(57)【要約】  本発明は、マイクおよび／または加速時計のような外部ユニットからのデータまたは信号を受信するため、および／または、外部ユニットに制御信号のようなデータまたは信号を提供するための１以上の第１電気的接続手段（４）を含み、モジュール（１）に取り外し可能に取り付ける取り外し可能なフロントユニット（３）と、（ｂ）フロントユニットがモジュール（１）に接続されたとき、フロントユニットの１以上の接続手段（４）との電気的接続を達成する手段（６）を含む主本体とを含み、主本体は、さらにデータ出力接続手段（１０）を備え、それにより、データまたは信号が、１以上の電気的接続手段（４）を介してモジュール（１）に提供、或いは、そのようなデータまたは信号を処理したものが、モジュール（１）からデータ出力接続手段（１０）を介してＰＣのような１以上の外部ユニットに提供されるデータ取得のためのモジュールに関する。
2011524660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ取得のためのモジュールであって、
（ａ）マイクおよび／または加速時計のような外部ユニットからのデータまたは信号を受信するため、および／または、外部ユニットに制御信号のようなデータまたは信号を提供するための１以上の第１電気的接続手段（４）を含み、前記モジュール（１）に取り外し可能に取り付ける取り外し可能なフロントユニット（３）と、
（ｂ）前記フロントユニットが前記モジュール（１）に接続されたとき、前記フロントユニットの前記１以上の接続手段（４）との電気的接続を達成する手段（６）を含む主本体とを含み、
（ｃ）前記主本体は、さらにデータ出力接続手段（１０）を備え、
それにより、データまたは信号が、前記１以上の電気的接続手段（４）を介して前記モジュール（１）に提供、或いは、そのようなデータまたは信号を処理したものが、前記モジュール（１）から前記データ出力接続手段（１０）を介してＰＣのような１以上の外部ユニットに提供されるモジュール。
【請求項２】
前記データ出力接続手段は、ＬＡＮメス型コネクタ（１０）である、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
フレームマスタ／スレーブ接続手段（９，７６）をさらに含む、請求項１または２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記接続手段（４）の種類、つまり、入力コネクタか出力コネクタかを視覚的に表示するため、および、実際のコネクタに関するエラー状態を表示するための表示手段（１４，１５，１６）をさらに含む、請求項１または２に記載のモジュール。
【請求項５】
入力の電圧が所定の閾値を超えたとき、入力アンプ（８２）のようなアナログ部品への入力（８０）を切断する入力保護手段をさらに含み、前記入力保護手段は、前記アナログ部品への入力経路のＦＥＴスイッチ（８１）を含み、前記ＦＥＴスイッチはコンパレータ（８６，８７）と単安定マルチバイブレータ（８８）との組み合わせにより制御され、前記単安定マルチバイブレータ（８８）は、前記コンパレータ（８６，８７）への入力電圧が所定の閾値を超えたときに前記ＦＥＴスイッチ（８１）を切断し、前記コンパレータ（８６，８７）への入力電圧は、前記アナログ部品の入力インピーダンスよりも相当に大きいインピーダンスを呈する電圧駆動回路（８４，８５）を通して、入力（８０）の電圧から得られる、請求項１記載のモジュール。
【請求項６】
前記取り外し可能なフロントユニット（３）は、例えばチップに実装された、前記フロントユニットの形状の画像を記憶する記憶手段をさらに含み、それによって、前記取り外し可能なフロントパネルを保持するモジュールが、インターネット上に、例えば専用モジュールホームページを用いて全体的モジュール構成を表示できるようになる、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
１台以上の請求項１から６のいずれかに記載のモジュールを取り外し可能に収容するためのフレームまたはラック構造であって、前記モジュールを与えられた１つのスロットに取り外し可能に挿入するための複数のスロットを含み、前記スロットのそれぞれに、前記モジュール（１）のメス型ＬＡＮコネクタ（１０，９６）との間で通信するためのイーサネットオス型コネクタ（１０７）をさらに含み、イーサネットスイッチ（１０１）およびフレームＬＡＮインターフェイス（１０３）をさらに含み、前記モジュール（１）からのデータの集まりを前記フレームイーサネットインターフェイス（１０３）を通してＰＣまたはコントローラ（１０４）に提供する、フレームまたはラック構造。
【請求項８】
前記スロットの少なくともいくつかは、前記フレームの特定の前記スロットに挿入されたとき、前記フレーム内に収容された前記モジュール（１）に電力を提供する前記フレーム内の電源（９９）に、接続部（１１２）を通して電力を提供するバッテリモジュール（２１）を収容できる、請求項７に記載のフレームまたはラック構造。
【請求項９】
フレーム機能ユニット（９８）、および、個々のモジュールに設けられた対応するコネクタと通信するフレーム／モジュールインターフェイスコネクタ（１０６）を含み、前記フレーム／モジュールインターフェイスコネクタ（１０６）は、前記フレーム機能ユニット（９８）にフレーム／モジュール制御接続部（１１４）を通して接続されている、請求項７または８に記載のフレームまたはラック構造。
【請求項１０】
前記フレームまたはラック構造は、第２フレームイーサネットインターフェイス（１０２）が設けられ、それにより、複数の前記フレームまたはラック構造は、前記フレームの前記第２イーサネットインターフェイス（１０２）を使用してデイジーチェイン接続できる、請求項７または８に記載のフレームまたはラック構造。
【請求項１１】
ＬＡＮケーブルでＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置に接続された、請求項１から６のいずれかに記載のモジュール（５９）を単独で含む、データ取得のためのシステム。
【請求項１２】
それぞれＬＡＮケーブルを通して、さらにＬＡＮケーブルを通してＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置に接続されたイーサネットスイッチ（６３）に接続された、請求項１から６のいずれかに記載のモジュール（５９）を複数含む、データ取得のためのシステム。
【請求項１３】
請求項７から９にいずれかに記載のフレームまたはラック構造（６０）に収容された請求項１から６のいずれかに記載のモジュール（５９）を複数含み、前記フレームまたはラック構造は（６０）は、ＬＡＮケーブルを介して、ＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置に接続されたイーサネットスイッチ（６３）に接続されている、データ取得のためのシステム。
【請求項１４】
請求項７から９にいずれかに記載のフレームまたはラック構造（６０）に収容された請求項１から６のいずれかに記載のモジュール（５９）を複数含み、それぞれ、ＬＡＮケーブルを通してＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置に接続された前記フレームまたはラック構造（６０）を複数含む、データ取得のためのシステム。
【請求項１５】
ＬＡＮケーブルを通してＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置にさらに接続されたイーサネットスイッチ（６３）にそれぞれ接続された請求項１から６のいずれかに記載のモジュール（５９）を複数含み、さらに、１以上の請求項７から９にいずれかに記載のフレームまたはラック構造（６０）を含み、前記モジュール（５９）および前記１以上のフレームまたはラック構造に収容したモジュールからのデータをＰＣ（５８）および／または他の外部のデータ分析装置、記録装置または処理装置に通信できるように、前記フレームまたはラック構造（６０）は、それぞれＬＡＮケーブルを介して前記イーサネットスイッチ（６３）に接続されている、データ取得のためのシステム。
【請求項１６】
データ取得モジュールに取り付けるための取り外し可能なフロントユニットまたはプレートであって、該フロントユニットまたはプレート（３）、特に、前記フロントユニットまたはプレート（３）に設けられたコネクタ（４）の構成の画像を記憶する記憶手段を備え、前記画像は、請求項１から６のいずれかに記載のモジュールに通信され、前記モジュールからインターネットを介してアクセスできるモジュールホームページに通信され得、それにより、新しい取り外し可能なフロントユニットまたはプレート（３）のモジュールへの取り付けが、新しい画像、前記フロントユニットまたはプレート（３）上のコネクタの新しい構成またはコネクタ（４）の新しい選択で、前記ホームページを自動的に更新する、取り外し可能なフロントユニットまたはプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、独立（スタンドアローン）ユニットとして使用、または、複数のモジュールがフレームまたはラック構造に組み込まれたモジュール式システムを形成して使用されてもよいデータ取得のためのユニットまたはモジュールに関する。本発明は、より詳しくは、外部ユニットとの通信を提供する、変換器、多種の信号処理装置またはアナライザおよびまたはコンピュータのような入力および／または出力手段と、ＰＣ標準ＬＡＮ接続を介したＰＣのような外部受信装置との通信を助ける出力手段とに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ取得装置は、通常、例えば空港内または飛行機、列車、自動車の客室内の音響環境をモニタするために使用される、例えばマイクまたは加速時計からの信号の収集、記録および処理のための技術、或いは、産業設備に広まっているマイクまたは加速時計のような多数の変換器の接続のための技術において公知である。自動車の車室のような閉鎖空間において音質を利用可能にするためにも、そのようなシステムは、しばしば膨大な数の変換器を所望の録音装置および／または分析装置に接続するために使用される。このため、従来技術のデータ取得システムは、試験または照合の間のタスクを生成するため、或いは、既存設備においてモニタする目的で使用される。
【０００３】
公知のデータ取得モジュールおよびシステムの問題は、そのようなモジュールが、モジュールを種々の変換器に接続するため、および／または、外部装置に制御信号を提供するための固定されたコネクタ構造を備えることである。もしもある理由でユーザが彼の変換器の構成を変更することを希望しなければならないか、他のまたは異なる数の制御信号にアクセスするする必要があるなら、異なるコネクタ構造を備える他のモジュールを使用することが必要になるであろう。このため、異なるモジュールの数は、異なるタスクを事項するために必要であるかもしれないが、それは最良の策ではない。明らかにするように、この課題は、続く発明の概要で、以下に説明する、発明の異なる実施形態に関連する本発明によって取り扱い解決する課題の１つである。
【０００４】
従来のデータモジュール式データ取得システムにおいて、モジュールと外部受信装置、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）との間の直接データ通信は不可能である。多くの場合、データが直接、分析、記憶または処理のためのＰＣ等と通信する追加手段なしに、データ取得モジュールにアクセスすることは利点となるであろう。制御信号等が前記外部装置からモジュールに直接通信できれば、それもまた利点となるであろう。この直接データ通信は、好ましくは、パーソナルコンピュータ等との通信に広く用いられる標準ＬＡＮケーブルを介して達成されるべきである。また、この問題は、続く発明の概要において、以下に記載する本発明の異なる実施形態に関連して説明する本発明によって対処および解決される。
【０００５】
さらに、データ取得モジュールにアクセスすることは、利点となるであろう。ＬＡＮケーブルのような前記標準通信手段を介してＰＣ等と通信できる完全内蔵独立ユニットであるか、例えば設備の異なる位置に配置された個別独立モジュールの形態か、多数のそのようなモジュールを収容するフレームまたはラックの形態の他のモジュールとともに使用され得る。この問題も、続く発明の概要において、以下に記載する本発明の異なる実施形態に関連して説明する本発明によって対処および解決される。
【０００６】
従来のデータ取得モジュールまたはユニットの問題は、それらが固定または可搬ユニットのいずれかとして機能すること、並びに、従来のモジュールに基づく設定がしばしば非常に多数のケーブルの利用を必要とすることである。従来のモジュールを用いると、分散データ取得システムを形成することも困難であり、そのようなモジュールまたはユニットは、しばしば、バッテリ駆動のための限定された所定の選択肢を有する。（新規または改造）測定システムの誤った構成のリスクを低減するために、モジュールのコネクタ構造のはっきり視認できる表示を有することがユーザにとってさらに利点となるであろう。
【０００７】
上記およびさらなる問題および課題は、本発明に係るモジュールおよびモジュールのシステムによって対処および解決される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記背景において、本発明の課題は、データ取得のためのモジュールを提供することである。マイク、加速時計、歪みゲージ、ブリッジ回路または他の電気的変換器のような、そのようなデータの任意の処理を実行し、所得したデータまたはそれを処理したものを、コンピュータ、アナライザ、記憶手段等のような外部受信ユニットに提供する外部ユニットにより提供されたデータを取得するための分離されたユニットとして使用できる。さらに、本発明によれば、１以上の前記モジュールがフレームまたはラックに、前記１以上のモジュールが互いに通信でき、および／または、前記フレームまたはラックに設けられた電源、冷却、ファームウェアアップデートまたは共通制御機能のような補助機能を使用できるように、一緒に組み込まれ得る。フレームは、小型の多チャンネルの解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるモジュールは、多数の重要な特徴により、特色づけられる。このため、本発明に係るモジュールは、マイクまたは加速時計のような前記外部ユニットに接続するための多数の電気入力接続手段を含む取り外し可能なフロントユニットまたはプレートを備える。前記入力接続手段は、例えばＢＮＴコネクタまたは標準コネクタタイプ、或いは、特定の用途を念頭において設計されたコネクタであり得る。取り外し可能なフロントユニットまたはパネルは、例えば、６つのＢＮＣまたはマイクコネクタ、または、単一のコネクタにすべての電気的接続を備えた２５ピン複合多極コネクタを含む。いかなるタイプのコネクタおよびコネクタの組み合わせであっても、本発明に係るモジュールのフロントユニットまたはパネルに設けられ得る。
【００１０】
前記ユニットまたはパネルは、例えば、モジュールの前部に、その中にフロントユニットまたはプレートが嵌合する凹部を設けることにより、モジュールの対応する前部に取り外し可能な取り付けのために設計された本発明に従う。フロントユニットまたはプレートの入力接続手段とモジュールとの間に、フロントユニットまたはプレートの適当な表面部分およびモジュールの対応する表面部分に設けられた電極を介して、電気的接続を提供する。本発明による取り外し可能なフロントユニットの具体的実施形態は、以下の発明の詳細な説明に、フロントユニットまたはプレートの多数の有利な特徴とともに説明されるであろう。
【００１１】
本発明に係るモジュールは、さらに、コンピュータ、アナライザ、記憶手段等の、外部受信装置とのデータ／信号通信を確立するための出力接続手段を備えることを特徴とする。本発明のモジュールの有利な実施形態について、前記出力接続手段は、パーソナルコンピュータのような多様な種類の外部ユニットとの直接アクセスを助けるＬＡＮコネクタである。
【００１２】
フロントパネルは、異なる構成で使用できる。本発明によれば、コネクタの実際の機能は、異なる色を使用することにより表示でき、例えば、入力コネクタは緑色で表示され、出力コネクタは青色によって表示される。特定のコネクタにエラー状態が発生した場合（オーバーロード等）、このエラー状態は、例えば赤色で表示できる。フロントユニットまたはプレートの入力、出力およびエラーコネクタの具体的設定は、本発明によれば、それぞれのコネクタに隣接するフロントユニットまたはプレートへの発光ダイオード（ＬＥＤ）の配置を使用して、特にフロントユニット上の入力コネクタの設定についての情報を含むフロントユニットへの記憶手段に制御されるＬＥＤの配置により表示できる。
【００１３】
本発明によるモジュールは、また、例えば、データ取得のために、個々のモジュールが、記録装置、信号アナライザ、ディジタル信号処理システムまたはＰＣホストのような外部装置と、ＬＡＮ（イーサネット）通信コネクタおよび適切なケーブルを介して通信できる独立モジュールとしても使用でき、本発明による多数の個別モジュールが、例えば、マルチチャネルデータ取得の目的で、モジュールのシステムを提供するためのフレーム構造に設置され得る。フレームまたはラックにおける多数のモジュールの組み合わせにより、モジュールは、電源手段、共通制御手段などの共用リソースを利用してもよい。本発明の現状で好ましい実施形態に関し、個別のモジュールは、ＬＡＮメス型コネクタを含む出力接続手段を備える。モジュールが独立モジュールとして使用されるとき、オス型ＬＡＮコネクタを備える標準コンピュータケーブルが、個々のモジュールのＬＡＮメス型出力コネクタに差し込まれ得る。
【００１４】
本発明は、例えば、本発明による１以上のモジュールを設置するためのフレーム構造またはラックを含むデータ取得のためのモジュールのシステムをも含む。フレームまたはラックは、フレーム構造またはラックに組み込まれた個々のモジュールのそれぞれに対応する固定されたＬＡＮオス型コネクタを備える。本発明によるフレーム構造またはラックの具体的実施形態は、発明の詳細な説明において詳細に記載される。
【００１５】
いくつかの重要な利点は、本発明によるモジュールまたはモジュールのシステムにより達成される。このため、フレーム内のモジュールまたは独立モジュールの本発明のいかなるモジュールの使用可能性も、モジュールを測定対象の近くに配置できる分散システムの提供を簡単にすることを意味する。ＰＴＰ（Precision Time Protocol）は、１マイクロ秒未満の精度でシステムの構成要素のクロックを同期させることを可能にする。標準ＬＡＮケーブルを介したＰｏＥ（Power over Ethernet）により、モジュールとＰＣとの間に必要とされるものは、ＬＡＮケーブルとＰｏＥスイッチだけである。これは、所定の設定に必要とされるケーブルの数を最小化して、低いコスト、短いダウンタイム、簡単なメンテナンス、および大きな設置の大きな柔軟性と速度をもたらす。
【００１６】
さらに、取り外し可能なフロントユニットを、それぞれの具体的送受波システムの一部としてとして組み入れること（および、例えば、特定の色などによって明らかに認識できる方法でシステムに使用される特定のフロントユニットを設計すること）は、ある特定の変換器の（例えば自動車の室内のスピーカシステムによって発生する音圧レベルの測定を実行するための）構成から他の変換器の（例えば（マイクにより）ノイズ放出、および、（加速時計により）自動車のエンジンの振動を測定するための）構成に変更するときの構成間違いのリスクを低減することとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、図面の図と関連する本発明の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することで、よりよく理解されるであろう。
【図１】モジュールの主本体から取り外されたフロントユニットを有する本発明の実施形態に係るデータ取得のためのモジュールである。
【図２】多数のコネクタが設けられたフロントユニットの前面であり、構成（入力／出力）は、異なる色のＬＤＥの配置により表示されている。
【図３】本発明に係るフレーム構造に設けられた図１に示す本発明の実施形態に係る多数のモジュールである。
【図４】本発明に係るバッテリモジュールの実施形態である。
【図５】従来の広範な変換器配線を要する測定の構成である。
【図６】図５に示した従来の設定に対応する本発明に係る測定の構成である。
【図７】それぞれの測定対象の近くに位置するモジュールを有する本発明に係る分散測定システムである。
【図８】単一モジュールシステムから幾つかのモジュールおよび／またはモジュールのフレームを含むシステムまでの範囲の本発明に係る異なる多数の測定構成の非限定的例である。
【図９】本発明に係る取り外し可能なフロントユニットを備えるモジュールを適用することの重要な結果を示す図である。
【図１０】本発明に係るモジュールの実施形態の概略構成図である。
【図１１】入力保護システムの実施形態である。
【図１２】本発明に係る多数のモジュールを収容するための本発明に係るフレーム構造の概略図である。
【図１３】本発明に係るモジュールおよび取り外し可能なフロントユニットのコネクタの構成の詳細を示すインターネットホームページの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の発明の詳細な説明は、本発明に係るモジュールの特定の実施形態と、１台以上の本発明に係るモジュールを収容でき、それによりそれらのモジュールが共通機能を共用し、例えば１台のモジュールがフレーム構造に設けた他のモジュールを制御する役目を果たし得る本発明に係るフレーム構造またはラックの実施形態を含む。フレーム構造は、場所を提供し、解決策における箱の数を最小化する。外部スイッチまたは電源は不要であり、独立分離したモジュールと接続するのに必要なＬＡＮケーブルが少ない。さらに、本発明によるモジュールおよび／またはフレーム構造によって得られる多数の測定構成があり、それらの構成も、本発明の一部をなす。図示および説明した実施形態は、単に例示であり、当業者は、本発明のモジュール、フレーム構造およびシステムのそれによって本発明の範囲から逸脱することのない他の実施形態を思いつくであろうことが理解される。
【００１９】
図１を参照すると、本発明に係るデータ取得のためのモジュールの実施形態が示されている。図示した実施形態に係るモジュールは、長手方向一端に、取り外し可能なフロントユニット３を収容するように設計された凹部２が設けられた主本体１を含む。フロントユニット３は、６つのＢＮＣまたはマイクコネクタのような、（図示した実施形態では６つの）電気的接続手段４の第１セットを含む。他のコネクタの種類および／またはコネクタの数は、当然に、１つのコネクタですべての接続ができる複合２５ピン多極コネクタ等が選択できる。特定の要求に応じて、コネクタのいかなるタイプおよび数も選択され得る。フロントユニット３は、さらに、収容凹部２に設けた対応する端子６との電気的接続を達成するために、電気的端子手段５（図１には不図示）が設けられている。これらの図示した実施形態の対応する端子手段は、フロントユニットの入力コネクタ４と反対側の面に設けられており、モジュールの主本体の対応する端子は、凹部の内面に設けられているが、望むなら、フロントユニット３および主本体への端子の他の配置が選択され得る。
【００２０】
モジュールの外面の一部は、モジュール内の電気的構成要素を冷却するためのヒートシンク７として形成されている。また、モジュールは、スタンド、例えば、動作中等に支持面の上にモジュールを立てることを可能にするゴム脚１３の形態のスタンドが設けられてもよい。
【００２１】
モジュールの背面６（凹部２と反対側）には、接続手段の第２セットがある。本発明のこの実施形態に係るモジュールの背面の接続手段は、以下に詳しく説明するフレーム構造に設けられた対応するオス型コネクタと接続するためのメス型コネクタ９を含む。モジュールは、さらに、対応するオス型ＬＡＮコネクタを備える標準ＬＡＮケーブルが差し込まれてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のような外部装置との通信を提供するメス型ＬＡＮコネクタ１０として設けられたデータ出力コネクタを含む。モジュールは、続いて説明するフレームまたはラックに対して位置合わせするための案内手段１１を備える。電源供給は、コネクタ９を介して、ＰｏＥ（Power Over Ethernet）機器が使用されている場合はＬＡＮコネクタ１０を介してなされる。
【００２２】
上述したように、本発明に係るモジュールは、例えばデータ取得のための完全に独立したユニットとして使用できる。モジュールの本実施形態の主な機能ブロックは、図１０に関連して後述する。本発明の実施形態について、すべてのデータ通信は、ＬＡＮコネクタ１０を介して実行できる。
【００２３】
図２を参照すると、コネクタ４の第１セットこの場合は６つのコネクタを備えるフロントユニット３の前面が示されている。コネクタのこの具体的構成（つまり、コネクタの機能が入力コネクタまたは出力コネクタのいずれでも）は、異なる色のＬＥＤの配置によって表示される本発明の実施形態に従う。図２に示した具体的実施形態によると、これらのＬＥＤの配置は、それぞれ特定のコネクタ４を取り囲む環１４，１５，１６を含む。これら３つの１４は、それらが、例えばマイクまたは加速時計からのデータを受信する入力コネクタとして機能することを、例えば緑色の環によって表示できる。２つのコネクタ１５は、例えば計測構成の多様な一部に制御信号を提供するための出力コネクタとして機能することを示す青色の環によって表示できる。１つの１６は、特定のコネクタのエラー状態を表示する赤色の環により表示され得る。モジュールの前面は、さらに、ユーザに状態を示すための小さいディスプレイ１２、小さいディスプレイ１２を制御するためのスイッチ１７および全体状態表示ＬＥＤ１８が設けられている。
【００２４】
図３を参照すると、全体を参照番号１９で示した本発明に係るフレーム構造に組み込んだ、本発明の実施形態に係る複数のモジュール１が示されている。このフレーム構造またはラックは、いかなる環境の要求においても使用できるように、非常に頑丈に形成され得、さらに、簡単な搬送のためのハンドルを備え得る。図示したフレーム構造の実施形態では、合計１１台のモジュールが収容されているが、必要であれば、他の数のモジュールを使用してもよいことが理解される。データ取得モジュールを備えるフレーム構造１９は、ＰＣホストとのＬＡＮ（イーサネット）通信ベースの完全に独立した取得ユニットである。この取得システムは、本発明によれば、ＬＡＮスイッチおよびケーブルによって接続された幾つかのフレーム構造を使用することにより拡張できる。ＬＡＮネットワークに加えられたそれぞれの新しいフレームは、ｘ台（図示したケースでは１１台）の新しいモジュールスロットをシステムに追加できる。データ取得モジュールを１台だけ追加する必要がある場合、モジュールは、いかなるフレームまたはアダプタも使用せず、単純に、フレームから取り外されて、取得ネットワークのいずれかのＬＡＮケーブルに接続される。異なる他のＬＡＮベースのシステムでは、本発明のコンセプトは、システムフレームおよび／またはシステムコントローラを必要としない。
【００２５】
本発明によれば、フレームのモジュールに電力供給するために、専用バッテリモジュールがフレーム構造に挿入されてもよい。図４は、本発明によるバッテリモジュール２１の実施形態を示す。本発明に係るフレーム構造は、電源バックアップまたは独立バッテリ駆動機能を提供するために、１台または幾つかのデータ取得モジュールをバッテリモジュールに交換可能にする。
【００２６】
以下は、典型的な測定の場合におけるモジュールおよびそのようなモジュールを含むフレームの使用に関する。このため、図５は、多数の変換器のケーブル接続が必要な従来技術の計測構成を示す。この構成は、３つのテストセル２３（自動車からの音の放出の測定）、セル２４（設置した構成要素からの音の放出の測定またはモニタリング）およびセル２５（飛行機からの音の放出の測定）を含む。各セルには、マイク２６，２７および２８の配列が、それぞれの音の放出を拾い集めるために使用される。個々のマイクケーブル３２，３３および３４は、特定のセルのコネクタパネル２９’，３０’，３１’に接続され、セルの境界を通過して対応するセル外部のパネル２９”，３０”および３１”に接続され、無視できない長さであり得る伝送ケーブル３５，３６，３７を通して、従来のデータ取得装置３９およびＰＣ４０を含んだオペレーションルーム３８に接続されている。長大な長さの伝送ケーブルは、例えば、信号ノイズ比に関して、重大な問題を引き起こし得る。また、全体構成は、多くの伝送ケーブルのために極めて複雑であり、例えば構成および再構成の間にエラーを生じ易い。
【００２７】
図６は、図５に示したい従来技術に対応する本発明に係る測定構成を示す。図６の構成は、それぞれテストセル２３，２４，２５の中にある本発明に係る単独モジュール４１，４２，４３を含む分散データ取得システムからなる。マイクの配列２６，２７および２８は、それぞれ、それぞれ比較的短い伝送ケーブルを介して、それぞれのモジュール４１，４２および４３に接続されている。取得したデータは、それぞれのモジュールの背部のＬＡＮコネクタ１０から出力され、それぞれ、ＬＡＮケーブル４４，４５および４６を通して、それによりモジュールにも電力供給できるイーサネットの機能により電力供給されたイーサネットスイッチ４７を通過して出力される。共用ＬＡＮ接続部４８は、オペレーションルームに配置され、適切なデータ分析ソフトウェアを走らせ、データ記憶装置を含むＰＣ５０にスイッチ４７を接続する。全体構成が図５の従来の構成よりも簡単であることが即座に明らかである。各モジュール４１，４２，４３の比較的近くに配置できるスイッチ４７に設けた無線イーサネットブリッジを使用して、有線接続部４４，４５，４６を無線に置き換えることも可能であるかもしれない。
【００２８】
それぞれの測定対象の近くに配置したモジュールを備える本発明に係る分散測定システムのさらなる例を図７に示す。本発明による個々のモジュール５５は、船舶５１の構造上に、つまり、プロペラ５２，軸受５３およびエンジン５４の近傍に分散されている。モジュール内のＬＡＮ出力コネクタを介した各モジュールからの出力データは、ＰｏＥスイッチ５６を通して、ＰｏＥスイッチ５６から、モジュールからのデータの分析および／または記憶を実行できるＰＣ５７に提供される。
【００２９】
図８を参照すると、Ｉ，II，III，IVおよびＶで示した、それぞれ、単一モジュールシステムからより複雑なシステムまでの範囲の本発明に係る５つの異なる測定構成が示されている。Ｉは、単に、ＬＡＮケーブルを介してＰＣ５８に接続された本発明に係る単一のモジュール５９からなるシステムを示す。IIは、ＰｏＥイーサネットスイッチ６３を介してＰＣ５８に接続された３つのモジュールを含むデータ取得システムを示す。IIIは、ＬＡＮケーブルを介してＰＣ５８と通信可能な出力手段を備える本発明に係るフレーム構造６０に本発明に係る多数のモジュールが収容されたデータ取得システムを示す。IVは、本発明のモジュールを備える１台を超える本発明のフレーム構造６０の適用例であり、個々のフレームの同期が与えられ得、各フレームがＰｏＥイーサネットスイッチ６３を介してＰＣ５８に接続されたものを示す。最後に、Ｖは、本発明のモジュールを収容し、ブリュエルエアー社のインテリジェントデータ取得（ＩＤＡ）装置のような他のデータ所得装置６１，６２と通信する本発明に係るフレーム構造６０の適用例を示す。図８に示す例は、単なる例示であって限定ではないことが理解される。独立モジュール５９とフレーム６０との他の組み合わせも本発明の範囲から逸脱することなく予想され得る。このため、例えば、個々のモジュール５９およびフレーム６０がＰｏＥイーサネットスイッチ６３で接続された、本発明に係る分離されたモジュール（IIに示した３台でなくてもよい）と、本発明に係る多数のフレーム（IVに示した２台でなくてもよい）が使用できる。
【００３０】
図９（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、本発明に係る取り外し可能なフロントユニットを備えるモジュールの適用の重要な結果を示す。工業プラントにおいて、幾つかの異なる変換器のタイプおよび構成を使用するデータ取得が必要とされるかもしれない。このため、図９（ａ）は、配列した３つのマイク６５と、さらに加速度計６６とを含む変換器の構成を概略的に示す。これらの変換器６５，６６は、本発明の取り外し可能なフロントユニット上のそれぞれのコネクタ４に接続されている。この変換器構成を使用したデータ取得が実行されるとき、フロントユニット３は、ＬＡＮケーブル６４を介してＰＣ５０に接続されたモジュール１に取り付けられている。図９（ｂ）は、同じ工業プラントの他の場合に使用するための異なる変換器構成を示す。変換器は、配列して取り付けられた指向性マイク６７および４つの全方位マイク６５を含む。これらの変換器は、本発明のフロントユニット３に接続され、フロントユニット３がモジュール１に取り付けられたときデータ所得モジュールを提供する。フロントユニット３のコネクタ４の１つは、この場合、モジュール１および／または接続されたＰＣ５０の制御の下で、マイク６５，６７を回転するのに使用されるターンテーブル６８に制御信号を提供するための出力コネクタとして機能する。最後に、図９（ｃ）は、フロントユニット３の入力コネクタに取り付けられた４つの加速度計６６を含む換器構成を示す。フロントユニット３の出力コネクタは測定手順の間に構造を活性化させるのに使用されるバイブレータ７０を駆動するために使用される信号を提供する。本発明によれば、フロントユニット３は、特にコネクタ４の構成についての情報を含む。モジュールに対するフロントユニットの取り付けに関する情報は、モジュールに通信される。本発明によれば、それぞれの型式のフロントユニットまたはパネルは、モジュールが認知する固有のＩＤを有する。モジュールは、それぞれのユニットまたはパネルをどのように保持するか知っている。不正な組み合わせは、ユーザに報告される。したがって、ユーザがデータ取得システムに情報を提供する必要はない。さらに、各変換器構成は、フロントユニット（または、必要であれば複数のフロントユニット）に恒久的に接続でき、これによって、変換器または他の装置をフロントユニットの個々のコネクタ４に接続するときの失敗のリスクを取り除くことができる。本発明によれば、変換器および／または制御信号の特定の構成に対応する専用フロントユニットを提供できる。
【００３１】
以下に、本発明に係るモジュールおよびフレーム構造の主な機能要素についてより詳細に説明する。
【００３２】
図１０を参照すると、本発明に係るモジュール１の実施形態の簡略ブロック図が示されている。モジュールは、ＰｏＥ、ＩＥＥＥ８０２．ａｆ（Power over Ethernet）およびＰＴＰ（Precision Time Protocol、ＩＥＥＥ１５８８）に準拠したＬＡＮイーサネットインターフェイス１０，７７，７８，７９を含む。フレーム内に搭載された多数のモジュールによって共有され得る、フレームに収容された多様な機能ユニットと通信するために、フレーム指示インターフェイス９，７６がさらに設けられている。選択的に、外部ＤＣ入力（電力供給）のためのコネクタ１１もモジュールに設けられる。９，１０および１１によって示したコネクタは、図１に概略的に示したように、コネクタモジュールの背面に設けられている。凹部（図１の参照番号２）には、データ取得および／または出力制御のために使用される複数のコネクタ４を備えるフロントユニット３が取り付けられ得る。
【００３３】
本発明に係るモジュールの主たる機能は、フロントユニットのコネクタ４からの電気信号をディジタルデータ列に変換し、これらのデータをコントローラ／ＰＣ５０にＬＡＮイーサネットインターフェイス１０を介して送信することである。しかしながら、モジュールは、コントローラ／ＰＣ５０からのディジタル信号を、ＬＡＮイーサネットインターフェイス１０を介して受信することも、この信号をコネクタ４の電気信号に変換することもできる。モジュールは、外部ＤＣ入力コネクタ１１を使用して、或いは、ＰｏＥ（Power over Ethernet）が適用されていればイーサネットインターフェイス１０から、電力が供給され得る。モジュールがフレームに配置されていれば、モジュールは、好ましくはフレームの支持コネクタ９を通して電力供給される。
【００３４】
図１０に示した実施形態に係るモジュールは、主たる機能要素：信号調整アンプユニット７１，信号処理手段７２、電源７３、データ転送ユニット７４および同期ユニット７５をさらに含む。
【００３５】
本発明に係るモジュールは、入力保護システム（例えば内部遮断７１）を備えることができ、その実施形態が図１１に示されている。従来のアナログ回路は、１以上のダイオードを入力回路に接続することで保護されており、過剰な電圧は、正または負の供給電圧に接続される。しかしながら、この非常に簡単な保護手段は、欠点を甘受する。したがって、ダイオードが導通するレベルを入力電圧が超えたなら、入力インピーダンスは劇的に低下する。これは、多くの実際的測定条件において有害である。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、アナログ回路は、入力電圧が供給電圧を超えたとしても、入力インピーダンスを低下させない方法によって保護される。入力インピーダンスは、高いままである。
【００３７】
本発明に係る保護は、効果的且つ非常に迅速にアナログ回路全体を入力コネクタから切り離すことによって達成される。切り離しは、ＦＥＴスイッチによって達成され、アナログ回路に入力されるエネルギー量がいかなる損傷も与えないように制限されるように迅速に達成されなければならない。本発明による保護方法は、図１１に示す回路に示されている。入力８０に接続して、非常に高いインピーダンスの電圧分割回路８４，８５が、アナログ入力と並列に設けられている。インピーダンスは非常に高く、典型的には１０ＭΩのオーダーである。抵抗８４，８５からなる電圧分割回路に流れる電流は、無視できる。電圧分割回路によって提供された低い電圧Ｖ’は、２つのオペアンプ８６および８７を含むコンパレータの入力として利用される。コンパレータからの出力信号は、入力８０に接続したＦＥＴスイッチ８１を制御する単安定（ワンショット）マルチバイブレータ８８を制御する。入力電圧が所定の閾値より上昇した（つまり、最高許容電圧レベル以上になった）とき、コンパレータは、単安定回路８およびＦＥＴスイッチを作動させ、即座に、且つ、効果的に、電流をアナログ回路８２から切り離す。
【００３８】
例えば０．５または１秒の好ましい合間をおいて、単安定回路８８は、ＦＥＴスイッチを復帰させる。入力８０の電圧が正常な許容範囲に戻ったなら、アナログ回路８２は、通常の機能を再開できる。入力８０の電圧が未だ許容レベルを超えていれば、保護回路は、再び、トリガを発し、アナログ回路８２は、再度、入力８０から切断され、これによりアナログ回路の効果的な保護が達成される。この処理は入力端子８０に過剰な電圧がなくなるまで続けられる。
【００３９】
図１２は、本発明に係る多数のモジュールを収容するための本発明に係るフレーム構造の概略図である。図３に示したように、本発明に係る典型的フレームは、１１台までのモジュールを収容できるが、これは、典型例についてだけである。
【００４０】
本発明に係るモジュールは、本発明に係るフレーム構造を使用してモジュールの群として制御され得る。図１２において、多数のモジュールは、収容するフレーム構造９３とともに図示されている。個々のモジュールとフレーム構造との間の通信は、モジュールがフレーム構造に挿入されたとき、個々のモジュールの背面に設けたメス型ＬＡＮコネクタ９６（または図１および１０の参照番号１０）に対応するイーサネットオス型コネクタ１０７を介して行われる。フレームのオス型コネクタ１０７は、ＬＡＮ接続部１１５を通してイーサネットスイッチ１０１に接続されている。フレームは、すべてのモジュールから集めたデータを、イーサネットインターフェイス１０３を通してＰＣまたはコントローラ１０４に提供するために、イーサネットスイッチ１０１を含んでいる。本発明に係るいくつかのフレーム構造は、フレーム上の第２のイーサネットコネクタ１０２を使用してデイジーチェイン接続できる。本発明に係る１台以上のバッテリモジュール２１（図４）は、バッテリモジュールの対応するコネクタ９４と協動するフレームの電力コネクタ１０５を用いてフレームに電力を供給できる。具体的実施形態によれば、バッテリモジュール２１は、フレーム構造のスロット番号２番からＮ番に取り付けられる。与えられたバッテリモジュール２１は、バッテリ出力接続部１１２を通して電源９９に提供され、電力が電源９９から個々のモジュール１にモジュール電力接続部１１３を通して、つまり、以下に説明するフレーム／モジュールインターフェイスコネクタ１１６を介して供給される（モジュールが単動モジュールとして使用されるときにも、それらはＰｏＥ機能を使用してＬＡＮ接続部９６を通しても電力供給され得るが、ＰｏＥ供給の効率は、通常のＤＣ入力よりも低いので、モジュールがフレーム構造に収容されているときは、モジュール１が電源９９からフレーム／モジュールインターフェイスコネクタを通して電源供給され、独立ユニットとして適用されるときだけＰｏＥを通して電力供給されることは利点であることが注記される）。代案として、フレームは、参照番号１１０および１１１で示した外部ＡＣまたはＤＣ電源によって電力供給され得る。図示した実施形態のフレームは、フレーム専用機能９８、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）手段１００および電源９９のようなさらなる機能ユニットを含む。接続手段９４および１０５は、個々のモジュールをフレームのそれぞれのスロットに位置合わせするための案内手段としても使用される。この案内機能は、例えば、図１２のモジュール１との関係で参照番号９４’および１０５’で示したような、それらの唯一の機能である。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態によれば、いかなるモジュールも、フレームコントローラとしても機能できる。図１２に示したモジュール番号１はフレームコントローラとして機能する。
【００４２】
多くのラック式システムは、専用制御モジュールを有する。共有された資源、例えば、ファンを制御し、例えばＰＣからの要求に応じて資産を供給するようなフレーム中枢サービスを提供する。本発明のフレームコントローラは、すべてのインテリジェントモジュールに存在し、いかなる場合もフレームの所定のスロットに挿入されたモジュールが使用されるソフトウェア処理として実現される。この方法は、ユーザが他の機能を何も提供しない何かを入れてスロットを「無駄」にしないことを意味する。
【００４３】
本発明に係るフレーム構造は、個々のモジュールの背面に設けられた対応するコネクタ９５（または図１および１０の参照番号９）と通信するためのフレーム／モジュールインターフェイスコネクタ１０６をさらに含む。フレーム／モジュールインターフェイスコネクタ１０は、フレーム／モジュール制御接続部１１４を通してフレーム機能ユニット９８に接続されている。フレーム／モジュールインターフェイス１０６−９５は、幾つかの目的を果たす。例えば、スロット番号１のモジュールは、フレームの幾つかのフレーム機能を制御でき、そして、フレームは、コネクタを通して、すべてのスロット内の幾つかのモジュール機能を支援できる。これは、表１に説明する。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
本発明によれば、モジュールは「自動構成更新用組み込み画像」と呼ばれる特徴を含み得る。これにより、本発明の好ましい実施形態によれば、各取り外し可能なフロントユニット３は、物理的フロントユニット部分の画像を記憶するメモリチップを含む。これは、取り外し可能なユニットを保持するモジュールが専用モジュールホームページを使用してインターネット上に全体のモジュール構成を表示することを可能にする。新しい取り外し可能なフロントユニットのモジュールへの取り付けは、モジュールのソフトウェアがフロントパネル機能をサポートしていないとしても、モジュールホームページを新しい画像で自動的に更新する。図１３を参照すると、モジュールホームページ１０８の画像１０９は、フロントユニット３のＰＲＯＭ内に存在する。この機能は、本発明に係るモジュールのユーザが利用できるフロントユニットの新しい構成、並びに、機能性の詳細および変化との素早い告知を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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