DE4344071A1 - Vorrichtung zur Übertragung von Energie und/oder Daten - Google Patents
Vorrichtung zur Übertragung von Energie und/oder DatenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von
Energie und/oder Daten mit einem primärseitigen und einem se
kundärseitigen Verbindungsteil.
Vorrichtungen zur Übertragung von Energie und/oder Daten sind
aus der Praxis bekannt. Elektrisch arbeitenden Verbrauchern,
wie bspw. Schließ-, Schalt-, Beleuchtungs-, Bewegungseinrich
tungen oder dgl. wird über derartige Vorrichtungen die er
forderliche Energie zugeführt. Die Verbindung zur Energiequelle
ist in der Regel über Steckverbindungen realisierbar, die zwi
schen einem Stecker und einer Steckdose ausgebildet werden. Dem
Stecker sind elektrische Leiter in Form von Kontaktstiften zu
geordnet und die Steckdose weist Buchsen auf, an denen eben
falls elektrische Leiter angeschlossen sind. Zur Übertragung
der Energie ist es notwendig, die Kontaktstifte in die Buchsen
einzuführen und auf diese Weise einen elektrischen Kontakt her
zustellen. Dabei treten vielfältige Anwendungsprobleme auf.
Bspw. seien Steckfunken, Wasserprobleme und Steckerübergangswi
derstände genannt. Dasselbe gilt auch für Vorrichtungen, die
Datenimpulse übertragen.
In Abhängigkeit von der Steckerbauart können auch Probleme bei
der Herstellung der Steckverbindung auftreten. Soll bspw. eine
elektronische Baugruppe oder ein Baumodul angeschlossen werden,
sind zahlreiche elektrische Kontakte herzustellen. Die Kontakt
stifte derartiger elektronischer Bauteile können leicht verbie
gen. Außerdem besteht die Gefahr eines Falschanschlusses sowie
der Korrosion der metallischen Kontakte. Im Hinblick auf Meß- und
Steuermodule in der Kraftfahrzeugtechnik tritt die Proble
matik hinzu, daß durch deren weltweiten Einsatz die Mechaniker
zwar mit mechanischen, selten aber mit den elektronischen Bau
teilen umgehen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die ein
fach handhabbar ist und mit der ein fehlerhafter elektrischer
Anschluß vermeidbar ist. Außerdem sollen Verwendungsmöglichkei
ten aufgezeigt werden.
Die voran stehende Aufgabe wird in Bezug auf die Vorrichtung
durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und bezüglich der
Verwendungsmöglichkeiten durch die Patentansprüche 27 bis 29
gelöst. Danach ist einerseits die Vorrichtung derart ausgestal
tet, daß primärseitig ein Sender und sekundärseitig ein Empfän
ger vorgesehen sind und daß die Übertragung kontaktlos erfolgt.
Andererseits sind die Verwendungsmöglichkeiten auf eine Vor
richtung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 und
den anschließenden Aus- und Weiterbildungen in den Unteransprü
chen gerichtet.
Bezüglich der Vorrichtung ist erfindungsgemäß erkannt worden,
daß eine einfache Handhabung dann erreicht werden kann, wenn
keine mechanischen Mittel zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung eingesetzt werden müssen, sondern eine berührungs
lose Energie- und/oder Datenübertragung zwischen dem primärsei
tigen Sender und dem sekundärseitigen Empfänger stattfindet. In
verblüffend einfacher Weise werden sämtliche Probleme einer
herkömmlichen Steckverbindung beseitigt. Kontaktstifte können
nicht abbrechen, elektronische, im wesentlichen der Datenüber
tragung dienende Bauteile sind in einfachster Weise auch von
einem Laien montierbar und der Einfluß von Wasser, bspw. bei
Außenteilen, ist minimal. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß eine freiere Dimensionierung der Verbindungsteile möglich
ist. Da auf abragende Kontaktstifte oder -stecker sowie auf
entsprechend ausgestaltete Buchsen keine Rücksicht genommen
werden muß, können die Verbindungsteile geometrisch einfach
ausgestaltet werden. Auch dadurch ist eine einfache Handhabung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
Bezogen auf eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf die Montage elektronischer Bauteile im kraftfahrzeugtechni
schen Bereich wird ein Mechaniker nicht mit der korrekten Kon
taktherstellung zwischen den elektrischen Leitern konfrontiert,
sondern stellt lediglich über die Verbindungsteile eine Verbin
dung, vorzugsweise eine Steckverbindung her, während die elek
trische Kopplung berührungslos erfolgt.
Als Sender und Empfänger könnte bspw. eine Hochfrequenz-Sender-
Empfänger-Einheit dienen. Dabei wäre bspw. der Einsatz von Mi
krowellentechnik denkbar. Besonders kostengünstig und praktisch
einfach realisierbar ist eine induktive Energie- und/oder Da
tenübertragung über ein Magnetfeld. Dazu ist der Sender als
Primärbauteil und der Empfänger als Sekundärbauteil ausgeführt.
Diesbezüglich ist erfindungswesentlich, daß das Primärbauteil
und das Sekundärbauteil während der Energie- und/oder Daten
übertragung einen Transformator ausbilden. Das Primärbauteil
und das Sekundärbauteil könnten in Form eines Spulenschalen
kerns oder eines E-Kerns vorliegen. Denkbar sind außerdem
U- oder I-Formen.
Im Hinblick auf die Ausbildung des Magnetfelds ist es zweckmä
ßig, wenn der Kern des Primärbauteils und des Sekundärbauteils
aus einem nichtelektrischen Werkstoff gefertigt sind. Eine er
hebliche Verstärkung des erzeugten Magnetfeldes kann erreicht
werden, wenn ein ferritischer Werkstoff eingesetzt wird. Der
Einsatz eines "weichen" Ferrits ist dabei von besonderem Vor
teil (geringe Hysterese).
Im Hinblick auf die mechanische Verbindung der Verbindungsteile
ist es zweckmäßig, diese generell lösbar miteinander zu verbin
den. Auf diese Weise können die Verbindungsteile mühelos ausge
wechselt werden. Aufgrund ihrer einfachen Handhabbarkeit werden
Steckverbindungen bevorzugt. Je nach dem, zu welchem Zweck die
erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden soll, könnten
die Verbindungsteile starr oder beweglich verbunden sein.
Zur Herstellung einer Steckverbindung sieht eine besonders ein
fache Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, ein Ver
bindungsteil mit einer Aussparung zu versehen und an das andere
Verbindungsteil einen der Geometrie der Aussparung entsprechen
den abragenden Abschnitt anzuformen. Dieser abragende Abschnitt
könnte nun genau in die Aussparung des anderen Verbindungsteils
passen. Im weiteren könnte eine Verschraubung der Verbindungs
teile erfolgen. Alternativ könnte auch eine Schnappverbindung
hergestellt werden, bei der die Elastizität der Aufnahmeteile
ausgenutzt wird. Abgesehen davon, daß aufgrund der isolierenden
Funktion der Aufnahmeteile Kunststoff als Werkstoff geeignet
ist, weist Kunststoff auch die notwendige Elastizität zu Her
stellung einer Schnappverbindung auf.
Alternativ könnte der abragende Abschnitt auch ein Außengewinde
aufweisen, das in ein Innengewinde der Aussparung eingreift.
Ein derartiges Fügen der beiden Verbindungsteile bringt den
Vorteil mit sich, daß gleichzeitig eine Kraftbeaufschlagung er
folgt. Gerade bei einer induktiven Energie- und/oder Datenüber
tragung hängt der Wirkungsgrad in erheblichem Maße von der
Größe des Luftspalts ab, der zwischen den Kontaktflächen der
Aufnahmeteile verbleibt. Je größer der Luftspalt ist, desto
kleiner wird der Wirkungsgrad, da der magnetische Widerstand
erhöht und somit die Induktion vermindert wird. Daher ist es
insgesamt von Vorteil, wenn die Verbindungsteile mit einer
Preßkraft beaufschlagt werden, so daß zwischen Ihnen ein
geringstmöglicher Luftspalt verbleibt.
Eine glatte Oberfläche der Kontaktflächen wirkt sich auf eine
Verringerung des Luftspalts jedenfalls positiv aus und erhöht
die Wirksamkeit der aufgebrachten Preßkraft. Die Preßkraft
könnte nun mittels einer Feder, durch einen Dauermagneten oder
durch einen anderweitigen Anpreßmechanismus bewerkstelligt wer
den.
Desweiteren könnte der Luftspalt, insbesondere bei sich dre
henden Wellen, durch eine Flüssigkeit aufgefüllt werden. Dabei
ist es im Hinblick auf eine Intensivierung der magnetischen
Kopplung von Vorteil, wenn die Flüssigkeit ferromagnetische
Partikel enthält.
Bei der induktiven Energie- und/oder Datenübertragung kann an
dem Primärbauteil außer der Wechselspannung aus dem öffentli
chen Netz auch eine andere, künstlich erzeugte Wechselspannung
zur Ausbildung eines definierten Magnetfelds angelegt werden.
Zur Erzeugung der künstlichen Wechselspannung könnte ein Oszil
lator dienen. Damit nun die gewünschte Magnetfeldstärke einge
stellt werden kann, könnte dem Primärbauteil bzw. dem Oszilla
tor ein Steuerteil zugeordnet sein. Das Steuerteil ist nicht
nur im Hinblick auf die Erzeugung des definierten Magnetfelds
von Bedeutung, sondern sorgt auch dafür, daß das Magnetfeld
frei von Schwankungen oder Störungen ist. Zur Messung und Kon
trolle der Stärke des Magnetfeldes kann in bekannter Weise eine
separate Rückkopplungsspule vorgesehen sein.
Auf der Sekundärseite wird durch das Magnetfeld elektrische En
ergie erzeugt. Wie bei einem herkömmlichen Transformator können
auf der Sekundärseite beliebige Spannungen erzeugt werden.
Setzt man das Primärbauteil bspw. im Haus in eine Steckdose
ein, so könnte ohne einen mechanischen Kontakt der elektrischen
Bauteile die Energie für einen Radiorekorder und alle dafür
benötigten Spannungen beliebig entnommen werden. Dies wiederum
hat Auswirkungen auf den Aufbau des Radiorekorders, bei dem auf
Transformatorbauteile verzichtet werden kann. Die Tragweite der
erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich demnach sogar auf
die Gestaltung der angeschlossenen Verbraucher.
Die Datenübertragung könnte nun gekoppelt an die Energie
übertragung erfolgen. Dazu ist dem Sender ein Steuerteil zur
Steuerung der Datenübertragung zugeordnet, während dem Empfän
ger eine Erkennungseinrichtung zugeordnet ist. Das Steuerteil
steuert, wann und wie der Energiestrom modifiziert werden soll,
um eine bestimmte Information zu übertragen. Die Erkennungsein
richtung empfängt die Information und könnte bereits derart
ausgestattet sein, daß eine Weiterverarbeitung zur Umsetzung
der Information erfolgt.
Im Falle der induktiven Energieübertragung könnte das Steuer
teil für die Steuerung der Datenübertragung mit dem Steuerteil
für die Steuerung der Magnetfelderzeugung identisch sein. Durch
die Ansteuerung eines getakteten Schaltnetzteils oder eines Os
zillators könnten Modifikationen einer Grundwechselspannung
vorgenommen oder eine spezielle Wechselspannung erzeugt werden.
Durch ein getaktetes Schaltnetzteil könnte die Wechselspannung
bspw. derart beeinflußt werden, daß diese entsprechend bestimm
ter Periodenlängen ausgesetzt wird. Mit dem Steuerteil kann nun
einerseits vorgegeben werden, wie und wann die Erregerspannung
des Primärbauteils moduliert werden soll bzw. wie und wann
bspw. einzelne Halbwellen übertragen werden sollen. Mit der se
kundärseitigen Erkennungseinrichtung kann das Signal demodu
liert werden.
Wird ein Oszillator eingesetzt, ist es von Vorteil, wenn dieser
in einem nicht störenden Frequenzspektrum liegt. Als optimal
hat sich ein Oszillator im Bereich von 40 bis 100 kHz herausge
stellt. Dies gilt sowohl für einen Oszillator, der ausschließ
lich eine Wechselspannung zur Energieübertragung erzeugt als
auch für einen Oszillator, der vom Steuerteil zur Datenübertra
gung angesteuert wird.
Eine grundsätzliche Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vor
richtung ist darin zu sehen, daß zwischen dem Sender und dem
Empfänger eine permanente Energieübertragung stattfindet. Dies
ist insbesondere in Fällen von Alarmanlagen oder anderweitigen
Überwachungsanlagen notwendig. Eine Unterbrechung des Ener
gieflusses durch das Öffnen einer Tür könnte das notwendig Si
gnal zum Auslösen der Anlage liefern. Weiterführend könnten
ständig Daten übertragen werden, die bspw. zur Abfrage eines
Zustands dienen. Hat sich der Zustand sekundärseitig verändert,
könnte dies optisch, akustisch oder anderweitig angezeigt wer
den.
Eine weitere grundsätzliche Funktionsweise besteht darin, daß
zwischen dem Sender und dem Empfänger nur bei Bedarf Energie
und/oder Daten übertragen werden. Bei dieser Funktionsweise
könnte der Sender mit einer Schalteinrichtung gekoppelt sein,
wobei ein Multiplexer vorgesehen sein kann, über den das Steu
erteil Zustände der Schalter abfragt. Wird einer der Schalter
betätigt, so wird - im Falle einer induktiven Energieüber
tragung - das Primärbauteil durch Anlegen einer definierten
Spannung erregt und derart moduliert, daß sekundärseitig eben
falls über einen Multiplexer das eingeschaltete Bauteil mit En
ergie und/oder Daten versorgt wird. Auf diese Weise lassen sich
parallel geführte elektrische Leitungen einsparen, was beim
Fahrzeugbau von besonderem Vorteil ist.
Als einfaches Anwendungsbeispiel zur vorbeschriebenen Funkti
onsweise sei die Tür eines Personenkraftfahrzeugs genannt, die
mit elektrisch betätigbaren Aggregaten ausgestattet ist. Dabei
kann das Primärbauteil am Fahrzeugrahmen, im Bereich der Tür-
Schwenkachse festgelegt werden. In der selben Höhe, ebenfalls
im Bereich der Schwenkachse wird der Tür das Sekundärbauteil
zugeordnet. Der sich zwischen den beiden Verbindungsteilen er
streckende Luftspalt ggf. aufgrund von Federelementen derart
gering, daß eine Energie- und/oder Datenübertragung stattfinden
kann. Über mit der Primärseite verbundene Schalter kann der Be
diener gleichzeitig oder nacheinander bspw. den Fensterheber,
den Außenspiegel oder das Türlicht betätigen. Anhand dieses
Anwendungsbeispiels ist der Vorteil ersichtlich, daß der Verka
belungsaufwand an Fahrzeugen weitgehend minimiert werden kann.
Im Hinblick auf die Installation elektronischer Bauteile am
Fahrzeug ist anzumerken, daß Verkabelungen oder BUS-Strukturen
an Fahrzeugen bereits bei der Konstruktion mit in das Chassis
eingebaut werden können. Die einzelnen elektrischen Funktionen
können bei jedem Bauteil vor Einbau geprüft werden, d. h. der
Zeitaufwand bezüglich des Austauschs defekter Teile minimiert
sich. Weiterführend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an
jeder-beliebigen Stelle mit externen Rechnern oder Erweite
rungsbaugruppen ergänzt werden.
Bei einer induktiven Energie- und/oder Datenübertragung könnten
das Primärbauteil und das Sekundärbauteil in Form einer Scha
lenkernspule vorliegen. Dabei dient der Innenring des Scha
lenkerns vorzugsweise zur Datenübertragung und der Außenring
des Schalenkerns zur Energieübertragung. Auch hier können al
ternative Bauformen wie U-Kerne, I-Kerne oder Stabkerne einge
setzt werden.
Bei einer induktiven Datenübertragung ist die Geschwindigkeit
auf die maximale Übertragungsfrequenz begrenzt. Daher wird dem
Sender und dem Empfänger zur Datenübertragung in einer vor
teilhaften Alternative eine gesonderte Datenübertragungsein
richtung hinzugefügt. Die Datenübertragungseinrichtung umfaßt
nun vorteilhafter Weise eine separate Sender-Empfänger-Einheit.
In einer baulich günstigen Variante ist der Datenübertragungs
sender dem (Energie)-Sender und der Datenübertragungsempfänger
dem (Energie) -Empfänger zugeordnet.
Die Datenübertragung könnte nun lichtoptisch erfolgen. Dazu ist
der Sender als Infrarot-Sendediode und der Empfänger als Infra
rot-Empfangsdiode ausgeführt. Alternativ könnten auch andere
optoelektronische Bauteile Verwendung finden, die auf der Basis
von ultraviolettem oder sichtbarem Licht arbeiten. In letzterem
Fall sind die Verbindungsteile derart auszugestalten, daß ein
Sichtkontakt zwischen Primär- und Sekundärseite ermöglicht
wird.
Die lichtoptische Arbeitsweise der Sender-Empfänger-Einheit
wird deshalb bevorzugt, da eine Sendediode - im Falle einer in
duktiven Energieübertragung - so geschaltet werden kann, daß
sie im Zentrum eines Spulenkerns als Sender und Empfänger auf
einer gemeinsamen Achse arbeitet. Dadurch können sich zwei ge
genüberliegende Verbindungsteile beliebig schnell drehen, ohne
Probleme bei der Datenübertragung zu verursachen. Eine einfache
Infrarot-Sende-Diode kann im Umkehrprinzip auch als Empfänger
arbeiten. Alternativ wäre es auch möglich, sowohl während einer
rotatorischen, translatorischen oder anderen Bewegung oder im
Ruhezustand, auf separate Sende- und Empfangsdioden zurückzu
greifen.
Zur Auswertung der Übertragungsqualität sowie zur Steuerung der
Energie- und/oder Datenübertragung könnte weiter ein Mikropro
zessor vorgesehen sein.
Der die Verwendung der voranstehend beschriebenen Vorrichtung
betreffende weitere Gegenstand der erfindungsgemäßen Lehre
sieht den Einsatz im Bereich der Sicherheitstechnik und im Be
reich der Sensortechnik vor. Des weiteren kann die erfindungs
gemäße Vorrichtung bei der Installation von Anzeige- und Be
dienelementen angewendet werden.
Wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung bspw. in Türscharniere
eingebaut, kann ohne eine Verkabelung vom Türrahmen auf die Tür
Energie und somit auch Daten übertragen werden. Dadurch ist es
möglich, die Tür bereits mit einer vollkommen ausgestalteten
Sensorik zu produzieren. Diesbezüglich seien beispielhaft fol
gende Anwendungen genannt: Erkennen von elektronischen Schlüs
seln, Tür-Zutrittskontrollen, Alarmanlagen. Wird die Tür einge
hangen, wird automatisch als vorhanden erkannt, daß sich die
Induktivität auf der Primärseite verändert. Es liegt somit ein
großer Vorteil in der Produktion von mit Sensorik ausgestatte
ten Fenstern, Türen und allen sich drehenden Elementen. Glei
ches gilt auch für Drehtüren, Rolltore, Autotüren, Lieferfahr
zeuge, Lastkraftwagen usw. Die Anwendungsmöglichkeiten sind
hier nahezu unbegrenzt. Der Vorteil liegt u. a. auch darin, daß
mangels Kabel bei einem Einbruch keine externe Manipulation er
folgen kann.
Im Hinblick auf die Anwendung im Bereich der Sensortechnik kann
eine erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. in einen Kraftaufnehmer
eingebaut werden. Auf diese Weise kann die Signalvorverarbei
tung, die im Kraftaufnehmer durchgeführt wird, zum Ende hin
übertragen werden. Ein Verbindungsteil kann mit dem Kraftauf
nehmer verschraubt werden. Von einer Gegenplatte aus können von
dem zweiten Verbindungsteil Energie und Daten übertragen wer
den, so daß sich eine Steckverkabelung erübrigt. Ein anderes
Beispiel aus dem Bereich der Sensortechnik betrifft drehende
Wellen. Zur Messung bei Druckmaschinen, Walzmaschinen usw. wird
immer wieder die Temperaturmessung an drehenden Wellen benö
tigt. Für diesen Einsatzbereich kann am Wellenende eine erfin
dungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen.
Auch der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammen
hang mit Bedien- und Anzeigeelementen bringt enorme Vorteile.
Insbesondere im Aufzugsektor werden Tastaturen und Digitalan
zeigen oftmals mutwillig herausgerissen. Dabei entstehen Kurz
schlüsse in der Anlage und die herausragenden Kabel stellen für
die Benutzer des Aufzugs eine Gefahrenquelle dar.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können die elektroni
schen Baugruppen vorteilhaft gegen mechanische Zerstörung ge
schützt werden. Ein Verbindungsteil könnte den Empfänger und
die Tastatur enthalten, das andere Verbindungsteil könnte den
Sender mit den entsprechenden Anschlüssen enthalten. Das pri
märseitige Verbindungsteil könnte in die Aufzugwand integriert
sein und eine Aussparung aufweisen, in die das sekundärseitige
Verbindungsteil mit der Tastatur eingepaßt werden kann. Auf der
Rückseite des einzupassenden Verbindungsteils kann ein Magnet
befestigt sein. Eine Entfernung dieses Verbindungsteils ist mit
einem Spezialmagnetschlüssel oder mittels eines Elektromagne
ten, der dann einen Codeschlüssel an die Tastatur überträgt,
möglich. Die Wirkung des Codes könnte darin bestehen, daß me
chanische Elemente betätigt werden, die die Entnahme der An
zeige- oder Bedieneinheit gestatten.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können vom Readschalter
bis zum Näherungsschalter mit minimalem Aufwand kontaktlose
Übertragungseinheiten realisiert werden.
Bezogen auf das Beispiel der induktiven Energieübertragung kann
auf der Sekundärseite jede beliebige Spannung entnommen werden,
da auf der Primärseite das Magnetfeld mittels elektronischer
Meß- und Regeleinheiten gezielt geregelt werden kann. Dadurch
können Sensoren, Aktoren, Bedien- und Anzeigeelemente jeglicher
Art problemlos angekoppelt werden. Die Spannung wird somit an
alle Anwendungen individuell angepaßt.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie
genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei
terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1
nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er
läuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der
Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des
bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrich
tung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigt
die einzige Figur eine Prinzipskizze eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
die einzige Figur eine Prinzipskizze eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie aus der einzigen Figur ersichtlich, weist die Vorrichtung
ein primärseitiges Verbindungsteil 1 und ein sekundärseitiges
Verbindungsteil 2 auf. Innerhalb des Verbindungsteils 2 ist ein
Sender 3 angeordnet, der mit einem Empfänger 4 innerhalb des
Verbindungsteils 2 berührungslos gekoppelt ist.
In diesem lediglich das Prinzip verdeutlichenden Ausführungs
beispiel wird Energie induktiv übertragen. Der Sender 3 ist als
Primärbauteil 5, der Empfänger 4 als Sekundärbauteil 6 ausge
führt. Die Bauteile 5, 6 bestehen aus einer Spule und einem
Kern. An der Spule des Primärbauteils 5, liegt Wechselspannung
an.
Zum Abgriff einer Niederspannung weist die sekundärseitige
Spule weniger Windungen auf als die primärseitige Spule. Letzt
lich ist hier das Prinzip eines in der Mitte auseinanderge
schnittenen Transformators verwirklicht.
Bezüglich in der Figurenbeschreibung nicht beschriebener Merk
male wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Abschließend sei hervorgehoben, daß die durch die Erfindung be
anspruchte Lehre - Verbindungsvorrichtung zur Übertragung von
Energie und ggf. Daten sowie Verwendung dieser Verbindungsvor
richtung - durch das voranstehend lediglich beispielhaft erläu
terte Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist. Weitere vor
teilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre sind
sowohl in baulicher als auch in verwendungsmäßiger Hinsicht
denkbar.
Claims (29)
1. Vorrichtung zur Energie- und/oder Datenübertragung mit ei
nem primärseitigen und einem sekundärseitigem Verbindungsteil
(1, 2),
dadurch gekennzeichnet, daß primärseitig
mindestens ein Sender (3) und sekundärseitig mindestens ein
Empfänger (4) vorgesehen sind, so daß die Übertragung kontakt
los erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sender (3) als induktiv arbeitendes Primärbauteil (5) und
der Empfänger (4) als induktiv arbeitendes Sekundärbauteil (6)
ausgeführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Primärbauteil (5) und das Sekundärbauteil (6) bei Verbin
dung der Verbindungsteile (1, 2) einen Transformator ausbilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Transformatorkern aus einem nichtelektrischen Werkstoff ge
fertigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Werkstoff ein vorzugsweise "weicher" Ferrit eingesetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verbindungsteile (1, 2) lösbar miteinan
der verbindbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verbindungsteil eine Aussparung und das andere Verbindungs
teil einem der Geometrie der Aussparung entsprechenden abragen
den Abschnitt aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verbindungsteil ein Innengewinde und das andere Ver
bindungsteil ein Außengewinde aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Verbindungsteile derart preßkraftbeauf
schlagt sind, daß zwischen ihnen ein geringstmöglicher Luft
spalt verbleibt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftspalt durch eine Flüssigkeit aufgefüllt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flüssigkeit ferromagnetische Partikel enthält.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Primärbauteil zur Erzeugung eines defi
nierten Magnetfeldes ein Steuerteil zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Messung der Magnetfeldstärke eine Rückkopplungsspule vorge
sehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß das Steuerteil zur Steuerung der Datenübertragung
dient und dem Empfänger eine Erkennungseinrichtung zugeordnet
ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Datenübertragung
induktiv erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil
mit einem getakteten Schaltnetzteil gekoppelt ist und daß das
getaktete Schaltnetzteil die anliegende Spannung moduliert.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Datenübertragung
induktiv erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil
mit einem Oszillator gekoppelt ist und daß der Oszillator die
anliegende Spannung moduliert.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Oszillator in einem Bereich von 40 bis 100 kHz arbeitet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerteil als Multiplexer ausgeführt ist und daß der Er
kennungseinrichtung entsprechend ein Multiplexer zugeordnet
ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die
Energie- und Datenübertagung induktiv erfolgt, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Primärbauteil und das Sekundärbauteil in Form
einer Schalenkernspule ausgeführt sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Innenring des Schalenkerns zur Datenübertragung und der Au
ßenring zur Energieübertragung dient.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ggf. bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Datenübertra
gungseinrichtung vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sender-Empfänger-Einheit der Datenübertragungseinrichtung
lichtoptisch arbeitet.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
der Datenübertragungssender als Infrarot-Sendediode und der
Datenübertragungsempfänger als Infrarot-Empfangsdiode ausge
führt sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Energieübertragung
induktiv erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Sen
dediode integraler Bestandteil der Primärbauteils und die In
frarot- Empfangsdiode integraler Bestandteil des Sekundärbau
teils sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß
die Infrarot-Sende- bzw. Empfangsdiode zentrisch, entlang einer
gemeinsamen Drehachse in das Primär- bzw. Sekundärbauteil inte
griert ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Steuerung und Überwachung der Energie- und/oder
Datenübertragung ein Mikroprozessor vorgesehen ist.
27. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 26,
gekennzeichnet durch den Einsatz im Bereich
der Sicherheitstechnik, insbesondere als Alarmanlagen.
28. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 26,
gekennzeichnet durch den Einsatz im Bereich
der Sensortechnik, insbesondere als Bestandteil eines Kraftauf
nehmers.
29. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 26,
gekennzeichnet durch den Einsatz im Zusam
menhang mit Anzeige- und Bedieneinrichtungen.
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ID=6505926
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