind, werden zahlreiche Variationen
und alternative Ausführungsbeispiele
für Fachleute
auf dem Gebiet offensichtlich sein. Beispielsweise kann man sich andere
Symmetriegrade zwischen gegenüberliegenden Verbindern
in benachbarten Modulen vorstellen, wie man sich andere Mechanismen
vorstellen könnte, um
symmetrische Zwischen-Modul-Verbindungen einzurichten, zum Beispiel
Bereitstellen von leitenden Ringen direkt durch die Wände der
Module selbst ohne getrennte Verbinderstecker. Viele unterschiedliche
Modulformen können
untergebracht werden, und die Anzahl der unterschiedlichen Anwendungsmodule,
die unterstützt
werden, wird nur durch die Kapazitäten und Datenraten der Speicher-
und Steuerungsmodule und durch Gesamtgrößenbeschränkungen für das zusammengebaute System beschränkt. Ferner
könnte
ein bestimmtes Modul nur einen oder mehr als zwei Verbinder haben,
von denen einige auf benachbarten Wänden des Moduls, die zueinander
winklig stehen, vorgesehen sein könnten. Demgemäß sollte
die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt sein.