DE19540854A1 - Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und Datenübertragungssystemen - Google Patents
Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und DatenübertragungssystemenInfo
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Description
Telekommunikations- und Datenübertragungsgeräte müssen in vielen Fällen
fernbedienbar ausgeführt bzw. eingerichtet sein.
Für den Anschluß von entsprechenden Fernbediengeräten sind im allgemeinen
Steckverbindungen vorgesehen, die Schaltsignale zur Betätigung des
Aktivierungsvorganges und/oder Wechselspannungen vom Bediengerät und zum
Bediengerät übertragen.
Bei Geräten, die unter besonders erschwerten Betriebsbedingungen betrieben
werden müssen, werden an solche Steckverbindungen hohe Anforderungen
gestellt. Geräte, die unter Wasser betrieben werden, benötigen dichte
Steckverbindungen.
Besonders schwierige Einsatzbedingungen herrschen im explosionsgefährdeten
Bereich, zum Beispiel in Raffinerien, Flugplatz-Betankungsanlagen, Erdölver
arbeitung und Erdölförderung.
Aus Sicherheitsgründen müssen Geräte der Telekommunikation und Datenüber
tragung, insbesondere tragbare oder nicht ortsfeste Geräte, die in diesem Bereich
betrieben werden sollen, besonderen Vorschriften entsprechen, die unter der
Bezeichnung Ex-Schutz-Bestimmungen national und international festgelegt sind.
Diese Bestimmungen stellen an steckbare Übergänge zwischen Gerät und
Fernbedienung sehr hohe Anforderungen, weil in allen Fällen und unter allen
denkbaren Störungsvorfällen sichergestellt werden muß, daß explosions
auslösende Vorgänge durch die aus den Geräten herausführenden Verbindungen
an den Steckern in keinem Falle auftreten können.
In der Praxis führt dieser Forderungskatalog zu wirtschaftlichen und technisch
nahezu unlösbaren Problemen, weil die Sicherheitsmaßnahmen an den
Steckverbindungen die Funktion der Geräte unzulässig beeinträchtigen und die
Kosten außerordentlich erhöhen.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Probleme.
Erfindungsgemäß wird die Steckverbindung zwischen Bediengerät und Hauptgerät
durch eine völlig kontaktfreie, isolierte Koppleranordnung ersetzt, die den
Austausch der Informationen zwischen Bediengerät und Hauptgerät auf induktivem
Wege bewirkt und so beschaffen ist, daß die beiden Kopplerteile ähnlich wie bei
einer Steckverbindung voneinander lösbar sind.
Durch den Wegfall jeder galvanischen Verbindung an der Übergangsstelle entfallen
Probleme der Begrenzung von Strömen und Spannungen am Übergang und damit
die Gefahren für die explosionsgefährdete Umgebung.
Zwischen Bediengerät und Hauptgerät sind zumeist mehrere Funktionen
auszutauschen. Bei einem tragbaren Funkgerät beispielsweise wird eine Hör-
Sprecheinrichtung zur Fernbedienung eingesetzt, die folgende Signale benötigt:
ein Schaltsignal für das Einschalten des Senders,
ein Wechselspannungssignal vom Mikrofon der Sprecheinrichtung zum Gerät,
ein Wechselspannungssignal vom Gerät zur Hörereinrichtung.
ein Schaltsignal für das Einschalten des Senders,
ein Wechselspannungssignal vom Mikrofon der Sprecheinrichtung zum Gerät,
ein Wechselspannungssignal vom Gerät zur Hörereinrichtung.
Zur Übertragung der letztgenannten Wechselspannungssignale wird in bekannter
Weise eine induktive Transformator-Anordnung verwendet, die aus zwei
ferromagnetischen Kernhälften mit darin eingewickelten Koppelspulen besteht.
Beide Kernhälften werden so zueinander positioniert, daß der magnetische
Wechselfluß von einer Spule zur nächsten Spule über einen kleinen isolierenden
Luftspalt geleitet wird und somit Wechselspannungen aus einer Spule in die andere
Spule kontaktlos übertragen werden.
Das Übertragen von Schaltsignalen zum Einschalten der Gerätefunktion,
beispielsweise der Sendefunktion, wird erfindungsgemäß wie nachstehend
beschrieben gelöst:
Aus den bereits erwähnten Gründen der Explosionssicherheit kommen im
Bediengerät untergebrachte Stromversorgungsquellen für solche Schaltvorgänge
nicht in Betracht. Die Schalteinrichtung muß somit rein passiv, also ohne eigene
Stromversorgung ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine induktive Kopplung von zwei Spulenhälften
erreicht, die vorzugsweise ferromagnetisch gekoppelt sind und bei der die dem
Bediengerät zugeordnete Spule durch das Verändern ihrer elektromagnetischen
bzw. elektrischen Werte die im Hauptgerät untergebrachte Spule so beeinflussen,
daß deren elektromagnetischen bzw. elektrischen Werte sich ebenfalls verändern
und dadurch eine elektronische Schaltung im Innern des Hauptgerätes veranlaßt
wird, den Schaltbefehl zu erzeugen.
In einer besonders zweckmäßigen Anordnung wird beispielsweise die dem
Bediengerät zugeordnete Spule durch einen Schalter im Bediengerät kurz
geschlossen. Durch die enge Kopplung mit der Gegenspule im Hauptgerät wird
dadurch deren Induktivität und Dämpfung erheblich verändert.
Die damit verbundene elektronische Schaltung besteht vorzugsweise aus einem
selbstschwingenden Oszillator geringer Energie, der durch die Dämpfungs
änderung in einen Zustand gelangt, der die Selbsterregungsbedingung nicht mehr
aufrechterhält, so daß der Oszillator aussetzt. Dies wird in bekannter Weise in der
elektronischen Schaltung so umgesetzt, daß an deren Ausgang ein internes
Schaltsignal abgegeben wird, welches zum Einschalten des Hauptgerätes oder des
Senders führt. Entsprechende Schaltungen sind bei Näherungsschaltern vielfach
angewendet.
Fig. 1 zeigt eine solche Anordnung nach dem oben genannten Beispiel.
Darin ist 1 der Hauptgeräte-Kopplerteil, 2 der Bediengeräte-Kopplerteil, 3 stellt den
Schalter dar, der diese Koppelspule kurzschließt, wenn der Schaltbefehl im Haupt
gerät erzeugt werden soll, 4 ist die elektronische Schwingschaltung, deren Selbst
erregungsbedingung bei Kurzschluß nicht erfüllt wird, und 5 ist die nachgeschaltete
Schaltsignalstufe, die das Hauptgerät schaltet.
Fig. 2 zeigt eine komplette Mehrfach-Kopplereinrichtung für ein Handfunk-
Sprechgerät, das mit einer Mikrofon-Hörer-Schalterkombination bedient wird.
Mit 6 ist der Schaltkoppler nach Fig. 1 bezeichnet, 7 stellt den Mikrofon-Koppler dar,
dessen geräteinterne Spulen-/Kernanordnung zu einem Verstärker 8 geführt ist.
Der Verstärker 8 ist vorzugsweise als integrierter Schaltkreis ausgeführt, der einen
Sperr-/ENABLE-Eingang 9 aufweist. Dieser ist mit dem Schaltausgang des
Schaltkopplers 6 über einen Inverter 10 verbunden.
Dadurch wird im gezeigten Ausführungsbeispiel der Verstärker für das
Mikrofonsignal nur dann aktiviert, wenn das Schaltsignal den Sender einschaltet.
Der Koppler 11 ist der Hörersignal-Koppler. Er liegt normalerweise im Hauptgerät
parallel zum Lautsprecher 12, so daß die Lautsprecher-Wechselspannung auch
zum Hörer des Bediengerätes gelangt.
Fig. 3 beschreibt eine Mehrfach-Koppleranordnung, die erfindungsgemäß eine
zusätzliche Schalteinrichtung für das Abschalten des Lautsprechers und das
Einschalten des Hörer-Kopplers besitzt.
Diese zusätzliche Einrichtung besteht aus dem Magneten 13, dem gegenüber des
Magneten innerhalb des Hauptgerätes angeordneten luftdichten Reed-Kontakt 14
und einem dazwischenliegenden Gerätespalt 15, in den ein ferromagnetischer
Blechstreifen 16 dann eintaucht, wenn der Bediengeräte-Koppler (Außenkoppler)
mit dem Gerätekoppler (Innenkoppler) mechanisch verbunden ist.
Der Blechstreifen schließt die Kraftlinien des Magneten vor dem Reed-Kontakt kurz
und bewirkt so, daß der Reed-Kontakt umschaltet, den Lautsprecher abtrennt und
die Ausgangsspannung des Lautsprecher-Verstärkers zum Hörer-Koppler 11
umschaltet. Auch diese zusätzliche Schalteinrichtung erfüllt die Bedingungen der
übrigen Koppler-Anordnung für galvanische Trennung und passive Funktion der
außenliegenden Gerätekomponenten.
In Fig. 4 ist als ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel eine Mehrfach
koppler-Einrichtung gezeigt, die alle Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung
enthält.
Auf einer Leiterkarte 12 sind die Teilkoppler 13, 14 und 15 angeordnet. Diese
Leiterplatte ist in einem Gehäuse 16 untergebracht und zusammen mit dem An
schlußkabel 17 einer Hörer-/Mikrofon-/Schalterkombination 18 vergossen, so daß
diese Baugruppe wasserfest ist.
Im Gehäuse 19 des Hauptgerätes ist die innere Koppler-Baugruppe 20 so
eingeklebt, daß sie wasserdicht das Gehäuse abschließt und bei aufgesetztem
Außenkopplerteil (16) optimale Kopplung zwischen den Kopplerteilen bewirkt wird.
Die innere Koppler-Baugruppe 20 ist mit ihren Kopplerkomponenten und den
Bauteilen der elektronischen Schaltung auf einer oder mehreren Leiterplatten als
Einheit mit Kunstharz-Material voll vergossen und enthält auch den Reed-Kontakt
14 so angeordnet, daß dieser durch den Schlitz 15 hindurch vom Magnetfeld des
Magneten 13 geschaltet werden kann. Das Material des Gerätegehäuses ist
nichtmagnetisch.
Fig. 5 zeigt die beiden Baugruppen in der zusammengefügten Lage.
Hier taucht der Blechstreifen 16 in den Schlitz zwischen Magnet 13 und Reed-
Kontakt 14, so daß dieser nicht betätigt wird. Ist der Kontakt 14 als Umschaltkontakt
ausgeführt, so kann damit beispielsweise der interne Lautsprecher abgeschaltet
und der außenliegende Hörer über den entsprechenden Koppler eingeschaltet
werden.
Zugleich wird der Blechstreifen zur Positionierung und Arretierung des
außenliegenden Kopplerteils im Gerätegehäuse durch eine Raste 22 verwendet.
Claims (10)
1. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von
Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und Daten
übertragungssystemen unter Verwendung von ferromagnetischen Spulenkern-
Hälften mit darauf untergebrachten Teilspulen mit induktiver Kopplung, dadurch
gekennzeichnet, daß
Koppler vorhanden sind, die lediglich Wechselspannungen übertragen,
welche zum Betrieb von außerhalb des Gerätes liegenden Zusatz
einrichtungen, wie Fernbedienungen, Hör-/Sprechkombinationen erfor
derlich sind, und solche Koppler, die mit passiven Schaltmitteln eine über
den Koppler bewirkte Aktivierung des Gerätes bewerkstelligen, ferner
Mittel, die durch Beeinflussung von Magnetfeldern beim Zusammenfügen
des Kopplers über magnetisch bewirkte Kontaktgabe im Geräteinnern
Umschaltungen intern vornehmen und daß die Mehrfach-Koppler
anordnung so ausgeführt ist, daß die dem Gerät und dem Zusatzgerät
zugeordneten Koppler-Hälften voneinander trennbar und in einfacher
Weise zusammenfügbar ausgeführt sind.
2. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß
die ferromagnetischen Koppler-Komponenten aus Ferrit-Halbkernen be
stehen, die jeweils eine Koppler-Spule tragen und die bei zusam
mengefügtem Koppler mit geringem Luftspalt aufeinander einwirken.
3. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
für Handfunk-Sprechgeräte und ähnliche Kommunikationsgeräte mehrere
Koppler-Spulenkernanordnungen nebeneinander auf einer Trägerplatte
jeweils so angeordnet sind, daß sie in zusammengefügtem Zustand auf
dem gegenüberliegenden Kopplerteil aufliegen und daß damit alle Koppler
optimal mit ihrem jeweiligen Gegenkoppler verkoppelt werden.
4. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
einer der Koppler so als Schaltkoppler verwendet wird, daß die
außenliegende, dem Zusatzgerät zugeordnete Kopplerspule durch einen
passiven Kontakt kurzgeschlossen werden kann oder in anderer Weise in
ihrem Verhalten verändert werden kann, vorzugsweise durch Bedämpfung
mittels Widerstand oder durch Beschaltung mit einem Blindwiderstand, so
daß die gegenüberliegende Kopplerspule in ihren elektrischen Werten so
verändert wird, daß eine nachgeschaltete elektronische Schaltung in
bekannter Weise ein Schaltsignal erzeugen kann, welches im Innern des
Gerätes den gewünschten Schaltvorgang auslöst.
5. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
in der Nähe des im Hauptgerät untergebrachten Koppler-Teils ein Magnet
innerhalb des Gerätes angeordnet ist, welcher einen magnetisch
schaltbaren Kontakt mittels seinem magnetischen Feld zu schalten vermag
und daß im Gerätegehäuse zwischen Magnet und Kontakt ein Schlitz
vorhanden ist, in den ein ferromagnetischer Körper, vorzugsweise ein
Blechstreifen, beim Zusammenfügen der Kopplerteile eintaucht und somit
das Magnetfeld so kurzschließt, daß der magnetisch schaltbare Kontakt
nicht mehr schaltet und somit im Geräteinnern einen Schaltvorgang
bewirkt.
6. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, da
durch gekennzeichnet, daß
dem für die Übertragung eines Mikrofonsignals aus dem Zusatzgerät
vorhandenen Koppler ein elektronischer Signalverstärker nachgeschaltet
ist, welcher einen Sperreingang besitzt, der beim Aktivieren des
Hauptgerätes durch den Schaltkoppler eingeschaltet wird und somit das
Mikrofonsignal freigibt.
7. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
der außen liegende Mehrfachkoppler-Teil in Form eines flachen Körpers
ausgeführt ist, in den das Anschlußkabel zum Zusatzgerät führt und das die
Bauteile in diesem Gehäuse mit einem Kunststoff vergossen sind.
8. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
der im Hauptgerät untergebrachte Mehrfachkoppler-Teil aus einer Träger
platte mit den ferromagnetischen Kopplerkernteilen und ihren Spulen und
aus einer oder mehreren Leiterplatten mit den elektronischen Bauteilen der
Schaltsignalerzeugung und der Wechselspannungsverstärkung besteht,
die gemeinsam voll umhüllend vergossen sind und die zum Anschluß der
Leitungen im Geräteinnern Lötstifte enthalten und daß diese Baugruppe so
geformt ist, daß sie in eine Aussparung des Gerätegehäuses paßt und dort
wasserdicht eingeklebt wird.
9. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
innerhalb der vergossenen Baugruppe auch der magnetisch schaltbare
Kontakt als hermetisch in einem Glasrohr untergebrachte Kontakt
anordnung, üblicherweise als Reed-Kontakt bezeichnet, eingebaut ist.
10. Elektromagnetischer Mehrfachkoppler nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
der in den Schlitz eintauchende Blechstreifen zugleich als Arretierung und
Positionierung des beweglichen außenliegenden Kopplerteils zum im
Gerät eingebauten Kopplerteil verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995140854 DE19540854A1 (de) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und Datenübertragungssystemen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1995140854 DE19540854A1 (de) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und Datenübertragungssystemen |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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DE1995140854 Withdrawn DE19540854A1 (de) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | Elektromagnetischer Mehrfachkoppler für die kontaktlose Übertragung von Schaltsignalen und Wechselspannungen in Telekommunikations- und Datenübertragungssystemen |
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