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    公开号:WO1989011692A1
    申请号:PCT/DE1989/000334
    申请日:1989-05-23
    公开日:1989-11-30
    发明作者:Ming Zhu；Yongjian Bao；Dongyu Wang
    申请人:Ming Zhu；Yongjian Bao；Dongyu Wang；
    IPC主号:G06F1-00
    专利说明:
    [0001] Funktionerweiterungseinrichtung für einen PC
    [0002] B e s c h r e i b u n g
    [0003] Die Erfindung betrifft eine Funktionerweiterungseinrich¬ tung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
    [0004] Es ist bekannt, zur Heraufsetzung der Leistungsfähigkeit eines PC Erweiterungskarten mit vollständigem PC-Bus- Anschluß zu verwenden, die in den Erweiterungssteckplätzen auf der Hauptplatine von dem PC eingesteckt werden können. Durch Einstecken verschiedener Erweiterungskarten läßt sich die Leistung eine PC erheblich erhöhen. Beispielswei¬ se sind alle Graphik-Karten als Erweiterungskarten ausge¬ bildet, wovon viele sehr leistungsfähig sind. Durch Aus¬ stattung mit Erweiterungskarten kann ein PC nahezu unbe¬ grenzte Aufgaben übernehmen, die er ohne diese Zusätze überhaupt nicht oder nur sehr langsam ausführen könnte.
    [0005] Nachteilig ist dabei.
    [0006] 1. daß die Anzahl der Erweiterungssteckplätze beschränkt ist (Normalerweise stehen nur acht Erweiterungs- steckplätze in einem PC zur Verfügung. Bei umfang¬ reichem Ausbau mit Erweiterungskarten wird Platz der Erweiterungssteckplätze leicht knapp. ) ,
    [0007] 2. daß zum Einstecken einer neuen Erweiterungskarte das Gehäuse des Rechners stets mittels Werkzeugen zu öff¬ nen ist (Dazu muß die Stromversorgung unterbrochen wer¬ den, so daß alle Programme neu geladen werden müssen. Wegen der knappen Zahl von Erweiterungssteckplätzen kann das Öffnen bei vielfältig wechselnden Aufgaben sehr häufig erforderlich sein. Die regelmäßigen Ar¬ beitsunterbrechungen sind für den Benutzer sehr unan¬ genehm. )
    [0008] 3. daß für bestimmte Anwendungen die Kapazität der Stan- dard-Erweiterungskarten nicht ausreichend ist (Lei¬ stungsfähigere Standardkarten lassen sich nur unter großem Aufwand entwickeln. Es wurde beispielsweise versucht, zwei Platinen aufeinanderzustapeln und ge¬ meinsam als eine einzige Standard-Erweiterungskarte im PC einzusetzen. Wegen des festen Abstandes zwi- sehen zwei Erweiterungssteckplätzen ist die maximale Dicke der Erweiterungskarten jedoch unüberwindbar be¬ grenzt und
    [0009] 4. daß die Lebensdauer der Erweiterungskarten durch häu- figes Wechseln beeinträchtigt wird.
    [0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Funk¬ tionerweiterungseinrichtung der eingangs genannten Gattung die Möglichkeit zu schaffen, beliebige Erweiterungen in beliebiger Folge ohne wesentliche Aufwand benutzen und wechseln zu können.
    [0011] Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
    [0012] Besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß sich die modulare Funktionerweiterungseinrichtung für PCs, beste¬ hend aus einem Einbaukasten und den einschiebbaren Erwei¬ terungsboxen, deren äußere Maße dem eines Standard-Floppy- Laufwerk entsprechen, entsprechend einem Floppy-Laufwerk in den PC in der entsprechenden Position eingebaut werden kann und damit die Funktion eines Ξrweiterungssteckplatzes auf der PC-Hauptplatine voll übernimmt. Die Erweiterungs¬ karten werden damit nicht mehr ohne Gehäuse verwendet, sondern sind in einer verschlossenen Box geschützt. Die in den Einbaukasten einschiebbare Box ist mit einer PC- Bussteckerleiste in der rückwärtigen Blende versehen und wird hier als einschiebbare Erweiterungsbox bezeichnet.
    [0013] Die Erweiterungsboxen sind in den Einbaukasten rastend einschiebbar. Zur Erleichterung des Rastvorganges und zur Gewährleistung einer sicheren elektrischen Verbindung zwi¬ schen der Erweiterungsbox und dem Einbaukasten sind die Kontaktbolzen des PC-Bus-Kontaktsteckers vorzugsweise mit einer Federung versehen.
    [0014] Die einschiebbaren Erweiterungsboxen können zum großen Teil die heutigen Erweiterungskarten ersetzen. Die in be¬ grenzter Anzahl zur Verfügung stehenden Erweiterungssteck- plätze im PC können dann zur Funktionerweiterung für we- sentliche Funktionen verwendet werden, die bei allen Be¬ triebsarten verwendet werden und für die Grundkonfigura¬ tion des Gerätes nötig sind, wie z.B. Graphikkarten, Spei¬ chererweiterungen, lokale Netzwerk-Schnittstellen. Die entsprechenden Erweiterungskarten lassen sich in diese Steckplätze (normalerweise gibt es acht solcher Plätze in einem PC) einstecken. Sie sind nie oder nur selten zu wechseln. Zahlreiche verschiedene spezifische Funktionser¬ weiterungen aber können durch entsprechende einschiebbare Erweiterungsboxen unterstützt werden. Damit wird kein Er- weiterungssteckplatz auf der Hauptplatine des PC benötigt und es ist kein Öffnen des Gehäuses des Rechners erforder¬ lich. Der Einbaukasten wird hinter der Frontblende einge¬ baut, deshalb können verschiedene Erweiterungsboxen als "Funktionsboxen" entsprechend Disketten nacheinander be- nutzt werden. Analog zu in der PC-Hauptplatine vorgesehen Erweiterungs¬ steckplätzen kann jeder Erweiterungskasten als ein Steck¬ platz verwendet werden. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß die Öffnung, d.h. die Zugangsöffnung des "Steckplat- zes" entsprechend der Zugangsδffnung eines Floppylaufwerks an der Frontblende des PC vorgesehen ist und somit Funk- tionerweiterungensboxen, d.h. Erweiterungskarten, wie Dis¬ ketten häufig nach Bedarf im PC gewechselt werden können.
    [0015] Folgendes Beispiel soll zur Erläuterung dienen: Wenn bei¬ spielsweise ein Programm mit IBM-Color-Graphikkarte im PC gelaufen ist und jetzt ein anderes Programm mit Hercules- Graphikkarte benutzt werden soll, so ist lediglich die Er¬ weiterungsbox zu wechseln, wobei weder der PC auszuschal- ten noch vom Stromnetz zu trennen oder zu öffnen ist.
    [0016] Die hinter der Frontblende des PC montierte Funktionerwei¬ terungseinrichtung für einen Standard-PC-Bus-Anschluß ist für alle IBM PC/XT, /AT, PS/2 sowie Kompatible geeignet.
    [0017] Die Funktionerweiterungsbox mit zu einem oder mehreren verschiedenen Zwecken vorgesehenen darin enthaltenen Er¬ weiterungskarten bilden ein geschlossenes Gehäuse, dessen äußeres Maß an den Erweiterungskasten angepaßt ist, das in seinen Außenmaßen entsprechend dem Standard-S^"- oder 3&"-Floppy-Laufwerk ausgebildet und in der entsprechenden Stelle in den PC eingebaut werden kann.
    [0018] Die verschiedenen Funktionerweiterungsboxen können on- line oder off-line in den Erweiterungskasten des PC nach Wunsch eingesetzt oder herausgenommen werden. Die BUS-Verbindung zwischen PC und eingesetzter Erweiter¬ ungsbox ist bevorzugt über einen in der Box eingesetzten steuerbaren Puffer mit Tri-State-Ausgängen schaltbar.
    [0019] Die Funktionerweiterung des PC kann damit einerseits die Erweiterung des vollen PC-Buses unterstützen, damit um¬ fangreiche Aufgaben ohne Beschränkungen durch entsprechen¬ de Erweiterungskarte realisiert werden können, und ande¬ rerseits zusätzliche Flexibilität und Benutzerfreundlich- keit bieten.
    [0020] Die einschiebbare Erweiterungsbox ist eine verschlossene Box, in dem eine oder mehrere Erweiterungskarten eingebaut werden können. Umfangreiche Erweiterungskarten können in verschiedenen Boxen eingesetzt werden. Statt verschiedene Erweiterungskarten in die Erweiterungssteckplätze einzu¬ stecken, kann ein Benutzer zahlreiche verschiedene Funk- tionserweiterungsboxen besitzen und sie nach Bedarf in den im PC eingebauten Ξrweiterungskasten einsetzen.
    [0021] Die Frontblende der Box läßt sich vom Benutzer frei defi¬ nieren. Man kann z.B. benötigte Kabelsteckdosen, LED- Anzeiger, Zähler oder Schalter an der Frontblende vorse¬ hen. Diese Frontblende kann dabei als ein frei belegbares Gerätepaneel benutzt werden. Dadurch lassen sich die Funk- tionserweiterungskarten genau wie ein Meßgerät oder eine sonstige elektrische Funktionsgruppe auslegen, wobei sämt¬ liche externen Anschlüsse für den jeweiligen Anwendungs¬ zweck in der Frontplatte der Box vorgesehen werden, wäh- rend die für die jeweilige Funktion notwendigen Rechenope¬ rationen im PC ausgeführt werden. Damit lassen sich tech- nische Lösungen realisieren, die unter den Begriff "Virtual Instrumentation" fallen.
    [0022] Bei der modularen Erweiterungseinrichtung können Funk- tionserweiterungsboxen, d.h. Geräte, nach Bedarf beliebige Bedienungs-Frontflächen aufweisen und damit dem Benutzer mehr Möglichkeiten anbieten. Entsprechendes konnte mit der konventionellen Technik der Funktionerweiterung für PCs, d.h. den in Erweiterungssteckplätzen eingesetzten Erwei- terungskarten, kaum realisiert werden.
    [0023] Die einschiebbare Erweiterungsbox bildet einen verschlos¬ senen Kasten, in den eine oder mehrere Erweiterungskarten eingebaut werden können. Umfangreiche Erweiterungskarten können in mehrere getrennte Boxen eingesetzt werden. Statt verschiedene Erweiterungskarten in die Erweiterungssteck- plätze einzustecken, kann ein Benutzer auch zahlreiche verschiedene Funktionerweiterungsboxen besitzen und sie nach Bedarf abwechselnd in den im PC eingebauten Erweite- rungskasten einlegen. Bei der modularen Erweiterungsein¬ richtung benutzt der Benutzer die verschiedenen Boxen, nämlich verschiedene Erweiterungskarten, somit als "dickere Diskette".
    [0024] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu¬ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    [0025] Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines PC in -' 386-Konfi- guration mit einem Einbaukasten, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines PC in AT-Konfigura- tion,
    [0026] Figuren 3a bis c drei Ausführungsbeispiele von Erweite- rungsboxen,
    [0027] Figur 4 einschiebbare Erweiterungsbox vor dem Einbauka¬ sten,
    [0028] Figur 4a die Erweiterungsbox in der Ansicht perspektivisch von unten,
    [0029] Figuren 5a bis d das Auführungsbeispiel der Erweiterungs¬ box in Ansichten von drei Seiten,
    [0030] Figuren 6a bis c Details der Steckleiste des Erweiterungs¬ kastens und der beweglichen Steckeraufnähme,
    [0031] Figuren 7a bis e die Erweiterungsbox beim Einschieben bzw. Herausnehmen aus dem Einbaukasten,
    [0032] Figuren 8a bis e Details der Verriegelungsmechanik in Funktion korrespondierend zu den Figuren 7a bis e,
    [0033] Figuren 9 sowie 10a und b weitere Details der Ver¬ riegelungsmechanik,
    [0034] Figur 11 eine Ξlektronikschaltung zur Realisierung einer Sicherheitsfunktion in Verbindung mit dem bevorzugten Aus- führungsbeispiel der Erfindung, Figur 12 eine Prinzipdarstellung der Bestückung einer Er¬ weiterungsbox mit PC-Ξrweiterungskarten,
    [0035] Figur 13 eine Ausführung eines PC-Buskontaktes zwischen einem Einbaukasten und einer Erweiterungsbox einschlie߬ lich vergrößerter Detaildarstellungen sowie
    [0036] Figur 14 eine Montagezeichnung eines Kontaktbolzens eines PC-Bus-Kontaktsteckers gemäß Figur 13.
    [0037] Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ei¬ nes PC in ' 386-Konfiguration 1 mit einem Einbaukasten 2, sowie einem in Figur 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel eines PC in AT-Konfiguration 3 mit einem Einbaukasten 4 sowie den in den Figuren 3a bis c dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen von Erweiterungsboxen 5 bis 7 ist erkenn¬ bar, daß die modulare Erweiterungseinrichtung aus zwei Teilen besteht: dem im Computer befindlichen Einbaukasten und der einschiebbaren Erweiterungsbox.
    [0038] Die äußeren Maße des Einbaukastens entsprechen denjenigen eines Standard-Floppylaufwerks und er läßt sich wie ein Floppylaufwerk in derselben Lage des PC einsetzen.
    [0039] Deshalb kann unter mechanischen Aspekten der Einbaukasten als Ersatz des Standard-Floppylaufwerks betrachtet werden, d.h. in den bislang nur für das Standard-Floppylauf erk vorgesehenen Positionen können statt Floppylaufwerken ohne Schwierigkeiten auch Kästen der Erweiterungseinrichtung eingesetzt werden. Die Darstellungen gemäß den Figuren 3a bis c zeigen, daß die Erweiterungsbox für die verschiedensten Zwecke ge¬ schaffen sein kann: beispielsweise als Eingangsteil für eine MeßVorrichtung mit zusätzlicher Digitalanzeige, wie in Figur 3a, als Speichererweiterung wie in Figur 3b oder als Interface zu weiteren externen Einrichtungen mit einer Kontaktleiste versehen, wie es in Figur 3c dargestellt ist.
    [0040] In Figur 4 ist eine Erweiterungsbox 8 in der Position zum Einschieben in den Einbaukasten 9 perspektivisch darge¬ stellt. (In Figur 4a ist die Erweiterungsbox 8 noch einmal in ihrer Ansicht schräg von unten mit Blick auf ihren rückwärtigen Teil dargestellt. ) Der Einbaukasten 9 ist zu einem Ende hin offen und ist am anderen Ende mit einem durch Federn verschiebbar abgestützten PC-Busanschluß 10 ausgestattet.
    [0041] Die Box ist an der Rückseite, die im übrigen mit einer Rückblende abgeschlossen ist, mit einem zum Busanschluß 10 des Kastens passenden Steckverbinder 10a ausgestattet, dessen Anschlüsse in der Form einer konvexen winkelförmi¬ gen Anordnung vorgesehen sind. Der Steckverbinder bildet eine sich quer über die rückwärtige Fläche in ihrer maxi- malen Ausdehnung erstreckende satteldachartige Struktur, wobei die beiden "Dachflächen" jeweils Kontaktflächen tra¬ gen. Der Busanschluß 10 des Kastens ist entsprechend kon¬ kav ausgebildet und weist die Kontaktelemente entgegenge- • setzter Konfiguration (männlich bzw. weiblich) auf. Durch die dachförmige Struktur wirken die Kontakte selbstzen¬ trierend und führen zu einem sicheren Halt und guter ge¬ genseitiger Kontaktgabe. Der mit Federn abgestützte Busanschluß 10 sorgt in Verbin¬ dung mit einer an der Rückseite der Erweiterungsbox vorge¬ sehenen Kontaktleiste 10a für die vollständige Busverbin¬ dung zwischen dem Einbaukasten und einer in der Box einge- bauten (nicht dargestellten) Erweiterungskarte. In der Box können eine, zwei oder sogar drei Erweitungskarten vorge¬ sehen sein. Innerhalb der Box ist zum Anschluß der Erwei¬ terungskarte(n) ein entsprechender Steckverbinder 15 vorgesehen, dessen Anschlüsse zum äußeren Steckverbinder 10a durchverbunden sind.
    [0042] Der Einbaukasten ist durch eine flexible Bus-Leitung 16 mit einem Steckverbinder 16a elektrisch mit dem PC verbun¬ den. Die Anschlüsse umfassen ebenfalls die volle Busbreite des Grundsystems.
    [0043] Die einschiebbare Erweiterungsbox 8 kann durch die Front- δffnung des Einbaukastens mittels jeweils.zwei an den Wän¬ den eingelassener Schiebebahnen 12 und 14 in den Einbauka- sten 9 eingeschoben werden. In den beiden Seitenflächen der Box sind dabei jeweils zwei als Sicken in die betref¬ fenden Blechteile eingeformte konkave Schiebebahnen 11 und 13 als Führungen eingelassen, welche den beiden entspre¬ chenden konvexen Führungen 12 und 14 des Kastens entspre- chend angepaßt ausgebildet sind.
    [0044] Zwei Schrauböffnungen 17 und 18 ermöglichen zusammen mit entsprechenden auf der Gegenseite angebrachten (und in der Zeichnung nicht sichtbaren) Schrauböffnungen die Befesti- gung in den entsprechenden Schächten für Floppy-Disksta- tionen oder Festplatten. Der Einbaukasten wird im PC in einer für Standard-Floppylaufwerke vorgesehenen Position eingesetzt, wie es in den Figuren r und 2 dargestellt ist. Durch die in der rückwärtigen Blende vorgesehene PC-Bus- Steckdose ist der Erweiterungskasten mit dem PC verbind- bar.
    [0045] In Figur 4 ist erkennbar, daß der Busanschluß an einem in Einschubrichtung der Box 8 verschiebbaren Block 20 vorge¬ sehen ist. Zwei an dem Block 20 fest angebrachte, Steuer- kurven bildende Führungen 21 (in der Figur rechts durch Freischneiden erkennbar) treten mittels beweglicher Füh¬ rungsstifte 22, die in mit dem Kasten 9 fest verbundenen linearen Führungen 23 in Querrichtung beweglich sind, in Wechselwirkung (in der Figur links erkennbar) . Die Führun- gen 21 und 23 bilden zusammen mit dem Stiften 22 eine Druckmechanik, die nach einem Druck jeweils abwechselnd in zwei unterschiedlichen Positionen rastet. Diese beiden Po¬ sitionen sind zum einen die Betriebsstellung der Box und zum anderen eine Entnahmeposition der Box, in der sie um einen Längenbetrag aus der vorderen Öffnung des Kastens herausragt und somit leicht entnommen werden kann. Die Me¬ chanikelemente unds die Führungen der Druckmechanik sind in ihrer Funktion und Wirkung mit denjenigen der Druckme¬ chanik eines Kugelschreibers vergleichbar. Bei der darge- stellten Lösung dient allerdings die gesamte Frontfläche der Box als "Druckfläche", wobei die Box in der vorderen Stellung des Blocks 20 frei entnommen bzw. eingesetzt oder ersetzt werden kann. Dazu ist neben der in Einschubrich¬ tung der Box verschiebbaren Positionierung auch noch eine Verriegelung der Box in der eingeschobenen Position vorge¬ sehen. Die für diese Funktion notwendigen Federelemente, welche entgegengesetzt zur Einschubrichtung wirken, sind in Figur 6 erkennbar. Einzelheiten dazu werden weiter un¬ ten näher beschrieben.
    [0046] In Figur 4a sind Verriegelungselemente als Winkelanschläge 24 vorgesehen, welche von den nach oben gerichteten freien Enden der Stifte 22 (Figur 4), die gleichzeitig als Ver¬ riegelungsbolzen wirken, hintergriffen werden. Diese be¬ finden sich in der Darstellung gemäß Figur 4 in ihrer äu- ßeren (Freigabe-)Stellung und werden nach innen bewegt, um die Box zu arretieren, indem sie die Winkelanschläge 24 hintergreifen.
    [0047] In Figur 4 ist ferner ersichtlich, daß der einen Rahmen- teil 26 bildende Teil des Kastens einen unsymmetrischen Bereich 27 aufweist, der im Zusammenwirken mit einem ent¬ sprechenden Bereich 28 der Box ein Einschieben der Box in einer anderen als der vorgegebenen Stellung verhindert. Der unsymmetrische Bereich hat in der frontalen Draufsicht die Gestalt einer "abgeschnittenen Ecke", bezogen auf die Box. Er setzt sich über den gesamten Bereich der entspre¬ chenden Kante der guaderförmigen Box fort, die insoweit über ihre gesamte Länge einen einheitlichen Querschnitt aufweist.
    [0048] In den Figuren 5a bis d ist die Erweiterungsbox noch ein¬ mal in ihren drei Seitenansichten wiedergegeben, wobei Fi¬ gur 5d eine vergrößerte Darstellung des Verbinderteils 10a der Box 8 gibt.
    [0049] Die technischen Detailzeichnungen des Erweiterungskastens sind in Figur 6 dargestellt. Er besteht aus drei Teilen: einem festen Rahmenteil 26 (Figur 6a in Frontansicht und Draufsicht) , einem beweglichen Block 20 mit Busanschluß (in Figur 6b in Seitenansicht und Draufsicht aus dem Rah¬ menteil herausgenommen dargestellt und den auf den Busanschluß gebauten Sperrungen. Der Festteil bildet eine Stützstruktur des Kastens. Seine äußeren Maße sind nach denjenigen eines Standard-Floppylaufwerks gestaltet. Der Rahmen entspricht unmittelbar einem Montagegestell ei¬ nes Floppylaufwerks, deshalb kann der Kasten wie ein Flop- pylaufwerk in derselben Lage auf PC eingesetzt werden.
    [0050] In Figur 6a sind in der Draufsicht zwei Federn 29 darge¬ stellt, die durch Entfernen des Blocks 20 sichtbar sind. Die Federn stützen sich an einer rückwärtigen Blende 30 ab.
    [0051] Der Rahmen 26 ist in Fig. 6a dargestellt. Der Busanschluß und die Basis der Sperrung sind in Fig. 6b dargestellt. Der Busanschluß ist wie die Erweiterungsbox in Schiebebah- nen montiert und durch zwei Federn unterstützt. Durch eine flexible Busleitung läßt sich dieser Busanschluß mit der auf Rückblende gebauten Bussteckdose verbinden und in den Schiebebahnen bewegen.
    [0052] In Blechwinkeln 31 und Führungselementen 32 sind zwei Steuerkurven 21 bzw. 23 für die Verriegelungsbolzen 22 vorgesehen. In Fig. 6c ist dargestellt, daß zwei Führungen einen kompletten mechanischen Zyklus ermöglichen: Von der arretierten Position A der Box zur Freigabe-Position B und dann von B nach A zurück. In den Figuren 7a bis 7e sind die einzelnen Stufen es Ein- schub- oder Wechselvorgangs einer Box näher dargestellt. Die Figuren 8a bis 8e zeigen korrespondierend dazu die Po¬ sitionen des Blocks 20 (vergrößert) und der Führungen 21 und 23 mit den Stiften 22.
    [0053] Zur Benutzung legt die Bedienungsperson eine einschiebbare Erweiterungsbox in den Kasten ein (Figur 7a) und ver¬ schiebt diese entlang der Gleitbahnen nach innen bis zum Ende des Einbaukastens (Figur 7b). Dann wird die Box durch zwei im Einbaukasten eingebaute Federn in einem bestimmten Abstand nach außen zurückgestoßen und in der vorgesehenen Lage durch zwei Sperrungen blockiert, in der die Front¬ blende der Box mit dem PC gerichtet wird (Figur 7c) . Durch den engen Kontakt zwischen der Bus-Steckdose der Box und dem Busanschluß des Einbaukastens (s. Figur 7c) wird der sichere Kontakt der Erweiterungseinheit an den PC-Bus sichergestellt. Nach der Benutzung wird die Box wieder ein wenig vorwärts (in den Kasten hinein) geschoben (Figur 7d) und somit freigegeben. Infolge der Auflösung der Sperrun¬ gen wird die Box durch die Feder nach außen gestoßen (Figur 7e) . Danach kann der Benutzer die Box herausnehmen und nach Bedarf eine andere einschiebbare Erweiterungsbox einlegen.
    [0054] In den Figuren 7 und 8 sind die Relativbewegungen von Box 8 und Kasten 9 in Seitenansicht dargestellt. Es bewegt sich der Verriegelungssbolzen 22 relativ zur Basis in ei¬ ner Führungsnut. Wegen der an dem Kasten befestigten Füh- rung kann der Verriegelungsbolzen relativ zum Kasten in y- Richtung nicht bewegt werden. Folglich wird der Bus-An- Schluß in dem Punkt B positioniert und dadurch blockiert. Der Verriegelungsbolzen übernimmt die x-Komponente der Be¬ wegung und bewegt sich entlang der Führungsbahn von a nach b. In der Position b sperrt der Bolzen den Kasten. Um die Box herauszunehmen, wird sie noch einmal in Richtung nach innen verschoben, dann läßt sich der Busanschluß in y- Richtung stoßen. Durch die auf Basis eingelassenen Graben und die Führung verschiebt sich der Verriegelungsbolzen vom Punkt b zurück nach a. Zur Aufhebung der Sperrung wird die Box durch die beiden Federn nach außen gestoßen.
    [0055] Die drei Punkte A, A1 und B eingelassenen Führungsnut 21 - entsprechend gibt es drei Positionen des Verriegelungs- bolzens 22 in den Führungen a, a' und b - beschreiben die drei mechanischen Zustände der modularen Funktionerweite¬ rungseinrichtung: Freigabe der Box, tiefstes Einschieben der Box und Sperrung der Box.
    [0056] Der elektrische Buskontakt zwischen der Box und dem Busan- Schluß bzw. dem PC wird durch die beiden Federn garan¬ tiert. Der Kontaktdruck kann durch Auswahl der Federn prä¬ zise bestimmt werden.
    [0057] Außer dieser Sperrung ist zusätzlich eine Sperrung in der unteren linken Ecke des Rahmens 26 des Kastens 9 vorgese¬ hen, um die Box 8 bei der Bearbeitung in beiden y-Rich- tungen zu sperren. Diese Sperrung wird mit Sperrung 2 (S2) und die zuvor beschriebene mit Arretierung mit Sperrung 1 (S-L) bezeichnet. Wie in Figur 9 dargestellt ist, besteht die Sperrung 2 aus einem im Bereich 27 angebrachten, um eine Achse 33 schwenkbaren Hebel 34. Die Achse 31 ist mit einem weiteren Hebel 35 verbunden, der die Box 8 im Be¬ reich ihrer Rückwand beim Einschwenken hintergreift (Figuren 10a und 10b) . Es ist ersichtlich, daß durch einen äußerst einfachen Mechanismus eine vollständige Arretie- rung der Box möglich ist. Die Position des Hebels 34 an der Frontfläche macht den jeweiligen Zustand (freigegeben oder arretiert) sinnfällig sichtbar.
    [0058] Nach Einlegen einer Box in den Erweiterungskasten wird sie durch die Sperrung 1 in der definierten Arbeitsposition blockiert. Die Box kann aber noch nach innen verschoben werden, um die Sperrung 1 aufzulösen. Die Sperrung 2 soll die Box bei der Bearbeitung auch in die y-Richtung nach innen sperren und ist in der unteren linken Ecke des Ka- stens vorgesehen, wie in Figuren 10a und b gezeigt ist. Damit ist die Box bei Bearbeitung in beide y-Richtungen gesperrt und kann sich nicht bewegen. Die Box ist sicher gehalten, so daß auch Kabel an der Frontblende der Box eingesteckt oder gewechselt werden können.
    [0059] Nach Schluß der Benutzung wird die Sperrung 2 zunächst durch Drehen gelöst werden und anschließend kann die Box in y-Richtung nach innen gestoßen werden, um die Sperrung 1 aufzuheben.
    [0060] Die in Figur 11 dargestellte Sicherheitsschaltung 100 dient zur Sicherung der Daten bzw. der Datenverarbeitung und der dabei erzielten Ergebnisse beim Einfügen und bei der Entnahme der erfindungsgemäßen Datenbox. Um sicherzu- stellen, daß vor Aufnahme der Datenverarbeitung bzw. der entsprechenden Funktion nach Einschieben der Datenbox die Spannungen der Stromversorgung ausreichend zur Verfügung stehen bzw. vor der Entnahme der Box die Verarbeitung zu¬ nächst abgeschlossen werden kann, ist die dargestellte Schaltung vorgesehen. Wenn das zweite Sperrelement S2 in den Sperrzustand gesetzt wird, so befindet sich aufgrund des entsprechenden Eingangsignals ein Latch 101 im gesetz¬ ten Zustand, so daß der Ausgang 1 ein "High"-Signal ab¬ gibt. Damit die Schaltung in der Box ihren Betrieb ord¬ nungsgemäß aufnehmen kann, wird zunächst ein Zähler 102 über seinen "Enable"-Eingang aktiviert. Durch die von ei¬ nem Taktgenerator 103 abgegebenen Impulse wird der Zähler bis zu einem vorgegebenen Zählwert vorangesetzt. Dieser Zählwert S setzt ein Latch 104, dessen Ausgangssignal "1" eine Pufferschaltung 105 aktiviert. Das Einschaltsignal, verzögert die Aktivierung der Pufferschaltung 105 um einen vorgegebenen Zeitraum gegenüber dem Einschalten der Strom¬ versorgung über eine Schaltergruppe 106, welcher dem Pro¬ dukt aus der Taktfrequenz des Taktgenerators 103 und dem vorgegebenen Zählerstand S entspricht.
    [0061] Die Schaltergruppe 106 wurde bereits unmittelbar mit dem Einsetzen der Erweiterungsbox eingeschaltet, und zwar ge¬ langt ein Latch 107 bereits unmittelbar nach dem Einschal¬ ten in den nicht gesetzten Zustand, wodurch das Ausgangs- Signal "0" die Schalter 106 eingeschaltet hält.
    [0062] Bei Entsperrung des zweiten Sperrelements, d.h. bei Beendi¬ gung des Betriebs der Einschubbox, gelangt das Latch 101 in einen Zustand, bei dem der Ausgang "0" ein "High"-Signal abgibt. Damit wird der Enableeingang eines Zählers 108 ak¬ tiviert, der entsprechend dem Zähler 102 nach einem vorge- gebenen Zählerstand ein Ausgangssignal an das Latch 107 abgibt, welches die Stromversorgung über den Schalter 106 um einen vorgegebenen Zeitraum nach dem Erscheinen des
    [0063] "High"-Signals am Ausgang "0" des Latches 101 in den Zu- stand "1" setzt.
    [0064] Damit wird die Stromversorgung um einen vorgegebenen Zeit¬ raum nach der Unterbrechung der Pufferschaltung 105 abge¬ schaltet, so daß ein instabiler Zustand infolge mangelnder SpannungsVersorgung beim Abschalten des Puffers 105 ver¬ mieden wird. Da mit den Ausgängen des Latches 101 jeweils invertierende Rücksetz-Eingänge des jeweils zugeordneten Latches 104 bzw. 107 verbunden sind, und parallel dazu der jeweilige Zähler 102 bzw. 108 über einen invertierenden Ü ear-Eingang zurückgesetzt wird, ist sichergestellt, daß unmittelbar nach jedem Umschaltvorgang des Latches 101 beide Latches 104 bzw. 107 zurückgesetzt sind und nach Ab¬ lauf des betreffenden Verzögerungszeitraumes erst das zu dem aktivierten Zähler gehörende Latch 104 bzw. 107 ge- setzt wird. Die entsprechenden Signale der Ausgänge der Latches 104 bzw. 108 und das Eingangssignal für das Latch 101 sind in Figur 11 zusätzlich dargestellt und mit a) bis c) gekennzeichnet.
    [0065] Es ist ersichtlich, daß das Signal b) als Einschaltzeit der Stromversorgung das Signal c) als Einschaltzeit des Puffers 105 in jedem Fall zeitlich überlappt.
    [0066] Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform läßt sich das mechanische, das Eingangssignal für das Latch 101 ab¬ gebende zweite Verriegelungselement erst dann in eine die Box freigebende Stellung bewegen, wenn der Datenverkehr zwischen Box und System beendet ist. Bei dieser - nicht dargestellten - Variante wird also von einem den Datenver¬ kehr kennzeichnenden Signal die mechanische Bewegbarkeit über einen elektromagnetisch angetriebenen Riegel solange gesperrt, wie der Datenverkehr andauert.
    [0067] In Figur 11 ist weiterhin gegebenenfalls noch eine wieder- aufladbare Pufferbatterie 109 vorgesehen, welche bei aus dem Kasten entfernter Box die (+5 Volt-)Spannungsversor¬ gung der darin befindlichen RAM-Speicher sicherstellt. Die Aufladung der Pufferbatterie erfolgt bei in den Ξrweite- rungskasten eingesetzter Box aus der +15 Volt-Versorgung über einen entsprechenden Widerstand 110.
    [0068] Weitere vorteilhafte (in der Zeichnung nicht dargestellte) Weiterbildungen bestehen in einem zusätzlichen Erweite¬ rungskasten zur Aufnahme bevorzugt mehrerer Boxen, der ein separates Gehäuse aufweist. Er läßt sich außerhalb eines PC betreiben und stellt eine externe Ergänzung dar, um auch mehrere Erweiterungsboxen mit einem PC zu betreiben, der nur einen verfügbaren Floppyschacht aufweist. Mit ei¬ nem eigenen Netzteil versehen läßt er sich vom PC trennen und beansprucht dessen Stromversorgung nicht. Diese Ausge- staltung ist insbesondere zur Verwendung mit Laptops ge¬ eignet. Die Verbindung zu einem PC läßt sich hierbei be¬ vorzugt durch einen Stecker herstellen, der als Box ausge¬ bildet ist an deren Frontfläche der gesamte Bus wiederum als Kabel- oder Steckanschluß verfügbar ist.
    [0069] Eine weitere (in der Zeichnung nicht dargestellte) Ausfüh¬ rung besteht in einem Adapter zwischen Boxen und Erweite- rungskasten, die für unterschiedliche Diskettengrößen aus¬ gelegt sind. Ein Adapter bildet dabei eine Box zum Einbau in den Schacht einer größeren Diskettenstation, welche ih¬ rerseits zur Aufnahme einer Box geeignet ist, die sonst für Kästen vorgesehen ist, die in Schächte für kleinere Diskettenstationen passen.
    [0070] Die Figur 12 zeigt eine übliche PC-Erweiterungskarte 120 in Relation zu einer Erweiterungsbox 121. Eine oder mehre- re Erweiterungskarten 120 sind im Gegensatz zu der Dar¬ stellung der Figur 4 nicht von vorn sondern seitlich in die Erweiterungsbox 121 einschiebbar und über eine Standard-PC-Bus-Steckdose 122 innerhalb der Erweiterungs¬ box 121 anschließbar. Diese innere Standard-PC-Bus- Steckdose 122 ist mit der für den Anschluß der Erweite¬ rungsbox 121 an den Einbaukasten 123 vorgesehenen äußeren PC-Bus-Kontaktsteckdose 124 durch ein entsprechendes Kabel 125 verbunden.
    [0071] Gemäß Figur 13 sind die Kontaktbolzen 126 des innerhalb des Einbaukastens 123 befindlichen PC-Bus-Kontaktsteckers 127 federgelagert und dadurch nachgibig während des Einra- stens der PC-Erweiterungsbox 121 und gleichzeitig beson¬ ders fest kontaktierend. Die Kontaktbolzen 126 bestehen im wesentlichen aus einem Grundkörper 128 mit einem rückwär¬ tigen Anschlag 129, einer an der Spitze angeschraubten Kontaktkappe 130 und einer umgebenden Schraubenfeder 131. Die Feder 131 stützt sich einerseits an der Kappe 130 und andererseits an dem mit Gleitbahnen 132 für die Kontakt- bolzen 126 versehenen Gehäuse 133 des PC-Bus- Kontaktsteckers 127 ab. In der Figur 14 sind noch einmal die Bauteile des Kontakt¬ bolzens in einer Montagezeichnung dargestellt.
    [0072] Die Erfindung bietet damit ein neues, flexibles und ein¬ faches Verfahren zur Funktionserweiterung auf Personal Computer. Die Erweiterungskarte wird in einer verschlos¬ senen Box eingebaut. Die Box kann genau wie eine Diskette im PC eingelegt und herausgenommen werden. Flexiblere Kom¬ bination von Hardware und Software ist möglich.
    [0073] Die Erfindung unterstützt direkt den Begriff "Virtual Instrumentation". Ein "Instrument" kann durch spezifische Hardware in einer Funktionserweiterungsbox eingebaut wer¬ den. Verschiedene "Instrumente" lassen sich sehr häufig und einfach wechselnd benutzen. Nötige Kabel und Schaltun¬ gen können nach Wunsch auf Frontpaneel der Box vorgesehen werden. Es ist möglich, mehr als eine Ξrweiterungskarte in einer Box einzubauen.
    [0074] Mit der Funktionserweiterungsbox kann Software mit Unter¬ stützung von Hardware oder vice versa entwickelt werden; deshalb wird Software besser geschützt. Die verschlossenen Funktionserweiterungsboxen sind vorteilhaft für Wartung und Transport.
    [0075] Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei- spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
    [0076] * * * * *
    权利要求:
    ClaimsA n s p r ü c h e
    1. Funktionerweiterungseinrichtung für einen PC oder ei- nen entsprechenden Computer,
    d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
    daß die Erweiterungseinheit als Einschubbox (8) in einen Einbaukasten (9) ausgebildet ist, dessen Außenmaße dem ei¬ ner Standard-Floppy-Disk-Einheit entsprechen,
    daß der Einbaukasten Verbindung zum vollständigen System- Bus hat und
    daß eine Kontakteinheit (10, 10a) vorgesehen ist, welche eine lösbare elektrische Verbindung zwischen Einschubbox und Einbaukasten bildet.
    2. Funktionerweiterungseinrichtung nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es sich bei der Standard-Floppy-Disk-Einheit um eine 5/4"- oder 3%"-Einheit handelt.
    3. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e , daß der Einbaukasten seitliche Schraublöcher (17, 18) zur Befestigung aufweist.
    4. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ e t , daß die Funktionserweiterung als geschlossene Box (8) ausgebildet ist, welche in einen Schacht des Einbauka¬ stens einsetzbar ist, der Führungen (12, 14) für die Box aufweist.
    5. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran- gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß die Frontfläche der Box eine Druckfläche zum Auslösen einer Ras vorrichtung (21 bis 23) aufweist, wel¬ che die Box bei Druck auf die Frontfläche abwechselnd ar¬ retiert und freigibt.
    6. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß an der Frontfläche des Einbaukastens in einem Bereich (27) , der nicht von der Frontfläche der Box einge¬ nommen ist, ein Betätigungselement für, insbesondere zu¬ sätzliche, Arretierungsmittel vorgesehen ist, welche ins¬ besondere mittels mindestens einen schwenkaren Hebels, die Bewegung der Box in Einschubrichtung und/oder entgegenge- setzt dazu arretieren.
    7. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß zur Verbindung zwischen Einbaukasten und PC eine Einsteckkarte oder ein Adapterstecker vorgesehen ist.
    8. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß an der Frontfläche der Box mindestens ein Display, Steckverbinder, Schalter und/oder ein Kabelaus- gang vorgesehen ist.
    9. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran- gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß die Box einen Schacht zur Aufnahme einer Box enthält, die die Außenmaße einer kleineren Standard- Floppy-Disk-Einheit aufweist als es den Außenmaßen des Einbaukastens der somit einen Adapter bildenden Box ent- spricht.
    10. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , daß Schaltmittel (105) vorgesehen sind, welche die Bus-Leitungen mit Ausnahme der Leitungen für die Stromversorgung um einen vorgegebenen Zeitraum nach Ein¬ schaltung der Stromversorungsleitungen durchschalten und/oder die Stromversorgungsleitungen um einen vorgegebe- nen Zeitraum nach Auftrennung der übrigen Bus-Leitungen unterbrechen.
    11. Funktionerweiterungseinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltmittel durch die, insbesondere zusätzlichen, Entriegelungsmittel (S2) aktiviert werden.
    12. Funktionerweiterungseinrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auf¬ trennung der übrigen Bus-Leitungen mittels einer logischen UND-Verknüpfung von einem Signal abhängig ist, welches ab¬ gegeben wird, wenn im übrigen keine Datenübertragung zwi¬ schen Box und Einbaukasten stattfindet.
    13. Funktionerweiterungseinrichtung nach einem der voran- gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß die elektrische Verbindung zwischen der Box (121) und dem Einbaukasten (123) aus einer an der Stirn¬ seite der Box (121) befindlichen PC-Bus-Kontaktsteckdose (124) und einem innerhalb des Einbaukastens (123) befind- liehen PC-Bus-Kontaktstecker (127) besteht, wobei die /Anordnung derart getroffen ist, daß die Verbindung durch das Einschieben der Box (121) in den Einbaukasten (123) herstellbar ist.
    14. Funktionerweiterungseinrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kon¬ taktbolzen (126) des PC-Bus-Kontaktsteckers (127) federge¬ lagert sind.
    15. Funktionerweiterungseinrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kon¬ taktbolzen (126) jeweils einen Grundkörper (128) mit rück- wärtigem Anschlag (129) und auf der Kontaktspitze aufge¬ schraubter Kappe (130) sowie eine den Grundkörper (128) umgebende Schraubenfeder (131) aufweisen, wobei die Feder
    (131) zwischen der Kappe (130) und einer von dem Gehäuse (133) des PC-Bus-Kontaktsteckers (127) gebildeten Führung
    (132) eingespannt ist.
    * * * * *
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0417163B1|1992-05-13|
    EP0417163A1|1991-03-20|
    DE3818025A1|1989-11-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-11-30| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1989-11-30| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-11-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989906327 Country of ref document: EP |
    1991-03-20| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989906327 Country of ref document: EP |
    1992-05-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989906327 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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